Bài giảng hóa phân tích chương 1 trần thị thúy

Định nghĩa Trong kỹ thuật chuẩn độ, dung dịch đã biết chính xác nồng độ gọi là dung dịch chuẩn , thời điểm hai chất tác dụng vừa đủ với nhau gọi là điểm tương đương ĐTĐ.. Yêu cầu đố

1.1 Định nghĩa 1.2 Yêu cầu đối với phản ứng chuẩn độ

1.3 Phân loại các phương pháp phân tích thể tích

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

1.5 Các cách biểu diễn nồng độ

1.1 Định nghĩa

Phương pháp phân tích thể

tích là một phương pháp

phân tích hóa học định lượng

dựa trên việc đo thể tích

Câu hỏi đặt ra là làm thế nào

để nhận biết thời điểm NaOH

tác dụng vừa đủ với HCl?

1.1 Định nghĩa

Trong kỹ thuật chuẩn độ,

dung dịch đã biết chính xác

nồng độ gọi là dung dịch

chuẩn , thời điểm hai chất tác

dụng vừa đủ với nhau gọi là

điểm tương đương (ĐTĐ)

Điểm kết thúc chuẩn độ :

thời điểm đó có thể trước

hoặc sau điểm tương đương

nhưng vẫn nằm trong giới

hạn sai số cho phép

1.2 Yêu cầu đối với phản ứng chuẩn độ

Phản ứng hóa học sử dụng trong phân tích thể tích phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn

- Phản ứng xảy ra theo một hướng xác định, theo đúng phương trình hóa học với hệ số tỉ lượng xác định

- Phản ứng có khả năng xác định điểm tương đương

Lưu ý: Khi các phản ứng chuẩn độ trực tiếp không thỏa

1.2 Yêu cầu đối với phản ứng chuẩn độ

Ví dụ 1: Sử dụng kỹ thuật chuẩn độ ngược khi xác định nhu cầu oxy

hóa hóa học (Chemical oxygen demand – COD*) trong nước Phản ứng giữa chất oxy hóa K2Cr2O7 và các hợp chất hữu cơ trong môi trường axit chậm, người ta sử dụng xúc tác Ag+ và đun nóng 120 °C với một lượng dư biết trước kali dicromat trong 2h để đảm bảo phản ứng là hoàn toàn Lượng kali dicromat dư sau phản ứng sẽ được chuẩn độ với dung dịch chuẩn Fe2+ Từ đó, chúng ta sẽ xác định được lượng kali dicromat đã phản ứng với các hợp chất hữu cơ có trong mẫu nước và tính được COD dựa trên hệ số tỉ lượng của phản ứng

*COD: được định nghĩa là lượng oxy hóa học tương đương với dicromat trong quá trình oxy hóa các chất ô nhiễm bằng dicromat Mỗi ion dicromat nhận 6e – (để tạo ra 2Cr 3+ ) và mỗi phân tử O2 nhận 6e – để tạo thành H2O Do đó 1 mol

𝐶𝑟 𝑂2− là tương đương hóa học với 1,5 mol O khi tính toán COD

1.2 Yêu cầu đối với phản ứng chuẩn độ

1.2 Yêu cầu đối với phản ứng chuẩn độ

Ví dụ 3: Những ion kim loại không tìm được chất chỉ thị phù hợp thì

trong trường hợp này sự chuẩn độ thay thế có thể khả thi Trong kỹ thuật chuẩn độ này, chất phân tích được tác dụng với một lượng dư Mg(EDTA)2– để thay thế Mg2+, lượng Mg2+ được đẩy ra sau đó được chuẩn với dung dịch chuẩn EDTA Phản ứng chuẩn độ giữa Mg2+ và EDTA có thể sử dụng Eriocromđen T làm chất chỉ thị

Mn+ + MgY2– ⇋ MYn–4 + Mg2+

Hg2+ được xác định theo cách này Hằng số tạo phức của Hg(EDTA)2–

phải lớn hơn hằng số tạo phức Mg(EDTA)2– nếu không sự thay thế vị trí Mg2+ của Hg2+ từ Mg(EDTA)2– sẽ không xảy ra

1.3 Phân loại các phương pháp phân tích thể tích

1 Phương pháp axit-bazơ: dựa trên cơ sở của phản ứng axit-bazơ

theo lý thuyết axit-bazơ của Bronsted-Lowry

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Việc sử dụng đơn vị nồng độ đương lượng giúp xác định nhanh lượng chất cần phản ứng dựa trên cơ sở định luật tác dụng đương lượng mà không cần quan tâm tới hệ số tỉ lượng của hai chất tham gia phản ứng, theo đó:

Số đương lượng chất phân tích = số đương lượng dung dịch chuẩn

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Đương lượng gam (ký hiệu Đ)

Đ = 𝑀

𝑛 (1.1) M: khối lượng mol, g/mol

Khối lượng mol là khối lượng của 6,023.1023 phân tử, nguyên tử hay ion Nó có trị số bằng khối lượng phân tử, nguyên tử hay ion và được biểu diễn bằng gam

Vd: 1 mol H2O = 18,01 g

Trong phương trình (1.1) giá trị n phụ thuộc vào từng loại phản ứng

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Đối với phản ứng oxi hóa khử: n là số electron một phân tử (hoặc ion) chất oxy hóa nhận vào hoặc số electron một phân tử (hoặc ion) chất khử nhường đi Nói cách khác, n là số electron trao đổi trong phản ứng oxy hóa khử

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Ví dụ 2: Trong nửa phản ứng:

𝑀𝑛𝑂4− + 3e– + 4H+ ⇋ MnO2 + 2H2O

Mỗi ion 𝑀𝑛𝑂4− nhận 3e– Nồng độ đương lượng của của permanganat gấp 3 lần nồng độ mol Dung dịch 𝑀𝑛𝑂4− 0,060N trong phản ứng này chứa 𝑀𝑛𝑂4− 0,020M

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Ví dụ 3: Trong nửa phản ứng:

2𝑆2𝑂32−– 2e– ⇋ 𝑆4𝑂62−

Hai ion 𝑆2𝑂32−nhường 2e– Do đó nồng độ đương lượng của 𝑆2𝑂32−và nồng độ mol/L của 𝑆2𝑂32− là như nhau (do n=1) Dung dịch 𝑆2𝑂32−0,050N trong phản ứng này chứa 𝑆2𝑂32− 0,050M

Như vậy có thể thấy:

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Ví dụ 3: Trong nửa phản ứng:

2𝑆2𝑂32−– 2e– ⇋ 𝑆4𝑂62−

Hai ion 𝑆2𝑂32−nhường 2e– Do đó nồng độ đương lượng của 𝑆2𝑂32−và nồng độ mol/L của 𝑆2𝑂32− là như nhau (do n=1) Dung dịch 𝑆2𝑂32−0,050N trong phản ứng này chứa 𝑆2𝑂32− 0,050M

Như vậy có thể thấy:

1.4 Cách tính đương lượng gam (mol đương lượng)

Đối với phản ứng trao đổi: n là số điện tích tham gia trao đổi trong phản ứng, cũng như những trường hợp trên, n không chỉ phụ thuộc vào từng chất mà còn phụ thuộc vào từng phản ứng cụ thể

3ZnSO4 + 2K4[Fe(CN)6] = Zn3K2[Fe(CN)6]2↓ + 3K2SO4

1.5 Các cách biểu diễn nồng độ

1.5.1 Thành phần phần trăm

Phần trăm của chất phân tích trong hỗn hợp hay trong dung dịch

thường được diễn tả ở các dạng sau:

phần trăm khối lượng (wt%)

Phần trăm khối lượng = 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 ℎỗ𝑛 ℎợ𝑝 (ℎ𝑎𝑦 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ)𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐ℎấ𝑡 𝑡𝑎𝑛 × 100% (1.2)

Ví dụ:

Dung dịch giấm ăn 5 wt%, nghĩa là trong 100 gam dung dịch giấm ăn

có 5 gam axit axetic và 95 gam nước

Trong 100 gam axit axetic băng 99,8 wt% có chứa 99,8 gam axit

axetic

Dung dịch HCl đặc 36 %, nghĩa là có 36 gam HCl trong 100 gam dung

Ví dụ: Nước biển chứa 2,7 gam muối ăn NaCl (M = 58,44 g/mol) trong

100 ml Tính nồng độ mol của muối ăn trong nước biển

1.5 Các cách biểu diễn nồng độ

1.5.3 Nồng độ đương lượng

Là số đương lượng gam (ĐLG) chất tan có trong 1 lít dung dịch Nồng

độ đương lượng được ký hiệu là CN hoặc N

CN = 𝑠ố Đ𝐿𝐺

𝑚 Đ

𝑉 = 𝑚

Đ×𝑉 (1.5) m: khối lượng chất tan (gam)

Đ: đương lượng gam của chất tan (g/đương lượng gam)

V: thể tích dung dịch (lít)

Vì Đ là đại lượng biến đổi tùy thuộc theo phản ứng hóa học, nên khi

Ví dụ: Cho phản ứng hóa học: H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

Dung dịch H2SO4 0,1 N tương đương với 0,1

1.5 Các cách biểu diễn nồng độ

1.5.5 Độ chuẩn theo chất cần xác định

Độ chuẩn theo chất cần xác định (TA/B): là số gam chất B tác dụng

vừa đủ với 1 ml dung dịch chuẩn chất A

Ví dụ: 𝑇𝐾𝑀𝑛𝑂

4 /𝐹𝑒2+ = 0,0056 g/ml, nghĩa là cứ 0,0056 gam Fe2+ tác dụng vừa đủ với 1 ml dung dịch chuẩn KMnO4

Nếu biết độ chuẩn T của dung dịch chất chuẩn A, có thể tính được các giá trị độ chuẩn theo chất cần xác định TA/B

Ví dụ: Cho dung dịch chuẩn AgNO3 có 𝑇𝐴𝑔𝑁𝑂

3 = 0,001 g/ml Khi đó có thể tính được một số giá trị độ chuẩn theo chất cần xác định như sau:

Đối với chất khí, nồng độ ppm thường được hiểu là là phần triệu

1.6 Cách tính toán trong phân tích thể tích

1.6.1 Định luật đương lượng

aA + bB = cC + dD

Hai chất A và B tác dụng vừa đủ với nhau thì số đượng lượng chất A bằng số đương lượng chất B

1.6 Cách tính toán trong phân tích thể tích

1.6.2 Tính toán cụ thể

Nếu A, B đều ở dạng dung dịch:

VB ml dung dịch A có nồng độ NA tác dụng vừa đủ với VB ml dung dịch

Theo định luật đương lượng → VANA = VBNB

Ví dụ: Chuẩn độ 20,00 ml dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH 0,1000

N Tại điểm tương đương thể tích dung dịch NaOH tiêu tốn là 16,00

ml Xác định nồng độ dung dịch HCl

1.6 Cách tính toán trong phân tích thể tích

Nếu một trong hai chất là chất rắn

mA gam chất A tác dụng vừa hết với VB ml chất B Xác định NB?

Đ𝐴 = 𝑉𝐵𝑁𝐵

1000

1.6 Cách tính toán trong phân tích thể tích

Ví dụ 1: Hòa tan hết 0,1060 g Na2CO3 trong một thể tích nước, rồi định phân bằng dung dịch HCl Tại điểm tương đương tiêu tốn hết 16,00 ml dung dịch HCl Xác định NHCl

1.6 Cách tính toán trong phân tích thể tích

Ví dụ 2 Hòa tan hoàn toàn 0,2004 g Na2B4O7.10H2O (M = 381,4

g/mol) bằng nước cất trong bình nón, rồi tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch HCl (M = 36,461 g/mol) với chất chỉ thị metyl đỏ Khi chất chỉ thị đổi màu, ghi được thể tích HCl tiêu tốn là 11,20 ml Xác định nồng độ axit HCl theo các đơn vị N và g/lít

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3