bài giảng hpt_trần phương thảo.pdf

Hóa phân tích

http://hoahocsp.tk

Analytical Chemistry 2

Giới thiệu học phầnTên học phần Hóa phân tích

Analytical chemistry Sô tín chỉ 2Mục tiêu của học phần

Sau khi hoàn tất học phần, sinh viên phải nắm đượcnhững kiến thức về Hoá phân tích, về phân tích địnhtính và phân tích định lượng một số chất cơ bản.

Mô tả vắn tắt nội dung học phần Học phần này nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở, những nguyên lý chung của hóa học phân tích, bao gồm các phần: chuẩn độ axit-bazơ, phức chất, oxy hóa khử, tủa, và một số phương pháp hóa lý khác.

http://hoahocsp.tk


Giới thiệu học phầnTài liệu học tập

Sách tham khảo[1]. Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh – Cơ sở lý thuyết hóa

phân tích – NXB ĐH & THCN, 1979. Sách, giáo trình chính

[1].Phạm Gia Huệ - Hóa phân tích – ĐH Dược Hà Nội, 1998.[2]. A.P.Kreskov (Từ Vọng Nghi và Trần Tứ Hiếu dịch) - Cơ sở hoá học

phân tích, tập 1,2 – NXB ĐH&THCN, 1990.[3]. Nguyễn Tinh Dung – Hoá học Phân tích, tập 1, 2, 3 – NXBGiáo dục,

1981.[4]. Lê Xuân Mai, Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Hóa phân tích- NXB ĐHQG Tp

HCM, 1990.[5]. Lê Xuân Mai, Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Giáo trình phân tích định lượng

– NXB ĐHQG Tp HCM, 2000.[6]. Hoàng Minh Châu - Cơ sở hóa học phân tích – NXB KHKT, Hà Nội,

2002.[7]. Từ Vọng Nghi - Hóa học phân tích - NXB ĐHQG Hà Nội, 2000.

Tiêu chuẩn đánh gia sinh viên Dự lớp: Có mặt trên lớp nghe giảng tư 80% tổng số thời gian trơ lên.

http://hoahocsp.tk


Giới thiệu học phần

Chương 1: Đại cương về hóa phân tích

Chương 2: Phân tích định tính

Chương 3: Phân tích thể tích

Chương 4: Phương pháp phân tích trọng lượng

Chương 5: Các phương pháp phân tích hóa lý

http://hoahocsp.tk


Chương 1: Đại cương về hóa phân tích

1.1. Nội dung và yêu cầu của hóa học phân tích

1.2. Phân loại các phương pháp phân tích

1.3. Các loại phản ứng hóa học dùng trong hóaphân tích

1.4. Các giai đoạn của một phương pháp phân tích

1.5. Các loại nồng độ, pha chế dung dịch dùngtrong hóa phân tích

http://hoahocsp.tk


1.1. Nội dung và yêu cầu của hóa học phân tích

HPT là khoa học về các phương pháp pt định tínhvà định lượng, kiểm tra những quá trình hóa lí vàkĩ thuật hóa học

Pt định tính: xác định sự hiện diện của các cấu tửtrong mẫu, đánh giá hàm lượng sơ bộ của chúng

Pt định lượng: xác định chính xác hàm lượng củacấu tử trong mẫu: Pp hóa học Pp vật lí Pp hóa lí

http://hoahocsp.tk


1.2 Phân loại các phương pháp phân tích

Phân loại theo bản chất của phương pháp: PP hóa học: bằng pưhh chuyển cấu tử cần xác

định thành hợp chất mới có tính chất đặc trưngđể có thể xác định sự hiện diện và hàm lượng

PP vật lí: xác định bằng nghiên cứu tính chấtquang, điện, từ

PP hóa lí: kết hợp PPVL và PPHH- Các pp phổ- Các pp điện hóa- Các pp sắc kí

http://hoahocsp.tk


1.2 Phân loại các phương pháp phân tích

Phân loại theo lượng mẫu phân tích hay kĩ thuậtphân tích Phân tích thô: sử dụng dụng cụ 50 – 500 ml với

lượng mẫu 1 – 10 g hoặc 1 – 10 ml Phân tích bán vi lượng: dụng cụ < 50 ml, lượng

mẫu 10-3 – 1g hay 10-1 – 1 ml Phân tích vi lượng: dụng cụ < 1 ml, lượng mẫu

10-6 – 10-3 g hoặc 10-3 – 10-1 ml Phân tích siêu vi lượng: lượng mẫu < 10-6g

hoặc 10-3ml

http://hoahocsp.tk


1.3. Các loại phản ứng hóa học dùng trong HPT

Phản ứng oxy hóa khử: Định tính: Cl2 + I- → I2 + Cl-I2 xuất hiện làm xanh giấy tẩm hồ tinh bột Định lượng:MnO4

- + Fe2+ + H+ → Mn2+ + Fe3+ + H2O Phản ứng trao đổi: Pư acid – baz Pư tạo tủa Pư tạo phức

http://hoahocsp.tk


Yêu cầu đối với thuốc thử dùng trong HPT

Độ tinh khiết Tính chọn lọc Tính nhạy Giới hạn phát hiện: VD: giới hạn phát hiện Fe3+

bằng SCN- là 0,25 μg/ml Trơ với môi trường Có phân tử lượng lớn để giảm sai số khi cân

http://hoahocsp.tk


Yêu cầu đối với các phản ứng hóa học dùng trong HPT

Xảy ra tức thời Xảy ra hoàn toàn theo chiều mong muốn Pư theo tỷ lệ xác định, sản phẩm có thành phần

xác định Có dấu hiệu nhận biết rõ ràng

http://hoahocsp.tk



Giai đoạn chọn mẫu: đảm bảo tính đại diện củamẫu: Chọn mẫu riêng: chọn ngẫu nhiên Chọn mẫu ban đầu: là mẫu được chọn từ mẫu

riêng Mẫu trung bình: mẫu ban đầu được trộn đều và

nghiền nhỏ Giai đoạn chuyển mẫu thành dung dịch: 2 cách PP ướt: mẫu được hòa tan bằng dung môi thích

hợp (acid, baz, nước, chất oxy hóa mạnh…)

http://hoahocsp.tk



- Dd HCl: hòa tan mẫu: CO32-, PO4

3-, SO32-…

- Dd HNO3: hòa tan PbS, CuS, các hợp kim- Dd H2SO4 đậm đặc: hòa tan các hợp kim- Dd HF: hòa tan SiO3

2-, SiO2 Phương pháp khô: nung khô các hợp chất khó

tan (Al2O3, TiO2, Cr2O3…) với các chất: NaOH, Na2CO3, Na2O2 trong chén Pt hoặc Ni ở nhiệtđộ cao; sau đó hòa tan bằng dd thích hợp

Yêu cầu: không làm mất mẫu, bẩn mẫu Chọn pppt thích hợp, thực hiện phản ứng Kiểm chứng kết quả, xử lí kết quả phân tích

http://hoahocsp.tk


1.5. Các loại nồng độ, pha chế dung dịch dùng trong hpt

Nồng độ là một cách mô tả thành phầncủa hỗn hợp Một số loại nồng độ:

Độ tan: số g chất tan trong 100g dung môi

Nồng độ khối lượng: số g chất tan trong 1l dd

100.qmS

VmC lg /

http://hoahocsp.tk



Độ chuẩn (T): số g hoặc mg chất tan trong 1ml dd Nồng độ phần trăm C%

% (khối lượng / khối lượng)

% (khối lượng / khối lượng)

%(khối lượng / thể tích)

%(khối lượng / thể tích)

% (thể tích / thể tích)

% (thể tích / thể tích)

Nồng độ mol CM: số mol chất tan trong 1000ml dd Nồng độ molan Cm: số mol chất tan trong 1000g

dung môi

http://hoahocsp.tk



Nồng độ phần mol: Ni = ni/N Nồng độ đương lượng CN

http://hoahocsp.tk


Bài tập

http://hoahocsp.tk


Chương 2: Phân tích định tính

2.1. Giới thiệu các hệ thống phân tích định tính acid -baz

2.2. Phân tích định tính cation nhóm 1



http://hoahocsp.tk


2.1. Giới thiệu các hệ thống phân tích định tính acid - baz

http://hoahocsp.tk



Các cation nhóm 1: Ag+, Pb2+, Hg22+

[Hg2ONH2]NO3↓ + Hg↓ đen

Pb(OH)2↓ trắngTạo thành phứctan

NH4OH dư

Hg2O↓ đenPb(OH)2↓ trắng, tan trong kiềmdư

Ag2O↓ đenKOH hoặcNaOH

Hg2SO4↓ trắngPbSO4↓ trắng-H2SO4loãng

Hg2Cl2↓ trắng, tácdụng với NH4OH hóa đen

PbCl2↓ tan trong nướcnóng

AgCl↓ trắng, tácdụng và tan trongNH4OH dư

HCl loãngHg2

2+Pb2+Ag+

CationThuốc thử

http://hoahocsp.tk


2.2. Phân tích định tính cation nhóm 1CationThuốc thử

Hg22+Pb2+Ag+

Hg2CO3 → HgO+ Hg + CO2 kếttủa xám

Pb2(OH)2CO3↓trắng

Ag2CO3↓ trắngK2CO3 hay Na2CO3

Hg2CrO4↓ đỏPbCrO4↓ vàng, tan trong kiềm dư

Ag2CrO4↓ đỏ nâuK2CrO4

Hg2I2↓ xanh lụctác dụng vớithuốc thử dư→HgI42- + Hg

PbI2↓ vàng, tan trong nước nóng

AgI↓ vàngKI

HgS + Hg đenPbS↓ đenAg2S↓ đenH2S và các muốiNa2S, (NH4)2S

Tạo hỗn hốngmàu trắng

-Ag trắngCu

http://hoahocsp.tk


Một số pư đặc trưng của Ag+

AgClAgCH3COO

http://hoahocsp.tk



Dung dịch phân tích + HCl loãng; Li tâm

Kết tủa 1 + H2O đun sôi, lọc nóng Nước lọc 1

Nước lọc 2 + KI (hoặc K2CrO4) Kết tủa 2 + NH4OH

PbI2↓ vàng (hoặc PbCrO4↓ vàng)

Kết tủa đenxám Hg + NH2HgCl↓

Nước lọc 3 + HNO3

AgCl↓ trắng

http://hoahocsp.tk


2.3. Phân tích định tính cation nhóm 2 Các cation nhóm 2: Ba2+, Sr2+, Ca2+

Ngọn lửa màu đỏ gạchNgọn lửa màu đỏNgọn lửa màu vàng lụcThử màu lửa

CaHPO4↓ trắngSrHPO4↓ trắngBaHPO4↓ trắngNa2HPO4

CaC2O4↓ trắngSrC2O4↓ trắngBaC2O4↓ trắng(NH4)2C2O4

Ca(SO4)22-SrSO4↓BaSO4↓(NH4)2SO4

--BaCrO4↓ vàng- Môi trường axit axetic

-SrCrO4↓ vàngBaCrO4↓ vàng- Môi trường trung tính

K2CrO4

CaHSO4SrHSO4BaHSO4H2SO4 đặc

CaCO-3↓ trắngSrCO3↓ trắngBaCO3↓ trắngNa2CO3

-SrSO4 ↓BaSO4 ↓Nước thạch caoCaSO4 bão hòa

CaSO4↓ trắng, tan nhiều trong nước

SrSO4 ↓ trắngBaSO4↓ trắngH2SO4 loãngCa2+Sr2+Ba2+

CationThuốc thử

http://hoahocsp.tk


L1 + H2SO4 loãng + rượu etylic, li tâm, lọc gạn

Kt2 + MeSO4 chuyển thành MeCO3 bằng Na2CO3 bão hòa

Kt MeCO3 + CH3COOH đến vừa tan hết + K2CrO4, li tâm, lọc

Kt + NaOH lắc kĩ, li tâmL + Na2CO3 → SrCO3 + CaCO3, li tâm, lấy kết

tủa, rửa sạch bằng nước

BaCrO4 ↓vàng

Nước lọc + Na2S

PbS ↓ đen

Kt + CH3COOH đến vừa tan hết, chia thành 2 phần

Phần ít + CaSO4bão hòa

Phần nhiều + (NH4)2SO4, li tâm, lọc

SrSO4 ↓ trắng SrSO4 ↓trắng

CaC2O4 ↓trắng

http://hoahocsp.tk


2.4. Phân tích định tính cation nhóm 3 Các cation nhóm 3: Al3+, Cr3+, Zn2+, Sn2+, Sn4+, As3+, As5+

Kết tủa vàng nhạt

Kết tủa vàng gạch

Kết tủa đỏ nhạtKết tủa nâu nhạt

Kết tủa son đỏ

Alizarin trong môi trường NH3

-Sn2+ → Sn4+-Cr3+ → Cr6+-Với các chất oxy hóa: H2O2, KMnO4

--ZnS↓Cr(OH)3↓Al(OH)3↓(NH4)2S trong môi trường trung tính hoặc kiềm

--ZnS↓ trắng--H2S trong môi trường CH3COOH

SnS2↓ vàngSnS↓ nâu---H2S trong môi trường HCl

Sn(OH)4↓Sn(OH)2-↓Zn3(PO4)2↓ trắngCrPO4↓ xanh lục

AlPO4↓ trắngNa2HPO4

Sn(OH)4↓Sn(OH)2↓[Zn(NH3)4]2+Cr(OH)3↓Al(OH)3↓DD NH3

Sn(OH)4↓trắng

Sn(OH)2↓trắng

Zn(OH)2↓ trắngCr(OH)3↓ lụcAl(OH)3↓trắng

NaOH, Na2CO3 không dư

SnO32-SnO2

2-ZnO22-CrO2

-AlO2-NaOH dư

Sn4+Sn2+Zn2+Cr3+Al3+

CationThuốc thử

http://hoahocsp.tk


L2 + NaOH dư + H2O2, đun kĩ, li tâm, bỏ kết tủa

L3 + NH4Cl, đun sôi kĩ, li tâm

Kt3,1L3,1 chia làm 2 phần

P1: + H2O2 + rượu amylic + H2SO4

P2: + Na2S

Lớp rượu có màu xanh của H3CrO8

ZnS↓ trắng

Lắc mạnh, đun nóng với (NH4)2S

Nước lọc cóSnS3

2- + CH3COOH → SnS2 ↓

vàng

Kt rửa sạch + CH3COOH đến tan + alizarin + NH4OH → Kt

son đỏ

http://hoahocsp.tk


http://hoahocsp.tk


Chương 3: Phân tích thể tích

3.1. Nguyên tắc của phương pháp phân tích thể tích

3.2. Phương pháp chuẩn độ acid - baz

3.3. Phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử

3.4. Phương pháp chuẩn độ phức chất

3.5. Phương pháp chuẩn độ kết tủa

http://hoahocsp.tk


3.1. Nguyên tắc của phương pháp phân tích thể tích

Một số định nghĩa

Các phản ứng dùng trong pttt

Phân loại các pp pttt

Các pp chuẩn độ

Cách tính kết quả trong pttt

Cách điều chế dung dịch chuẩn

http://hoahocsp.tk


Một số định nghĩa

Đn pp pttt: là pp xác định hàm lượng các chất dựa trên việc đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác

Sự chuẩn độ: thêm từ từ dd chuẩn vào dd định phân

Điểm tương đương: thời điểm thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân. Nhận biết bằng cách sử dụng chất chỉ thị

Điểm cuối: khi kết thúc quá trình chuẩn độ Pp này bao giờ cũng mắc phải một sai số

http://hoahocsp.tk


Các phản ứng dùng trong pttt

Các phản ứng dùng trong pp pttt cần thỏa mãn điều kiện sau:

Chất định phân phải phản ứng hoàn toàn với dung dịch thuốc thử theo một ptpư xác định

Phản ứng phải xảy ra rất nhanh

Phản ứng cần phải chọn lọc

Phải có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm cuối với sai số chấp nhận được

http://hoahocsp.tk


Phân loại các pp pttt

Phân loại theo bản chất của pư chuẩn độ: Phương pháp acid – baz Phương pháp kết tủa Phương pháp phức chất Phương pháp oxy hóa khử

Phân loại theo phương pháp xác định điểm cuối Các phương pháp hóa học dựa trên sự đổi màu

của chất chỉ thị tại điểm cuối Các phương pháp hóa lí dựa trên sự biến đổi

đột ngột của một tính chất vật lí nào đó tại điểm cuối như cường độ màu, điện thế, độ dẫn điện...

http://hoahocsp.tk


Các phương pháp chuẩn độ

Chuẩn độ trực tiếp

Chuẩn độ ngược

Chuẩn độ thay thế

Chuẩn độ gián tiếp

Chuẩn độ phân đoạn

http://hoahocsp.tk


Cách tính kết quả trong pp pttt Chuẩn độ trực tiếp:

Ví dụ 1: Tính nồng độ mol của dd NaOH biết rằng khi chuẩn độ 20ml dd đó thì phải dùng vừa hết 22,75ml dd HCl 0,106M

Ví dụ 2: Tính hàm lượng % sắt trong quặng, biết rằng sau khi hòa tan 0,5170 g quặng, khử hoàn toàn Fe(III) thành Fe(II), rồi chuẩn Fe(II) bằng dung dịch KMnO4 0,1M thì vừa hết 20,1 ml.

Chuẩn độ ngược: Ví dụ: để tính lượng Cr trong thép người ta phân hủy 1,0750g

mẫu thép thành dung dịch rồi oxy hóa hoàn toàn Cr3+ thành CrO4

2-. Sau đó thêm vào 25 ml dd chuẩn FeSO4 0,0410M và lượng đủ dung dịch H2SO4 làm môi trường. Lượng Fe(II) dư được chuẩn độ bằng 3,70 ml KMnO4 0,0400M. Hãy tính hàm lượng % của Cr trong thép?

http://hoahocsp.tk


Cách tính kết quả trong pp pttt

Chuẩn độ gián tiếp: Ví dụ: để xác định lượng chì trong quặng, người ta phân

hủy 1,1050g mẫu quặng thành dung dịch. Từ dung dịch đó thực hiện qui trình để kết tủa hoàn toàn lượng chìtrong mẫu thành PbCrO4. Sau đó hòa tan PbCrO4 bằng dd hỗn hợp HCl + NaCl dư. Thêm vào dd một lượng KI và cuối cùng chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng 24,20ml dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,0962N. Tính hàm lượng chìcó trong quặng?

http://hoahocsp.tk


Cách điều chế dung dịch chuẩn

Điều chế dung dịch chuẩn từ những chất gốc, thỏa mãn điều kiện sau: Độ tinh khiết cao Thành phần hóa học ứng với một công thức xác

định kể cả thành phần nước kết tinh Chất gốc và dung dịch của nó phải bền Khối lượng mol phân tử càng lớn càng tốt để

giảm sai số khi điều chế Ví dụ: H2C2O4.2H2O

http://hoahocsp.tk


3.2. Phương pháp chuẩn độ acid – baz

3.2.1. Nguyên tắc3.2.2. Chất chỉ thị acid - baz3.2.3. Các phương pháp chuẩn độ acid - baz3.2.3. Một số ví dụ

http://hoahocsp.tk


3.2.1. Nguyên tắc

Dựa trên phản ứng:H+ + OH- ⇋ H2O

Trong quá trình chuẩn độ, pH của dung dịch thay đổi theo lượng thuốc thử thêm vào

Vì các axit và baz là những hợp chất không màu nên muốn nhận biết điểm tương đương phải dùng chất chỉ thị.

→ Chất chỉ thị axit - baz

http://hoahocsp.tk


3.2.2. Chất chỉ thị acid - baz

Định nghĩa: Chất chỉ thị axit – bazơ là những axit hoặc bazơ yếu Dạng axit và dạng bazơ có màu sắc khác nhau. Màu sắc của chất chỉ thị thay đổi theo pH

Ví dụ: Phenolphtathalein:

Methyl đỏ (MR):

Methyl da cam (MO)

Trên 6,2Dưới 4,4



http://hoahocsp.tk


Giải thích sự thay đổi màu của chất chỉ thị theo pH

Thuyết ion: HInd + H2O ⇋ H3O+ + Ind-

Thuyết này giải thích được sự thay đổi màu của CCT theo pH nhưng không giải thích được bản chất của sự thay đổi màu đó

Thuyết màu: Một hợp chất có màu do cấu trúc phân tử của nó quyết

định. Nếu cấu trúc thay đổi sẽ dẫn tới màu thay đổi. Thuyết này không giải thích được sự thay đổi màu của

CCT theo pH Kết hợp 2 thuyết này chúng ta được một thuyết hoàn chỉnh

http://hoahocsp.tk


Ví dụ về chỉ thị

http://hoahocsp.tk


Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị

HIn ⇋ H+ + In-

pH của dd quyết định bởi tỷ số

Vì HIn, In- có màu khác nhau, tỷ số này quyết định màu sắc của dd

Nhận được màu của HIn khi [HIn] = n[In-] (pH = pK –lgn)

Nhận được màu của In- khi [In-] = n[HIn] (pH = pK + lgn)

][IK.[HIn]][H

[HIn]]][I[HK

][][

InHIn

http://hoahocsp.tk


Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị

Khoảng pH đó gọi là khoảng chuyển màu của chất chỉthị

Thông thường n = 10 nên

Trong khoảng chuyển màu có một giá trị pH tại đó CCT chuyển màu rõ nhất. Giá trị đó gọi là chỉ số chuẩn độcủa chất chỉ thị. Kí hiệu là pT

1 pKpH

Khoảng chuyển màu

Dung dịch chỉ có màu In-

[HIn] giảm[In-] tăng

Dung dịch chỉ có màu HIn

http://hoahocsp.tk


3.2.3. Các phương pháp chuẩn độ acid - baz

Chuẩn độ axit mạnh bằng baz mạnh

Chuẩn độ baz mạnh bằng axit mạnh

Chuẩn độ axit yếu bằng baz mạnh

Chuẩn độ baz yếu bằng axit mạnh

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ axit mạnh bằng baz mạnh Tổng quát: Chuẩn độ HA ( C0, V0) bằng BOH (C, V)

lượng baz thêm vào = lượng axit phản ứng

0 0

C VF = C V

• F = 0: Chưa thêm BOH

• F = 1: HCl hết, điểm tương đương

• F < 1: trước điểm tương đương

• F > 1: sau điểm tương đương

http://hoahocsp.tk



Tại điểm tương đương:[H+] = [OH-]

Nhân 2 vế với

0 0 0 0

0 0 0 0

C V C VCV CVH OHV V V V V V V V

0 0

0

- +CV C V [OH ] - [H ]V V

0

0 0

V VC V

http://hoahocsp.tk



- +0 0 0

0 0 0 0

- + 0

0 0

[O H ] - [H ]

1 [O H ] - [H ]

C V C V V VC V C V

V VFC V

Chúng ta có:2

2

+

+ 0+

0 0

[H ]

1 [H ][H ]

H O

H O

KOH

K V VFC V

Phương trình đường chuẩn độ

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ axit mạnh bằng baz mạnhBiện luận:

Khi F = 0, trong dung dịch chỉ có axit mạnh (chưa thêm BOH)pH = -lgC0

Khi F < 1, trong dung dịch [H+] khá lớn so với [OH-] có thể bỏ qua [OH-] cạnh [H+], do đó:

Sát điểm tương đương: trong dung dịch còn lại rất ít H+, [OH-] không thể bỏ qua. Phương trình chuẩn độ giữ nguyên.

Tại điểm tương đương:F = 1 → [H+] = [OH-]

Sau điểm tương đương, trong dung dịch có [OH-], lượng [H+] không đáng kể

+ 0

0 0

V1 [H ] VFC V

- 0

0 0

V1 [OH ] VFC V

http://hoahocsp.tk



Chú ý: Tại điểm tương đương và sát điểm tương đươngC0V0 = CV

0 0 0

0 0

- + 0

0

1 [OH ] - [H ]

C V V C CVV C V C

C CFCC

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ axit mạnh bằng baz mạnhVí dụ: chuẩn độ 100 ml HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N

11,482,283,304,306,89

77,119,710,711,7

pH = -lgC0

Trước và xa điểm tương đương

Sát điểm tương đươngĐiểm tương đương

Sát điểm tương đương

Sau và xa điểm tương đương

00,50,9

0,990,999

0,99991

1,00011,0011,011,11

0509099

99,999,99100

100,01100,1101111

pHCông thức tính FFVNaOHthêm

http://hoahocsp.tk


Đường cong chuẩn độ (đường định phân)

Titration Curve for Strong Acid with Strong Base

0123456789

10111213

0 10 20 30 40 50 60 70

Volume Base

pH

Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh

Thể tích bazơ

100 120 14080604020

http://hoahocsp.tk


Khi thêm NaOH vào, từ giá trị từ 0 đến 100,1 ml, pH của dung dịch tăng rất chậm

Trong khoảng rất hẹp từ 99,99 đến 100,01 pH của dung dịch thay đổi rất mạnh, đường định phân rất dốc, đoạn dốc đó gọi là bước nhảy của đường định phân.

Với cùng một loại axit, bước nhảy phụ thuộc vào nồng độ. Nồng độ axit càng lớn thì bước nhảy càng dài và ngược lại

Vẽ đường định phân để biết được sự biến thiên của pH, xác định được bước nhảy của đường định phân, với mục đích chọn chất chỉ thị cho quá trình chuẩn độ

Nhận xét

http://hoahocsp.tk


Nhận xét

Chất chỉ thị thích hợp cho quá trình chuẩn độ là chất chỉ thị có khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy của đường định phân.

Ngoài việc vẽ đường định phân để tìm chất chỉ thịchúng ta còn có thể chọn chất chỉ thị bằng cách tính sai số

Sai số chất chỉ thị gây ra do điểm cuối của quá trình chuẩn độ không trùng với điểm tương đương.

http://hoahocsp.tk


Sai số chất chỉ thị

Sai số chỉ thị do điểm cuối của qúa trình chuẩn độ không trùng với điểm tương đương

G: giá trị gần đúngD: giá trị đúng

Ví dụ: Tính sai số chỉ thị mắc phải khi chuẩn độ dung dịch HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N nếu dùng chất chỉ thịcó pT = 5 và pT = 9.

% 100G DSD

http://hoahocsp.tk



Phương trình chuẩn độ:HCl + NaOH = NaCl + H2O

Tại điểm tương đương pH = 7 Khi sử dụng chất chỉ thị có pT = 5 ( [H+ ] = 10-5), việc chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương

→ S% = (F – 1)*100

0 0

0 0

% *100 *100cCV C VG DSD C V

http://hoahocsp.tk



- + 502

0

0,1 0,1% [OH ] - [H ] *100 10 *100 0, 02%0,1

C CSC C

Qui ước:

Dấu “-”: việc chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương

Dấu “+”: việc chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương

Khi chuẩn độ với chất chỉ thị có pT = 9, [H+ ] = 10-9, việc chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương:

- 502

0

0,1 0,1% [OH ] [ ] *100 10 *100 0, 02%0,1

C CS HC C

http://hoahocsp.tk


Sai số chất chỉ thị Muốn sai số phép chuẩn độ không vượt quá 0,1%:

→ S = -0,001 ÷ +0,001 Khi S = -0,001, chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương,

S% = (F – 1)*100 → pHcuối = 4,3

Khi S = + 0,001, chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương, S% = (F – 1)*100

→ pHcuối = 9,7 Như vậy muốn sai số của phép chuẩn độ thuộc khoảng trên thì

pH cuối của phép chuẩn phải thuộc khoảng 4,3 đến 9,7. Chất chỉ thị có thể sử dụng có pT thuộc khoảng 4,3 đến 9,7.

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ axit mạnh, baz mạnh

http://hoahocsp.tk



Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch CH3COOH 0,1N bằng dd NaOH 0,1 N Phản ứng chuẩn độ:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Khi chưa thêm NaOH, dd chỉ có CH3COOH, pH của dd được tính theo công thức:

Khi thêm NaOH, dd tồn tại các chất: CH3COOH, CH3COO-, có tính chất của hệ đệm, pH của dd tính theo công thức:

1 lg2 a apH pK C

http://hoahocsp.tk



lg aa

m

CpH pKC

Tại điểm tương đương, dd chỉ còn CH3COO-, pH của dd được tính theo công thức:

Sau điểm tương đương, dd còn CH3COO- và NaOH dư, pH của dd tính theo công thức:

pH = 14 + lg[OH-]

1 ( lg )2 b bpH pK C

http://hoahocsp.tk


Nhận xét

Điểm tương đương nằm trong môi trường kiềm (pH > 8)

Bước nhảy của đường định phân ngắn hơn nhiều so với khi chuẩn độ axm bằng bzm

Nồng độ các chất càng lớn thì bước nhảy càng dài

Chất chỉ thị thích hợp là PP

http://hoahocsp.tk



Ví dụ: Chuẩn độ NH3 bằng HCl Phương trình phản ứng chuẩn độ:

NH3 + HCl → NH4Cl Khi chưa cho HCl, dung dịch chỉ có NH3, là một baz yếu, pH của dd được tính theo công thức:

Trước điểm tương đương, dd có NH3 dư, NH4+, có tính chất

của dd đệm, pH của dd được tính theo công thức:

114 14 lg2 b bpH pOH pK C

lg bb

m

CpH pKC

http://hoahocsp.tk



Tại điểm tương đương, dd có NH4+, pH của dd tính theo

công thức:

Sau điểm tương đương, dd có NH4+, HCl dư, pH của dd:

pH = -lg [H+]

1 lg2 a apH pK C

http://hoahocsp.tk


Nhận xét

Điểm tương đương tại miền axit

Chất chỉ thị thích hợp nhất cho phép chuẩn độ này là MR

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ axit yếu, baz yếu

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ đa axit

H3A <=> H+ + H2A-; H2A- <=> H+ + HA2-… Một số ví dụ về đa axit: H2SO4, H2CO3, H3PO4… Xét H2SO4:

H2SO4 + H2O <==> H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O <==> H3O+ + SO42-

K1 = ∞K2 = 2

→ Coi H2SO4 là axit một lần axit, giống như HCl

http://hoahocsp.tk


Chuẩn độ đa axit

Ví dụ: Chuẩn độ H3PO4 bằng dd NaOH

http://hoahocsp.tk


3.3. Phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử


3.3.2. Chất chỉ thị ox hóa khử

3.3.3. Các phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử

3.3.4. Một số ví dụ

VITAMIN C TITRATION

http://hoahocsp.tk


3.3.1 Nguyên tắc

Dựa trên phản ứng trao đổi electron giữa chất chuẩn và chất phân tích

http://hoahocsp.tk


3.3.2. Chất chỉ thị ox hóa khử

Màu của dạng oxy hóa và khử của chất chỉ thịkhác nhau, phụ thuộc vào thế của dd

Indox + ne ⇋ Indkh

Một số chất chỉ thị thông dụng: Diphenylamine: C6H5-NH-C6H5

Sodium diphenylsunfonate Feroin (Phức của Fe2+ với 1,10-phenaltrolin) Tự chỉ thị: KMnO4

Hồ tinh bột

http://hoahocsp.tk


3.3.3. Các phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử

Phương pháp permanganat

Phương pháp iod

Phương pháp bicromat

Phương pháp Bromua - bromat

http://hoahocsp.tk


Phương pháp permanganat

http://hoahocsp.tk


Phương pháp iodVITAMIN C TITRATION

http://hoahocsp.tk


Phương pháp bicromat

http://hoahocsp.tk


Phương pháp Bromua - bromat

http://hoahocsp.tk


3.4. Phương pháp chuẩn độ phức chất


3.4.2. Chất chỉ thị phức chất

3.4.3. Các phương pháp chuẩn độ phức chất


http://hoahocsp.tk



Cation phản ứng với thuốc thử hữu cơ (complexon) tạo thành phức chất

Các complexon:

NCH2COOHCH2COOHCH2COOH

HOOCCH2

N CH2 CH2 NCH2COOH

CH2COOH

HOOCCH2

HOOCCH2

N CH2 CH2 NCH2COOH

NaOOCCH2

CH2COONa

http://hoahocsp.tk



Trilon B khi tan trong nước sẽ phân li hoàn toàn:Na2H2Y → 2Na+ + H2Y2-

H2Y2- tác dụng với ion kim loại và điều đặc biệt là dù ion kim loại có hóa trị là bao nhiêu thì khi tạo phức với H2Y2- đều theo tỷ lệ 1:1

Me+ + H2Y2- ⇋ MeY3- + 2H+

Me2+ + H2Y2- ⇋ MeY2- + 2H+

Me3+ + H2Y2- ⇋ MeY- + 2H+

Me4+ + H2Y2- ⇋ MeY + 2H+

http://hoahocsp.tk



(ETOO)

(murexit)

http://hoahocsp.tk


3.4.3. Các phương pháp chuẩn độ phức chất

Chuẩn độ trực tiếp

Chuẩn độ ngược

Chuẩn độ thay thế

http://hoahocsp.tk


Ví dụ

Xác định Ca2+

Xác định Mg2+

Xác định độ cứng của nước

Xác định Al3+

Xác định Pb2+

http://hoahocsp.tk


3.5. Phương pháp chuẩn độ kết tủa



3.5.3. Các phương pháp chuẩn độ kết tủa


http://hoahocsp.tk



http://hoahocsp.tk


3.5.2. Chất chỉ thị

http://hoahocsp.tk


3.5.3. Các phương pháp chuẩn độ kết tủa

http://hoahocsp.tk


Chương 4: Phân tích trọng lượng

4.1. Cơ sở và nguyên tắc của phương pháp

4.2. Các yêu cầu của dạng tủa và dạng cân

4.3. Các bước tiến hành và kỹ thuật phân tích

4.4. Định lượng một số mẫu

http://hoahocsp.tk


4.1. Cơ sở và nguyên tắc của phương pháp

PT khối lượng là pp định lượng hóa học = xác định khối lượng của chất cần xác định hoặc những hợp chất của nó

http://hoahocsp.tk


4.2. Các yêu cầu của dạng tủa và dạng cân

Kết tủa phải thực tế không tan. Chọn các đk kết tủa (pH, nồng độ, nhiệt độ…)

Kết tủa thu được phải tinh khiết, không hấp phụcộng kết, nội hấp các tạp chất

Dạng kết tủa dễ lọc rửa

Dạng cân phải có công thức xác định, có thành phần không đổi từ khi sấy xong đến khi cân, không bị phân hủy bở không khí

http://hoahocsp.tk


4.3. Các bước tiến hành và kỹ thuật phân tích

Chọn mẫu đại diện, chuyển mẫu phân tích thành dạng dung dịch sau đó tiến hành qua các giai đoạn sau: Kết tủa cấu tử cần xác định dưới dạng hợp chất

thích hợp Lọc và rửa tủa Chuyển dạng tủa sang dạng cân Cân

http://hoahocsp.tk


1 – Tạo tủa

Chọn dạng tủa và thuốc thử thích hợp Yêu cầu với thuốc thử: Có tính chọn lọc cao Thuốc thử thường được dùng dư Lượng thuốc thử dư phải được loại bỏ dễ dàng

trong quá trình lọc, rửa, nung Thuốc thử có khả năng tạo thành dạng cân có

hàm lượng của nguyên tố cần xác định càng nhỏ càng tốt, điều này giúp giảm sai s ố khi cân

http://hoahocsp.tk


1 – Tạo tủa

Chọn điều kiện tạo tủa thích hợp: Nếu kết tủa thu được là tủa tinh thể:

Tiến hành kết tủa từ dung dịch loãng, nóng, khuấy đều

Kết tủa ở pH thấp Sau khi tạo tủa, để yên một thời gian nhằm

tạo điều kiện cho tủa lớn lên (làm muồi tủa) Tránh hiện tượng quá bão hòa

Nếu kết tủa vô định hình: Dung dịch mẫu và thuốc thử cần nóng và khá

đậm đặc

http://hoahocsp.tk


1 – Tạo tủa

Thuốc thử được thêm nhanh, khuấy đều Ngay sau khi tạo tủa thêm ngay dd chất điện li

mạnh để phá lớp điện tích kép trên bề mặt hạt keo, làm tủa dễ đông tụ

Thêm vào dd một lượng nước nóng trước khi lọc để tách tủa ra khỏi dd, giảm nồng độ của cấu tử lạ

Tủa được lọc ngay Sự nhiễm bẩn kết tủa:

Hấp phụ bề mặt Nội cộng kết

http://hoahocsp.tk


2 – Lọc và rửa tủa

Lọc: Giấy lọc Phễu lọc thủy tinh

Rửa tủa: dd rửa: Nóng (tăng quá trình giải hấp) Chứa ion chung với kết tủa Có thể chứa lượng nhỏ acid hoặc baz để giảm

sự thủy phân Thêm chất điện li mạnh để giảm hiện tượng

pepti hóa

http://hoahocsp.tk


3 – Chuyển tủa sang dạng cân

Sấy ở nhiệt độ dưới 2500 (nếu chỉ cần loại nước) Nung kết tủa ở nhiệt độ từ 600 đến 12000C: BaSO4: 700 – 8000

Fe(OH)3 → Fe2O3: 9000

Al(OH)3 → Al2O3: 1000 – 11000

CaC2O4 → CaCO3 (6000) → CaO (1000 –12000)

Thời gian nung: đến khi tủa có khối lượng không đổi

http://hoahocsp.tk


4 – Cân

Sử dụng cân phân tích

http://hoahocsp.tk


Chương 5: Các phương pháp phân tích hóa lí

5.1. Phương pháp phân tích phổ tử ngoại và phổ khả kiến

5.2. Phương pháp phân tích đo điện thế

5.3. Phương pháp sắc ký

http://hoahocsp.tk


5.1. Phương pháp phân tích phổ tử ngoại và phổ khả kiến

5.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp

5.1.2. Định luật Bouguer – Lambert – Beer

5.1.3. Sự hấp thu bức xạ tử ngoại và khả kiến

của các hợp chất

5.1.4. Kỹ thuật định lượng bằng phổ UV – VIS

5.1.5. Thiết bị đo phổ UV – VIS

5.1.6. Ứng dụng

http://hoahocsp.tk



Dựa vào trạng thái năng lượng điện tử và các bước chuyển điện tử trong phân tử và dựa vào định luật hấp thụ bức xạ điện từ vào việc đo quang người ta đã đưa ra phương pháp phổ hấp thụ điện tử

Năng lượng sóng điện từ: E= h.c/λ= hν. Biểu thức liên quan giữa tần số(ν) và bước sóng (λ): =c/v Bước sóng (λ) là khoảng cách giữa 2 đỉnh liên tiếp của

sóng điện từ. Tần số (ν) là số dao động mà bức xạ điện từ thực hiện

trong 1 giây, đơn vị (Hz) Vùng tử ngoại (UV) có bước sóng 10nm - 400nm. Vùng khả kiến (VIS) có bước sóng 400nm - 800nm.

http://hoahocsp.tk


Phân vùng bước sóng

http://hoahocsp.tk


5.1.2. Định luật Bouguer – Lambert – Beer

A = lg Io/I = εLCTrong đó:

- ε: hệ số tắt phân tử- L: độ dày lớp vật chất mà ánh sáng truyền qua.- C: nồng độ chất cần nghiên cứu

http://hoahocsp.tk


5.1.3. Sự hấp thu bức xạ tử ngoại và khả kiến của các hợp chất

Màu là 1 trong những sự khác nhau dễ thấy của các chất khác nhau

Màu sắc tương ứng với vùng bước sóng

620-780Đỏ

585-620Cam

570-585Vàng

490-570Lục

440-490Lam

420-440Chàm

400-420Tìm

Bước sóng(nm)Màu

http://hoahocsp.tk


Lăng kính tán sắc ánh sáng

http://hoahocsp.tk


Màu

Khi ánh sáng trắng xuyên qua hay được phản chiếu bởi 1 chất màu, phần đặc trưng của hỗn hợp bước sóng bị hấp thụ

Ánh sáng còn lại mang màu bổ sung của bước sóng bị hấp thụ

http://hoahocsp.tk


http://hoahocsp.tk


5.2. Phương pháp phân tích đo điện thế


5.2.2. Thế điện cực

5.2.3. Phương pháp đo thế điện cực

5.2.4. Kỹ thuật định lượng

5.2.5. Thiết bị đo điện thế

5.2.6. Ứng dụng

http://hoahocsp.tk



Dựa trên sự ứng dụng hoặc các quy luật, hiện tượng có liên quan tới phản ứng điện hóa xảy ra trên ranh giới tiếp xúc giữa các cực và dung dịch phân tích hoặc là các tính chất điện hóa tạo nên môi trường giữa các cực

Hệ thống: Dung dịch chất điện ly có thành phần thích hợp

chứa chất phân tích để trong bình điện hóa; Các điện cực; Máy đo.

http://hoahocsp.tk


5.2.2. Thế điện cực

Điện cực: hệ nối tiếp nhau của các tướng dẫn điện(kim loại, dung dịch chất điện li)

Điện cực kim loại – ion kim loại (điện cực tan)

Me / Men+//

http://hoahocsp.tk


Điện cực

Pt / Ox / Kh //Điện cực khí

Pt(H2) / H2 / H+ //

http://hoahocsp.tk


Điện cực

Điện cực bạc clorua

Ag / AgCl ; Cl- Điện cực calomel

(Pt) Hg / Hg2Cl2 ; Cl-

http://hoahocsp.tk


5.3. Phương pháp sắc ký


5.3.3. Ứng dụng

5.3.2. Một số phương pháp sắc ký thông dụng

http://hoahocsp.tk

bài giảng hpt_trần phương thảo.pdf

Documents