Bài giảng Hóa phân tích - Chương 7: Phương pháp phân tích thể tích (phương pháp chuẩn độ)

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích - Chương 7: Phương pháp phân tích thể tích (phương pháp chuẩn độ)

1. CHƯƠNG 7 PP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 7.1 Định nghĩa-Một số khái niệm 7.2 Chất chỉ thị 7.3 Các cách chuẩn độ 7.4 Cách tính kết quả 7.5 Sai số hệ thống 7.6 Ứng dụng Chương 7
2. ĐỊNH NGHĨA PT thể tích là PP định lượng cấu tử 0 X dựa trên phép đo thể tích 1 0 2 0 3 0 Burette 4 (C) Sự định phân (chuẩn độ): Sự thêm 0 5 dần một DD có nồng độ xác định, 0 có thể tích kiểm soát được vào một DD cần được xác định nồng độ Erlen đến thời điểm kết thúc phản ứng (X) Chương 7
3. ĐIỂM CUỐI Thời điểm dừng chuẩn độ theo các dấu hiệu đặc trưng cung cấp bởi 0 1 0 chất chỉ thị được gọi là điểm cuối (Vf): 2 0 3 0 Burette 4 (C) Vf = Vtđ : phép chuẩn độ không có 0 5 sai số chỉ thị 0 Erlen (X) Vf ≠ Vtđ: phép chuẩn độ có sai số chỉ thị Chương 7
4. ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ BIỂU DIỄN ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ Trục tung: [C], [X], lgC, lgX, pC, pX, E, pH Trục hoành: biểu diễn lượng chất chuẩn thêm vào (ml, số đương lượng hay theo f n f = C nX 0 nC : số (mili) đương lượng thuốc thử C đã dùng tại thời điểm đang xét nX0 : số(mili) đương lượng của X ban đầu Chương 7
5. ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ BIỂU DIỄN ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ 2) Đường biểu diễn sự biến thiên của lg[X], lg[C], pX = – lg[X] hay pC = – log [C], pH, E theo lượng thuốc thử thêm vào Log Log [C] [X] C, mmol C, mmol Chương 7
6. ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ CÁCH THÀNH LẬP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ 1.Tính theo trị số lý thuyết của C và V (đường chuẩn độ lý thuyết) 2.Vẽ từ trị số đo thực nghiệm trên máy trong quá trình chuẩn độ (đường chuẩn độ thực nghiệm) Ưu điểm của các PT đường chuẩn độ lý thuyết là có thể mô tả chính xác, đầy đủ các yếu tố, các giai đoạn của một quá trình chuẩn độ mà không phải mất nhiều thời gian tiến hành thực nghiệm Chương 7
7. ĐỊNH NGHĨA CHẤT CHỈ THỊ (Ind) Chất chỉ thị (indicator) là hợp chất hữu cơ hay vô cơ có cấu trúc thay đổi theo nồng độ một cấu tử Z nào đó trong DD: Chỉ thị thuận nghịch: thay đổi về phía này hay phía khác một vài lần một cách thuận nghịch: Ind + Z ⇄ IndZ Chỉ thị bất thuận nghịch: cung cấp điểm cuối chỉ theo một chiều nhất định Chương 7
8. CƠ CHẾ CHỈ THỊ CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU Có sự biến đổi thuận nghịch giữa hai dạng Ind và IndZ theo sự tăng, giảm Z: βi Ind + Z ⇄ IndZ ki Dung dịch sẽ chuyển từ màu quyết định bởi dạng này sang dạng kia khi [Ind]/[IndZ] chuyển từ một tỉ lệ này sang một tỉ lệ khác hoặc ngược lại Mỗi chất chỉ thị thuận nghịch đều có một khoảng chuyển màu Chương 7
9. CƠ CHẾ CHỈ THỊ CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU CHỈ THỊ OXY HÓA KHỬ Ind(Ox) + ne - ⇄ Ind(Kh) Thời điểm dừng chuẩn độ là một trong hai đầu mút của khoảng chuyển màu, tuỳ vị trí của C và X khi chuẩn độ Chuẩn độ với E tăng dần: E f E Khoảng chuyển màu Ef : Chuẩn độ với E giảm dần Chương 7
10. CƠ CHẾ CHỈ THỊ CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU CHỈ THỊ ACID – BAZ HInd ⇄ Ind – + H+ Giá trị dừng chuẩn độ là 1 trong 2 giá trị đầu mút của khoảng chuyển màu Chuẩn độ với pH tăng dần: pT pHf =pki +1 pH Khoảng chuyểnmàu pHf =pki -1: Chuẩn độ với pH giảm dần Chương 7
11. CƠ CHẾ CHỈ THỊ CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU CHỈ THỊ TẠO PHỨC Ind + Mn+ ⇄ MInd n+ Là hợp chất hữu cơ có khả năng tạo với ion kim loại thành phức có màu khác với màu riêng của chất chỉ thị [MInd ] n+ 1 [Mind ]  = n+ [M ] = [Ind][M ] i [Ind] [Ind] pM n+ = lg  + lg i [Mind ] Chương 7
12. CƠ CHẾ CHỈ THỊ CHỈ THỊ THUẬN NGHỊCH – KHOẢNG CHUYỂN MÀU CHỈ THỊ TẠO PHỨC Chuẩn độ với pMn+ tăng dần: pMf =lgβi +lg3 pMn+ Khoảng chuyển màu pMf =lgβi -lg3 Chuẩn độ với pMn+ giảm dần Đa số chỉ thị còn là acid HmInd: n+ (n−m) + HmInd + M ⇄ MInd + mH - Phức chỉ bền ở một khoảng pH nhất định. - Màu dạng HmInd (acid) có thể khác với màu dạng Ind (baz) Chương 7
13. CƠ CHẾ CHỈ THỊ CHỈ THỊ BẤT THUẬN NGHỊCH Các chất chỉ thị tạo tủa: Ind + Mn+ ⇄ MInd n+ ↓ n+ TMInd = [Ind] [M ] Thời điểm dừng chuẩn độ có n+ M f =lgTMInd + lg [Ind]f, nghĩa là điểm cuối sẽ được quyết định bởi nồng độ tự do của chất chỉ thị trong DD Chương 7
14. CHUẨN ĐỘ TRỰC TIẾP Thuốc thử C được cho dần vào dung dịch chứa cấu tử X đến điểm cuối chuẩn độ: C + X ⇄ A + B C Số đương lượng của C X Số đương lượng của X Chương 7
15. CHUẨN ĐỘ THẾ Thêm AC1 vào dung dịch X để thực hiện phản ứng thế; lượng C1 giải phóng ra được chuẩn độ bằng thuốc thử C thích hợp X AC1 Số đL của X C1 Số đL của C Số đL của C1 C Dùng cách chuẩn độ này khi không có thuốc thử cho X hoặc không có chỉ thị cho X Lưu ý rằng AX phải bền hơn AC1 Chương 7
16. CHUẨN ĐỘ LIÊN TIẾP (PHÂN ĐOẠN) Các cấu tử X1, X2, X3, lần lượt được chuẩn độ bằng một thuốc thử C (hay nhiều thuốc thử C1, C2 , , Cn ) sao cho mỗi lần chỉ có một cấu tử tham gia phản ứng Chương 7
17. 0 CHUẨN ĐỘ TRỰC TIẾP (THẾ) 10 MẪU LỎNG 20 VC (ml) dd 30 C Lấy VX (ml) mẫu, chuẩn độ bằng VC (ml) 40 (CC) DD chuẩn CC: 50 CC VC CN (X ) = VX C C V 1 N C C V (ml) dd CM (X) = = X n VX n X (CX) CC VC Cg /l (X ) = CN (X ) ĐX = ĐX VX Chương 7
18. CHUẨN ĐỘ TRỰC TIẾP (THẾ) MẪU RẮN Cân a(g) mẫu, hòa tan và chuẩn độ bằng VC (ml) dung dịch chuẩn CC 100 %X = C V 10−3 Đ C C m X Cân a(g) mẫu, hòa tan và định mức thành V1 (ml) DD loãng; lấy VX (ml) DD loãng đem chuẩn độ bằng VC (ml) dung dịch chuẩn CC −3 V1 100 %X = CC VC 10 ĐX VX m Chương 7
19. GHI CHÚ 1. Áp dụng định luật đương lượng để tính toán khi pha loãng DD, dựa trên nguyên tắc số đương lượng trong 2 DD đậm đặc và loãng bằng nhau Cđđ.Vđđ = CL.VL (có thể áp dụng cho cả hai DD tính theo nồng độ mol) Chương 7
20. GHI CHÚ b) Độ chuẩn theo chất xác định TC/X (số gram hay miligam chất X tác dụng vừa đủ với 1 mL DD chuẩn nồng độ CC ) −3 TC / X (g / ml) = CC 10 ĐX 3 10 TC / X CC = ĐX Ví dụ: TC/X = THCl / NaOH = 0,00401 g nghĩa là 0,00401 g NaOH sẽ tác dụng vừa đủ với 1ml dung dịch HCl 0,1 N Chương 7