Thực hành phân tích định lượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM KHOA HÓA # " THỰC HÀNH Trần Thị Yến ( chủ biên) Th S Ngô Tấn Lộc – Th S Nguyễn Hiền Hoàng Th S Đỗ Văn Huê - Th S Nguyễn Thị Minh Huệ CN Lê Ngọc Tứ Tài liệu lưu hành nội - 2004 LỜI MỞ ĐẦU Bộ môn Hóa phân tích Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM biên soạn giáo trình THỰC HÀNH PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯNG nhằm giúp cho sinh viên thuận tiện việc thực thí nghiệm phần Phân tích định lượng phòng thí nghiệm môn Hóa phân tích trường Đại học Sư Phạm TP.HCM Do chưa có kinh nghiệm nên chắn giáo trình nhiều thiếu sót, mong quý vị độc giả góp ý giúp hoàn thiện giáo trình tốt Chân thành cảm ơn Tập thể môn Hóa phân tích ĐHSP TP.HCM BÀI 1: CHUẨN ĐỘ AXÍT MẠNH – BAZƠ MẠNH Nội dung chính: • Giới thiệu phương pháp phân tích thể tích • Sử dụng dụng cụ đo thể tích • Chuẩn độ axít mạnh bazơ mạnh ngược lại I PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH Nguyên tắc Phương pháp phân tích thể tích phương pháp xác định hàm lượng theo thể tích dung dịch thuốc thử biết nồng độ xác (gọi dung dịch chuẩn) thêm từ buret vào dung dịch chất định phân vừa tác dụng đủ với tất lượng chất định phân Ví dụ: HCl + NaOH = NaCl + H2O (phản ứng trung hòa) − Dựa vào phản ứng định lượng chất định phân (là HCl hay NaOH) theo thể tích nồng độ dung dịch chuẩn (là NaOH hay HCl ) − Sự thêm từ từ dung dịch chuẩn buret vào dung dịch chất định phân, gọi trình chuẩn độ − Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng vừa đủ với toàn chất định phân gọi điểm tương đương − Để nhận biết điểm tương đương dùng chất gây tượng mà ta quan sát mắt thường (như: đổi màu, kết tủa ) xảy gần điểm Những chất gọi chất thị Thời điểm chuẩn độ kết thúc gọi điểm cuối chuẩn độ − Sự chuẩn độ mắc sai số điểm cuối chuẩn độ không trùng với điểm tương đương (Nếu dừng chuẩn độ trước điểm tương đương mắc sai số âm, dừng chuẩn độ sau điểm tương đương mắc sai số dương ) Phản ứng dùng phân tích thể tích Các phản ứng dùng phân tích thể tích phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: - Phải xảy hoàn toàn , tỉ lượng theo phương trình phản ứng xác định - Phải xảy nhanh phản ứng phụ (có độ chọn lọc cao) - Phải có thị thích hợp để xác định điểm cuối chuẩn độ với sai số chấp nhận 3 Phân loại phương pháp phân tích thể tích Theo chất phản ứng chuẩn độ chia phương pháp sau: a Phương pháp axit-bazơ (phản ứng trung hòa) b Phương pháp chuẩn độ ôxy hóa khử c Phương pháp chuẩn độ tạo phức ( chuẩn độ complexon ) d Phương pháp chuẩn độ kết tủa Các phương pháp tiến hành chuẩn độä thể tích a Chuẩn độ trực tiếp: Thêm từ từ chất chuẩn R vào dung dịch cần định phân X, thuốc thử R tác dụng trực tiếp với chất cần định phân X Dựa vào VR , CR phản ứng hóa học mà tính hàm lượng X b Chuẩn độ gián tiếp: Nếu chất X không xác định trực tiếp thuốc thử R Ta chuyển X vào hợp chất XA thuốc thử A với điều kiện A xác định trực tiếp thuốc thử R c Chuẩn độ ngược: Cho dư lượng xác thuốc thử R vào dung dịch chất cần định phân X, sau xác định lượng dư R thuốc thử R’ thích hợp Dựa vào CR , VR CR’ , VR’ để xác định hàm lượng X d Chuẩn độ thay thế: Cho chất cần định phân X tác dụng với hợp chất MA để tạo MX giải phóng A Chuẩn độ lượng chất A thuốc thử R thích hợp Dựa vào CR , VR để tính lượng X e Chuẩn độ phân đoạn: Chuẩn độ X, Y, Z dung dịch hai dung dịch chuẩn Nồng độ Các cách biểu diễn nồng độ: a Nồng độ thể tích: tỉ số thể tích chất lỏng thể tích dung môi – Ví dụ: HCl 1: dung dịch gồm thể tích HCl đậm đặc (d= 1,85 g/cm ) thể tích dung môi b Nồng độ phần trăm khối lượng: số gam chất tan 100 gam dung dịch – Ví dụ: Dung dịch NaOH 10% dung dịch gồm 10 gam NaOH 100gam dung dịch Cách tính nồng độ phần trăm: – Ký hiệu: a : số gam chất tan; q : số gam dung môi a + q = Q gam dung dịch; P: nồng độ phần traêm a 100 a 100 P% = = a+q Q c Nồng độ mol: số mol chất tan lít dung dịch Nồng độ mol ký hiệu chữ M mol/lít đặt sau chữ số nồng độ – Ví dụ: Dung dịch NaOH 0,1 M dung dịch chứa 0,1 mol NaOH ( tức 0,1 40 = 4,0 gam NaOH ) lít dung dịch Cách tính nồng độ mol/lít: CM nồng độ mol / lít a : số gam chất tan V lít dung dịch M:khối lượng mol chất tan a a.1000 Ta có: CM = ; Nếu V tính ml CM = M.V M.V d Nồng độ đương lượng: – Ký hiệu: Nồng độ đương lượng số mol đương lượng chất tan (nĐ) lít dung dịch số milimol đương lượng chất tan mililít dung dịch Nồng độ đương lượng ký hiệu chữ N đặt sau chữ số nồng độ – Ví dụ: Dung dịch HCl có nồng độ 0,5 N có nghóa lít dung dịch HCl có 0,5 mol đương lượng HCl tính khối lượng là: 0,5 x 36,5 g = 18,25 g HCl – Cách tính nồng độ đương lượng: Nếu kí hiệu: CN : nồng độ đương lượng, a: sốgam chất tan; V: thể tích dung dịch (tính lít); Đ: khối lượng mol đương lượng chất tan (còn gọi đương lượng gam, đương lượng mol chất tan) Thì nồng độ đương lượng tính theo công thức: a Đ.V CN = Nếu V tính ml thì: CN = a.1000 Đ.V Chú ý: – Đương lượng chất lượng chất tương đương hóa học với mol nguuyên tử mol ion hidro – Khối lượng mol đương lượng số gam đương lượng chất Nếu kí hiệu khối lượng mol đương lượng Đ : Đ= Khối lương mol n n số mol ion (hay nguyên tử) hidro, số mol ion hóa trị một, hay số electron cung cấp (hoặc kết hợp với)1 mol chất phản ứng mà ta xét – Đương lượng mol chất số khối lượng mol mà thay đổi phụ thuộc vào phản ứng mà chất tham gia – Ví dụ: Trong phản ứng trung hòa: HCl + NaOH = NaCl + H2O Khối lượng mol đương lượng HCl khối lượng mol HCl Khối lượng mol đương lượng NaOH khối lượng mol NaOH – Trong phản ứng trung hòa nấc H3PO4: H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O Khối lượng mol đương lượng H3PO4 khối lượng mol H3PO4 – Khi trung hòa hai nấc H3PO4 NaOH: H3PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O Khối lượng mol đương lượng H3PO4 khối lượng mol H3PO4 – Khi trung hòa ba nấc H3PO4 NaOH H3PO4 + NaOH = Na3PO4 + H2O Khối lượng mol đương lượng H3PO4 khối lượng mol H3PO4 – Trong phản ứng oxyhóa khử: Khối lượng mol đương lượng chất M oxyhóa hay khử tính tỉ số , với M khối lượng mol chất n oxyhóa hay chất khử, n số electron mà mol chất tham gia bán phản ứng Ví dụ: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Khối lượng mol đương lượng Fe2+ = M (Fe2+ ) Khối lượng mol đương lượng MnO4- = M e Độ chuẩn dung dịch : số gam (hay miligam) chất tan mililit dung dịch a(gam) T= V(ml) – Độ chuẩn theo chất định phân: số gam chất cần định phân (nguyên tử, phân tử, ion) phản ứng hết với mililit dung dịch chuẩn – Ký hiệu TR / X với R dung dịch chuẩn, X chất cần định phân Ví dụ: Tính độ chuẩn dung dịch KMnO4 0,02 M theo sắt chuẩn độ Fe theo phản ứng: 2+ MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + Fe3+ + 4H2O Theo phương trình phản ứng trên, ta có: mol MnO4- phản ứng hết với mol Fe2+ Trong ml dịch chuẩn KMnO4 0,02 M có chứa 0,02 : 1000 = 2.10-5 mol - ion MnO4- vaø ml MnO4- phản ứng hết với x 2.10-5 = 10-4 mol Fe2+, tức với 10-4 56 = 5,6 10-3 gam Fe2+ Do độ chuaån T (KMnO4 0,02 M/ Fe2+ ) = 5,600 mg/ml có nghóa 1ml KMnO4 tác dụng vừa hết với 5,600 mg Fe2+ g Nồng độ ( hàm lượng)phần triệu (ppm,) phần tỉ (ppb ): – Đối với dung dịch loãng hàm lượng nhỏ người ta thường dùng khái niệm – Phần triệu (kí hiệu ppm : parts per milion) số microgam chất cần xác định có gam chất mẫu microgam chất tan gam dung dịch C ppm = Khối lượng chất tan ( microgam ) x 106 ppm Khối lượng dung dịch ( gam ) Ví dụ: Dung dịch Au3+ nồng độ ppm, tức dung dịch có chứa microgam Au gam dung dịch , miligam Au kg dung dịch Đối với dung dịch nước loãng coi gần khối lượng riêng nước g/ ml kg / l Do ppm = microgam / ml mg / l – Đối với dung dịch loãng hơn, người ta dùng phần tỉ ( kí hiệu ppb : parts per bilion) C ppb = Khối lượng chất tan ( microgam ) x 109 ppb Khối lượng dung dịch ( gam ) Cách tính kết phân tích thể tích – Nguyên tắc: dựa vào nồng độ (và thể tích) chất tham gia phản ứng, phương pháp phân tích quy tắc đương lượng để lập công thức tính toán – Đối với trường hợp chuẩn độ trực tiếp: a Tính theo nồng độ đương lượng: Nếu chuẩn độ VX ml chất định phân có nồng độ đương lượng CN(X) hết VS ml chất chuẩn có nồng độ CN(S) theo quy tắc đương lượng ta có công thức : VX.CN(X) 10-3 = VS.CN(S) 10-3 (Tức là: Tại điểm tương đương số đương lượng gam chất X thể tích VX phản ứng hết với số đương lượng gam chất chuẩn thể tích VS ) – Từ tính nồng độ đương lượng chất định phân: CN(X) = Vs.CN(S) Tính số gam chất định phân VX ml theo công thức: Vx a( gam) = VS.CN(S ).10-3 ĐX b Nếu lấy a gam mẫu phân tích có chứa chất X hòa tan thành V0 ml dung dịch lấy VX ml đem chuẩn độ hết VS ml chất chuẩn có nồng độ CN(S) hàm lượng chất X có a gam mẫu là: Hàm lượng m (gam) = VS.CN(S ).10-3 ĐX Vo Vx – Ví dụ: Tính nồng độ số gam HCl Biết chuẩn độ 20ml HCl phải dùng hết 22,75 ml dung dịch NaOH nồng ñoä 0,1060 N CN (HCl) = m HCl = 0.1060 x 22.75 = 0.1206 20 0.1060 x 22.75 x 35.5 = 0.08564 g/ 20 ml 1000 Chú ý: − Nếu nồng độ biểu diễn nồng độ mol chuyển thành nồng độ đương lượng tính kết (tuy nhiên số trường hợp tính theo nồng độ mol) II CÁC DỤNG CỤ ĐO THỂ TÍCH Trong phân tích thể tích thường xuyên sử dụng dụng cụ buret, pipet bình định mức cần thiết phải biết cách sử dụng dụng cụ Bình định mức – Bình định mức bình hình lê hay hình tròn, cổ hẹp, thường có nút nhám Trên cổ có vạch để định mức Trên bầu lê (hay tròn) bình có ghi rõ thể tích nhiệt độ tương ứng để chất lỏng đựng bình có thể tích ghi Người ta thường sản xuất loại bình định mức 1000 mililít (ml ), 500 ml, 250 ml, 200 ml, 100 ml, 50 ml, 25 ml, 10 ml – Bình định mức thường dùng để pha chế dung dịch cần có nồng độ xác Người ta cho chất lỏng chất rắn có khối lượng xác định vào bình thêm dần nước (hoặc dung môi thích hợp) vào độ nửa thể tích bình cẩn thận lắc xoay tròn bình để hòa tan hoàn toàn chất, sau cân nhiệt độ thêm dần nước (hoặc dung môi) cách vạch bình chừng 0,1– cm , sau dùng ống nhỏ giọt thêm giọt dung môi vạch định mức – Để tránh sai số, quan sát phải để mắt mặt phẳng ngang với vạch thêm dung môi cho mặt khum chất lỏng tiếp xúc với mặt phẳng ngang vạch H1 Một dạng bình định mức Pipet Pipet dụng cụ để chuyển thể tích xác định chất lỏng từ bình sang bình khác Có hai loại pipet: pipet thường pipet chia độ a Pipet thường: ống thủy tinh, bầu có hình cầu hay hình trụ Ở phía phía ống thủy tinh nhỏ, đầu mút phía vuốt nhọn có lỗ hẹp cho chất lỏng chảy khỏi pipet với tốc độ thích hợp - Pipét thường chia làm hai loại: loại có vạch ống thủy tinh phía trên, loại thứ hai có thêm vạch ống thủy tinh phía Khi hút chất lỏng vào pipet phải cố định cho mặt khum chất lỏng tiếp xúc với mặt phẳng ngang vạch phía (nếu dung dịch cần lấy có màu sáng) cho chất lỏng chảy hoàn toàn khỏi pipet cho chảy đến mặt khum tiếp xúc với mặt phẳng ngang vạch phía (nếu pipet có hai vạch) thể tích chất lỏng lấy thể tích ghi pipet nhiệt độ xác định cho b Pipet chia độ: ống hình trụ, phía vuốt nhọn để có lỗ có kích thước thích hợp Trên pipet có chia thành nhiều vạch tương ứng với thể tích chất lỏng lấy khác Các loại pipet có chia độ hay dùng 10 ml, ml, ml, ml H.2 Các loại pipet thường gặp Buret Buret ống hình trụ phía có chia độ, phía vòi có khóa - Buret dùng chủ yếu chuẩn độ cần lấy thể tích chất lỏng Các loại buret thường dùng 10 ml, 25ml, 50 ml, chia độ đến 0,1 ml đọc đến 0,01 ml (bằng ước lượng) Đối với mục đích phân tích vi lượng người ta dùng microburet 1ml, ml H.3 Một dạng buret thường gặp Rửa dụng cụ – Dụng cụ thủy tinh coi nước thấm bề mặt phía dụng cụ mà không tạo thành giọt thành đám Nếu thủy tinh bị dính chất béo đổ nước khỏi dụng cụ, nước biến nhanh vùng bị bẩn Trước hết rửa dụng cụ bình định mức, buret, pipet nước máy Đổ nước ra, quan sát xem thành bình phía có bị mờ không Nếu có tráng dụng cụ dung dịch bão hòa K2Cr2O7 H2SO4 đậm đặc (dung dịch rửa) cách dùng pipet cho giọt dung dịch rửa vào dụng cụ xoay dụng cụ để dung dịch rửa chảy láng hết thành bình Đổ dung dịch rửa vào bình chứa trở lại Rửa kỹ dụng cụ nước máy tráng lại nước cất (ít lần) Quan sát xem vết mờ thành bình không Nếu lặp lại trình rửa – Có thể sử dụng dung dịch rửa khác : dung dịch Na2CO3 bão hòa, dung dịch NaOH, dung dịch KOH rượu, dung dịch KMnO4 kiềm Dung dịch KOH rượu, dung dịch kMnO4 kiềm chất rửa có hiệu qủa, không nên để tiếp xúc lâu với dụng cụ thủy tinh dễ bị kiềm ăn mòn Khi rửa dung dịch KMnO4 kiềm sau rửa xong phải tráng lại dụng cụ dung dịch HCl đậm đặc để hòa tan hết vết MnO2 bám lại thành dụng cụ Nếu rửa hóa chất kết sử dụng biện pháp học dùng chổi lông nhỏ có cán dài để rửa buret nước xà phòng, lắc mảnh giấy lọc cát với nước xà phòng để rửa bình định mức, súc pipet dung dịch xà phòng nóng Tuy 10 Phân tích mẫu: – Thêm nước cất vào bình định mức đựng mẫu phân tích có chứa ion Clcho đến vạch (100 ml) Lấy xác 10,0 ml dung dịch phân tích bình định mức cho vào bình tam giác 250 ml Thêm vào 15,0 ml dung dịch AgNO3 (nồng độ biết) Lắc đều, thêm tiếp ml HNO3 6M ml dung dịch Fe3+ (1 ion -g/l) Chuẩn độ dung dịch thu dung dịch NH4SCN 0,1N xuất màu đỏ nhạt Fe(SCN)2+ Ghi lại thể tích NH4SCN tiêu tốn Thí nghiệm cần lặp lại lần Tính thể tích trung bình V NH4SCN – Hàm lượng ion Cl- mẫu phân tích tính theo công thức sau: a(Cl-) = [(VAgNO3 CAgNO3) – ( V SCN- CSCN-)] x 100 x 35.5 Vch.độ 1000 (g/mẫu) IV XÁC ĐỊNH HÀM LƯNG ION Cl- TRONG NƯỚC MÁY THÀNH PHỐ THEO PHƯƠNG PHÁP MOHR – Lấy 100 ml nước máy cho vào bình tam giác 250 ml Thêm 2,5 ml K2Cr2O4 2,5% Lắc chuẩn độ dung dịch AgNO3 xuất màu đỏ gạch nhạt Ghi lại thể tích AgNO3 tiêu tốn Thí nghiệm cần lặp lại lần Tính thể tích trung bình V AgNO3 – Hàm lượng ion Cl– lít nước máy tính theo công thức: a(Cl -) = V AgNO3 CAgNO3 100 61 x 35.5 (g/lít) BÀI 9: CHUẨN ĐỘ PHỨC CHẤT Nội dung chính: • Giới thiệu phương pháp chuẩn độ complexon • Phần thực hành: ∗ Áp dụng phương pháp chuẩn độ complexon xác định nồng độ EDTA chuẩn ∗ Chuẩn độ complexon xác định hàm lượng hỗn hợp Canxi magiê mẫu ∗ Xác định độ cứng nước máy thành phố - A GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON – Phản ứng tạo phức có nhiều số phản ứng tạo phức dùng để định lượng phương pháp thể tích không nhiều, phần lớn phản ứng không thỏa mãn yêu cầu chung phân tích thể tích phải xảy với tốc độ lớn, xảy hoàn toàn, tỷ lượng phản ứng phụ – Trong chuẩn độ complexon, chất tạo phức sử dụng axit etylendiamin tetraaxetic (còn gọi complexon II EDTA) Axit etylendiamin tetraaxetic có công thức : HOOC-H2C CH2-COOH HOOC-H2C N– CH2 – CH2 –N CH2-COOH – ký hiệu thường dùng H4Y 10,26 – EDTA axit nấc, có pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16; pK4 = – EDTA tan nước thường dùng muối natri nó, ký hiệu Na2 H2Y, complexon III (vẫn quen gọi EDTA) I SỰ TẠO PHỨC CỦA COMPLEXON III VỚI CÁC ION KIM LOẠI Complexon III (Na2H2Y) t an nước tốt axit etylendiamintetraaxetic (H4Y), tạo phức với hầu hết ion kim loại hầu hết trường hợp theo tỉ lệ 1:1 – Phản ứng tạo phức : ⎯⎯ → MY(n-4)+ với số tạo phức β Mn+ + Y4 – ←⎯ ⎯ – Hằng số tạo phức β phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có chất ion kim loại M n+ (ion kim loại tạo phức với ion Y4 –) môi trường 62 – Chuẩn độ complexon thường tiến hành môi trường có chất tạo phức phụ để trì giá trị PH xác định, ngăn ngừa kết tủa hroxit ion kim loại II ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ Giả sử ta chuẩn độ V0 ml ion M (để đơn giản ta không ghi điện tích) có nồng độ C0 mol / l dung dịch EDTA có nồng độ C mol / l thể tích tiêu tốn V ml C0V0 = [M]’ + [MY]’ CM = V0 + V CV CY = = [Y]’ + [MY]’ V0 + V CV – C0V0 [Y]’ – [M]’ = CM – CY = V + V0 C0V0 tổ hợp hệ thức, ta có: Chia hai vế cho V0 + V V0 + V q = P – = ([Y]’– [M]’) C0V0 CV P= (phản ứng xảy theo tỷ lệ 1:1 nên dùng tỷ số mol thay tỷ số C0V0 đương lượng) q - sai số chuẩn độ V+V0 – Trước tương đương: p [Y]’ thiếu chuẩn độ, q = – [M]’ C0V0 V +V0 – Sau tương đương: p >1, [M]’ < [Y]’ thừa chuẩn độ, q = [Y]’ C0V0 – Tại tương đương: q = nên ta được: CC0 [M]’ = β‘ C + C0 – Đường cong chuẩn độ ion kim loại M dung dịch complexon III (Na2H2Y) biểu diễn phụ thuộc đại lượng p M theo P, thường có dạng sau: H.15 Đường cong chuẩn độ ion kim loại Mn+ Na2H2Y 63 – Đường chuẩn độ complexon có dạng giống trường hợp chuẩn độ học (axit-bazơ, oxi hóa-khử ), gần điểm tương đương có bước nhảy chuẩn độ, bước nhảy chuẩn độ phụ thuộc giá trị β‘, pH, C, C0 (hằng số bền điều kiện phức, pH môi trường, nồng độ ion kim loại EDTA) Trong ta thấy β‘ phụ thuộc pH nồng độ chất tạo phức phụ, cho thêm dung dịch đệm NH3 + NH4Cl để tạo pH = ÷ 10 ion Mn+ tác ⎯⎯ → M(NH3)in+ dụng với phân tử NH3 tạo phức theo phản ứng: Mn+ + NH3 ←⎯ ⎯ III CHỈ THỊ TRONG CHUẨN ĐỘ COMPLEXON Các loại thị thường dùng Trong chuẩn độ complexon, để xác định điểm cuối thường dùng số loại thị sau: * Chỉ thị màu kim loại (còn gọi thị kim loại hay thị complexon) thuốc nhuộm hữu cơ, tạo với ion kim loại phức có màu đặc trưng, khác với màu thị dạng tự Điểm cuối chuẩn độ xác định dựa vào thay đổi màu phức kim loại thị (MIn) sang màu thị dạng tự do(In) ngược lại * Chỉ thị màu: Loại thị có màu nhạt màu, tạo với ion kim loại phức có màu đặc trưng.(Ví dụ: ion SCN– tạo với ion Fe3+ phức có màu đỏ, với ion Co2+ phức có màu xanh ) Tùy theo thứ tự chuẩn độ mà màu hay xuất vào điểm cuối chuẩn độ * Chỉ thị huỳnh quang: loại thị tạo phức với ion kim loại làm cho thị có màu hay cường độ huỳnh quang thị bị thay đổi (có thể làm tắt làm mạnh lên cường độ huỳnh quang thị điểm tương đương lúc phức với ion kim loại hết, dung dịch có phức ion kim loại với thuốc thử EDTA) * Chỉ thị oxy hóa khử: Nếu ion kim loại tạo phức có hai dạng oxy hóa khử sử dụng thị oxy hóa khử Chỉ thị màu kim loại (chỉ thị complexon) Một thị màu kim loại sử dụng chuẩn độ complexon thỏa mãn yêu cầu sau đây: – Có độ nhạy cao: Chỉ cần lượng vô nhỏ thị liên kết với ion kim loại người chuẩn độ nhìn thấy thay đổi màu điểm cuối chuẩn độ, phần ion kim loại liên kết với thị không đáng kể (10-5 – 10-6 M), không cần tính đến tính sai số phép chuẩn độ – Phức thị ion kim loại (dạng MIn) phải có độ bền tương đối cao phạm vi phép chuẩn độ phải bền phức ion kim loại thuốc thử EDTA (dạng MY): 64 104 < β,MIn < β,MY 10–4 – Để việc xác định điểm cuối chuẩn độ xác, phản ứng tạo phức ion kim loại thị phải xảy nhanh, hoàn toàn thuận nghịch – Cơ chế đổi màu thị chuẩn độ complexon sau: Phản ứng tạo phức màu ion kim loại M thị In xảy theo phản ứng: ⎯⎯ → MIn M + In ←⎯ βMIn ⎯ Hai dạng In MIn có màu khác Khi chuẩn độ EDTA, ion kim loại M tự (phần không liên kết với thị) tạo phức với EDTA, đến điểm tương đương, EDTA tác dụng với phức ion kim loại thị (MIn), tạo nên phức MY giải phóng thị dạng In có màu khác với màu dạng MIn: βMY ⎯⎯ → MIn + Y4- ←⎯ MY + In K = ⎯ βMIn Phản ứng xảy điểm tương đương dạng MIn có màu khác với dạng In nên người ta dừng chuẩn độ với điểm tương đương (Điểm tương đương trùng với điểm cuối chuẩn độ) Nếu phức MIn không chuyển hoàn toàn sang dạng In ta có sai số chuẩn độ Ví dụ: Chuẩn độ ion Mg2+ EDTA sử dụng thị Eriocrom đen T Dung dịch Mg2+ ban đầu, sau điều chỉnh môi trường cho phù hợp với phép chuẩn độ, thêm 3-4 giọt thị có phần vô nhỏ Mg2+ tác dụng với thị Eriocrom đen T tạo nên phức MgIn (MgIn có màu đỏ mận môi trường pH = 10), phần lớn tồn dạng Mg2+ tự Khi chuẩn độ EDTA, trước hết ion Mg2+ tự tác dụng với EDTA tạo phức MgY, hết ion Mg2+ tự do, EDTA tác dụng với MgIn tạo nên phức MgY giải phóng ion thị (là In) có màu chàm Giọt dung dịch chuẩn EDTA cuối phải làm ánh đỏ dung dịch cần chuẩn độ ta dừng phép chuẩn độ Một số thị màu kim loại hay dùng 3.1 Chỉ thị ERIOCROM ĐEN T (còn gọi tắt ERIOT - kýhiệu ET- 00) ERIO T thuốc nhuộm azo, có công thức là: 65 MIn Công thức ET-OO Công thức phức Trong dung dịch có phân li sau: NaH2In → Na+ + H2In– ⎯⎯ → HIn2– + H+ H2In– ←⎯ K1 = 10-6,3 ⎯ ⎯⎯ → In3– + H+ K2 =10–11,5 HIn2- ←⎯ ⎯ Màu thị ERIOT thay đổi phụ thuộc vào nồng độ dạng khác (H2 In–,HIn2–, In3–) tức phụ thuộc vào pH dung dịch Bảng Khoảng pH đổi màu thị ERIOT Dạng tồn H2In- HIn2- In3- Khoaûng pH pH < 7 < pH 107 - Trong thực tế hay chọn magie để chuẩn độ ngược phần lớn kim loại tạo với EDTA phức bền phức magie với EDTA phép chuẩn độ có thị tốt eriocrom đen T Chuẩn độ Nếu phản ứng ion kim loại tạo phức bền với EDTA xảy chậm,không thể chuẩn độ trực tiếp ta thay M1 ion M2 có khả tạo phức bền với EDTA xảy nhanh, chuẩn độ trực tiếp EDTA theo phản ứng: β'(M1Y) M1 + M2Y → M1Y + M2 K’= β'(M2Y) 67 Sau chuẩn độ trực tiếp M2 dung dịch EDTA Ta phải chọn phức M2Y cho thỏa mãn điều kiện β‘ (M2Y)