CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG I. Những khái niệm cơ bản Nguyên tắc: Chất cần phân tích được tách ra khỏi mẫu dưới dạng chất tinh khiết, có công thức hóa học xác định. Cân chính xác khối lượng chất sạch, từ khối lượng và công thức hóa học chất sạch, tính ra lượng chất cần xác định có trong mẫu . Phân loại: -Phương pháp tách làm sạch -Phương pháp chưng cất, đốt cháy -Phương pháp nhiệt phân -Phương pháp kết tủa ( Phương pháp kết tủa là trọng tâm của phân tích khối lượng) II.Phương pháp phân tích khối lượng kết tủa 1. Nguyên tắc: Chất cần phân tích được tách ra khỏi mẫu ở dạng hợp chất kết tủa. Kết tủa được lọc, rửa sạch, sấy khô đến khối lượng không đổi để chuyển thành dạng có công thức hóa học xác định(dạng cân). Cân chính xác khối lượng dạng cân, dùng khối lượng và công thức hóa học của dạng cân để tính hàm lượng chất cần phân tích. Cân mẫu Hòa tan mẫu Dạng kết tủa Dạng cân Cân Tính kết quả Dạng kết tủa, dạng cân là hai công đoạn quan trọng nhất. Vì hai công đoạn này có nhiều yếu tố ảnh hưởng và độ chính xác của hai công đoạn này thường quyết định độ chính xác của phép xác định. Tiến trình phân tích 2.Yêu cầu của dạng kết tủa 1-Kết tủa phải ít tan : có nghĩa là độ tan S phải nhỏ Vì kết tủa đều là hợp chất ion, trong dung dịch khi tan đã điện li: MaXb = aM m+ + bX n- Tích số tan: TMaXb = [ M m+ ] a . [ X n- ] b = [aS] a . [ bS ] b = S a+b . a a . b b S = (TMaXb/a a .b b ) 1/ (a+b) . (Độ tan tỷ lệ thuận với tích số tan) Khi a=b=1, thì S= (TMaXb) 1/ 2 Thông thường khối lượng kết tủa thu được khoảng 0,1g, khối lượng mol ion trong khoảng 100g, thể tích dung dịch khi kết tủa khoảng 100ml. Nếu sai số cho phép là 0,1% thì : TMX ≤ 10 -10 ,và độ tan S ≤ 10 -5 Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ tan S : nồng độ ion chung, phản ứng phụ, nhiệt độ, kích thước hạt, sự già hóa tinh thể, dung môi(độ phân cực của dung môi)… 2-Kết tủa phải chọn lọc Cách làm kết tủa chọn lọc: chọn dạng kết tủa, chọn điều kiện kết tủa, hoặc che ion gây nhiễu. 3-Kết tủa phải dễ lọc, dễ rửa 4-Kết tủa phải dễ chuyển thành dạng cân 3.Sự cộng kết Hiện tượng tạp chất kết tủa đồng thời với kết tủa chính mà trong điều kiện không có kết tủa chính thì nó không kết tủa được. Vì sự cộng kết xảy ra đồng thời với quá trình kết tủa, làm tăng khối lượng kết tủa và gây sai số phân tích Phân loại: - Sự cộng kết do hấp phụ - Sự cộng kết do kết vón - Sự cộng kết do tạo tinh thể hỗn hợp. Chú ý: - Phân biệt hiện tượng cộng kết và hiện tượng kết tủa theo. - Ưu nhược điểm của hiện tượng cộng kết: Trong PTKL - gây sai số dương Trong PT - vừa có lợi, vừa có hại 4.Yêu cầu của dạng cân 1-Có công thức hóa học xác định 2-Phải bền vững về phương diện hóa học 3-Có hàm lượng chất cần xác định càng nhỏ càng tốt (Chọn dạng cân có hệ số chuyển F nhỏ để giảm sai số cân ) Hệ số chuyển F là tỉ số giữa khối lượng chất cần xác định có trong 1mol dạng cân so với khối lượng mol của dạng cân Ví dụ: Xác định Al dùng dạng cân là Al 2 O 3 có F = 54/102 = 0,5292 Xác định Al dùng dạng cân là AlPO 4 có F = 27/122 = 0,2212 Nếu dùng cân phân tích có độ chính xác là 10 -4 g, kết quả cân bị sai lệch ở hai trường hợp bằng nhau, nhưng khối lượng Al bị sai lệch là: 0,5259 . 10 -4 g nếu dùng dạng cân là Al 2 O 3 0,2212 . 10 -4 g nếu dùng dạng cân là AlPO 4 5. MỘT SỐ KĨ THUẬT LÀM KẾT TỦA - Chọn thuốc thử làm kết tủa Ưu tiên: Thuốc thử dễ phân hủy bởi nhiệt Thuốc thử có độ tan lớn Thuốc thử dùng dư so với lí thuyết (dư gấp đôi, ba lần) - Cách làm kết tủa KẾT TỦA TINH THỂ + Cần tạo được kết tủa tinh thể to + Cách làm: kết tủa trong dung dịch loãng, nóng, làm muồi. KẾT TỦA VÔ ĐỊNH HÌNH + Kết tủa nhỏ, dễ tạo keo + Cách làm: kết tủa trong dung dịch nóng, khuấy liên tục, thêm chất điện li để tránh keo tụ và pepti hóa, nhanh chóng tách kết tủa ra khỏi dung dịch. Nếu có thể thì nên làm kết tủa đồng tính (đ/c thuốc thử ngay trong dung dịch) - Lọc rửa kết tủa + Chọn giấy lọc (màng lọc) + Cách rửa: Rửa gạn, rửa trên giấy lọc Rửa nhiều lần chia nhỏ lượng nước rửa Cn = C0 [R/(V + R) ] n n: số lần rửa V: thể tích dung dịch rửa mỗi lần R: thể tích dung môi bị giữ trong kết tủa Co: nồng độ chất bẩn ban đầu Cn: nồng độ chất bẩn còn lại trên kết tủa sau lần rửa n - Sấy và nung kết tủa Chọn điều kiện sấy nung: nhiệt độ, khí quyển nung … 6. CÁCH TÍNH KẾT QUẢ X% = F. (a/b) .100 Trong đó: F là hệ số chuyển, a là khối lượng của mẫu ban đầu lấy để phân tích (g), b là khối lượng của dạng cân (g). 7. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP Ưu: Thiết bị, dụng cụ đơn giản, độ chính xác rất cao, áp dụng rộng rãi với nhiều chất vô cơ. Nhược: Lâu, không tự động hóa được, độ nhạy thấp. 8. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỤ THỂ - Xác định SO4 2- - Xác định Cl - - Xác định PO4 3- - Xác định SiO 2 2- ; Fe +3 ; Al +3 … CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH THỂ TÍCH ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 1. Nguyên tắc của phân tích thể tích a A + b B = c C + d D Phản ứng xẩy ra trong dung dịch. Nồng độ đương lượng của các chất tương ứng là: NA, NB. Phản ứng vừa đủ với các thể tích tương ứng VA, VB Thì N A .V A =N B .V B (định luật đương lượng) 2. Yêu cầu của phản ứng chuẩn độ - Phản ứng phải hoàn toàn (định lượng) Phải có hằng số cân bằng đủ lớn Với phản ứng: A + B = C + D Nếu sai số yêu cầu ≤ 0,1%. Thì: K CB ≥ 10 6 - Phản ứng không hoàn toàn (thuận nghịch) phải thêm xúc tác hoặc tăng t o - Phản ứng phải duy nhất - Phản ứng phải chọn lọc - Tốc độ phản ứng đủ lớn - Phải có phương pháp xác định điểm tương đương 3. Một số khái niệm cơ bản trong phân tích thể tích -Phản ứng chuẩn độ -Dung dịch tiêu chuẩn, dung dịch phân tích -Chuẩn độ; sự chuẩn độ -Điểm tương đương; điểm kết thúc chuẩn độ -Chất chỉ thị -Dụng cụ: Burét, pipét - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 - [...]... 4,76 – lg 1/99 = 6 ,22 100 20 [ NH4Cl] = (20 0,1) / (20 +20 ) =5.10 -2 (Dung dịch muối thủy phân) pH = 14 – 4,76 – lg 1/999 = 5 ,28 100,1 20 , 02 101 20 ,2 110 22 NB pH = 7 – 1 /2 pKb - 1 /2 lg 5.10 -2 Dư HCl, pH tính theo HCl dư 0, 02 0,1 [ HCl]dư = - = 5.10-5 20 +20 , 02 Tính tương tự [ HCl]dư = 5.10-4 [ HCl]dư=5.10-3 9 ,26 4,31 pH = -lg 5.10-5 = 4,3 3, 32 2,38 pH = -lg 5.10-4 = 3,3 Chuẩn độ 20 ml NH4OH 0,1 N... 3,3.10 -2 20 + 10 10 -1 (20 -18) [ H+] = - = 5.10-3 20 + 18 10 -1 (20 -19,8) [ H+] = - = 5.10-4 20 + 19,8 10 -1 (20 -19,98) [ H+] = - = 5.10-5 20 + 19,98 pH = pOH =7 Dư NaOH 10 -1 (20 , 02 -20 ) [OH-] = = 5.10-5 20 , 02 + 20 10 -1 (20 , 2 -20 ) [OH-] = = 5.10-4 20 , 2 + 20 Tính tương tự: [OH-] = 5.10 -3 Công thức pH pH pH = -lg 10 -1 1,00 pH = -lg 3,3.10 -2 1,48... lg NA N1 V1 - N2 V2 N 1 V 1 - N 2 V2 pH trước tương đương: [H+] = - → pH = - lg V1 + V 2 V 1 + V2 pH tại điểm tương đương: pH = pOH = 7 pH sau điểm tương đương: Tính theo pOH N 2V2 – N1 V1 pOH = - lg [OH-] dư = - lg → pH = 14 - pOH V1 + V 2 % ml NaOH 0 0 50 10 90 18 99 19,8 99,9 19,98 100 20 100,1 20 , 02 101 20 ,2 110 22 Nồng độ chất tính pH [ H+] =10-1 10 -1 (20 -10) [ H+]... số mol phân tử Xác định điểm tương đương = H+ + H2 A – Ka1 → pH tương đương 1 = ½ pKa1 + ½ pKa2 H 2A- = H+ + H A2HA 2 - = H+ + A3- Ka2 → pH tương đương 2 = ½ pKa2 + ½ pKa3 K a3 → pH tính theo muối thủy phân Đường chuẩn độ hỗn hợp nhiều axit, đa axit Đường chuẩn độ HA1, HA2 bằng NaOH Đường c độ HĐ bằng BOH nA (H3PO4 bằng NaOH) Đ Ka1; Ka2 ư Nấc 1 ờ Nấc 2 n Tương đ nấc 2 g HA1→ Ka1 HA2→Ka2 Ka1 >Ka2 Tương... = 6,45 6,45 3,30 4,87 6,45 20 ,2 + 20 110 22 10-1 (22 – 20 ) pCl = 9,75 + lg = 7,43 22 + 20 7,43 7,43 Đường chuẩn độ NaCl bằng AgNO3 pTAgCl = 9, 75 Đường chuẩn độ NaBr bằng AgNO3 pTAgBr = 12, 28  Đường chuẩn độ Nhận xét - ĐƯỜNG ĐỐI XỨNG - BƯỚC NHẨY PHỤ THUỘC: + Nồng độ chất phân tích + Phụ thuộc vào sai số pCl pBr 8,8 Chuẩn độ ClBằng Ag+ (Đường đỏ) + Phụ thuộc vào tích số tan TAgX 6,4 Ag+ pTAgCL... Đường chuẩn độ 20 ml NaCl 0,1 M bằng dung dịch AgNO3 0,1M TAgCl = 1,78 10-10 ; pTAgCl = 9,75 % ml Ag+ 0 0 50 10 99 19,8 100 20 101 20 ,2 [Cl- ] Công thức tính pCl pCl [Cl- ] = 10-1 -lg 10-1 = 1,00 1,00 10-1 (20 – 10) [Cl- ]= = 3,3 10 -2 20 + 10 10-1 (20 – 19,8) -lg3,3.10 -2= 1,48 1,48 [Cl- ]= = 5 10-4 20 + 19,8 -lg5.10-4= 3,30 pCl = 1/2pTAgCl = 1 /2. 9,5 = 4,87 4,87 10-1 (20 ,2 – 20 ) pCl = 9,75... đ.1 tương đ .2 Tương đ nấc 1 100 20 0 III Đường chuẩn độ oxihóa khử a OX1 + b Kh2 = á Kh1 + b´OX2 [OX1] OX1 + m e = Kh1 → E1 = Eo1 + ( 0,059/ me) lg - (1) [Kh1] [OX2] OX2 + n e = Kh2 → E2 = Eo2 + ( 0,059/ne) lg (2) [Kh2] Đường chuẩn độ oxihóa khử là đường E phụ thuộc % hoặc Vtc đã chuẩn độ OX1 N 1 V1 BIỂU THỨC Tính thế E trong quá trình chuẩn độ - E khi chưa chuẩn độ: Biểu thức tính (2) - E trước... đường chuẩn độ 20 ml Fe2+ 0,1N bằng dung dịch KMnO4 0,1N Eo Fe3+/Fe2+ = 0,77 v (Eo1); Eo MnO4- /Mn2+ = 1,51 v (Eo2) % Ml Ce Dung d tính E Công thức tính E E 4+ 0 0 [Fe 3+ ] / [Fe 2+ ] =1/10000 E = Eo1+ 0,059/1 lg [Fe3+ ] / [Fe2+ ] 0,53 50 10 [Fe 3+ ] / [Fe 2+ ] =50/50 E =Eo1 = 0,77 0,77 99 19,8 E =Eo1 + 0,059/1 lg 99/1 0,89 100 20 E = 1 /2( 0,77 + 5.1,51) = 1,39 1,39 100,1 20 , 02 E = Eo2+ 0,059/5 lg [MnO4-... Eo2+ 0,059/5 lg [MnO4- ] / [Mn 2+ ] 1,48 101 20 ,2 E = 1,51 + 0,059/ 5 lg 1/1000 = 1,48 E = 1,51 + 0,059/ 5 lg 1/100 = 1,49 1,49 E = 1,51 + 0,059/ 5 lg 1/10 = 1,50 1,50 110 22 [Fe 3+ ] / [Fe 2+ ] =99/1 E =1/6 ( Eo1 +5 Eo2) - [MnO4 ] / [Mn 2+ ] =1/1000 [MnO4- ] / [Mn 2+ ] =1/100 [MnO4- ] / [Mn 2+ ] =1/10 Đường chuẩn độ Fe 2+ bằng MnO4- và Fe2+ bằng Ce4+  Nhận xét Đường đỏ (2) chuẩn bằng MnO - Đường (1)... 19,98 100 20 ,00 100,1 101 110 20 , 02 20 ,20 22 ,00 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =1:1 4,76 NA pH = pKa = 4,75 5, 72 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =90:10 pH=4,76 + lg (90/10) 6,76 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =99:1 pH=4,76 + lg (99/1) 7,80 pH=4,76 + lg (999/1) 8,73 [ CH3COONa]: [ CH3COOH] =99,9:0,1 Dung dịch muối thủy phân CH3COONa Dư NaOH, pH tính theo NaOH dư 0, 02 0,1 -5 pOH = -lg = -lg5.10 =4,3 20 +20 , 02 Tính tương . pH 0 50 90 99 99,9 100 100,1 101 110 0 10 18 19,8 19,98 20 20 , 02 20 ,2 22 [ H + ] =10 -1 10 -1 (20 -10) [ H + ] = = 3,3.10 -2 20 + 10 10 -1 (20 -18) [ H + ] = = 5.10 -3 20 + 18 10 -1 (20 -19,8) [ H + ] = = 5.10 -4 20 + 19,8 . 19,8 10 -1 (20 -19,98) [ H + ] = = 5.10 -5 20 + 19,98 pH = pOH =7 Dư NaOH 10 -1 (20 , 02 -20 ) [OH - ] = = 5.10 -5 20 , 02 + 20 10 -1 (20 , 2 -20 ) [OH - ] = = 5.10 -4 20 , 2 + 20 Tính tương. của phân tích khối lượng) II.Phương pháp phân tích khối lượng kết tủa 1. Nguyên tắc: Chất cần phân tích được tách ra khỏi mẫu ở dạng hợp chất kết tủa. Kết tủa được lọc, rửa sạch, sấy khô đến khối