Cách tạo ra điểm tương đương: Trộn 2 đôi theo số đương lượng bằng nhau.. Bán cân bằng trao đổi tiểu phânBán cân bằng tạo phức Bán cân bằng acid – baz Bán cân bằng tạo tủa 2.. CM được:
Trang 1HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG
CỦA CÁC CÂN BẰNG HOÁ HỌC ĐƠN GIẢN
TRONG NƯỚC
CHƯƠNG 3
Trang 3MỞ ĐẦU
Yêu cầu của PứHH: xảy ra hoàn toàn.
Khái niệm “hoàn toàn” có tính chất tương đối vì đa số các pứhh đều thuận nghịch
Mức độ “hoàn toàn” được đánh giá qua K.
K > 10 7 : pứ xảy ra hoàn toàn
aA + bB K(1)
K(2) dD + eE
Trang 41 Bán cân bằng trao đổi điện tử
2 Cân bằng trao đổi điện tử
2.1 Hằng số cân bằng, dự đoán chiều phản ứng
2.2 Thế tương đương của dd chứa 2 đôi oxy hóa khử
I CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
Trang 5ĐN: Là quá trình cho - nhận điện tử xảy ra giữa 2 dạng oxy hoá (ox) và khử (kh) của
một đôi oxy hoá khử liên hợp(ox/kh)
1 Bán cân bằng trao đổi điện tử
Trang 61 Bán cân bằng trao đổi điện tử
- - - - -
-+ + + + + +
Trang 71 Bán cân bằng trao đổi điện tử
- - - - -
-+ + + + + +
Me
M n+ + me - → M (n-m)+
Trang 10
H
-M ne
M
2
n
-Tổng cộng
+ + + H ⇔ M + nH
2
n
Trang 11) ln(M
nF
RT nF
G
- E
n.F.E
- )
RT.ln(M -
G G
E E
E
-E
) ).(P
(M
)
(H RT.ln
G E
n.F.
- G
n T
0 /M
M
/M M
n T
0 T
/M M
/H 2H /M
M
n/2 H
n
n T
0 T
n
n
n 2
n
2
+ +
= Δ
Δ
= Δ
= Δ
+
+
+ +
+
Trang 12 Khi hiện diện trong nước, cặp ox/kh tạo cho
dd một thế tính theo phương trình Nernst:
1 Bán cân bằng trao đổi điện tử
Trang 141 Bán cân bằng trao đổi điện tử
Thay các g iá trị và nếu dd loãng, thay hoạt
độ bằng nồng độ:
(3)
) ]
.[H
] ox
[ lg(
059 ,
0 E
E
(2)
) ]
.[H ]
kh [
] ox
[ lg(
n
059 ,
0 E
E
(1)
]
kh [
] ox
[ lg n
059 ,
0 E
E
m o
m o
Trang 15 Ở điều kiện (25 o C, 1atm); pH 0 và [ox] = [kh]:
→ E = E 0
E 0 là:
thế oxy hoá chuẩn
thể hiện cho khả năng oxy hoá hay khử của hai dạng liên hợp
hằng số đặc trưng của bán cân bằng trao đổi điện tử
1 Bán cân bằng trao đổi điện tử
Trang 16PbO 2 ↓ + 4H + + 2e ↔ Pb 2+ +2H 2 O
Cl 2 ↑ + 2e ↔ 2Cl
-1 Bán cân bằng trao đổi điện tử
Trang 17ĐN: Là quá trình cho - nhận điện tử xảy ra giữa 2 đôi oxy hoá - khử khác nhau.
2.1 Hằng số cân bằng, dự đoán chiều phản ứng
2.2 Thế tương đương của dd chứa 2 đôi oxy hóa khử
2 Cân bằng trao đổi điện tử
Trang 192 1
n 2
n 1
n 1
n 2
nghòch
] Kh
[ ]
Ox
[ K
1
Trang 20Hằng số cân bằng
Mỗi đôi oxy hoá khử có thế như sau:
Ở trạng thái cân bằng ta có:
Trang 21Hằng số cân bằng
Trang 22Hằng số cân bằng
059 ,
0
) E
E (
n
10 )
1 (
Trang 24E 0 càng lớn:
mạnh
Tính khử của dạng Kh càng yếu
→ dự đoán chiều phản ứng: đôi nào
có E 0 lớn hơn thì dạng oxy hóa của
nó sẽ oxy hóa dạng khử của đôi kia.
Dự đoán chiều phản ứng
Trang 262 1
2
2 1
mn
n 2
n 1
p
n 1
n 2
] H
[ ]
Kh [
] Ox
[
] Kh
[ ]
Ox
[ )
1
(
→ giá trị K(1) phụ thuộc nhiều vào [H + ] hay
pH của môi trường.
Dự đoán chiều phản ứng
Trang 27Cách tạo ra điểm tương đương:
Trộn 2 đôi theo số đương lượng bằng nhau.
Thêm dần Ox 1 vào Kh 2 cho đến lúc đương lượng chúng bằng nhau
→ điểm tương đương
→ thế dd đạt được ở cân bằng tại điểm
tương đương gọi là thế tương đương
E
2.2 Thế tương đương của dd
chứa 2 đôi oxy hóa khử
Trang 29Thế tương đương
Trang 30Thế tương đương
Trang 31Thế tương đương
Trang 32Giả sử:
Trộn V 1 (ml) dd Ox 1 có nồng độ C N 1 vào
V 2 (ml) dd Kh 2 có nồng độ C N 2 (theo cùng số ĐL) để đạt được điểm tương đương.
Số ĐL Ox1 và Kh2 đều pứ: A
Số ĐL Ox2 và Kh1 sinh ra: A
Tại CB: dd (V 1 +V 2 ) ml với nồng độ cuả các cấu tử tương ứng [Ox 1 ]; [Kh 1 ]; [Ox 2 ];
Thế tương đương
Trang 33Thế tương đương
3 2
1 1
1
1
3 2
1 1
1
3 1
1 N
1
1
1 1
-10 ).
V V
: CB tại
ra sinh
Kh của
ĐL
Số
10 ).
V V
].(
Ox [
n A
10
).V (Ox
C
: CB tại
lại còn
Ox của
ĐL
Số
pKh
e n
Trang 34Thế tương đương
3 2
1 2
2
3 2
2 N
2
3 2
1 2
2
2
2
2 2
-10 ).
V V
].(
Kh [
n A
10
V ).
Kh
(
C
: CB tại
lại còn
Kh của
ĐL
Số
10 ).
V V
].(
Ox [
n
A
: CB tại
ra sinh
Ox của
ĐL
Số
Kh
e n
Trang 35Thế tương đương
3
2
-1 1
1 3
2
-1 2
2
1 2
3
2
-1 2
2
3
2
-1 1
1
2 1
).10 V
].(V
.[Kh p
n ).10
V ].(V
.[Ox
n
ra sinh
Kh của
ĐL Số
ra sinh
Ox của
ĐL
Số
).10 V
].(V [Kh
n ).10
V ].(V
.[Ox
n
Kh của
lại còn
ĐL Số
Ox của
lại còn
ĐL
Số
: CB tại
Vậy
+
= +
=
+
= +
=
Trang 36Thế tương đương
)
] Ox
[
] H
][
Ox
[ lg(
.
059 ,
0
n n
E n E
.
n E
: vào Thế
.p n
n ]
[Kh
]
[Ox và
n
n ]
[Kh
] [Ox
: ra Suy
2
m 1
2 1
2
0 2
1
0 1
tđ
2
1 1
2 1
2 2
Trang 37p 1
m
2 1
2 1
2
o 2
1
o 1
tñ
] Kh
.[
p
] H
[ lg
n n
059 ,
0
n n
E n
E
n E
−
+
+ +
+
+
=
Thế tương đương
Trang 38VD: Tính K và E tđ của phản ứng khi trộn
100ml dd Cr 2 O 7 2- 0,1N vào 200ml dd Cu + 0,1N ở pH 0.
Biết: Cr 2 O 7 2- /2Cr 3+ (E 0
1 = 1,33V)
Cu 2+ /Cu + (E 2 0 = 0,153V)
Thế tương đương
Trang 39Thế tương đương
Trang 40Thế tương đương
Trang 411 Bán cân bằng trao đổi tiểu phân
Bán cân bằng tạo phức
Bán cân bằng acid – baz
Bán cân bằng tạo tủa
2 Cân bằng trao đổi tiểu phân
II CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
Trang 42ĐN: Là quá trình cho - nhận tiểu phân giữa hai dạng cho D (donor) và nhận A (acceptor) trong dd
K(2)
1 Bán CB trao đổi tiểu phân
Trang 431 Bán CB trao đổi tiểu phân
Quy ước:
D cuûa
ly phaân
soá haèng
k
] D [
] p ][
A [
1 k
K(2)
D cuûa
beàn soá
haèng :
] p ][
A [
] D
[ )
1 ( K
D D
D
D
=
= β
=
= β
= β
=
Trang 441 Bán CB trao đổi tiểu phân
Trang 451 Bán CB trao đổi tiểu phân
A + np ß 1,n D n
k 1,n
Tổng cộng quá trình trao đổi n tiểu phân:
) , ,
, (
n ,
1 = β β β β
⇒
Trang 46A + 2p ß 1,2 D 2
1 Bán CB trao đổi tiểu phân
Trang 47 CM được: hằng số bền tổng cộng ứng với quá trình nhận một lúc nhiều tiểu phân bằng tích các hằng số bền từng nấc.
i
1) n
i' (i
1
]
][
[
] [
'
1
2 1
,
1
+
= +
=
=
=
− i n
n
i i
i i
k k
k p
Trang 48 Nồng độ các cấu tử ở thời điểm CB:
Trang 50Ta có:
[A] o = [A] + [D 1 ] +[D 2 ] +… + [D n ]
1 Bán CB trao đổi tiểu phân
Trang 51o
1
i i,
1 o
1
i i,
1 A(p)
] A
[ }
] p [ 1
{
] A
[ ]
A [
p có
khi A
của
kiện điều
số hệ
: ] p [ 1
:
Đặt
α
= β
+
=
⇒
β +
= α
∑
∑
1 Bán CB trao đổi tiểu phân
Trang 52∑ β +
1
i i,
1
o i
i i,
1 i
} ]
p [
1 {
] p [
] A
[ ]
D [
] p ].[
A [
] D
[
: có Ta
1 Bán CB trao đổi tiểu phân
Trang 531 Bán CB trao đổi tiểu phân
∑
∑
β +
+
=
•
i i,
1
i i,
1
o i
A(p)
o
1
i i,
1 o
} ] p [
1 {
] p [
] A
[ ]
D [
: Di phức
các độ
Nồng
] A
[ }
] p [
1 {
] A
[ ]
A [
: A độ Nồng
: CB tại
, lại Tóm
Trang 54Hằng số đặc trưng
của các bán CB cụ thể
Bán cân bằng tạo phức
Bán cân bằng acid – baz
Bán cân bằng tạo tủa
Trang 57Bán cân bằng acid – baz
Trang 58Bán cân bằng acid – baz
] HA [
] A
][
H
[ k
k k
: 2 Chiều
: 1 Chiều
: acid bằng
cân số
hằng Các
A/B acid
Trang 59A [
] OH
][
HA
[ k
Trang 60Bán cân bằng acid – baz
Trang 61Bán cân bằng acid – baz
Trang 63Bán cân bằng tạo tủa
Trang 64Bán cân bằng tạo tủa
Trang 65Trong DD, tại thời điểm cân bằng:
Trang 66Bán cân bằng tạo tủa
Độ tan S của (D↓): tổng nồng độ của D chuyển vào dd (tất cả các dạng)
→ S = [D] + [A] ≈ [A]
Trang 68Bán cân bằng tạo tủa
Trang 69So sánh độ bền của các tủa:
Bán cân bằng tạo tủa
Trang 70 Nếu các chất có biểu thức tích số tan giống nhau (cùng số mũ) so sánh độ bền của các chất thông qua T và S :
T và S càng lớn → tủa càng kém bền.
Nếu các chất có biểu thức tích số tan khác nhau (khác số mũ) so sánh độ bền của các chất thông qua S
Bán cân bằng tạo tủa
Trang 71Bán cân bằng tạo tủa
84
15 AgCN
08
16 AgI
28
12 AgBr
75
9 AgCl
10 T
10 T
10 T
10 T
Trang 72Bán cân bằng tạo tủa
Trang 732 Cân bằng
trao đổi tiểu phân (Đọc)
Trang 74Là quá trình cho nhận tiểu phân p giữa hai đôi cho nhận tiểu phân D 1 /A 1 và D 2 /A 2
Trang 752 CB trao đổi tiểu phân
1
n 2 D
2
n 1 D
n 2
2 D
n 1
1 D
n 1
n 2
n 2
n 1
) (
)
( )
1 ( K
].[p]
[A
]
[D và
].[p]
[A
]
[D
Mà
] A [
] D [
] A [
] D
[ )
1
(
K
2 2
1 1
2 1
1 2
= β
=
Trang 76 Chiều 1:
Nếu (β D1 ) n2 > (β D2 ) n1 : cân bằng xảy
ra ưu tiên theo chiều 1 và ngược
1
n 2
D
2
n 1
D
) (
)
( )
1 (
Trang 77] D
[ ]
D [
] A
[
1
1 2
→
Nồng độ của các tiểu phân ở
điểm tương đương
Trang 782 1
2 1
2 1
1 2
1 2
n
n D
n n
n
n 1
n 2
n 1
n 2
n 1
) (
)
( ]
A [
] D
[
] D
[ ]
A [
] A
[ ]
D
[ )
1 ( K
Nồng độ của các tiểu phân ở
điểm tương đương
Trang 79Cách biểu diễn và tính toán đối với cân bằng trao đổi tiểu phân trong thực tế:
Quy ước:
chính là cân bằng chính.
Nồng độ của các tiểu phân ở
điểm tương đương
Trang 80Nồng độ của các tiểu phân ở
điểm tương đương
Trang 811 Xét tính định lượng của một cân bằng hoá học - mức độ hữu hiệu của biện pháp tách
2 Tính pH của dung dịch
III ỨNG DỤNG
Trang 821 Xét tính định lượng của một cân bằng hoá học - mức độ hữu hiệu của
biện pháp tách
Trang 83Nguyên tắc: pH = -lg[H + ]
Nồng độ H + trong dd là nghiệm của một phương trình tổng quát được tổ hợp từ các phương trình.
Pt trung hòa điện tích trong dd
Pt tích số ion của nước
Pt bảo toàn vật chất
Pt hằng số phân ly acid –baz.
2 Tính pH của dung dịch
Trang 84Từ đó áp dụng cho các trường hợp sau:
Phương trình tính pH của dd acid.
Phương trình tính pH của dd chứa 2 đơn acid HA 1 , HA 2
Phương trình tính pH của dd baz.
pH của dd gồm acid và baz liên hợp.
2 Tính pH của dung dịch
Trang 85XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH pH CHO DD ĐƠN ACID HA
CÓ [HA] 0 = C HA
Trang 87pH của dd đơn acid HA
Trang 88pH của dd đơn acid HA
Trang 89pH của dd đơn acid HA
Trang 90pH của dd đơn acid HA
Trang 91pH của dd đơn acid HA
0 10
k
] H
)[
10 C
k
(
] H
[ k
] H
[
14 HA
14 HA
HA
2 HA
+
Trang 92Một số công thức
đơn giản dùng tính pH DD
Trang 93pH DD hỗn hợp các acid yếu
Trang 94pH DD chứa 1 acid yếu
Trang 95pH DD hỗn hợp các baz yếu
Trang 96pH DD chứa 1 baz yếu
Trang 97pH DD chứa 1 baz yếu
Trang 98pH DD chứa 1 baz yếu
−
+ +
= HA lg C A
2
1 pK
2
1 7
pH
Trang 99DD đệm có thể cấu tạo bởi:
Acid yếu và baz liên hợp
Trang 100B
C lg
pK pH
: đệm
Trang 101Đệm năng (dung lượng đệm) của DD đệm: β
Khả năng điều hòa pH trong 1 giới hạn xác định.
baz mạnh thêm vào 1 lít DD đệm để pH của nó thay đổi 1 đơn vị pH.
pH DD đệm
Trang 102pH DD đệm
pH
C pH
Δ
= β
Trang 103 pH của hợp chất ion cấu tạo bởi acid mạnh + baz mạnh
→ pH = 7
Trang 104 pH của hợp chất ion cấu tạo bởi acid mạnh + baz yếu
(*)
C
lg 2
1 pK
2 1
pH = HA − muoái
Trang 105 pH của hợp chất ion cấu tạo bởi acid yếu + baz mạnh:
muoái
2
1 pK
2
1 7
Trang 106Áp dụng chung cho đa số trường hợp thoả mãn:
ĐK: k HA ≥ 10 -7 & C HA ≥ 10 -6 M
[H + ] 2 + k HA [H + ] - k HA C HA = 0
Trang 107⇒