Đề tài 4 : Phương pháp chuẩn độ thể tích _ phương pháp chuẩn độ tạo tủa bạc _ cách xác định chỉ thị và sai số chỉ thị

Chia sẻ: Nguyen Thi Hang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

319
lượt xem 59
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

LỜI MỞ ĐẦU Hóa phân tích là ngành khoa học về phương pháp ngiên cứu các hiệu ứng và chuyên ngành hóa học ,nghiên cứu các hợp chất và vật liệu mới ,giúp các nhà kỹ thuật những chỉ dẫn về điều khiển và tự động hóa các quá trình công nghệ ,giúp các nhà kinh tế và quản lý ,cơ sở đánh giá chất lượng sản phẩm và hoạch định kế hoạch phát triển . Hóa học phân tích là ngành khoa học ứng dụng các thành tựu của các ngành khoa học có liên quan như: hóa học ,vật lý...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài 4 : Phương pháp chuẩn độ thể tích _ phương pháp chuẩn độ tạo tủa bạc _ cách xác định chỉ thị và sai số chỉ thị

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÀI TIỂU LUẬN MÔN HÓA PHÂN TÍCH Đề tài 4 : Phương pháp chuẩn độ thể tích _ phương pháp chuẩn độ tạo tủa bạc _ cách xác định chỉ thị và sai số chỉ thị GVHD : GVC.Th.s . Trương Bách Chiến NHÓM 4 Sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn thị Hằng ………….…......11CDTS1_MSSV_3006110043 2. Nguyễn thị Thùy Dương ………...11CDTP1_MSSV_3005110041 3. Trần thị Hằng ................…..…11CDTS1 _MSSV_3006110049 Niên khóa : 2011_2014 TP.HCM, 4/2012 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.............................................................................................4
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................5 Chương 1: Tổng quan về phương pháp chuẩn độ thể tích.......................6 1.1. Một số khái niệm...........................................................................................6 1.1.1...............................................................Phương pháp chuẩn độ thể tích 6 1.1.2....................................................................................Phản ứng chuẩn độ 6 1.2. Điều kiện áp dụng phương pháp phân tích thể tích...........................................9 1.3. Tính toán kết quả phân tích thể tích.....................................................................9 1.3.1............Tính kết quả chuẩn độ trưc tiếp..............................................9 1.3.2............Tính theo định luật hợp thức...................................................10 1.3.3............Tính theo quy tắc đương lượng..............................................10 1.3.4............Tính kết quả chuẩn độ gián tiếp............................................11 1.3.5............Chuẩn độ thế............................................................................12 1.3.6............Chuẩn độ ngược......................................................................13 1.4. Pha chế dung dịch chuẩn......................................................................................14 1.4.1. Chất gốc.......................................................................................................14 1.4.2............Pha chế dung dịch chuẩn từ chất gốc..................................14 1.4.3............Pha chế dung dịch chuẩn từ chất không phải là chất gốc..14 1.5.. .Các dung dịch chuẩn và phương pháp chuẩn hóa trong phân tích thể tích.....15 Chương 2:Tổng quan về phương pháp pháp chuẩn độ tạo tủa bạc.....16 2.1. Nguyên tắc tạo tủa bạc.........................................................................................16 2.2 Yêu cầu của phản ứng chuẩn độ tạo tủa bạc...................................................16 2.3. Phương pháp Mohr................................................................................................16 2.3.1. Mục đích........................................................................................................16 2.3.2. Nguyên tắc......................................................................................................16 2.3.3.Phương pháp phản ứng chuẩn độ...............................................................16 2.3.4. Điều kiện chuẩn độ......................................................................................16 2.3.5. Dụng cụ..........................................................................................................17 2.3.6. Cách thực hiện...............................................................................................17 2.3.7. Kết quả...........................................................................................................18 2.3.8. Xét trường hợp cụ thể..................................................................................19 2.4. Phương pháp Vonha(Volhard)..............................................................................20 2.5. Những yếu tố ảnh hưởng rõ ràng đến điểm cuối ...........................................22 Chương 3:Tổng quan cách xác định chỉ thị và sai số chỉ thị....................23 GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 2
3.1. Khái niệm chất chỉ thị...........................................................................................23 3.2. Phân loại.................................................................................................................23 3.2.1. Chất chỉ thị oxy hóa-khử..............................................................................24 3.2.2. Chất chỉ thị nồng độ ion..............................................................................25 3.2.3. Chất chỉ thị hấp phụ.....................................................................................26 3.3. Sai số chỉ thị...........................................................................................................26 3.3.1. Phân loại sai số.................................................................................................26 3.3.1.1. Sai số hệ thống..............................................................................................26 3.3.1.2. Sai số ngẫu nhiên..........................................................................................27 3.3.2. Ảnh hưởng của sai số hệ thống đến kết quả phân tích............................27 3.3.3. Biểu hiện của sai số hệ thống.......................................................................27 3.4. Phát hiện sai số dụng cụ và sai số cá biệt...........................................................28 3.5. Phát hiện sai số phương pháp.............................................................................28 3.6. Ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiên......................................................................28 PHỤ LỤC................................................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................30 GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 3
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho chúng em có một môi trường học tập thoải mái, v ề cơ s ở hạ tầng cũng như cơ sở vật chất. Chúng em xin cám ơn khoa Công Nghiệp Thực Phẩm đã giúp chúng em mở mang tri thức về ngành Công Nghiệp Thực Phẩm nói chung và Hóa Phân Tích nói riêng. Qua đó chúng em nhận thức đầy đủ và toàn diện về ngành Hóa Phân Tích và tầm quan trọng của nó trong đời sống hiện nay. Chúng em xin chân thành cảm ơn GVC.Thạc sĩ Trương Bách Chiến đã hướng dẫn tận tình đễ nhóm chúng em hoàn thành bài tiểu luận này. Hi vọng thông qua những nỗ lực tìm hiểu của tất cả các thành viên , nhóm 4 sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn vê Hóa Phân Tích cũng như đề tài tiểu luận nhóm 4 làm hôm nay . Chúng em xin chân thành cảm ơn. GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 4
LỜI MỞ ĐẦU Hóa phân tích là ngành khoa học về phương pháp ngiên cứu các hiệu ứng và chuyên ngành hóa học ,nghiên cứu các hợp chất và vật liệu mới ,giúp các nhà kỹ thuật những chỉ dẫn về điều khiển và tự động hóa các quá trình công nghệ ,giúp các nhà kinh tế và quản lý ,cơ sở đánh giá chất lượng sản phẩm và hoạch định kế hoạch phát triển . Hóa học phân tích là ngành khoa học ứng dụng các thành tựu của các ngành khoa học có liên quan như: hóa học ,vật lý ,toán tin ,sinh học ,y học ,môi trường,vũ trụ ,đ ịa chất ,đ ịa lý… Vậy đây là ngành có sự tổng hợp cao của các ngành khoa học tự nhiên nhằm đem lại lợi ích tối đa cho khoa học , đời sống và sự phát triển của con người . Bên cạnh việc nghiên c ứu ,phân tích ,đ ịnh l ượng hiện nay, phân tích cấu trúc cũng thuộc ngành phân tích. Trong bài tiểu luận này của chúng tôi trình bày các phương pháp chuẩn đ ộ thể tích b ằng phương pháp chuẩn độ ,tạo tủa bạc ,cách xác định chỉ thị và sai số chỉ thị ,giúp các bạn biết được cách chuẩn độ thể tích là như thế nào ,và cách xác định sao cho trong thực hành ta không sai s ố nhiều . thu được kết quả đúng trong bài làm thực hành . Bài tiểu luận gồm 3 chương: Chương 1 : Tổng quan về phương pháp chuẩn độ thể tích Chương 2: Tổng quan về phương pháp chuẩn độ tạo tủa bạc Chương 3: Tổng quan về cách xác định chỉ thị và sai số chỉ thị Chúng tôi là những tân sinh viên năm nhất ,khối lượng kiến thức về ngành này không nhiều nên việc chọn kiến thức nào cho phù hợp với bài tiểu luận là rất khó khăn không tránh khỏi sai sót . Nhóm 4 chúng tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn sinh viên trong lớp cũng như toàn trường để nhóm 4 thực hiện tốt hơn . Nhóm 4 xin chân thành cảm ơn GVC.thạc sĩ Trương Bách Chiến khoa Công nghiệp thực phẩm trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM đã giúp cho nhóm 4 hoàn thành bài tiểu luận này. Nếu có thắc mắc gì xin gửi về nhóm 4-lớp 11CDTS1 trong Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM số 140,Lê Trọng Tấn,phường Tây Thạnh ,quận Tân Phú TP.HCM, xin cảm ơn! Thành phố HCM, tháng 4 năm 2012 Nhóm trưởng : Nguyễn Thị Hằng GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 5
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỂ PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH 1.1. Một số khái niệm 1.1.1. Phương pháp chuẩn độ thể tích :  Một thể tích chính xác mẫu phân tích chứa chất xác định (X) được cho phản ứng với một thể tích chất chuẩn ( C ) được xác định theo điểm cuối chuẩn độ. Dựa vào định luật tác dụng đương lượng để xác định nồng độ hay hàm lượng của chất xác đ ịnh (X) có trong mẫu phân tích. 1.1.2. Phản ứng chuẩn độ : C + X A+ B  Điểm tương đương ( equivalent point ) • Điểm tương đương là thời điểm C tác dụng hết với X. • Xác định điểm tương đương bằng chất chỉ thị ( dung dịch đổi màu hoặc tạo kết tủa …)  Điểm kết thúc chuẩn độ (endpoint ) • Có sự thay đổi của chất chỉ thị • Sai số trong chuẩn độ 1.2. Điều kiện áp dụng phương pháp phân tích thể tích.  Tốc độ phản ứng phải đủ lớn. Trong thực tế các phản ứng tạo kết tủa, đặc biệt là trong các dung dịch loãng, không phải bao giờ cũng xảy ra nhanh. Nhiều phản ứng oxi hóa – khử cũng xảy ra không nhanh. Trong một số trường hợp người ta thường phải thay đổi một số yếu tố có lợi cho việc tăng tốc phản ứng. • Ví dụ: thêm rượu để tăng tốc độ xuất hiện kết tủa, thêm chất xúc tác hoặc thay đ ổi nhiệt độ để làm tăng tốc độ các phản ứng oxi hóa – khử…  Phản ứng chuẩn độ phải xảy ra theo đúng hệ số hợp thức của phương trình phản ứng. Các phản ứng phụ xảy ra không được ảnh hưởng đến phản ứng chẩn độ. Trong nhiều phản ứng oxi hóa – khử, khi phản ứng chuẩn độ xảy ra thì có kèm theo phản ứng phụ. GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 6
• Phản ứng cảm ứng làm sai lệch kết quả phân tích. Chẳng hạn, khi chuẩn đ ộ SO32-, HSO3-, bằng iôt thì có xảy ra phản ứng cảm ứng giữ các ion SO 32-, HSO3- với oxi không khí.  Phải có chất chỉ thị thích hợp cho phép xác định tương đối chính xác điểm tương đương.  Do những yêu cầu chặt chẽ nói trên mà số phản ứng dung được trong phân tích th ể tích tương đối không nhiều.  Người ta thường dung hai loại phản ứng chính: • Các phản ứng kết hợp ion, bao gồm các phản ứng axid – bazo, các phản ứng tạo phức và các phản ứng tạo kết tủa khó tan. • Các phản ứng trao đổi electron (oxi hóa – khử). Các loại phản ứng này cũng là cơ sở để phân loại các phương pháp phân tích thể tích khác nhau. - Phương pháp chuẩn độ axid – bazo. + Đường cong chuẩn độ acid–base - Phương pháp chuẩn độ tạo phức. + Đường cong chuẩn độ phức - Phương pháp kết tủa. GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 7
+ Đường cong chuẩn độ tủa - Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử. + Đường cong chuẩn thế oxy hóa khử + Chuẩn độ với buret : GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 8
1.3. Tính toán kết quả phân tích thể tích  Trong phân tích thể tích, chúng ta thường phải tính nồng độ các chất từ kết quả chuẩn độ.  Có thể tính theo định luật hợp thức hoặc theo quy tắc đương lượng. 1.3.1. Tính kết quả chuẩn độ trực tiếp  Trong chuẩn độ trực tiếp người ta dùng pipet lấy chính xác V B (ml) dung dịch cần chuẩn B, thêm dung dịch chuẩn A có nồng độ CA (mol/l) (đã được biết chính xác) từ buret vào dung dịch B cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Ghi thể tích V A (ml) trên buret và tính nồng độ dung dịch B. 1.3.2. Tính theo định luật hợp thức  Như đã nói ở trên, theo định luật hợp thức khi phản ứng giữa chất A và B đạt tới mức độ hoàn toàn (không còn dư cấu tử phản ứng) thì tọa độ phản ứng tính đối với mỗi chất đạt tới trạng thái cực đại, và các tọa độ cực đại này phải bằng nhau và chung cho mỗi chất phản ứng. Tọa độ cực đại bằng số mol ban đầu chia cho hệ số hợp thức của mỗi chất • Chẳng hạn đối với phản ứng: VAA + VBB  VCC + VDD -Tổng số mol ban đầu: CAVA= CBVB - Tốc độ phản ứng cực đại:  Định luật hợp thức: GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 9
1.3.3. Tính theo quy tắc đương lượng  Nguyên tắc: là kỹ thuật mà trong đó chất chuẩn độ tác dụng trực tiếp với chất xác định khi thực hiện thao tác chuẩn độ. C+X sản phẩm • Tại điểm tương đương ta có: • Ví dụ: để chuẩn hòa dung dịch NaOH người ta hòa tan 1,26g axid oxalic H2C2O4.2H2O vào nước và thêm nước đến 500ml. Chuẩn độ 25ml dung dịch thu được 12,58ml dung dịch NaOH. Tính CNaOH (mol/l). - Tính theo định luật hợp thức H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O - Tính quy tắc đương lượng Ta có: 1.3.4. Tính kết quả chuẩn độ gián tiếp  Trong những trường hợp khi vì một lý do nào đó (chẳng hạn do tốc độ phản ứng không đủ nhanh, do không có chất chỉ thị thích hợp…) người ta thường tiến hành chuẩn độ gián tiếp: chuẩn độ thế, chuẩn độ nghịch. 1.3.5. Chuẩn độ thế  Nguyên tắc: thêm vào dung dịch xác định một lượng dư thuốc thử A, thuốc thử này tác dụng với chất xác định X và giải phóng ra một lượng C1 tương đương với X, chuẩn độ C1 bằng dung dịch chuẩn độ C. Phản ứng: X + A C1 + … Phản ứng chuẩn độ: C1 + C sản phẩm  Nếu đương lượng của C1 trong hai phản ứng là như nhau thì ta có: • Ví dụ: để định lượng đồng người ta hòa tan 1,08g quặng đồng. Thêm KI dư sau đó chuẩn độ iot giải phóng ra hết 15,65ml Na 2S2O3 0.045M. Tính %Cu trong quặng. - Tính theo định luật hợp thức: Ta có: Tốc độ phản ứng : Số mol sau phản ứng : n = Tốc độ phản ứng : Nên Tính theo quy tắc đương lượng: Ta có: GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 10
Nên: 1.3.6. Chuẩn độ ngược  Nguyên tắc: cho một thể tích chính xác (có dư) dung dịch chuẩn C 1 tác dụng với một thể tích chính xác dung dịch xác định X. Lượng thuốc thử dư được chuẩn độ bằng chất chuẩn C2 Phản ứng: X + C1 sản phẩm Phản ứng chuẩn độ: C1du + C2 sản phẩm  Nếu đương lượng của C1 trong hai phản ứng là như nhau thì ta có: • Ví dụ: thêm 25ml AgNO3 0,1248M vào 20ml dung dịch NaCl. Chuẩn độ AgNO 3 dư hết 11,54ml NH4SCN 0,0875M. Tính nồng độ mol/l của NaCl - Tính theo định luật hợp thức: Tốc độ phản ứng: Tốc độ phản ứng: Nên: -Tính theo quy tắc đương lượng: Nồng độ đương lượng các chất trong cả hai phản ứng đều bằng nồng độ mol. Ta có: 1.4. Pha chế dung dịch chuẩn 1.4.1. Chất gốc:  Chất gốc là chất có các đặc điểm sau: • Có độ tinh khiết thật cao. • Trơ đối với môi trường, dạng vụn, bột. • Có phân tử lượng hay đương lượng gam khá lớn (càng cao càng tốt). • Thành phần của chất gốc phải ứng đúng với công thức. • Các hóa chất chuẩn gốc thường gặp: Na 2CO3, H2C2O4, Na2B4O7, K2Cr2O7, NaCl, KCl, … 1.4.2. Pha chế dung dịch chuẩn từ chất gốc • Xác định lượng hóa chất cần thiết để pha được dung dịch có thể tích và nồng độ theo yêu cầu. • Cân chính xác trên cân phân tích lượng hóa chất cần pha. • Hòa tan với một lượng nhỏ dung môi thích hợp trong becher. • Chuyển vào bình định mức có thể tích đúng với thể tích cần pha và tráng becher nhi ều lần bằng dung môi. • Định mức đến vạch và lắc đều. Chuyển sang chai sạch và khô (hoặc đã được tráng bằng hóa chất vừa pha xong). • Dán nhãn. GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 11
1.4.3. Pha chế dung dịch chuẩn từ chất không phải chất gốc • Xác định lượng hòa chất cần dùng để pha ra dung dịch có nồng độ và thể tích theo yêu cầu. • Hòa tan và pha loãng đến thể tích cần. • Chuyển vào chai sạch. • Chuẩn độ dung dịch vừa pha bằng một dng dịch chuẩn có nồng độ chính xác và thích hợp với dung dịch đó. Xác định dược nồng độ chính xác của dung dịch vừa pha. • Dán nhãn 1.5. Các dung dịch chuẩn và phương pháp chuẩn hóa trong phân tích thể tích  Các dung cu cần thiết để chuẩn độ như : Ống đong, cốc thủy tinh, piret, buret , bình định mức,bình tam giác,…  Để tiến hành chuẩn độ bắt buộc phải có các dung dịch chuẩn có nồng độ đã biết chính xác.  Có thể điều chế các dung dịch chuẩn từ một số chất chuẩn gốc là những chất nguyên chất, thong thường là những chất rắn (lượng tạp chất trong đó không được vượt quá 0,01% – 0,02%), để tinh chế, để bảo quản, không hút ẩm, không bị hư hỏng khi bảo quản, có thành phần ứng dụng công thức, và có khối lượng đ ương l ượng l ớn. Dung dịch chuẩn được pha chế từ một lượng cân chính xác chất chuẩn. Một số chất chuẩn gốc thường gặp là borax Na2B4O7.10H2O, axid oxalic H2C2O4.2H2O, axid benzoic C6H5COOH, AgNO3, K2Cr2O7, As2O3… Trong trường hợp không chất chuẩn gốc thích hợp người ta sử dụng các chất chuẩn phụ có độ tinh khiết thấp hơn hoặc không thể cân chính xác được. Nồng độ chất chuẩn phụ được thiết lập theo chất chuẩn gốc. • Ví dụ: nồng độ dung dịch chuẩn HCl được thiết lập theo borax Na 2B4O7.10H2O. Nồng độ dung dịch chuẩn NaOH được thiết lập theo axid H 2C2O4.2H2O, hoặc axid benzoic C6H5COOH…  Việc thiết lập nồng độ dung dịch chuẩn (chuẩn hóa) có vai trò rất quan trọng vì nó quyết định độ chính xác của phương pháp phân tích. Việc chuẩn hóa phải tiến hành hết sức c ẩn th ận phải đạt được độ chính xác cao hơn việc chuẩn độ thông thường (sai số ≤ 0,18). Muốn đ ạt được yêu cầu đó của phép chuẩn hóa, phải các điều kiện:  Phải có chất chuẩn gốc thích hợp  Không lấy lượng cân chất gốc quá ít. Tốt hơn là nên cân lượng cân riêng lẽ và chuẩn độ trực tiếp. Nếu độ chính xác của phép cân là 0,1mg thì lượng cân tối thiểu phải lấy là 200mg đ ể cho sai số < 0,1%. Trong trường hợp chất gốc có đương lượng bé thì thể tích dung dịch chuẩn phụ tiêu thụ khi chuẩn độ bé thì thể tích dung dịch chuẩn tiêu thụ khi chuẩn độ có thể quá GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 12
lớn. Vì vậy, ở đây tốt hơn là nên pha các dung dịch chuẩn gốc có nồng độ chính xác dung dịch này để chuẩn độ.  Khi chuẩn độ phải tính toán sao cho các thể tích tiêu thụ khi chuẩn đ ộ là không quá bé. N ếu sai số khi đọc trên buret đối với mỗi phép chuẩn độ là 0,03ml, muốn đạt đ ến độ chính xác 0,1% thì thể tích tiêu thụ khi chuẩn độ phải là 30ml trở lên. Để giảm sai số nên tranh thủ khả năng chuẩn độ ngược.  Nên cố gắng chuẩn hóa bằng các chất chuẩn gốc và nên tránh chuẩn hóa bằng chất chuẩn phụ vì như vậy sẽ làm tăng sai số lên gấp đôi. Chẳng hạn, để chuẩn hóa dung dịch HCl không nên dùng dung dịch chuẩn NaOH mà nên dùng chất gốc borax chẳng hạn. Tuy nhiên, để tăng độ chính xác nên kiểm tra nồng độ các dung dịch chuẩn đã được chuẩn hóa độc lập. • Ví dụ: kiểm tra nồng độ dung dịch chuẩn HCl 0,1M bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1M đã được thiết lập một cách độc lập.  Mỗi phép chuẩn hóa phải tiến hành ít nhất là ba thí nghiệm song song, và các kết quả chuẩn hóa chỉ được sai khác nhau trong giới hạn 0,1% – 0,2%. CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO TỦA BẠC 2.1. Nguyên tắc chuẩn độ tạo tủa bạc  Chuẩn độ kết tủa là phương pháp thể tích dựa trên cơ sở trên các cơ s ở c ủa các phản ứng tạo kết tủa ít tan. 2.2. Yêu câù của phản ứng chuẩn độ tạo tủa bạc  Phản ứng xảy ra đúng phương trình, không có phản ứng phụ.  Tạo kết tủa không tan  Chọn được chỉ thị thích hợp 2.3. Phương pháp Mohr 2.3.1. Mục đích  Xác định điểm dừng trong chuẩn độ đo bạc  Xác định Cl-,Br-,không xác định được I-,SCN- 2.3.2. Nguyên tắc :  Xác định các halogen bằng dung dịch Ag với chất chỉ thị CrO42-  Chỉ thị:CrO42- 2.3.3. Phương pháp phản ứng chuẩn độ Ag+ + X- AgX  Tại sát điểm tương đương có phản ứng 2Ag+ + CrO4 AgCrO4(đỏ gạch ) 2.3.4. Điều kiện chuẩn độ  Phải tiến hành trong môi trường trung tính hoặc bazơ yếu. Vì : •Ở ph thấp, ion CrO42- giảm nồng độ do tác dụng với ion H+ nên kết tủa đỏ gạch không xuất hiện ở sát điểm tương đương. GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 13
2CrO42- + 2H+ 2CrO72- + H2O  Ở ph cao, Ag+ bị thủy phân, sẽ xuất hiện Ag2O kết tủa đen : 2Ag+ + 2OH- 2AgOH  Ag2O + H2O  Nồng độ của chất chi thị phải đảm bảo cho kết tủa của chỉ thị với bạc xuất hiện sát điểm tương đương. 2.3.5. Dụng cụ  Pipet, buret, bình định mức, bình tam giác, cân kĩ thuật,…  Sơ đồ chuẩn độ : 2.3.6. Cách thực hiện  Dùng pipet lấy chính xác V (ml) dung dịch halogenua cần xác định vào bình nón sạch.  Cho thêm chất chỉ thị CrO42- vào bình nón sạch, lắc đều.  Thêm từ từ dung dịch chuẩn Ag+ từ buret vào dung dịch cần chuẩn,cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng nhạt sang màu đỏ gạch, ổn định trong 30s thì dừng chuẩn độ.  Ghi thể tích dung dịch Ag+ tiêu tốn.  Chuẩn độ 3 lần rồi lấy kết quả trung bình 2.3.7. Kết quả Cx- = (CAg+ . VAg+ )/ VX- • Giải thích lượng dùng của chỉ thị 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4(đỏ gạch ) • Về mặt lí thuyết, để sai số bằng không, kết tủa đỏ gạch phải xuất hiện tại thời điểm tương đương, khi đó : Ks(AgCl) = 10-10 (M) Vì dung dịch bảo hòa :  Gọi độ tan của CrO4 là S : 2- S= thì làm cho Ag sẽ bị thủy phân xuất hiện kết tủa đen Ag2O + GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 14
 Cần giảm nồng độ của chị thị xuống  Để có chỉ thị ở sát điểm tương đương   PAg = -log =4,7 • Lúc đó sai số mắc phải là : + 0.1% nên chấp nhận được. 2.3.8. Xét trường hợp cụ thể là  Chuẩn độ Clorua nằng phương pháp Mohr • Nguyên tắc  Phản ứng chuẩn độ Ag+ + Cl- AgCl(trắng )  Sát điểm tương đương 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4(đỏ gạch )  Ph tương đương : Chất chỉ thị CrO42- • Hóa chất dụng cụ  Hóa chất  Chất chuẩn Ag+ (AgNO3)  Chất định phân : Cl-(NaCl )  Chỉ thị CrO42- 5% (K2CrO4)  Tính toán để pha chất định phân và chất chuẩn 100ml , 0,1N mAgNO3 = V.C.M =0,1.0,1.170 = 1,7 (g) mNaCl = V.C.M = 0,1.0,1.58,5 = 0,585 (g)  Cần chính xác 1,7g AgNO3 hòa tan trong 100 ml nước cất.  Cần chính xác 0.585g NaCl hòa tan trong 100 ml nước cất  Dùng pipet lấy chính xác 5 g K2CrO4 hòa tan trong 100 ml nước cất. • Dụng cụ  Pipet, buret, bình định mức, bình tam giác, cân kĩ thuật,.. • Tiến hành thí nghiệm  Dùng pipet lấy chính xác 25 ml dung dịch Cl- cho vào bình tam giác sạch.  Cho 1 ml chỉ thị CrO42- vào bình tam giác sạch lắc đều  Thêm từ từ dung dịch Ag+từ buret vào dung dịch cần chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng nhạt sang màu đỏ gạch, ổn định trong 30s rồi dừng chuẩn độ  Ghi thể tích dung dịch Ag+ tiêu tốn  Chuẩn độ 3 lần rồi lấy kết quả trung bình • Kết quả CN(Cl-) = (Cn(Ag+) . VAg+ )/VCl CM(Cl-) = CN(Cl-) 2.4. Phương pháp Vonha (Volhard)  Phương pháp Vonha dùng để định phân dung dịch AgNO3 bằng dung dịch NH4SCN chuẩn với chỉ thị Fe3+ ở dạng phèn FeNH4(SO4)2.12H2O 1M(dùng 1-2ml dung dịch phèn sắt trên 100ml dung dịch chuẩn độ).  Tiến hành:Nhỏ dần dần dung dịch NH4SCN chuẩn vào dung dịch AgNO3,phản ứng như sau: Ag+ + SCN-  AgSCN GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 15
 Ở gần điểm tương đương hay tại điểm tương đương,giọt dung dịch NH 4SCN cuối cùng làm dung dịch điện phân nhuộm màu đỏ hồng ta kết thúc điện phân vì lúc đó tạo ra Fe(SCN)3 (đỏ): Fe3+ + 3SCN-  Fe(SCN)3  Ứng dụng của phương pháp Vonha:định phân ngược các halogenua X - (I-, Br-, Cl-) theo nguyên tắc:dung dịch chứa halogenua cần chuẩn độ tác dụng với lượng dư chính xác dung dịch chuẩn AgNO3 : X- + Ag+(dư)  AgX + Ag+ (còn lại)  Sau đó định phân lượng Ag+ còn lại bằng dung dịch chuẩn NH4SCN theo phương pháp Vonha trực tiếp.Từ đó tính được lượng Ag + đã phản ứng với X- và tính được lượng halogenua X-  Lưu ý:trong số các halogenua thì định phân ngược Br- và I- thuận lợi hơn và chính xác hơn định phân ngựơc Cl- vì kết tủa AgCl có TAgCl=10-10 ,kết tủa AgSCN có TAgSCN=10-12 nên khi định phân lượng Ag+ còn lại,đáng lẽ ở gần hay tại điểm tương đương,một giọt dung dịch cuối cùng NH4SCN làm dung dịch điện phân phải nhuộm màu hồng ngay nhưng lại thấy xuất hiện kết tủa AgSCN do SCN- kết hợp với Ag+ của kết tủa AgCl tan phân li ra.Do đó có kết quả phân tích sẽ bị sai: AgCl  Ag+ + Cl- Ag+ + SCN-  AgSCN  Muốn định phân ngược Cl- theo phương pháp trên đạt kết quả tốt có thể dùng 2 biện pháp sau đây:lọc kết tủa AgCl tách ra khỏi dung dịch trước khi dùng NH 4SCN để định phân lượng Ag+ còn lại hoặc cho thêm một ít dung môi hữu cơ như:nitrobenzen C6H5NO2 để làm chậm quá trình phân li của AgCl và ngăn cản AgCl tiếp xúc với SNC-.  Ưu điểm của phương pháp này là có thể định phân trong môi trường axít do AgSCN không tan trong axit nên ta có thể dùng để định phân Ag trong hợp kim đ ược phá mẩu bằng axít mạnh.Các ion Ba2+,Pb2+ không gây cản trở trong phương pháp này.Các ion cản trở:muối thủy ngân(I) tạo kết tủa với SCN- ,các chất oxy hóa sẽ oxy hóa SCN-,chất có khả năng tạo phức bền với Fe3+ như PO43-F-. 2.5. Những yếu tố ảnh hưởng đến tính rõ ràng của điểm cuối  Để có sự rõ ràng vàng do đó dễ dàng xác định được điểm cuối của phép chuẩn, điều cần thiết nhất cần biết là ở gần điểm tương đương chỉ cần thêm một lượng nhỏ chất chuẩn cũng làm cho hàm số p biến đổi rõ rệt. Do đó, cần thiết phải xét những y ếu t ố ảnh h ưởng đến giá trịbước nhảy của hàm số p trong quá trình chuẩn độ.  Nồng độ thuốc thử: bảng 2.1 dẫn ra những kết quả tính theo phương pháp đã đ ược phân tích trong ví dụ dẫn ra trên đây. Tính toán được tiến hành đối với 3 nồng đ ộ ion bromua và ion bạc khác nhau 10 lần. Những kết quả tính toán pAg đối với cả 3 trường hợp được diễn tảtrên hình 2.1, minh họa rõ ràng ảnh hưởng của nồng độ đến đường chuẩn độ. Khi tăng nồng độ chất cần chuẩn và chất chuẩn, sự biến đổi pAg ở vùng gần điểm tương đương trở nên rõ hơn. 1. Chuẩn độ dung dịch Br– 0,0500 M bằng dung dịch Ag+ 0,100 M. 2. Chuẩn độ dung dịch Br– 0,00500 M bằng dung dịch Ag+ 0,0100 M. 3. Chuẩn độ dung dịch Br– 0,000500 M bằng dung dịch Ag+ 0,00100 M. Hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy nếu thay thế pAg trên trục tung bằng pBr GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 16
Hình 2.1 Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử đến đường chuẩn độ 25,0 ml dung dịch NaBr. Bảng 2.1 Sự biến đổi pAg và pBr trong quá trình chuẩn độ những dung dịch có nồng độ khác nhau Thể tích Chuẩn ml Br- Chuẩn ml Br- Chuẩn ml Br– AgNO3 25,0 bằng 25,0 bằng 25,0 bằng (ml) 0,0500 M 0,100 M 0,00500 M 0,010 M 0,00500 M tích AgNO3 AgNO3 AgNO3 0,001M Thể pAg pBr pAg pBr pAg pBr 0,00 - 1,30 - 2,30 - 3,30 10,00 10,68 1,60 9,68 2,60 8,68 3,60 20,00 10,13 2,15 9,13 3,15 8,13 4,15 23,00 9,72 2,56, 8,72 3,56 7,72 4,56 24,90 8,41 3,87 7,41 4,87 6,50 5,78a 24,95 8,10 4,18 7,10 5,18 6,33 5,95a 25,00 6,14 6,14 6,14 6,14 6,14 6.14 25,05 4,18 8,10 5,18 7,10 5,95 6,33b 25,10 3,88 8,40 4,88 7,40 5,78 6,50b 27,00 2,58 9,70 3,58 8,70 4,58 7,70 30,00 2,20 10,08 3,20 9,08 4,20 8,08 a Trong trường hợp này giả thiết [Ag ]
 Độ xảy ra hoàn toàn của phản ứng: Hình 2.2 minh họa ảnh hưởng của độ tan của sản phẩm phản ứng đến đường chuẩn độ khi dùng dung dịch AgNO 3 0,1 M làm chất chuẩn. Rõ ràng là sự biến đổi pAg lớn nhất được quan sát thấy khi chuẩn độ ion iođua. Ion iođua t ạo hợp chất với bạc ít tan nhất so với tất cả các anion đang nghiên cứu. Điều đó đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn nhất. Bước nhảy kém đột ngột nhất được quan sát thấy ở phản ứng xảy ra kém hoàn toàn nhất nghĩa là ở phép chuẩn độ ion bromat. Bước nhảy trên đường chuẩn độ theo phản ứng mà sản phẩm là hợp chất của bạc có độ tan trung gian, cũng sẽ có giá trị trung gian. Một lần nữa, chúng ta nhận xét rằng, ảnh hưởng đó là đ ặc tr ưng đối với đường chuẩn độ theo các loại phản ứng khác. Hình 2.2 : Ảnh hưởng của độ hoàn toàn của phản ứng xảy ra đến đường chuẩn độ 25,0 ml dung dịch anion 0,050 M bằng dung dịch AgNO3 0,100 M GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 18
CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ CÁCH XÁC ĐỊNH CHỈ THỊ VÀ SAI SỐ CHỈ THỊ  Chất chỉ thị  Chất chỉ thị là chất có khả năng cho tín hiệu nhất định (đổi màu, kết tủa,…) t ại điểm tương đương. Việc dừng quá trình chuẩn độ là dựa vào hiệu ứng của chất chỉ thị. Do đó việc hiểu về bản chất của chất của chất chỉ thị và cho phép chúng ta tính được sai số của phép phân tích. 3..1. Khái niệm chất chỉ thị  Chất chỉ thị (Indicator, Ind) là hợp chất HC hay VC có cấu trúc thay đ ổi theo nồng độ của một cấu tử Z nào đó trong dung dịch Ind + Z IndZ  Dấu hiệu biến đổi cấu trúc : Sự đổi màu của dung dịch, sự xuất hiện hay biến mất của kết tủa nào đó trong dung dịch. 3..2. Phân loại  Chất chỉ thị oxy hóa khử (REX-OX)  Chất chỉ thị nồng độ ion  Chất chỉ thị hấp phụ 3.2.1. Chất chỉ thị oxy hóa khử  Chất chỉ thị thông thường • Chất chỉ thị oxy hóa khử là những chất chuyển màu khi bị oxy hóa hoặc khử. Khác với các chất chỉ thị đặc biệt có màu biến đổi phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất cần phân tích và chất chuẩn, sự chuyển màu của chỉ thị thực chất là sự oxy hóa khử phụ thuộc vào sự biến đổi thế điện cực của hệ xuất hiện do sự tiến triển của phép chuẩn dộ • Có thể viết nửa phản ứng tương ứng với sự chuyển màu của một chất chỉ thị oxy hóa khử thông thường như sau : Inox + ne  Inkh • Nếu phản ứng chỉ thị thuận nghịch, ta có thể viết như sau : E = Eo - • Mắt người chỉ có thể nhận biết sự đổi màu khi : • Khoảng chuyển màu : GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 19
 Chất chỉ thị đặc biệt • Một chất chỉ thị đặc biệt được biến đến nhiều nhất là Hồ Tinh Bột. Chỉ thị này tạo ra phức xanh thẩm với triiodua. Phức này cho tín hiệu về điểm cuối của phép chuẩn độ nhờ phản ứng làm xuất hiện hay biến mất iôt • Một chỉ thị đặc biệt khác là kali tioxianat. Có thể sử dụng tioxianat, ví dụ như để chuẩn Sắt (III) bằng titan (III) sunfat. Điểm cuối được phát hiện theo sự biến mất phức màu đỏ sắt (III)-tioxianat do nồng độ sắt (III) bị giảm tại điểm tương đương. 3.2.1.1. Chất chỉ thị nồng độ ion  Đây là chất chỉ thị có cơ cấu và tính chất thay đổi theo nồng độ ion nào đó trong dd: • Z là H+ (OH-): Ind là chất chỉ thị acid-baz, được dùng trong phương pháp trung hòa và đo màu để xđ pH : HInd  Ind- + H+ • Z là ion Mnn+ và IndZ là kết tủa: Ind là chất chỉ thị tạo tủa : Ind+ +Mn+  MIndn+ • Z là ion Mnn+ và IndZ là chất phức: Ind là chất chỉ thị tạo phức, dùng rộng rãi trong phương pháp chuẩn độ phức : Ind+ +Mn+  MIndn+  Chỉ thị axit_bazo hay chỉ thị ph • Ind là acid hay baz yếu, có thể thay đổi màu sắc theo pH của dd. Ind này đ ược dùng trong phương pháp trung hòa và đo màu để xđ pH. HInd ⇔Ind − + H+ Ki = Ph = pki + lg • Màu dd được quyết định tùy thuật vào tỷ số [Ind]/[HInd] và giá trị của tỷ số này phụ thuộc vào pH của môi trường. GVHD:GVC.Th.s Trương Bách Chiến Page 20