I. Mục đớch thớ nghiệm
1. Nguyờn tắc chung
Chuẩn độ axit – bazơ, hay cũn gọi là chuẩn độ trung hoà, là phương phỏp phõn tớch chuẩn độ được sử dụng rất rộng rói để xỏc định nồng độ cỏc dung dịch axit và cỏc dung dịch bazơ. Trong phương phỏp này người ta dựng dung dịch kiềm (NaOH hoặc KOH) đó biết chớnh xỏc nồng độ làm dung dịch chuẩn để chuẩn độ dung dịch axit và dựng dung dịch axit mạnh (HCl, H2SO4, HNO3) đó biết chớnh xỏc nồng độ để chuẩn độ dung dịch bazơ. Thực chất cỏc phản ứng chuẩn độ là phản ứng trung hoà. Thớ dụ, chuẩn độ dung dịch HCl chưa biết nồng độ bằng dung dịch chuẩn NaOH :
HCl + NaOH → NaCl + H2O (1) Chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch chuẩn NaOH :
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O (2) Chuẩn độ dung dịch NH3 bằng dung dịch chuẩn HCl :
NH3 + HCl → NH4Cl (3)
Trong quỏ trỡnh chuẩn độ, pH của dung dịch thay đổi liờn tục. Tại điểm tương đương, tức là thời điểm mà dung dịch chuẩn vừa trung hoà hết dung dịch axit hoặc bazơ cần chuẩn độ, pH của dung dịch phụ thuộc vào bản chất của axit hoặc bazơ cần chuẩn độ và nồng độ của chỳng. Với phản ứng (1), pH tại điểm tương đương là pH của dung dịch NaCl bằng 7,0 và khụng phụ thuộc vào nồng độ của NaCl. pH tại điểm tương đương của phản ứng (2) là pH của dung dịch CH3COONa (bazơ yếu), nờn pH đú lớn hơn 7. pH tại điểm tương đương của phản ứng (3) là pH của dung dịch NH4Cl (là axit yếu), nờn pH đú nhỏ hơn 7.
Để nhận ra điểm tương đương của phản ứng chuẩn độ, người ta dựng chất chỉ thị gọi là chất chỉ thị axit – bazơ hay chất chỉ thị pH. Đú là axit hữu cơ hoặc bazơ hữu cơ yếu cú màu sắc của phõn tử và của ion khỏc nhau, nờn màu của chất chỉ thị phụ thuộc vào pH của dung dịch. Cú 3 chất chỉ thị thường được sử dụng là: Phenolphtalein, metyl da cam hoặc metyl đỏ.
* Phenolphtalein là axit 2 nấc, trong mụi trường axit hoặc trung tớnh tồn tại ở dạng lacton khụng màu, khi phõn li proton mới đầu chuyển thành anion cacboxylat khụng màu, sau đú chuyển vị nội phõn tử thành quinonphenolat cú màu đỏ tớm; OH OH HO C O CO
Lacton, không màu
H2OH2O H2O + OH HO C COOH Không màu H+ OH
OH OH HO C COO OH H+ O O C COO OH H+
Không màu Quinonphenolat, màu đỏ tím
Trong dung dịch kiềm mạnh lại chuyển sang dạng cacbinol khụng màu.
OH O C COO O Không màu * Metyl da cam (heliantin) cú tờn húa học là:
Natri paradimetylaminoazo-benzensunfonat
H3C
H3C N N N SO3Na
Trong mụi trường kiềm và mụi trường trung tớnh, cú màu vàng của anion
H3C
H3C N N N SO3
Trong mụi trường axit cú màu đỏ của ion lưỡng cực H3C
H3C NH N N SO3
H3C
H3C N N NH SO3
+ +
* Metyl đỏ cú tờn húa học là: axit para-dimetylamino-azobenzen-o-cacboxylic
H3C
H3C N N N COOH
Bảng sau đõy ghi khoảng pH đổi màu của 3 chất chỉ thị thường được sử dụng nhiều trong chuẩn độ axit- bazơ.
Tờn chất chỉ thị Khoảng pH đổi màu Màu dạng axit - dạng bazơ Metyl da cam 3,1 – 4,4 Đỏ – Vàng Metyl đỏ 4,2 – 6,3 Đỏ – Vàng Phenolphtalein 8,3 – 10,0 Khụng màu- Đỏ
Với mỗi phản ứng chuẩn độ axit – bazơ người ta chọn chất chỉ thị nào cú khoảng pH đổi màu trựng hoặc rất sỏt với pH của điểm tương đương của sự chuẩn độ đú.
Khi chuẩn độ để trỏnh những sai số lớn, người ta dựng cỏc dung dịch chuẩn cú nồng độ gần với nồng độ của dung dịch chất cần xỏc định.
Thớ dụ, giả sử phải chuẩn độ 20,00 ml dung dịch HCl 0,100M bằng dung dịch chuẩn NaOH. Trong trường hợp này ta khụng nờn dựng dung dịch NaOH cú nồng độ lớn, thớ dụ 1,00M. Trong trường hợp này điểm tương đương sẽ đạt được khi
thờm vào 20,00 ì 0,1001,00 = 2,00 (ml) dung dịch NaOH 1,00M. Trong trường hợp đú, nếu khi cho dư 1 giọt dung dịch chuẩn cú thể tớch 0,05ml thỡ sai số sẽ là
0, 05
.100 2, 5%
2 = . Vỡ thế, ta nờn dựng dung dịch NaOH 0,100M để chuẩn độ thỡ khụng mắc cỏc sai số lớn.