Chương 3: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXIT-BAZƠ (PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA)
3.4.3. Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh
3.4.3.1. Xây dựng đường cong chuẩn độ
Giả sử chuẩn độ 50.00 ml dung dịch CH3COOH 0.100M (KA = 1.75 x 10-5) bằng dung dịch NaOH 0.100M.
Để vẽ đường cong chuẩn độ ta cần tính toán nồng độ H3O+ của dung dịch thu được khi thêm VNaOH ml dung dịch NaOH vào 100.00 ml dung dịch CH3COOH.
*pH trước khi thêm dung dịch NaOH (VNaOH = 0):
Dung dịch chỉ chứa axit axetic và pH được tính bằng công thức: [H3O+] = (KA.CA)1/2 = (1.75 x 10-5 x 0.100)1/2 = 1.32 x 10-3
pH = 2.88
*pH khi thêm dung dịch NaOH vào nhưng chưa đạt điểm tương đương:
Phản ứng xảy ra: CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O.
Vì CH3COOH còn dư, NaOH phản ứng hết, dung dịch sau phản ứng là dung dịch đệm do chứa axit CH3COOH và bazơ liên hợp với nó là CH3COONa và pH của dung dịch được tính bằng công thức sau:
33 3 3 [ ] CH COOH A CH COONa C H O K C VNaOH = 10.00 ml CCH3COOH = (50.00 x 0.100 – 10.00 x 0.100) / 60.00 = 4/60.00 M
CCH3COONa = 10.00 x 0.100 / 60 = 1/60.00M
= 7.00 x 10-5
pH = 4.16
Tính toán tương tự cho các trường hợp VNaOH = 25.00; 45.00; 49.00; 49.90 ml
*pH tại điểm tương đương:
Tất cả axit axetic và NaOH đều được chuyển thành muối axetat natri nên đây là dung dịch bazơ yếu. Nồng độ OH- trong dung dịch được tính:
[OH-] = (KB.CB)1/2
Với KB = 10-14/Ka = 10-14 / (1.75 x 10-5) = 5.71x 10-10 CB = CCH3COONa = 0.100 x 50.00/100.00 = 0.050 [OH-] = (0.050 x 5.71 x 10-10)1/2 = 5.34 x 10-4
pH = 8.73
*pH sau khi thêm dư dung dịch NaOH:
Dung dịch chứa bazơ yếu CH3COONa và NaOH dư. Do CH3COONa có tính bazơ yếu nên pH của dung dịch do lượng dư NaOH quyết định. Nồng độ OH- trong dung dịch được tính bằng:
[OH-] ≈ CNaOH dư
Ví dụ thêm 51.00 ml dung dịch NaOH vào:
CNaOH dư = (51.00 x 0.100 – 50.00 x 0.100)/101.00 M = 1.00 x 10-3
pH = 11.00
Tính toán tương tự cho các trường hợp VNaOH = 50.10; 51.00; 60.00; 70.00 ml
Bảng giá trị pH sau khi thêm VNaOH (ml) 0.100M VNaOH thêm vào, ml pH
0.00 10.00 2.88 4.16 5 3 4.00 / 60.00 [ ] 1.75 10 1.00 / 60.00 H O
25.00 45.00 49.00 49.90 50.00 50.10 51.0 60.00 70 4.76 5.69 6.44 7.46 8.73 10.00 11.00 11.96 12.22
Hình: Đường cong chuẩn độ 50.00 ml dung dịch CH3COOH 0.100M bằng dung dịch NaOH 0.100M
3.4.3.2. Nhận xét
- Điểm tương đương khi chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh không trùng với điểm trung hòa mà nằm trong vùng kiềm (pH = 8.73).
- Đương định phân không đối xứng qua điểm tương đương như trong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh.
- Bước nhảy nhỏ hơn nhiều (7.46 – 10) so với khi chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh và như hình cho thấy khi chuẩn độ những axit càng yếu (có KA càng bé)
VNaOH (ml) pH
thì bước nhảy chuẩn độ càng nhỏ và khi KA ≤ 10-10 thì hầu như không còn bước nhảy nữa.
- Với khoảng bước nhảy (7.46 -10) nằm một phần hay toàn bộ khoảng chuyển màu của phenol đỏ, thimol xanh, phenolphthalein, thimolphtalein nên với độ chính xác ±0.2% thì có thể sử dụng các chất chỉ thị này cho các phép chuẩn độ axit axetic có nồng độ trong khoảng 0.1 đến 1M.
Hình :Ảnh hưởng của KA đến đường cong chuẩn độ các axit yếu với bazơ mạnh cho mỗi trường hợp chuẩn 50 ml dung dịch axit yếu bằng dung dịch NaOH 0.1 M