chương 4 hằng đặc trưng điều kiện của các cân bằng hóa học trong nước

4.1 Khái NIỆM VỀ CÂN BẰNG NHIỄU– Định nghĩa -Các loại CB nhiễu – Hệ số điều kiện α – Ảnh hưởng của CB nhiễu lên CB chính... ẢNH HƯỞNG CỦA CB NHIỄU LÊN CÂN BẰNG CHÍNH Cân bằng chi

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG

ĐIỀU KIỆN CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG NƯỚC

CHƯƠNG 4

NỘI DUNG CHƯƠNG 4

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN

CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC

TRONG NƯỚC

4.1 Khái niệm về cân bằng nhiễu

4.2 Ứng dụng

4.1 Khái NIỆM VỀ CÂN BẰNG NHIỄU

– Định nghĩa -Các loại CB nhiễu – Hệ số điều kiện α – Ảnh hưởng của CB nhiễu lên CB

chính

ĐỊNH NGHĨA CÂN BẰNG NHIỄU

Cân b ng chính C + X ằ ⇆ CX

Cân b ng nhi u: các CB t n t i song song v i ằ ễ ồ ạ ớ

cân b ng chinh trong DD, do: ằ ́

Phai tiên hanh p/ ng ̉ ́ ̀ ứ ơ

môt iêu kiên xac inh ̣ đ ̀ ̣ ́ đ ̣

(VD pH) nên phai thêm ̉

vao DD cac hoa chât ̀ ́ ́ ́

khac ́

ĐỊNH NGHĨA CÂN BẰNG NHIỄU

CB nhi u co thê xay ra trên X, trên C, trên XC ễ ́ ̉ ̉

ho c trên cung môt luc X, C, XC v i các HS T ă ̀ ̣ ́ ớ Đ

t ươ ng ng (Ch ứ ươ ng 3, g i chung là K ọ nh )

Cân b ng chinh ằ ́ đượ c biêu diên theo hang ̉ ̃ ̀

ngang, cac cân b ng phu ́ ằ ̣ đượ c biêu diên theo ̉ ̃

hang doc (qui ̀ ̣ ướ c)

Khi ghep chung CB chinh v i CB nhiêu, h ng ́ ́ ớ ̃ ằ

sô ́ đă c tr ng cho toan hê se la ư ̀ ̣ ̃ ̀ h ng sô ă ́ đă c

tr ng iêu kiên ư đ ̀ ̣ , ki hiêu la K’, E ́ ̣ ̀ 0 ‘, β ‘, k‘, T‘…

gia tri K ́ ̣ nh

C + X CX +

Z

K OX ↓↑

A +

B

CÁC LOẠI CÂN BẰNG NHIỄU

HS T iêu kiên se liên hê v i HS T thông qua Đ đ ̀ ̣ ̃ ̣ ớ Đ

gia tri K ́ ̣ nh = K ox

Cân b ng nhiêu ằ ̃ oxy hoa kh ́ ư

C + X CX +

Z ↓↑T xz↓

XZ↓

CÁC LOẠI CÂN BẰNG NHIỄU

HS T iêu kiên se liên hê v i HS T thông qua Đ đ ̀ ̣ ̃ ̣ ớ Đ

gia tri K ́ ̣ nh = 1/T XZ ↓

Cân b ng nhiêu ằ ̃ t o t a ạ ủ

CÁC LOẠI CÂN BẰNG NHIỄU

Knh = Kox = 1/TXZ ↓= αX(Z)

HÊ SÔ IÊU KIÊN ̣ ́ Đ ̀ ̣ α

' )

][

]

[

βα

Goi [X] ̣ 0 : nông ô ban âu cua X ̀ đ ̣ đ ̀ ̉

[X] ’ : nông ô con lai cua X sau khi p/ ng ̀ đ ̣ ̀ ̣ ̉ ứ

[]

[

2 ,

1 1

, 1 }

2 ,

i i

2) Khi tinh ́ α , cho phep bo qua cac sô hang nho ́ ̉ ́ ́ ̣ ̉

h n cac sô hang khac khoang 10 ơ ́ ́ ̣ ́ ̉ 3 lân tr i: ̀ ơ đ

HÊ SÔ IÊU KIÊN ̣ ́ Đ ̀ ̣ α

4) Khi H + ( ho c OH ă - ) không tham gia tr c ư

tiêp vao cân b ng chinh v i X ma chi tham ́ ̀ ằ ́ ớ ̀ ̉

gia vao cân b ng phu, cac anh h ̀ ằ ̣ ́ ̉ ươ ng gây

nhiêu cua chung trên X th ̃ ̉ ́ ườ ng đượ c xem

la cân b ng nhiêu tao ph c v i hê sô iêu ̀ ằ ̃ ̣ ứ ớ ̣ ́ đ ̀

kiên ̣ α X( H ) ho c ă α X( OH )

ẢNH HƯỞNG CỦA CB NHIỄU LÊN

CÂN BẰNG CHÍNH

Cân bằng chính sẽ bị dịch chuyển (tuân theo

nguyên lý Le Châtelier) khi chịu ảnh hương của

các cân bằng phu

Việc xem CB nhiễu xảy ra độc lập với CB chính

chỉ nhằm muc đích giúp cho việc hình dung ảnh

hương của CB nhiễu lên CB chính trơ nên dễ

dàng hơn

Trong thưc tế, việc XĐ nồng độ còn lại của cấu

tư trong dd phải được thưc hiện dưa trên mối

tương quan cùng lúc với cả CB chính lẫn CB phu

4.2 ỨNG DụNG

– Làm tăng tính định lượng của CB

chính – Dùng CB phụ để hòa tan tủa khó

tan – Tính pH của các dd phức tạp:

*pH của dung dịch chứa 1 acid yếu & 1 baz yếu

*pH của dung dịch chứa chất lưỡng tính

*pH của dung dịch chứa n acid yếu & m baz

yếu

LÀM TĂNG TÍNH ĐỊNH LƯỢNG

CỦA CÂN BẰNG CHÍNH

Khi CB chính xảy ra với hằng số cân bằng K

không đủ lớn, có thể thêm vào hệ phản ứng

một số cấu tư có khả năng gây nhiễu lên các

sản phẩm của CB chính

K’ > 10 7 – 10 8 ⇒ cân bằng được xem là có

tính định lượng

DÙNG CÂN BẰNG PHỤ ĐỂ HÒA TAN

TỦA KHÓ TAN

D↓ ⇄ A + pT

D↓ tan hoàn toàn nếu K(1) > 10 7 – 10 8

Nhưng K(1)= T st << 1, nghĩa là các tủa không

thể tư tan nếu không có tác động bên ngoài

Muốn hòa tan D, phải đưa thêm vào hệ các

cấu tư Z có thể gây nhiễu lên A, lên p hoăc l

ên cả A và p theo các CB nhiễu oxy hóa khư

hoăc CB nhiễu tạo phức với K nh tổng quát

Tác động của các CB nhiễu sẽ làm cho CB

chính dịch chuyển về phía làm tan D với

K’ = K K nh

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHỨA 1 ACID YẾU VÀ 1 BAZ YẾU

Dung dịch chứa acid yếu HA(k HA ) và baz

yếu B – (k b )

1) k HA >k b (tính acid của HA mạnh hơn tính baz

của B – ) → DD có tính acid (pH <7)

Trong DD có 2 cân bằng: CB chính được qui

ước là CB của acid yếu và CB phu là CB của

baz yếu

B H HA HA

C

A

H HA

A H

k

] [

] ][

' [

− +

− +

≈

=

= α

⇒[H + ‘] 2 = k’ HA C HA = k HA C HA α H(B) [H + ] 2 α 2

H(B) ≈ k HA C HA α H(B) [H + ] 2 α H(B) = k HA C HA

] [ 1

1 ]

[

) (

k

H

HB

HA HA HA

HA B

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHỨA 1 ACID YẾU VÀ 1 BAZ YẾU

Baz yếu B - gây nhiễu lên

H + do HA phân li ra làm cho pH của DD tăng lên vì nồng độ [H + ] giảm xuống

Vì [H + ‘] ≈ [ A - ]

và [ H + ‘] = [ H + ].α H( B)

H 2 O

][

1

]

[

) ( 2

HA

C k

C

k OH

A

B b

HA OH

B b

2) k b > k HA (tính baz của B – mạnh hơn tính

acid của HA)→ DD có tính baz (pH >7)

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHỨA 1 ACID YẾU VÀ 1 BAZ YẾU

CB chính được qui ước là CB của baz yếu và

CB phu là cân bằng của acid yếu

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHỨA 1 ACID YẾU VÀ 1 BAZ YẾU

Làm sao biết tính acid của acid yếu

mạnh hơn tính baz của baz yếu?

2 2

) (

2 2

1 1

] [

2

a HA

HA a

HA A H

HA a

HA H

HA a

k C

C

k C

C k C

k H

+

= +

=

=

β α

pH CỦA DD CHẤT LƯỠNG TÍNH ACID – BAZ

Dung dịch chứa chất lưỡng tính acid – baz HA –

(ví du HCO 3 – ) có thể xem như chứa đồng thời

1 acid yếu HA – và 1 baz yếu HA –

1) Nếu tính acid của HA – mạnh hơn tính baz

) (

2 2

1 1

]

[

2

b HA

HA b HA

A

HA b HA

OH

HA b

k C

C

k C

C k C

k OH

=

=

−

β α

2) Nếu tính acid của HA – yếu hơn tính baz

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHẤT LƯỠNG TÍNH ACID – BAZ

Cả hai trường hợp đều dẫn về 1

công thức gần đúng

pH = ½ (pk a1 + pk a2 )

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHẤT LƯỠNG TÍNH ACID – BAZ

Có thể dư đoán tính acid hoăc baz của DD chứa

acid yếu HA và baz yếu B – , hoăc DD chứa chất

lưỡng tính HA - dưa vào giá trị của tích k a1 k a2 :

k a1 k a2 > 10 – 14

pH < 7: dung dịch có tính acid

k a1 k a2 < 10 – 14 pH > 7: dung dịch có tính baz

k a1 , k a2 – hằng số phân li acid tương ứng với nấc1 và nấc 2 của acid H 2 A (nếu DD chứa chất lưỡng

tính HA - ) hoăc là các HS phân li của acid yếu và

acid liên hợp của baz yếu (nếu DD chứa acid

yếu HA và baz yếu B – )

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHẤT LƯỠNG TÍNH ACID – BAZ

Ví du: Dùng công thức gần đúng để tính pH

của các DD sau đây:a) NH 4 F 0,1M; b)NH 4 CN

0,01 M; c)NaHCO 3 0,1 M

a) Dd NH 4 F 0,1M : dd NH 4 F 0,1M chứa acid yếu

NH 4 + (k NH4+ =k a2 =10 –9,24 ) và baz yếu F – (k HF =k a1

= 10 –3,17 )

k a1 k a2 = 10 -3,17 10 -9,24 > 10 – 14 → pH < 7:

DD có tính acid Vì C HA / k a1 >> 1

pH = ½ (pk a1 + pk a2 ) = ½ ( 3,17 + 9,24) = 6,20

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHẤT LƯỠNG TÍNH ACID – BAZ

b) NH 4 CN 0,01M :

dd NH 4 CN 0,01M chứa acid yếu NH 4 +

(k NH4+ =k a2 =10 –9,24 ) và baz yếu CN – (k HCN = k a1

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHẤT LƯỠNG TÍNH ACID – BAZ

c) Dung dịch NaHCO 3 0,1 M:

Trong dung dịch : NaHCO 3 → Na + + HCO 3 –

pH quyết định bơi HCO 3 – là chất lưỡng tính

] [

1

] [

1

1 )

2 1 (

1 2

j HBj

m j

HAi HAi

n i Bm

B B H

n i

HAi HAi

B

C k

C

k H

−

=

=

= +

TÍNH pH CỦA CÁC DD PHỨC TẠP

pH CỦA DD CHỨA n ACID YẾU VÀ m BAZ YẾU

DD chứa n acid yếu HA 1 , HA 2 …HA n và m

baz yếu B 1 - , B 2 - …B m - thường có độ mạnh–

yếu xen kẽ nhau, để đơn giản quá trình tính

toán, người ta qui ước cân bằng chính là cân

bằng của các acid yếu, cân bằng phu là cân

bằng của các baz yếu: