Bài giảng Hóa Phân tích
1. Thuyết acid baz Bronsted – Lowry 1923:
I. Đại cương về acid baz
Cl-
HCl + H2O
+ H3O+
acid
Baz
Baz liên hợp của HCl
Acid liên hợp của H2O
Slide 1
Baz: là những chất có khả năng nhận
Acid: là những chất có khả năng nhường proton
+
proton
Baz
Acid
Baz liên hợp của H2O
Acid liên hợp của NH3
+ OH- NH3 + H2O NH4
• Slide 2
Một chất chỉ thể hiện tính acid khi có chất khác nhận proton của nó và ngược lại
Đại cương về acid baz
H2O vừa đóng vai trò là một acid vừa đóng vai trò là một baz nên ta nói H2O là dung môi lưỡng tính.
• Slide 3
Một cách tổng quát, phản ứng acid – baz là kết quả trao đổi proton giữa 2 cặp acid baz liên hợp khác nhau
1
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
HẰNG SỐ KCB
Acid1 + Baz2 Baz1 + Acid2
• Slide 4
Hằng số cân bằng của phản ứng:
HẰNG SỐ Ka, Kb
HA + H2O A- + H3O+
• Slide 5
Đối với dung dịch loãng, [H2O] const nên:
• Slide 6
HA + OH- A- + H2O
2
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Thông thường người ta sử dụng pKa và pKb:
• Slide 7
Khái niệm pH – Thang pH
pKa = -lgKa; pKb = -lgKb; pKa + pKb = 14 ở 25 0C.
pH = – lg[H+] pOH = – lg[OH-]
Xét cân bằng của nước
Kw =Kcb*[H2O]2= [H+][OH-] = 10-14 pH + pOH = 14
• Slide 8
H2O + H2O H3O+ + OH-
0 pOH 14
Thang pH
• Slide 9
0 7 14 pH
3
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Công thức tính pH
Dung dịch đơn axit mạnh HCl nồng độ đầu Ca Ca 10-6 M
pH = –lg Ca
• Slide 10
Công thức tính pH
Ca < 10-6M
Dung dịch đơn bazơ mạnh: NaOH Cb
• Slide 11
Cb > 10-6M pH = 14 + lgCb Cb < 10-6 M [OH-]2 – Cb[OH-] - Kw = 0 Hoặc [H+]2 + Cb[H+] – Kw = 0
pH của dung dịch đơn axit yếu
hằng số acid Ka, nồng độ ban đầu Ca
pH của một dd đơn acid yếu HA có
• Slide 12
HA + H2O H2O + H2O H3O+ + A- H3O+ + OH-
4
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
pH của dung dịch đơn axit yếu
Phương trình bảo toàn proton:
[H+] = [A-] + [OH-] [A-] = [H+] – [OH-]
• Slide 13
• Slide 14
Pt bảo toàn khối lượng
Cách tính pH gần đúng
So sánh
với Ca
Tính giá trị gần đúng
5
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Trường hợp 1:
Và
Trường hợp 2: Ka khá lớn nên H+ Ca
Trường hợp 3: Ka rất nhỏ (Ka < 10-9)
6
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Công thức tính pH
Bài tập: Tính pH của dung dịch HF có Ca = 10-3 M, Ka = 6,8.10-4. Tính pH của dung dịch HCN có Ca = 10-4 M và Ka = 10-9,4 Tính pH của dung dịch CH3COOH có Ca = 10-1 M và Ka = 10-4,75
• Slide 20
pH của các đa acid, baz (mạnh, yếu), đa baz sinh viên tự đọc trong bài giảng
Dung dịch đệm pH
• Slide 21
Dung dịch đệm pH là dung dịch có pH rất ít thay đổi khi trong dung dịch xuất hiện một lượng nhỏ acid hay bazơ.
7
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Hệ đệm pH: gồm 2 loại đệm đơn và đệm kép
Hệ đệm đơn: là một hỗn hợp axit yếu HA và bazơ liên hợp A- (Dưới dạng muối NaA) hoặc bazơ yếu và muối của nó(axit liên hợp).
pH của dung dịch đệm
Hệ đệm kép: hỗn hợp nhiều cặp axit-bazơ liên hợp: NaH2PO4 +Na2HPO4
• Slide 23
Khi Ca, Cb khá lớn so với [H+] và [OH-]
Đệm năng của dung dịch đệm
• Slide 24
8
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Đệm năng của dung dịch đệm
Đệm năng đạt cực đại khi
• Slide 25
Hệ đệm CH3COOH – CH3COONa
• Slide 26
PHƢƠNG PHÁP TRUNG HÒA
Đây là phương pháp nhanh chóng và chính xác nhằm xác định các acid hoặc baz trong mẫu:
Một vài acid và baz vô cơ
Hàng trăm hợp chất hữu cơ
• Slide 27
9
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
PHƢƠNG PHÁP TRUNG HÒA
Dung dịch chuẩn:
+ Là acid mạnh (pp acid) chất
xác định là baz mạnh hay baz yếu
+ Là baz mạnh (pp baz) chất
xác định là các acid mạnh, acid yếu
• Slide 28
Dung dịch chuẩn
Dung dịch chuẩn là Baz mạnh
Thường là NaOH đôi khi dùng KOH.
NaOH không phải là dung dịch chuẩn gốc vì NaOH dễ hút ẩm, dễ tác dụng với CO2 trong không khí và có độ tinh khiết không cao.
• Slide 29
Cần phải hiệu chỉnh (chuẩn hóa) nồng độ dung dịch NaOH sau khi loại bỏ kết tủa Na2CO3.
Dung dịch chuẩn
Loại bỏ Carbonate trong dung dịch
chuẩn NaOH:
Cần phải
• Slide 30
loại bỏ carbonate để tránh việc tạo thành dung dịch đệm khi chuẩn độ gây cản trở việc xác định điểm cuối.
10
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Dung dịch chuẩn
Pha dung dịch NaOH bão hòa với nồng độ này Na2CO3 sẽ kết tủa và lắng xuống đáy bình.
Có thể loại bỏ carbonate bằng cách thêm Ba2+ tinh khiết để tủa BaCO3.
Hiệu chỉnh nồng độ dung dịch NaOH
• Slide 31
Dung dịch chuẩn NaOH có thể được chuẩn hóa lại nồng độ bằng một số chất chuẩn gốc
Dung dịch chuẩn
Kali Hydro phtalic acid
• Slide 32
M = 204.2, pKa = 5,4
Dung dịch chuẩn
2-Furonic acid
pKa = 3,06
Acid oxalic H2C2O4.2H2O
• Slide 33
pKa1 = 1.25; pKa2 = 4.27
11
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Dung dịch chuẩn
Dung dịch chuẩn là acid mạnh:
• Slide 34
Thuờng là HCl tuy nhiên còn có thể sử dụng các acid như H2SO4, HNO3, HClO4. Các acid này có tính oxi hóa do đó có khả năng gây ảnh hưởng nếu chất xác định là những chất hữu cơ. Hơn nữa việc pha chế các acid này khá nguy hiểm so với việc pha chế dung dịch HCl.
Dung dịch chuẩn
Pha chế dung dịch chuẩn HCl:
HCl không phải
• Slide 35
là dung dịch chuẩn gốc. Dung dịch HCl thường được pha từ dung dịch HCl đậm đặc C 12M.
Dung dịch chuẩn
dịch chuẩn gốc.
Hiệu chỉnh lại nồng độ bằng dung
Một số chất chuẩn gốc để hiệu chỉnh nồng độ HCl:
Na2CO3 (ít dùng do tạo CO2 gây ảnh hưởng điểm cuối chuẩn độ)
• Slide 36
Na2B4O7.10H2O
12
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Dung dịch chuẩn
Lưu ý:
• Slide 37
ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ
Trong đa số trường do yêu cầu về độ đúng của pp không được dùng dung dịch chuẩn NaOH để chuẩn hóa nồng độ dung dịch chuẩn HCl.
• Slide 38
Đường biễu diễn sự phụ thuộc pH vào thể tích dung dịch chuẩn hoặc tỉ phần chuẩn độ
ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ
Khoảng bước nhảy pH 1
• Slide 39
Xuất hiện điểm uốn tại điểm tương đương F =1 và lân cận điểm tương F = 1 0,01 khoảng bước nhảy pH.
13
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
pH của dung dịch thay đổi đột ngột trong khoảng từ F = 0,99 đến F = 1,01.
Ta phải kết thúc quá trình chuẩn độ tại
giá trị Vcuối (ml) sao cho Fcuối nằm giữa F = 0,99 và F = 1,01. Tức là ta phải kết thúc chuẩn độ sao cho:
• Slide 40
pHF = 0,99 < pHcuối < pHF = 1,01
Chất chỉ thị
• Slide 41
Sử dụng một lượng nhỏ chất chỉ thị sao cho màu sắc dung dịch thay đổi một cách rõ rệt nhất ở chính thời điểm pH = pHcuối.
Chất chỉ thị pH
Là acid hữu cơ (Bronsted) có màu
Bản chất:
dạng acid và dạng baz khác nhau.
Chất chỉ thị cũng bị chuẩn độ trong quá trình chuẩn độ do đó cũng làm tiêu hao một lượng dung dịch chuẩn R.
• Slide 42
chỉ được phép cho một lượng rất ít chỉ thị khi chuẩn độ.
14
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chất chỉ thị pH
Điều kiện chỉ thị:
Tính acid hoặc baz của chỉ thị phải yếu hơn chất xác định
Lượng chỉ thị cho vào phải nhỏ để thể tích VR tiêu tốn cho phản ứng với chỉ thị là không đáng kể.
• Slide 43
Màu sắc của chỉ thị phải thay đổi rõ rệt tại điểm cuối chuẩn độ.
Chất chỉ thị pH
• Slide 44
Chất chỉ thị pH
Ta ký hiệu một chất chỉ thị ở dạng aicd Bronsted là HInd, khi hòa tan vào nước HInd phân ly như sau:
Khoảng đổi màu của chỉ thị:
• Slide 45
HInd + H2O H3O+ + Ind-
15
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chất chỉ thị pH
• Slide 46
Chất chỉ thị pH
Tùy thuộc vào pH của dung dịch mà ta có thể thấy dung dịch có màu của dạng acid hay màu của dạng baz.
+ Dung dịch sẽ có màu HInd khi:
• Slide 47
pHI pKa, Ind – 1
+ Dung dịch sẽ có màu Ind- khi:
pHII pKa, Ind + 1 Khoảng đổi màu của chỉ thị:
pHInd = pHII – pHI = 2.
• Slide 48
2 tùy thuộc vào thị Thực tế pHInd giác của con người.
16
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
• Slide 49
Chỉ số pT chỉ thị:
Trong khoảng pH đổi màu của chỉ thị
• Slide 50
• Slide 51
có một giá trị pH mà tại đó màu sắc dung dịch thay đổi một cách rõ rệt nhất. Giá trị pH đó gọi là chỉ số pT của chỉ thị.
17
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chất chỉ thị pH
Phenolphthalein Dạng Acid: Không màu Khoảng pH đổi màu 8.0~9.0
• Slide 52
Dạng baz: Màu hồng
Chất chỉ thị pH
Chỉ số pT có thể khác nhau ít nhiều giữa những người quan sát phép chuẩn độ.
Ta phải chọn lựa chất chỉ thị sao cho chỉ số pT của chỉ thị nằm trong khoảng bước nhảy pH, nghĩa là:
• Slide 53
pHF=0.99 < pT Có giá trị pT nằm trong khoảng bước Một chỉ thị được coi là tốt khi: nhảy pH (bắt buộc) • Slide 54 Có khoảng đổi màu hẹp để sự chuyển
màu xảy ra rõ ràng chính xác tại thời
điểm pH = pT. Lý thuyết màu: Violet Vàng lục 400 – 430 1 430 – 480 2 Chàm (blue) Vàng 480 –490 3 Chàm lục Cam 490 – 500 4 Lục chàm Đỏ 500 – 560 5 Lục (Green) Đỏ tía 560 –580 6 Vàng lục Tím 580 –595 7 Vàng (yellow) Chàm 8 595 – 650 Cam (orange) Chàm lục 9 650 – 730 Đỏ (Red) Lục vàng 10 730 – 760 Đỏ tía (purple) Lục • Slide 55 Nếu dung dịch chỉ hấp thụ một màu
thì màu quan sát được là màu bổ sung. • Slide 56 1 10 2 Tím Đỏ tía Chàm 9 3 Đỏ Chàm
lục Cam Lục
chàm 8 4 Vàng Lục Vàng
lục 7 5 • Slide 57 6 Nếu dung dịch hấp thụ hai màu thì
màu quan sát được là tổ hợp của hai
màu bổ sung. Ta căn cứ vào đồng hồ
màu để dự đoán tổ hợp màu. • Slide 58 Qui tắc 1: Sự tổ hợp hai màu đối nhau làm triệt tiêu màu • Slide 59 Qui tắc 2: sự tổ hợp hai màu không
đối nhau tạo ra màu mới nằm ở vị trí
chính giữa của cung vòng tròn nhỏ của
2 màu ấy Trên đồng hồ màu hai màu đối diện
nhau là hai màu tương phản với nhau
nhất. Dựa vào nguyên lý này người ta
pha hỗn hợp chỉ thị nhằm làm tăng độ
tương phản khi chuyển màu. • Slide 60 Chất chỉ thị hỗn hợp: Chỉ thị Tashiro (MR : MB = 2 : 1) pT = 5.4
Khi pH 4.4 Tím • Slide 61 MR MB Khi pH 6.2 • Slide 62 MR MB Khi 4.4 pH 6.2 “chàm lục” + “cam” không màu • Slide 63 MR MB Không màu Chuẩn độ acid mạnh Phản ứng chuẩn độ: vd chuẩn độ HCl 0,1 N bằng NaOH 0,1 N + OH- H3O+ H2O • Slide 64 N, V N0,V0 Đường cong chuẩn độ: Tại điểm F bất kỳ ta luôn có phương
[H3O+]F + • Slide 65 trình trung hòa điện tích:
[Na+]F = [OH-]F + [Cl-]F
[H3O+]F + FN0DF = [OH-]F + N0DF Chuẩn độ HCl 0,1 N bằng NaOH 0,1 N • Slide 66 F=1,01
pH =10,7 F=0,99
pH =3,3 • Slide 67 • Slide 68 • Slide 69 Điều kiện chuẩn độ chính xác > 99.9% Chuẩn độ acid yếu HA + OH- A- + H2O • Slide 70 N, V N0, V0 • Slide 71 Khoảng bước nhảy từ 6,75 –10,70. Vậy ta
chọn chỉ thị có 6,75 < pT < 10,7. Khoảng
bước nhảy bị hẹp lại so với trường hợp
chuẩn độ acid mạnh. • Slide 72 Điều kiện chuẩn độ chính xác > 99,9% Phản ứng chuẩn độ: chuẩn độ đa acid
H3A có hằng số Ka1; Ka2; Ka3 bằng
NaOH. Thông thường ta chỉ có thể
chuẩn độ được đến nấc thứ 2. • Slide 73 Nấc 1: H3A + OH-
Nấc 2: H2A- + OH- H2A- + H2O
HA2- + H2O Đường cong chuẩn độ: F
1,5
1,99
2 • Slide 74 F
0,00
0,50
0,99
1,00
1,01 pHF
1,56
2,12
4,12
4,67
5,21 pHF
7,21
9,21
9,78
2,01 10,36
2,50 12,36 • Slide 75 Đường cong
chuẩn độ acid
H3A
0.1M
bằng NaOH
0.1 N cho
pKai = 2.12;
7,21; 12,36 Điều kiện chuẩn độ chính xác > 99%: Chuẩn độ nấc I: • Slide 76 Chuẩn độ nấc II: Chuẩn độ đơn acid có pKa > 7: Dùng thuốc thử phụ trợ để chuyển dạng HA có pKa > 7 về dạng HA’ có pKa < 7. + pKa = 9,25 ta + + 6HCHO 4NH4 (CH2)6N4.H+ + 3H+ + 6H2O
pKa = 5,13 • Slide 77 Ví dụ: Để chuẩn độ NH4 thêm Formaldehyd: có pKa = 9,2 ta thêm vào một rượu đa
chức như glycerol hoặc manitol Ví dụ 2: Để chuẩn độ acid Boric HBO2 • Slide 78 HBO2 + Manitol Ví dụ: Hỗn hợp H2SO4 + H3PO4: Khi chuẩn độ với chỉ thị pT = 5,1 ta được VI =
VH2SO4 + VI H3PO4 Khi chuẩn độ với chỉ thị pT = 10,2 ta đo được
VII = VH2SO4 + 2VI H3PO4 • Slide 79 • Slide 80 N-organic K2SO4 : CuSO4 N-inorganic (NH+ 4) 1:10 N-inorganic Chưng cất NH3 bằng hệ thống Kjendahl. Khí
NH3 được hấp thụ trong lượng dư chính xác
H2SO4 hoặc dung dịch H3BO3 có pH = 5.4. • Slide 81 Hàm lượng P trong phân bón hoặc bột giặt
được qui về P2O5. HCl Phosphate Ortho phosphoric
(H3PO4) Dùng NaOH điều chỉnh đến pH = 4,0 hoặc
5,1. Sau đó chuẩn bằng dung dịch NaOH
0,1N với chỉ thị PP hoặc chỉ thị có pT = 10,2. • Slide 82Chất chỉ thị
18
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chất chỉ thị pH
TT
, nm
Màu phổ
Màu bổ sung
Chất chỉ thị pH
19
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chất chỉ thị pH
Chất chỉ thị pH
Chất chỉ thị pH
20
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
21
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chuẩn độ đơn acid
Chuẩn độ đơn acid
Chuẩn độ đơn acid
F
0
pHF
1,00
0,99
3,30
1,00
7,00
1,01
10,70
2,00
12,52
22
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
PP
MO
PP
MO
Chuẩn độ đơn acid
23
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chuẩn độ đơn acid
Vẽ đồ thị của đường chuẩn độ:
Chuẩn độ acid HA 0,1N bằng NaOH 0,1
N có pKa = 4,75
PP
F
0,00
0,50
0,99
1,00
1,01
2,00
pHF
2,88
4,75
6,75
8,72
10,70
12,52
Chuẩn độ đơn acid
24
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chuẩn độ đa acid
Chuẩn độ đa acid
Chuẩn độ đa acid
25
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Chuẩn độ đa acid
Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa
Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa
26
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa
Chuẩn độ hỗn hợp acid mạnh + đa acid:
Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa
Xác định đạm tổng bằng phương pháp
Kjendahl:
27
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
Bài giảng Hóa Phân tích
Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa
Chuẩn độ P: (trong phân bón, bột giặt)
28
www.sites.cntp.edu.vn/anachem
![Bài giảng Hóa phân tích TS. Lê Thị Hải Yến: Tổng hợp kiến thức [mới nhất]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2023/20230607/phuong3129/135x160/2361686125460.jpg)
![Tập bài giảng Hoá học đại cương 1 - Đăng Thị Thu Huyền [Full, Chi Tiết]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2026/20260312/hoabattu2026/135x160/11351773633935.jpg)
