KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄUII.HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ III.HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN IV.ỨNG DỤNG... Nếu ghép các cân
Trang 1HẰNG SỐ
CỦA CÁC CÂN BẰNG
HÓA HỌC TRONG NƯỚC
CHƯƠNG 4
Trang 2I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
II.HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
III.HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
IV.ỨNG DỤNG
Trang 3I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
Xét phản ứng giữa cấu tử X và thuốc thử C →
XZ
C + X CX +
Trang 4→ thay đổi mức độ của cân bằng chính.
Cấu tử nhiễu được ký hiệu là Z (H+; OH-):
* Cân bằng nhiễu oxy hóa khử:
* Cân bằng nhiễu tạo tủa:
* Cân bằng nhiễu tạo phức:
I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
Trang 5Quy ước :
Cân bằng chính biểu diễn theo hàngngang, cân bằng phụ biểu diễn theo hàngdọc
Nếu ghép các cân bằng chính, phụ vớinhau → hằng số đặc trưng cho toàn hệ là
hằng số đặc trưng điều kiện.
Vd: K → K’; E 0 → E o ’; T → T’ ; β → β’
I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
Trang 6GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
+ Sự dịch chuyển của cân bằng chính vẫntuân theo nguyên lý Le Châtelier: cân bằngdịch chuyển theo chiều chống lại sự thayđổi
C + X CX
+ Z
Trang 7 [X] o = nồng độ ban đầu của X
[X’] = nồng độ còn lại của X sau khi tham
gia cân bằng chính
(tổng nồng độ X ở tất cả các dạng trừ phần
nằm trong hợp chất chính CX)
I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
Trang 8GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
(sau khi tham gia cân bằng chính lẫn cân
bằng phụ)
α X(Z) = hệ số điều kiện của X khi có Z
I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
Trang 9 α X(Z) = 1 (giá trị tối thiểu) → [X’] = [X] :
Để biết Z có gây nhiễu lên X hay không → tra bảng hằng số bền từ các sổ tay phântích
Trong thực tế :
I KHÁI NIỆM CÂN BẰNG NHIỄU
Trang 11II.HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA
CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ
1 Hằng số đặc trưng điều kiện của bán
Trang 12Khi xuất hiện cân bằng nhiễu:
Khả năng oxy hóa hay khử của 2 dạng oxy hóa khử thay đổi.
- Hằng số đặc trưng điều kiện là thế oxy hóa chuẩn điều kiện E o ’.
Ox + ne- E0 Kh (1)
Trang 131.1 Ảnh hưởng của pH
Ox + ne - E 0 Kh (1)
Ox + ne- + mH+ Kh + 1/2 m H2O
Trang 14GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
1.1 Ảnh hưởng của pH
Trang 15Thế oxy hóa chuẩn điều kiện của cân
bằng oxy hóa khử nhiễu bởi H + :
m o
n
059 ,
0 E
'
1.1 Ảnh hưởng của pH
Trang 171.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
+ +
Z1 Z2
α Ox(Z1) α Kh(Z2)
Trang 18GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 191.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 20GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 21Nhận xét:
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
+ +
Z 1 Z 2 Ox(Z 1 ) 1. Kh(Z 2 ) 1.
α Ox(Z1) α Kh(Z2)
Trang 22GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 231.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 24và bền nhất → α được thay thế bởi β tương ứng phức bền nhất Ta có:
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 25Ví dụ: Khảo sát tính chất của đôi Co 3+ /Co 2+
(E0 = 1,84V) trong môi trường dư CN -
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 26GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
1.2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu tạo phức
Trang 271.3 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu
Trang 2828 GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
Trang 29Khi ghép chung cân bằng phụ vào cân bằng
chính:
Ox(Z1) + Z2 + ne- Kh(Z2) + Z1
Trang 311.3 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu
tạo tủa
Trang 32GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
Dạng Ox và Kh bị ảnh hưởng bởi nhữngcân bằng nhiễu khác tính chất
Thiết lập cách tính tương tự, bỏ qua cácảnh hưởng có giá trị nhỏ hơn 1000 lần
các ảnh hưởng khác khi chúng cùng nhiễulên đối tượng đang xét
1.4 Các ảnh hưởng khác
Trang 332 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Hằng số đặc trưng của bán cân bằng thayđổi E0 → E0’ → làm hằng số đặc trưng củacân bằng thay đổi
E tđ →E tđ ’
Trang 35Thế tương đương điều kiện:
Trang 362 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 37Đôi Ox1/Kh1 chịu ảnh hưởng H+, cânbằng phụ, đôi Ox2/Kh2 cũng chịu ảnhhưởng nào đó:
2 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 382 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 39 Ví dụ: Cho hai đôi oxy hóa khử
Au+ + 1e- → Au E0
1= 1,68V
Cu+ + 1e- → Cu E0
2= 0,52VXét chiều của pứ và tính hằng số cânbằng của pứ khi trộn hai đôi oxy hóa khửnói trên trong 2 trường hợp:
Không có CN
-2 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 40GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
2 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 412 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 42GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
2 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân
bằng trao đổi điện tử
Trang 431 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu lên bán cân
bằng tạo phức
1.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
1.2 Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo tủa
2 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu lên bán cân
bằng tạo tủa:
2.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
2.2 Cân bằng nhiễu là cân bằng oxy hóa khử
III HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỦA
BÁN CB TRAO ĐỔI TIỂU PHÂN
Trang 44tạo phức
Trang 451.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Trang 46GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
β’: hằng số bền điều kiện của phức D
β’: diễn tả ảnh hưởng chung của cânbằng chính lẫn phụ
]' p
][
' A [
]' D
[ '=
β
1.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Trang 47 Sau khi tham gia cân bằng chính, tổngnồng độ của A, p, D ở tất cả các dạng là
Trang 491.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Trang 511.2 Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo tủa
A + p D +
Trang 531.2 Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo tủa
VD: Tính hằng số bền điều kiện của phức BaY
2-trong môi trường pH13 Biết ảnh hưởng của CB nhiễu của OH lên Ba 2+ là CB tạo tủa.
Trang 552 Ảnh hưởng của cân bằng nhiễu lên bán cân
Trang 562.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Trang 57 Hằng số đặc trưng điều kiện theo chiều 2
nếu ghép chung cân bằng chính và cânbằng phụ là tích số tan điều kiện T’
T’ = [A’][p’] = [A] [p] αA(Z1) αp(Z2)
2.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Trang 59VD: Tính độ tan của AgCl (TAgCl = 10-9,75) trong môi trường [NH3] = 0,1M trong 2 trường hợp:
Không xét ảnh hưởng của
OH- Có xét ảnh hưởng của OH-, pH dd do lượng
NH thừa quyết định
2.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Trang 612.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Không xét ảnh hưởng của OH - :
Trang 632.1.Cân bằng nhiễu là cân bằng tạo phức
Xét ảnh hưởng của OH - :
Trang 66GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
2.2 Cân bằng nhiễu là CB oxy hóa khử
Độ tan điều kiện:
Đối với hợp chất A m B n
n
m
n m
B
A
n m
'
T '
Trang 672.2 Cân bằng nhiễu là CB oxy hóa khử
VD: Chứng minh rằng HgS tan trong nướccường thủy (1VHNO3đđ:3VHClđđ) Cho biết
Hg2+ tạo phức với Cl- và S2- bị oxy hóa bởi
NO3-
Trang 68GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
2.2 Cân bằng nhiễu là CB oxy hóa khử
Cân bằng trên tương đương:
3S↓ + 2NO↑ +4H 2 O
Trang 692.2 Cân bằng nhiễu là CB oxy hóa khử
Trang 70GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
Trong thực tế, các thành phần của báncân bằng trao đổi tiểu phân có thể bị ảnhhưởng bởi những cân bằng nhiễu kháctính chất
Thiết lập cách tính tương tự, bỏ qua cácảnh hưởng có giá trị nhỏ hơn 1000 lần
các ảnh hưởng khác khi chúng cùng nhiễulên đối tượng đang xét
2.3 Các ảnh hưởng khác
Trang 71Đây chỉ là cách tính gần đúng vì giả thiết cân
Trong thực tế không như vậy, đa số cân
)C(X
o] X
[ ]'
]' X
[ ]
Trang 73 Khi cân bằng chính có K < 10 7 → nghĩa làkhông có tính định lượng trong phân tích
→ sai số đáng kể
→ tạo cân bằng nhiễu trên sản phẩm → K
thay đổi và tăng lên thành K’.
K’: hằng số đặc trưng điều kiện của cânbằng mới (> 107-108)
1 Tăng tính định lượng của CB chính
Trang 74GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
1 Tăng tính định lượng của CB chính
VD: acid boric H3BO3 được xem là đơnacid có ka = 10-9,24 Biết rằng H2BO3- dễtạo phức với mannitol C6H14O6 (ký hiệuM) Tính acid của H3BO3 trong môi trường[M]cb = 1M thay đổi như thế nào?
Trang 751 Tăng tính định lượng của CB chính
Trang 77 Tủa tan hoàn toàn nếu K(1) (tích số tan)
> 10 7 -10 8
Tuy nhiên tích số tan thực tế rất bé → phải
D A + p
(1) (2)
2 Hòa tan tủa khó tan bằng cân bằng phụ
Trang 78GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
Tác động cân bằng nhiễu lên A, p (H+,
OH, tạo phức hay oxy hóa…) hoặc cả haitheo hằng số K nhiễu Tác động này làm tan
Trang 79 VD: tính độ tan của CuS trong cả haitrường hợp không và có tính đến ảnhhưởng của H+ và OH- Biết TCuS = 10-35,2.
2 Hòa tan tủa khó tan bằng cân bằng phụ
Trang 812 Hòa tan tủa khó tan bằng cân bằng phụ
Độ tan của CuS không kể ảnh hưởng của
H+ và OH- là:
Trang 82GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
2 Hòa tan tủa khó tan bằng cân bằng phụ
Độ tan của CuS không kể ảnh hưởng của
H+ và OH- là:
Trang 833.1 pH dd chứa acid yếu và baz yếu (HA
và B-)
3.2 pH dd chứa n acid yếu và 1 baz yếu
3.3 pH của dd chứa n baz yếu và 1 acid
yếu
3.4 pH của dd chứa n acid yếu và m baz
yếu
3 Tính pH của dd
Trang 84 DD có tính acid: cân bằng chính là cân
ion H+ do HA phân ly ra
→ pH tăng do [H+] giảm
3.1 pH dd chứa acid yếu và baz yếu
(HA và B-)
Trang 853.1 pH dd chứa acid yếu và baz yếu
* k
k'HA = HA H(B)
αH(B)
Trang 873.1 pH dd chứa acid yếu và baz yếu
(HA và B-)
• DD có tính baz: ngược lại Tính tương tự
ta có:
] HA [
1
C
k C
k
1 ]
B )
HA (
= α
=
Trang 893.3 pH của dd chứa n baz yếu và 1 acid yếu
Trang 901 HA i HA i 2
] B
[ 1
C
k ]
H [
j
Trang 913.4 pH của dd chứa n acid yếu và m baz yếu
∑
∑
β +
] HA
[ 1
C
k ]
OH [
Trang 933.5 pH của dd chứa chất
lưỡng tính acid – baz
Nếu tính acid mạnh hơn tính baz
HA 2
HA H2A
HA 2
HA
2 H(HA)
2
C
k
C β
1
C
k
C
k α
1 ]
[H
Trang 94GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
3.5 pH của dd chứa chất
lưỡng tính acid – baz
Nếu tính acid mạnh hơn tính baz
Nếu C HA /k 1 >> 1
1 HA
HA 2
2
/k C
1
C
k ]
Trang 953.5 pH của dd chứa chất
lưỡng tính acid – baz
Nếu tính acid yếu hơn tính baz
2 2 2
2 )
( 2
1
1 ]
[
HA b
HA A
HA b
HA b
HA OH
C k
C
C k
C k
Trang 96GV: Trần T Phương Thảo
ĐHBK
3.5 pH của dd chứa chất
lưỡng tính acid – baz
Nếu tính acid yếu hơn tính baz
C HA /k b1 >> 1 thì
pH = 1/2 (pk1 + pk2)
1
22
/ 1
]
[
b HA
HA b
k C
C
k OH
+
=
−
Trang 97 k 1 , k 2 : hằng số acid tương ứng nấc 1 và
3.5 pH của dd chứa chất
lưỡng tính acid – baz
