Bài giảng Chuẩn độ thể tích phương pháp acid - base - PGS. TS. Võ Thị Bạch Huệ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chuẩn độ thể tích phương pháp acid base do PGS. TS. Võ Thị Bạch Huệ biên soạn với mục tiêu: Nêu khái niệm về acid - base theo các thuyết Arrhenius, Lewis, Bronsted; Trình bày phản ứng acid - base xảy ra trong các dung môi có proton hoạt động; Sử dụng được các công thức để tính pH của các dung dịch có tính acid - base; Trình bày được ý nghĩa của phương pháp A-B và biết cách chọn các chỉ thị màu; Nêu định nghĩa, thành phần, cơ chế và mục đích sử dụng dung dịch đệm;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chuẩn độ thể tích phương pháp acid - base - PGS. TS. Võ Thị Bạch Huệ

CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH PHƢƠNG PHÁP ACID BASE http://www.al.lu/chemistry/stuff4/DL4/dl4.htm Biên soạn: PGS TS Võ thị Bạch Huệ 1 tháng 9/2015
PHƢƠNG PHÁP ACID BASE Mục tiêu học tập: - Nêu khái niệm về acid – base theo các thuyết Arrhenius, Lewis, Bronsted. - Trình bày phản ứng acid  base xảy ra trong các dung môi có proton hoạt động - Sử dụng đƣợc các công thức để tính pH của các dung dịch có tính acid -base. - Trình bày đƣợc ý nghĩa của phƣơng pháp A-B và biết cách chọn các chỉ thị màu. - Nêu định nghĩa, thành phần, cơ chế và mục đích sử dụng dung dịch đệm. - Giải thích phản ứng A-B trong môi trƣờng khan nƣớc và có nƣớc. - Ứng dụng phƣơng pháp A-B để định lƣợng các hoạt chất có trong dƣợc phẩm 2
1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN acid: sinh [H+]/dd - acid: nhận e- - acid: cho H+ http :// - base: nhận H+ ww base: sinh [OH-]/dd - base: nhƣờng e- w.j erg ym. hie du. cz/ ~ca nov m/o bje vite /obj ev2 /br oa. htm Svante Arrhenius Gilbert Newton Lewis Johannes Nicolaus Bronsted (Sweden) (1859-1927) (USA) (1875-1946) (Denmark) (1879-1947) acid + base muối + nƣớc Ban acid + base acid + base HCl + NaOH NaCl + H2O theo HNO2 + H2O NO2- + H3O+ http://www.w oodrow.org/te thuyết 3 achers/ci/199 2/Lewis.html nào?
2. THUYẾT BRONSTED HA  A + H+ (1) Acid: chất cho H+ HA: acid (cho H+ ) A- : base (nhận H+ ) B + H+  BH+ (2) Base: chất nhận H+ B: base (nhận H+) HB+ :acid (cho H+) HA và A- của (1) 2 cặp A-B liên hợp. BH+ và B của (2) Viết gom (1) và (2) HA + B  BH+ + A- acid 1 base 2 acid 2 base 1 4
1.2. KẾT QUẢ THUYẾT BRONSTED HCl Cl - + H+ (HCl liên hợp với Cl-) Tổng quát hóa NH3 + H+ NH4+ khái niệm A-B (NH3 liên hợp với NH4+) 1 cặp A-B liên hợp Mở rộng khái niệm: acid: NH4OH, CH3COOH, HCO3- A và B là phân tử hoặc là ion base: NH3, CH3COO -, CO32- + dung môi trơ: phải có 2 cặp A-B Vai trò của dung môi + dung môi có H+ hoạt động 5
2. PHẢN ỨNG A-B VỚI DUNG MÔI (THUYẾT BRONSTED) Dung môi có H+ hoạt động ??: - là dung môi có tính acid hay base - có thể phản ứng với các chất tan là base hay acid có trong dung dịch. thí dụ: nước, cồn.... Nƣớc là dung môi quan trọng?? * phổ biến * có tác dụng sinh học * kích thước nhỏ * tỷ trọng của nước > nước đá * rất phân cực * có nối hydrogen 6
2.1. Phản ứng của acid-base với dung môi Dung môi có H+ hoạt động - đóng vai trò của một acid hay 1 base. acid H2O  OH  + H+ nước base H2O + H+  H3O+ (hydroxonium) acid HCONH2  HCONH  + H+ formamid base HCONH2 + H+  HCONH3+ acid ROH  RO  + H+ cồn base ROH + H+  ROH2+ H+ không ở trạng thái tự do (phải có 1 cặp A–B cho và 1 cặp A-B nhận) Còn HF + H2O  F - + H3O+ dung môi vừa (HF và H3O: cho H+, H2O và F -: nhận H+) A vừa B NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ khác?7 acid 1 base 2 base 1 acid 2
2.2. Sự phân ly của dung môi có H+ hoạt động (SH) SH / S- đƣợc xem nhƣ là cặp acid và base liên hợp SH + SH S- + SH2+ [S ] [SH2+] K= acid 1 base 2 base 1 acid 2 [SH] 2 Khi dung môi SH là nƣớc: (7.2.b) 2 H2O H3O+ + OH- [HO ] [H3O+] K= [H2O] 2 [S-] [SH2+] = K [SH] 2 = Ki (hằng số ion hóa) (7.2.c) S viết tắt? K? Ki? 8
dung môi Ki H2O (ở 23OC) [OH] [H3O+] 1014 MeOH [MeO] [MeOH2+] 1017 EtOH [EtO] [EtOH2+] 1020 HCOOH [HCOO] [HCOOH2+] 106 Chú ý: - Có thể viết [H3O+] hoặc viết [H+] - Dung môi là nước tinh khiết [H  ]  [O H ]  1014  107 - Dung môi tinh khiết bất kỳ [S-] = [SH2+] = Ki Ki là hằng - Ki thay đổi theo nhiệt độ số? Ki của nƣớc thay đổi theo nhiệt độ: (Ki = Ke) 18OC 23OC 25OC 100OC Ke 0.62 10-14 1.0 10-14 1.2 10-14 58 10-14 [H+] 0.79 10-7 1.0 10-7 1.1 10-7 7.6 10-7 9
2.3. LỰC CỦA ACID HOẶC BASE Ka? + quan TRONG DUNG MÔI CÓ H HOẠT ĐỘNG trọng hơn Kb? acid HA + SH  A + SH2+ [base] [SH2+] Ka = acid dung môi base proton solvat hóa [acid] (7.6) Kết quả: tính acid của chất tan càng mạnh thì càng dễ cho H+  Ka càng lớn và pKa càng nhỏ (pKa = - lgKa) Lực của base liên hợp A càng yếu khi acid HA càng mạnh. pKa dùng để xác định lực của cặp A-B B + SH  BH+ + S- [acid] [S ] Kb = base [base] Base 1 dung môi acid 1 base từ dung môi [S-][SH2+] = Ki  Ka x Kb = Ki Khi đề cập đến lực của A - B sẽ chỉ nói đến Ka và không bàn đến Kb. 10
Lực của cặp acid - base acid phân ly hoàn toàn trong nước acid mạnh có pKa < 0 HCl, HB, HI, HClO 3, HNO3, HClO4, H2SO4, acid chỉ phân ly một phần trong nước acid yếu có pKa > 0 như là CH3COOH Ha H20 Ha H3O+ a- base phân ly hoàn toàn trong nước base mạnh có pKa > 0 là NaOH, LiOH, KOH base chỉ phân ly một phần trong nước b base yếu có pKa < 0 như là NH3 H20 b bH+ OH- 11 H2SO4 pha thật loãng là acid yếu? CH3COOH đậm đặc là acid mạnh? thông số chỉ lực acid?
Tính chất của base liên hợp http://www.okstate.edu/jgelder/acida1.gif với acid 12 yếu?
2.5. Biểu thức bằng số của [SH2+] : khái niệm pH [base] [SH2+] Ka = (7.6) [acid] [base] Khi dung môi là nước Ka = [H3 0+] [acid] Biểu thức Henderson-Hasselbalch pH = pKa + lg [base] [acid] được tổng quát hóa cho mọi dung môi phân ly giống như nước. Biểu thức Henderson Hasselbalch? 13 Lawrence J. Henderson (1878-1942)
2.5.1. Thay đổi pH phân tử nƣớc phân ly cho H+ và OH– theo A hay B [H+] = [OH-] = 10 –7 ; pH = 7 nước tinh khiết H+ chuyển từ acid vào nước - có xuất hiện những H+ phụ. [H+] > 10 -7 và̀̀̀ pH < 7. nước có acid [acid] càng lớn thì pH càng nhỏ. nước có base base này bị phân ly và tạo OH- vì K nước = [H+] [OH-] nên [OH-] tăng thì [H+] phải giảm. [H+] < 10 -7 pH > 7 Ki được tuân theo trong dung môi tinh khiết và trong mọi dung dịch 14
2.5. Biểu thức bằng số của [SH2+] : 2.5.2. Đƣờng cong pH Biến đổi pH theo sự pha loãng dung dịch HCl Vùng pH từ 0-1 (giữa pH = 0 và pH = 1) [H+] # nhiều mà pH # o nhiều Vùng pH từ 3-7 pH  1 đơn vị thì [H+] vượt (giữa pH = 3 và pH = 7) qua 1 giá trị 10 lần. pH về gần trung tính (pH từ 3-7) [H+] # ít mà pH # nhiều 15
2.5.3. Thay đổi pH theo nhiệt độ Biến đổi giá trị pH của nước theo nhiệt độ tOC 0 15 23 30 37 pH 7,45 7,12 7,00 6,86 6,65 biến đổi pH rất quan trọng trong sinh học. - Ở 37oC, pH của máu : 7,35 < pH < 7,45.  đo pH của máu / phòng thí nghiệm phải tính sai số. 16
+ 0 H =1= 10 17 pH có giá trị âm ? pH có nêu được lực acid – base? Giải thích?
2.6. Yếu tố bên ngoài ảnh hƣởng đến tính acid và tính base 2.6.2.Phát hiện tính base và 2.6.3. Tính tương đối 2.6.1.Phát hiện tính acid và xác định lực base của chất tan của khái niệm acid-base xác định lực acid của chất tan Dmôi có khả năng Dung môi cho H+ là vì - Nếu dm nhận H+ mạnh nhận H+ càng cao thì khả năng nhận H+ của nhất (có tính base mạnh) càng dễ phát hiện thì các chất khảo sát sẽ là nó yếu hơn khả năng acid. tính acid của HA. nhận H+ của B hoà tan. - Nếu dm cho H+ mạnh - HCl yếu / acid acetic, nhất (có tính acid mạnh) Sự khác biệt càng lớn mạnh / pyridin thì các chất khảo sát sẽ là thì tính base của chất base. tan B càng cao. - Amin, alcaloid là base mạnh / acid formic 18
2.7. Liên quan giữa pH và pKa pKa = pH - lg [base] 2.7.1. Công thức tổng quát: theo (7.11) [acid] sử dụng trong mọi tình huống để tính pH của dd A hay B đã biết pKa. http:/ /www .wile y.co m/le gacy/ colle ge/b oyer/ 0470 0037 90/re view s/pH/ 19 bloo dbuff http://www.thedrugmonitor.com/acidbase.h er.gif tml
2.7.2. Công thức tính gần đúng để tính pH của 1 acid yếu (Ha) Cho acid yếu Ha (nồng độ đầu: c) vào nƣớc, hiện tƣợng xảy ra? [H+] [a ] Acid phân ly: Ha H+ + a-  Ka = [Ha] Nƣớc bị ion hoá: H2O H+ + OH -  Ke = [H+] [OH-] = 10-14 Có hai cân bằng c = [Ha]+[a-] (1) [H+] 2 Ka =  [H+] 2 = Ka x c. Theo (1): c đến từ: c - acid không phân ly: [Ha] pH = - lg [H+] -một ít phân tử acid bị phân ly để cho [a-]  c = [Ha] + [a-]  [Ha] pH = 1/2 (pKa - lg c) H+ = [H+]H2O + [H+]Ha (2) Theo (2): [H+] đến từ : - phân tử nƣớc bị phân ly ([H+]H2O) Ha H20 - phân tử acid bị phân ly ([H+] Ha Ha)  [H+] = [H+]H2O + [H+]Ha  [a-] H3O+ a- 20