axit mạnh HCl
Bảng 11: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch HCl có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của HCl (mol/lít) pH thực nghiệm đo trên máy pH-met pH lý thuyết (tính
theo Matlab) Sai số
Dung dịch 1 5,3100.10-3 2,37 2,274905479 ≈ 2,27 4,41%
Dung dịch 2 1,0620.10-3 3,09 2,973875479 ≈ 2,97 4,04%
Dung dịch 3 2,1240.10-4 3,78 3,672845391 ≈ 3,67 3,00%
Dung dịch 4 4,2480.10-5 4,51 4,371813085 ≈4,37 3,20%
Dung dịch 5 8,4960.10-6 5,18 5,070735342 ≈ 5,07 2,17%
Từ kết quả thu được từ bảng 11, chúng tôi nhận thấy dung dịch 1 và dung dịch 2 có sai số lớn hơn là do máy đo pH có khoảng đo chính xác từ 3 – 10. Ngoài ra, việc làm tròn giá trị pH tính theo lý thuyết đến 2 chữ số thập phân theo máy đo pH cũng ảnh hưởng đến sai số. Mặt khác trong chương trình tính toán chúng tôi không kể đến ảnh hưởng của lực iôn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.2. Sự sai khác giá trị pH tính toán và thực nghiệm với dung dịch axit mạnh NaOH axit mạnh NaOH
Bảng 12: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch NaOH có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của NaOH (mol/lít) pH thực nghiệm đo trên máy pH - met pH lý thuyết ( tính theo Matlab) Sai số Dung dịch 6 4,9600.10-3 12,22 11,69548168 ≈ 11,70 4,44% Dung dịch 7 9,9200.10-4 11,41 10,99651168 ≈ 11,00 3,73% Dung dịch 8 1,9840.10-4 10,55 10,29754178 ≈ 10,30 2,43% Dung dịch 9 3,9680.10-5 9,84 9,598574422 ≈ 9,60 2,50% Dung dịch 10 7,9360.10-6 9,12 8,8996706 ≈ 8,90 2,47%
Từ kết quả thu được từ bảng 12, chúng tôi nhận thấy dung dịch 6 và dung dịch 7 có sai số lớn hơn là do máy đo pH có khoảng đo chính xác từ 3 – 10.
3.2.3. Sự sai khác giá trị pH tính toán và thực nghiệm với dung dịch axit yếu CH3COOH axit yếu CH3COOH
Bảng 13: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch axit yếu CH3COOH có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của NaOH (mol/lít) pH thực nghiệm đo trên máy pH – met pH lý thuyết (tính
theo Matlab) Sai số
Dung dịch 11 5,1100.10-3 3,62 3,536976268 ≈ 3,54 2,26%
Dung dịch 12 1,0220.10-3 4,01 3,902150161 ≈ 3,90 2,82%
Dung dịch 13 2,0440.10-4 4,41 4,286552999 ≈ 4,29 2,80%
Dung dịch 14 4,0880.10-5 4,82 4,712373673 ≈ 4,71 2,34%
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.4. Sự sai khác giá trị pH tính toán và thực nghiệm với dung dịch bazơ yếu NH3 có nồng độ khác nhau. bazơ yếu NH3 có nồng độ khác nhau.
Bảng 14: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch bazơ yếu NH3 có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của NH3 (mol/lít) pH thực nghiệm đo trên máy pH - met pH lý thuyết (tính
theo Matlab) Sai số
Dung dịch 16 4,9000.10-3 10,82 10,45957522 ≈ 10,46 3,44% Dung dịch 17 9,8000.10-4 10,61 10,09384278 ≈10,09 4,16% Dung dịch 18 1,9600.10-4 10,06 9,708208934 ≈ 9,71 3,60% Dung dịch 19 3,9200.10-5 9,51 9,278920583 ≈ 9,28 2,48% Dung dịch 20 7,8400.10-6 9,15 8,771223498 ≈ 8,77 4,33%
3.2.5. Sự sai khác giá trị pH tính toán và thực nghiệm với dung dịch đa axit H3PO4. đa axit H3PO4.
Bảng 15: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch đa axit H3PO4 có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của H3PO4 (mol/lít) pH thực nghiệm đo trên máy pH - met pH lý thuyết
(tính theo Matlab) Sai số
Dung dịch 21 4,9800.10-3 2,61 2,472933762 ≈ 2,47 5,67%
Dung dịch 22 9,9600.10-4 3,17 3,053012394 ≈3,05 3,93%
Dung dịch 23 1,9920.10-4 3,85 3,712120955 ≈3,71 3,77%
Dung dịch 24 3,9840.10-5 4,52 4,401720261 ≈4,40 2,73%
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Từ kết quả thu được trong bảng 15 chúng tôi thấy dung dịch 21 có sai số lớn do giá trị pH nằm ngoài khoảng chính xác của máy đo. Ngoài ra, trong tính toán chúng tôi không kể đến ảnh hưởng của lực Iôn.
3.2.6. Kết quả tính pH từ chương trình tính Matlab và kết quả đo pH từ thực nghiệm đối với dung dịch hỗn hợp đơn axit mạnh HCl và đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác nhau.
Bảng 16: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch đơn axit mạnh HCl và đơn axit yếu CH3COOH có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của từng axit trong hỗn hợp pH thực nghiệm đo trên máy pH -met pH lý thuyết
(tính theo Matlab) Sai số
HCl CH3COOH Dung dịch 26 6,3720.10-4 1,8396.10-3 3,24 3,165485509≈ 3,17 2,21% Dung dịch 27 2,5488.10-3 1,0220.10-3 2,71 2,59248157≈2,59 4,63% Dung dịch 28 8,4960.10-4 2,0440.10-3 3,19 3,051070399 ≈3,05 4,59% Dung dịch 29 1,6992.10-3 8,1760.10-4 2,91 2,76764068≈2,77 5,05% Dung dịch 30 1,2744.10-3 1,4308.10-3 3,04 2,888233842 ≈2,89 5,19%
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.7. Kết quả tính pH từ chương trình tính Matlab và kết quả đo pH từ thực nghiệm đối với dung dịch hỗn hợp đơn bazơ mạnh NaOH và đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác nhau.
Bảng 17: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch đơn bazơ mạnh NaOH và đơn bazơ yếu CH3COONa có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch Nồng độ CM của từng axit trong hỗn hợp pH thực nghiệm đo trên máy pH - met pH lý thuyết (tính
theo Matlab) Sai số
NaOH CH3COONa Dung dịch 31 7,9360.10-4 2,1868.10-3 11,36 10,89960253 ≈10,90 4,22% Dung dịch 32 1,1904.10-3 1,7892.10-3 11,54 11,07569323≈ 11,08 4,15% Dung dịch 33 1,3888.10-3 2,5844.10-3 11,49 11,14264004≈11,14 3,14% Dung dịch 34 2,7776.10-3 9,9400.10-4 11,92 11,44366974≈11,44 4,19% Dung dịch 35 2,3808.10-3 1,3916.10-3 11,81 11,37672298≈11,38 3,78%
3.2.8. Kết quả tính pH từ chương trình tính Matlab và kết quả đo pH từ thực nghiệm đối với dung dịch hỗn hợp đệm axetat CH3COOH và
CH3COONa có nồng độ khác nhau.
Bảng 18: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch đệm axetat CH3COOH và CH3COONa có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch
Nồng độ CM của từng axit trong hỗn hợp
pH thực nghiệm đo
trên máy pH - met pH lý thuyết ( tính theo Matlab) Sai số CH3COOH CH3COONa Dung dịch 36 8,1760.10-3 2,1868.10-2 5,29 5,184707105≈5,18 2,12% Dung dịch 37 1,2264.10-2 1,7892.10-2 5,04 4,921703524≈4,92 2,44% Dung dịch 38 1,4308.10-2 2,5844.10-2 5,14 5,014199181≈5,01 2,60% Dung dịch 39 2,8616.10-2 9,9400.10-3 4,43 4,300680359≈4,30 3,02% Dung dịch 40 2,4528.10-2 1,3916.10-2 4,65 4,512317056≈4,51 3,10%
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.8. Kết quả tính pH từ chương trình tính Matlab và kết quả đo pH từ thực nghiệm đối với dung dịch hỗn hợp đệm amoni NH4Cl và NH4OH có nồng độ khác nhau.
Bảng 19: So sánh kết quả xác định pH của dung dịch đệm amoni NH4Cl và NH4OH có nồng độ khác nhau bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết
Dung dịch
Nồng độ CM của từng axit trong hỗn hợp
pH thực nghiệm đo
trên máy pH - met pH lý thuyết (theo Matlab) Sai số NH4Cl NH4OH Dung dịch 41 8,0000.10-4 2,1560.10-3 9,89 9,652602362≈9,65 2,48% Dung dịch 42 1,2000.10-3 1,7640.10-3 9,62 9,406778372≈9,41 2,23% Dung dịch 43 1,4000.10-3 2,5480.10-3 9,71 9,499876775≈9,50 2,21% Dung dịch 44 2,8000.10-3 9,8000.10-4 8,99 8,795252703≈8,80 2,16% Dung dịch 45 2,4000.10-3 1,3720.10-3 9,24 9,007004616≈9,01 2,55% NHẬN XÉT
Từ kết quả các bảng so sánh giá trị pH bằng thực nghiệm và tính toán theo lý thuyết của cả 45 dung dịch ( bảng 11-19), chúng tôi thấy giá trị pH xác định bằng thực nghiệm đều lớn hơn so với giá trị pH xác định theo lý thuyết khoảng 0,1-0,2 đơn vị pH. Một số dung dịch có sai số lớn 4-5% có thể do công thức tính chưa tính đến lực ion, giá trị của máy đo chỉ đúng trong khoảng pH = 3 –10.
KẾT LUẬN
1. Đã xây dựng được thuật toán và chương trình tính dựa trên phần mềm Matlab để xác định giá trị pH của một số hệ axit – bazơ (đơn axit mạnh, đơn bazơ mạnh, đơn axit yếu, đơn bazơ yếu, hỗn hợp axit mạnh- axit yếu, hỗn hợp bazơ mạnh – bazơ yếu, hệ đệm, đa axit)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2. Đã tiến hành pha chế các dung dịch, chuẩn độ và đo pH của các dung dịch axit – bazơ.
3. Từ kết quả đo pH của một số hệ axit –bazơ bằng thực nghiệm đã so sánh với kết quả xác định pH bằng lý thuyết. Kết quả đo pH bằng thực nghiệm còn lệch so với lý thuyết khoảng 0,2 đv. pH có thể ảnh hưởng chủ yếu do độ nhạy của máy đo pH và một phần do thao tác pha trộn, chuẩn độ các dung dịch để xác định nồng độ của axit, bazơ trong hỗn hợp.
Mặc dù kết quả thu được chưa thật thỏa mãn và do chưa có điều kiện khảo sát đầy đủ các trường hợp khác nhau, nhưng kết quả nghiên cứu cho thấy có thể ứng dụng phần mềm Matlab để tính toán pH của các hệ axit – bazơ phức tạp dễ dàng hơn nhiều so với các phương pháp trước đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tài liệu tiếng Việt
[1]. Nguyễn Duy Ái (2005), Một số phản ứng trong hóa vô cơ.NXBGD.
[2]. Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi (2002). Cơ sở hóa học phân tích. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
[3]. Nguyễn Tinh Dung (2005), Hóa học phân tích 1. Cân bằng ion trong dung dịch. NXB ĐHSP, Hà Nội.
[4]. Nguyễn Tinh Dung, Đặng Ứng Vận, Hồ Văn Tâm, Lương Thị Thu Hương (1999) “ Đánh giá thành phần cân bằng trong các hệ phức tạp của axit, bazơ” Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, tập 4,( số 2), tr 1-8
[5]. Nguyễn Tinh Dung, Đặng Ứng Vận, Hồ Văn Tâm (1999) “ Đánh giá thành phần cân bằng trong các hệ phức tạp của axit, bazơ” Tạp chí phân
tích Hóa, Lý và Sinh học, tập 4,( số 3), tr 18-24
[6]. Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2005). Hóa học phân tích. Câu hỏi và bài tập. Cân bằng ion trong dung dịch. Giáo trình cao đẳng sư phạm, NXB ĐHSP, Hà Nội.
[7]. Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2005), Lập trình Matlab và ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
[8]. Phan Thanh Tao. Giáo trình MATLAB. ĐHBK Đà Nẵng
[9]. Phạm Thi Thoan (2009) “Hoàn thiện phương pháp tính lặp theo điều kiện proton kết hợp với phương pháp bình phương tối thiểu để đánh giá hằng số cân bằng của các đơn axit đơn bazơ từ dữ liệu pH thực nghiệm”. Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học ĐH SPTN
[10]. Đặng Ứng Vận (1998). Tin học ứng dụng trong hóa học, NXB Giáo dục.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
B. Tài liệu tiếng Anh
[11].Daniel P.Dougherty, Roger F.McFeeters (2006). Semi – mechanistic Partial Buffer Approach to Modeling pH, the Buffer properties, and the Distribtion of lonic species in Complex Solutions.
[12]. F.J.C Rossotti, H.Rossotti (1961). The determination of stability constants and other equilibrium constants in solutions, New York, Toronto, London [13]. Juan Miguel Campanario and Reys Ballesteros (1990). A short program for the automatic calculation of pH in solutions having many acids or bases. Universidad de Alcala Madrid, Spain.
[14]. Stephen K.Lower (1996). Acid – base equilibria and calculation, Simon Fraser University.