2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài. 2.1 .Mục tiêu. Biết được vai trò của phương pháp chuẩn độ thể tích trong hóa học phân tích. Xác định thành phần của Cu2+ trong dung dịch bằng phương pháp chuẩn độ complexon.. Vận dụng phương pháp này trong xây dựng một số thí nghiệm trong bồi dưỡng học sinh giỏi 2.2 . Nhiệm vụ. Đề tài cần thực hiện các nhiệm vụ trọng tâm sau: Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ thể tích trong hóa học phân tích. Xác định thành phần của Cu2+ trong hệ dung dịch chứa một ion và hai ion bằng chuẩn độ complexon với các thuốc thử Murexit, PAN, PAR, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET). 3. Các phương pháp nghiên cứu. + Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các tài liệu, các trang web, bài viết,….có liên quan + Nghiên cứu thực nghiệm. + Nghiên cứu toán học: vẽ biểu đồ, đồ thị, phương pháp lấy giá trị trung bình, công thức toán học thống kê,…. 4. Đối tượng và khách thể của đề tài nghiên cứu 4.1 .Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu của đề tài sự tạo phức của Cu2+ và EDTA. 4.2 .Khách thể: Sự tạo phức của Cu2+ và EDTA với các thuốc thử Murexit, PAN, PAR, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET). 5. Giả thuyết khoa học Đề tài nghiên cứu các thí xác định hàm lượng của ion đồng theo phương pháp chuẩn độ tạo phức và áp dụng để xây dựng một số thí nghiệm trong bồi dưỡng học sinh. 6. Lịch sử đề tài nghiên cứu Đề tài này đã được nghiên cứu nhưng chỉ dừng lại ở chỗ nghiên cứu sự tạo phức của Cu2+ và EDTA với các thuốc thử Murexit, , PAR. Tôi chọn đề tài này để tiếp tục nghiên cứu về sự tạo phức của Cu2+ và EDTA với các thuốc thử PAN, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) trong hệ dung dịch chứa một ion và hệ dung dich chứa hai ion. 7. Giới hạn đề tài nghiên cứu Đề tài được thực hiện trong phạm vi: Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ thể tích trong hoá học phân tích. Nghiên cứu về sự tạo phức của Cu2+ và EDTA với các thuốc thử PAN, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) trong hệ dung dịch chứa một ion và hệ dung dich chứa hai ion.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - Phạm Thị Hồng Hạnh NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỦA ION ĐỒNG THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ XÂY DỤNG MỘT SỐTHÍ NGHIỆM TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Bích Ngân Hà Nội – 10/2015 LỜI CÁM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên TS Nguyễn Bích Ngân thầy cô tổ môn Hóa Phân Tích tận tình giúp đỡ, khích lệ động viên em thời gian làm việc Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Em xin gửi lời cám ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Tây Nguyên, Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội, Khoa Hóa học - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện cho em học hỏi, trau dồi kiến thức nhằm nâng cao hiểu biết chuyên môn Cảm ơn bạn đồng khóa, gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Trong trình làm luận văn, em nhận bảo tận tình tạo điều kiện tốt Với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến TS Nguyễn Bích Ngân Vốn kiến thức thân có hạn, chắn không tránh khỏi thiếu xót, kính mong thầy cô giáo đồng nghiệp giúp đỡ em để ngày hoàn thiện Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên K23 Phạm Thị Hồng Hạnh MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Phương pháp chuẩn độ giới thiệu nhà bác học Gay-Lussac (1778 – 1850) Phương pháp chuẩn độ phương pháp phân tích định lượng đo xác thể tích dung dịch có nồng độ xác định để phản ứng hoàn toàn với chất cần phân tích Sự chuẩn độ thực cách thêm từ từ dung dịch chuẩn vào dung dịch có chứa chất cần phân tích buret nhận thấy phản ứng xảy hoàn toàn thông qua chất thị Phương pháp chuẩn độ sử dụng rộng rãi phân tích nhanh chóng đơn giản xác định hàm lượng nguyên tố, chất hợp chất Những năm gần đây, kì thi Olympic Hóa học Quốc tế ( IchO) đưa vấn đề chuẩn độ thể tích đặc biệt chuẩn độ tạo phức vào đề thi Với thành tựu đạt từ phương pháp chuẩn độ mở hội cho việc nghiên cứu, sâu tìm hiểu ứng dụng phương pháp thực tiễn, tìm yếu tố ảnh hưởng,… Vì mà chọn đề tài: “Nghiên cứu thí xác định hàm lượng ion đồng theo phương pháp nghiên cứu chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi” Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 2.1 Mục tiêu - Biết vai trò phương pháp chuẩn độ thể tích hóa học phân tích - Xác định thành phần Cu2+ dung dịch phương pháp chuẩn độ complexon - Vận dụng phương pháp xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi 2.2 Nhiệm vụ Đề tài cần thực nhiệm vụ trọng tâm sau: - Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ thể tích hóa học phân tích - Xác định thành phần Cu2+ hệ dung dịch chứa ion hai ion chuẩn độ complexon với thuốc thử Murexit, PAN, PAR, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) Các phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu tài liệu, trang web, viết,….có liên quan + Nghiên cứu thực nghiệm + Nghiên cứu toán học: vẽ biểu đồ, đồ thị, phương pháp lấy giá trị trung bình, công thức toán học thống kê,… Đối tượng khách thể đề tài nghiên cứu 4.1 Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu đề tài tạo phức Cu 2+ EDTA 4.2 Khách thể: Sự tạo phức Cu2+ EDTA với thuốc thử Murexit, PAN, PAR, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) Giả thuyết khoa học Đề tài nghiên cứu thí xác định hàm lượng ion đồng theo phương pháp chuẩn độ tạo phức áp dụng để xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh Lịch sử đề tài nghiên cứu Đề tài nghiên cứu dừng lại chỗ nghiên cứu tạo phức Cu 2+ EDTA với thuốc thử Murexit, , PAR Tôi chọn đề tài để tiếp tục nghiên cứu tạo phức Cu 2+ EDTA với thuốc thử PAN, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) hệ dung dịch chứa ion hệ dung dich chứa hai ion Giới hạn đề tài nghiên cứu Đề tài thực phạm vi: - Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ thể tích hoá học phân tích - Nghiên cứu tạo phức Cu 2+ EDTA với thuốc thử PAN, Xilen Da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) hệ dung dịch chứa ion hệ dung dich chứa hai ion CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược chuẩn độ thể tích chuẩn độ complexon 1.1.1 Sơ lược chuẩn độ thể tích Để phân tích chất A, sau hòa tan chất A dung môi thích hợp ( nước, axit, kiềm v.v…) pha đến thể tích xác định Sau hút xác V A mL dung dich thu thêm dần thuốc thử B (cóa nồng độ đương lượng CBN biết) vào dung dịch A hai chất phản ứng vừa hết với Đo thể tích tiêu thụ dung dịch B (V B mL) dễ dàng tính nồng độ dung dịch A CBN *VB C = VA N A - Dung dịch A cần xác định nồng độ gọi dung dịch cần chuẩn - Dung dịch B biết nồng độ xác dùng để xác định nồng độ dung dịch khác gọi dung dịch chuẩn - Quá trình chuẩn độ trình thêm dần thuốc thử B vào dung dịch cần chuẩnA - Điểm tương đương thời điểm lượng chất chuẩn B cho vào đủ để phản ứng vừa hết với toàn chất cần chuẩn A Trong chuẩn độ thể tích cần thiết phải dựa vào tín hiệu ( ví dụ đổi màu, xuất kết tủa v.v…) để dừng phép chuẩn độ Chất có khả thây đổi tín hiệu chuẩn độ gọi chất thị Thời điểm chất thị thay đổi tín hiệu gọi điểm kết thúc chuẩn độ điểm dừng chuẩn độ Về nguyên tắc, điểm kết thúc chuẩn độ phải trùng với điểm tương đương Trong thực tế, khó chọn chất thị có khả thay đổi tín hiệu điểm tương đương Sự sai lệch điểm tương đương điểm dùng chuẩn độ gây sai số chuẩn độ Sai số chuẩn độ thường hai nguyên nhân: + Do sử dụng chất thi không thích hợp, tức thời điểm thay đổi tín hiệu chất thị không trùng với điểm tương đương gọi sai số thị + Do kĩ thuật chuẩn độ sử dụng pipet, buret không đúng, giọt dung dịch buret lớn, mắt người chuẩn độ nhạy cảm với đổi màu chất thị, v.v Điều kiện áp dụng phương pháp phân tích thể tích Tốc độ phản ứng phải đủ lớn Trong thực tế phản ứng tạo kết tủa, đặcbiệt dung dịch loãng, xảy nhanh Nhiều phản ứng oxi hóa – khử xảy không nhanh Trong số trường hợp người ta thường phải thay đổi số yếu tố có lợi cho việc tăng tốc phản ứng Ví dụ: thêm rượu để tăng tốc độ xuất kết tủa, thêm chất xúc tác thay đổi nhiệt độ để làm tăng tốc độ phản ứng oxi hóa – khử… Phản ứng chuẩn độ phải xảy theo hệ số hợp thức phương trình phản ứng Các phản ứng phụ xảy không ảnh hưởng đến phản ứng chẩn độ Trong nhiều phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng chuẩn độ xảy có kèm theo phản ứng phụ Ví dụ: Phản ứng cảm ứng làm sai lệch kết phân tích Chẳng hạn, chuẩn độ SO 32- , HSO3-, iôt có xảy phản ứng cảm ứng ion SO 32- , HSO3- với oxi không khí Phải có chất thị thích hợp cho phép xác định tương đối xác điểm tương đương Do yêu cầu chặt chẽ nói mà số phản ứng dùng phân tích thể tích tương đối không nhiều Người ta thường dung hai loại phản ứng chính: Các phản ứng kết hợp ion, bao gồm phản ứng axid – bazo, phản ứng tạo phức phản ứng tạo kết tủa khó tan Các phản ứng trao đổi electron (oxi hóa – khử) Các loại phản ứng sở để phân loại phương pháp phân tích thể tích khác 1.1.2 Phân loại chuẩn độ thể tích 1.1.2.1 Phương pháp chuẩn độ axid – bazơ Là phương pháp dựa vào phản ứng axit với bazơ để xác định nồng độ dung dịch axit bazơ Chất thị dùng chuẩn độ axit – bazơ axit – bazơ có màu Màu dạng axit khác với màu dạng bazơ Chỉ số chuẩn độ pT chất thị giá trị pH mà màu chất thị thay đổi Giá trị phụ thuộc chất chất thị thứ tự phép chuẩn độ Nguyên tắc chọn thị cho giá trị pT chất thị gần với pH TD, nằm vùng bước nhảy chuẩn độ ứng với sai số cho • • • • Chuẩn độ axit mạnh, bazơ mạnh Chuẩn độ đơn axit yếu , đơn bazơ yếu Chuẩn độ hỗn hợp đơn axit đơn bazơ Chuẩn độ đa axit, đa bazơ Để chuẩn hóa nồng độ dung dịch chuẩn chuẩn độ axit – bazơ phải dùng chất gốc đáp ứng đầy đủ yêu cầu: axit, bazo nguyên chất, bền, không bị phân hủy bảo quản, dễ tinh chế để kiêm tra độ tinh khiết phản ứng xảy chuẩn hóa dung dịch chuẩn phải theo tỉ lệ hợp thức + Các chất chuẩn để chuẩn hóa axit thường dùng : borat, natricacbonat… + Các chất chuẩn để chuẩn hóa bazơ thường dùng : axit bezoic, kalihidrophtalat… Hình 1.1 Đường cong chuẩn độ acid–base 1.1.2.2 Phương pháp chuẩn độ tạo phức Cơ sở lí thuyết phương pháp chuẩn độ tạo phức • Định nghĩa Phức chất hợp chất hình thành ion trung tâm với cấutử có cặp electron tự gọi phối tử sở hình thành liên kết phối trí • Cấu tạo - Ion trung tâm thường cation kim loại - Phối tử: anion hay phân tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm - Số phối trí: số phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm - Cầu nội , cầu ngoại : + Cầu nội : gồm ion trung tâm phối tử đặt móc vuông + Cầu ngoại : phần móc vuông • Danh pháp - Gọi tên phức chất, cầu nội cầu ngoại ion dương đọc trước, ion âm đọc sau - Gọi tên ion phức: Số phối trí + tên phối tử + tên ion trung tâm + hóa trị kim loại Vd : [Co(NH3)6]2+ : hexa amino coban (II) Hằng số bền, số không bền phức chất • Hằng số bền , số không bền phức chất có phối tử Giả sử có ion kim loại Mn+ tạo phức với ligand L Cân tạo phức dung dịch (dd) sau: M + L ⇌ ML Ta có β = số bền phức Nghịch đảo số bền số không bền K : K= β phụ thuộc vào nhiệt độ, đặc trưng cho độ bền phức.β lớn,phức bền ngược lại • Hằng số bền không bền phức có nhiều phối tử Phức có nhiều phối tử tạo thành phân ly theo nấc 1, 2, 3, i, ta có β 1, β2, β3, βi Tổng quát : số bền tổng cộng i nấc : Β1,i = β1 × β2 × × βi Tương tự có số không bền tổng cộng cho i nấc : K1,i = K1 × K2 × × Ki • Hằng số điều kiện Hằng số điều kiện β’ số bền có tính đến ảnh hưởng phản ứng phụ Giả sử dung dịch chứa ion kim loại Mn + , anion Y4- (EDTA) Phản ứng tạo phức : Mn+ + Y4- ⇌ MY(n-4)- Phản ứng phụ ion M : MLn−1 + L ⇌ MLn Phản ứng phụ ion Y4− : Y4− + H+ ⇌ HY3− βn = (n) K4 = HY3− + H+ ⇌ H2Y2− K3 = H2Y2−+ H+ ⇌ H3Y− H3Y− + H+ ⇌ H4Y K2 = K1 = ⟹Hằng số bền điều kiện phức MY(4−n)− tính biểu thức: β’ = Và β’=β×αM(L)×αY(H) Trong α-1M(L) × [M] = [M]’ ; α-1Y(H) × [Y4-] = [Y]’ *Ý nghĩa số bền điều kiện đại lượng để đánh giá mức độ phản ứng phức chất điều kiện tương ứng Hình 1.2 Đường cong chuẩn độ tạo phức 1.1.2.3 Phương phápchuẩn độ kết tủa Chuẩn độ kết tủa phương pháp thể tích dựa sở sở phản ứng tạo kết tủa tan Phương pháp chuẩn đo đo bạc phương pháp chuẩn độ kết tủa điển hình dựa việc dùng dung dịch chuẩn bạc nitrat, chủ yếu để xác định halogenua(X -) Phương trình phản ứng chuẩn độ: Ag+ + X Yêu câù phản ứng chuẩn độ tạo tủa bạc AgX Phản ứng xảy phương trình, phản ứng phụ Tạo kết tủa không tan Chọn thị thích hợp Phương pháp để xác định điểm dừng chuẩn độ • Phương pháp Mohr • • • Mục đích + Xác định điểm dừng chuẩn độ đo bạc + Xác định Cl-,Br-,không xác định I-,SCNNguyên tắc : + Xác định halogen dung dịch Ag với chất thị CrO 42+ Chỉ thị:CrO42Điều kiện chuẩn độ + Để đảm bảo độ xác cần thiết nên chuẩn độ vùng pH từ 10 + Nồng độ chất chi thị phải đảm bảo cho kết tủa thị với bạc xuất sát điểm tương đương • Phương pháp Vonha (Volhard) Mục đích: Dùng để định phân dung dịch AgNO dung dịch NH4SCN chuẩn với thị Fe3+ dạng phèn FeNH4(SO4)2.12H2O 1M (dùng 1-2 mL dung dịch phèn sắt 100ml dung dịch chuẩn độ) Nguyên tắc: Định phân ngược halogenua X - (I-, Br-, Cl-) theo nguyên tắc: dung dịch chứa halogenua cần chuẩn độ tác dụng với lượng dư xác dung dịch chuẩn AgNO : X- + Ag+(dư) AgX + Ag+ (còn lại) Điều kiện chuẩn độ + Fe3+ dùng làm chất thị + Môi trường tiến hành chuẩn độ axit, thường axit HNO • Phương pháp Fajans Dùng để xác định ion halogenua ( diển hình Cl -) Ag+ dựa biến đổi màu chất vhir thị bị hấp phụ lên bbeef mặt kết tủa tích điện Đường chuẩn độ có dạng tổng quát: 5,0 0,6667 10,65 10,65 10,65 10,65 0,01060 + 2,7 10,0 1,00 10,70 10,70 10,65 10,683 0,01064 + 3,1 Kết chuẩn độ cho thấy: - Khi không thêm dung dich đệm axetat vào dung dịch mẫu, có đổi màu đột ngột nên xác định điểm cuối chuẩn độ, kết cho sai số tương đối nhỏ - Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,5mL đến 10,0mL (cho 10,0 mL dung dịch mẫu), kết chuẩn độ không thay đổi nhiều Do vậy, nồng độ đệm không ảnh hưởng đến kết thí nghiệm Tuy nhiên sai số tương đối tăng lên cho thêm đệm vào, axetat tạo phức với Cu 2+ làm cho thể tích EDTA cần dùng tăng lên Vì với thí nghiệm chuẩn độ Cu 2+ không cần cho thêm đệm mà cho kêt ổn định 3.1.3.2 Cho dung dịch Cu2+ 0,01032M vào dung dịch EDTA 0,00996M Lấy xác 10,00 mL EDTA, thêm 0,5 mL đệm axetat (pH=4,76), 3giọt thị PAN Chuẩn độ dung dịch Cu2+, dừng dung dịch chuyển từ màu xanh ngọc ( hỗn hợp màu vàng da cam màu phức Cu- axetat giải phóng ra) sang màu tím hoa cà (hình 3.6) Thay đổi thể tích dung dịch axetat: mL; 1,0 mL; 2,0mL; 5,0mL; 10,00mL Hình 3.6 Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Tính toán so sánh với nồng độ Cu2+ chuẩn để xem phép sai số khả xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng Kết trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thi PAN (Cho dung dịch Cu2+ vào dung dịch EDTA) VCu 2+ Vđệm (mL) Caxetat Trước CĐ (M) Trung bình (M) Sai số tương đối (q%) 0,0 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 0,0995 0,1818 0,3333 0,6667 1,00 9,50 9,60 9,60 9,55 9,60 9,55 9,55 9,60 9,60 9,55 9,65 9,60 9,50 9,55 9,65 9,50 9,60 9,60 9,517 9,583 9,617 9,533 9,617 9,583 0,01046 0,01039 0,01036 0,01045 0,01035 0,01039 1,4 0,7 0,4 1,3 0,3 0,8 CCu 2+ 0,01032M Từ kết chuẩn độ cho thấy: - Khi không thêm dung dich đệm axetat vào dung dịch EDTA, phép chuẩn độ có đổi màu đột ngột nên xác định điểm cuối chuẩn độ Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,0 mL đến 10,0 mL (cho 10,0 mL dung dịch mẫu), kết thu không thay đổi nhiều Đồng thời màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu vàng chanh sang màu tím mận, dễ quan sát 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đệm axetat đến phép định lượng Cu 2+với thị Xilen da cam (XO) 3.1.4.1 Cho dung dịch EDTA 0,01015M vào dung dịch Cu 2+ 0,01011M Lấy xác 10,00 mL dung dịch Cu2+, thêm 0,1 mL dung dịch đệm axetat (pH=4,76), 4giọt thị XO Chuẩn độ dung dịch EDTA Dừng dung dịch chuyển từ màu tím mận sang màu xanh vàng (hình 3.7) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch axetat: mL; 0,5 mL; 1,0 mL; 2,0mL; 5,0mL; 10,00 mL Hình 3.7 Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Tính toán so sánh với nồng độ Cu2+ chuẩn để xem phép sai số khả xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng Kết trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thi XO (Cho dung dịch EDTA vào dung dịch Cu 2+) Vđệm (mL) Caxetat trước CĐ (M) 0,0 0,1 0,0198 CCu 2+ VEDTA 0,01015M Trung bình Không có chuyển màu rõ ràng 9,90 9,90 9,85 9,883 (M) Sai số tương đối (q%) - - 0,01003 0,7 0,5 0,0995 10,00 10,00 10,00 10,00 0,01015 0,4 1,0 0,1818 10,05 10,05 10,00 10,033 0,01005 0,6 2,0 0,3333 10,00 9,95 9,95 9,967 0,01016 0,5 5,0 0,6667 9,90 9,95 9,85 9,90 0,01005 0,6 10,0 1,00 9,50 9,50 9,50 9,50 0,00964 4,6 Kết chuẩn độ cho thấy: - Khi không thêm dung dich đệm axetat vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ - Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,1mL đến 5,0 mL (cho 10,0 ml dung dịch mẫu), kết chuẩn độ không thay đổi nhiều, màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu tím mận sang màu xanh ngọc (xanh vàng), dễ quan sát - Khi thể tích dung dịch đệm tăng lên 10,0 ml chuyển màu xảy chậm sai số tăng lên (4,6%) 3.1.4.2 Cho dung dịch Cu2+ 0,01011M vào dung dịch EDTA 0,01015M Lấy xác 10,00 ml EDTA, thêm 0,5 mL đệm axetat (pH=4,76), 5giọt thị XO Chuẩn độ dung dịch Cu2+ Dừng dung dịch chuyển từ màu xanh vàng sang màu tím mận ( hình 3.8) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch axetat: mL; 0,1 mL; 1,0 mL; 2,0mL; 5,0mL; 10,00mL Hình 3.8 Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Tính toán so sánh với nồng độ Cu2+ chuẩn để xem phép sai số khả xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng Kết trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thi XO (Cho dung dịch Cu2+ vào dung dịch EDTA) Vđệm (mL) Caxetat trước CĐ (M) VCu 2+ 0,01011 M 0,0 0,1 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 0,1098 0,0995 0,1818 0,3333 0,6667 1,00 Trung bình Không có chuyển màu rõ ràng 10,20 10,30 10,25 10,25 10,25 10,20 10,20 10,217 10,30 10,30 10,30 10,30 10,60 10,65 10,60 10,617 11,55 11,50 11,45 11,50 12,65 12,60 12,70 12,65 Kết chuẩn độ cho thấy: CCu 2+ (M) Sai số tương đối (q%) 0,00990 -2,0 0,00993 -1,8 0,00985 -2,5 0,01045 +3,4 0,00883 -12,6 0,00802 +20,6 - Khi không thêm dung dich đệm axetat vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ - Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,1 mL đến 2,0 mL (cho 10,0 mL dung dịch mẫu), kết chuẩn độ không thay đổi nhiều Đồng thời màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu vàng chanh sang màu ttím mận, dễ quan sát - Khi thể tích dung dịch đệm tăng lên 5,0 mL; 10,0 mL chuyển màu xảy sai số (q%) lớn nhiều, tương ứng 12,6% 20,6% Và thể tích dung dịch đệm cho vào lớn màu tím đậm dần 3.1.5 Phép chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược 3.1.5.1.Dung dich chuẩn : Mg2+ 0,0100 M Lấy xác 10,00 mL dung dịch Cu 2+ 0,01011M , thêm xác 20,00 mL dung dịch EDTA 0,01015M, lắc đều, thêm 1mL dung dịch đệm NH 3/NH4+ (pH=10), 10 giọt thị Eriocrom đen T Chuẩn độ dung dịch Mg2+ 0,0100 M Dừng dung dịch chuyển từ màu xanh dương sang màu tím đậm (hình 3.9) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch đệm amoni: mL; 0,5mL; 2,0 mL; 5,0 mL; 10,00mL Hình 3.9 Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Tính toán so sánh với nồng độ Cu 2+ (0,01011 M) chuẩn để xem phép sai số khả xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng Kết trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược (Dung dich chuẩn : Mg2+ 0,0100 M) Vđệm (mL) VMg 2+ + Trung tr bình ước CĐ (M) Không có chuyển màu rõ ràng 0,5 Không có chuyển màu rõ ràng 1,0 0,0645 11,00 11,05 11,10 11,05 2,0 0,125 10,40 10,45 10,50 10,45 5,0 0,2857 10,25 10,20 10,25 10,233 10,0 0,50 10,40 10,45 10,45 10,433 Kết chuẩn độ cho thấy: CCu 2+ (M) 0,00925 0,00985 0,01008 0,00985 Sai số tương đối (q %) -8,5 -2,5 -3,0 -2,5 - Khi không thêm thêm 0,5mL dung dich đệm amoni vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ - Khi thể tích đệm tăng lên từ 1,0 mL, kết thu với sai số lớn (8,5%) - Khi thể tích đệm tăng lên từ 2,0 mL đến 10,00 mL kết thu ổn định Màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu xanh dương sang màu tím đậm, dễ quan sát 3.3.5.1 Dung dich chuẩn : Zn2+ 0,0100 M Lấy xác 10,00 mL dung dịch Cu2+ 0,01011M , thêm xác 20,00 mL dung dịch EDTA 0,01015M, lắc đều, thêm 3,0 mL dung NH 3/NH4+ (pH=10),10 giọt thị ErioCrom đen T Chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,0100M Dừng dung dịch chuyển từ màu màu xanh dương sang màu tím nhạt (hình 3.10) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch đệm amoni: mL ;1,0 mL ; 2,5 mL; 5,0 mL;10,00 mL Hình 3.10 Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Tính toán so sánh với nồng độ Cu 2+ (0,01011 M) chuẩn để xem phép sai số khả xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng Kết trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10: Chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược (Dung dich chuẩn : Zn2+ 0,0100 M) Vđệm (mL) 1,0 2,5 3,0 5,0 10,0 C NH3 VZn2+ NH 4+ trướ c CĐ (M) CCu 2+ (M) Trung bình Không có chuyển màu rõ ràng Không có chuyển màu rõ ràng Không có chuyển màu rõ ràng 0,0818 10,10 10,05 10,10 10,083 0,2857 10,35 10,30 10,30 10,317 0,50 10,35 10,30 10,30 10,317 Kết chuẩn độ cho thấy: Sai số tương đối (q%) 0,01027 0,00998 0,00998 +1,6 -1,3 -1,3 - Khi không thêm; thêm 1,0 mL; 2,5mL dung dich đệm amoni vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ - Khi thể tích đệm tăng lên từ 3,0 mL đến 10,0 mL, kết thu ổn định với sai số tương đối 1% Màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu xanh dương sang màu tím nhạt, dễ quan sát Phần 2: Nghiên cứu số hệ dung dich hai ion chứa Cu 2+ 3.2 Hệ dung dịch gồm Fe3+ Cu2+ 3.2.1 Thí nghiệm 1: Che ion Fe 3+ dung dịch chứa hai ion Fe 3+ Cu2+ để xác dịnh nồng độ ion Cu2+ Cho vào bình định mức 10,00 mL dung dịch Fe 3+ 10,00 mL dung dịch Cu 2+, thêm 15 mL pyrophotphat có công thức Na 4P2O7 để che ion Fe3+, lắc Sau thêm 5,0 mL dung dịch đệm axetat (pH = 4,76), giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ ion Cu 2+ lại dung dịch dung dịch EDTA 0,01015M đến dung dịch chuyển màu Ghi thể tích, lặp lại thí nghiệm lần Thực thí nghiệm tương tự với thuốc thử PAN XO 3.2.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ tổng ion Fe 3+ Cu2+ kĩ thuật chuẩn độ ngược Cho vào bình định mức 10,00 mL dung dịch Fe 3+ 0,01010M 10,00 mL dung dịch Cu 2+ 0,01011M Thêm vào bình định mức 25,00 mL dung dịch chứa EDTA 0,01015 M; 5,0 mL dung dịch đệm axetat (pH = 4,76), giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ EDTA dư dung dịch Zn 2+ 0,0100 M đến dung dịch chuyển màu Ghi thể tích, lặp lại thí nghiệm lần Thực thí nghiệm tương tự với thuốc thử PAN XO Từ thí nghiệm chuẩn độ thu nồng độ Cu 2+ Fe3+ theo thực nghiệm, so sánh với nồng độ lí thuyết Cu2+ 5,055.10-3 M Fe3+ 5,050.10-3 M Bảng 3.11: Kết chuẩn độ hệ dung dịch gồm Fe3+ Cu2+ Thuốc Thử Thí nghiệm V1(ml) EDTA C Cu 2+ VEDTA Thí nghiệm V2(mL) Zn2+ z mL CFe3+ (10-3M) (1 -3 M) V1i V1 V2i V2 Sai số Sai số tương tương đối đối (q (q%) %) PAN 10,10 PAR 10,10 25,00 5,20 10,10 5,15 10,10 5,15 10,55 XO 5,126 10,58 5,371 25,00 5,05 10,60 5,10 10,60 5,10 9,70 9,72 4,931 25,00 5,20 9,75 5,15 9,70 5,15 5,17 5,048 +1,4 +0,2 5,08 5,093 +5,2 -0,8 5,17 5,048 -2,4 +0,2 Từ kết ta thấy thực hai thí nghiệm với ba thuốc thử PAN, PAR, XO kết thu hợp lí sai số nhỏ (dưới 1,0%) 3.2.3 Chuẩn độ nấc hai ion Fe3+ Cu2+ Cho vào bình định mức x mL dung dịch Fe 3+ 0,01010M y mL dung dịch Cu 2+ 0,01011M, thêm 5,0 mL dung dịch HCl 1M, giọt thị axit ssunfosalixilic(dung dịch có màu đỏ tím), sau đun nóng dến khoảng 900C Chuẩn độ nóng dung dịch EDTA 0,01015M màu đỏ tím (chuyển thành màu vàng nhạt) Cho thêm tiếp 2mL EDTA vào dung dịch, thêm 10,00mL dung dịch đệm axetat (pH =4,76), thêm giọt thuốc thử PAN (dung dịch màu đỏ mận), sau chuẩn độ tiếp dung dịch EDTA đến chuyển thành màu vàng Ghi lại thể tích EDTA, lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi tỉ lệ VCu 2+ : VFe3+ 10,00:10,00; 10,00:8,00; 10,0:5,00 Kết trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12: Kết chuẩn độ nấc hai ion Fe 3+ Cu2+ ( CCu 2+ = 0,01011 M; CEDTA = 0,01015M; Hệ VCu 2+ VFe3+ x mL y mL CFe3+ V1(ml) EDTA V1i CFe3+ LT- Sai số tương đối V1 (q%) CFe3+ = 0,01010M) CCu 2+ V2(ml) EDTA V2i CCu 2+ LT- Sai số tương đối V2 10,0 10,0 10,00 9,98 5,066 5,055.10-3 20,30 10-3 q= +0,2% 20,30 4,522 4,489.10-3 20,25 18,2 10-3 q= +0,7% 18,2 3,383 3,367.10-3 18,25 15,05 10-3 q= +0,5% 15,05 10,00 10,0 9,95 8,00 8,0 8,02 8,00 10,0 8,05 5,00 5,0 5,00 5,00 5,00 5,227.10-3 20,28 5,055.10-3 q= +3,4% 5,752.10-3 18,22 5,615.10-3 q= +2,4% 6,801.10-3 15,05 6,738.10-3 q= 0,93% 15,05 Từ kết ta thấy kết chuẩn độ nấc hai ion Fe3+ Cu2+ với tỉ lệ VCu 2+ : VFe3+ = 10,0 : 5,00 hợp lí sai số nhỏ (