Bài giảng Hóa phân tích tham khảo - Bài 8: Phương pháp chuẩn độ tạo phức

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích tham khảo - Bài 8: Phương pháp chuẩn độ tạo phức

1. Ghi chuù Neáu trong moâi tröôøng taïo phöùc coù söï hieän dieän cuûa caùc caáu töû laï (ví duï H +, OH – ) coù khaû naêng tham gia vôùi moät hoaëc nhieàu thaønh phaàn cuûa phöùc chaát, phaûi xeùt ñoä beàn cuûa phöùc thoâng qua haèng soá beàn ñeàu kieän (kyù hieäu β’ ) hay haèng soá phaân ly ñieàu kieän (k’) . II. PHÖÔNG PHAÙP CHUAÅN ÑOÄ PHÖÙC CHAÁT 1. Nguyeân taéc Phöông phaùp chuaån ñoä taïo phöùc thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå chuaån ñoä ion kim loaïi Mn+ vôùi dung dòch chuaån C laø ligand L coù khaû naêng taïo phöùc vôùi ion M n+ theo caân baèng : Mn+ + L ML Ñeå caân baèng coù tính ñònh löôïng, L ñöôïc choïn ñeå phöùc ML coù haèng soá beàn khaù lôùn. Nhieàu loaïi ligand ñaõ ñöôïc duøng trong phöông phaùp naøy nhöng thoâng duïng nhaát laø etylen diamin tetraacetic acid (ñöôïc goïi taét laø EDTA): HOOC H2C CH 2COOH N–CH 2–CH 2–N HOOC H2C CH 2COOH EDTA daïng acid khoù tan trong nöôùc neân ñöôïc duøng ôû daïng muoái (2 H + ñöôïc thay theá baèng 2 Na +). 2− Muoái naøy coù teân goïi laø complexon III hay Trilon B kyù hieäu Na 2H2Ψ hay H 2Ψ hay ñôn giaûn hôn, Ψ4−. Ñoâi khi theo thoùi quen, ngöôøi ta vaãn goïi muoái laø EDTA. EDTA taïo phöùc vôùi ion kim loaïi theo caân baèng : 2− n+ n−4 + H2Ψ + M M Ψ + 2H Caân baèng taïo phöùc thöôøng chaäm, do ñoù caàn chuaån ñoä chaäm hay ñun nheï dung dòch tröôùc khi chuaån ñoä. Nhaän xeùt - EDTA vaø ion kim loaïi taïo phöùc theo tyû leä mol 1:1 ⇒söû duïng noàng ñoä mol ñeå tính keát quaû thay cho noàng ñoä ñöông löôïng. - Caân baèng chuaån ñoä taïo ra H +, do ñoù [H +] seõ aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa phöùc ⇒ söû duïng haèng soá beàn ñieàu kieän (β’MΨ ) ñeå xeùt ñoä beàn cuûa phöùc. - n trong phaûn öùng chuaån ñoä coù theå baèng 2 (Ca 2+ , Mg 2+ , Cu 2+ Ni 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ ), baèng 3 (Al 3+ , Fe 3+ , Ga 3+ ), thaäm chí coù theå baèng 4 (Ti 4+ , Zr 4+ ) ⇒ tính choïn loïc cuûa phaûn öùng chuaån ñoä M n+ baèng EDTA khoâng cao : caùc ion kim loaïi toàn taïi song song vôùi caáu töû chính trong dung dòch ñeàu coù khaû naêng taïo phöùc beàn vôùi EDTA gaây aûnh höôûng leân keát quaû xaùc ñònh. Coù theå loaïi boû caùc aûnh höôûng naøy baèng caùch taïo daïng tuûa beàn vaø loïc khoûi dung dòch, hoaëc ñoåi pH cuûa dung dòch ñeå laøm phöùc phuï keùm beàn hoaëc duøng hoùa chaát thích hôïp taïo daïng phöùc beàn hôn daïng phöùc vôùi EDTA. 61
2. [Ind] quyeát ñònh bôûi tyû soá seõ taïo cho dung dòch coù maøu töông öùng vaø dung dòch seõ MInd] [Ind] chuyeån maøu khi tyû soá ñaït moät giaù trò naøo ñoù, thöôøng baèng 1/3 hay baèng 3 (hoaëc MInd] baèng 1/5 vaø 5, tuyø loaïi chæ thò). Khi ñoù khoaûng chuyeån maøu cuûa dung dòch seõ laø : n+ pM ch/m = lg βi ± lg 3 (5) Ghi chuù - Ña soá chæ thò laø daïng acid neân caân baèng taïo phöùc vôùi ion kim loaïi trong dung dòch thöôøng nhö sau : n+ (n −m) + HmInd + M MInd + mH Nghóa laø, phöùc chæ beàn ôû moät khoaûng pH nhaát ñònh (phaûi duøng βi’ ñeå xeùt ñoä beàn cuûa phöùc). - Daïng H mInd (acid) coù theå khaùc maøu vôùi daïng Ind (baz), do ñoù maøu cuûa chæ thò laïi coøn thay ñoåi theo pH dung dòch. - Khi choïn chæ thò cho phaûn öùng chuaån ñoä, maøu cuûa daïng HInd vaø MInd phaûi khaùc bieät roõ; phöùc MInd phaûi ñuû beàn ôû pH chuaån ñoä, nhöng phaûi keùm beàn hôn phöùc chính M Ψ. - Chæ thò HInd phaûi taïo phöùc choïn loïc vôùi ion kim loaïi chuaån ñoä maø khoâng taïo phöùc vôùi nhöõng ion kim loaïi khaùc cuøng hieän dieän. 3.3 Moät soá chaát chæ thò taïo phöùc thoâng duïng Eriochrome ñen T (N.E.T : noir eriochrome T) /EtOH Daïng töï do Ind ñoû 6,3 xanh 11,6 cam pH Daïng MInd maøu hoàng, tím : Ba 2+ Ca 2+ , Mg 2+ Zn 2+ , Ni + , Pb 2+ Murexid /H 2O Ind tím ñoû 9,2 tím 10,5 tím xanh pH CaInd : ñoû ; CuInd : xanh ; NiInd: vaøng P.A.N /EtOH Ind 1,9 vaøng 12,2 pH MInd: ñoû, tím (M : Zn 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Cd 2+ ) Xylenol da cam Ind vaøng 6,4 ñoû pH MInd : ñoû ( M : Bi 3+ , Cd 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ ) Fluoresxon Ind hoàng cam13 xanh, luïc pH MInd luïc huyønh quang (M : Ca 2+ , Ba 2+ , Cu 2+ ) 63
3. 2. Ñònh löôïng dung dòch chöùa hoãn hôïp Fe 3+ , Al 3+ Döïa vaøo ñoä beàn khaùc nhau cuûa Al Ψ− vaø Fe Ψ− ôû moâi tröôøng pH khaùc nhau, chuaån ñoä lieân tieáp Al 3+ vaø Fe 3+ trong hoãn hôïp: 2.1 Chuaån ñoä Fe 3+ Chuaån ñoä tröïc tieáp ôû pH = 2,5 vôùi chæ thò acid sulfosalicylic (FeInd: tím; Ind: khoâng maøu): 3+ 4− − 12,7 - Phaûn öùng chuaån ñoä : Fe + Ψ Fe Ψ ( vaøng nhaït) β’Fe Ψ = 10 - Phaûn öùng chæ thò : FeInd + Ψ4− Fe Ψ− + Ind Taïi ñieåm cuoái, dung dòch chuyeån töø maøu tím cuûa FeInd sang maøu vaøng nhaït cuûa Fe Ψ− Ghi chuù − 4,2 3+ - ÔÛ pH 2,5, phöùc Al Ψ khoâng beàn ( β’Al Ψ = 10 ) neân Al khoâng aûnh höôûng ñeán keát quaû chuaån ñoä. - Neáu dung dòch chöùa Fe 2+ , muoán ñònh ñöôïc Fe toång, phaûi oxy hoùa Fe 2+ thaønh Fe 3+ 2+ (thöôøng duøng K 2S2O8) roài môùi chuaån ñoä vì Fe khoâng taïo phöùc beàn vôùi EDTA. 2.2 Chuaån ñoä Al 3+ Thöôøng duøng caùch chuaån ñoä ngöôïc ôû pH = 5: - Theâm vaøo dung dòch (ñaõ chuaån ñoä Fe 3+ ) löôïng thöøa xaùc ñònh dung dòch Ψ4− ôû pH = 5. Ñun soâi dung dòch 3 phuùt taïo ñieàu kieän cho phaûn öùng 3+ 4− − 9,6 Al + Ψ Al Ψ ( β’Al Ψ = 10 ) xaûy ra hoaøn toaøn. - Chuaån ñoä löôïng Ψ4− thöøa baèng dung dòch kim loaïi M 2+ (Cu 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ ) vôùi chæ thò thích hôïp: P.A.N (CuInd : hoàng ; ZnInd : ñoû ; Ind : vaøng ) Xylenol da cam (ZnInd : ñoû ; Ind : vaøng) Taïi ñieåm cuoái, dung dòch chuyeån töø maøu vaøng sang vaøng cam Ghi chuù - Duøng pheùp chuaån ñoä ngöôïc do phöùc Al Ψ− chæ taïo thaønh hoaøn toaøn ôû nhieät ñoä ≥ 80 oC. - Neáu khoâng chuaån ñoä Al 3+ treân dung dòch ñaõ chuaån ñoä Fe 3+ maø chuaån ñoä treân dung 3+ 14,2 dòch ban ñaàu, Fe seõ aûnh höôûng vì β’Fe Ψ = 10 ôû pH 5. - Vieäc nhìn maøu ñieåm cuoái töø vaøng sang vaøng cam raát khoù chính xaùc. Ñeå khaéc phuïc, coù theå theâm vaøo dung dòch chuaån ñoä vaøi gioït chæ thò Bromocresol luïc (coù maøu xanh ôû pH 5). Söï coäng maøu (vaøng + xanh → vaøng chanh) vaø (vaøng cam + xanh → luïc tím) seõ giuùp cho quaù trình nhaän bieát ñieåm cuoái trôû neân deã daøng hôn. 2−−− 3. Ñònh löôïng SO 4 theo phöông phaùp chuaån ñoä ngöôïc - Theâm vaøo dung dòch löôïng thöøa xaùc ñònh Ba 2+ coù phaûn öùng taïo tuûa : 2+ 2− Ba + SO 4 BaSO 4↓ (trong moâi tröôøng ETOH ñeå giaûm söï tan tuûa) - Ñònh löôïng Ba2+ thöøa baèng caùch chuaån ñoä tröïc tieáp vôùi EDTA ôû pH = 10 chæ thò Erio- ñen -T hoaëc chuaån ñoä ngöôïc baèng löôïng thöøa xaùc ñònh EDTA sau ñoù chuaån EDTA thöøa baèng Mg 2+ , chæ thò Erio- ñen -T. 65