Đại cương về hóa phân tích chuong 4 hằng số đặc trưng điều kiện của các cân bằng hóa học đơn giản trong nước

28/09/2012 CH H NG S N I DUNG  NG C TR NG I U KI N Khái ni m v cân b ng nhi u HS T K c a cân b ng trao đ i n t HS T K c a cân b ng trao đ i ti u phân ng d ng C A CÁC CÂN B NG HỐ H C N GI N TRONG N C Khái ni m v cân b ng nhi u • Là cân b ng t n t i song song v i cân b ng dung d ch, làm thay i n ng c u t th i i m cân b ng thay i m c c a cân b ng H ng s c tr ng Knh • Các c u t tham gia cân b ng nhi u (Z): – Trong thu c th , ngồi C – Trong dung d ch m u, ngồi X – Các hóa ch t thêm vào q trình phân tích • Cân b ng (hàng ngang): C+X CX (1) • Cân b ng nhi u (hàng d c) X+Z A+B (2) • K t h p (1,2) H ng s c tr ng i u ki n cho tồn h (K’, E0’, β’, k’, T’…) Các lo i cân b ng nhi u Cân b ng (theo ngun lý Le Châtelier: cân b ng d ch chuy n theo chi u ch ng l i s thay i) Kox • [X]o = n ng • [X]’ = n ng • [X] = n = n ng ban  u c a X l i c a X sau tác d ng v i C t do c c a X trong X dd t i CB  CB (sau tham gia cân b ng l n cân b ng ph ) [X ]' = [X ( Z1 )] + [X ( Z )] + + [X ( Z n )] + [X ] [X ( Z i )] = β1,i [X ][ Z ]i • X(Z) = h s i u ki n c a X khi có Z  [X ]0 = α [X ]' = α X (C ) ' [X ] X ( Z ) [X ] C+ CX X + Z2 + Z1 Txz XZ A + B X(Z2)1 X(Z2)1 Cân b ng nhi u t ot a Knh = 1/TXZ Cân b ng nhi u oxy hóa kh Knh = Kox Cân b ng nhi u t o ph c n K nh = α X ( Z ) = + ∑ β X ( Z )i i =1 Khái ni m v cân b ng nhi u C+X CX X+Z X(Z)1, X(Z)2,… CX C+X + Z CX C+X + Z H s i u ki n α • H s i u ki n α ≥ • Khi tính tốn, cho phép b qua s h ng a nh h n s h ng khác t 103 l n Ví d : α = + 103,5 + 106,5 + 109,7 ≈ 109,7 • X b Z gây nhi u theo cân b ng nhi u t o ph c: n α X ( Z ) = + ∑ β1,i [Z ]i i =1 • X b nhi u b i Z1, Z2 theo CB nhi u t o ph c n n i =1 j =1 α X ( Z ,Z ) = + ∑ β1,i [Z1 ]i + ∑ β1, j [Z1 ]j = α X ( Z ) + α X ( Z ) − 1 2 28/09/2012 H ng s c tr ng i u ki n c a bán cân b ng trao i i n t nh h ng c a pH nh h ng g c a cân b ng g nhi u t o p ph c nh h ng c a cân b ng nhi u t o t a Ox nh h E= ng khác + ne- E0 Kh (1) ng c a cân b ng nhi u t o ph c Eo ' ⇒ Eo ' = Eo − nh h + 0,059 [Ox' ] lg n [Kh' ] 0,059 α Ox ( Z1 ) lg α Kh ( Z2 ) n ng c a cân b ng nhi u t o ph c • N u tr ng h p Z1 th a nhi u so v i d ng Ox hay Z2 th a nhi u so v i d ng kh thì: 0,059 βOx lg E '≈ E − n β Kh o 0,059 lg[ H + ]m n Eo ' = Eo + nh h ng c a cân b ng nhi u t o ph c O x + ne + 0,059 α Kh ( Z2 ) 0,059 [Ox' ] lg lg E = Eo + + n α Ox ( Z1 ) [Kh' ] n mà ma ng c a pH Th oxy hóa chu n i u ki n c a cân b ng oxy hóa kh b nhi u b i H+: Các nh h nh h - Kh + Z1 Z2 Ox(Z1) Kh(Z2) O x (Z ) K h (Z ) Z1 khơng nhi u lên d ng Ox: Eo’> Eo Ox(Z1) = bán cân b ng oxy hóa kh d ch chuy n theo chi u t trái sang ph i cân b ng nhi u d ng kh làm t ng tính oxy hóa c a d ng oxy hóa • Kh(Z2) = Z2 khơng nhi u lên d ng Kh Eo’< Eo bán cân b ng d ch chuy n theo chi u t ph i sang trái cân b ng nhi u d ng oxy hóa làm gi m tính oxy hóa c a d ng oxy hóa • Ox(Z1) Kh(Z2) 1, cân b ng có th d ch chuy n hay khơng d ch chuy n tùy thu c vào giá tr c a Ox(Z1) Kh(Z2) • nh h ng c a cân b ng nhi u t o t a Ox + ne+ Kh + Z1 o TOx(Z1) Ox(Z1)1 TOx(Z1) = [Ox][Z1] Z2 TKh(Z2) TKh(Z1) = [Kh][Z2] Kh(Z2)1 28/09/2012 H ng s đ c tr ng u ki n c a cân b ng trao đ i n t Khi ghép chung cân b ng ph  vào cân b ng chính: Ox(Z1) + Z2 + ne- E = E o '+ Kh(Z2) 0.059 [ Z ] lgg [ Z1 ] n → Eo '= Eo + 0.059 TOx ( Z1 ) lg n TKh ( Z ) ng đ ng u ki n Th t n2Ox1 +  n1Kh2   n1Ox2 +  n2Kh1 • C p 1: Ox1/Kh1            E01 • C p 2: Ox2/Kh2            E02 + Z1 • Ch có Ox1/Kh1 b nh h H ng s c tr ng c a bán cân b ng thay tha i E0 E0’ làm h ng s c tr ng c a cân b ng thay Et ’ i: K K’; Et H ng s cân b ng i u ki n K’: K ' = 10 • Ngồi nh h ng c a H+ Ox1/Kh1 ch u nh h ng cân b ng ph khác: n1E o '1 + n E o 0.059 E'tđ = lg[H + ]m + n1 + n n1 + n n1E o '1 + n2 E o E 'td = n1 + n2 0.059 lg[ H + ]m ) n1 Th t ng đ ng u ki n Cân b ng nhi u cân b ng t o ph c A (Ox1 + n1e +mH+ E'tđ = o ng u ki n ng c a H+ n E o1 + n2 E o 0.059 lg[ H + ]m E 'td = + n1 + n2 n1 + n2 ( E o '1 = ng đ Th t n1n2 ( E o1 ' − E o ') 0, 059 o  pKh1 + 1/2mH2O) + Z1 Z2 A ( Z ) , • • D p + A(Z1) 1−p n1E '1+n2E '2 0.059 [Kh ] + lg[H+ ]m * n1 + n2 n1 + n2 p + ’D D + Z3 p(Z2) p ( Z ) , ’: h ng s b n i u ki n c a ph c D ’: di n t nh h ng chung c a cân b ng l n ph D(Z3) D ( Z ) , β' = [D' ] [A' ][p' ] 28/09/2012 Cân b ng nhi u cân b ng t o ph c Cân b ng nhi u cân b ng t o t a A + α D( Z3 ) [ D' ] [ D] β'= = * [ A' ][ p' ] [ A][ p] α A( Z1 ) α p ( Z ) + p D Z1 TA(Z1) α D(Z ) β'= β * α A( Z ) α p ( Z '= A(Z1) Viết lại là: 2) A(Z1) + p [D].[Z1 ] [p] D + Z1 Cân b ng nhi u cân b ng t o t a [ D ][ Z1 ] [ p] β' [D] [ D ] [ Z1 ] β= = * = [ A][ p ] [ A][ p ] [ Z1 ] TA( Z1 ) β'= nh h ng c a cân b ng nhi u lên bán cân b ng t ot a ⇒ β ' = β * T A ( Z1 ) Cân b ng nhi u cân b ng t o ph c Cân b ng nhi u cân b ng t o ph c (1) A + p + + Z1 Z2 A(Z1), ( ), D (2) nA + mp p(Z2), p( ), • N u ghép chung cân b ng cân b ng ph H ng s c tr ng i u ki n theo chi u tích s tan i u ki n T’ T’ = [A’][p’] = [A] [p]  T’ = T  • N u D t o thành t nA mp ta có: A(Z1).  T’ = T D n A(Z1).  m p(Z2)  p(Z2)  A(Z1).  p(Z2) 28/09/2012 Cân b ng nhi u cân b ng oxy hóa-kh A + p T   T’ + Z K ox B + C D • Có: T’ =  T . Kox • N u D t o thành t nA mp T’ = T .Koxn • Đ tan  i u ki n (h p ch t AmBn): S' = m + n T' A m B n Các nh h • Trong th c t , thành ph n c a bán cân b ng trao i ti u phân có th b nh h ng b i nh ng cân b ng nhi u khác lo i • Thi t l h ng h ng t ng nh l p cách tính t ng t , b qua nh có giá tr nh h n 1000 l n nh khác chúng nhi u lên i ang xét m m n n ng d ng • T ng tính ng khác ng c a cân b ng • Hòa tan t a khó tan b ng cân b ng ph • Tính Tí h pH c H a dung d d d ch h T ng tính nh l ng c a CB chính • Khi cân b ng có K < 107 ngh a khơng có tính nh l ng phân tích sai s k • t o cân â b ng nhi hi u t ê s n ph h m i t ng lên thành K’ K thay th • K’: h ng s c tr ng i u ki n c a cân b ng m i (K’> 107 108)  cân b ng m i có tính Hòa tan t a khó tan b ng cân b ng ph • Tác ng cân b ng nhi u lên A, p (H+, OH, t o ph c hay oxy hóa…) ho c c hai theo h ng s Knhi u Tác ng làm tan D • d a vào K’ = K.Knhi D u xét kh n ng tan c a nh l ng Tính pH c a dung d ch Ch a: • acid y u baz y u (HA B-) • n acid y u baz y u • n baz y u acid y u • n acid y u m baz y u • ch t l ng tính acid - baz 28/09/2012 pH dung d ch ch a acid y u baz y u (HA/B ) • Dung d ch có tính acid hay baz tùy theo m nh c a acid y u baz y u • Dung d ch h có ó tính í h acid: id cân â b ng hí h cân â b ng c a acid y u, baz B gây nhi u lên ion H+ HA phân ly pH t ng [H+] gi m pH dung d ch ch a acid y u baz y u (HA/B ) kHA A- + HA H+ + k'HA = k HA * B- H(B) H(B) HB pH dung d ch ch a acid y u baz y u (HA/B ) k ' HA = k HA *α H ( B ) = • • [ A− ][ H + ' ] [ A− ][ H + ' ] = [ HA] C HA Dungg d ch có tính acid: k HA C HA k HA C HA = [H + ]2 = − + HB [B ] H(B) Dung d ch có tính baz: k BC B [OH − ]2 = k BC B = + β A − [HA ] α OH ( HA ) pH dung d ch ch a n acid y u 1 baz y u n [OH − ]2 = ∑ k B i CB i OH(HA) ⇒ [OH ] = ∑k Bi A− ∑ k HA i C HA i CB i H(B) n + ⇒ [H ] = ∑k HA i C HA i 1+ HB [B − ] pH dung d ch ch a n acid y u m baz y u • Dung d ch th hi n tính acid y u: n [H ] = 1+ n [H + ]2 = ∑k + n − pH dung d ch ch a n acid y u 1 baz y u HA i C HA i m + ∑ β HB j [B j ] − • Dung d ch th hi n tính baz y u: m [HA] [OH − ]2 = ∑k n Bi C B i + ∑ β Aj− [HA j ] 28/09/2012 pH dung d ch ch a ch t l ng tính acid baz pH dung d ch ch a ch t l ng tính acid baz • N u tính acid m nh h n tính baz: HA - k2 + H + A + 2- HA- +H2O kb2 OH- + H2A HA- k2 H+ + A2+ + HA- HA- HA- k1 k1 kb1 H2 A 2- A + H2O H(HA) H2A [H + ]2 = k 2C HA + C HA /k N u CHA /k1 >> 1:  pH = 1/2 (pk1 + pk2) pH dung d ch ch a ch t l ng tính acid baz • N u tính acid y u h n tính baz HA- +H2O kb2 OH- + H2A + [OH − ]2 = HAkb1 OH(HA) A2- + H2O kb 2C HA + C HA / kb1 pH dung d ch ch a ch t l ng tính acid baz Nh n xét: • k1.k2>10 14 pH < : dd có tính acid y u cân b ng cân b ng c a acid, cân b ng ph cân b ng c a baz baz 14 • k1.k2 < 10 pH >7 : dd có tính baz ng c l i • k1, k2 : h ng s acid t ng ng n c n c c a acid H2A ho c c a acid y u acid liên h p c a baz y u CHA/kb1 >> 1 : pH = 1/2 (pk1 + pk2) ... ch t l ng tớnh acid baz Nh n xột: k1.k2>10 14 pH < : dd cú tớnh acid y u cõn b ng chớnh l cõn b ng c a acid, cõn b ng ph l cõn b ng c a baz baz 14 k1.k2 < 10 pH >7 : dd cú tớnh baz ng c l i... u Dt o thnh t nA v mp T=T.Koxn tan i u ki n (h p ch t AmBn): S' = m + n T' A m B n Cỏc nh h Trong th c t , cỏc thnh ph n c a bỏn cõn b ng trao i ti u phõn cú th b nh h ng b i nh ng cõn b ng