Bài giảng Hóa Phân tích. Tiến sĩ Lâm Hoa Hùng. Khoa Kỹ thuật Hóa học. Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM. CHƯƠNG 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HOÁ PHÂN TÍCH. CHƯƠNG 2. CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN. CHƯƠNG 3. HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HOÁ HỌC TRONG NƯỚC. CHƯƠNG 4. HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CÁC CÂN BẰNG HOÁ HỌC TRONG NƯỚC CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG. CHƯƠNG 7. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH CHƯƠNG 8. KHÁI QUÁT VỀ CÁC PP PHÂN TÍCH PHỔ CHƯƠNG 10. PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN UV – VIS (PHỔ KÍCH THÍCH ELECTRON) CHƯƠNG 15. KHÁI QUÁT VỀ PP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA
Trang 1CHƯƠNG 1
Trang 2Chương 1
z Sản xuất ⇒ chất lượng đầu vào và đầu ra.
z Dược phẩm, nguyên liệu lương thực: thành
phần hợp lý.
⇒ Xác định được bản chất và thành phần vật liệu
⇒ Sự phát triển của hoá học phân tích
2
Trang 3Xác định chính xác hàm lượng cấu tử trong mẫu.
Kiểm tra các quá trình hóa
lý và kỹ thuật hóa học
HÓA PHÂN TÍCH
Môn khoa học thực nghiệm nghiên cứu
thành phần các chất
Trang 5Chương 1
YÊU CẦU ĐỐI VỚI NGÀNH HOÁ YÊU CẦU ĐỐI VỚI NGÀNH PHÂN TÍCH PHÂN TÍCH
Phải phát triển → theo kịp đà phát triển của KHCN
YÊU CẦU ĐỐI VỚI NGƯỜI PHÂN TÍCH
z Có kiến thức về các ngành KH cơ bản liên quan.
z Nắm vững nguyên tắc của PP → phát triển các phương pháp mới.
z Cẩn thận, trung thực, kiên nhẫn, chính xác, sạch
sẽ, có khả năng phán đoán.
Trang 6Chương 1
PHÂN LOẠI CÁC PP HÓA PHÂN TÍCH
PHÂN LOẠI THEO BẢN CHẤT CỦA PP
dựa trên tính chất vật lý : quang, điện, nhiệt, từ
PP hoá lý (PPPT dụng cụ)
Kết hợp
PP hóa học và vật lý
PP vi sinh
dựa trên hiệu ứng với tốc độ phát triển của VSV
PP phân tích động học
dựa vào các phản ứng xúc tác
PP khác
- pp nghiền
- pp nhỏ giọt
- pp điều chế ngọc borat hay
phosphat
- pp soi tinh thể
PP phân tích dụng cụ
6
Trang 7Chương 1
PHÂN LOẠI CÁC PP HÓA PHÂN TÍCH
PHÂN LOẠI THEO LƯỢNG MẪU PHÂN
TÍCH HAY KỸ THUẬT PHÂN TÍCH
10-3 – 1 g
10-1-1 ml
Phân tích vi lượng
10-6 – 10-3 g
10-3 - 10-1ml
Phân tích siêu vi lượng
< 10-6 g
< 10-3 ml
Thường được sử dụng trong thực tế
Trang 8Chương 1
PHÂN LOẠI CÁC PP HÓA PHÂN TÍCH
z Phân tích đa lượng:
– Phân tích lượng lớn: hàm lượng từ 0,1 đến 100%
– Phân tích lượng nhỏ: hàm lượng 0,01 – 0,1%
z Phân tích vi lượng:
– Còn gọi là PPPT vết, hàm lượng < 0,01 %
z Phân tích lối ướt:
– Mẫu phân tích ở dạng dung dịch
z Phân tích lối khô:
– Mẫu phân tích ở trạng thái rắn
PHÂN LOẠI THEO TRẠNG THÁI CHẤT KHẢO SÁT
PHÂN LOẠI THEO HÀM LƯỢNG CHẤT KHẢO SÁT
8
Trang 9Chương 1
CÁC LOẠI PHẢN ỨNG HÓA HỌC DÙNG TRONG HPT
PƯ oxy hóa – khử PỨ trao đổi tiểu phân
PƯ acid - baz PƯ tạo tủa PƯ tạo phức
Trang 11Chương 1
YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC THUỐC THỬ DÙNG TRONG HPT
Phải có độ tinh khiết cao
-Độ loãng giới hạn :
Thể tích dung môi tối đa (ml) dùng để hòa tan 1 g X mà vẫn còn phát hiện được X
Độ chọn lọc cao
11
Trang 12Chương 1
CÁC GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP PHÂN TÍCH
1 GIAI ĐOẠN CHỌN MẪU :
¾ Kết quả PT trên lượng mẫu giới hạn: đại diện cho lô mẫu → Chọn mẫu rất quan trọng
¾ Trình tự tiến hành:
Chọn mẫu riêng Chọn mẫu ban đầu
Chọn mẫu TB thí nghiệm
Chọn ngẫu nhiên một số đvị bao gói hoặc từ một số vị trí khác nhau
Chọn mẫu đại diện từ mẫu riêng
Tổng lượng mẫu bđầu: mẫu chung
Mẫu chung: nghiền, rây và trộn đều Chia mẫu TB TN thành 3 phần
(Nơi phân tích giữ một phần để phân tích) 12
Trang 13Chương 1
CÁC GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP PHÂN TÍCH
2 GIAI ĐOẠN CHUYỂN MẪU THÀNH DD:
¾ Dạng thích hợp cho phân tích: Dung dịch
mẫu đất đá, oxyt kim loại khó tan
Trang 14Chương 1
CÁC GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP PHÂN TÍCH
3 CHỌN PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP VÀ TIẾN HÀNH :
Chọn phương pháp
¾ Chọn lọc, nhạy, tốc độ PƯ cao và chính xác.
¾ Phù hợp với hàm lượng cấu tử cần phân tích.
Tiến hành : thực hiện PƯ giữa thuốc thử với dd mẫu
theo phương pháp đã chọn.
¾ Định tính: các dấu hiệu màu sắc, kết tủa, pH v.v.
⇒ Cấu tử nào, ion nào, chất gì
¾ Định lượng: Cân, đo, xác định các đại lượng hoá
lý v.v ⇒ hàm lượng bao nhiêu
14
Trang 15Chương 1
CÁC GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PP PHÂN TÍCH
4 KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ :
¾ ĐỊNH TÍNH
9 Kiểm chứng lại kết quả theo các phản ứng đặc hiệu khác
¾ Định lượng
9 Ghi nhận dữ liệu đã phân tích
9 Xử lý thống kê và biểu diễn kết quả phân tích theo yêu cầu
Trang 16CHƯƠNG 2
CÁC KHÁI NIỆM VÀ
ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN
1
Trang 17NỘI DUNG
1. DUNG DỊCH VÀ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH
¾ Khái niệm dung dịch
¾ Các loại nồng độ dung dịch và cách biểu thị
¾ Các cách quy đổi giữa các dạng nồng độ
2. CÂN BẰNG HOÁ HỌC – ĐL TÁC DỤNG KHỐI
LƯỢNG
3. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG
Trang 18DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD
1. KHÁI NIỆM DUNG DỊCH
Dung dịch (dd) là hệ đồng thể
do sự phân tán của các phân
tử hay ion vào nhau
Thành phần thay đổi trong một
giới hạn rộng
các dạng dd khác nhau
3
Trang 19DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ dd: lượng chất tan trong lượng dmôi xác định.
¾ Dung dịch loãng ⇒ chất tan ít
¾ Dung dịch đậm đặc ⇒ chất tan chiếm tỷ lệ lớn.
¾ Dung dịch bão hoà ⇒ chứa chất tan tối đa.
• m (g): Khối lượng chất tan • q (g) : Khối lượng dung môi
• Vx (ml): Thể tích chất tan
• V (ml) : Thể tích dd cho hoà tan m (g) vào Vx (ml) dung môi
• d (g/ml): Khối lượng riêng của dd thu được
Các đại lượng liên quan đến chất tan và dung môi
trong dung dịch
Trang 21DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD
CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ phần trăm (%): Có ba dạng biểu diễn
%(khối lượng/khối lượng): số g chất tan trong 100 g dd.
%(khối lượng/thể tích): số g chất tan trong 100 ml dd.
%(thể tích/thể tích): số ml chất tan trong 100 ml dd .
100
) /
%(
q m
m KL
) /
%(
V
m TT
KL
100
) /
%(
V
V TT
TT
C = x
Trang 22DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD
CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ phần triệu (ppm): Biểu diễn khối lượng chất tan có trong 10 6 lần khối lượng mẫu cùng đơn vị
1 ppm = 1 g chất tan trong 10 6 g hay 1000 kg mẫu
= 1 mg chất tan trong 10 6 mg hay 1 kg mẫu
Nếu mẫu lỏng và dd loãng ⇒ d ≈ 1 g/ml
⇒ C(ppm) = C(mg/l)
¾ Nồng độ mol: Số mol chất tan trong 1 lít dd
6
10 )
(
q m
m ppm
C
+
=
V M
m
CM = 1000
7
Trang 23DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD
CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ molan : biểu diễn số mol chất tan trong 1000
g dung môi
¾ Nồng độ phần mol : là tỷ số giữa số mol của cấu tử i
(ni) trên tổng số mol các chất tạo thành dd
q M
Trang 24Một đơn vị đương lượng bằng 1,008 phần khối lượng H 2
hay 8 phần khối lượng O 2
V Đ
m
CN = 1000
9
Trang 28Đ(Fe2(SO4)3 ) = M / 6
13
Trang 30DUNG DỊCH – NỒNG ĐỘ DD
Pha trộn từ hai dung dịch đã biết nồng độ
Liên hệ giữa một số nồng độ thông dụng
c a
b
c m
mb
a
−
−
=
+ a, b: Nồng độ % của các dung dịch ban đầu (a > b)
+ c : Nồng độ % của dung dịch mong muốn
+ ma, mb: Khối lượng của dung dịch nồng độ a và b
Trang 31HOẠT ĐỘ
Trong dd, các chất tan → các ion Khi có đồng thời nhiều ion trong dd ⇒ lực tương tác ion μ
⇒ Giảm khả năng hoạt động ion
⇒ Ion chỉ còn hiện diện với nồng độ hiệu dụng a (thay vì c)
Trang 32 Dung dịch loãng ⇒ μ ≈ 0 nên f = 1 và a = c
Hoạt độ thường được ký hiệu bằng dấu ()
Trong HPT, dd thường loãng nên thường lấy f =1
17
Trang 33QUÁ TRÌNH HOÀ TAN VÀ TẠO TỦA
Quan sát các hiện tượng sau:
Khi cho muối vào trong nước ⇒ muối tan ⇒ Hoà tan
Khi tiếp tục cho muối vào dung dịch ⇒ dung dịch bão hòa
⇒ muối không tan nữa.
Khi cho bay hơi dung dịch bão hoà ⇒ muối rắn tách ra
Theo (2) : phản ứng hòa tan AgCl với vht
(1) = (2) khi vkt = vht ⇒ Hệ đạt trạng thái cân bằng
⎯→
⎯ ( 1 )
⎯⎯
←(2)
Trang 34QUÁ TRÌNH HOÀ TAN VÀ TẠO TỦA
AgNO3 + NaCl AgCl ↓ + NaNO
¾ Tại trạng thái cân bằng, tích số hoạt độ (Ag + )(Cl - ) là hằng
số và được gọi là tích số tan của AgCl, ký hiệu TAgCl.
TAgCl = (Ag + )(Cl - ) = aAg+ aCl-
¾ Tổng quát:
¾ Nếu là hợp chất AB: AB↓ ⇔ A n+ + B
n-TAB = aA+ aB− = [A n+ ].[B n− ].fA.fB (fA,fB : hệ số hoạt độ của A,B)
Trang 35QUÁ TRÌNH HOÀ TAN VÀ TẠO TỦA
LIÊN HỆ GIỮA ĐỘ TAN VÀ TÍCH SỐ TAN
Độ tan : Với chất điện ly ít tan, độ tan là khả năng tan tối
đa → tạo thành các ion trong dung dịch
Đơn vị độ tan: g/l hay mol/l
Xét tổng quát, nếu AmBn là chất điện ly ít tan và trong dung dịch không có ion nào khác hiện diện, ta có
T
+
.
Trang 36CÂN BẰNG HOÁ HỌC ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG
¾ Thực tế, có nhiều loại phản ứng hoá học khác nhau:
Phản ứng hoàn toàn: các chất phản ứng hết với nhau,
ví dụ: 2H2 + O2 → 2H2O
Phản ứng không hoàn toàn (thuận nghịch): phản ứng
không diễn ra đến cùng ⇒ đạt cân bằng.
H2 + I2 ⇔ 2HI
¾ Với PƯ thuận nghịch, định luật tác dụng khối lượng:
aA + bB cC + dD
b a
c d
b a
c d
B A
C
D B
A
C
D K
] [ ] [
] [ ]
[ )
.(
) (
) (
) (
Trang 37ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG
¾ ĐL Danton: “Trong một phản ứng hóa học, một đương lượng của chất này chỉ thay thế hay kết hợp với một đương lượng của chất khác mà thôi”.
Với phản ứng: A + B → D + E
B B
A
• mA, mB : khối lượng của A, B
• ĐA, ĐB : đương lượng gam của A, B
• VA,, VB: Thể tích của A và B tác dụng vừa đủ với nhau
B
A B
A B
B A
A
Ñ
Ñ m
m hay
Ñ
m Ñ
m
=
=
22
Trang 39NỘI DUNG CHÍNH Các hằng số đặc trưng quan trọng của các hệ PỨ trong dung môi nước :
¾Hệ trao đổi điện tử :
Bán cân bằng oxy – hoá khử
Cân bằng oxy – hóa khử
¾Hệ trao đổi tiểu phân
Bán cân bằng acid – baz
Bán cân bằng tạo tủa
Bán cân bằng tạo phức
Cân bằng trao đổi tiểu phân giữa hai đôi
2
Trang 40CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
BÁN CÂN BẰNG
Bán cân bằng là quá trình cho nhận điện tử giữa hai dạng oxy hoá (Ox) và khử (Kh) của một đôi oxy hoá khử liên hợp.
)
( ln
Kh
Ox nF
RT E
3
Trang 41CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
¾ E0 là thế oxy hoá chuẩn của cặp Ox/Kh = hằng số
dạng liên hợp ở điều kiện chuẩn (25oC, 1 atm)
¾ Khi có mặt chất rắn: (a rắn ) = 1
¾ Khi có mặt chất khí: p khí = 1
] [
]
[ ln
059 ,
0
Kh
Ox n
E
E = o +
4
Trang 42CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
là quá trình cho – nhận điện tử xảy ra giữa hai đôi oxy hoá khử khác nhau.
2Fe3+ + Sn2+ ⇔ 2Fe2+ + Sn4+
HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ
Khi trộn hai đôi Ox1/Kh1 và Ox2/Kh2 với nhau:
2 1
2 1
1 2
] [
] [
] [
]
[ )
1
n n
Kh Ox
Kh
Ox
K =
5
Trang 43CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ
Khi chứa cùng lúc hai đôi, khi cân bằng ⇒ E 1 = E 2
Áp dụng phương trình Nerst và biến đổi ta có:
¾ > 0 hay : K(1) > 1 ⇒ PƯ theo chiều (1) hay Ox1 oxy hoá mạnh hơn Ox2 và Kh1 < Kh2 Ngược lại, PƯ xảy ra theo (2) và Ox 1 < Ox 2 và Kh 1 > Kh 2
¾Trị số E o của cặp Ox/Kh → cường độ oxy hoá của
Ox Ox càng mạnh thì Kh càng yếu.
o o
E
E1 − 2
059 , 0
) ( 1 2
2 1
10 )
1 (
o o
E E
n n
K
−
=
o o
E
E1 > 2
Trang 44CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ
¾ Từ E o → Dự đoán chiều phản ứng khi trộn
) ( 1 2
2 1
10 )
1 (
o o
E E
n n
K
−
=
7
Trang 45CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
HẰNG SỐ CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PƯ
¾ Dự đoán chiều PƯ theo E o chỉ đúng khi không có cấu
tử khác tham gia vào hệ
⇒ Khi có sự tham gia của cấu tử khác (như H + ), việc dự đoán chỉ dựa vào E o có thể sai.
9 Ví dụ: Khi H + tham gia vào BCB của đôi Ox 1 /Kh 1 :
H n
Kh
Ox n
E
E 0 , 059 lg[ ]
] [
]
[ lg
059 ,
0
1 1
1 1
1 1
+
++
=
] [
]
[ lg
059 ,
0
2
2 2
2 2
Kh
Ox n
E
E = o +
2
1 2
2 1
2 1
1 2
] [
] [
] [
] [
]
[ )
1
n n
H Kh
Trang 46CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
Khi đôi Ox1/Kh1 tác dụng với Ox2/Kh2 và :
n2Ox1 + n1Kh2 → n1Ox2 + n2Kh1
¾ Nếu thêm dần Ox1 vào Kh2 đến khi số ĐLượng của
¾ Thế của dd tại điểm tương đương: Thế tương đương
¾ Tại điểm tương đương:
o o
E
E1 > 2
2
1 1
2 1
2 2
1 2
2 1
1
2 2
1 1
] [
]
[ ]
[
]
[ ]
[ ]
[
] [
] [
n
n Kh
Ox và
n
n Kh
Ox Ox
n Kh
n
Kh n
Ox n
Trang 47CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
] [
]
[ lg
059 ,
0
1
1 1
0 1
Kh
Ox n
E
E td = +
] [
]
[ lg 059 ,
0
1
1
0 1 1 1
Kh
Ox E
n E
n td = +
] [
]
[ lg
059 ,
0
2
2 2
0 2
Kh
Ox n
E
E td = +
] [
]
[ lg 059 ,
0
2
2
0 2 2 2
Kh
Ox E
n E
n td = +
E cb = E 1 = E 2 = E tđ
hay hay
2 1
2 2 1
1
n n
E n E
n o o
+
+
] []
]
[ ] [
]
[ lg
059 ,
0
2
2 1
1 2
Ox Kh
Ox n
+
⇒ E tđ = +
] [
]
[ ] [
] [
1
2 2
1
Kh
Ox Kh
Ox ⋅
2
1 1
2
n
n n
n ⋅
vì lg = lg = lg1 = 0
Tại cân bằng:
2 1
2 2 1
1
n n
E n E
Trang 48 THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DD CHỨA HAI ĐÔI Ox/Kh
*** Khi H + có tham gia vào bán cân bằng của đôi Ox 1 /Kh 1 :
2 2 1
1
n n
E n E
+
H n
n 0 , 059 lg[ ]
2 1
n Kh
Ox và
n
n Kh
Ox Ox
p n Kh
n
Kh n
Ox n
2
1 1
2 1
2 2
1 2
2 1
1
2 2
1 1
] [
]
[ ]
[
]
[ ]
[ ]
[
] [
2 2 1
1
n n
E n E
− +
p
Kh H
n n
p m
1 1 2
1
]
[ ] [
lg
059 ,
0
+
E tđ =
11
Trang 49CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
Là quá trình cho nhận tiểu phân p giữa hai dạng cho (D – Donor) và dạng nhận (A – acceptor) trong DD:
A + p D
Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho bán cân bằng:
¾ Theo chiều (1) → quá trình nhận tiểu phân
[
]
[ )
1
(
p A
D
] [
] ][
[ )
12
Trang 50CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
[D i ] = β 1 β 2 ….β i [ A ] [ p ] i
( Với i + i’ = n + 1)
D i - 1 + p ⇄ D i ⇒
BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
Thực tế, quá trình cho nhận p cĩ thể xảy ra theo n nấc
A
] ][
2 2
1 ]
][
[
] [
D
D
β
⇒ [D 1 ] = β 1 [ A ] [ p ] [D 2 ] = β 2 [ D 1 ] [ p ] = β 1 β 2 [ A ] [ p ] 2
1 ]
][
[
] [
i i
i i
k p
Trang 51CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
¾ Với nhiều nấc cùng lúc: Để đơn giản, xét quá trình cho nhận hai tiểu phân p cùng lúc:
9 Hằng số bền tổng cộng:
9 Tương quan giữa HS bền tổng với HS bền từng nấc:
9 Tổng quát với n nấc cùng lúc:
2 , 1 2
2 2
, 1
1 ]
2 1
2
1 2
1
] ][
[
]
[ ]
][
[
]
[ ]
D p
D
D p
A D
' 1
2 1
, 1
.
1
.
i n
n
i i
k k
=
= β β β β
14
Trang 52CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ
A + p D
¾ Bán cân bằng tạo phức: D là phức chất ⇒ BCB tạo phức
HSĐT theo chiều 1: βD (Hằng số bền của phức)
HSĐT theo chiều 2: k (Hằng số phân ly của phức)
¾ Bán cân bằng axit - baz:
Nếu p là H + ⇒ Bán cân bằng axit – baz
A - + H + HA
HA là axit, A - là baz (thuyết Bronsted – Lowry)
Đôi HA/A - được gọi là đôi axit – baz liên hợp
Trang 53CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ
¾ Bán cân bằng axit - baz:
*** Hằng số cân bằng axit:
A - + H + HA
Hằng số đặc trưng theo chiều (1): βHA
Hằng số đặc trưng theo chiều (2): k HA = k axit = k a
] ][
k k
Trang 54CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ
¾ Bán cân bằng axit - baz:
***Hằng số cân bằng baz:
A - + H 2 O HA + OH
- Hằng số đặc trưng theo chiều (1):
Hằng số đặc trưng theo chiều (2):
O H b
baz A
k k
k O
H A
OH
HA k
k k
14
2
10 ]
][
[
] ][
Trang 55CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
HS ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ
¾ Bán cân bằng axit - baz:
9 Axit HA càng mạnh → k HA càng lớn → càng nhỏ ⇒ baz liên hợp A - càng yếu.
9 Các sổ tay chỉ cho các giá trị k HA → tính hay
βHA từ các biểu thức tương quan
Nếu p khác H+ và D là hợp chất ít tan ⇒ BCB tạo tủa.
Thực tế, PƯ tạo tủa có qua giai đoạn tạo phức: 2 bán cân bằng
Trang 56CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BÁN CÂN BẰNG CỤ THỂ
A + n p D D↓
Hằng số bền của D:
Hằng số bền của D ↓:
Độ tan S: Tổng nồng độ D chuyển vào dd
→ S = [D] + [A] thường S ≈ [A] vì [D] ~ 0.
Nếu D không tồn tại ở dạng phức: Từ TST ⇒ S
p A
D
] ][
[
] [
=
β
] [
T
1 =
n m
AmBn
n m
T
S = +
.
19
Trang 57CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
NỒNG ĐỘ CÁC CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG
Xét cân bằng tổng quát:
A + p D 1 + p D 2 + p … D n
Khi biết nồng độ ban đầu của A (CA hay [A] o )
⇒ tính được [A] và các [D i ] ở thời điểm cân bằng
¾ Theo PT bảo toàn khối lượng : [A]o = [D1] + [D2] + …+ [Dn] Thay [D i ] = β1,i [A].[p] i → [A] o = [A] + β1,1 [A].[p] 1 +…+ β1,n [A].[p] n
i
p A
i i
A
1
] [ ,
1 [ ] } [ ].
1 ].{
[ ]
o
p
A A
1
,
1 [ ] } 1
{
]
[ ]
i i
o i
p
p
A D
1
, 1
, 1
} ] [ 1
{
] [ ]
[ ]
[
β β
20
Trang 58CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
NỒNG ĐỘ CÁC CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG
¾Ví dụ: Thiết lập BT hệ số điều kiện αY[H+] theo [H + ] của EDTA H 4 Y với k 1 = 10 -1,99 , k 2 = 10 -2,67 , k 3 = 10 -6,27 , k 4 = 10 -10,95
Trang 59 NỒNG ĐỘ CÁC CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG
¾ Ví dụ: Thiết lập biểu thức hệ số điều kiện αY[H+] theo [H + ] của EDTA H4Y với k1 = 10 -1,99 , k2 = 10 -2,67 , k3 = 10 -6,27 , k4 = 10 -10,95
+
− =
α
][
10]
[][
95 ,
10
) Y(H+
+
− =
α
2 22
,
17 2
2
] [
10 ]
[ ]
) Y(H+
+
− =
α
3 89
, 19 3
] [
10 ]
[ ]
) Y(H+
+
=
α
4 89
, 21 4
] [
10 ]
[ ]
22
Trang 60CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
NỒNG ĐỘ CÁC CẤU TỬ KHI CÂN BẰNG
Ví dụ: Thiết lập biểu thức hệ số điều kiện αY[H+] theo [H + ] của EDTA H4Y với k1 = 10 -1,99 , k2 = 10 -2,67 , k3 = 10 -6,27 , k4 = 10 -10,95