bài tường trình phương pháp chuẩn độ complexon

bài tường trình phương pháp chuẩn độ complexon

MẪU: 30

BÀI TƯỜNG TRÌNH PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON

0o00o0

 Các dụng cụ đo thể tích đã dùng:

Pipet 10.00 ml : σpp=0.020 ml

Buret 25.00 ml : σbr=0.050 ml

Bình định mức 100.00 ml : σ bm = 0,025 ml

I. Xác định nồng độ Mg 2+ :

a Nguyên tắc:

Chuẩn một thể tích chính xác muối Mg2+ bằng dung dịch complexon III 0.01M trong đệm amoniac pH= 10 với

chỉ thị NET cho đến khi dd chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm.

Phương trình chuẩn độ:

Mg ++Y −←→MgY −

Phản ứng chỉ thị khi cho dư một giọt complexon III:

MgIn−+Y ←→MgY −+In

b Thực hành:

Dùng pipet hút chính xác 10.00ml dd Mg2+ định phân cho vào erlen 250ml thêm 5ml đệm pH= 10; một lượng chỉ thị NET vừa phải, lắc đều và đem chuẩn độ bằng complexon III 0.01M cho đến khi dd chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm, ghi VY, làm 3 lần

Thể tích VY đã tiêu tốn:

V =4.516666667

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f= n-1= 2 , sn,V=0.028875…

0.95,

0.028868

4.30 0.0072

3

Kết quả: μVI = (4.517± 0.072) ml

Tính ε0.95,V pp theo phương pháp Gauss:

0.95, 0.95

0.020 1.96 0.023

3

pp pp

V

V Z

n

σ

Kết quả: Vpp=(10.000±0.023)

Tính T Y Mg/ 2 +:

Ta có: Y Y

Y Y

=

M ∋ (1) với:

NY là nồng độ đương lượng của Y MY là nồng độ mol của Y

AY là phân tử lượng của Y ЭY là đương lượng gram của Y

Phương trình chuẩn độ:

Mg + + H Y − ←→MgH Y

Do H2Y2- trao đổi 2 proton với Mg2+ nên Y Y

Y Y

∋ suy ra NY = 2MY và nồng độ đương lượng của Magie

ЭMg=AMg/2 với AMg là khối lượng mol của Mg

Y/Mg

∋

0.95,T-Y/Mg 0.95,C-Y

2

0.95,T-Y/Mg

ε 3.15965*10− 3.15965*10 = 0.00000032(g/ml)−

Kết quả: μ T-Y/Mg = 0.00024305 ± 0.00000032 (g/ml).

Tính lượng Mg trong 100ml dd mẫu :

Mg Y/Mg Y

pipet

m = T *V * = 0.00024305*4.517* = 0.01098g

Y/Mg

0.95,m-Mg

2 0.95,m-Mg

pp

pp

6 +0.0023 = 0.00018g

Kết quả: μ m-Mg = (0.01098 ± 0.00018) (g)

II. Xác định Ca 2+ nồng độ thấp khi có mặt MgY 2- :

a Nguyên tắc:

Khi nồng độ ban đầu C0 của Ca2+ tương đối lớn ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng Complexon III tương tự như khi chuẩn Mg2+ trong đệm pH=10 và chỉ thị NET

Khi nồng độ C0 thấp thì sự chuyển màu của chỉ thị NET diễn ra càng sớm và điểm cuối chuẩn độ sẽ nằm ngoài bước nhảy khắc phục bằng cách cho thêm một lượng nhất định MgY2-

b Thực hành:

Điều chế MgY2- ngay trung dung dịch chuẩn độ: hút 2 ml dd Mg2+ (≈ 0.001M) cho vào erlen, 10ml dung dịch đệm pH=10, 20mg chỉ thị NET Chuẩn độ bằng dung dịch complexon III có nồng độ 0.001M cho đến khi dung dịch chuyển màu từ đỏ nho sang xanh chàm rõ Ghi thể tích VI

Nạp thêm dung dịch complexon III đến vạch 0 Hút 10.00 ml dung dịch kiểm tra chứa Ca2+ vào, lập tức dung dịch chuyển thành đỏ trở lại Chuẩn độ cho đến khi màu chuyển từ đỏ nho sang xanh chàm rõ rệt Ghi thể tích

VII

Các giá trị VI , VII đã tiêu tốn:

MẪU: 30

Tính ε0.95,V I theo phương pháp Student:

, 0.95, I , I

n V

V p f

s

t

n

ε = với: n=3, f=2, sn,VI=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

I

V

Kết quả: μ VI = (3.267± 0.072) ml.

Tính ε0.95,V II theo phương pháp Student:

, 0.95, ,

II II

n V

V p f

s

t

n

ε = với: n=3, f=2, sn,VII=0.028868

0.95,

0.028868 4.30 0.072

3

II

V

Kết quả: μ VII = (17.133± 0.072) ml.

Tính ε0.95,V pp theo phương pháp Gauss:

0.95, 0.95

0.020 1.96 0.023

3

pp pp

V

V Z

n

σ

Kết quả: V pp =(10.000±0.023)

Tính TY/Ca:

Do H2Y2- cũng trao đổi 2 proton với Ca2+ nên ta cũng có:

Y/Ca

∋

0.95,T-Y/Ca 0.95,C-Y

2 -7 0.95,T-Y/Ca

=

Kết quả: μT-Y/Ca = (0.00004008 ± 0.00000052) (g/ml)

Tính lượng mCa trong 100ml mẫu :

II

Ca Y/Ca

pipet

m = T *V * = 0.00004008*17.133* = 0.006866 9g

pp II

2

II

0.95,m-Ca

2 0.95,m-Ca

Kết quả: μ m-Ca = (0.006867 ± 0.000092) g

Tính pCacuối:

2 Y* I

Mg

Suy ra: [ ] Y* I

erlen

C V MgY

V

erlen

C V CaY

V

=

* *

[ ]

Y II erlen

Y I erlen

C V V

CaY

ôi

17.133

3.267

II cu

I

V Ca

V

2 log[ 2 ]cuoi log(2.088.10 ) 7.688

Nhận xét:

Nếu nồng độ ban đầu của Ca2+ lớn thì ta cũng có thể chuẩn độ trực tiếp bằng Complexon III với chỉ thị NET, nhưng nồng độ Ca2+ nhỏ thì ta không thể chuẩn trực tiếp vì nồng độ Ca2+ thấp dùng chỉ thị NET đến màu chàm

rõ rệt thì pCacuối vẫn nằm ngoài bước nhảy pCa và màu của chất chỉ thị tại điểm tương đương khá nhạt khó nhận biết

Cách khắc phục là ta cho thêm một lượng MgY2-, lượng MgY2- không những không ảnh hưởng đến tỷ lệ hợp chất trong phép chuẩn độ mà sự đổi màu của phức tại điểm tương đương còn giúp ta nhận biết dễ dàng hơn Trong công thức sai số ta nhận thấy sai số εT Y Ca− / ảnh hưởng lớn đến sai số của phép chuẩn và ảnh hưởng sai số pipet là không đáng kể

III Xác định độ cứng chung của nước máy:

a Nguyên tắc:

Độ cứng của nước là do sự có mặt của các ion Ca2+, Mg2+

Ta chuẩn độ một thể tích xác định của nứơc cứng trong môi trường đệm pH=10 bằng dung dịch complexon 0.01M với chỉ thị NET, ta phải cho thêm KCN để “che” kim loại nặng, thêm NH2OH.HCl để ngăn sự tạo thành

Mn (IV) trong môi trường kiềm do Mn (IV) phá hủy chỉ thị NET

b Thực hành:

Lấy Vmẫu=100.00ml nước máy trong phòng thí nghiệm cho vào erlen 250ml, thêm 10.00ml đệm pH=10 và 10 giọt dung dịch KCn 10%, 10 giọt dung dịch NH2OH.HCl 1% lắc đều thêm 40mg chỉ thị NET Tiến hành chuẩn

độ với Complexon III

Các VY đã tiêu tốn:

V1=2.60 ml V2=2.60 ml V3=2.55 ml

V =2.583333333

Tính 0.95, , n V,Y

p f V

s t

n

ε = với : n=3 , f=2 , s n V,Y=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

V

MẪU: 30

Kết quả: μ VY (2.583±0.072)ml

Tính ε0.95,V pp theo phương pháp Gauss:

0.95, 0.95

0.020 1.96 0.023

3

pp pp

V

V Z

n

σ

Kết quả: Vpp=(10.000±0.023)

Tính độ cứng chung H Σ: độ cứng chung của nước là số mili đương lượng gam ion Ca2+ có trong 1 lít nước cứng

1000

mau

Σ

V

H = (V -V )*C *2*

V 1000

H = (2.583-0)*0.01000*2* = 5.166(m g)

Trong bài này ta xem như Vrong=0

Thiết lập công thức ε0.95,H∑:

2 0.95, 0.95, 0.95,

0.95,

0.95,

0.95,

0.000013 0.072 0.023 5.166

0.010000 2.583 10.000 5.166 0.0013 0.028 0.0023 0.14(m g)

C H

Y Y rong mau

H

H

H

ε ε

ε

ε

−

∑

∑

∑

∑

−

Kết quả: μH = 4.17±0.14 (m Э g)

IV. Xác định Cu 2+ với chỉ thị MUREXID:

Chuẩn độ Cu2+ bằng Na2H2Y với chỉ thị MUR trong môi trường đệm có pH=8

Phương trình chuẩn độ:

( )

Cu NH + + Y ←→CuY − + NH

Phản ứng chỉ thị:

2

CuH In− + Y ←→CuY −+In

Tại pH=8 có, pα’Y(H)=2.3; pα’H2In=4.1; pα’Cu(NH3)=3.5

pKCuY=18.8 do đó pK’CuY=18.8-2.3-3.5=13.0

pCu’cuối=pK’CuH2In+1= 15.0 - 4.1 - 3.5 + 1 = 8.4

Phản ứng cần giữ ở pH 7~8 và [NH3]~0.05, do phức amiacat của Cu2+ khá bền

Thực hành:

Lấy Vmẫu = 10.00ml cho vào erlen 250ml, thêm 1ml NH4Cl, 20mg hh chỉ thị MUR lắc đều, thêm từ từ từng giọt

dd NH3 1M, đến khi dd xuất hiện màu vàng lục chuẩn độ hỗn hợp bằng EDTA 0.01000M

Các giá trị EDTA đã tiêu tốn:

V =9.05ml

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3 , f= 2 , s n V,Y =0.050

0.95,

0.050

4.30 0.12

3

V

Kết quả: μV = 9.05 ± 0.12 ml

Tính T Y Cu/ :

/

*63.546 *63.546 0.01000*63.546

0.00063546

Y Cu

0.95, / 0.95,

2

0.95, /

0.000013

8.3*10 8.3*10 /

T Y Cu N Y

ε

−

Kết quả: μ T-Y/Cu = 0.00063546 ± 0.00000083 g/ml.

Tính lượng Cu2+ trong 100ml mẫu :

/

*100 9.05*100

0.00063546 0.05750913

10

Cu Y Cu

pp

V

V

Tính

2 2

2

0.95, 0.95,

0.95, / 0.95,

/

0.95,

0.95,

0.00000083 0.12 0.023 0.05750913

0.00063546 9.05 10.000 0.00000083

0.05750913

0.000635

mau

V

T Y Cu

m Cu Cu

m Cu

m Cu

m

ε ε

ε ε

ε

ε

−

−

−

−

=

0.12 0.023

0.00018

Kết quả: μ m-Cu = (0.05751 ± 0.00018) g.

Tính sai số chỉ thị:

Nồng độ của Cu2+:

2 * 0.01000*9.05

10.00

Y Y

pp

C V

Cu

V

Tại pH=8, pα'Y H( ) =2.3, pαH In' 2 =4.1

3

0 1

1

1

2

log(0.00905) log( ) 16.3 3.5 2.3

12.8

Y

Y Cu F

F

C

C C pCu

pCu

=

=

=

+

=

;

Ta nhận thấy pCucuối=8.4< pCuTD=12.8 suy ra:

MẪU: 30

cuoi

-pCu

%

In,Cu

' Y

8.4

%

In,Cu

3.5

10

C

C +C 10

0.01

0.00905 0.01

−

−

+

Nhận xét:

Cu tạo phức khá bền với NH3 nên phải hạn chế việc tăng [NH3] bằng cách giữ cho hệ đệm ở pH=8, NH4Cl được thêm vào nhằm mục đích giữ cho pH không tăng vọt

Sau khi tính sai số chỉ thị, sai số âm chứng tỏ sai số thiếu, pCucuối< pCuTD, còn một lượng Cu2+ chưa được chuẩn

độ, lượng Cu này có thể tồn tại ở dạng phức với NH3

V. Xác định Pb 2+ bằng phương pháp chuẩn độ trực tiếp với chỉ thị XC(XO):

a Nguyên tắc:

Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng dd Complexon III với chỉ thị XC trong môi trường đệm acetat pH=5 cho đến khi

dd chuyển từ đỏ tím sang vàng chanh

Phương trình chuẩn độ:

Pb ++ Y ←→ PbY −

Phản ứng chỉ thị:

2

PbH In −+Y ←→PbY − +In

b Thực hành:

Lấy 10.00ml dd Pb2+ định phân cho vào erlen 250ml, thêm 5ml đệm acetat, 20 mg chỉ thị XC 1%, sau đó đem chuẩn độ bằng dd Complexon III 0.01000M

Các giá trị VY đã tiêu tốn:

V =8.133333333

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f=2, s n V,Y=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

V

Kết quả: μ V = 8.133 ± 0.072 ml.

Tính TY/Pb

Y/Pb

2 6 0.95,T-Y/Pb

=

Kết quả: μ T-Y/Pb = 0.0020720 ± 0.0000027 (g/ml)

Tính lượng Pb2+ trong 100ml mẫu

Pb Y/Pb

pipet

m = T *V* = 0.002072*8.133* = 0.1685 g

pp

2

0.95,m-Pb

0.95,m-Pb

ε = 0.1685 0.0013 +0.0088 +0

2

.0023 = 0.0015g

Kết quả: μ m-Pb = (0.1685 ± 0.0015) g

VI. Xác định Pb 2+ bằng phương pháp chuẩn độ thay thế với chỉ thị NET:

a Nguyên tắc:

Điều chế dd MgY2- bằng cách chuẩn độ Mg2+ bằng Complexon III với chỉ thị NET trong môi trường pH=10 sau đó cho dd Pb2+ định phân vào hh vừa pha Chuẩn độ hỗn hợp trên bằng Complexon III

Phương trình thay thế định lượng:

Pb ++MgY −←→PbY −+Mg +

b Thực hành:

Điều chế dd MgY2- : lấy khoảng 1.80ml dd Mg2+ 0.1M cho vào erlen 250ml,thêm 10ml dd đệm amoniac Ph=10, 20mg chỉ thị NET, lắc đều và chuẩn độ bằng dd Complexon III cho đến khi dd chớm chuyển từ màu

đỏ nho sang xanh chàm

Lấy 10.00ml dd Pb2+ định phân cho vào erlen trên, lắc kĩ và chuẩn độ bằng dd Complexon III 0.01000M đến khi dd chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm

Các giá trị VY đã tiêu tốn:

V =8.033333333

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f=2, s n V,Y=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

V

Kết quả: μ V = 8.033 ± 0.072 ml.

Tính TY/Pb

Y/Pb

2 6 0.95,T-Y/Pb

=

Kết quả: μ T-Y/Pb = 0.0020720 ± 0.0000027 (g/ml)

MẪU: 30

Tính lượng Pb2+ trong 100ml mẫu

Pb Y/Pb

pipet

m = T *V* = 0.002072*8.033* = 0.1644 g

pp

2

0.95,m-Pb

0.95,m-Pb

ε = 0.1644 0.0013 +0.0090 +0

2

.0023 = 0.0015g

Kết quả: μ m-Pb = 0.1644 ± 0.0015 g

Nhận xét:

Qua hai phương pháp chuẩn độ trực tiếp và chuẩn độ thay thế, ta nhận thấy khối lượng Pb sau khi tính toán xấp

xỉ nhau do trong quá trình chuẩn độ không thể tránh khỏi các sai số dụng cụ và thao tác chưa thành thục nên kết quả là không giống nhau hoàn toàn

VII. Xác định hỗn hợp Fe 3+ + Al 3+ với chỉ thị XC(XO):

a Nguyên tắc chung:

Ban đầu xác định tổng nồng độ của Al3+ + Fe3+ sau đó xác định riêng Al3+ hoặc Fe3+

Xác định tổng nồng độ Al3+ + Fe3+ bằng phương pháp chuẩn độ ngược: hút một lượng dư chính xác dung dịch chuẩn Na2H2Y cho vào một thể tích chính xác của hỗn hợp Al3+ + Fe3+, tạo dung dịch đệm pH=5 sau

đó chuẩn lượng dư Na2H2Y bằng dung dịch chuẩn Zn2+ với chỉ thị XC (XO)

Xác định riêng Al3+ bằng phương pháp chuẩn độ thay thế: Tiếp tục cho them NaF vào dung dịch vừa chuẩn

độ (gồm AlY-, FeY-, ZnY-, không có dư Y4-) Khi đó chỉ có phức AlY- bị phân hủy thành phức AlF63- bền hơn trong điều kiện pH=5 Lượng Y4- tạo ra đúng bằng lượng Al3+ trong hỗn hợp Ta tiếp tục chuẩn lượng

Y4- này bằng dung dịch chuẩn Zn2+

Vì Al3+ và Fe3+ đều phản ứng chậm với Y4-, nên cần đun sôi để tạo phức hoàn toàn, và để nguội dung dịch rồi mới cho chỉ thị XC (XO) để tránh làm phân hủy chỉ thị

b Thực hành:

Xác định nồng độ Zn2+ theo dung dịch chuẩn Na2H2Y:

Lấy 10.00ml dd chuẩn Na2H2Y 0.01M, thêm 5.00ml pH=5, 20mg chỉ thị XO, chuẩn bằng dd Zn2+ đến khi chuyển từ màu vàng chanh sang hồng tím

Thể tích Na2H2Y: Vpp = 10.00 ml

1 1

V 0.95,V 0.95

Kết quả: μ Vpp = 10.000 ± 0.023 ml.

Các giá trị V Zn2 + đã tiêu tốn:

V =12.58333333

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f=2, s n V,Y=0.028868

0.028868

4.30 0.072

3

V

Kết quả: μ V = 12.583 ± 0.072 ml.

Nồng độ Zn2 +:

Y pp

Zn

C *V 0.01000*10.000

12.583 V

pp

2

0.95,C-Zn

0.95,C-Zn

2

0.0023 = 0.000050M

Kết quả: μ C-Zn = 0.007947 ± 0.000050 M

Xác định tổng Al3+ + Fe3+:

Lấy 10.00ml dd kiểm tra, thêm 25.00ml Na2H2Y 0.01M, 5.00ml pH=5, đun sôi 2 phút, thêm tiếp 20mg chỉ thị

XC (XO), chuẩn bằng dd Zn2+ đến khi chuyển từ màu vàng chanh sang hồng tím

Thể tích Zn2 +đã tiêu tốn:

V1=18.90 V2=18.95 V3=18.90

V =18.91666667

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f=2, s n V,Y=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

V

Kết quả: μ V = 18.917 ± 0.072 ml.

Xác định Al3+:

Thêm tiếp 5ml dd bão hoà NaF, đun sôi 2 phút, thêm 20mg chỉ thị XO, chuẩn bằng dd Zn2+ đến khi chuyển từ màu vàng chanh sang hồng tím

Các V Zn2 + đã tiêu tốn:

V =6.716666667

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f=2, s n V,Y=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

V

Kết quả: μ V = 6.717 ± 0.072 ml.

Tính lượng Al trong 100ml mẫu:

MẪU: 30

mau

Zn II

Al

pp

V

C *V *26.98 0.007947*6.717*26.98 100

2

0.95,m-Al

0.95,m-Al

Kết quả: μ m-Al = 0.01440 ± 0.00018 g

Tính lượng Fe trong 100ml mẫu:

mau

Zn Zn I II

Fe

pp Fe

Fe

V

C (2.5*V -V -V )*55.85

0.007947(2.5*12.583-18.917-6.717)*55.85 100

0.007947*6.3695*55.85 100

Đặt W = 2.5*VZn – VI – VII = 2.5*13.583 - 18.917 – 6.717 = 6.3695ml

2

0.95,W

Kết quả: μ W = 6.370 ± 0.043 ml

pp

2

0.95,m-Fe

0.95,m-Fe

Kết quả: μ m-Fe = 0.02827 ± 0.00027g

bài kiểm tra xác định Fe 3+ bằng chỉ thị SSA

mẫu số: 30

Lấy 10.00ml dd kiểm tra, thêm 2 giọt NH3, 24-26 giọt HCl (1:2), 40ml H2O, 1 giọt chỉ thị SSA, chuẩn bằng dd

Na2H2Y đến khi chuyển từ hồng tím sang không màu

Các VY đã tiêu tốn:

V =12.5333333

Tính ε0.95,V theo phương pháp Student:

, ,

0.95,

Y

n V

p f

V

s

t

n

ε = với n=3, f=2, s n V,Y=0.028868

0.95,

0.028868

4.30 0.072

3

V

Kết quả: μV = 12.533 ± 0.072 ml

Tính lượng Fe trong 100ml mẫu:

mau III

Fe

pp

V

C *V *55.85 0.01000*12.533*55.85 100

Y

2

0.95,m-Fe

0.95,m-Fe

Y

Kết quả: μ m-Fe = 0.07000 ± 0.00044 g

Nhận xét:

Chuẩn độ Complexon thường được dùng để chuẩn hàm lượng các ion kim loại có trong mẫu Do chất chuẩn

là Trilon B, tạo phức với hầu hết kim loại nên khi ta chuẩn độ một hỗn hợp nhiều kim loại, ta phải nâng cao tính chọn lọc của chuẩn độ Complexon bằng nhiều cách: Tách hoá học, chọn hệ đệm, dùng chất che, chất

chỉ thị màu kim loại…

Trong chuẩn độ Complexon, do mỗi chỉ thị hoạt động tốt ở một khoảng pH nhất định do đó ta phải chọn

một hệ đệm cho phù hợp với loại chỉ thị mà ta dùng

Chỉ thị thường có hai giá trị pMcuối, một là ở màu trung gian, hai là ở màu rõ rệt, để biết ta nên dừng ở màu trung gian hay màu rõ rệt, ta cần phải tính toán gần đúng bước nhảy pM, tính gần đúng pMcuối1, pMcuối2, để lựa chọn cho phù hợp điểm cuối chuẩn độ