Bài giảng Hoá phân tích: Chương 1 - TS. Nguyễn Văn Trọng

Bài giảng Hoá phân tích: Chương 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu về hoá phân tích; Các khái niệm và định luật cơ bản trong dung dịch chất điện ly; Pha chế dung dịch. Mời các bạn cùng tham khảo!

HÓA PHÂN TÍCH (Analytical chemistry)

GVGD: T.S NGUYỄN VĂN TRỌNG

ĐTDĐ: 0903-543-882 Email: trongphantich@yahoo.com

CƠ CẤU ĐIỂM VÀ HÌNH THỨC THI

GIỮA KÌ 20%

THƯỜNG KÌ 20% CUỐI KÌ 60%

Hình thức thi: TRẮC NGHIỆM

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Thạch Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh, Cơ sở lý thuyết

hóa phân tích, NXB Giáo dục, 1996.

2 Lâm Ngọc Thụ, Cơ sở Hoá học phân tích, NXB ĐHQG Hà Nội, 2005.

3 Nguyễn Tinh Dung – Hoá học Phân tích, tập 1, 2, 3 – NXB Giáo dục,

PHÂN BỐ CHƯƠNG TRÌNH

1 Đại cương về hoá phân tích 6

2 Phương pháp phân tích thể tích 27

2.1 Cơ sở lý thuyết và nguyên tắc của phương pháp phân tích thể tích

2.2 Cân bằng của phản ứng acid - baz và phương pháp chuẩn độ acid –

baz

2.3 Phản ứng tạo phức và phương pháp chuẩn độ phức chất

2.4 Phản ứng oxi hoá - khử và phương pháp chuẩn độ oxi hoá - khử

2.5 Phản ứng tạo hợp chất ít tan và phương pháp chuẩn độ kết tủa

3 Phương pháp phân tích trọng lượng 9

4 Xử lý thống kê kết quả thực nghiệm 3

Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH

Giới thiệu về hoá phân tích

Các khái niệm và định luật cơ bản trong dung dịch chất điện ly

Pha chế dung dịch

1.1.

1.2.

1.3.

1.1 Giới thiệu về hoá phân tích

1.1.1 Vai trò và ứng dụng của hóa phân tích

1.1.2 Phân loại các phương pháp phân tích

1.1.2.1 Phân loại theo bản chất của phương pháp 1.1.2.2 Phân loại theo hàm lượng chất khảo sát

1 1.1 Vai trò và ứng dụng của hóa phân tích

Hóa phân tích

Hóa phân tích định tính

Hóa phân tích định lượng

Môn khoa học về các phương pháp xác định thành phần định tính và định lượng của các chất

và hỗn hợp của chúng.

Phát hiện, nhận biết chất và

thành phần cấu tạo của chất

Xác định hàm lượng của chất và các thành phần cấu tạo của chất

Trong việc bảo vệ

1 1.2 Phân loại các phương pháp phân tích

1 1.2.1 Phân loại theo bản chất của phương pháp

Phương pháp hóa lí

phản ứng hóa học

+ tính chất hóa lí

+ máy móc

Phương pháp hóa học

phản ứng hóa học

+ dụng cụ đơn giản

Phương pháp phân

tích vật lí

hiện tượng vật lý

+ máy móc phức tạp

Phương pháp phân tích công cụ

 Phân tích thể tích

 Phân tích khối lượng

1 1.2 Phân loại các phương pháp phân tích

1 1.2.2 Phân loại theo hàm lượng chất khảo sát

 Phương pháp phân tích đa lượng (%X= 0,1- 100%);

Phương pháp phân tích vi lượng (%X = 0,01 – 0,1%);

 Phương pháp phân tích lượng vết : (%X = 10-7% - 0,01%);

 Phương pháp phân tích siêu vết (%X < 10-7%)

1.2 Các khái niệm và định luật cơ bản

trong dung dịch chất điện ly

1.2.1 Lý thuyết sự điện ly – Độ điện ly

1.2.2 Cân bằng trong dung dịch chất điện ly yếu

1.2.3 Các loại nồng độ thường dùng trong hoá phân tích

1.2.4 Định luật bảo toàn khối lượng với dung dịch điện li

Thuyết điện ly Arrenius (năm 1887):

Sự điện li là sự phân li của các phân tử trong dung môi thành

các hạt mang điện tích trái dấu (ion âm và dương).

1.2.1 Lý thuyết sự điện li – Độ điện li

Dung dịch chất điện li có khả năng dẫn điện

Những chất nào có khả năng điện li?

Chất điện li là chất có khả năng phân li thành ion khi hòa tan vào dung môi làm cho dung dịch dẫn điện.

1.2.1 Lý thuyết sự điện li – Độ điện li

Tác dụng ion hóa phân tử Tác dụng phân li các ion

Tác dụng sonvat

hóa các ion

Tác dụng của dung môi trong quá trình điện li

Na + aq

0 ≤ α ≤ 1, 0% ≤ α ≤ 100%

Độ điện ly α: Là tỉ số giữa số phân tử bị điện li vàtổng số phân tử hòa tan

1.2.1 Lý thuyết sự điện li – Độ điện li

 α < 2%: Chất điện li yếu (các axit yếu, các bazơ yếu)

 2% ≤ α ≤ 30%: Chất điện li trung bình (HF, H2SO3 ở nấc 1)

 α ≥ 30%: Chất điện li mạnh (các axit mạnh, các bazơ mạnh, các muối trung tính)

số phân tử bị điện ly tổng số phân tử hòa tan

α =

Yếu tố ảnh hưởng đến độ điện ly

1.2.1 Lý thuyết sự điện li – Độ điện li

Dung môi

Nhiệt độ

Nồng độ dung dịch

Theo qui tắc Le Chatelier

dung môi càng phân cực,

α càng lớn

Bản chất chất

điện li

Cân bằng điện ly: AB ↔ A+ + B

-Theo định luật tác dụng khối lượng:

1.2.2 Cân bằng trong dung dịch chất điện li

yếu – Hằng số phân li (điện li) K

K: hằng số điện ly, phụ thuộc vào

C

K





Đối với chất điện ly yếu α << 1

Định luật pha loãng Ostwald (Ôtvan)

16 Tính hằng số phân li của dung dịch CH3COOH 0,1M cóα=1,35%

18 Tính nồng độ của dung dịch acid yếu biết acid này cóhằng số điện li K=1,82.10-5 và độ điện li α=1,35%

1.2.3 Các loại nồng độ và đơn vị thường dùng

trong hoá phân tích

Đương lượng của một nguyên tố (D, g): là lượng của nó kết

hợp với 1 mol nguyên tử hydro hay thay thế một lượng nguyên

tử hydro như thế trong phản ứng hoá học.

Ví dụ: H2O, H2S, SO2, ….

Đương lượng của hợp chất (D, g): lượng chất tác dụng vừa đủ

với một đương lượng hydro hay với một đương lượng của một chất bất kỳ.

 Nồng độ đương lượng (CN, mol/lít, N):

1.2.3 Các loại nồng độ thường dùng trong

hoá phân tích

Nồng độ đương lượng là số đương lượng gam (số mol

đương lượng) chất tan trong một lít dung dịch.

ddA

A N

V

A

A A

 Nồng độ đương lượng (CN, mol/lít, N):

số đương lượng gam (số mol đương lượng)

của chất tan A

Nồng độ đương lượng

?

Chuyển đổi giữa C M và C N :

z C

CM  N

H2C2O4 + 2OH - → C2O42- +2H2O

H2SO4 + 2OH - → SO42- +2H2O

CH3COOH + OH - → CH3COO - +2H2O HNO3+ OH - → NO3- + 2H2O

2 2 1 1

Muối

Na2CO3

Na2B4O7(NH4)2C2O4

Oxi hóa khử

Na2S2O3

I2

C6H8O6KMnO4

K2Cr2O7

I2+ S2O32- → 2I - + S4O6

2-C6H8O6+I2→2I - + C6H6O6+2H+5Fe2++MnO4+ 8H+→Mn 2+ +5Fe3++ 4H2O

Cr2O72-+2I+ 14H+→I2+2Cr3++ 7H2O

1 2 2 5 6

20

1.2.3 Các loại nồng độ và đơn vị thường

dùng trong hoá phân tích

• Nồng độ molan (Cm): số mol chất tan trong 1000 g dung môi.

ddA

A

dungmoi

A A

M n

m

n m

n C

m

ppm g

m

g

m C

dd

ct ppm

6

10 )

(

) ( 



) (

)

( 10

) (

)

L V

g

m ppb

g m









 Nồng độ phần triệu (Cppm, ppm: parts per million):

 Nồng độ phần tỷ (Cppb, ppb: parts per bilion):

 Độ chuẩn T A , g/ml là số gam chất tan trong 1 ml dung

dịch.

 Độ chuẩn (T R/X ) theo chất định phân: là gam chất định phân

X tác dụng với 1 ml dung dịch chuẩn R.

X R

X R

D

D V

a D

D T

Hoạt độ a của một chất trong dung dịch thực cho trước là nồng độ chất đó trong dung dịch lý tưởng có tính chất nhiệt động như dung dịch thực đang xét.

Cho phản ứng: Aa + bB ↔ cC +dD

Hằng số cân bằng:

b a

d

B A

D

c C a

a a

a

a K







HOẠT ĐỘ

 Hệ số hoạt độ f phụ thuộc vào bản chất các ion cần xét và nồng độ của dung dịch (thông qua lực ion μ).

 Lực ion μ biểu thị tương tác tĩnh điện giữa các ion trong dung dịch Nếu z1, z2, … là điện tích và C1, C2, là nồng

độ của các ion trong dung dịch thì:



a = f.C f - hệ số hoạt độ, f<1

HOẠT ĐỘ

 Nếu C → 0, μ ~ 0, f=1: a = C

5 , 0

2

i i

z f





10 33 , 0 1

5 , 0

5 , 0

1.2.3 Định luật bảo toàn khối lượng với chất

điện li

Đối với chất điện ly AB có nồng độ ban đầu là C:

AB ↔ A+ + BĐịnh luật bảo toàn khối lượng đối với chất điện li AB:

-[AB] + [B-] = C; [AB] + [A+] = CTrong đó [AB], [B-], [A+] lần lượt là nồng độ cân bằngcủa AB và B-, A+

1.3 Pha chế dung dịch

1.3.1 Pha dung dịch có nồng độ mol/L (CM)

1.3.2 Pha dung dịch có nồng độ đương lượng CN

1.3.3 Pha dung dịch có nồng độ phần trăm thể tích (C%)

1.3.4 Pha dung dịch có nồng độ phần trăm khối lượng

1.3.5 Pha dung dịch có nồng độ Cppm

Nồng độ Công thức/mối quan

hệ

Cách pha Chất rắn (g) Chất lỏng (mL) Trộn lẫn dung dịch

(sơ đồ đường chéo)

Pha loãng từ dung dịch C% đậm đặc:

Pha loãng từ dung dịch CMđậm đặc:

m

%. dd

ct

m C

m 

khan

ngam dd

ct

M

M m

d C

d V C V

.

.

%

%



C C

C C

C M  10. . % 

100

M V C

đđ

M đđ

d C

M V C V

10

.

C N  10. . %



100

D V C

m ct  N

đđ N

N đđ

C

V C

V  .

đđ đđ

N đđ

d C

D V C V

10

.

%



đđ M

M đđ

C

V C

V  .

1 Để pha 250 ml dung dịch KMnO4 0,05N thì cần bao

nhiêu gam muối KMnO4 97% (dùng trong môi trường

acid)

15 Tính lượng cân cần thiết để pha 250 ml dung dịch

Na2S2O3 0,1N từ hóa chất rắn Na2S2O3.5H2O có M=248, độtinh khiết p=99,9%

29 Tính thể tích cần thiết để pha 500ml dung dịch HCl

0,2M từ HCl đậm đặc có M=36,5, nồng độ C=38%, tỉ trọngd=1,18g/ml

37 Tính thể tích nước cần thêm vào 100ml dung dịch

CH3COOH 4M để pha loãng thành dung dịch có nồng độ

0,5M

 Pha dung dịch có nồng độ phần triệu C ppm :

Để pha V (ml) dung dịch A có nồng độ phần triệu của ion là Cppm từ tinh thể rắn A có độ tinh khiết p% thì khối lượng chất rắn cần lấy:

)(10

)

g M

M p

C ml

V m

ion

A ppm   





 Pha dung dịch có nồng độ phần trăm thể tích (C%): Để pha

V1 (ml) dung dịch A có C1% từ dung dịch đậm đặc có C2%, thể tích dung dịch ban đầu cần dùng V2:

1.3 Pha chế dung dịch

41 Hòa tan 2,7426g H2C2O4.2H2O (M=126, p=96%) thành 1000ml thì dung dịch có nồng độ đương lượng là bao

nhiêu?

* Tính khối lượng muối tinh thể CuSO4.5H2O (M=249,68, p=99%) cần thiết để pha 1 lít dung dịch chuẩn Cu2+ 1000

ppm