Ph−¬ng ph¸p ®Þnh l−îng thÓ tÝch
môc tiªu
1. Tr×nh bµy ®−îc néi dung cña ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch. Nªu ®−îc c¸ch
x¸c ®Þnh ®iÓm t−¬ng ®−¬ng.
2. KÓ tªn ®−îc bèn lo¹i ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é chÝnh vµ ba kü thuËt chuÈn ®é.
3. Tr×nh bµy ®−îc qui t¾c chung vµ c¸ch tÝnh kÕt qu¶ ®Þnh l−îng theo nång ®é
®−¬ng l−îng.
4. Tr×nh bµy ®−îc c¸ch sö dông vµ c¸ch hiÖu chØnh dung tÝch c¸c dông cô ®o thÓ
tÝch .
1. Néi dung cña ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch
Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch lµ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hµm l−îng
c¸c chÊt dùa vµo thÓ tÝch dung dÞch thuèc thö ®· biÕt nång ®é chÝnh
x¸c (trong ph©n tÝch gäi lµ dung dÞch chuÈn) thªm tõ buret vµo dung
dÞch chÊt cÇn x¸c ®Þnh (®Ó trong b×nh nãn) cho ®Õn khi chóng ph¶n
øng võa ®ñ víi nhau theo ph¶n øng ho¸ häc:
R + X = P + Q
Tõ thÓ tÝch thuèc thö R cã nång ®é ®· biÕt vµ l−îng mÉu
(cã chøa chÊt X), x¸c ®Þnh ®−îc hµm l−îng cña chÊt X.
Sù thªm tõ tõ thuèc thö R (ë trªn buret) vµo chÊt X (ë
d−íi b×nh nãn) gäi lµ sù chuÈn ®é (trong thùc tÕ còng cã
khi dung dÞch cÇn ®Þnh l−îng X ®−îc rãt vµo buret, dung
dÞch R ®Ó ë d−íi b×nh nãn).
R
X
Thêi ®iÓm l−îng thuèc thö R cho vµo ®ñ ®Ó ph¶n øng võa hÕt víi toµn
bé chÊt x¸c ®Þnh X gäi lµ ®iÓm t−¬ng ®−¬ng. §Ó x¸c ®Þnh ®iÓm t−¬ng
®−¬ng trong chuÈn ®é thÓ tÝch ng−êi ta sö dông mét trong c¸c chÊt
tham gia ph¶n øng hoÆc thªm vµo chÊt phô cã thÓ g©y ra c¸c hiÖn
t−îng quan s¸t ®−îc (vÝ dô sù ®æi mµu, sù xuÊt hiÖn kÕt tña...) x¶y ra
ë l©n cËn ®iÓm t−¬ng ®−¬ng gäi lµ chÊt chØ thÞ.
147
Trong thùc tÕ, chóng ta th−êng dõng chuÈn ®é khi chÊt chØ thÞ thay
®æi tÝn hiÖu (®æi mµu, g©y tña,...) vµ ®−îc gäi lµ ®iÓm kÕt thóc chuÈn
®é (hay ®iÓm dõng chuÈn ®é - ®iÓm cuèi). §iÓm kÕt thóc th−êng kh«ng
trïng víi ®iÓm t−¬ng ®−¬ng vµ g©y ra sai sè chuÈn ®é. Sai sè chuÈn ®é
th−êng do hai yÕu tè: do sö dông chÊt chØ thÞ kh«ng thÝch hîp (sai sè
chØ thÞ) vµ do kü thuËt chuÈn ®é (sö dông pipet, buret kh«ng tèt,...). V×
vËy khi chuÈn ®é ph¶i l−u ý ®Ó gi¶m sai sè tíi møc thÊp nhÊt.
2. Yªu cÇu ®èi víi mét ph¶n øng dïng trong ph©n tÝch
thÓ tÝch
C¸c ph¶n øng chuÈn ®é dïng trong ph©n tÝch thÓ tÝch ph¶i tho¶ m·n
c¸c yªu cÇu sau:
−
Ph¶n øng ph¶i x¶y ra hoµn toµn (th«ng th−êng chÊt cÇn x¸c ®Þnh cßn
l¹i cã nång ®é < 10-6 M) theo ®óng hÖ sè hîp thøc cña ph−¬ng tr×nh
ph¶n øng.
−
Ph¶n øng ph¶i cã tÝnh chän läc cao: chØ xÈy ra gi÷a thuèc thö vµ chÊt
cÇn x¸c ®Þnh, kh«ng cã ph¶n øng phô.
−
Ph¶n øng x¶y ra ph¶i ®ñ nhanh, nÕu chËm viÖc x¸c ®Þnh ®iÓm t−¬ng
®−¬ng sÏ kÐm chÝnh x¸c.
−
Ph¶i chän ®−îc chÊt chØ thÞ x¸c ®Þnh ®−îc chÝnh x¸c ®iÓm t−¬ng ®−¬ng.
3. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p thÓ tÝch
Th«ng th−êng dùa trªn c¬ së ph¶n øng chuÈn ®é ®Ó ph©n lo¹i c¸c
ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch. Trong ph¹m vi ch−¬ng tr×nh nµy chóng t«i
tr×nh bµy bèn ph−¬ng ph¸p sau:
3.1. Ph−¬ng ph¸p acid-base (ph−¬ng ph¸p trung hßa)
Ph¶n øng ®Þnh l−îng lµ ph¶n øng trao ®æi proton hay ph¶n øng acid
base. ThÝ dô: §Þnh l−îng dung dÞch CH3COOH b»ng dung dÞch NaOH
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
3.2. Ph−¬ng ph¸p oxy ho¸ khö
Ph¶n øng ®Þnh l−îng lµ ph¶n øng trao ®æi ®iÖn tö gi÷a mét chÊt oxy
ho¸ vµ mét chÊt khö.
ThÝ dô: §Þnh l−îng FeSO4 b»ng KMnO4:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3+ 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
(khö) (oxh)
148
3.3. Ph−¬ng ph¸p kÕt tña
Dùa vµo ph¶n øng t¹o thµnh chÊt kÕt tña (chÊt Ýt tan) gi÷a thuèc thö
vµ chÊt cÇn x¸c ®Þnh.
ThÝ dô: §Þnh l−îng dung dÞch NaCl b»ng dung dÞch AgNO3
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3
3.4. Ph−¬ng ph¸p t¹o phøc
Dùa vµo ph¶n øng t¹o thµnh phøc chÊt gi÷a thuèc thö vµ chÊt cÇn x¸c ®Þnh.
ThÝ dô: §Þnh l−îng dung dÞch Mg2+ b»ng complexon (HY3-)
Mg2+ + HY3- MgY2- + H+
4. C¸c kü thuËt chuÈn ®é
4.1. §Þnh l−îng trùc tiÕp (chuÈn ®é th¼ng)
§ã lµ tr−êng hîp cho thuèc thö vµ chÊt cÇn ®Þnh l−îng ph¶n øng trùc
tiÕp víi nhau võa ®ñ.
ThÝ dô: §Ó ®Þnh l−îng mét dung dÞch NaCl ng−êi ta nhá dung dÞch
chuÈn ®é AgNO3 vµo dung dÞch NaCl ®Õn khi chÊt chØ thÞ chuyÓn mµu.
4.2. §Þnh l−îng ng−îc (chuÈn ®é thõa trõ)
ThÝ dô: §Ó ®Þnh l−îng clorid, tr−íc hÕt ta cho AgNO3 d− ®Ó tña hoµn
toµn AgCl
AgNO
3 d− + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
Sau ®ã chuÈn ®é AgNO3 cßn thõa b»ng KSCN
AgNO
3 cßn l¹i + KSCN → AgSCN + KNO3
BiÕt ®−îc l−îng AgNO3 thõa, tÝnh ®−îc l−îng AgNO3 ®· t¸c dông víi
NaCl tøc lµ biÕt ®−îc l−îng NaCl.
4.3. §Þnh l−îng thÕ (chuÈn ®é thÕ)
ThÝ dô: §Þnh l−îng K2Cr2O7 b»ng c¸ch cho K2Cr2O7 t¸c dông víi KI
d− trong m«i tr−êng acid ®Ó gi¶i phãng 1 l−îng t−¬ng ®−¬ng iod.
K
2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 7H2O
§Þnh l−îng I2 gi¶i phãng b»ng Na2S2O3
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6
Trong thÝ dô nµy, viÖc ®Þnh l−îng K2Cr2O7 ®−îc thay thÕ b»ng ®Þnh
l−îng iod.
149
5. C¸ch sö dông mét sè dông cô dïng trong ph−¬ng ph¸p
thÓ tÝch
Trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch, ngoµi nh÷ng dông cô
thñy tinh th«ng th−êng nh− èng ®ong, pipet chia nhiÒu v¹ch ®−îc sö dông
khi cÇn lÊy mét thÓ tÝch dung dÞch kh«ng cÇn chÝnh x¸c, ta cßn dïng mét sè
dông cô thñy tinh chÝnh x¸c nh− buret, pipet, b×nh ®Þnh møc. §Ó tr¸nh sai
sè, ta cÇn biÕt c¸c quy t¾c sö dông lo¹i dông cô nµy.
5.1. Sö dông buret
Buret lµ nh÷ng èng thñy tinh chia ®é (chia v¹ch) dïng ®Ó ®o l−îng
chÝnh x¸c dung dÞch ®· cho ch¶y tõ èng ®ã ra. Buret chia v¹ch tíi 1/ 10 hay
1/ 20mL, cã lo¹i chia tíi 1/50 hay 1/100mL, th−êng dïng trong vi ph©n tÝch
vµ b¸n ph©n tÝch (h×nh 4.1)
Tr−íc khi dïng cÇn ph¶i kiÓm tra t×nh tr¹ng cña buret:
H×nh 4.1. Buret
−
Kho¸ buret cÇn kÝn vµ tr¬n. NÕu kho¸ hë hay rÝt
th× ph¶i b«i mét líp máng vaselin lªn kho¸
(tr¸nh b«i vµo lç kho¸).
−
Buret cÇn ph¶i kh« vµ s¹ch. Tr−íc khi dïng cÇn
röa s¹ch buret, chó ý röa sao cho trªn thµnh
buret kh«ng cßn vÕt mì. Trong khi röa kh«ng bÞt
miÖng buret b»ng ngãn tay v× khi ®ã buret sÏ l¹i
bÞ mì lµm bÈn. Buret s¹ch th× khi ®æ ®Çy chÊt
láng ch¶y qua èng tõ tõ kh«ng dÝnh l¹i mét giät
nµo trªn thµnh èng.
−
NÕu buret cßn −ít mµ cÇn ®Þnh l−îng ngay,
ng−êi ta tr¸ng buret hai lÇn b»ng 1 lÝt dung dÞch
®Þnh l−îng. Dung dÞch nµy ®æ qua phÔu ®Æt ë
trªn miÖng buret, sau ®ã nh¾c phÔu ra ®Ó tr¸nh
dung dÞch cßn sãt ë phÔu ch¶y xuèng lµm sai kÕt
qu¶ ®Þnh l−îng. Ph¶i ®uæi hÕt bät khÝ ë phÇn
d−íi buret gÇn kho¸. Muèn vËy më kho¸ vµ cho
chÊt láng ch¶y m¹nh qua buret. NÕu bät vÉn cßn
th× nhóng ®Çu nhá cña buret vµo dung dÞch, më
kho¸ råi hót ng−îc dung dÞch lªn.
−
B¾t ®Çu ®Þnh l−îng, ta ®æ dung dÞch lªn qu¸ v¹ch sè 0 cña buret: tay
tr¸i më kho¸ cho dung dÞch ch¶y tõ tõ tíi khi phÇn d−íi (nÕu dung
dÞch kh«ng mµu), phÇn trªn (nÕu dung dÞch sÉm mµu) cña mÆt khum
tiÕp xóc víi v¹ch sè 0. Khi ®äc ph¶i ®Ó m¾t cïng chiÒu cao víi mÆt
khum vµ ®Ó buret thËt th¼ng ®Ó tr¸nh sai sè. Khi chuÈn ®é xong còng
®äc theo c¸ch ®· nãi ë trªn (h×nh 4.2).
150
−
Muèn nh×n mÆt khum râ h¬n th× ®Ó sau buret mét miÕng b×a tr¾ng
nöa d−íi b«i ®en, d¶i ®en ®Ó c¸ch d−íi mÆt khum kho¶ng 1 mm, do
ph¶n chiÕu mÆt khum sÏ ho¸ ®en (h×nh 4.3). Cã thÓ d¸n lªn thµnh
phÝa sau buret mét d¶i nhá dµi cã mµu ë trªn nÒn tr¾ng s÷a. Ta sÏ
thÊy mÆt khum ph©n chia d¶i ®ã tô l¹i thµnh mét ®iÓm nhän vµ ta sÏ
®äc tõ ®iÓm ®ã (h×nh 4.4).
H×nh 4.2. §äc thÓ tÝch trªn
buret H×nh 4.3. Dïng b×a tr¾ng
®en ®äc thÓ tÝch trªn buret H×nh 4.4. Buret cã
d¶i mµu
−
Dung dÞch ch¶y tõ buret kh«ng ®−îc qu¸ nhanh, v× khi ch¶y nhanh
dung dÞch kh«ng ch¶y xuèng hÕt, sÏ dÝnh ë thµnh èng vµ kÕt qu¶ sÏ
kh«ng chÝnh x¸c.
−
Mçi lÇn ®Þnh l−îng nhÊt thiÕt ph¶i ®Ó møc ngang cña dung dÞch trong
buret b¾t ®Çu tõ sè 0, tøc lµ lu«n lu«n chØ dïng mét phÇn cña buret.
Khi ®ã, c¸c sai sè do chia v¹ch trªn buret sÏ bï nhau tèt nhÊt.
−
Muèn kÕt qu¶ ®−îc chÝnh x¸c, thÓ tÝch dung dÞch dïng ®Ó ®Þnh l−îng
kh«ng v−ît qu¸ dung tÝch cña buret vµ còng kh«ng qu¸ nhá.
−
B¶o qu¶n: Khi th«i kh«ng ®Þnh l−îng n÷a cÇn cho ch¶y hÕt dung dÞch,
röa s¹ch buret, ®Ëy ®Çu buret b»ng mét nãn giÊy. §Ó cho kho¸ khái bÞ
rÝt, nhÊc h¼n kho¸ ra khái æ, lau s¹ch vaselin råi ®Æt khãa vµo æ
nh−ng cã lãt mét miÕng giÊy läc.
5.2. Sö dông pipet
Tïy theo c¸ch chia v¹ch ta ph©n biÖt pipet cã 1 v¹ch, cã 2 v¹ch vµ
nh÷ng pipet chia thµnh nhiÒu v¹ch 1/ 10; 1/ 20...(h×nh 4.5). Lo¹i 1 v¹ch, 2
v¹ch lµ lo¹i chÝnh x¸c.
151