CHƯƠNG 3: HẰNG SỐ DẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC Trong hóa phân tích, các phản ứng được sử dụng phải xảy ra hoàn toàn chương 1 Đa số các PƯHH xảy ra thuận nghịch
Trang 1CHƯƠNG 3:
HẰNG SỐ DẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA
HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC
Trong hóa phân tích, các phản ứng được sử dụng phải xảy ra hoàn toàn (chương 1)
Đa số các PƯHH xảy ra thuận nghịch => k/n hoàn toàn chỉ có tính tương đối
Mức độ phàn ứng xảy ra được đánh giá theo hằng
số cân bằng K (xem Nguyễn Đức Chung - Hóa đại
cương - trang 237-252, NXB ĐHQG 2002)
Trang 23.1 BÁN CÂN BẰNG VÀ HẰNG SỐ DẶC
TRƯNG TƯƠNG ỨNG
1 Cân bằng trao đổi điện tử
1.1 Bán cân bằng trao đổi điện tử (bán cb oxhk): là cân bằng của các phản ưng 1hoa học xảy ra giữa hai
dạng oxh và dạng khử (trao dổi điện tử xảy ra dung môi là trong nước)
Để dặc trưng cho khả năng oxh hay khử của hai dạng liên hợp Ox/Kh => khái niệm Eo (thế oxh chuẩn)
Eo cho biết cường độ oxh của dạng oxh, Eo càng lớn thì tính oxh của dạng Ox càng mạnh và tính khử
của của dạng càng yếu
Với mỗi dd chứa hỗn hợp 2 dạng oxh và khử có nồng
độ cân bằng [ox] và [kh] thì thế oxh khử của dd sẽ
Trang 3Walther Hermann Nernst was born in Briesen,
West Prussia, on June 25, 1864
The Nobel Prize in Chemistry 1920
Trang 4E = EO + ln [ ]
Trong đó: R = 8,3144J/molK
T = 298,16 o K
F = 96493Cb/mol
n = số điện tử trao đổi
E o = thế điện cực chuẩn (tra theo bảng phụ lục)
E = E O + 0,059 [ ]
ln
ox
Hay
Trang 51.2 Cân bằng trao đổi điện tử: là quá trình cho nhận điện tử xảy ra giữa hai đôi oxh/kh khác nhau
Hằng số cân bằng và Dự đoán chiều phản ứng
Xét hai đôi Ox1/Kh1 (cho nhận n1e, có E o 1) và Ox2/Kh2 (cho nhận n2e, có E o 2) Khi trộn hai đôi này với nhau, các phản ứng có thể xảy ra theo 2 chiều:
n2Ox1 + n1Kh2 n1Ox2 + n2Kh1
Ở trạng thái cân bằng các hằng số cân bằng K(1) và K(2) tuân theo định luật tác dụng khối lượng
Và K(1) = 1/ K(2) Ta c/m được:
(1) (2)
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
K(1) =
0 0
1 2( 1 2 ) 0,059
10
n n E −E
Trang 61 Nếu Eo1 – Eo2 >0 thì phản ứng theo chiều 1 hay Ox1 có tính oxh mạnh hơn
Ngược lại Eo1 – Eo2 >0 thì Kh1 có tính khử mạnh hơn Kh2
2 Từ trị số Eo có thể dụ đoán chiều phản ứng khi trong hai đôi oxh khử với nhau, đôi nào có Eo lớn hơn thì dạng oxh của đôi đó sẽ oxh dạng khử của đôi kia
Vd: Eo (Fe3+/Fe2+) = 0,77V, Eo (Sn4+/Sn2+) = 0,15V Khi trộn hai đôi này với nhau, pư sẽ xảy ra theo chiều:
Fe3+ + Sn2+ => Fe2+ + Sn4+
Trang 7Thế tương đương của dd chứa đôi oxh/kh
Cho hai đôi Ox1/Kh1 và Ox2/Kh2
Giả sử Eo1 > Eo2, PƯ sẽ xảy ra theo chiều:
n2Ox1 + n1Kh2 => n1Ox2 + n2Kh1
Cho từ từ Ox1 vào Kh2 đến lúc đương lượng của chúng cân bằng (gọi là diểm tương đương) Thế của dd tại điểm tương đương gọi là thế tương đương, được tính theo công thức:
E tđ =
+ +
Trang 8Nếu có H + tham gia vào bán cân bằng của của đôi Ox1/Kh1 n2Ox1 + n1Kh2 + n2mH + n1Ox2 + n2Kh1 + 1/2
H 2 O
Khi đó: Etđ =
(1) (2)
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
0,059
m
H
−
Trang 9Nếu hai dạng oxh và dạng khử của đôi oxhk 1
có hệ số khác nhau
n2Ox1 + n1Kh2 + n2mH+ nOx2 + n2Kh1 +1/2n2mH
20
(1) (2)
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
lg[ ]
p m
td
− +
+
Ví dụ: Xem ví dụ trang 35 (GT)
Trang 102 Cân bằng trao đổi tiểu phân
2.1 Bán cân bằng trao đổi tiều phân: là quá trình cho nhận tiểu phân giữa hai dạng cho (D) và nhận (A) trong dd
Xét đôi D/A:
Mức độ tuần hoàn của quá trình cho nhân được đặc trưng bằng hằng số cân bằng β
( ) ( )k
A p+ ¬ →β D
[ ]
1/
[ ][ ]
D
k
A p
Trang 11• Nếu quá trình troa đổi tiểu phân xảy ra theo n nấc thì
'
1
[ ]
1/
[ ][ ]
i
i
D
k
β
−
Với i +i’ = n + 1
Hằng số bền tổng cộng sẽ bằng tích của các hằng số bền từng nấc
Từ các hằng số trên giúp ta tính được nồng độ các tiểu phân
hiện diện trong dung dịch (xem thêm vd trong p28)
Trang 122.2 Cân bằng trao đỏi tiểu phân: là quá trình cho nhận tiểu phân p giữa hai đôi cho nhận tiểu phân Xét hai đôi cho nhận tiểu phân:
1
2
1
1
2
2 (1)
1 2 (2) 1 2
2
[ ]
[ ][ ]
[ ]
[ ][ ]
n
D
A p
D
A p
β β
β
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
Trộn lại
Trang 13Nồng độ của các tiểu phân tại thởi điểm cân bằng (tương đương)
Lúc cân bằng đạt được ta có:
n1[A1] = n2[D2] và n1[D1] =
n2[A2]
Từ đó suy ra:
2 1
1
n D
D
β