bài giảng chuẩn độ điện thế mới

ĐẶC ĐIỂM• Độ biến thiên này biến đổi đột ngột tại thời điểm sát trước và sát sau điểm tương đương nhờ đó mà biết được thể tích chuẩn độ • Cần chọn điện cực thích hợp với phản ứng chuẩn

PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ

Lê Nhất Tâm

Kỹ thuật chuẩn độ cổ điển

- Quá trình xác định bằng mắt

- Hệ thống kiểm soát do con người

- Hạn chế đối với dung dịch có màu

Thiết bị chuẩn độ điện thế

CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP

• Định nghĩa: phương pháp chuẩn độ điện thế là phương pháp phân tích dựa trên việc đo sự biến thiên của thế trong quá trính chuẩn độ

ĐẶC ĐIỂM

• Độ biến thiên này biến đổi đột ngột tại thời điểm sát trước và sát sau điểm tương đương nhờ đó mà biết được thể tích chuẩn độ

• Cần chọn điện cực thích hợp với phản ứng chuẩn độ

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM

CỦA PHƯƠNG PHÁP

• Ưu điểm so với phương pháp là:

+ Độ nhạy cao có thể lên tới vài ppm

+ Chuẩn độ được những dung dịch có màu

+ Chuẩn độ những trường hợp không có chất chỉ thị + An toàn

• Nhược: Khá tốn kém

PIN

THẾ ĐIỆN CỰC

+ _ + _

+ _ + _ + _

Thế oxy hóa khử chuẩn

Ở điều kiện chuẩn

Các yếu tố ảnh hưởng: - pH của dung dịch

- Sự tạo kết tủa

- Sự tạo phức

GIÁ TRỊ THẾ CỦA CÁC CẶP OXYHÓA KHỬ

C nF

RT E

[ ] [ ] Kh

OX n

E

THẾ CÂN BẰNG

• [Ox1] + [Kh2] = [Kh1]+[Ox2]

b a

bE

aE Ecb

+ +

M |

059 ,

0 0

Điện cực bạc

ĐIỆN CỰC LOẠI III

• Kim loại M ( thường là Pt) được nhúng trong dung dịch có chứa hai thành phần oxyhoa- khử của một cặp oxyhoa khử

Cr Fe

O Cr

Fe

++

−+

33

272

Điện cực màng

• Sự trao đổi e thông qua sự di chuyển các ion chọn lọc qua màng

• Gồm 2 loại : Màng rắn và màng lỏng

Điện cực màng rắn

• Màng thủy tinh

• Màng đơn tinh thể

• Màng rắn đồng thể

Điện cực màng thủy tinh

• Gồm các kim loại silicat có điện trở lớn thường dành cho việc xác định ion H+ và Na+

• Tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần các oxit tạo ra màng mà màng sẽ chọn lọc những ion nào

• Vì dụ : 27% Na2O-5%Al2O3- 68%SiO2 ta có điệc cực màng chọn lọc H +

Nhưng ở 11% Na2O-18%Al2O3- 71%SiO2 ta có điệc cực màng chọn lọc Na +

Điệc cực màng tinh thể

• Những điện cực màng này có độ chọm lọc rất cao và thường không bị ảnh hưởng bởi các ion khác

• Ví dụ điệc cực màng F- với tinh thể LaF3 chỉ cho ion F- đi qua và có thể xác định hàm lượng F ở nồng độ 10-6M chỉ chịu ảnh hưởng bởi OH-

Điện cực màng rắn đồng thể

• Các màng loại này có điện trở thấp và độ dẫn điện cao Màng được hình thành từ việc nén

ở áp suất cao, độ dày thích hợp nên bền cơ học.

• Các vật liệu tạo màng thường là: Ag2S, AgBr, AgCl hay là sự kết hợp : Ag2S-AgCl, Ag2S-

AgBr, Ag2S- MS với M có thể là Cu, Cd, Ni …

Điện cực màng lòng

• Đây là các điện cực mà các vật liệu chế tạo màng là những chất trao đổi ion ( cation hay anion) dạng hửu cơ không tan trong nước hay chất rắn hòa tan dung môi hửu cơ Các chất này thường được phân tán trong pha rắn xốp có diện tích bề mặt lớn, trơ kỵ nước

Thường các muối hửu cơ của các kim loại.

• Các điện cực có giới hạn phát hiện phụ thuộc vào độ tan của các ion trong nước và bị ảnh hưởng lởi các ion có cấu tạo tương tự

Cơ sở của quá trình chuẩn độ

Cơ sở của quá trình chuẩn độ

Là dựa vào phản ứng xãy ra giữa các chất Từ đó xác định thể tích tiêu tốn của dung dịch chuẩn đển tính toán cho ra kết quả Kết quả được tính là dựa vào định luật đương lượng

(NV)XD= (NV)TC

Dung dịch chuẩn Mẫu

Bắt Đầu

Cơ sở quá trình chuẩn độ

Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn+ Mẫu

Điểm cuối

Cơ sở quá trình chuẩn độ

Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn + Mẫu

End

Cơ sở quá trình chuẩn độ

+ Nhận điểm cuối qua sự biến

Quá trình chuẩn độ thực hiện bằng tay

Cơ sở quá trình chuẩn độ

+ Không chịu ảnh hưởng trạng thái của dung dịch chuẩn

vả mẫu

+ Có thể chuẩn độ ở những từng phần rất nhỏ

+ Biết được tiến trình phản ứng

+ Tự động đánh giá và báo kết quả

Quá trình chuẩn độ tự động

Cơ sở quá trình chuẩn độ

Set Endpoint Titration SET

( Chuẩn độ điểm cuối)

Monotonic Equivalence point Titration MET

( Chuẩn độ đến điểm tương không biến điệu)

Dynamic Equivalence point Titration DET

( Chuẩn độ đến điểm tương biến điệu)

Karl Fischer Titration KFT

Các Kỹ thuật chuẩn độ

Trong MET tiến trình chuẩn độ tương tự nhau

Trong DET tiến trình chuẩn độ được tính toán theo động học của quá trình

400.00

800.00

SET MET DET KFT

Xác định điểm cuối Phản ứng chậm Phản ứng xãy ra nhanh Dùng để xác định hàm

lượng nước nước

Nước không phải là môi trường chuẩn độ

Thời gian chuẩn độ phải ít

Đường cong không có bước nhảy thực sự

Hiệu suất (90%)

Điều kiện áp dụng

Quá trình chuẩn bị mẫu (Tạo sự đồng nhất)

 Mẫu phải được hòa tan hoàn toàn và có điện cực phù hợp

Tại sao chúng ta phải thiết lập?

 Vì nồng độ của dung dịch chuẩn có thể bị biến đổi (như CO2 từ không khí, dung dịch I2 bị biến đổi theo thời gian)

 Quá trình thiết lập đem lại giá trị đúng cho chuẩn

 Quá trình thiết lập phải được thực hiện khi sử dụng chuẩn

 Quá trình thiết lập phải làm thường xuyên

Các bước chuẩn độ–

Ý nghĩa của việc thiết lập

Cá từ

Đầu buretĐiện cực

Các bước chuẩn độ –

Cai đặt điện cực

Tốc độ khuấy trộn

 Không được tạo dòng khuấy “stirring funnel”

 Điện cực có thể không chìm hoàn toàn trong dung dịch

 Tốc độ chuẩn

 Độ trôi(Drift ): Có thể cao hơn và nhanh hơn  Quá trình dể bị lố (overrun) nếu như phản ứng xãy ra trên bề mặt điện cực chậm

 Chuẩn ở thể tích lớn: Có nguy cơ vượt qua điểm tương đương

Các bước chuẩn độ –

Các yếu tố ảnh hưởng

Thể tích dùng: Phải xem xét giữa buret và cốc chuẩn!

Different Titration methods

+Phản ứng xãy ra nhanh

+ Đường cong chuẩn độ đối xứng(Đối với acid mạnh và base mạnh)

+ Đường cong chuẩn độ không đối ( đối với chuẩn axit yếu bằng base mạnh hay ngược

 Đường cong ít dốc, bước nhảy ngắn

Điện cực: pH glass electrode

Acid-base titrations (aqueous)

Mẫu là không hòa tan trong nước

Mẫu dầu mỡ xác định chỉ số axit

Lúc này các dung môi hửu cơ sẽ không tương tác với mẫu

Ngăn chặn sự tiếp xúc của nước với những dung môi nguy hiểmPha chuẩn: HClO4 pha trong acetic acid

KOH pha trong Isopropanol, cồn

Chuẩn độ Acid-base-

không có mặt nước

Nguyên tắc: phản ứng chuẩn độ là tạo ra chất điện ly ít tan

+ Phải loại bỏ những ion gây trở

+ Giảm khả năng hòa tan của kết tủa bằng cách thêm các dung môi hửu cơ (e.g acetone or ethanol)  Làm giảm độ nhạy

Chất chuẩn: AgNO3, La(NO3)3, BaCl2, etc

+ Đường cong chuẩn độ thường là đố xứng

Các phương pháp chuẩn độ

Chuẩn độ kết tủa

Anionic surfactants: titrant is cationic surfactant

Cationic surfactants: tirant is anionic surfactant

Important: optimal pH range

+ Iodometry, Chromatometry, Cerimetry, Permanganometry, Bromatometry,

Biamperometry (Upol), Bivoltametry (Ipol)

+ Hầu như là môi trường acid

+ Sự tạo phức (thường tỷ lệ1:1)

+ Quá trình tạo phức phụ thuộc nhiều vào yếu tố pH

 Dung dịch có tính đệm năng lớn để ổn định pH

+ Loại bỏ các ion gây trở ngại

+ Kỹ thuật dùng là trực tiếp và phần dư

+ Xác định điểm cuối:Phương pháp điện thế hay trắc quang+ Áp dụng: Xác đinh độ cứng (Ca/Mg), những kim loại nặng)

Các phương pháp chuẩn độ

Chuẩn độ phức chất

Troubleshooting

Sự kết nối điện cực?Đầu cắm?

Đầu Buret ?Bình chứa chất chuẩn?Kiểm tra chất chuẩn?

Troubleshooting –

No titration curve

Thêm mẫu?

Nồng độ chất chuẩn?

Xử lý sự cố– không có chuẩn quá nhanh

Tín hiệu nềnẢnh hưởng của cấu tử khácTốc độ chuẩn

Khuấy chậmBong bóng trong ống dẫn

Xử lý sự cố –

Quá nhiều điểm cuối

+Thường gặp đối với dung dịch chuẩn độ không nước, Bề mặt tiếp xúc pha