Bài giảng Hóa Phân tích I Đại cương acid baz Thuyết acid baz Bronsted – Lowry 1923: Acid: chất có khả nhường proton HCl + H2O acid Baz ClBaz liên hợp HCl + H3O+ Acid liên hợp H2O Slide Baz: chất có khả nhận proton NH3 + H2O Baz Acid NH4+ Acid liên hợp NH3 + OHBaz liên hợp H2O Một chất thể tính acid có chất khác nhận proton ngược lại • Slide Đại cương acid baz H2O vừa đóng vai trò acid vừa đóng vai trò baz nên ta nói H2O dung môi lưỡng tính Một cách tổng quát, phản ứng acid – baz kết trao đổi proton cặp acid baz liên hợp khác • Slide www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích HẰNG SỐ KCB Acid1 + Baz2 Baz1 + Acid2 Hằng số cân phản ứng: K cb = [baz1 ]*[acid ] [acid1 ]*[baz ] • Slide HẰNG SỐ Ka, Kb HA + A- H2O + H3O+ [H3O ]*[A - ] K = cb [HA]*[H2O] Đối với dung dịch loãng, [H2O] nên: const [H3O ]*[A - ] K a =K *[H 2O]= cb [HA] • Slide A- + H2O HA + OH- [OH- ]*[HA] K = cb [A ]*[H2O] K b =K *[H 2O]= cb [OH - ]*[HA] [A - ] • Slide www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích [H3O ]*[A - ] Ka = [HA] [OH- ]*[HA] Kb = [A - ] Ka *K b =[OH]*[H3O+ ] = K W =10-14 (250C) Thông thường người ta sử dụng pKa pKb: pKa = -lgKa; pKb = -lgKb; pKa + pKb = 14 25 0C • Slide Khái niệm pH – Thang pH pH = – lg[H+] pOH = – lg[OH-] Xét cân nước H2O + H2O H3O+ + OHKw =Kcb*[H2O]2= [H+][OH-] = 10-14  pH + pOH = 14 • Slide pOH 14 0 14 pH Thang pH • Slide www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích Công thức tính pH Dung dịch đơn axit mạnh HCl nồng độ đầu Ca Ca 10-6 M pH = –lg Ca Ca < 10-6M Kw [H3O Cl OH Cl ] [H3O+ ] [H3O+ ]2 - Ca *[H3O+ ] - K w • Slide 10 Công thức tính pH Dung dịch đơn bazơ mạnh: NaOH Cb Cb > 10-6M pH = 14 + lgCb Cb < 10-6 M [OH-]2 – Cb[OH-] - Kw = Hoặc [H+]2 + Cb[H+] – Kw = • Slide 11 pH dung dịch đơn axit yếu pH dd đơn acid yếu HA có số acid Ka, nồng độ ban đầu Ca HA + H2O H2O + H2O Ka [H ][A - ] [HA] H3O+ + AH3O+ + OH- [H ] K a [HA] [A - ] • Slide 12 www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích pH dung dịch đơn axit yếu [H ] K a [HA] [A - ] Phương trình bảo toàn proton: [H+] = [A-] + [OH-]  [A-] = [H+] – [OH-] Pt bảo toàn khối lượng A- Ca = HA • Slide 13 [H ] K a [HA] [A - ] A - = H+ HA =Ca H OH- A = Ka H+ = Ca Ca H OHOH H OH • Slide 14 Cách tính pH gần Tính giá trị gần H+ OH So sánh gñ K aCa KW - H+ gñ H+ gñ 10-14 H+ gñ , OH- gñ www.sites.cntp.edu.vn/anachem gñ với Ca Bài giảng Hóa Phân tích Trường hợp 1: OH- H+ 100 gñ H = Ka Ca gñ H gñ OH KaCa Trường hợp 2: Ka lớn nên H+ OH- C 100 a OH H H+ H+ Và H+ 100 gñ H = Ka H = Ka gñ Ca H OH H Ca Ca OH H H Trường hợp 3: Ka nhỏ (Ka < 10-9) H+ 1 Ca & OHC gñ 100 100 a Ca H OH = Ka H OH gñ H H+ H+ H+ H + * OH K aC a K aC a K W K aC a KW www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích Bài tập: Tính pH dung dịch HF có Ca = 10-3 M, Ka = 6,8.10-4 Tính pH dung dịch HCN có Ca = 10-4 M Ka = 10-9,4 Tính pH dung dịch CH3COOH có Ca = 10-1 M Ka = 10-4,75 Công thức tính pH pH đa acid, baz (mạnh, yếu), đa baz sinh viên tự đọc giảng • Slide 20 Dung dịch đệm pH Dung dịch đệm pH dung dịch có pH thay đổi dung dịch xuất lượng nhỏ acid hay bazơ • Slide 21 www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích Hệ đệm pH: gồm loại đệm đơn đệm kép Hệ đệm đơn: hỗn hợp axit yếu HA bazơ liên hợp A- (Dưới dạng muối NaA) bazơ yếu muối nó(axit liên hợp) Hệ đệm kép: hỗn hợp nhiều cặp axit-bazơ liên hợp: NaH2PO4 +Na2HPO4 pH dung dịch đệm H+ = K a Ca - ([H+ ] - [OH- ]) Cb +( [H+ ] - [OH- ]) Khi Ca, Cb lớn so với [H+] [OH-] H Ka Ca Cb • Slide 23 Đệm dung dịch đệm = ΔCb ΔpH – ΔCa ΔpH dCb dCa =dpH dpH • Slide 24 www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích Đệm dung dịch đệm 2.303 Cb (C-Cb ) C *C =2.303 b a C Cb +Ca Đệm đạt cực đại d dCb Cb C • Slide 25 Hệ đệm CH3COOH – CH3COONa • Slide 26 PHƢƠNG PHÁP TRUNG HÒA Đây phương pháp nhanh chóng xác nhằm xác định acid baz mẫu: Một vài acid baz vô Hàng trăm hợp chất hữu • Slide 27 www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích PHƢƠNG PHÁP TRUNG HÒA Dung dịch chuẩn: + Là acid mạnh (pp acid)  chất xác định baz mạnh hay baz yếu + Là baz mạnh (pp baz)  chất xác định acid mạnh, acid yếu • Slide 28 Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn Baz mạnh Thường NaOH dùng KOH NaOH dung dịch chuẩn gốc NaOH dễ hút ẩm, dễ tác dụng với CO2 không khí có độ tinh khiết không cao Cần phải hiệu chỉnh (chuẩn hóa) nồng độ dung dịch NaOH sau loại bỏ kết tủa Na2CO3 • Slide 29 Dung dịch chuẩn Loại bỏ Carbonate dung dịch chuẩn NaOH: Cần phải loại bỏ carbonate để tránh việc tạo thành dung dịch đệm chuẩn độ gây cản trở việc xác định điểm cuối • Slide 30 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 10 Bài giảng Hóa Phân tích pH dung dịch thay đổi đột ngột khoảng từ F = 0,99 đến F = 1,01 Ta phải kết thúc trình chuẩn độ giá trị Vcuối (ml) cho Fcuối nằm F = 0,99 F = 1,01 Tức ta phải kết thúc chuẩn độ cho: pHF = 0,99 < pHcuối < pHF = 1,01 • Slide 40 Chất thị  Sử dụng lượng nhỏ chất thị cho màu sắc dung dịch thay đổi cách rõ rệt thời điểm pH = pHcuối • Slide 41 Chất thị pH Bản chất: Là acid hữu (Bronsted) có màu dạng acid dạng baz khác Chất thị bị chuẩn độ trình chuẩn độ làm tiêu hao lượng dung dịch chuẩn R  phép cho lượng thị chuẩn độ • Slide 42 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 14 Bài giảng Hóa Phân tích Chất thị pH Điều kiện thị: Tính acid baz thị phải yếu chất xác định Lượng thị cho vào phải nhỏ để thể tích VR tiêu tốn cho phản ứng với thị không đáng kể Màu sắc thị phải thay đổi rõ rệt điểm cuối chuẩn độ • Slide 43 Chất thị pH • Slide 44 Chất thị pH Khoảng đổi màu thị: Ta ký hiệu chất thị dạng aicd Bronsted HInd, hòa tan vào nước HInd phân ly sau: HInd + H2O H3O+ + Ind- • Slide 45 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 15 Bài giảng Hóa Phân tích Chất thị pH [H3O+ ]*[Ind - ] K a,Ind = [HInd] [HInd] [H3O+ ]=K a,Ind [Ind - ] [Ind - ] pH= pK a,Ind + lg [HInd] • Slide 46 Chất thị pH Tùy thuộc vào pH dung dịch mà ta thấy dung dịch có màu dạng acid hay màu dạng baz + Dung dịch có màu HInd khi: [Ind - ] [HInd] 10  pHI pKa, Ind – • Slide 47 + Dung dịch có màu Ind- khi: [Ind - ] 10 [HInd]  pHII pKa, Ind + Khoảng đổi màu thị: pHInd = pHII – pHI = Thực tế pHInd tùy thuộc vào thị giác người • Slide 48 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 16 Bài giảng Hóa Phân tích • Slide 49 Chỉ số pT thị: Trong khoảng pH đổi màu thị có giá trị pH mà màu sắc dung dịch thay đổi cách rõ rệt Giá trị pH gọi số pT thị • Slide 50 • Slide 51 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 17 Bài giảng Hóa Phân tích Chất thị pH Phenolphthalein Dạng Acid: Không màu Khoảng pH đổi màu 8.0~9.0 Dạng baz: Màu hồng • Slide 52 Chất thị pH Chỉ số pT khác nhiều người quan sát phép chuẩn độ Ta phải chọn lựa chất thị cho số pT thị nằm khoảng bước nhảy pH, nghĩa là: pHF=0.99 < pT 99.9% pC0 + p C C+ C0 • Slide 69 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 23 Bài giảng Hóa Phân tích Chuẩn độ acid yếu HA + N0, V0 OH- A- + H2O N, V • Slide 70 Chuẩn độ đơn acid Vẽ đồ thị đường chuẩn độ: Chuẩn độ acid HA 0,1N NaOH 0,1 N có pKa = 4,75 14,00 pHF 2,88 4,75 6,75 8,72 10,70 12,52 12,00 PP 10,00 8,00 pH F 0,00 0,50 0,99 1,00 1,01 2,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 F • Slide 71 Chuẩn độ đơn acid Khoảng bước nhảy từ 6,75 –10,70 Vậy ta chọn thị có 6,75 < pT < 10,7 Khoảng bước nhảy bị hẹp lại so với trường hợp chuẩn độ acid mạnh Điều kiện chuẩn độ xác > 99,9% pK a + pN + p N 99%: Chuẩn độ nấc I: pK a -pK a > pK a 1 pN p N • Slide 76 Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa Chuẩn độ đơn acid có pKa > 7: Dùng thuốc thử phụ trợ để chuyển dạng HA có pKa > dạng HA’ có pKa < Ví dụ: Để chuẩn độ NH4+ pKa = 9,25 ta thêm Formaldehyd: 4NH4+ + 6HCHO (CH2)6N4.H+ + 3H+ + 6H2O pKa = 5,13 • Slide 77 Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa Ví dụ 2: Để chuẩn độ acid Boric HBO2 có pKa = 9,2 ta thêm vào rượu đa chức glycerol manitol HBO2 + Manitol • Slide 78 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 26 Bài giảng Hóa Phân tích Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa Chuẩn độ hỗn hợp acid mạnh + đa acid: Ví dụ: Hỗn hợp H2SO4 + H3PO4: Khi chuẩn độ với thị pT = 5,1 ta VI = VH2SO4 + VIH3PO4 Khi chuẩn độ với thị pT = 10,2 ta đo VII = VH2SO4 + 2VIH3PO4 • Slide 79 CH SO = 2VI -VII * N NaOH (M) 2Vxd CH VII -VI * N NaOH (M) Vxd PO = • Slide 80 Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa Xác định đạm tổng phương pháp Kjendahl: N-organic N-inorganic K2SO4 : CuSO4 1:10 N-inorganic (NH+4) Chưng cất NH3 hệ thống Kjendahl Khí NH3 hấp thụ lượng dư xác H2SO4 dung dịch H3BO3 có pH = 5.4 • Slide 81 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 27 Bài giảng Hóa Phân tích Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa Chuẩn độ P: (trong phân bón, bột giặt) Hàm lượng P phân bón bột giặt qui P2O5 Phosphate HCl Ortho phosphoric (H3PO4) Dùng NaOH điều chỉnh đến pH = 4,0 5,1 Sau chuẩn dung dịch NaOH 0,1N với thị PP thị có pT = 10,2 • Slide 82 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 28 [...]... www.sites.cntp.edu.vn/anachem 20 Bài giảng Hóa Phân tích Chỉ thị Tashiro (MR : MB = 2 : 1) pT = 5.4 Khi pH 4.4 Tím MR MB • Slide 61 Khi pH 6.2 MR MB • Slide 62 Khi 4.4 pH  không màu 6.2 “chàm lục” + “cam” MR MB Không màu • Slide 63 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 21 Bài giảng Hóa Phân tích Chuẩn độ đơn acid Chuẩn độ acid mạnh Phản ứng chuẩn độ: vd chuẩn độ HCl 0,1 N bằng NaOH 0,1 N H3O+ OH- + N0,V0 H2O N, V... trình trung hòa điện tích: [H3O+]F + [Na+]F = [OH-]F + [Cl-]F  [H3O+]F + FN0DF = [OH-]F + N0DF • Slide 65 Chuẩn độ đơn acid Chuẩn độ HCl 0,1 N bằng NaOH 0,1 N F pHF 0 1,00 0,99 3, 30 1,00 7,00 14 12 pH 10 8 6 4 2 1,01 10,70 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 F 2,00 12,52 • Slide 66 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 22 Bài giảng Hóa Phân tích 14 12 F=1,01 pH =10,7 pH 10 PP 8 6 MO 4 F=0,99 pH =3, 3 2 0 0,00 0,50 1,00... www.sites.cntp.edu.vn/anachem 24 Bài giảng Hóa Phân tích Chuẩn độ đa acid Phản ứng chuẩn độ: chuẩn độ đa acid H3A có hằng số Ka1; Ka2; Ka3 bằng NaOH Thông thường ta chỉ có thể chuẩn độ được đến nấc thứ 2 Nấc 1: H3A + OH- H2A- + H2O Nấc 2: H2A- + OH- HA2- + H2O • Slide 73 Chuẩn độ đa acid Đường cong chuẩn độ: F 0,00 0,50 0,99 1,00 1,01 pHF 1,56 2,12 4,12 4,67 5,21 F 1,5 1,99 2 2,01 2,50 pHF 7,21 9,21 9,78 10 ,36 12 ,36 • Slide.. .Bài giảng Hóa Phân tích Dung dịch chuẩn Pha dung dịch NaOH bão hòa với nồng độ này Na2CO3 sẽ kết tủa và lắng xuống đáy bình Có thể loại bỏ carbonate bằng cách thêm Ba2+ tinh khiết để tủa BaCO3 Hiệu chỉnh nồng độ dung dịch NaOH Dung dịch chuẩn NaOH có thể được chuẩn hóa lại nồng độ bằng một số chất chuẩn gốc • Slide 31 Dung dịch chuẩn Kali Hydro phtalic acid M = 204.2, pKa = 5,4 • Slide 32 Dung... = 204.2, pKa = 5,4 • Slide 32 Dung dịch chuẩn 2-Furonic acid pKa = 3, 06 Acid oxalic H2C2O4.2H2O pKa1 = 1.25; pKa2 = 4.27 • Slide 33 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 11 Bài giảng Hóa Phân tích Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn là acid mạnh: Thuờng là HCl tuy nhiên còn có thể sử dụng các acid như H2SO4, HNO3, HClO4 Các acid này có tính oxi hóa do đó có khả năng gây ảnh hưởng nếu chất xác định là những chất... giác của con người • Slide 48 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 16 Bài giảng Hóa Phân tích • Slide 49 Chỉ số pT chỉ thị: Trong khoảng pH đổi màu của chỉ thị có một giá trị pH mà tại đó màu sắc dung dịch thay đổi một cách rõ rệt nhất Giá trị pH đó gọi là chỉ số pT của chỉ thị • Slide 50 • Slide 51 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 17 Bài giảng Hóa Phân tích Chất chỉ thị pH Phenolphthalein Dạng Acid: Không màu Khoảng... Kjendahl Khí NH3 được hấp thụ trong lượng dư chính xác H2SO4 hoặc dung dịch H3BO3 có pH = 5.4 • Slide 81 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 27 Bài giảng Hóa Phân tích Ứng dụng phƣơng pháp trung hòa Chuẩn độ P: (trong phân bón, bột giặt) Hàm lượng P trong phân bón hoặc bột giặt được qui về P2O5 Phosphate HCl Ortho phosphoric (H3PO4) Dùng NaOH điều chỉnh đến pH = 4,0 hoặc 5,1 Sau đó chuẩn bằng dung dịch NaOH... thị pH Khoảng đổi màu của chỉ thị: Ta ký hiệu một chất chỉ thị ở dạng aicd Bronsted là HInd, khi hòa tan vào nước HInd phân ly như sau: HInd + H2O H3O+ + Ind- • Slide 45 www.sites.cntp.edu.vn/anachem 15 Bài giảng Hóa Phân tích Chất chỉ thị pH [H3O+ ]*[Ind - ] K a,Ind = [HInd] [HInd] [H3O+ ]=K a,Ind [Ind - ] [Ind - ] pH= pK a,Ind + lg [HInd] • Slide 46 Chất chỉ thị pH Tùy thuộc vào pH của dung dịch mà... pT ... OH- [H ] K a [HA] [A - ] • Slide 12 www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích pH dung dịch đơn axit yếu [H ] K a [HA] [A - ] Phương trình bảo toàn proton: [H+] = [A-] + [OH-]  [A-]... ]*[A - ] K a =K *[H 2O]= cb [HA] • Slide A- + H2O HA + OH- [OH- ]*[HA] K = cb [A ]*[H2O] K b =K *[H 2O]= cb [OH - ]*[HA] [A - ] • Slide www.sites.cntp.edu.vn/anachem Bài giảng Hóa Phân tích [H3O... aCa KW - H+ gñ H+ gñ 1 0-1 4 H+ gñ , OH- gñ www.sites.cntp.edu.vn/anachem gñ với Ca Bài giảng Hóa Phân tích Trường hợp 1: OH- H+ 100 gñ H = Ka Ca gñ H gñ OH KaCa Trường hợp 2: Ka lớn nên H+ OH- C