Khi chuẩn độ muốn xác định điểm tương đương phải dùng chất chỉ thị. Trong trường hợp lý tưởng, khi kết thúc chuẩn độ chất chỉ thị phải đổi màu chính ở điểm tương đương, nghĩa là pT của chất chỉ thị phải trùng với pH của dung dịch ở điểm tương đương. Nhưng thực tế pT khơng trùng với pH ở điểm tương đương, hoặc lớn hơn hoặc nhỏ hơn, do đĩ ta sẽ chuẩn độ thiếu hoặc thừa và dẫn đến sai số. Như vậy để phép chuẩn độ cho kết quả tốt nhất, sai số nằm trong phạm vi cho phép người ta dùng các phương pháp sau:
- Phương pháp vẽ đường định phân (hay phương pháp đồ thị). - Phương pháp tính sai số chỉ thị.
Khi chuẩn độ cĩ thể tiến hành trong dung mơi nước hay khơng nước. Ở đây ta sẽ nghiên cứu các trường hợp chuẩn độ trong dung mơi nước.
Các quá trình chuẩn độ axit - bazơ sau đây được xét trong dung dịch nước bằng phương pháp đồ thị.
Khái niệm đường định phân - Đường cong logarit
Khi định phân một dung dịch axit AX1 bằng một bazơ BZ2 hay ngược lại sẽ xảy ra phản ứng axit - bazơ:
AX1 + BZ2 → AX2 + BZ1
Trong quá trình đĩ, nồng độ axit, bazơ của hai cặp thay đổi. Do đĩ pH của dung dịch cũng thay đổi. Nếu ta biểu diễn sự biến đổi đĩ trên một hệ trục tọa độ: trục tung biểu diễn pH = −lg [H+], cịn trục hồnh biểu diễn lượng thuốc thử thêm vào (% hay mL) thì ta sẽ được đường cong liên tục gọi chung là đường cong logarit hay là đường cong định phân. Vậy đường cong định phân là đồ thị biểu diễn sự biến đổi tính chất nào đĩ của dung dịch chất nghiên cứu theo lượng
40
thuốc thử thêm vào trong quá trình định phân.
Cụ thể đường định phân axit - bazơ là một đường cong logarit biểu diễn sự thay đổi pH (trục tung) của dung dịch chất nghiên cứu axit (hay bazơ) theo lượng % hay mL (trục hồnh) dung dịch chuẩn bazơ (hay axit) thêm vào trong quá trình định phân.
Nguyên tắc xây dựng đường định phân axit – bazơ
Giả sử dung dịch chất nghiên cứu là axit hay bazơ và dung dịch chuẩn là bazơ (hay axit) cĩ cùng nồng độ xác định, ví dụ C = 0,2M và V = 100mL. Sau đĩ ta sẽ tính được các giá trị pH của dung dịch ứng với thời điểm định phân:
- Trước khi chuẩn độ: khi chưa thêm thuốc thử.
- Trước thời điểm tương đương: giai đoạn định phân khi thêm thuốc thử chưa đủ một lượng tương đương - giả sử khi thêm 50%, 90%, 99,9% lượng cần thiết.
- Tại điểm tương đương: khi thêm đúng 100% lượng thuốc thử cần thiết. - Sau thời điểm tương đương: ở giai đoạn thêm thuốc thử 100,1%, 101%, 110%, 200%...
- Nối các giá trị pH lại ta sẽ được một đường cong gọi là đường cong định phân hay là đường chuẩn độ (hình 1).
Hình 1. Đường định phân hay đường cong logarit
Bằng tính tốn và thực nghiệm người ta thấy rằng pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ ở gần điểm tương đương cĩ sự thay đổi đột ngột, gọi là bước nhảy pH của đường định phân, dựa vào đĩ để chọn chất chỉ thị. Thường người ta quy ước bước nhảy pH ứng với thời điểm cịn 0,1% lượng chất nghiên cứu (chất xác định) chưa được chuẩn độ và 0,1% lượng dung dịch chuẩn dư so với chất nghiên cứu, tức khoảng pH ứng với F = 0,9999 và F=1,001.
41