Nội dung của tiểu luận gồm: thuốc thử chuẩn độ Acid - Base; nguyên tắc chọn chỉ thị trong chuẩn độ Acid - Base; đệm năng của dung dịch đệm; chuẩn độ Acid mạnh - Base mạnh; chuẩn độ Base mạnh bằng Acid mạnh... Mời các bạn cùng tham khảo tiểu luận để nắm chi tiết nội dung.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & VẬT LIỆU o0o BÁO CÁO ĐỒ ÁN: CHỦ ĐỀ 7 CÁCH XÁC ĐỊNH SAI SỐ CHUẨN ĐỘ TRONG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐƠN CHỨC ACID MẠNHBASE MẠNH GVHD: Ths Trương Bách Chiến SVTH: Nguyễn Bảo Duy LỚP:09DHTP8 MSSV: 2008181034 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Tp Hồ Chí Minh, Tháng 2/2019 (1 line) MỤC LỤC Danh sách hình ảnh ii Danh sách bảng biểu Lời cảm ơn iv PHẦN 1.TỔNG QUAN iii 1.1. Chuẩn độ 1.2. Acid base 10 1.2.1. Theo Bronsted 1.2.2. Theo Lewis 1.2.3. Acid mạnh/ yếu 1.2.4. Base mạnh/ yếu 1.2.5. Hằng số acid base 1.3. pH 11 PHẦN 2. NÔI DUNG ĐỒ ÁN 2.1. Thuốc thử chuẩn độ acid base 2.2. Chất chỉ thị để chuẩn độ acid base 2.3. Khái niệm chất chỉ thị 2.4. Những loại chất chỉ thị 2.5. Nguyên tắc chọn chỉ thị trong chuẩn độ acid base 2.6. Sai số chuẩn độ acid base 2.7. Dung dịch đệm 2.8. pH của dung dịch đệm 2.9. Đệm năng của dung dịch đệm 2.10. Chuẩn độ acid mạnh base mạnh 2.10.1. Chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh 2.10.2. Chuẩn độ base mạnh bằng acid mạnh PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 10 10 11 11 11 13 12 12 12 13 15 15 15 15 16 16 17 21 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Tài liệu tham khảo DANH SÁCH HÌNH ẢNH 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhóm sinh viên gồm : MSSV: MSSV: MSSV: Nhận xét : …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Điểm đánh giá: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Ngày . ……….tháng ………….năm 2014 ( ký tên, ghi rõ họ và tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập cùng tập cùng với thầy , em đã trang bị cho mình được những kiến thức nhất định về mơn hóa phân tích. Song đó chỉ là lý luận cơ sở, làm nền tảng để em có thể tiếp cận gần hơn với thực tế. Thầy đã tạo điều kiện cho chúng em củng cố hơn kiến thức cũng như kỹ năng, bước đầu làm quen với mơn học này này.Để có thể hồn thành bài báo cáo này, trước hết em xin trân thành cảm ơn đến Thầy đã tận tình truyền đạt những kiến thức cho chúng em trong thời gian học tập tại trường. Báo cáo là kết quả của q trình học tập và nghiên cứu, nhưng bài tiểu luận của chúng em còn nhiều thiếu sót, hạn chế. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hồn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn! TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Phần 1: Tổng Quan 1.1 Chuẩn độ Chuẩn độ là kỹ thuật phân tích cho phép xác định định lượng một chất cần phân tích trong mẫu. Kỹ thuật này dựa trên phản ứng hồn tồn của chất cần phân tích và dung dịch chuẩn độ với nồng độ đã biết được thêm từ từ vào mẫu: Chất cần phân tích + dung dịch chuẩn = sản phẩm của phản ứng Chất chuẩn (C): Là một chất biết trước chính xác nồng độ và phản ứng chọn lọc với một chất xác định hoặc một nhóm chất xác định trong một điều kiện nhất định Chất xác định (X): là một chất hoặc một nhóm chất cần xác định nồng độ hoặc hàm lượng có trong mẫu phân tích Mẫu xác định: Hay còn gọi là mẫu phân tích là đối tượng có chứa chất xác định cần phân tích. Một mẫu xác định có thể có một hoặc nhiều chất xác định tùy theo u cầu phân tích Dung dịch xác định: là dung dịch được tạo ra từ mẫu xác định Điểm tương đương: là điểm chất chuẩn tác dụng vừa đủ với với chất xác định, tại đó số đương lượng gam của chất chuẩn bằng chất xác định Chất chỉ thị: Là chất được thêm vào bình phản ứng để tạo ra tình hiệu phân tích có thể quan sát được (màu sắc, kết tủa,…) khi phản ứng đạt đến điểm tương đương hoặc gần đến điểm tương đương u cầu đối với chất chỉ thị: + Bền trong mơi trường sử dụng + Cân bằng chỉ thị phải đạt được nhanh + Có hiện tượng thay đổi rõ rệt ở điểm tương đương hoặc gần điểm tương đương + Chỉ thị phải nhạy Điểm cuối chuẩn độ: Là thời điểm kết thúc chuẩn độ khi có tín hiệu của chất chỉ thị Thơng thường điểm cuối chuẩn độ khơng trùng với điểm tương đương, nghĩa là sẽ chuẩn độ hơi dư hoặc hơi thiếu chất chuẩn, do đó phép chuẩn độ sẽ mắc sai số. Sai số đó gọi là sai số chuẩn độ. Để cho sai số chuẩn độ khơng vượt q sai số cho phép người ta phải chọn chất chỉ thị, điều kiện phản ứng, dụng cụ, thao tác thích hợp Phản ứng chuẩn độ: Phản ứng xảy ra giữa chất chuẩn và chất xác định khi thực hiện thao tác chuẩn độ. Phản ứng chuẩn độ phải thỏa mãn những u cầu sau: + Phản ứng xảy ra hồn ồn và theo một phương trình nhất định + Phản ứng xảy ra nhanh, gần như tức thời + Phản ứng phải chọn lọc + Phải có chất chỉ thị thích hợp để nhận biết điểm tương đương TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Phản ứng chỉ thị: Là phản ứng cho tín hiệu để nhận biết điểm tương đương, còn gọi là điểm phản ứng cuối Nếu biểu diễn sự biến đổi nồng độ hay logarit của nồng độ cấu tử X trong q trình chuẩn theo thể tích của thuốc thử thêm vào bằng đồ thị, gọi là đường cong chuẩn độ. Đường cong chuẩn độ được biểu diễn như sau: Hình : Đường cong chuẩn độ Các kỹ thuật chuẩn độ: + Kỹ thuật chuẩn độ trực tiếp: Là kỹ thuật chuẩn độ mà trong đó chất chuẩn tác dụng trực tiếp với chất xác định khi thực hiện thao tác chuẩn độ C + X ⇄ sản phẩm Tại điểm tương đương: (CNV)X = (CNV)C + Kỹ thuật chuẩn độ ngược: khi chất chuẩn (C) khơng thể tác dụng trực tiếp với chất xác định (X) thì ta dùng chất một chất (Y) tác dụng với (X) để tạo ra sản phẩm (E) và cho (C) tác dụng với (E) X + Y ⇄ E E + C ⇄ sản phẩm Tại điểm tương đương: (CNV)X = (CNV)Y (CNV)C + Kỹ thuật chuẩn độ thế: khi chất chuẩn (C) không thể tác dụng trực tiếp với chất xác định (X) và không tác dụng với sản phẩm (E) của (X) và (Y) nhưng lại tác dụng trực tiếp được với (Y) X + Y ⇄ E C + Y ⇄ sản phẩm Tại điểm tương đương: (CNV)X = (CNV)C Các phương pháp chuẩn độ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC + Phương pháp chuẩn độ acid – base: Một thể tích chính xác chất xác định là các acid hoặc base được chuẩn độ trực tiếp hoặc gián tiếp bằng dung dịch chuẩn là base hay acid với chỉ thị màu acid base. Điểm cuối chuẩn độ được xác định khi có sự chuyển màu của chất chỉ thị. Dựa vào thể tích điểm cuối và định luật đương lượng để tính kết quả. Phản ứng tổng qt: H+ + OH ⇄ H2O + Phương pháp chuẩn độ tạo phức (phương pháp chuẩn độ Complexon): Phương pháp chuẩn độ Complexon là phương pháp chuẩn độ tạo phức sử dụng thuốc thử có tên Complexon (Complexon tên chung để aicd aminopolycarbonxylic Ethylenediaminetetraacetic acid sử dụng rộng rãi nhất. Ký hiệu EDTA) (C) để chuẩn độ các ion kim loại (M), theo cân bằng tạo thành phức MC. Phản ứng tổng quát: M + C ⇄ MC (phức tan) + Phương pháp chuẩn độ tạo tủa: Phương pháp chuẩn độ kết tủa dựa trên phản ứng tạo kết tủa: X + R ⇄ RX + Phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử: Phản ứng chuẩn độ dựa trên oxi hóa khử, trong đó nếu chất X ở dạng khử thì thuốc thử R ở dạng oxi hóa và ngược lại. Phản ứng chuẩn độ có dạng tổng qt: NRXkh + nXROx ⇄ nRXOx + nXRkh Dụng cụ: + Burret Hình : Burret + Bình định mức Hình : Bình định mức TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC + Pipet Hình : Pipet + Dụng cụ chuẩn độ đầy đủ Hình : Dụng cụ chuẩn độ 1.2. Acid – Base 1.2.1. Theo thuyết Bronsted Acid là những tiểu phân (cation, anion, phân tữ trung hòa) có khả năng cho proton CH3COOH + H2O ↔ CH3OO + H3O+ Base là những tiểu phân (cation, anion, phân tữ trung hòa) có khả năng nhận proton NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH Khi cho proton, acid tao thành base liên hợp của nó. Ngược lại, base tạo thành acid liên hợp của nó 1.2.2. Theo Lewis TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Acid là chất có khả năng nhận cặp e tạo ra liên kết cộng hóa trị Base là chất có khả năng cho cặp e tạo ra liên kết cộng hóa trị 1.2.3. Acid mạnh/yếu Các acid mạnh có Ka lớn ( có thể đạt tới vơ cực, gần như điện li hồn tồn ): HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO3,… Các acid yếu có Ka nhỏ ( chỉ điện li một phần ): H3PO4, H2CO3, CH3COOH, C6H5COOH,… 1.2.4. Base mạnh/yếu Base mạnh có Kb lớn: NaOH, Ba(OH)2, KOH, LiOH,… Base yếu có Kb nhỏ: Fe(OH)2, Mg(OH)2, Cu(OH)2,… 1.2.5. Hằng số acid – base Hằng số acidbase ( Ka – Kb ). Dựa vào Ka, Kb, người ta có thể đánh giá độ mạnh của acid hay base. Ka càng lớn, độ acid càng mạnh, base liên hợp với nó càng yếu và ngược lại. Khi Ka và Kb nhỏ, có thể biểu diễn các đại lượng này theo logarit thập phân pKa = logKa pKb = logKb 1.3. pH Với những giá trị [H+] hay [H3O+] q bé, để tiện cho việc biểu thị tính acid của một dung dịch, người ta thay bằng giá trị âm thập phân logarit thập phân của giá trị [H+] hay [H3O+], đại lượng này còn gọi là chỉ số nồng độ ion hydro, kí hiệu pH pH = log[H+] pOH = log[OH] Khi giảm [H+], giá trị của pH tăng lên, khi tăng [OH] giá trị pOH giảm xuống Trong mơi trường trung hòa pH = pOH = 7 Trong mơi trường acid pH [A] = Cb + [H+] + [OH] Phương trình bảo tồn khối lượng: [HA] = [A] = Ca + Cb => [HA] = Ca + Cb [A] => [HA] = Ca + Cb Cb [H+] + [OH] => [HA] = Ca [H+] + [OH] => => Nếu dung dịch có tính acid, [H+] >> [OH], có thể bỏ qua [OH] (*) => Nếu dung dịch có tính base, [OH] >> [H+], có thể bỏ qua [H+] (*) => Nếu Ca, Cb khá lớn so với [H+] và [OH], ta có: (*) => => 2.9. Đệm năng của dung dịch đệm Đệm năng của một dung dịch đệm pH là khả năng chống lại sự thay đổi pH của dung dịch khi thêm vào dung dịch đó một ít acid hay base mạnh. Hay nói cách khác, đệm năng của một dung dịch đệm pH biểu diễn số mol của một base mạnh hay aicd mạnh cần thêm vào 1l dung dịch đó để pH tăng hay giảm 1 đơn vị pH. Nếu gọi ∆pH là độ biến thiên của pH do thêm một đại lượng ∆Ca của acid mạnh hay ∆Cb của base mạnh, đệm năng thường được kí hiệu π và được tính theo cơng thức sau: Với ∆Ca, ∆Cb và ∆pH khá nhỏ, ta có 2.10. Chuẩn độ acid mạnh base mạnh Chuẩn độ Base mạnh bằng acid mạnh Acid mạnh bằng base mạnh TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Chất cần chuẩn XOH: C0 (M), V0 Chất cần chuẩn HY: C0 (M), V (ml) (ml) Chất chuẩn HY: C (M), V (ml) Chất chuẩn XOH: C (M), V (m + Phương trình chuẩn độ H + OH H2O TP tại điểm tương đương H2O pH tương đương Cân bằng H2O ↔ H+ + OH F Sai số Bài toán Bảng : So sánh chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh và ngược lại 2.10.1. Chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh Tổng quát: Chuẩn độ HA (C0, V0) bằng BOH (C, V) Lượng base thêm vào = lượng acid phản ứng (F là tỉ số mol) Với mỗi giá trị V có một giá trị của F tương ứng + F = 0: chưa thêm BOH + F = 1: HA hết, điểm tương đương + F 1: Sau điểm tương đương Tại điểm tương đương: [H+] = [OH] Nhân ai vế với Ta có phương trình chuẩn độ: Biện luận: + Khi F = 0, trong dung dịch chỉ có acid mạnh (chưa thêm BOH) pH = lgC0 + Khi F 1: Trước điểm tương đương + F