Bài giảng Hóa phân tích: Chương 2

CHƯƠNG 2

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN

NỘI DUNG

1. DUNG DỊCH VÀ

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH

(cid:190) Khái niệm dung dịch

(cid:190) Các loại nồng độ dung dịch và cách biểu thị

(cid:190) Các cách quy đổi giữa các dạng nồng độ

2. CÂN BẰNG HOÁ

HỌC – ĐL TÁC DỤNG KHỐI

LƯỢNG

3. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

1. KHÁI NIỆM DUNG DỊCH

Dung dịch (dd) là hệ đồng thể

Tùy trạng thái tập hợp của chất phân MT phân tán tán và

do sự tử phân tán của các phân hay ion vào nhau

các dạng dd khác nhau

O)

chất phân tán (chất tan) Môi trường phân tán (d_môi)

1. 2. 3. 4. 5. 6.

(dd NaCl) R/L L/L (Rượu/H2 K/L (DD HCl) R/K (bụi/ko khí) R/R (hợp kim) L/K (sương mù)

Thành phần thay đổi trong một giới hạn rộng

DUNG DỊCH –

NỒNG ĐỘ

DD

(cid:190) Nồng độ dd: lượng chất tan trong lượng dmôi xác định.

(cid:190) Dung dịch loãng ⇒ chất tan ít

(cid:190) Dung dịch đậm đặc ⇒ chất tan chiếm tỷ lệ lớn.

(cid:190) Dung dịch bão hoà ⇒ chứa chất tan tối đa.

Các đại lượng liên quan đến chất tan và dung môi

trong dung dịch

q (g) : Khối lượng dung môi

(ml): Thể tích chất tan

(ml) dung môi

• m (g): Khối lượng chất tan • • Vx tan m (g) vào Vx tích dd cho hoà • V (ml) : Thể • d (g/ml): Khối lượng riêng của dd thu được.

DUNG DỊCH –

NỒNG ĐỘ

DD

(cid:153) CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD

(cid:190) Độ tan S: lượng chất tan trong 100 g dung môi để tạo

100 .

nên dd bão hoà (ở điều kiện to và P xác định). S =

m q (cid:190) Nồng độ khối lượng (g/l): Số g chất tan có trong 1 lít

.

1000

C lg = /

m V

(cid:190) Độ chuẩn (T): Số g (hay mg) chất tan trong 1 ml DD

. 1000

T ml / g

T ml mg /

m V

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

(cid:153)CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD (cid:190) Nồng độ phần trăm (%): Có ba dạng biểu diễn

(cid:153)%(khối lượng/khối lượng): số g chất tan trong 100 g dd.

C

KL /%(

KL

)

100. m qm +

(cid:153)%(khối lượng/thể tích): số g chất tan trong 100 ml dd.

C

TT

KL /%(

)

.

100 m V

(cid:153)%(thể tích/thể tích): số ml chất tan trong 100 ml dd.

C

TT /%(

TT

)

.

100 V x= V

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

(cid:153) CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD

(cid:190) Nồng độ phần triệu (ppm): Biểu diễn khối lượng chất

tan có trong 106 lần khối lượng mẫu cùng đơn vị g hay 1000 kg mẫu

1 ppm = 1 g chất tan trong 106

= 1 mg chất tan trong 106

C

(

ppm

)

mg hay 1 kg mẫu 610.

m qm +

(cid:153) Nếu mẫu lỏng và dd loãng ⇒ d ≈1 g/ml

C(ppm) = C(mg/l)

⇒

(cid:190) Nồng độ mol: Số mol chất tan trong 1 lít dd

1000

C M

m . VM

NỒNG ĐỘ

DD

DUNG DỊCH – (cid:153) CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD

(cid:190) Nồng độ molan: biểu diễn số mol chất tan trong 1000

g dung môi

1000

C m

m . qM

(cid:190) Nồng độ phần mol: là tỷ số giữa số mol của cấu tử i

(ni) trên tổng số mol các chất tạo thành dd

N

i =

n i N

DUNG DỊCH –

NỒNG ĐỘ

DD

(cid:153) CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD

(cid:190) Nồng độ đương lượng: Số đương lượng chất tan trong

1 lít dung dịch.

1000

C N

m . VĐ (cid:190) Đương lượng (Đ): là phần khối lượng của nguyên tố hay hợp chất kết hợp hay thay thế vừa đủ với một đơn vị

đương lượng, hoặc một đương lượng của nguyên tố khác

Một đơn vị đương lượng

bằng 1,008 phần khối lượng H2 . hay 8 phần khối lượng O2

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

(cid:153) CÁCH TÍNH ĐƯƠNG LƯỢNG

(cid:190) Đối với nguyên tố:

: Đ của nguyên tố X

Đ

: KLNT của X

X =

M X n

(cid:190) Đối với hợp chất AB:

hoá trị của X • ĐX • MX • n : Số

: Đ của hợp chất AB

Đ

AB =

: KLPT của AB

M AB n

• ĐAB • MAB • n : Số đơn vị đương lượng

Số đơn vị đương lượng n thay đổi tùy theo phản ứng ⇒

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

(cid:153) ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT

(cid:190) AB là chất oxy hoá - khử: n là số điện tử trao đổi ứng với

2KMnO4

+ 10FeSO4

+ 8H2

SO4

= 2MnSO4

+ 5Fe2

+ K2

)3 (SO4 M

, 631

: Mn7+

Mn2+: Nhận 5 e-

⇒

KMnO4

KMnO 4

KMnO 4 5

+ 8H2 SO4 , 158 03 5

+ 2e−

→ 2Cl−

Cl2

2−

+ 6e−

→ 2Cr3+

Cr2

2−

+ 2e−

→ 2 S2

) = M / 2 ) = M / 1

Fe2

(SO4

)3 + 2e−

→ 2FeSO4

Đ(Cl2 ) / 2 ) = M (Cl2 Đ(HCl) = M(HCl) / 1 O7 ) = M/ 6 ) = M / 3 O6 O3 ) = M / 1 )3 ) (SO4

Đ(K2 Cr2 Đ(CrCl3 S4 Đ(Na2 S2 Đ(Na2 Đ(FeSO4 Đ(Fe2

= M / 2

1 mol AB

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

(cid:153) ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT

(cid:190) AB là axit hay baz: n là số ion H+ hay OH- thực sự tham

(cid:153) Với các axit đơn chức (HCl, HNO3), baz đơn chức (NaOH,

KOH hay NH4OH (NH3)) ⇒ Đ = M.

(cid:153) Với các axit hay bazo đa chức ⇒ đương lượng tuỳ thuộc

gia phản ứng trong 1 mol AB.

vào phản ứng.

, có hai đương lượng khác nhau tuỳ

phản ứng

Ví

dụ, với Na2

CO3

+ NaCl ⇒ Đ = M/1

Na2 CO3

+ HCl = NaHCO3

O ⇒ Đ = M/2

Na2

CO3

+ 2HCl = NaCl + CO2

+ H2

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

(cid:153) ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT

(cid:190) AB là hợp chất ion (muối): ĐAB là lượng AB có khả năng

trao đổi với 1 mol ion mang điện tích +1 hay -1.

)

= M / 2

Đ(BaCl2

= M / 6

Đ(Fe2

(SO4

)3 )

Đ(NaCl) = M/ 1

NỒNG ĐỘ

DD

DUNG DỊCH – (cid:153) ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT

(cid:190) AB là phức chất:

(cid:190) Nếu AB là phức chất được tạo thành từ sự kết hợp ion kim loại trung tâm Mn+ với các phối tử L (ligand) theo PỨ:

Mn+

+ x L = [MLx

⇒

Đương lượng của phức chất (hoặc thành phần) được xác định giống ĐL của muối

Ví dụ: Cu2+

]2+

+ 4 NH3

= [Cu(NH3 =

Đ(Cu2+)

]2+

)4 M /2 M /2

)

M / ½

= 2M

Đ [Cu(NH3 Đ(NH3

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD (cid:153) Pha trộn từ hai dung dịch đã biết nồng độ

a

m m

bc − ca −

b

dung dịch (a > b)

các dung dịch mong

của b + a, b: Nồng + c : Nồng + ma , mb độ % của % của độ : Khối lượng dung dịch ban đầu muốn độ nồng

a và (cid:153) Liên hệ giữa một số nồng độ thông dụng

.10

C

M =

C M

C N

C N n

dC %. M

dC %. Đ

HOẠT ĐỘ

(cid:153) Trong dd, các chất tan → các ion. Khi có đồng thời nhiều

ion trong dd ⇒ lực tương tác ion μ

⇒ Giảm khả năng hoạt động ion

còn hiện diện với nồng độ hiệu dụng a (thay vì c) ⇒ Ion chỉ

a = f . c

hoạt độ hệ số hoạt độ (phụ thuộc μ)

n

(cid:153) Công thức tính lực ion μ

i ZC

i

(cid:153)

1 ∑ 2

i

1 =

(cid:153) Từ μ ⇒ suy ra f theo các công thức nghiệm hay bảng tra

trong sổ tay (sách trang 30 – 31).

HOẠT ĐỘ

Ví dụ : Tính hoạt độ của dung dịch KCl và của K+, Cl−

trong nước có C = 0,01M

+ Cl− KCl → K+

= 0,89×0,01 = 0,0089 M aKCl = aK + = aCl −

(cid:153) Dung dịch loãng ⇒ μ ≈0 nên f = 1 và a = c

(cid:153) Hoạt độ thường được ký hiệu bằng dấu ().

(cid:153) Trong HPT, dd thường loãng nên thường lấy f =1

Lưu ý:

QUÁ

TAN VÀ

TẠO TỦA

TRÌNH HOÀ Quan sát các hiện tượng sau:

(cid:153) Khi cho muối vào trong nước ⇒muối tan ⇒Hoà tan (cid:153) Khi tiếp tục cho muối vào dung dịch ⇒ dung dịch bão hòa

⇒muối không tan nữa.

(cid:153) Khi cho bay hơi dung dịch bão hoà ⇒muối rắn tách ra

trình kết tủa

⇒Quá

(cid:190) Quá trình hòa tan và kết tủa là hai hiện tượng ngược

+ NaCl

⎯→⎯ )1( ⎯⎯← )2(

+ NaNO3 AgNO3 Theo (1) : phản ứng tạo tủa AgCl với vkt Theo (2) : phản ứng hòa tan AgCl với vht

nhau của một phản ứng thuận nghịch. AgCl ↓

Hệ đạt trạng thái cân bằng ⇒ (1) = (2) khi vkt = vht

QUÁ

TRÌNH HOÀ

TAN VÀ

TẠO TỦA

+ NaCl

+ NaNO

AgCl ↓

⎯→⎯ )1( ⎯⎯← )2(

AgNO3

(cid:190) Tại trạng thái cân bằng, tích số hoạt độ (Ag+)(Cl-) là hằng

số và được gọi là tích số tan của AgCl, ký hiệu TAgCl. = (Ag+)(Cl-) = aAg

TAgCl

+.aCl

(cid:190) Tổng quát:

(cid:190) Nếu là hợp chất AB: AB↓ ⇔ An+ + Bn-

−

= aA

+.aB

= [An+].[Bn−].fA

.fB

TAB ,fB : hệ số hoạt độ của A,B)

(fA

m×

= [An+]m.[Bm−]n. fA

= aAn+

TAmBn

m.fB

(cid:190) Nếu là hợp chất AmBn : AmBn → mAn+ + nBm− n aBm−

QUÁ

TRÌNH HOÀ

TAN VÀ

TẠO TỦA

LIÊN HỆ GIỮA ĐỘ TAN VÀ

TÍCH SỐ

(cid:153) Độ tan: Với chất điện ly ít tan, độ tan là khả năng tan tối

TAN

đa → tạo thành các ion trong dung dịch.

(cid:153) Xét tổng quát, nếu AmBn là chất điện ly ít tan và trong dung

dịch không có ion nào khác hiện diện, ta có Bn

Am S

và

a ~ c

↔ mAn+ mS Do chất ít tan nên c rất nhỏ

+ nBm− nS f ~1 ⇒

TAmBn

= [An+]m.[Bm−]n

Đơn vị độ tan: g/l hay mol/l.

nm +

S =

T AmBn m n . nm

CÂN BẰNG HOÁ

HỌC

ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG

(cid:190) Thực tế, có nhiều loại phản ứng hoá học khác nhau:

(cid:153) Phản ứng hoàn toàn: các chất phản ứng hết với nhau,

ví

→

dụ: 2H2

+ O2

2H2

(cid:153) Phản ứng không hoàn toàn (thuận nghịch): phản ứng

không diễn ra đến cùng ⇒ đạt cân bằng.

2HI ⇔ H2

⎯→⎯ )1( aA + bB cC + dD ⎯⎯← )2(

+ I2 (cid:190) Với PƯ thuận nghịch, định luật tác dụng khối lượng:

d

c

K

a

( (

D A

) )

.( .(

C B

) b )

[ [

d [] CD a [] BA

c ] b ]

ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG

(cid:190) ĐL Danton: “Trong một phản ứng hóa học, một đương lượng của chất này chỉ thay thế hay kết hợp với một đương lượng của chất khác mà thôi”.

hay

m Ñ

Với phản ứng: A + B →

m m

D + E Ñ Ñ

. CV A

A

. CV B

B

tích của A và

B tác dụng vừa đủ

với nhau

• mA • ĐA • VA,

, mB : khối lượng của A, B , ĐB : đương lượng gam của A, B : Thể , VB

Bài giảng Hóa phân tích: Chương 2 - ThS. Nguyễn Văn Hòa

Chương 2 giúp người học hiểu về "Các khái niệm và định luật cơ bản". Nội dung trình bày cụ thể gồm có: Dung dịch và nồng độ dung dịch, cân bằng hoá học – định luật tác dụng khối lượng, định luật tác dụng đương lượng.

CHƯƠNG 2

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN

NỘI DUNG

1.

DUNG DỊCH VÀ

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH

2.

CÂN BẰNG HOÁ

HỌC – ĐL TÁC DỤNG KHỐI

LƯỢNG

3.

ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

1.

KHÁI NIỆM DUNG DỊCH

Tùy trạng thái tập hợp của chất phân MT phân tán tán và

các dạng dd khác nhau

O)

1. 2. 3. 4. 5. 6.

(dd NaCl) R/L L/L (Rượu/H2 K/L (DD HCl) R/K (bụi/ko khí) R/R (hợp kim) L/K (sương mù)

DUNG DỊCH –

NỒNG ĐỘ

DD

DUNG DỊCH –

NỒNG ĐỘ

DD

100

.

m q (cid:190) Nồng độ khối lượng (g/l): Số g chất tan có trong 1 lít

.

1000

C lg = /

m V

. 1000

T ml / g

T ml mg /

m V

m V

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

C

KL /%(

KL

)

100.

m qm +

C

TT

KL /%(

)

.

100

m V

C

TT /%(

TT

)

.

100

V x= V

NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH –

DD

tan có trong 106 lần khối lượng mẫu cùng đơn vị g hay 1000 kg mẫu

C

(

ppm

)

mg hay 1 kg mẫu 610.

m qm +

C(ppm) = C(mg/l)

1000

C M

m . VM