Chương 3Phương pháp phân tích thể tích

• Mục tiêu học tập:

• 1/ Trình bày được nội dung của phương pháp phân tích thể tích.

• 2/ Trình bày được quy tắc chung và cách tính kết quả định lượng trong phân tích thể tích.

• I. Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích thể tích:

• * Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích thể tích: R + X = P + Q.

• - Từ thể tích thuốc thử R đã biết nồng độ chính xác hoặc thể tích mẫu thử chứa X. Xác định được hàm lượng của X.

• - Quá trình thêm từ từ dd trên buret vào dd chất cần phân tích ở dưới bình nón, được gọi là quá trình chuẩn độ.

• II. Điểm tương đương, điểm kết thúc:

• 1/ Điểm tương đương:

• - Thời điểm, lượng thuốc thử R cho vào vừa đủ để phản ứng hết với toàn bộ chất X gọi là điểm tương đương.

• - Hay nói cách khác: Điểm tương đương là thời điểm khi số đương lượng (ER) của thuốc thử R phản ứng bằng số đương lượng gam (EX) của chất X trong mẫu thử.

• 2/ Cách xác định điểm tương đương:

• - Dựa vào màu sắc của chỉ thị.

• - Dựa vào sự thay đổi đột biến các thông số lý-hoá xảy ra ở điểm tương đương.

• 3/ Điểm kết thúc chuẩn độ:

• - Chỉ thị màu thay đổi : Đổi màu, xuất hiện tủa…

• - Chỉ thị điện hoá thay đổi đột biến: Điện thế, cường độ dòng, độ dẫn điện…

• III. Yêu cầu đối với phản ứng trong phân tích thể tích:

• - Phải xảy ra hoàn toàn.

• - Phải xảy ra đủ nhanh.

• - Phải có tính chọn lọc cao.

• - Phải chọn được chỉ thị xác định chính xác điểm tương đương.

• IV/ Các phương pháp phân tích thể tích:

• 1/ Phương pháp trung hoà.

• 2/ ‘’ ‘’ Oxy hoá khử.

• 3/ ‘’ ‘’ kết tủa.

• 4/ ‘’ ‘’ tạo phức.

• V/ Các kỹ thuật chuẩn độ;• 1/ Chuẩn độ trực tiếp:• Cho dd chuẩn độ phản ứng trực tiếp với chất cần

định lượng.• 2/ Chuẩn độ thừa trừ(Chuẩn độ ngược) Cho thể tích

chính xác, và dư 1 lượng dd thuốc thử chuẩn độ tác dụng với 1 lượng hoặc thể tích chính xác dd chất cần định lượng. Chuẩn độ thuốc thử dư bằng 1dd chuẩn độ khác.

• 3/ Chuẩn độ thế:• Cho 1 thể tích chính xác dd cần định lương tác dụng

với 1 lượng tác dụng với 1 lượng dư thuốc thử, phản ứng sẽ sinh ra 1 chất mới có số đương lượng tương đương với số đương lượng chất mới sinh bằng một dd thuốc thử chuẩn độ

• VI/ Các dung dịch dùng trong phân tích thể tích:

• 1/ Nồng độ phần trăm(C%)

(C% KL/KL):

- Số gam chất tan có trong 100g dung dịch:

- Số gam chất tan có trong 100 ml dung dịch:

C%=mct

mdd

x100 =mct

V.dx100

C%=mct

Vdd

x100

(C% KL/TT)

• 2/ Nồng độ gam/l (g/l)

• - Số gam chất tan trong 1 lít dung dịch

• Độ chuẩn T:

Số gam chất tan trong 1 ml dung dịch

• Tính nồng độ nguyên chuẩn N theo độ chuẩn:

Cg/l=mct

Vdd

x100

T(g/ml)=mct

Vdd

N=T.1000

Ect

• 3/ Nồng độ Mol/lit:

• Số mol chất tan trong 1 lít dung dịch:

• Trong đó:

• Mct: khối lượng chất tan.

• Mct: phân tử lượng chất tan.

• V: thể tích dung dịch.

CM=mct

MctVx100

• 4/ Nồng độ đương lượng(nguyên chuẩn N)• a/ Đương lượng gam: Ký hiệu là EĐương lượng gam của 1 chất là khối lượng tính

bằng gam của chất đó phản ứng vừa đủ với 1 đương lượng gam của hydro hay oxy, hoặc với 1 đương lượng gam của 1 chất bất kỳ nào khác.

b/ Cách tính đương lượng gam:

Trong đó: M: là khối lượng phân tử hoặc khối lượng ion của chất (g)

n: là 1 số thay đổi tùy theo loại hợp chất

E=M

nSGK (18)

• 5/ Dung dịch đương lượng (nguyên chuẩn)

• Là dung dịch có nồng độ biểu thị bằng số đương lượng gam chất tan có trong 1000 ml dung dịch. Kí hiệu là N.

• Trong đó:

• Mct: khối lượng chất tan (g)

• Ect: Đương lượng gam chất tan (g)

• Vdd: Thể tích dung dịch (ml)

N=mct

Ect.Vdd

X 100

6/ Tác dụng giữa các dung dịch đương lượng

Theo định luật đương lượng:

- Khi 2 dd có nồng độ đương lượng bằng nhau thì chúng tác dụng vừa đủ với nhau theo những thể tích bằng nhau: N1V1 = N2V2

• VII. Pha dung dịch chuẩn độ:

• Dung dịch chuẩn độ là dd đã biết nồng độ chính xác, dùng để xác định nồng độ các dung dịch khác.

• 1/ Pha từ hóa chất tinh khiết:

• * Hóa chất dùng để pha dung dịc chuẩn phải đáp ứng các yêu cầu:

• - Có độ tinh khiết xác định.

• - Có thành phần và công thức hóa học ổn định.

• - Bền vững khi bảo quản ở dạng rắn, cũng như trong dung dịch.

• a/ Tính lượng hóa chất cần lấy:

• Trong đó: m: khối lượng chất cần lấy (g).Vdd: Thể tích dd cần pha (ml)• b/ Cân chính xác khối lượng hóa chất tính

theo lý thuyết.• c/ Cân chính xác khoảng rồi hiệu chỉnh lại

nồng độ. d/ Tiến hành pha.

SGK-21

NA=mA

EAVddA

.1000 mA=NA.Vdd.EA

1000

• 2/ Pha từ hóa chất không tinh khiết:• Trong phân tích định lượng, thường sử dụng các dd

chuẩn: các Acid, base vô cơ, KMnO4, Na2S2O3. Tất cả các chất này đều không đáp ứng yêu cầu đối với chất gốc.

• VD: - HCl: dễ bay hơi.• - H2SO4 đặc dễ hút nước từ không khí.• - NaOH, KOH: dễ hấp thụ CO2 và hơi ẩm từ không

khí.• - KMnO4, Na2S2O3: là những chất oxy hóa khử mạnh,

nên dễ bị thay đổi thành phần.• Vì vậy chúng ta không thể pha trực tiếp được dung

dịch có nồng chính xác, mà chỉ có thể pha gần đúng rồi dùng chất gốc để xác định chính xác nồng độ của chúng

• 3/ Xác định hệ số hiệu chỉnh của dung dịch.

• Hệ số hiệu chỉnh cho biết nồng độ thực của dung dịch lớn hay nhỏ hơn nồng độ lý thuyết bao nhiêu lần:

K=ath

aLT TLT

Tth Nth

NLT

= = Nth= K.NLT

• * Tính hệ số hiệu chỉnh:

• - Trường hợp cân 1 lượng chất gốc để pha thì K được tính:

• Trong đó:

• a: khối lượng hóa chất tinh khiết (g).

• T: Độ chuẩn lý thuyết của dd tính theo hóa chất tinh khiết (g/ml).

• V: thể tích dd pha (ml)

K=a

T.V=

Tth

TLt

• - Trường hợp lấy 1 thể tích dd gốc để pha, tính K như sau:

Trong đó:

V0: Thể tích dd gốc (ml)

K0: Hệ số hiệu chỉnh của dd gốc.

V: Thể tích dd cần pha.

K=V0

VxK0

• 4/ Điều chỉnh nồng độ dung dịch:

• Trong phân tích định lượng, dd chuẩn bao giờ cũng phải xác định lại nồng độ trước khi chuẩn độ.– Nếu K= 1 thì Nth = NLT.

– Nếu k >1 thì Nth>NLT: Phải thêm nước

– Nếu K<1 thì Nth < NLT: Phải thêm hóa chất

• VIII/ Tính kết quả trong phân tích thể tích.

• 1. nguyên tắc chung:

• Trong phân tích thể tích, quá trình chuẩn độ kết thúc tại lân cận điểm tương đương.

• Tại điểm tương đương, số tương đương (hay số mili đương lượng) của thuốc thử sẽ bằng số đương lượng (số mili đương lượng) của chất cần xác định: N1V1 = N2V2

• Tích số của nồng độ chuẩn với thể tích dd là đại lượng không đổi với cả 2 chất tham gia phản ứng.

2/ Tính kết quả theo nồng độ đương lượng của thuốc thử:

a/ Tính kết quả trong phương pháp định lượng trực tiếp hoặc phương pháp thế:– Dung dịch cần xác định lượng là B: Lấy VB ml có

nồng độ cần xác định NB.– Dung dịch chuẩn là A: lấy VA ml có nồng độ xác định

NA

Tại điểm tương đương ta có:VA.NA = VB.NB

Từ đây ta tính được:

EB: khối lượng đươn lượng chất B

NB=VA.NA

VB

Pg/l=VA.NA

VB

xEB

• * Trường hợp cân m gam một mẫu thử để xác định độ tinh khiết của nó, định lượng hết VAml dd chuẩn có nồng độ NA. Hàm lượng C% (KL/KL) của B được tính theo công thức sau:

C%(KL/KL)=NA.VA.EB

1000x

100

m

• b/ Tính toán kết quả trong phương pháp thừa trừ(chuẩn độ ngược)

- Giả sử lấy VB ml chất cần định lượng B,

thêm VA ml dd chuẩn A có nồng độ NA

(dd chuẩn A cho thừa)

- Chuẩn độ chất A còn lại hết Vcml dd chuẩn C có nồng độ NC. Tính nồng độ NB ?

- Chất A phản ứng với cả 2 chất B và C. Do đó số mili đương lượng chất A phải bằng tổng số mili đương lượng của B và C

NA.VA = NB.VB + NC.VC

NB.VB = NA. VA + NC.VC

• Khi tính C% (KL/KL) cũng lý luận tương tự, ta có:

NB=NA.VA – NC.VC

VB

C% (KL/KL)=(NA.VA – NC.VC)

1000xEB

100

m

• C/ Tính kết quả theo độ chuẩn của thuốc thử:• Xác định hàm lượng C%:Lấy m gam mẫu thử B_định lượng bằng dd

chuẩn A hết VA ml có độ chuẩn TA.- Lượng chất A tham gia phản ứng là TA.VA.- Hàm lượng C% (KL/KL) của chất B được tính

theo công thức:

- Trong đó: - EA: khối lượng đương lượng- EB: khối lượng đương lượng tinh khiết B

C%(KL/KL)=TA.VA.EB

EA

x100m

• * Xác định hàm lượng P/l:

• Lấy VB ml dd chất B, định lượng hết VA ml dd chuẩn A có độ chuẩn TA.

• Hàm lượng Pg/l của chất B được tính theo công thức:

PBg/l = TA.VA.EB

EA

1000

VB

• IX/ Sử dụng các dụng cụ đo thể tích:• Các dụng cụ đong đo thể tích dùng trong phân tích

định lượng, thông dụng nhất là buret, pipet, bình định mức.

• 1/ Buret:• Buret là ống hình trụ có chia vạch 1/10; 1/20; 1/50 ml

dùng để chuẩn độ.• Cách sử dụng (SGK-27)• 2/ Pipet:• - Pipet thường: là những ống thủy tinh hình trụ chia

nhiều vạch.• - Pipet chính xác: loại pipet có bầu to ở giữa còn 2

đầu vuốt nhỏ, với 1 vạch đành dấu ở phía trên, hoặc 2 vạch ở 2 đoạn nhỏ trên và dưới, pipet chính xác có nhều cỡ: 1,2,5,10,20,25,50,100 ml.

• * Cách sử dụng: (SGK-28)

• 3/ Bình định mức:• Bình định mức dùng để pha các loại dd chuẩn

hoặc dd phân tích khác. Bình thường có dạng hình cầu, tiết diện tam giác cổ dài và hẹp, có vạch giới hạn thể tích, có nắp thủy tinh nhám, có nhiều cỡ dung tích khác nhau: 5, 10, 20, 25, 50, 100, 200, 250, 500, 1000, 2000 ml.

• Lưu ý: khi sử dụng bình định mức: - không làm khô bình bằng sấy nóng. - Không rót dụng dịch còn nóng hoặc lạnh vào

bình.- Không dùng bình định mức để chứa bảo quản

dung dịch.