Bài giảng Hóa phân tích: Chương 2 (tt) - Nguyễn Thị Hiển

Chia sẻ: Tại Tâm | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

105
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2 (tt) - Phân tích khối lượng. Chương này cung cấp những kiến thức cơ bản về các phương pháp phân tích khối lượng kết tủa như: Nguyên tắc, yêu cầu của dạng kết tủa, sự cộng kết, yêu cầu của dạng cân, một số kĩ thuật làm kết tủa, cách tính kết quả. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa phân tích: Chương 2 (tt) - Nguyễn Thị Hiển

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG I. Những khái niệm cơ bản Nguyên tắc: Chất cần phân tích được tách ra khỏi mẫu dưới dạng chất tinh khiết, có công thức hóa học xác định. Cân chính xác khối lượng chất sạch, từ khối lượng và công thức hóa học chất sạch, tính ra lượng chất cần xác định có trong mẫu . Phân loại: -Phương pháp tách làm sạch -Phương pháp chưng cất, đốt cháy -Phương pháp nhiệt phân -Phương pháp kết tủa ( Phương pháp kết tủa là trọng tâm của phân tích khối lượng)
II.Phương pháp phân tích khối lượng kết tủa 1. Nguyên tắc: Chất cần phân tích được tách ra khỏi mẫu ở dạng hợp chất kết tủa. Kết tủa được lọc, rửa sạch, sấy khô đến khối lượng không đổi để chuyển thành dạng có công thức hóa học xác định(dạng cân). Cân chính xác khối lượng dạng cân, dùng khối lượng và công thức hóa học của dạng cân để tính hàm lượng chất cần phân tích. Tiến trình phân tích Cân Hòa tan Dạng kết Cân mẫu Dạng cân Tính kết mẫu tủa quả Dạng kết tủa, dạng cân là hai công đoạn quan trọng nhất. Vì hai công đoạn này có nhiều yếu tố ảnh hưởng và độ chính xác của hai công đoạn này thường quyết định độ chính xác của phép xác định.
2.Yêu cầu của dạng kết tủa 1-Kết tủa phải ít tan : có nghĩa là độ tan S phải nhỏ Vì kết tủa đều là hợp chất ion, trong dung dịch khi tan đã điện li: MaXb = aM m+ + bX n- Tích số tan: TMaXb = [ M m+ ]a . [ Xn- ]b = [aS]a . [ bS ]b = Sa+b . aa . bb S = (TMaXb/aa.bb)1/ (a+b) . (Độ tan tỷ lệ thuận với tích số tan) Khi a=b=1, thì S= (TMaXb) 1/ 2 Thông thường khối lượng kết tủa thu được khoảng 0,1g, khối lượng mol ion trong khoảng 100g, thể tích dung dịch khi kết tủa khoảng 100ml. Nếu sai số cho phép là 0,1% thì : TMX ≤ 10-10 ,và độ tan S ≤ 10-5 Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ tan S : nồng độ ion chung, phản ứng phụ, nhiệt độ, kích thước hạt, sự già hóa tinh thể, dung môi(độ phân cực của dung môi)… 2-Kết tủa phải chọn lọc Cách làm kết tủa chọn lọc: chọn dạng kết tủa, chọn điều kiện kết tủa, hoặc che ion gây nhiễu. 3-Kết tủa phải dễ lọc, dễ rửa 4-Kết tủa phải dễ chuyển thành dạng cân
3.Sự cộng kết Hiện tượng tạp chất kết tủa đồng thời với kết tủa chính mà trong điều kiện không có kết tủa chính thì nó không kết tủa được. Vì sự cộng kết xảy ra đồng thời với quá trình kết tủa, làm tăng khối lượng kết tủa và gây sai số phân tích Phân loại: - Sự cộng kết do hấp phụ - Sự cộng kết do kết vón - Sự cộng kết do tạo tinh thể hỗn hợp. Chú ý: - Phân biệt hiện tượng cộng kết và hiện tượng kết tủa theo. - Ưu nhược điểm của hiện tượng cộng kết: Trong PTKL - gây sai số dương Trong PT - vừa có lợi, vừa có hại
4.Yêu cầu của dạng cân 1-Có công thức hóa học xác định 2-Phải bền vững về phương diện hóa học 3-Có hàm lượng chất cần xác định càng nhỏ càng tốt (Chọn dạng cân có hệ số chuyển F nhỏ để giảm sai số cân ) Hệ số chuyển F là tỉ số giữa khối lượng chất cần xác định có trong 1mol dạng cân so với khối lượng mol của dạng cân Ví dụ: Xác định Al dùng dạng cân là Al2O3 có F = 54/102 = 0,5292 Xác định Al dùng dạng cân là AlPO4 có F = 27/122 = 0,2212 Nếu dùng cân phân tích có độ chính xác là 10-4g, kết quả cân bị sai lệch ở hai trường hợp bằng nhau, nhưng khối lượng Al bị sai lệch là: 0,5259 . 10-4 g nếu dùng dạng cân là Al2O3 0,2212 . 10-4 g nếu dùng dạng cân là AlPO4
5. MỘT SỐ KĨ THUẬT LÀM KẾT TỦA - Chọn thuốc thử làm kết tủa Ưu tiên: Thuốc thử dễ phân hủy bởi nhiệt Thuốc thử có độ tan lớn Thuốc thử dùng dư so với lí thuyết (dư gấp đôi, ba lần) - Cách làm kết tủa KẾT TỦA TINH THỂ + Cần tạo được kết tủa tinh thể to + Cách làm: kết tủa trong dung dịch loãng, nóng, làm muồi. KẾT TỦA VÔ ĐỊNH HÌNH + Kết tủa nhỏ, dễ tạo keo + Cách làm: kết tủa trong dung dịch nóng, khuấy liên tục, thêm chất điện li để tránh keo tụ và pepti hóa, nhanh chóng tách kết tủa ra khỏi dung dịch. Nếu có thể thì nên làm kết tủa đồng tính (đ/c thuốc thử ngay trong dung dịch)
- Lọc rửa kết tủa + Chọn giấy lọc (màng lọc) + Cách rửa: Rửa gạn, rửa trên giấy lọc Rửa nhiều lần chia nhỏ lượng nước rửa Cn = C0 [R/(V + R) ] n n: số lần rửa V: thể tích dung dịch rửa mỗi lần R: thể tích dung môi bị giữ trong kết tủa Co: nồng độ chất bẩn ban đầu Cn: nồng độ chất bẩn còn lại trên kết tủa sau lần rửa n - Sấy và nung kết tủa Chọn điều kiện sấy nung: nhiệt độ, khí quyển nung …
6. CÁCH TÍNH KẾT QUẢ X% = F. (a/b) .100 Trong đó: F là hệ số chuyển, a là khối lượng của mẫu ban đầu lấy để phân tích (g), b là khối lượng của dạng cân (g ). 7. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP Ưu: Thiết bị, dụng cụ đơn giản, độ chính xác rất cao, áp dụng rộng rãi với nhiều chất vô cơ. Nhược: Lâu, không tự động hóa được, độ nhạy thấp. 8. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỤ THỂ - Xác định SO4 2- - Xác định Cl- - Xác định PO4 3- - Xác định SiO2 2- ; Fe+3 ; Al+3 …
CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH THỂ TÍCH ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 1. Nguyên tắc của phân tích thể tích aA + bB = cC + dD Phản ứng xẩy ra trong dung dịch. Nồng độ đương lượng của các chất tương ứng là: NA, NB. Phản ứng vừa đủ với các thể tích tương ứng VA, VB Thì NA.VA =NB.VB (định luật đương lượng) 2. Yêu cầu của phản ứng chuẩn độ - Phản ứng phải hoàn toàn (định lượng) Phải có hằng số cân bằng đủ lớn Với phản ứng: A + B = C + D Nếu sai số yêu cầu ≤ 0,1%. Thì: KCB ≥ 10 6 - Phản ứng không hoàn toàn (thuận nghịch) phải thêm xúc tác hoặc tăng to - Phản ứng phải duy nhất - Phản ứng phải chọn lọc - Tốc độ phản ứng đủ lớn - Phải có phương pháp xác định điểm tương đương
3. Một số khái niệm cơ bản trong phân tích thể tích -Phản ứng chuẩn độ -Dung dịch tiêu chuẩn, dung dịch phân tích -Chuẩn độ; sự chuẩn độ -Điểm tương đương; điểm kết thúc chuẩn độ -Chất chỉ thị -Dụng cụ: Burét, pipét - - - - - - - - 20 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
4. Phân loại phương pháp chuẩn độ - Phân loại dựa theo phản ứng chuẩn độ (dựa theo bản chất) + Chuẩn độ trung hòa: Phản ứng chuẩn độ là phản ứng trung hòa H+ + OH- = H 2O + Chuẩn độ oxi hóa khử: Phản ứng chuẩn độ là phản ứng oxi hóa khử aOxI + bKhII = a’KhI + b’OxII + Chuẩn độ kết tủa: Phản ứng chuẩn độ là phản ứng tạo kết tủa M + nX- = MXn AgNO3 + X- = AgX + NO-3 + Chuẩn độ tạo phức: Phản ứng chuẩn độ là phản ứng tạo phức Mm+ + tXn- = [ MXt ]m-nt Na2H2Y + Mm+ = MYm-4 +2Na+ +2H+ - Phân loại theo cách tiến hành Chuẩn độ trực tiếp Chuẩn độ gián tiếp + Chuẩn độ thế
5. Pha dung dịch tiêu chuẩn - Dung dịch tiêu chuẩn pha từ chất gốc ĐN Chất gốc: Là hóa chất tinh khiết được sử dụng để pha dung dịch tiêu chuẩn theo lượng cân Yêu cầu của chất gốc: Tinh khiết; bền vững; có công thức hóa học xác định; có khối lượng mol phân tử (đương lượng gam) càng lớn càng tốt. Biểu thức tính nồng độ: a . 1000 a. 1000 CM = -------------- ; NA = ------------ MA . V (ml) DA. V (ml) Trường hơp pha dung dịch nồng độ nhỏ mà chỉ có cân kĩ thuật thì cần pha dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ lớn hơn 10-2M (dd mẹ, dd tiêu chuẩn gốc) sau đó dùng dung dịch tiêu chuẩn mẹ để pha dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ nhỏ hơn - Pha dung dịch tiêu chuẩn từ chất không phải là chất gốc Pha theo lượng gam hoặc thể tích tính toán, sau đó phải chuẩn độ lại bằng dung dịch tiêu chuẩn khác. Trường hợp này nếu muốn có dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ chính xác nào đó thì khi pha phải tính dư lượng hóa chất (khoảng 5-10%), hoặc giảm thể tích nước để được dung dịch đậm đặc hơn, sau đó pha loãng thành dung dịch có nồng độ loãng hơn theo yêu cầu
6. Đường chuẩn độ ĐN: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của đại lượng vật lí, hóa học có liên quan đến nồng độ các chất tham gia phản ứng chuẩn độ(đại lượng theo dõi) vào thể tích dung dịch tiêu chuẩn đã đưa vào hoặc % chuẩn độ. Các loại đường chuẩn độ - Đường chuẩn độ trung hòa: pH= f ( % chuẩn độ) - Đường chuẩn độ oxihóa khử: E= f ( % chuẩn độ) -Đường chuẩn độ kết tủa: pX= f (% chuẩn độ) pX = -lg (X - ) - Đường chuẩn độ tạo phức: pM= f (% chuẩn độ) pM = -lg (M n+ ) - Trị số pH, E, pX, pM…tại điểm tương đương được gọi là chỉ số chuẩn độ pT
II. Đường chuẩn độ trung hòa Các loại đường chuẩn độ trung hòa - Đường chuẩn độ axit mạnh bằng ba zơ mạnh (ngược lại) - Đường chuẩn độ axit yếu bằng ba zơ mạnh - Đường chuẩn độ ba zơ yếu bằng axit mạnh - Đường chuẩn độ đa axit bằng ba zơ mạnh - Đường chuẩn độ đa ba zơ bằng axit mạnh
Các biểu thức tính pH (1) [H] = NA - [H+] + [OH-] (2) [BOH] = NB + [H+] - [OH-] NA - [H+] + [OH-] (3) [H+] = Ka ------------------------- NB + [H+] - [OH-] NB + [H+] - [OH-] (4) [OH-] = Kb ------------------------- NA - [H+] + [OH-]
1. Đường chuẩn độ axit mạnh bằng ba zơ mạnh Chuẩn độ V1 ml axít mạnh HA nồng độ N1 bằng dung dịch tiêu chuẩn ba zơ mạnh BOH nồng độ N2 HA + BOH = BA + H2O BOH V2, N2 HA V1, N1 pH khi chưa chuẩn độ: biểu thức (1) → [H+] = NA → pH = - lg [H+] = - lg NA N1 V1 - N2 V2 N1 V1 - N 2V2 pH trước tương đương: [H+] = --------------------- → pH = - lg --------------------- V1 + V 2 V 1 + V2 pH tại điểm tương đương: pH = pOH = 7 pH sau điểm tương đương: Tính theo pOH N 2V2 – N1 V1 pOH = - lg [OH-] dư = - lg ------------------- → pH = 14 - pOH V1 + V 2
% ml NaOH Nồng độ chất tính pH Công thức pH pH 0 0 [ H+] =10-1 pH = -lg 10 -1 1,00 10 -1 (20 -10) 50 10 [ H+] = ----------------- = 3,3.10 -2 pH = -lg 3,3.10 -2 1,48 20 + 10 10 -1 (20 -18) 90 18 [ H+] = ----------------- = 5.10 -3 20 + 18 pH = -lg 5.10 -3 2,30 10 -1 (20 -19,8) 99 19,8 [ H+] = ----------------- = 5.10 -4 20 + 19,8 pH = -lg 5.10 -4 3,30 10 -1 (20 -19,98) 99,9 19,98 [ H+] = ----------------- = 5.10 -5 pH = -lg 5.10 -5 4,30 20 + 19,98 100 20 pH = pOH =7 7,00 Dư NaOH pH = pOH = 7 10 -1 (20,02 -20) 100,1 20,02 [OH-] = -------------------- = 5.10 -5 pOH = -lg 5.10-5 = 4,3 9,70 20,02 + 20 pH = 14 -4,3 = 9,7 10 -1 (20, 2 -20) 10,70 101 20,2 [OH-] = -------------------- = 5.10 -4 pOH = -lg 5.10-4 = 3,3 20, 2 + 20 pH = 14 -3,3 = 10,7 110 22 Tính tương tự: [OH-] = 5.10 -3 11,70 pH = 14 -2,3 = 11,7
Đường chuẩn độ: chuẩn độ 20ml HCl 0,1N bằng NaOH 0,1N pH Nhận xét về đường chuẩn độ - Điểm tương đương pH=7, pH lân cận thay đổi 10,7 mạnh tạo bước nhẩy pH Bước - Bước nhẩy phụ thuộc vào các yếu tố 9,7 nhảy 2: e + Sai số cho phép: hai bước nhẩy ứng với sai %≤0,1% số S≤ 1% → pH= 3,3 – 10,7 (1) S≤ 0,1% → pH= 4,3 – 9,7 + Nồng độ dung dịch phân tích: nồng độ cao 7,0 Bước bước nhẩy dài, thấp bước nhẩy ngắn Nhảy 1: (2) e%≤ 1% - Dạng đường chuẩn độ: đối xứng qua điểm 4,3 trung hòa, 100% 3,3 99 99,9 100 100,1 101 % Đường chuẩn độ ba zơ mạnh bằng axít mạnh
% mlNaOH Nồng độ chất tính pH Công thức pH pH 0 0 pH = 1/2pKa - 1/2 lgNA 2,88 [ CH3COOH] =10-1 NB pH=pKa + Lg ----- 50 10,00 4,76 NA [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =1:1 90 18,00 pH = pKa = 4,75 5,72 99 19,80 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =90:10 pH=4,76 + lg (90/10) 6,76 99,9 19,98 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =99:1 pH=4,76 + lg (99/1) 7,80 100 20,00 pH=4,76 + lg (999/1) 8,73 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =99,9:0,1 NA VB pH=7+1/2pKa+1/2lg ----------- 100,1 20,02 Dung dịch muối thủy phân CH3COONa VA + VB 9,7 Dư NaOH, pH tính theo NaOH dư 101 20,20 0,02 .0,1 10,7 -5 pH = 14 –pOH = 14 -4,3 =9,7 pOH = -lg ------------= -lg5.10 =4,3 110 22,00 20+20,02 11,7 Tính tương tự
2. Đường chuẩn độ axít yếu bằng ba zơ mạnh HA (axít yếu) + BOH (ba zơ mạnh) = BA + H2O Hằng số axit Ka( 10-4 – 10-10 ) Nồng độ NA, NB Các công thức tính pH trong quá trình chuẩn độ - pH khi chưa chuẩn độ: NA - [H+] + [OH-] [H+] = Ka ------------------------- Bỏ qua các đại lượng nhỏ NB + [H+] - [OH-] Được biểu thức gần đúng (1) [H+]2 + Ka [H+] - Ka NA = 0 Khi: Ka [H+] ≤ 5% . Ka NA hay: pH ≥ 1,3 -lgNA thì có thể bỏ qua Ka [H+] bên cạnh Ka NA (Điều kiện để vận dụng biểu thức trên: Nồng độ axit không quá thấp, axit không quá yếu) Biểu thức gần đúng (2): [H+]2 = Ka NA → [H+] =( Ka.NA )1/2 → pH=1/2pKa – 1/2lgNA