Bài giảng Phương pháp chuẩn độ điện thế

LOGO Lê Nhất Tâm

ƯƠ

Ẩ Ộ Ệ

Ế

NG PHÁP CHU N Đ ĐI N TH

Kỹ thuật chuẩn LOGO độ cổ điển

Ộ Ổ Ể

Ẩ

CHU N Đ C ĐI N

Titrant

ằ ị

Quá trình xác đ nh b ng m tắ

- H th ng ki m soát do

ể

ệ ố con ng iườ

- H n ch đ i v i dung

ế ố ớ ạ

ị d ch có màu

- Ng

ưỡ ố ớ ng sai s l n

- Ch u ành h

ớ ụ ỉ - Ch áp d ng khi hàm ấ ượ ng ch t là l n. l

ng môi

Color indicator

ị ườ ưở ng xung quanh tr

Thiết bị chuẩn độ điện thế

Ơ Ở ƯƠ

C S PH

NG PHÁP

§ Định nghĩa: phương pháp chuẩn độ điện thế là phương pháp phân tích dựa trên việc đo sự biến thiên của thế trong quá trính chuẩn độ

ĐẶC ĐIỂM

§ Độ biến thiên này biến đổi đột ngột tại thời

điểm sát trước và sát sau điểm tương đương nhờ đó mà biết được thể tích chuẩn độ § Cần chọn điện cực thích hợp với phản ứng

chuẩn độ

Ư

Ể

U VÀ NH

Ủ

C ĐI M ƯƠ

ƯỢ C A PH

NG PHÁP

§ Ưu điểm so với phương pháp là: + Độ nhạy cao có thể lên tới vài ppm + Chuẩn độ được những dung dịch có màu + Chuẩn độ những trường hợp không có chất chỉ thị + An toàn § Nhược: Khá tốn kém

Ế Ệ

Ự

TH ĐI N C C

(cid:0)

ế ệ ự + _

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

(cid:0) (cid:0)

(cid:0) + _ + _ + _ + _ + _ + _ Th đi n c c (cid:0) + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + _ + +

(cid:0)

Ặ

Ế Ủ Ị GIÁ TR TH C A CÁC C P OXYHÓA KHỬ

ử

ế

ẩ

Th oxy hóa kh chu n

0 (cid:0)

RT nF

Ở ề

ẩ ệ đi u ki n chu n

(cid:0)

0 (cid:0)

(cid:0) (cid:0)

(cid:0)

059,0 n

OX (cid:0)Kh

ế ố ả

ị

ủ ng: pH c a dung d ch

nh h

ự ạ ự ạ

ưở Các y u t ế ủ S t o k t t a ứ S t o ph c

(cid:0)

Ằ

Ế

TH CÂN B NG

§ [Ox1] + [Kh2] = [Kh1]+[Ox2]

(cid:0)

bE

2

(cid:0)

Ecb

(cid:0)

aE 1 ba

Ự

Ạ

Ệ

CÁC LO I ĐI N C C

ạ

ộ

§ + Lo i I : là m t thanh kim lo i M nhúng vào dung

ủ

ị d ch có ch a cation c a nó.

(cid:0)nMM |

ứ § C u t o ấ ạ : § Ag/ Ag+ § Cu/Cu 2+ § Mn+ + ne M

Ạ

Ệ

Ự ĐI N C C LO I II

: Hg. Hg2Cl2/ Cl-

§ C u t o ấ ạ : M.MA/ An- § MA + ne -> M + An- § Ví d nh đi n c c Calomen ụ ư ệ ự Hg2Cl2 + 2e -> 2Hg + 2Cl-

059,00

(cid:0) (cid:0)

1 Cla 2

(cid:0)

Điện cực bạc

Ạ

Ệ

Ự ĐI N C C LO I III

ng là Pt) đ

c nhúng trong

ượ ầ

ử

§ Kim lo i M ( th ườ ạ ứ ị dung d ch có ch a hai thành ph n oxyhoa ộ ặ ử ủ kh c a m t c p oxyhoa kh

(Pt

)

(Pt

)

(cid:0) (cid:0)

Fe Fe

OCr Cr

(cid:0) (cid:0)

Điện cực màng

§ Sự trao đổi e thông qua sự di chuyển các

ion chọn lọc qua màng

§ Gồm 2 loại : Màng rắn và màng lỏng

Điện cực màng rắn

§ Màng thủy tinh § Màng đơn tinh thể § Màng rắn đồng thể

Điện cực màng thủy tinh

§ Gồm các kim loại silicat có điện trở lớn thường

dành cho việc xác định ion H+ và Na+

§ Tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần các oxit tạo ra màng mà màng sẽ chọn lọc những ion nào § Vì dụ : 27% Na2O-5%Al2O3- 68%SiO2 ta có

điệc cực màng chọn lọc H+

Nhưng ở 11% Na2O-18%Al2O3- 71%SiO2 ta có điệc cực màng chọn lọc Na+

Điệc cực màng tinh thể

§ Những điện cực màng này có độ chọm lọc rất cao và

§ Ví dụ điệc cực màng F- với tinh thể LaF3 chỉ cho ion F- đi qua và có thể xác định hàm lượng F ở nồng độ 10-6M chỉ chịu ảnh hưởng bởi OH-

thường không bị ảnh hưởng bởi các ion khác.

Điện cực màng rắn đồng thể § Các màng loại này có điện trở thấp và độ dẫn điện cao. Màng được hình thành từ việc nén ở áp suất cao, độ dày thích hợp nên bền cơ học. § Các vật liệu tạo màng thường là: Ag2S, AgBr, AgCl hay là sự kết hợp : Ag2S-AgCl, Ag2S- AgBr, Ag2S- MS với M có thể là Cu, Cd, Ni …

Điện cực màng lòng

§ Đây là các điện cực mà các vật liệu chế tạo màng là những chất trao đổi ion ( cation hay anion) dạng hửu cơ không tan trong nước hay chất rắn hòa tan dung môi hửu cơ. Các chất này thường được phân tán trong pha rắn xốp có diện tích bề mặt lớn, trơ kỵ nước. Thường các muối hửu cơ của các kim loại.

§ Các điện cực có giới hạn phát hiện phụ thuộc vào độ tan của các ion trong nước và bị ảnh hưởng lởi các ion có cấu tạo tương tự.

ơ ở ủ C s c a quá trình ộ chu n đẩ

ơ ở ủ

ẩ

ộ

LOGOC s c a quá trình chu n đ

ự ữ

ị ả ứ ể ố

ủ ế

ự ậ ị ể ả c tính là d a vào đ nh lu t

ừ ị ế ươ ấ Là d a vào ph n ng xãy ra gi a các ch t. T đó xác đ nh th tích tiêu t n c a dung ẩ d ch chu n đ n tính toán cho ra k t qu . ả ượ K t qu đ ượ ng ng l đ

(NV)XD= (NV)TC

ơ ở

ẩ

ộ

C s quá trình chu n đ

ắ ầ B t Đ u

ẩ

ị

Dung d ch chu n

M uẫ

ơ ở

ẩ

ộ

C s quá trình chu n đ

ể ố Đi m cu i

ị

ẩ

Dung d ch chu nẩ

Dung d ch chu n+ M uẫ

ơ ở

ẩ

ộ

C s quá trình chu n đ

End

ẩ

ị

ẩ

ẫ

ị

Dung d ch chu n

Dung d ch chu n + M u

ơ ở

ẩ

ộ

C s quá trình chu n đ

ộ ự

ệ ẩ Quá trình chu n đ th c ằ hi n b ng tay

ổ

ẩ

ệ

ố ể ậ + Nh n đi m cu i ự ế qua s bi n đ i màu + Quá trình thêm ằ chu n b ng tay ự + Quá trình th c hi n ằ cũng b ng tay

ơ ở

ẩ

ộ

C s quá trình chu n đ

ẩ

ộ Quá trình chu n đ ự ộ t đ ng

ưở

ị ả ị

ừ nh ng t ng

ả ứ ế

ế ả ạ + Không ch u nh h ng tr ng thái ả ẫ ẩ ủ c a dung d ch chu n v m u ể ữ ộ ở ẩ + Có th chu n đ ỏ ầ ấ ph n r t nh . ế ượ + Bi c ti n trình ph n ng. t đ ự ộ + T đ ng đánh giá và báo k t qu

ẩ

ỹ

ộ

ậ Các K thu t chu n đ

SET

ẩ

ộ ể

MET

ươ

ế

ẩ

ệ

ng không bi n đi u)

DET

ươ

ẩ

ế ng bi n đi u)

Set Endpoint Titration ố ( Chu n đ đi m cu i) Monotonic Equivalence point Titration ể ộ ế ( Chu n đ đ n đi m t Dynamic Equivalence point Titration ệ ể ộ ế ( Chu n đ đ n đi m t Karl Fischer Titration

KFT

ẩ

ỹ

ộ

ậ Các K thu t chu n đ

]

V m H p

E n d p o n

[ l a n g S

Volume

ẩ

ỹ

ộ

ậ Các K thu t chu n đ

]

equivalence point

V m H p [ l a n g S

Volume

ẩ

ỹ

ộ

ậ Các K thu t chu n đ

]

equivalence point

V m H p [ l a n g S

Volume

ẩ

ộ

ậ ỹ Các k thu t chu n đ MET và DET

ẩ ộ ươ ự nhau

ẩ ng t ộ ượ ộ Trong MET ti n trình chu n đ t Trong DET ti n trình chu n đ đ c tính toán theo đ ng

ọ ủ

DET Mode

800.00

EP1

400.00

0.00

3.00

0.00

3.00

V [mL]

ế ế h c c a quá trình MET Mode

ộ

ẩ

Chu n đ KFT

a n g S

] n m / g m

[

E n d p o n

Volume

ụ

ề

ệ

Đi u ki n áp d ng

ể

ả ứ

ậ

ả ứ

MET Ph n ng ch m

SET ị Xác đ nh đi m cu iố

DET Ph n ng xãy ra nhanh

KFT ể Dùng đ xác ị đ nh hàm l ướ c n

ượ ng ướ c

ẩ

ả

ộ

ờ Th i gian chu n đ ph i ít

ẩ

ộ

ườ

ướ N c không ả ph i là môi ng chu n đ

ườ

ệ

Đ ng cong

ấ Hi u su t (90%)

c ướ ự

ự

ả

không có b nh y th c s

ướ

Các b

ộ ẩ c chu n đ

ự ồ ị ẫ ạ ấ Quá trình chu n b m u (T o s đ ng nh t)

ẫ ự ệ ẩ ả ượ  M u ph i đ c hòa tan hoàn toàn và có đi n c c phù

h pợ

ẩ

ố ề ộ ộ ụ ấ

 T c đ chu n đ ộ  N n m u ( đ đ c, giá tr pH, lo i b nh ng ch t gây ị ẫ ớ ạ ỏ ệ ự ề ở ợ

ẩ ồ ữ ẫ ệ tr ng i).Đi n c c là phù h p v i đi u ki n m u ộ ế ậ t l p n ng đ cho chu n ạ  Thi

ướ

ế ậ

ộ ẩ Các b c chu n đ – ệ ủ Ý nghĩa c a vi c thi

t l p

ả ạ ế ậ T i sao chúng ta ph i thi t l p?

ể ị ế ị ế ộ ủ ừ ẩ ị ổ  Vì n ng đ c a dung d ch chu n có th b bi n đ i ồ ổ ị ư (nh CO2 t không khí, dung d ch I2 b bi n đ i theo

ờ th i gian)

ế ậ ế ậ ẩ i giá tr đúng cho chu n ử ụ ệ ị ự  Quá trình thi  Quá trình thi ạ t l p đem l ả ượ t l p ph i đ c th c hi n khi s d ng

chu nẩ

ế ậ ườ  Quá trình thi ả t l p ph i làm th ng xuyên

ộ

ẩ c chu n đ – ự ệ

ướ Các b ặ Cai đ t đi n c c

Cá từ

ệ ự Đi n c c

Đ u ầ buret

ộ ưở ướ Các b ế ố ả Các y u t ẩ c chu n đ – ng nh h

ố ấ

ộ T c đ khu y tr n  Không đ

ự

ố

Drift ): Có th cao h n và nhanh h n

ả ứ

ế

ộ  T c đ chu n  Đ trôi( ộ  Quá trình d b l

ể ể ị ố (overrun) n u nh ph n ng ậ ự

ề ặ

ơ ượ

ể

ươ

ẩ ở ể

ệ ớ

t qua đi m t

th tích l n: Có nguy c v

xãy ra trên b m t đi n c c ch m  Chu n ngươ đ

ữ

ể

ả

ẩ

ố

Th tích dùng: Ph i xem xét gi a buret và c c chu n!

ộ ấ ượ ạ c t o dòng khu y “stirring funnel” ệ ể  Đi n c c có th không chìm hoàn toàn trong dung d chị ẩ

LOGO

Different Titration methods

Acidbase titrations (aqueous)

ẩ ộ ố ứ ố ớ ạ

ố ớ ế ẩ ẩ ố

ằ ạ

ả ứ +Ph n ng xãy ra nhanh ườ + Đ ng cong chu n đ đ i x ng(Đ i v i acid m nh và base m nh)ạ ộ ườ + Đ ng cong chu n đ không đ i ( đ i v i chu n axit y u b ng base m nh hay ng ố ườ ắ ả c nh y ng n

ự ệ ượ c  Đ ng cong ít d c, b ướ Đi n c c: pH glass electrode

ẩ

ộ

ặ ướ

Chu n đ Acidbase không có m t n

c

ướ c

ị ầ ẫ ẫ

ẫ ớ ng tác v i m u

ỡ xác đ nh ch s axit ử ủ ỉ ố ơ ẽ ướ ặ ớ c v i nh ng dung môi nguy

ẩ

M u là không hòa tan trong n M u d u m ươ Lúc này các dung môi h u c s không t ữ ự ế Ngăn ch n s ti p xúc c a n hi mể Pha chu n: HClO4 pha trong acetic acid KOH pha trong Isopropanol, c nồ

ẩ

ộ

ng pháp chu n đ

ộ ế ủ

ẩ

ươ Các ph Chu n đ k t t a

ạ ẩ ấ ệ

ả ả ủ ằ

ắ ạ ỏ ả ử ả ơ

ẩ

ộ ườ ố ứ ườ ẩ ộ ả ứ Nguyên t c: ph n ng chu n đ là t o ra ch t đi n ly ít tan ở ữ + Ph i lo i b nh ng ion gây tr ế ủ + Gi m kh năng hòa tan c a k t t a b ng cách thêm các  Làm gi m đ ộ dung môi h u c (e.g. acetone or ethanol) nh yạ ấ Ch t chu n: AgNO3, La(NO3)3, BaCl2, etc. ng là đ x ng + Đ ng cong chu n đ th

ẩ

ộ

ng pháp chu n đ

ẩ

ươ Các ph ộ ề ặ Chu n đ b m t

Anionic surfactants: Cationic surfactants: titrant is cationic surfactant tirant is anionic surfactant

+

+ -

optimal pH range

Important: Electrode: Surfactrodes

ộ

ẩ

ng pháp chu n đ –

ươ ộ

ẩ

ử

Các ph Chu n đ oxyhoakh

ầ ể ẩ ớ ng acid ng l n

ườ ườ ệ ẩ  Quá trình chu n ph i ả

ể ườ

ự ự ệ ạ + Iodometry, Chromatometry, Cerimetry, Permanganometry, Bromatometry, Biamperometry (Upol), Bivoltametry (Ipol) ư + H u nh là môi tr + Th tích chu n th + Oxygen d can thi p vào quá trinh ơ ng tr (N2 or CO2) trong môi tr ệ ử ụ S d ng đi n c c lo i 3 Đi n c c:

ẩ

ộ

ng pháp chu n đ

ươ ộ

ứ

ẩ

Các ph ấ Chu n đ ph c ch t

ự ạ ng t l 1:1)

ộ ườ ứ

ứ ạ ị ế ố ị ề ớ ể ổ

ở

ạ ỏ ậ ỹ ầ

ư ệ ể ắ

ế ươ ộ ứ ạ ặ ị ụ ữ ỷ ệ + S t o ph c (th ụ + Quá trình t o ph c ph thu c nhi u vào y u t pH  Dung d ch có tính đ m năng l n đ n đ nh pH ệ ạ + Lo i b các ion gây tr ng i ự + K thu t dùng là tr c ti p và ph n d ế ố + Xác đ nh đi m cu i:Ph ng pháp đi n th hay tr c quang + Áp d ng: Xác đinh đ c ng (Ca/Mg), nh ng kim lo i n ng)