chương vi phân tích trọng lượng và cân bằng tạo tủa

• Đóng vai trò lớn đối với sự thiết lập các định luật thành phần không đổi, định luật tuần hoàn … • Được ứng dụng để xác định thành phần hóa học các loại đất đá, nham thạch, quặng, khoán

Trang 1

PHÂN TÍCH TRỌNG LƯỢNG

( Gravimetric analysis & Precipitation Equilibria )

Ts Phạm Trần Nguyên Nguyên

ptnnguyen@hcmus.edu.vn

A Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng.

1 Bản chất của phân tích trọng lượng

2 Các phương pháp phân tích trọng lượng

3 Tính toán trong phân tích trọng lượng

4 Cân bằng kết tủa

B Kỹ thuật phân tích trọng lượng

Trang 2

“Gravimetry is among the most accurate analytical techniques (but it is tedious !) T W

Richards used it to determine atomic weights! He received the Nobel Prize in

1914 for his work”

T.W Richards 1868-1928

Chemistry 1914

Research on fixing the atomic

weights of chemical elements

VI A Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng

• Là một trong những pp quan trọng nhất của phân tích định lượng

• Đóng vai trò lớn đối với sự thiết lập các định luật thành phần không đổi, định luật tuần hoàn …

• Được ứng dụng để xác định thành phần hóa học các loại đất đá, nham thạch, quặng, khoáng vật, kim loại, hợp kim, các silicat, các chất vô cơ và hưu co

• Liên quan mật thiết đến sự đánh giá và xác nhận độ chính xác của các nghiên cứu các phương pháp mới của phân tích → phương pháp xác định trọng lượng có

độ chính xác cao

Trang 3

1 Bản chất của phân tích trọng lượng

•Là một pp của phân tích hóa học định lượng dựa trên

sự đo chính xác khối lượng của một chất tinh khiết hay

ở dạng hợp chất có trong mẫu cần phân tích

Mẫu (X?)

X (t.k.)

dd X + M

Hòa tan

MX Lọc, rửa MX (t.k.) Khó

Phương pháp tủa

Phương pháp cất

Cấu tử cần xác định được tách ra dưới dạng tự do và được cân trên cân phân tích

H 2 O 2

đp

Nước cường thủy

Hợp kim (Au,Cu) dd (Au3+ ,Cu 2+ )

Au

Cu

Trang 4

Phương pháp tách

Phương pháp cất

Kết tủa định luợng cấu tử cần xác định bằng các pp hóa học dưới dạng hợp chất ít tan có thành phần xác định nghiêm ngặt Kết tủa tách ra được rửa, sấy hay đem nung

dd Fe 3+

6 OH

-t 0C

Fe 3 O 4 Fe(OH) 3

Phương pháp tách

Phương pháp tủa

Cất định lượng cấu tử cần xác định dưới dạng hợp chất bay hơi

¾ Phương pháp cất trực tiếp

Cấu tử bay hơi cần xác định được hấp thụ trực tiếp bằng chất hấp thụ đặc biệt Dựa vảo sự tăng khối lượng chất hấp thụ tính được lượng cấu tử cần xác định

(CaO,NaOH)

CO 2NaOH Na CO + H O

t

↓

Trang 5

Sử dụng khi muốn xác định độ ẩm, hay nước kết tinh trong các tinh thể Sau khi cất hoàn toàn chất cần xác định, hiệu

số trước và sau khi cất chính là lượng chất cần xác định

BaCl 2H O ⎯⎯t→ BaCl + 2H O ↑

¾ Phương pháp cất gián tiếp

¾ Xác định được hàm lượng chất cần phân tích với độ chính xác cao Được dùng để xđịnh các kim loại, phi kim

và thành phần của quặng, silicat, hợp chất hữu cơ …

Ưu và nhược điểm của pp phân tích trọng lượng

¾ Nhược điểm chủ yếu là thời gian thực hiện kéo dài hơn nhiều so với các pp chuẩn độ hay phân tích hóa lý

¾ Tuy nhiên phân tích trọng lượng có thể đạt đến độ chính xác 0,01-0,005%, vượt xa độ chính xác của pp chuẩn độ

a.Tính khối lượng của chất cần xác định (g)

Cần bao nhiêu gam Pb(NO3)2để chuyển 1g NaI thành PbI2 ?

2NaI + Pb(NO ) R PbI + 2NaNO

3 Tính toán trong phân tích trọng lượng

3 2

Pb(NO )

NaI

3 2

(g)

m

331,2g 1mol 1mol Pb(NO )

1,0g 1,1

149, 9 g 2 mol NaI mol Pb(NO ) g

=

Hàm lượng chất cần xác định thường được tính dưới

dạng gam hay %

→mol

Trang 6

a Khối lượng của chất cần xác định (g), tính bằng gam:

•aA1= klg của dạng cân chất cần xđịnh

• F = thừa số phân tích trọng lượng

A A1

mM

F

nM

=

¾Phân tích hàm lượng Fe trong

dd phân tích theo khối lượng

của Fe2O3 đã được tách ra 2 3

Fe

Fe O

2M F

M

=

¾ Phân tích hàm lượng Fe2O3

trong dd phân tích theo khối

lượng của Fe đã được tách ra

2 3

Fe O Fe

M F 2M

=

1

g = a F

Trong công thức tính F, tử số là chất cần xđ, mẫu là dạng cân

Cl2 trong mẫu chuyển thành Cl-dưới dạng tủa AgCl Tính khối lượng của Cl2nếu có 1g AgCl tách ra

1

A1

mM F

nM

=

2

Cl AgCl

F

2M 2 *143, 4

2

70, 90

Trang 7

Tính klg của chất cần xác định trong 1 gam tủa tạo thành

Ag3PO4

Ag3PO4 BaSO4

P

K2HPO4

Bi2S3

Dạng tủa Chất cần xác định

1

A1

mM F

nM

=

3 4

3 4 3 4

P

Ag PO

a = = M × = 1 418, 58 =

3 4

2 4

K HPO

Ag PO

2 3 4

S

Bi

a. Tính toán kết quả khi khi phân tích bằng pp kết tủa

Tính hàm lượng % của chất cần xác định

A sample

g

=

Orthophosphate (PO43-) được xác định bằng trọng

lượng của (NH4)3PO4.12 MoO3 (co M = 1876,5) Tính

%P có trong mẫu và %P2O5nếu 1,1682g tủa được

tách ra từ 0,2711 g mẫu

Trang 8

Orthophosphate (PO43-) được xác định bằng trọng lượng của (NH4)3PO4.12 MoO3 (co M = 1876,5) Tính

%P có trong mẫu và %P2O5nếu 1,1682g tủa được tách ra từ 0,2711 g mẫu

P sample

g

1,1682 (30, 97 1876, 5)

0,2711

×

P

g = a F

2 5

1,1682 [141, 95 (2 1876, 5)]

0,2711

P (NH ) PO 12MoO

0,2711

×

Mn được phân tích từ quặng bằng cách chuyển Mn thành Mn3O4 Tính % Mn2O3 và % Mn có trong mẫu biết 1,52g mẫu quặng cho 0,126g Mn3O4

2 3

% Mn O = 8, 58%

% Mn = 5, 97%

Trang 9

Khối lượng mẫu quặng pyrite (FeS2không tinh chất) cần lấy bao nhiêu để khối lượng của tủa BaSO4thu

được bằng ½ %S có trong mẫu

6, 869

gquang =

pp phân tích trọng lượng kết tủa chính xác⇔kết tủa tan tối thiểu

độ chính xác của pp < ± 0,1%⇔kết tủa tạo thành 99,9%

Hạn chế độ tan của kết tủa ?

→điều khiển thành phần của dd tạo kết tủa

→hiểu các phản ứng cân bằng ảnh hưởng đến tủa

Kết tủa tách ra phải có độ tan tối thiểu, phức tạo thành phải có hằng số không bền nhỏ nhất, hằng số này biểu thị mức độ bền của phức

Cân bằng trong dd nước bão hòa của chất điện ly ít tan

-(aq)

AgCl R AgCl R Ag + Cl

-[Ag ][Cl ]

sp

K =

Trang 10

Cân bằng trong dd nước bão hòa của chất điện ly ít tan KtaAnb

Kt An R a Kt + bAn

[Kt] [An]

sp

Ksp: hằng số tan hay tích số tan

[Kt], [An]: nồng độ cation, anion tạo thành

• [Kt]a[An]b> Ksp: hợp chất it tan tách ra dưới dạng kết tủa

• [Kt]a[An]b< Ksp: hợp chất it tan bị hòa tan

• s = độ tan của chất điện ly yếu = [KtaAnb]

/

a b

[Kt] [An] ( ) (a )b a b a b

sp

Tính độ tan

độ tan đạt cực đại khi dd bão hòa không có các ion lạ

• Thêm ion lạ tạo hợp chất it tan KtaAnb: làm giảm độ tan

• Thêm chất điện ly không có ion chung với KtaAnb: làm tăng

độ tan

/

a b

Tích số tan của AgCl ở 25oC là 1,0x10-10 Tính [Ag+], [Cl-] trong dd bão hòa AgCl và độ tan của AgCl

-[Ag ][Cl ]

sp

•s = độ tan của AgCl

•s = [Ag+] = [Cl-] = [AgCl]

5

1, 0 10 M

Trang 11

10 mL dd AgNO30,20M được thêm vào 10 mL dd NaCl 0,10M Tính [Cl-] còn lại trong dd ở cb và độ tan của AgCl

-[Ag ][Cl ]

sp

K =

•# mmol Ag+ thêm vào dd = 0,20 x 10 = 2,0 mmol

•# mmol Cl-= 0,10 x 10 = 1,0 mmol

•# nồng độ Ag+dư = (2,0 -1,0)/20 = 0,050 M

0,050*[Cl ] 1,0 10 = ×

[Cl ] = 2,0 10 M ×

So sánh với độ tan của AgCl trong nước (1,0.10 -5 ), độ tan của AgCl khi có mặt Ag + dư giảm đến 2,0.10 -9

9

AgCl

Tính độ tan của Ag2CrO4trong nước , trong dd AgNO3 0,1M và trong dd Na2CrO4 0,1M Ksp= 2.10-12

2-4

[Ag ] [CrO ]

sp

K =

a) Độ tan của Ag2CrO4trong nước

2 4

2-4

[Ag ] [CrO ]

sp

K =

b) Độ tan của Ag2CrO4trong AgNO3

2 4

4

[CrO ] Ksp/[Ag ]

4

[Ag ] = 0,1M ⇒ [CrO ] = 2.10− /(0,1) = 2.10−

Trang 12

2-4

[Ag ] [CrO ]

sp

K =

c) Độ tan của Ag2CrO4trong nước Na2CrO4

2 4

2-4

[Ag ] Ksp/[CrO ]

4

[CrO ] = 0,1M ⇒ [Ag ] = 2.10− /(0,1) = 20 10 × −

a) Độ tan của Ag2CrO4trong nước

2 4

b) Độ tan của Ag2CrO4trong AgNO3

2 4

c) Độ tan của Ag2CrO4trong nước Na2CrO4

2 4

→sự hiện diện của ion Ag + , CrO 4 2- đều làm giảm độ tan, nhưng ở mức độ không giống nhau

→Độ tan của các chất ít tan trong nước lớn hơn trong dd

có chất điện ly có ion chung với kết tủa

Trang 13

Ảnh hưởng của ion lên độ tan: K0

sp & hệ số hoạt độ AgCl R Ag+ + Cl−

+

-Ag

o

f + f −

=

+

-Ag

o sp sp

Cl

K K

f f

=

•Khi lực ion = 0: Ksp= K0

sp

•hoạt độ ion giảm→Ksptăng→ độ tan tăng

26

Tính độ tan của AgCl trong dd NaCl 0,1M khi tính và không

tính tới hệ số hoạt độ K0

sp= 1,7.10-10

a) Khi tính đến hệ số hoạt độ

AgCl [Ag ] 2,9.10 M

Trong dd NaCl 0,1 M cóμ = 0,1 và f1= 0,76

1

1, 7.10

[Cl ] 10 (0, 76)

sp

K

M f

−

→

AgCl R Ag+ + Cl−

1

[Ag ][Cl ]

sp

b) Không tính đến hệ số hoạt độ Ksp = [Ag ][Cl ]+

-10

1

1, 7.10

sp AgCl

K

−

Trang 14

Tính độ tan của CaSO4trong nước và trong dd NaCl 0,1M

K0

sp= 6,26.10-5

a) trong nước

CaSO R Ca + + SO −

sp

b) trong dd NaCl 0,1M (cóμ = 0,1 và f2= 0,33)

2-4

[Ca ][SO ]

sp

K =

4

CaSO

→

4

[Ca ] [SO ] 1

4

1 0, 33 6, 25.10 2, 4.10 M

CaSO

→

Độ tan của CaSO4tăng khi có NaCl→Hiệu ứng muối

VI B Kỹ thuật phân tích trọng lượng

1 Lấy và hòa tan mẫu cân

2 Kỹ thuật kết tủa

3 Lọc và rửa kết tủa

4 Chuẩn bị dạng cân

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	302,75 KB