Hóa phân tích: Phần 1 - Nguyễn Xuân Trung

Chia sẻ: Bui Ngoc Ngu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hóa học phân tích là một môn học về các phương pháp xác định thành phần định tính và thành phần định lượng các chất và hỗn hợp của chúng. Phần 1 của tài liệu Hóa phân tích có kết cấu nội dung gồm 4 chương đầu trình bày về phương pháp phân tích thể tích, cân bằng axit bazơ, phương pháp chẩn đoán độ axit - bazơ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hóa phân tích: Phần 1 - Nguyễn Xuân Trung

§¹i häc quèc gia Hμ néi Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn ------------------------------ NguyÔn Xu©n Trung hãa Ph©n tÝch Hµ néi − 2004 http://www.ebook.edu.vn
Më ®Çu 1. VÞ trÝ vµ tÇm quan träng cña ho¸ häc ph©n tÝch Ho¸ häc ph©n tÝch lµ mét m«n häc vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®Þnh tÝnh vµ thµnh phÇn ®Þnh l−îng c¸c chÊt vµ hçn hîp cña chóng. Ph©n tÝch ®Þnh tÝnh nh»m tr¶ lêi c©u hái c¸c hîp chÊt ®−îc t¹o ra tõ nguyªn tè nµo hay nãi c¸ch kh¸c c¸c chÊt nµo (nguyªn tè nµo) tham gia vµo thµnh phÇn. Th«ng th−êng tr−íc khi ph©n tÝch ®Þnh l−îng ng−êi ta ph¶i tiÕn hµnh ph©n tÝch ®Þnh tÝnh. KÕt qu¶ ph©n tÝch ®Þnh tÝnh gióp cho viÖc ®Ò ra qui tr×nh ph©n tÝch ®Þnh l−îng thÝch hîp. Néi dung chñ yÕu cña ho¸ häc ph©n tÝch lµ ph©n tÝch ®Þnh l−îng. Ph©n tÝch ®Þnh l−îng ®ãng vai trß quan träng trong sù ph¸t triÓn cña khoa häc c«ng nghÖ vµ s¶n xuÊt. NhiÒu ngµnh khoa häc c«ng nghÖ kh¸c nhau: ho¸ häc, khoa häc vÒ tr¸i ®Êt, sinh vËt häc, lý häc, thæ nh−ìng, y häc, kh¶o cæ häc ®Òu rÊt cÇn ®Õn ph©n tÝch ®Þnh l−îng. Chóng t«i xin ®¬n cö mét vµi thÝ dô: Trong lÜnh vùc y häc viÖc x¸c ®Þnh hµm l−îng glucose trong m¸u gióp cho b¸c sÜ chÈn ®o¸n bÖnh tiÓu ®−êng cña bÖnh nh©n. Trong lÜnh vùc thùc phÈm, x¸c ®Þnh hµm l−îng protein, cacbonhi®rat, hµm l−îng vitamin, muèi kho¸ng gióp cho viÖc ®¸nh gi¸ gi¸ trÞ dinh d−ìng cña thùc phÈm. Trong nhµ m¸y s¶n xuÊt thÐp, ph©n tÝch thµnh phÇn nguyªn liÖu ®Çu vµo vµ s¶n phÈm sau cïng gióp cho c¸c nhµ s¶n xuÊt ®iÒu chØnh thµnh phÇn nguyªn liÖu ®Çu vµo ®Ó s¶n xuÊt ®−îc lo¹i thÐp cã ®é cøng, ®é dÎo, ®é mµi mßn phï hîp. Ngµy nay trong lÜnh vùc m«i tr−êng, ho¸ häc ph©n tÝch chiÕm mét vÞ trÝ v« cïng quan träng. Møc ®é « nhiÔm m«i tr−êng chØ ®−îc ®¸nh gi¸ cô thÓ qua sè liÖu kÕt qu¶ ph©n tÝch. V× nhËn râ tÇm quan träng cña ho¸ häc ph©n tÝch ®èi víi c¸c ngµnh khoa häc c«ng nghÖ, s¶n xuÊt vµ ®êi sèng, còng nh− øng dông réng r·i chóng vµo c¸c lÜnh vùc ®ã mµ nhiÒu chuyªn ngµnh khoa häc ph©n tÝch míi ra ®êi nh−: Ho¸ häc ph©n tÝch m«i tr−êng, ph©n tÝch d−îc phÈm, ho¸ ph©n tÝch l©m sµng, ho¸ ph©n tÝch thùc phÈm… Ho¸ häc ph©n tÝch ®−îc xem lµ trung t©m cña nhiÒu ngµnh khoa häc kÜ thuËt. 2 http://www.ebook.edu.vn
Sinh häc: Ho¸ häc: Thùc vËt häc Ho¸ sinh VËt lÝ Vi trïng häc Ho¸ V« c¬ VËt lÝ thiªn v¨n Sinh häc ph©n tö Ho¸ H÷u c¬ LÝ sinh §éng vËt häc Ho¸ lÝ §Þa chÊt C«ng nghÖ ho¸ häc §Þa vËt lÝ C«ng nghÖ x©y dùng §Þa ho¸ C¬ khi Cæ sinh vËt hoc §iÖn tö Cæ thùc vËt Ho¸ häc ph©n tÝch Y häc Ho¸ häc l©m sµng Khoa häc m«i tr−êng Ho¸ y sinh §¹i d−¬ng Ho¸ d−îc KhÝ t−îng §éc häc Sinh th¸i häc N«ng nghiÖp: Khoa häc x· héi Khoa häc vËt liÖu Khoa häc ®éng vËt Ph¸p y LuyÖn kim Khoa häc sau thu ho¹ch Kho¶ cæ häc VËt liÖu míi Khoa häc thùc phÈm Nh©n chñng häc Khoa häc ®Êt 2. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch §Ó thu nhËn ®Çy ®ñ c¸c th«ng tin vÒ thµnh phÇn ho¸ häc cña ®èi t−îng ph©n tÝch ng−êi ta ph¶i t¸c ®éng ®Õn ®èi t−îng ®ã mét d¹ng n¨ng l−îng nµo ®ã, lµm cho c¸c nguyªn tö c¸c ph©n tö chÞu sù biÕn ®æi tr¹ng th¸i n¨ng l−îng thÓ hiÖn qua thay ®æi tÝnh chÊt cña chóng (xuÊt hiÖn mµu, h×nh thµnh kÕt tña, thay ®æi ®é dÉn ®iÖn, thay ®æi tÝnh chÊt tõ tÝnh…). NÕu ta ghi ®o ®−îc c¸c tÝn hiÖu nµy cã thÓ cã ®−îc c¸c th«ng tin thµnh phÇn ®Þnh tÝnh vµ ®Þnh l−îng cña ®èi t−îng nghiªn cøu. Dùa trªn d¹ng n¨ng l−îng t¸c ®éng mµ ng−êi ta ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thµnh c¸c nhãm sau: – Nhãm ®Çu tiªn lµ c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ho¸ häc. Trong qu¸ tr×nh ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra ng−êi ta quan s¸t ®−îc c¸c th«ng tin liªn quan ®Õn l−îng chÊt ban ®Çu bÞ tiªu tèn hay l−îng s¶n phÈm t¹o thµnh. NÕu dùa vµo x¸c ®Þnh khèi l−îng s¶n phÈm t¹o thµnh th× thuéc ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi l−îng. NÕu ta ®o thÓ tÝch l−îng thuèc thö tiªu tèn (dung dÞch chuÈn) th× thuéc ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch (ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é). Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch dùa trªn c¸c lo¹i ph¶n øng: ph¶n øng axit – baz¬; ph¶n øng t¹o phøc; ph¶n øng kÕt tña; ph¶n øng oxi ho¸ - khö. – Nhãm thø 2 trong lÜnh vùc ho¸ häc ph©n tÝch lµ ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c«ng cô bao gåm: 3 http://www.ebook.edu.vn
+) Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn ho¸ chñ yÕu dùa trªn c¸c th«ng tin cña ph¶n øng ®iÖn ho¸. C¸c tÝn hiÖu (thÕ, c−êng ®é dßng, ®é dÉn ®iÖn) ghi ®o ®−îc xem nh− hµm sè tØ lÖ thuËn víi nång ®é c¸c chÊt ph¶n øng. +) Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch quang häc liªn quan ®Õn t−¬ng t¸c tia bøc x¹ ®iÖn tõ víi vËt chÊt. VËt chÊt hÊp thô mét phÇn n¨ng l−îng hay bÞ kÝch thÝch d−íi t¸c dông cña d¹ng n¨ng l−îng ®ã. D¹ng vµ c−êng ®é tia bøc x¹ ph¸t ra phô thuéc vµo b¶n chÊt cña chÊt ph©n tÝch vµ nång ®é c¸c cÊu tö cã trong ®ã. Sù ra ®êi vµ ph¸t triÓn c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c«ng cô hiÖn ®¹i g¾n liÒn víi sù ph¸t triÓn c¬ së lÝ thuyÕt c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch hiÖn ®¹i kÕt hîp víi c¸c thµnh tùu cña vËt lÝ häc hiÖn ®¹i, c«ng nghÖ th«ng tin - ®iÖn tö còng nh− c¸c thµnh tùu cña c¸c lÜnh vùc ho¸ häc kh¸c. C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c«ng cô hiÖn ®¹i cã −u ®iÓm næi bËt lµ cã thÓ x¸c ®Þnh b¸n tù ®éng, tù ®éng l−îng vÕt, siªu vÕt c¸c chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬ cã trong c¸c ®èi t−îng kh¸c nhau. B¶ng 1. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch theo d¹ng n¨ng l−îng t−¬ng t¸c. D¹ng n¨ng l−îng TÝnh chÊt ®o ®−îc Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch kÝch thÝch N¨ng l−îng ph¶n øng Khèi l−îng s¶n phÈm Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi l−îng ho¸ häc ThÓ tÝch thuèc thö Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch Tèc ®é ph¶n øng Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®éng häc Dßng electron (ph¶n HiÖu ®iÖn thÕ, thÕ dßng Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn thÕ øng ®iÖn ho¸ trong ph©n cùc, c−êng ®é, Ph−¬ng ph¸p Von - ampe dung dÞch vµ trªn ®iÖn l−îng ®iÖn. Ph−¬ng ph¸p cùc phæ cùc). Khèi l−îng s¶n phÈm Ph−¬ng ph¸p ®iÖn khèi l−îng cña ph¶n øng ®iÖn ho¸. (®iÖn ph©n) Tia bøc x¹ ®iÖn tõ. §é dµi sãng vµ c−êng ®é Quang phæ (hång ngo¹i, kh¶ N¨ng l−îng quay vµ v¹ch quang phæ kiÕn, tö ngo¹i). Quang phæ céng dao ®éng ph©n tö, sù h−ëng tõ h¹t nh©n. Quang phæ kÝch thÝch c¸c electron céng h−ëng tõ electron. ho¸ trÞ (λ=10_3÷10– 8m) Tia bøc x¹ R¬nghen §é dµi sãng (tÇn sè). Quang phæ R¬nghen; quang phæ electron, ion vµ n¬tron C−êng ®é v¹ch quang electron; quang phæ Owe; quang (λ = 10–8 ÷ 10–11m) phæ,ho¹t ®é phãng x¹. phæ Messbaier; ph©n tÝch kÝch ho¹t phãng x¹. 4 http://www.ebook.edu.vn
Mçi ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch nªu ra ë trªn th−êng ®−îc tiÕn hµnh x¸c ®Þnh trong kho¶ng nång ®é nhÊt ®Þnh, sai sè m¾c ph¶i còng tuú thuéc vµo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch. B¶ng 2 chØ râ kho¶ng nång ®é vµ sai sè m¾c ph¶i cña mçi ph−¬ng ph¸p. B¶ng 2. Kho¶ng nång ®é vµ sai sè m¾c ph¶i cña mçi ph−¬ng ph¸p. Ph−¬ng ph¸p Kho¶ng nång ®é Sai sè t−¬ng ®èi x¸c ®Þnh (mol/l) (%) Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi l−îng 10–1 ÷ 10–2 0,1 Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch 10–1 ÷ 10–4 0,1 ÷ 1 Ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é ®iÖn thÕ 10–1 ÷ 10–6 2 Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn khèi l−îng 10–1 ÷ 10–4 0,01 ÷ 2 Ph−¬ng ph¸p Von - ampe 10–3 ÷ 10–9 2÷5 Ph−¬ng ph¸p tr¾c quang 10–3 ÷ 10–6 2 Ph−¬ng ph¸p huúnh quang 10–6 ÷ 10–9 2÷5 Ph−¬ng ph¸p quang phæ nguyªn tö 10–3 ÷ 10–9 2 ÷ 10 Ph−¬ng ph¸p s¾c kÝ 10–3 ÷ 10–9 2÷5 Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®éng häc 10–2 ÷ 10–10 2 ÷ 10 3. C¸c giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh ph©n tÝch. Qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®−îc tiÕn hµnh qua 4 giai ®o¹n chñ yÕu sau: 1. Chän mÉu KÕt qu¶ ph©n tÝch chØ ®óng khi chän ®óng mÉu ®¹i diÖn, cã nghÜa lµ mÉu ®−îc chän ph¶n ¸nh trung thµnh ®¹i diÖn cho ®èi t−îng cÇn ph©n tÝch. NÕu nh− qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®−îc tiÕn hµnh rÊt cÈn thËn, ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch rÊt chuÈn, nh−ng lÊy mÉu kh«ng ®¹i diÖn th× kÕt qu¶ ph©n tÝch kh«ng cã ý nghÜa. ViÖc lÊy mÉu kh«ng ®¹i diÖn sÏ dÉn ®Õn sai lÇm nghiªm träng ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn sù ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi, nhÊt lµ trong lÜnh vùc ®iÒu tra ®¸nh gi¸ tµi nguyªn kho¶ng s¶n cña ®Êt n−íc. V× vËy, chän mÉu lµ mét trong nh÷ng giai ®o¹n quan träng nhÊt cña qu¸ tr×nh ph©n tÝch. ViÖc chän mÉu bao gåm lÊy mÉu ban ®Çu tõ khèi l−îng mÉu lín b»ng c¸c c¸ch kh¸c nhau, lÊy mÉu nhá dÇn ®Õn mÉu phßng thÝ nghiÖm lµ mÉu tiÕn hµnh ph©n tÝch. MÉu ph©n tÝch cã thÓ ë c¸c tr¹ng th¸i kh¸c nhau: r¾n, láng, khÝ. 5 http://www.ebook.edu.vn
2. ChuÈn bÞ mÉu Giai ®o¹n hoµ tan, ng−êi ta tiÕn hµnh hoµ tan b»ng c¸c dung m«i thÝch hîp (n−íc, axit, kiÒm, dung m«i h÷u c¬) hay nung ch¶y víi chÊt ch¶y phï hîp sau ®ã chuyÓn chÊt nãng ch¶y sang tr¹ng th¸i dung dÞch. Lo¹i trõ c¸c chÊt c¶n trë b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau: chiÕt láng – láng, s¾c kÝ, dïng chÊt che, v.v… 3. Giai ®o¹n ®o TiÕn hµnh ghi ®o ®Ó x¸c ®Þnh nång ®é c¸c chÊt cã trong mÉu ph©n tÝch. 4. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ ph©n tÝch Giai ®o¹n cuèi cïng cña qu¸ tr×nh ph©n tÝch lµ ®¸nh gi¸ sai sè phÐp x¸c ®Þnh, kho¶ng biªn giíi tin cËy, giíi h¹n ph¸t hiÖn cña ph−¬ng ph¸p, giíi h¹n ®Þnh l−îng, ®é ®óng, ®é l¾p l¹i… Nh− trªn ®· tr×nh bµy ho¸ häc ph©n tÝch gåm hai néi dung chñ yÕu: Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ häc vµ ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c«ng cô. Trong gi¸o tr×nh nµy chóng t«i tr×nh bµy néi dung chñ yÕu c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ häc. Ch¾c ch¾n trong qu¸ tr×nh biªn so¹n kh«ng tr¸ch khái nh÷ng thiÕu sãt, chóng t«i mong nhËn ®−îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c ®ång nghiÖp vµ b¹n ®äc. Chóng t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n. 6 http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng 1 Ph¶n øng ph©n tÝch – c©n b»ng ho¸ häc – ho¹t ®é 1.1. Ph©n lo¹i c¸c ph¶n øng ph©n tÝch Ph¶n øng ph©n tÝch lµ ph¶n øng ho¸ häc ®−îc øng dông ®Ó t¸ch nhËn biÕt vµ x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng. §Ó nhËn biÕt ng−êi ta øng dông c¸c ph¶n øng kÌm theo xuÊt hiÖn c¸c dÊu hiÖu cã thÓ quan s¸t ®−îc (biÕn ®æi mµu s¨c, t¹o kÕt tña, t¸ch khÝ). §Ó x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng, ng−êi ta øng dông c¸c ph¶n øng mµ c¸c chÊt ban ®Çu hay s¶n phÈm ph¶n øng cã c¸c tÝnh chÊt cã thÓ ghi ®o ®−îc. C¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc tØ lÖ víi nång ®é c¸c chÊt cã trong mÉu ph©n tÝch. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch x¶y ra nhanh, hoµn toµn vµ theo tØ lÖ x¸c ®Þnh. Theo ®Æc tÝnh t−¬ng t¸c ng−êi ta chia thµnh 4 lo¹i ph¶n øng: 1. Ph¶n øng axit – baz¬ 2. Ph¶n øng t¹o phøc 3. Ph¶n øng kÕt tña 4. Ph¶n øng oxi ho¸ - khö C¸c ph¶n øng ph©n tÝch th−êng ®−îc viÕt d−íi d¹ng ph©n tö, ion hay ion – electron. Hai ®Þnh luËt c¬ b¶n ®−îc øng dông trong ho¸ häc ph©n tÝch khi tiÕn hµnh tÝnh to¸n ®ã lµ: §Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng (®Þnh luËt b¶o toµn nång ®é ban ®Çu) vµ ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch (ph−¬ng tr×nh trung hoµ ®iÖn tÝch). Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng, nång ®é ban ®Çu cña mét cÊu tö b»ng tæng nång ®é c©n b»ng cña c¸c d¹ng tån t¹i cña cÊu tö ®ã cã mÆt trong dung dÞch . NÕu mét nguyªn tè nµo ®ã tham gia thµnh phÇn vµi d¹ng kh¸c nhau th× cÇn ph¶i tÝnh hµm l−îng cña nã trong c¸c d¹ng. ThÝ dô trong dung dÞch ion kim lo¹i M tham gia ph¶n øng t¹o phøc víi phèi tö L h×nh thµnh c¸c phøc: ML, ML2, ML3… MLn. Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng chóng ta cã thÓ viÕt: CM = [M] + [ML] + [ML2] + … + [MLn] (1.1) ë ®©y: CM: tæng nång ®é c¸c d¹ng cña M [MLi]: nång ®é c©n b»ng c¸c d¹ng phøc. n CM = ∑0 [MLi] (1.2) ThÝ dô 1.1. ViÕt ph−¬ng tr×nh b¶o toµn khèi l−îng víi dung dÞch H2CO3: 7 http://www.ebook.edu.vn
Axit cacbonic ph©n li trong dung dÞch theo c¸c ph¶n øng sau: − H2CO3 + H2O HCO3 + H3O+ − HCO3 + H2O H3O+ + CO3− 2 Trong dung dÞch cã mÆt c¸c ion: HCO3 , H3O+, CO3− , H2CO3 − 2 Nång ®é tæng céng cña axit cacbonic: CH CO = [ CO3− ] + [ HCO3 ] + [H2CO3] 2 2 3 − − C H O = [H3O+] + [ HCO3 ] + 2 [H2CO3] + 3 Theo ®Þnh luËt trung hoµ ®iÖn tÝch: trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch tæng sè ®iÖn tÝch d−¬ng b»ng tæng ®iÖn tÝch ©m. ∑ Ci Zi = 0 (1.3) ë ®©y: Ci: Nång ®é c©n b»ng c¸c d¹ng trong dung dÞch Zi: §iÖn tÝch cña c¸c d¹ng. VÝ dô 1.2. ViÕt ph−¬ng tr×nh trung hoµ ®iÖn tÝch cña dung dÞch NaCl Trong dung dÞch NaCl cã mÆt c¸c ion Na+, Cl– , H3O+ vµ OH– . Ph−¬ng tr×nh trung hoµ ®iÖn tÝch: [Na+] + [H3O+] = [Cl–] + [OH–] 1.2. §iÒu kiÖn x¶y ra c¸c ph¶n øng 1.2.1. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn c¸c ph¶n øng kh«ng gièng nhau. Chóng ta cã thÓ xem xÐt dùa trªn sù phô thuéc nhiÖt ®é cña hµm sè nhiÖt ®éng. §èi víi c¸c qu¸ tr×nh x¶y ra ë ¸p suÊt kh«ng ®æi, ng−êi ta øng dông entr«pi H vµ n¨ng l−îng tù do Gibbs G (thÕ ®¼ng ¸p, ®¼ng nhiÖt). Chóng liªn quan víi nhau theo biÓu thøc sau: G = H – TS (1.4) ë ®©y: T – nhiÖt ®é tuyÖt ®èi S – entr«pi H»ng sè c©n b»ng nhiÖt ®éng cña ph¶n øng ho¸ häc phô thuéc vµo nhiÖt ®é. 8 http://www.ebook.edu.vn
d ln K o ΔH = (1.5) dT RT2 d ln K o TØ sè cµng lín, gi¸ trÞ tuyÖt ®èi hiÖu øng nhiÖt ph¶n øng cµng lín. dT Ng−êi ta còng cã thÓ ®¸nh gi¸ ®Þnh tÝnh ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é, nÕu biÕt hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng. Theo nguyªn lÝ Le Chatelier khi ®un nãng c©n b»ng chuyÓn dÞch theo h−íng kÌm theo hÊp thô nhiÖt, cã nghÜa khi t¨ng nhiÖt ®é sÏ lµm t¨ng h»ng sè c©n b»ng cña qu¸ tr×nh thu nhiÖt,cßn gi¶m nhiÖt ®é t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt. ChiÒu h−íng chuyÓn dÞch c©n b»ng khi biÕn ®æi nhiÖt ®é ®−îc x¸c ®Þnh bëi dÊu cña hiÖu øng nhiÖt ph¶n øng, cßn møc ®é chuyÓn dÞch c©n b»ng ®−îc x¸c ®Þnh bëi gi¸ trÞ ΔH (ΔH cµng lín ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é cµng m¹nh). NhiÖt ®é còng ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é ph¶n øng. TÊt c¶ c¸c ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra víi tèc ®é x¸c ®Þnh, th−êng ®−îc ®Æc tr−ng bëi biÕn ®æi nång ®é mét trong c¸c cÊu tö cña hÖ trong mét ®¬n vÞ thêi gian (τ): dC v = ± (1.6) dτ NÕu dC < 0 th× ®−îc lÊy dÊu ©m dC > 0 th× ®−îc lÊy dÊu d−¬ng Khi ®un nãng, tèc ®é ph¶n øng t¨ng. Theo qui t¾c Van Hoff khi nhiÖt ®é t¨ng 10oC th× tèc ®é ph¶n øng t¨ng 2 ÷ 4 lÇn. 1.2.2. ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng ph¶n øng ¶nh h−ëng lín nhÊt ®Õn ®iÒu kiÖn x¶y ra ph¶n øng lµ gi¸ trÞ pH - ®é axit cña m«i tr−êng ph¶n øng. Tr¹ng th¸i ion tån t¹i trong dung dÞch ®−îc x¸c ®Þnh bëi gi¸ trÞ pH. ThÝ dô ion Cr(VI) trong m«i tr−êng axit tån t¹i d¹ng Cr2 O2− , trong m«i 7 tr−êng kiÒm tån t¹i d¹ng CrO 2 − . Ion MnO − biÓu thÞ kh¶ n¨ng oxi ho¸ lín nhÊt 4 4 trong m«i tr−êng axit m¹nh, nhá nhÊt trong m«i tr−êng kiÒm. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch ion H3O+ t¸c ®éng ®Õn anion MnO − lµm yÕu liªn kÕt Mn – O lµm cho tÝnh khö 4 yÕu ®i, cßn ion OH– lµm cho liªn kÕt Mn – O bÒn h¬n. Mét sè nguyªn tè tån t¹i d¹ng ion phøc trong m«i tr−êng axit m¹nh ( CdCl 2 − , FeCl − ), mét sè nguyªn tè kh¸c 4 4 (Cr, Al, Zn, Pb) tån t¹i d¹ng phøc hi®roxo trong m«i tr−êng kiÒm. B»ng thùc nghiÖm ng−êi ta nhËn thÊy tr¹ng th¸i c©n b»ng cña nhiÒu ph¶n øng ho¸ häc trong dung dÞch sÏ thay ®æi khi thªm vµo chÊt ®iÖn li. ¶nh h−ëng cña 9 http://www.ebook.edu.vn
chÊt ®iÖn li ®Õn c©n b»ng ho¸ häc kh«ng chØ phô thuéc vµo b¶n chÊt ho¸ häc cña chÊt ®iÖn li, mµ cßn phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña dung dÞch ®−îc ®¸nh gi¸ qua lùc ion μ. 1 μ = ([A] Z2 + [B] Z2 + [C] Z2 + . . . ) A B C (1.7) 2 ë ®©y: [A], [B], [C], […] lµ nång ®é c©n b»ng c¸c d¹ng A, B, C, .. trong dung dÞch . ZA, ZB, ZC, … lµ ®iÖn tÝch cña c¸c ion A, B, C … Do t−¬ng t¸c cña ion qua lùc ion μ mµ nång ®é ®−îc biÓu thÞ qua gi¸ trÞ ho¹t ®é a. aA = fA [A] (1.8) ë ®©y: aA: ho¹t ®é cña ion A [A]: nång ®é c©n b»ng cña A fA: hÖ sè ho¹t ®é i ∑ 1 D¹ng tæng qu¸t: μ = Zi2 Ci (1.9) 2 i =1 NÕu μ gÇn b»ng kh«ng, dung dÞch rÊt lo·ng, kh«ng cã t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn gi÷a c¸c ion, th× f = 1 vµ ho¹t ®é b»ng nång ®é. Trong dung dÞch lo·ng lùc ion μ < 0,02 th× hÖ sè ho¹t ®é ®−îc tÝnh theo ph−¬ng tr×nh gÇn ®óng cña §¬bai – Hucken (Debye – Hückel ): lg fj = – 0,5 Zi2 μ (1.10) Cßn lùc ion μ trong giíi h¹n: 0,02 < μ < 0,20 th× lùc ion μ tÝnh theo biÓu thøc: 0 ,5 Z i2 μ lg fj = – (1.11) 1+ μ 0 ,5 Z i2 μ Cßn μ > 0,2 th× lg fj = – + hμ (1.12) 1+ μ ThÝ dô 1.3. TÝnh hÖ sè ho¹t ®é cña ion K+ vµ SO2− trong dung dÞch K2SO4 0,0020 M 4 K2SO4 ⎯→ 2K+ + SO2− 4 μ = 0,5 (2 . 0,0020 . 12 + 0,0020 . 22) = 6,0.10–3 0 ,5 . 1 2 6 , 0 .10 −3 lg fK+ = – = – 0,037 1 + 6 , 0 .10 − 3 10 http://www.ebook.edu.vn
0 ,5 . 2 2 6 , 0 .10 −3 lg f SO = – 2− = – 0,147 4 1 + 6 , 0 .10 −3 fK+ = 10–0,037 = 10–1 . 100,963 = 0,918 f SO = 10–0,147 = 10–1 . 100,853 = 0,713 2− 4 1.2.3. ¶nh h−ëng nång ®é chÊt ph¶n øng §Þnh luËt c¬ b¶n thiÕt lËp ®é phô thuéc gi÷a nång ®é c¸c chÊt tham gia ph¶n øng vµ s¶n phÈm ph¶n øng ë ®iÒu kiÖn c©n b»ng lµ ®Þnh luËt t¸c dông khèi l−îng do Gildberg vµ Waage ®Ò nghÞ vµo n¨m 1867: Tèc ®é ph¶n øng x¶y ra trong m«i tr−êng ®ång thÓ ë nhiÖt ®é kh«ng ®æi tØ lÖ thuËn tÝch nång ®é c¸c chÊt ph¶n øng. ThÝ dô ph¶n øng: mA + nB cC + dD (1.13) Nång ®é A vµ B gi¶m dÇn, nång ®é C vµ D t¨ng dÇn trong qu¸ tr×nh ph¶n øng. Tèc ®é ph¶n øng thuËn: vt = kt [A]m [B]n (1.14) Tèc ®é ph¶n øng nghÞch: vn = kn [C]c [D]d (1.15) Khi hÖ ®¹t c©n b»ng vt = vn: kt [A]m [B]n = kn [C]c [D]d (1.16) kt [C]c [D]d K = = (1.17) kn [A]m [B]n ë ®©y K ®−îc gäi h»ng sè c©n b»ng nång ®é cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi khi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt kh«ng ®æi. Tr−êng hîp kÓ ®Õn t−¬ng t¸c c¸c ion trong dung dÞch th× nång ®é ®−îc thay b»ng ho¹t ®é. o ac ad K = m D C (1.18) aA an B Ko: ®−îc gäi lµ h»ng sè c©n b»ng nhiÖt ®éng phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt c d [C]c [D]d f C f D fc fd Ko = . m n = K C Dn (1.19) [A]m [B]n f A f B m fA fB 1.3. §Þnh luËt t¸c dông khèi l−îng øng dông ®èi víi c¸c ph¶n øng ph©n tÝch 11 http://www.ebook.edu.vn
B¶ng 1.1. øng dông ®Þnh luËt t¸c dông khèi l−îng ®èi víi mét sè d¹ng c©n b»ng C¸c kiÓu KÝ hiÖu – ThÝ dô H»ng sè c©n b»ng c©n b»ng tªn gäi Sù ph©n li cña TÝch sè ion cña 2H2O H3O+ + OH– KH O = [H3O+] [OH–] 2 H2O H2O C©n b»ng dÞ thÓ TÝch sè tan T BaSO4 Ba2+ + SO2− 4 TBaSO =[Ba2+] [ SO2− ] 4 4 C©n b»ng axit Ka (h»ng sè CH3COOH + H2O [CH 3 COO − ] [H 3 O + ] Ka = hay baz¬ ph©n li axit) [CH 3 COOH] CH3COO– + H3O+ Ka (h»ng sè CH3COO– + H2O [CH 3 COOH] [OH − ] ph©n li baz¬) Kb = CH3COOH + OH– [CH 3 COO − ] C©n b»ng H»ng sè bÒn Ni2+ + 4 CN– [Ni(CN) 2− ] β Ni(CN) = 4 phøc chÊt – β 2− t¹o phøc Ni ( CN ) 2 − 4 [Ni2+ ][CN− ]4 4 C©n b»ng ph¶n H»ng sè c©n MnO− + 5 Fe2+ + 8H+ 4 [Mn2+ ] [Fe3+ ]5 Kcb = øng oxi ho¸ - b»ng ph¶n øng 2+ 3+ [MnO4 ] [Fe2+ ]5 [H]8 − khö oxi ho¸ - khö Mn + 5Fe + 4 H2O C©n b»ng HÖ ph©n bè I2(nc) I2 (hc) [ I 2 ] hc Kd = ph©n bè [ I 2 ] nc 12 http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng 2 §¹i c−¬ng vÒ ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch 2.1. Nguyªn t¾c chung ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch chñ yÕu dùa trªn ®o thÓ tÝch thuèc thö (dung dÞch chuÈn) ®· biÕt chÝnh x¸c nång ®é tiªu tèn khi ph¶n øng víi chÊt ph©n tÝch. Qu¸ tr×nh thªm dung dÞch chuÈn tõ buret vµo dung dÞch ph©n tÝch gäi lµ qu¸ tr×nh chuÈn ®é. Ph¶n øng gi÷a dung dÞch chuÈn víi chÊt ph©n tÝch sÏ xÈy ra sau mçi lÇn thªm dung dÞch chuÈn : nA + mB An Bm (2.1) ë ®©y: A: chÊt ph©n tÝch B: dung dÞch chuÈn n, m: hÖ sè tØ lÖ c¸c chÊt tham gia ph¶n øng. Trong qu¸ tr×nh chuÈn ®é nång ®é chÊt ph©n tÝch vµ dung dÞch chuÈn gi¶m dÇn, nång ®é s¶n phÈm ph¶n øng t¨ng dÇn. Khi l−îng dung dÞch chuÈn tiªu tèn t−¬ng ®−¬ng chÊt ph©n tÝch th× qu¸ tr×nh chuÈn ®é kÕt thóc. Thêi ®iÓm nµy ®−îc gäi ®iÓm t−¬ng ®−¬ng. Trong thùc tÕ kh«ng thÓ x¸c ®Þnh chÝnh x¸c ®iÓm t−¬ng ®−¬ng, chØ x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm kÕt thóc chuÈn ®é gÇn víi ®iÓm t−¬ng ®−¬ng. §iÓm kÕt thóc chuÈn ®é quan s¸t ®−îc nhê sù biÕn ®æi mµu s¾c cña dung dÞch . ChÊt t¹o ra tÝn hiÖu cã thÓ quan s¸t ®−îc b»ng m¾t gäi lµ chÊt chØ thÞ. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÕ tÝch th−êng ®−îc tiÕn hµnh theo c¸c c¸ch sau: – ChuÈn ®é trùc tiÕp: X¸c ®Þnh trùc tiÕp chÊt A dùa vµo ph¶n øng gi÷a chÊt A vµ dung dÞch chuÈn B. – ChuÈn ®é ng−îc (nghÞch): Trong mét sè tr−êng hîp kh«ng thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp do ph¶n øng x¶y ra chËm hoÆc kh«ng t×m ®−îc chÊt chØ thÞ thÝch hîp, ng−êi ta dïng ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é ng−îc. Thªm mét l−îng d− chÝnh x¸c dung dÞch chuÈn vµo chÊt cÇn x¸c ®Þnh, sau ®ã chuÈn ®é l−îng dung dÞch chuÈn d− b»ng dung dÞch chuÈn thø 2. – ChuÈn ®é thay thÕ: Cho chÊt D t¸c dông víi chÊt A, t¹o ra mét l−îng t−¬ng ®−¬ng chÊt C, chuÈn ®é l−îng chÊt C b»ng mét dung dÞch chuÈn thÝch hîp. 13 http://www.ebook.edu.vn
– ChuÈn ®é gi¸n tiÕp: C¸ch nµy ®−îc sö dông khi kh«ng thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp hay b»ng ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é ng−îc hoÆc chuÈn ®é thay thÕ. Th−êng ®−îc sö dông x¸c ®Þnh c¸c anion, thÝ dô x¸c ®Þnh c¸c anion SO2− , PO3− . Ng−êi ta 4 4 chuyÓn chÊt cÇn x¸c ®Þnh vµo mét hîp chÊt trong ®ã cã chøa Ýt nhÊt mét nguyªn tè cã thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp. Trong ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch nång ®é dung dÞch chuÈn cã ý nghÜa quan träng, quyÕt ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña c¸c phÐp x¸c ®Þnh tiÕp theo. Dung dÞch chuÈn (dung dÞch gèc) th−êng ®−îc chuÈn bÞ tõ mét l−îng c©n chÝnh x¸c mét lo¹i ho¸ chÊt – ®−îc gäi lµ chÊt gèc vµ ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: – ChÊt ph¶i cã ®é tinh khiÕt cao, l−îng t¹p chÊt trong ®ã ph¶i nhá h¬n 0,05%. – Thµnh phÇn ph¶i t−¬ng ®−¬ng ®óng c«ng thøc kÓ c¶ n−íc kÕt tinh. – Ph¶i bÒn ë tr¹ng th¸i r¾n vµ tr¹ng th¸i dung dÞch khi b¶o qu¶n. – Khèi l−îng mol cµng lín cµng tèt. Trong tr−êng hîp kh«ng cã chÊt tho¶ m·n c¸c yªu cÇu nªu trªn, ng−êi ta chØ chuÈn bÞ ®−îc dung dÞch cã nång ®é gÇn ®óng, sau ®ã x¸c ®Þnh l¹i b»ng dung dÞch chÊt gèc thÝch hîp. ThÝ dô, ng−êi ta chØ chuÈn bÞ ®−îc dung dÞch NaOH cã nång ®é gÇn ®óng, sau ®ã ph¶i dïng dung dÞch H2C2O4 cã nång ®é chÝnh x¸c ®Ó x¸c ®Þnh l¹i nång ®é NaOH. 2.2. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é C¸c ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é ®−îc ph©n theo lo¹i ph¶n øng. B¶ng 2.1 chØ râ ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é theo lo¹i ph¶n øng. ¦u ®iÓm c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch nhanh, ®¬n gian, thuËn lîi khi ph©n tÝch hµng lo¹t, sai sè phÐp x¸c ®Þnh 0,1 ÷ 1%, giíi h¹n ®Þnh l−îng 10–1 ÷ 10–4 M. 14 http://www.ebook.edu.vn
B¶ng 2.1. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é Lo¹i ph¶n Tªn gäi Dung dÞch C¸c chÊt ®−îc x¸c ®Þnh øng ph−¬ng ph¸p chuÈn Trùc tiÕp Ng−îc Gi¸n tiÕp T−¬ng t¸c Ph−¬ng ph¸p H2C2O4, HCl, Baz¬, muèi cña baz¬ Muèi baz¬ yÕu axit víi chuÈn ®é axit H2SO4, NaOH, m¹nh vµ axit yÕu; vµ axit m¹nh, baz¬ baz¬ KOH axit, muèi cña baz¬ c¸c hîp chÊt yÕu vµ axit m¹nh h÷u c¬ Oxi ho¸ - Ph−¬ng ph¸p KMnO4; ChÊt khö ChÊt oxi ho¸ khö chuÈn ®é oxi K2Cr2O7; ChÊt khö ChÊt oxi ho¸ ho¸ - khö I2; Na2S2O3.5H2O ChÊt khö ChÊt khö Ph¶n øng Ph−¬ng ph¸p EDTA C¸c cation t¹o phøc C¸c cation ph¶n C¸c cation t¹o phøc chuÈn ®é bÒn víi EDTA øng chËm víi kim lo¹i t¹o Complexon EDTA hoÆc phøc bÒn víi kh«ng t×m thÊy EDTA so chØ thÞ thÝch hîp víi Mg2+ Ph¶n øng Ph−¬ng ph¸p AgNO3 C¸c anion t¹o kÕt tña C¸c cation t¹o kÕt tña chuÈn ®é kÕt víi AgNO3 hîp chÊt Ýt tan tña víi Cl–, Br–, SCN–, S2–, CrO2− , PO3− 4 4 2.3. Nång ®é dung dÞch Nång ®é dung dÞch lµ ®¹i l−îng dïng chØ hµm l−îng mét chÊt (ion hay ph©n tö) trong dung dÞch . – Nång ®é mol cña dung dÞch: Nång ®é mol cña mét chÊt lµ sè mol chÊt ®ã cã trong 1 lÝt dung dÞch. NÕu ta gäi nA lµ sè mol chÊt A ®−îc hoµ tan trong V lÝt dung dÞch , nång ®é mol cña chÊt A: nA sè mol chÊt A CA = = (2.2) V thÓ tÝch dung dÞch ThÝ dô 2.1. TÝnh nång ®é mol cña r−îu etylic C2H5OH khi hoµ tan 2,30 g C2H5OH (46,07 g/mol) trong 3,5 lÝt H2O 1 mol C 2 H 5 OH CC H OH = 2,30 g. = 0,04992 M 2 5 46,07g. 3,5 15 http://www.ebook.edu.vn
– Nång ®é mol ban ®Çu (nång ®é mol tæng céng) (nång ®é mol ph©n tÝch): Nång ®é mol ban ®Çu lµ nång ®é mol tæng céng c¸c d¹ng tån t¹i cña mét chÊt cã trong dung dÞch . – Nång ®é mol c©n b»ng trong dung dÞch: Nång ®é mol c©n b»ng lµ nång ®é mol cña c¸c d¹ng (ion hay ph©n tö) tån t¹i trong dung dÞch ë thêi ®iÓm c©n b»ng. ThÝ dô 2.2. TÝnh nång ®é mol ban ®Çu vµ nång ®é mol c©n b»ng cña axit tri- cloaxetic (163,4 g/mol) khi hoµ tan 285 mg axit trong 10,0 ml H2O. BiÕt ®é ph©n li cña axit tricloaxetic lµ 73%. KÝ hiÖu axit tricloaxetic lµ HA: 1 g HA 285 mg . 1000 mg 1000 ml CHA = . = 0,174 M 10,0. 163,4g/mol 1 lÝt §é ph©n li cña axit tricloaxetic 73%, vËy nång ®é axit ch−a ph©n li: 100− 73 CHA = . 0,174 = 0,047 M 100 Nång ®é axit ®· ph©n li: 73,0 mol A − CA– = . 0,174 mol/lÝt = 0,127 M 100,0mol HA ThÝ dô 2.3. TÝnh nång ®é K+ ra g/lÝt khi trén lÉn 100,0 ml dung dÞch KCl 0,250 M víi 200,00 ml dung dÞch K2SO4 0,1000 M. Sè mmol K+ cã trong dung dÞch sau khi trén lÉn: = 100 . 0,250 + 2 . 200,00 . 0,1000 = 65,00 mmol Nång ®é K+ qui ra g/l 65,00mol. 39,0 mg/mmol. 0,001g/mg. 1000ml = = 8,47 g/l 300,0ml – Nång ®é mol ®−¬ng l−îng: Nång ®é mol ®−¬ng l−îng cña mét chÊt lµ sè mol ®−¬ng l−îng cña chÊt ®ã cã trong 1 lÝt dung dÞch hoÆc sè milimol ®−¬ng l−îng cã trong 1 ml dung dÞch . 16 http://www.ebook.edu.vn
§−¬ng l−îng mol cña mét chÊt thay ®æi theo ph¶n øng nã tham gia. ThÝ dô trong ph¶n øng trung hoµ H3PO4 b»ng NaOH nÕu thay thÕ mét ion H+ th× ®−¬ng l−îng mol cña H3PO4 b»ng khèi l−îng mol. Trong ph¶n øng oxi ho¸ - khö ®−¬ng l−îng mol cña mét chÊt b»ng khèi l−îng mol chÊt ®ã chia cho sè electron cho hay nhËn. ThÝ dô ph¶n øng gi÷a Fe2+ víi K2Cr2O7 Cr2 O2− + 6Fe2+ + 14 H+ ⎯→ 6 Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 7 §−¬ng l−îng mol cña Fe2+ b»ng khèi l−îng mol cña nã. §−¬ng l−îng mol 1 cña Cr2 O2− b»ng 7 khèi l−îng mol. Còng cÇn ph©n biÖt ®−¬ng l−îng mol chÊt oxi 6 ho¸ vµ chÊt khö víi ®−¬ng l−îng mol cña c¸c chÊt trong ph¶n øng trao ®æi. ThÝ dô, ®−¬ng l−îng mol cña FeSO4 trong ph¶n øng víi KMnO4 b»ng khèi l−îng mol cña nã, nh−ng trong ph¶n øng: FeSO4 + 2NaOH ⎯→ Fe(OH)2 + Na2SO4 1 ®−¬ng l−îng mol cña FeSO4 = khèi l−îng mol. 2 2.4. §iÒu chÕ dung dÞch cã nång ®é x¸c ®Þnh §iÒu chÕ dung dÞch cã nång ®é chÝnh x¸c tõ chÊt gèc lµ viÖc lµm quan träng ®Çu tiªn trong ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é, bëi v× tõ nång ®é chÊt gèc chóng ta x¸c ®Þnh nång ®é c¸c chÊt kh¸c. §Ó chuÈn bÞ dung dÞch cã nång ®é chÝnh x¸c tõ chÊt gèc ng−êi ta c©n mét l−îng chÊt gèc thÝch hîp trªn c©n ph©n tÝch cã ®é chÝnh x¸c 0,1 hoÆc 0,2 mg ®em hoµ tan vµo thÓ tÝch n−íc x¸c ®Þnh. ThÝ dô 2.4: CÇn c©n bao nhiªu gam BaCl2.2H2O ®Ó chuÈn bÞ 2 lÝt dung dÞch BaCl2 0,108 M. BiÕt khèi l−îng mol BaCl2.2H2O: 244g/mol. Sè mol BaCl2: 2 lÝt . 0,108 mol/l BaCl2.2H2O = 0,216 mol BaCl2.2H2O Khèi l−îng BaCl2: 244,0 g 0,216 mol BaCl2.2H2O . = 52,70 g BaCl2.2H2O mol BaCl2 .2H 2 O 17 http://www.ebook.edu.vn
C©n 52,7 g BaCl2.2H2O ®em hoµ tan vµo n−íc råi chuyÓn vµo b×nh ®Þnh møc 2 lÝt, ®−a n−íc ®Õn v¹ch møc, l¾c ®Òu, ta cã dung dÞch BaCl2 0,108 mol/l Tr−êng hîp ph¶i chuÈn bÞ dung dÞch cã nång ®é x¸c ®Þnh tõ dung dÞch cã nång ®é phÇn tr¨m th× ph¶i biÕt khèi l−îng riªng cña dung dÞch ®ã. ThÝ dô 2.5. TÝnh nång ®é mol cña axit nit¬ric ®Æc 70% cã khèi l−îng riªng d= 1,42 g/ml . Sè gam HNO3 cã trong 1 lÝt dung dÞch HNO3 70%: 1000 ml 70 HNO 3 994 HNO 3 1,42 g/ml . . = 1 lÝt 1 0 0 dung dÞch lÝt dung dÞch 994 HNO 3 1 mol HNO 3 C HNO = . = 15,8 M 3 lÝt dung dÞch 63 , 0 g HNO 3 ThÝ dô 2.6. CÇn lÊy bao nhiªu ml dung dÞch HCl ®Æc 37% cã khèi l−îng riªng 1,18 g/ml ®Ó chuÈn bÞ 100,0 ml dung dÞch HCl 6M. Khèi l−îng mol cña HCl lµ 36.5 g/mol. 1,18 g 10 3 ml 37 g HCl 1 mol HCl CHCl = . . . = 12,0 M ml lÝt 100 g dung dÞch 36,5 g HCl Sè mol HCl cÇn ph¶i lÊy: 1lÝt 6 , 0 mol 100,0 ml . . = 0,600 mol 1000 ml 1 lÝt ThÓ tÝch HCl ph¶i lÊy: 0 ,600 mol VHCl = = 0,0500 lÝt 12,0 mol VHCl = 50 ml LÊy 50,0 ml HCl ®Æc 37% cho vµo b×nh ®Þnh møc 100 ml , thªm n−íc ®Õn v¹ch møc, l¾c ®Òu ,ta cã dung dÞch HCl 6M . 2.5. C¸ch tÝnh kÕt qu¶ trong ph©n tÝch thÓ tÝch §Ó tÝnh kÕt qu¶ trong ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch, ng−êi ta dùa vµo nång ®é vµ thÓ tÝch dung dÞch chuÈn tiªu tèn trong qu¸ tr×nh chuÈn ®é. 18 http://www.ebook.edu.vn
ThÝ dô 2.7. TÝnh khèi l−îng NaCl cã trong mÉu ph©n tÝch ?BiÕt r»ng ®em chuÈn b»ng dung dÞch AgNO3O,100M hÕt 25,0ml. Sè mol AgNO3 tham gia ph¶n øng: 25,0 ml . 0,100 mmol/ml = 2,5 mmol AgNO3 Ph¶n øng gi÷a Cl– vµ AgNO3 theo tØ lÖ 1 : 1. VËy khèi l−îng NaCl cã trong mÉu ph©n tÝch: 58,44 mg NaCl 2,50 mmol . = 146 mg = 0,146 g mmol ThÝ dô 2.8. C©n 0,4671 gam NaHCO3 kü thuËt hoµ tan vµo n−íc, råi ®em chuÈn ®é b»ng dung dÞch HCl 0,106 M hÕt 40,72 ml. TÝnh % NaHCO3 cã trong mÉu ph©n tÝch. Ph¶n øng chuÈn ®é: HCO 3 + H+ ⎯→ H2O + CO2 − Sè mmol HCl tham gia ph¶n øng: 40,72 ml . 0,106 mml/ml = 4,3448 mmol vµ còng chÝnh lµ sè mmol NaHCO3 cã trong mÉu ph©n tÝch. 4,3448 mmol 84,1 g % NaHCO3 = . . 100 % = 78,14 % 467 ,1mg mmol NÕu c¸c chÊt ph¶n tham gia ph¸n øng kh«ng theo tØ lÖ 1 : 1 chóng ta cÇn chó ý ®Õn hÖ sè tØ lÖ khi tÝnh kÕt qu¶. ThÝ dô ph¶n øng gi÷a hai chÊt A vµ T theo tØ lÖ (a/t). a A + t T ⎯→ P A: chÊt ph©n tÝch; T: Dung dÞch chuÈn; a, t: hÖ sè tØ lÖ ⎛ mmol ⎞ a (mmol A) mg CT ⎜ ⎟ . VT ( ml). .Khèi l−îng mol A % ChÊt A = ⎝ ml ⎠ t (mmol T) mmol . 100% Khèi l−îng mÉu (mg) CT: nång ®é dung dÞch chuÈn mmol/ml VT: thÓ tÝch dung dÞch chuÈn tiªu tèn trong qu¸ tr×nh chuÈn ®é (ml) a, t: hÖ sè tØ lÖ c¸c chÊt ph¶n øng 19 http://www.ebook.edu.vn
ThÝ dô 2.9. C©n 0,2638g Na2CO3 kü thuËt hoµ tan vµo n−íc, råi ®em chuÈn b»ng HCl 0,128M hÕt 38,27 ml. TÝnh phÇn tr¨m Na2CO3 cã trong mÉu ph©n tÝch. Ph¶n øng chuÈn ®é: CO3− + 2H+ ⎯→ H2O + CO2 2 Sè mmol HCl tham gia ph¶n øng: 0,128 mmol/ml . 38,27 ml = 4,8985 mmol Sè mmol Na2CO3 cã trong mÉu ph©n tÝch: 1 4,8985 mmol . = 2,4492 mmol 2 2,4492 mmol . 105,99 (mg/mmol) % Na2CO3 = . 100% = 98,40 % 263,8 mg Th«ng th−êng kÕt qu¶ ph©n tÝch ®−îc biÓu thÞ theo ®¬n vÞ phÇn tr¨m khèi l−îng. Nh−ng ®èi víi c¸c mÉu hµm l−îng chÊt x¸c ®Þnh l−îng vÕt hay siªu vÕt ng−êi ta cña chóng theo ®¬n vÞ ppm hay ppb. Khèi l−îng chÊt phan tÝch (g) ppm = . 106 ppm Khèi l−îng mÉu (g) Khèi l−îng chÊt phan tÝch (g) ppb = . 109 ppb Khèi l−îng mÉu (g) §èi víi mÉu láng kÕt qu¶ ph©n tÝch biÓu thÞ theo khèi l−îng chÊt ph©n tÝch (g) trong ®¬n vÞ thÓ tÝch (ml). Khèi l−îng chÊt phan tÝch (g) ppm = . 106 ppm ThÓ tÝch mÉu (ml) Khèi l−îng chÊt phan tÝch (g) ppb = . 109 ppb ThÓ tÝch mÉu (ml) ThÝ dô 2.10. 25,0 μl mÉu chøa 26,7 μg glucose. TÝnh nång ®é glucose ra ®¬n vÞ ppm. 1 ml 25,0 μl . = 2,50.10–2 ml 1000 μ l 20 http://www.ebook.edu.vn