BÀI TƯỜNG TRÌNH CHUẨN ĐỘ COMPLEXON HÓA PHÂN TÍCH 1 ĐH KHTN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ Mg2+, Pb2+, Ca2+, độ cứng nước máy, Cu2+ với chỉ thị murexide, hh Al3+ và Fe3+, chuẩn độ riêng Al3+, chuẩn độ riêng Fe3+nhận xét báo cáo, tính bước nhảy
BÀI TƯỜNG TRÌNH PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON I Xác định nồng độ Mg2+ Nguyên tắc nội dung Chuẩn độ Mg2+ dung dịch complexon III 0.010000±0.000025 M đệm ammoniac pH = 10 với thị NET Màu thị chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm Phản ứng chuẩn độ: Mg’ + Y’ MgY Kết thực nghiệm tính tốn Bảng kết quả: Chỉ thị NET V1 9.85 VEDTA(mL) V2 V3 9.90 9.85 VTB 9.87 Kết ±Khoảng bất ổn 0.0098700±0.000043 M Tính tốn sai số: = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ khơng đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M uMg2+= 0,0000214 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Mg2+ = k* uMg2+= 2* 0,0000214= 0,000043 Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,56% Nhận xét - Nhận thấy điều kiện chuẩn độ pK’-pC0-pDf=1=6,49>6 có độ xác 99.9%, khoảng bước nhảy pMg hẹp 3.3-5.2 (4,3-6,24) nên thực tế khó chọn thị pT khoảng này(pHF=1=4.2) - pMcuoi1 = pKmgin-pKa3+pHđệm= 7-11,6+10=5.4 pMcuối 2= pKMin-pKa3+pHđệm + 1= 6.4 Vậy chuẩn độ Mg2+ cần phải chọn pMg cuối nằm khoảng 3,3-6,24 Hiển nhiên trường hợp ta nên chuẩn độ đến xuất màu trung gian, tức pMgcuối1=5.4 - Phức MgY có độ bền khơng cao nên yếu tố hạn chế khả đinh lượng Khi thêm thị, ta nên cho từ từ lắc đều, khơng nên thêm q nhiều q gây ảnh hưởng đến khả quan sát đổi màu dung dịch II Xác định nồng độ Pb2+ Nguyên tắc nội dung Chuẩn độ trực tiếp với thị XO Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ EDTA(0.010000±0.000025 M)với thị XO môi trường đệm acetat pH=5 Màu dung dịch chuyển từ đỏ tím sang vàng chanh Phản ứng chuẩn độ: Pb2+ + Y’ PbY2 ˉ Phản ứng thị: PbH2In2 ˉ + Y’ PbY2 ˉ + In’ Chuẩn độ thay với thị NET Chuẩn độ Pb2+ thị NET, có mặt Mg2+ đệm pH = 10 Ban đầu điều chế lại dung dịch MgY2- (chuẩn độ dung dịch Mg2+ 0.1M dung dịch complexon III 0.01M đệm pH = 10 Sau cho thêm dung dịch Pb2+ chuẩn độ complexon III 0.01M Phản ứng chuẩn độ: (Phản ứng thay định lượng): Pb2+ + MgY2 ˉ PbY2 ˉ + Mg2+ Kết thực nghiệm tính tốn Bảng kết quả: Chỉ thị XO NET V1 12.15 13.15 VEDTA(mL) V2 V3 12.15 12.20 13.15 13.20 VTB 12.17 13.17 Kết ±Khoảng bất ổn 0.013170 ± 0.000049 M Sai số tính tốn Chuẩn độ trực tiếp với thị XO = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M uPb2+= 0,0000234 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uPb2+= 2* 0,0000234 = 0,000045 Pb2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,63% Chuẩn độ thay với thị NET: = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ khơng đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M uPb2+= 0,0000243 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uPb2+= 2* 0,0000243= 0,000050 Pb2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,61% Nhận xét - Đối với phương pháp chuẩn trực tiếp, ta có khoảng bước nhảy pPb 5,38.59 (pF=1=6.9), nhận thấy khoảng bước nhảy rộng - Đối với phương pháp chuẩn gián tiếp, ta có khoảng bước nhảy pPb 5,214.58 (pF=1=9.9), nhận thấy khoảng bước nhảy rộng Sai số phép chuẩn độ phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ EDTA đem chuẩn Chuẩn độ thay có độ xác cao so với chuẩn độ trực tiếp có thêm Mg2+ làm thay đổi khoảng nhảy xác đinh điểm cuối xác Khơng thể dùng thị NET pH=10 để chuẩn trực tiếp chì, pH=10 Pb(OH)2 kết tủa pha dung dịch ảnh hưởng đến trình chuẩn độ, chuẩn độ gián tiếp dùng pH=10 có thêm Mg nên ưu tiên tạo phức PbY Lúc đầu phải điều chế MgY 2- nên cần phải cẩn thận, không cho dư EDTA, cho dư mắc sai số thừa III Xác định nồng độ Ca2+ Nguyên tắc nội dung Chuẩn độ thể tích xác muối Ca2+ dung dịch (0.010000 ± 0.000025 M 0.001000±0.000002M) với nồng độ khác Ca2+ (0.01M; 0.001M khơng có MgY2− 0.001M có thêm MgY2−), thị NET đệm pH=10 Khơng có MgY2−( nồng độ cao thấp): Màu thị chuyển từ đỏ nho sang xanh chàm rõ rệt Khi Có MgY2−: Màu thị chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm Phản ứng chuẩn độ 2− Không MgY Kết có thực nghiệm tính tốn Có MgY2− Dùng thị NET Ca2+ Ca2+ CaInˉ + Bảng Inˉkết quả: => CaInˉ Ca2+ + Inˉ => CaInˉ + Y4ˉ => CaY2ˉ Mg2+ + Y4ˉ => MgY2ˉ Nồng độ V (mL) Kết ±Khoảng bất ổn + Ca2+ Y’ => CaY2ˉ + In’ EDTA CaInˉ + MgY2ˉ => CaY2ˉ + MgInV1 V2 V3 VTB MgInˉ Nồng độ cao 9.30 9.30 9.35 9.32 0.00932000.000046 M Nồng độ thấp (không MgY2−) 0.45 0.45 0.50 0.47 0.0000470 ± 0.0000034M Nồng độ thấp (có MgY2−) 6.80 6.80 6.85 6.82 0.0006820 ± 0.0000037M Tính tốn sai số: Ca2+ ( EDTA 0.010000±0.000025M) - không thêm MgY2−: = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M uCa2+= 0,0000227 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uCa2+= 2* 0,0000227= 0,000046 Ca2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,51% 2+ Ca (nồng độ thấp; EDTA 0.001000± 0.000002M) - không thêm MgY2−: = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ khơng đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,000001M uCa2+= 0,00000168 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uCa2+= 2* 0,00000168= 0,0000034 Ca2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 92,76% Ca2+ (nồng độ thấp; EDTA 0.0005M) – có thêm MgY2−: = Độ khơng đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,000001M uCa2+= 0,00000184 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uCa2+= 2* 0,00000184= 0,0000037 Ca2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99.46% Nhận xét - Khi chuẩn Ca2+ nồng độ cao( 0,01M) có khoảng bước nhảy 5.3-7.3(4.38,2),pCacuối =6.3 nhận thấy khoảng bước nhảy hẹp - pMcuoi1 = pKmgin-pKa3+pHđệm= 5.4-11,6+10=3.8 pMcuối 2= pKMin-pKa3+pHđệm + 1= 4.8 Vậy chuẩn độ Ca2+ cần phải chọn pCa cuối nằm khoảng 4,3-8.2 Hiển nhiên trường hợp ta nên chuẩn độ đến xuất màu rõ rệt( màu chàm), tức pMgcuối1=4.8 - Khi chuẩn Ca2+ nồng độ thấp, khoảng bước nhảy 7.35-7.24, pCa2+ cuối=7.29 Nhận thấy khoảng bước nhảy hẹp nên độ xác khơng cao - Khi chuẩn độ Ca2+ nồng độ thấp có MgY,khoảng bước nhảy 7,19-7,24, pCa2+ cuối=7,22 Nhận thấy khoảng bước nhày mở rộng hơn, chuyển màu rõ rệt, kết chuẩn độ xác Ca2+ tạo phức với Y4- bền so với Mg2+ nên dùng thị NET quan sát đổi màu sớm, trước điểm tương đương (sai số thiếu) Chuẩn độ Ca2+ nồng độ thấp có thêm Mg2+ xác khoảng bước nhảy mở rộng nên điểm cuối nằm khoảng bước nhảy (sự đổi màu đổi màu MgIn- MgIn- bền CaIn-) Nồng độ Ca2+ nồng độ thấp có thêm Mg2+ cao Ca2+ nồng độ thấp không thêm Mg2+ chênh lệch không đáng kể IV Xác định độ cứng chung nước máy Nguyên tắc nội dung Xác định nồng độ Mg2+ Ca2+ có nước cứng Chuẩn độ thể tích xác nước cứng mơi trường đệm pH=10 dung dịch Complexon III (0.010000 0.000025) M với thị NET Phản ứng chuẩn độ: Ca2+; Mg2+ + EDTA Phức Kết thực nghiệm tính tốn Bảng kết quả: Chỉ thị V1 NET 10.40 Vrỗng= 0.00 mL VEDTA(mL) V2 V3 10.40 10.45 VTB 10.42 Kết ±Khoảng bất ổn Tính tốn sai số: Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M Độ xác: 99.79% Nhận xét Trong nước máy có lẫn nhiều kim loại nên ta phải cho thêm số hợp chất nhằm hạn chế ảnh hưởng kim loại trình chuẩn độ Khi chuẩn độ, không ý lắc thật kỷ dẫn đến sai số thể tích EDTA phản ứng, thể tích dung dịch lớn, thị chưa phản ứng kịp Nước cất chứa lượng nhỏ Ca2+ Mg2+, không làm ảnh hưởng đến kết chuẩn độ V Xác định nồng độ Cu2+ với thị Murexide Nguyên tắc nội dung Chuẩn độ Cu2+ EDTA(0.010000±0.000025)với thị Murexide môi trường đệm amoniac pH=8, thị có màu vàng Đến chuẩn độ diêm tương đương Chỉ thị chuyển từ màu vàng sang tím Phản ứng chuẩn độ: Cu(NH3)4 2+ + Y’ CuY2 ˉ + NH3 Phản ứng thị: CuH2Inˉ + Y’ CuY2 ˉ + In’ Kết thực nghiệm tính tốn Bảng kết quả: Chỉ thị MUR V1 12.15 VEDTA(mL) V2 V3 12.15 12.20 VTB 12.17 Kết ±Khoảng bất ổn Tính tồn sai số: = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M uCu2+= 0,0000234 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uCu2+= 2* 0,0000234= 0,000047 Cu2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,61% Nhận xét - Khi chuẩn độ Cu2+ khoảng bước nhảy thu 5.3-11 pCu2+cuối =8.1 Nhận thấy khoảng bước nhảy rộng nên độ xác phép chuẩn độ cao Phép chuẩn độ bắt buộc phải chọn điều kiện chuẩn độ phù hợp pH=8, màu sắc thay đổi rõ ràng Phải sử dụng dung dịch NH4Cl (Vì Cu2+ tạo phức tốt với NH3 nên với pH=10 xảy tạo phức NH3 Cu2+,nên phải cho từ từ, tránh cho dư NH3) VI Xác định hỗn hợp Al3+ + Fe3+ Xác định lại nồng độ Zn2+ với thị XO a Nguyên tắc Phản ứng chuẩn độ: Zn2+ + Y’ => ZnY2ˉ (Vàng chanh) (Hồng tím) b Kết thực nghiệm tính tốn Chỉ thị XO V1 9.05 V Zn2+ (mL) V2 V3 9.05 9.10 VTB 9.07 Kết ± Khoảng bất ổn 0.011025± 0.000050 M = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(EDTA) = = 0,0000125M uZn2+= 0,0000251 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uZn2+= 2* 0,0000251= 0,000050 Zn2+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,55% c Nhận xét: - Khi chuẩn độ Zn2+ nhận thấy khoảng bước nhảy 10,06-16,2,pZn2+cuối =13,1 Nhận thấy khoảng bước nhảy rộng nên chuẩn độ với độ xác cao - Mặc dù phức ZnY có độ bền cao so với Mgy phản ứng cạnh tranh Zn2+ với NH3 làm thu hẹp đáng kể khoảng bước nhảy - Không nên dùng pH kiềm phản ứng phụ Zn2+ với NH3 mạnh làm giảm tính định lượng phản ứng chuẩn độ Xác định tổng Al3+ + Fe3+ a Nguyên tắc Xác định tổng nồng độ Al3+ Fe3+ với thị XO phương pháp chuẩn độ ngược Phản ứng chuẩn độ: Zn2+ + Y’ => ZnY2ˉ vàng chanh hồng tím b Kết thực nghiệm tính tốn Bảng kết quả: Chỉ thị XO V1 9.85 V Zn2+ (mL) V2 V3 9.85 9.90 Tính tốn sai số: = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = VTB 9.87 Kết ± Khoảng bất ổn 0.01513 ± 0.00017 M Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uburet = = 0(ml) uN(EDTA) = = 0,0000125M uN(Zn2+) = = = 0.000025M Đặt W= ����� −���� += 25.00 – 9.87 = 15.13 (mL) uW = (mL) µ(W) = (15.13 ± 0.0235) mL u-� ℎℎ= ±0.001513× = ±0.0000830M = k* uhh= 2* 0,0000830 = 0,00017 hh Vậy M Độ xác = 98.88% c Nhận xét Đun sơi phút để phản ứng xảy hồn tồn (vì Fe3+ Al3+ tạo phức với EDTA chậm) Phải dung dịch nguội cho XO vào (vì thị bền với nhiệt) Không thể chuẩn độ trực tiếp hỗn hợp Fe3+ Al3+ có bán kính nhỏ nên dễ bị thủy phân mơi trường trung tính => phức hydroxo gồm Al(OH)63- Fe(OH)63 pK’ZnY < pK’AlY pK’ZnY < pK’FeY Vì Zn2+ phản ứng với H2Y2ˉ dư không phá vỡ phức AlYˉ FeYˉ nên sử dụng Zn2+ phép chuẩn độ Xác định riêng Al3+ với thị XO a Nguyên tắc Chuẩn độ Al3+ phương pháp chuẩn độ thay (chất chuẩn Zn2+) Cho thêm NaF vào dung dịch vừa chuẩn độ Khi có AlYˉ bị phân hủy chuyển thành phức AlF63ˉ Lượng Y” tạo tương đương với lượng Al Ta chuẩn độ lượng Y” dung dịch Zn2+ đệm pH = với thị XO Dung dịch chuyển từ màu vàng chanh sang cam Phản ứng chuẩn độ: Zn2+ + Y’ => ZnY2ˉ Phản ứng tạo phức: AlYˉ + 6F’ => AlF63ˉ + Y’ b Báo cáo kết thực nghiệm tính tốn Bảng kết Chỉ thị XO V1 7.90 Sai số tính tốn = V Zn2+ (mL) V2 V3 7.90 7.95 VTB 7.92 Kết ± Khoảng bất ổn 0.0087318 ± 0.000055 M Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = uN(Zn2+) = = 0,000025M uAl3+= 0,0000274 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uAl3+= 2* 0,0000274= 0,000055 Al3+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,37% c Nhận xét - Khi chuẩn độ riêng Al3+ khoảng bước nhảy thu 5,3-7,1 với pAl3+ cuối =6.2 Tránh cho dư Zn2+ chuẩn độ hỗn hợp Zn2+ phản ứng EDTA nên bị đẩy ta cho thêm Fˉ gây sai số thiếu Phức AlF63ˉ bền phức AlYˉ điều kiện pH=5, nhiên FeF63ˉ bền FeYˉ => Có thể chuẩn độ riêng Al3+ * Nhận xét chung: Độ xác phép chuẩn độ chưa cao Sai số lớn, chủ yếu sai số tay nghề người chuẩn độ Cần ý đến thao tác chuẩn độ cách nhận biết đổi màu dung dịch Xác định riêng Fe3+ với thị SSA a Nguyên tắc Chuẩn độ trực tiếp Fe3+ Na2H2Y khoàng 70oC với thị SSA đến màu hồng tím Phản ứng chuẩn độ: Fe3+ + Y’ => FeYˉ b Kết thực nghiệm tính tốn - Bảng kết Chỉ thị SSA - VEDTA(mL) V2 V3 V1 4.95 4.95 5.00 VTB 4.97 Tính tốn sai số = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet = Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet = Độ không đảm bảo giá trị trung bình thể tích: upipet = Kết ±Khoảng bất ổn 0.00049700 ± 0.0000036 M uN(EDTA) = = 0,0000125M uFe3+= 0,00000181 Độ không đảm bảo đo mở rộng: = k* uFe3+= 2* 0,00000181= 0,0000036 Fe3+ Vậy M Độ xác: (1-)*100%= 99,28% c Nhận xét - Khi chuẩn độ Fe3+ khoảng bước nhảy thu 6.3-8.9, pFe3+cuối =7.6 Nhận thấy khoảng bước nhảy rộng Chuẩn độ trực tiếp xác gián tiếp sai số chuẩn độ gián phải qua nhiều giai đoạn Cho thêm NH3 nhằm trung hòa dung dịch, sau cho thêm HCl để tạo mơi trường acid có pH=2 thị SSA có tác dụng ‘‘che‘‘ Al3+ Tránh dung dư HCl làm thị chuyển từ hồng tím sang nâu SSA chất thị màu đặc hiệu dùng để chuẩn sắt môi trường acid, pH=2, hạn chế việc tạo phức hidroxo Al Fe Cần đun nóng nhằm làm tăng vận tốc phản ứng phản ứng xảy chậm nhiệt độ thường