GI IăTHI UăV ăMƠN H C V ătrí,ăỦăngh a,ăvaiătrịămơnăh c Mơn h c Hố h c phân tích m t nh ng ki n th c c b n ban đ u môn h c liên quan đ n vi c phân tích s n ph m d u khí Mơn h c s cung c p cho h c viên ki n th c c b n c a Ngành phân tích hóa h c, t h c viên s t hình thành k n ng s d ng d ng c phịng thí nghi m phân tích đ có th phân tích đ c ch tiêu s n ph m c a d u khí ph n c s , c ng nh v n d ng sáng t o ki n th c đ c h c đ hi u tìm tịi kh c ph c thí nghi m t ng t c a th c t Ngoài ra, môn h c c ng rèn luy n cho h c viên nh ng ý th c thói quen qua th c hành, luy n t p t ng giai đ an M cătiêuăc aămônăh c H c xong môn h c này, h c viên c n ph i: N m v ng khái ni m c tích b n v hóa phân Phân tích đ nh tính Phân tích đ nh l ng Hi u bi t đ nh lu t hóa h c Th c hi n phân tích lo i ch t khác M cătiêuăth căhi năc aămơnăh c Khi hồn thành mơn h c này, h c viên có kh n ng: Mô t khái ni m c b n v phân tích đ nh http://hoahocsp.tk tính đ nh l ng Phân tích ion theo: + Phân tích đ nh tính + Phân tích đ nh l ng Phân tích lo i ch t khác Th c hi n thí nghi m làm PTN hóa phân tích c a tr ng N iădungăchínhăc aămơn h c Bài 1: Khái ni m c b n.(h th ng phân tích đ nh tính) Bài 2: Phân tích đ nh tính Cation nhóm Bài 3: Phân tích đ nh tính Cation nhóm Bài 4: Phân tích đ nh tính Cation nhóm Bài 5: Phân tích kh i l ng (phân tích đ nh l kh i l ng) Bài 6: Phân tích th tích Bài 7: Phân tích đ nh l ng acid – baz Bài 8: Phân tích đ nh l Bài 9: Phân tích đ nh l Bài 10: Phân tích đ nh l ng oxy hố kh ng t o ph c ng t o t a http://hoahocsp.tk ng CÁC HỊNHăTH CăHO Tă NGăH CăT PăCHệNHăTRONGă MỌNăH C - H c l p v : + Các cân b ng dung d ch + Phân tích đ nh tính cation nhóm 1,2,3 + Phân tích đ nh l kh i l ng + Phân tích đ nh l pháp th tích + Các ph chu n đ ng theo ph ng pháp ng theo ph ng pháp tính sai s ng c a phép - T nghiên c u tài li u liên quan đ n Phân tích - c s Theo dõi vi c h - Làm t p v cân b ng h ng d n gi i t p dung d ch, t p v xác đ nh hàm l - ng m u ch t Tính toán toán sai s báo cáo v hàm l ng đƣ đ c tính tốn - Th o lu n xây d ng công th c tính tốn, h th ng phân tích đ nh tính Tham gia ki m tra đánh giá ch t l ng - h c t p Tham gia th c hành t i phịng thí - nghi m http://hoahocsp.tk YểUăC UăV ă ÁNHăGIÁăHOẨNăTHẨNHăMÔN H C V ăki năth c - V n d ng đ c ki n th c đ c h c đ xác đ nh đ c ph ng pháp phân tích cho phù h p v i m t s m u th c - Xây d ng đ - chúng Xác đ nh đ cđ ng đ nh phân đ th c a c ch th t ng ng cho phép chu n đ - V n d ng đ c lý thuy t v cân b ng dung d ch đ xác đ nh đ c y u t nh h ng đ n dung d ch V n d ng t t công th c phân tích đ tốn đ c hàm l ng ch t phân tích V ăk ăn ng - tính - Thành th o thao tác s d ng thi t b , - d ng c phân tích phịng thí nghi m Tính tốn đ c sai s q trình phân tích - Tính tốn thu n th c toán v xác đ nh hàm l ng dung d ch phân tích - H th ng hoá đ dung d ch - Th c hi n t t thí nghi m c a môn h c - Xác đ nh đ c cách đ nh tính ion c hàm l ng m u ch t ban đ u V ătháiăđ - Nghiêm túc th c t p th c hi n http://hoahocsp.tk thí nghi m phân tích phịng thí nghi m - Luôn ch đ ng vi c xác đ nh áp d ng ph ng pháp phân tích - ng viên, nh c nh đ ng nghi p th c hi n thao tác k thu t đ c h c http://hoahocsp.tk BÀI CÁCăKHÁIăNI MăC ăB N Mã bài: HPT Gi iăthi u ti n hành phân tích đ c m u dung d ch n c, c n ph i n m v ng m t cách có h th ng ki n th c v dung d ch, khái ni m liên quan hố phân tích M cătiêuăth căhi n H c xong h c viên s có kh n ng: Mơ t s n ly dung d ch Mô t tích s ion c a n Mơ t pH h acid - baz N m v ng khái ni m v đ hồ tan, tích s c - pH c a dung d ch tan N m v ng khái ni m c b n v ph c ch t Mô t ph n ng th y phân N iădungăchính S n ly dung d ch Tích s ion c a n c - pH c a dung d ch pH h acid - baz Khái ni m v đ hồ tan, tích s tan Khái ni m c b n v ph c ch t Ph n ng th y phân 1.ă1.ăS ăđi nălyătrongădungăd ch 1.1.1.ăKháiăni măđi năly Dung d ch m t h đ ng th g m hay nhi u ch t mà thành ph n c a có th thay đ i gi i h n r ng G m lo i dung d ch: dung d ch khí, dung d ch l ng, dung http://hoahocsp.tk d ch r n - Dung d ch khí h n h p c a hai hay nhi u ch t khí (nh khơng khí) Trong u ki n bình th ng t ng tác gi a phân t khí nh nên dung d ch khí g n nh h n h p c h c Nh ng u ki n thay đ i v i áp su t cao, s hoà tan c a ch t khí gi ng nh s hồ tan c a ch t l ng, lúc chúng có l c t ng tác đáng k - Dung d ch l ng dung d ch đ c t o thành t nh ng ch t có kh n ng hồ tan dung mơi l ng - Dung d ch r n nh ng tinh th đ c t o thành s hoà tan c a ch t khí, l ng, r n dung môi ch t r n Xét h dung d ch l ng, cho ch t tan vào dung môi l ng, x y trình: trình chuy n pha phá v c u trúc ch t tan thành ion, phân t hay nguyên t , r i khuy ch tán vào dung mơi (đây q trình v t lý, thu nhi t) + q trình sonvat hố t ng tác hình thành gi a ph n t chuy n pha v i ph n t nhi t ) "S dung mơi (đây q trình hố h c, phát n ly trình phân ly ch t tan thành nh ng ion mang n tích trái d u, ch t tr ng thái nóng ch y hay dung d ch, có kh n ng phân ly thành nh ng ion mang n tích trái d u, làm cho h có kh n ng d n đ c n, g i ch t n ly " http://hoahocsp.tk D í tác d ng c a dịng n, ion d ng s di chuy n v phía n c c âm (catod) nên g i cation, ion âm s di chuy n v n c c d ng (anod) nên g i anion Các ion có tính ch t khác hoàn toàn so v i nguyên t lo i nguyên t (ch ng h n, ion H+ có tính chua, gây chua, làm qu tím hóa đ , nh ng ngun t H khơng có tính ch t này) Phân lo i: ch t n ly g m hai lo i: Ch t n ly m nh: ch t n ly có kh n ng phân ly hồn tồn, đ - c bi u th b ng d u ( ) Ch t n ly y u: ch t n ly khơng có kh n ng phân ly hoàn toàn, đ c bi u th b ng d u ( ) Ví d : dung d ch HCl, NaCl nh ng dung d ch ch t n ly m nh đ HCl c bi u th dung d ch n c là: H+ + ClNaCl Na+ + Cl- Còn nh ng dung d ch FeCl , Cu(OH)2 nh ng dung d ch ch t n ly y u đ n r t y u, đ c bi u th dung d ch n c là: FeCl2 Fe2+ + Cl- Cu(OH)2 Cu2+ + OH- v.v M t u c n l u ý là: nh ng ion đ c minh h a b ng ph ng trình n ly trình n ly, nh ng ion sonvat ch không ph i nh ng ion t (cách vi t trình bày cách bi u th s sonvat hoá đƣ đ c vi t gi n l c r i) http://hoahocsp.tk 1.1.2 H ngăs ăphơnălyădungăd ch 1.1.2.1.ăKháiăni m Trong dung d ch n ly ln có m t cân b ng đ ng đ c xác l p cho trình đ ên ly ch t tan, ch ng h n cho ch t tan AmBn tan n c, q trình hồ tan ln bao g m hai trình phân ly ch t tan AmBn thành ion sonvat trình k t h p ion thành phân t AmBn Sau m t th i gian, v n t c c a trình b ng dung d ch s đ t t i trình cân b ng m A+n + n B-m AmBn Khi h ng s đ cân b ng KCB [ An ]m [Bm ]n = [ Am Bn ] c g i h ng s n ly hay h ng s phân ly A mBn ây m t đ i l ng đ c tr ng cho ch t n ly hoà tan m t dung mơi nh t đ nh Ví d : đ i v i acid phân ly m t n c nh CH3COOH là: CH3COO- + H+ CH3COOH Thì h ng s phân ly (hay g i h ng s acid): [ H ].[CH OO ] = 1,82 10 - [CH COOH ] KCB = i v i acid phân ly hai n c nh H2CO3 : m i n c phân ly có m t h ng s t H2CO3 ng ng + H + HCO3- KCB = [H ].[HCO3 ] = - 6,35 [ H CO3 ] HCO3- H+ + CO329 http://hoahocsp.tk KCB = [H ].[CO3 ] [ HCO3 ] = 10 - 10,33 Khái ni m v đ m nh c a m t acid hay m t baz c ng có th đ c xác đ nh d a h ng s phân ly c a ch t đó: KCB c a ph ng trình n ly acid l n tính acid m nh (hay ng c l i đ i v i baz) Lúc đó, KCB cịn đ c g i h ng s acid K a (hay đ i v i baz h ng s baz Kb) H ng s n ly c a m t ch t n ly r t ph thu c vào b n ch t c a dung môi hồ tan Vi c thêm m t dung mơi khác có đ th m n mơi nh h n n h n Dioxan có = 2,2 so v i n c (ch ng c 80,4) vào dung d ch ch t n ly s làm gi m h ng s K (khi cho Dioxan vào dung d ch acid acetic pK a = 4,75 t ng lên pKa = 10,52, t c h ng s n ly b gi m g n tri u l n), k t q a ch t tan s khó tan h n ( ti n vi c tính tốn, th ng s d ng pK a = - lg Ka pKb = - lg Kb, v i pKa + pKb = 14) 1.1.2.2 H ngăs ăb năvƠăkhơngăb n đ Các q trình n ly dung d ch ch t n ly c xác đ nh đ nh l ng theo h ng s n ly K CB, g i h ng s phân ly hay h ng s không b n (KPl) Ch ng h n CH3COOH CH3COO- + H+ có KCB = KPl = 1,82.10 – Cịn q trình k t h p ion dung d ch ch t n ly đ c xác đ nh đ nh l ng theo h ng s k t h p, g i h ng s b n Ch ng h n: 10 http://hoahocsp.tk Cx (1) = 0,098 0,0975 = 0,25 < QLth 0,098 0,096 Cx (2) = 0,0975 0,097 = 0,25 < QLth 0,098 0,096 Cx (3) = 0,097 0,098 0,096 = 0,5 < QLth 0,096 V y dãy s khơng có sai s thơ b o, hay dãy s th c nghi m đ c tính S li u thu đ c: N ng đ c a NaOH TBình = 0,097125 (N) Ph ng sai m u = 0,000853912 = t.S n = 3,18 0,000835912 = 0,00135772 V y n ng đ c a NaOH = 0,097125 ± 0,00135772 ≈ 0,097 ± 0,001 H Hay: 0,096(N) n ng đ NaOH 0,098 (N) NGăD NăGI IăCÁCăBẨIăT PăBẨIă8 Cho c p oxy hoá kh [MnO4- / Mn2+ ] [ClO3- (H+)/ Cl- ] có E0 l n l t 1,51(v) 1,45(v) Xác đ nh chi u ph n ng x y h ng s cân b ng c a ph n ng pH = Cho mi ng đ ng kim lo i vào dung d ch AgNO 0,01M Tính KCB n ng đ ion kim lo i dung d ch t o thành Bi t E Cu = 0,34(v) Cu =0,8(v) E Ag Ag Vi t cơng th c tính th n c c E (v) chu n đ V0 (mL) dung d ch Fe2+ C0N b ng V (mL) dung d ch 427 http://hoahocsp.tk Ce4+ CN tr ng h p sau: a) T ng quát chu n đ b) Tr c) d) T i m t ng đ ng Sau xa m t ng đ ng Bi t E Fe c xa m t / Fe2 ng đ = + 0,68 (v), ECe ng / Ce = + 1,44(v) Ti n hành pha tr n dung d ch Cu+ 10 – M v i dung d ch Na2S 0,1M, r i đo th n c a dung d ch b ng n c c đ ng-SCE đ c giá tr - 0,906(volt) Gi s dung d ch khơng x y q trình t o ph c hydroxo c a ion Cu+, pH dung d ch đo đ n c c chu n c a đ ng E Cu đ c 8, th = + 0,34 H2S Cu c xem m t dung d ch acid y u hai ch c có h ng s phân ly acid n c l n l t là: 10–7,10 – 12,89 Tính n ng đ [Cu+] t i th i m cân b ng sau pha tr n Gi i Các bán ph n ng Oxy hoá kh : Mn2+ + H2O MnO-4 + H+ + e ClO3- + H+ + e E10 = 1,51(v) Cl- + H2O E 20 = 1,45(v) ph n ng x y E > mà v i pH = [H+] = 1N Nên E10 - E 20 = 1,51 - 1,45 = + 0,06 t ng ng v i chi u c a ph n ng: MnO-4 + Cl- + 18 H+ Mn2+ + ClO3- + H2O Áp d ng tính h ng s cân b ng: KCB = 10 Xét trình n ly: AgNO3 6.5.( E E ') , 059 = 10 30,5 Ag+ + NO3- Nên ph n ng n hoá x y gi a Ag+ Cu là: 428 http://hoahocsp.tk Ag+ + Cu Ag  + Cu2+ N ng đ ban đ u: 0,01 N ng đ cân b ng: 0,01 – x Ta có: KCB = x x 0,01 x M t khác theo h qu t ph KCB = 10 Do đó: m.n E 0,059 = 10 x = 10 –15,6 0,01 x ng trình Nernst: 2.1.( 0,8 0,34 ) 0,059 =10 –15,6 x = 2,071 10 – V y: [Cu2+ ] = 2,071 10 – M [Ag+] = 5,858 10 – 3M Ph n ng chu n đ : Ce3+ Ce4+ + e Fe3+ + e Fe2+ (1) E 20 = 0,68 (v) (2) Fe3+ + Ce3+ Fe2+ + Ce4+ Khi chu n đ : [Fe2+ ] + [Fe2+ ]ph n ng [Ce4+ ] + [Ce4+ ]ph t E10 = 1,44 (v) = [ Fe2+ ]pt = V0 C V0 V = [ Fe2+ ]pt = VC V0 V n ng V.C = F V0 C Công th c t ng quát s là: ([Ce4+ ] - [Fe2+ ]) Tr (3) c xa m t E= V0 V = F-1 V0 C ng đ E + 0,059 lg ng: [Ce4+ ] (3) F [ F e3 ] = 0,68 + 0,059 lg F [F e ] 429 http://hoahocsp.tk T i m t ng đ ng: F = 1và [Fe2+ ] = [Ce4+ ] Etd = 1,44 0,68 = 1,06 Sau xa m t ng đ ng: [Fe2+ ] : (3) E = 1,44 + 0,059 lg (F - 1) Ph n ng phóng n c a ion: Cu+ + e Nên theo ph ECB = E Cu + Cu Cu2+ ng trình Nernst: 0,059 lg [Cu+] n = 0,34 + 0,059 lg [Cu+] H Th đo đ c dung d ch là: ECB = Edo + Echuan= - 0,906 + 0,247 = - 0,659(v) Do đó: [Cu+] = 10 – 19,48 NGăD NăGI IăCÁCăBẨIăT PăBẨIă9 Vi t cơng th c tính pMg chu n đ V0 (mL) dung d ch Mg2+ C0N b ng V (mL) dung d ch EDTA CN tr ng h p sau: a) b) T ng quát chu n đ Tr c xa m t ng đ c) d) T i m t ng đ ng Sau xa m t ng đ ng Gi s ng r ng Mg có kh n ng t o ph c v i EDTA hydroxyt, EDTA acid đa ch c phân ly b n n c, h ng s b n u ki n c a ph c gi a M EDTA l n Hút 5mL dung d ch m u (có ch a ion Al 3+ ) v i 10 mL dung d ch chu n EDTA 0,1N thêm gi t ch th Bromcresol l c vào m t erlen, r i ch nh dung d ch pha tr n v pH = 5-6 b ng cách cho NH4OH vào 430 http://hoahocsp.tk đ n dung d ch có màu xanh Thêm ti p 2mL dung d ch đ m pH = 5,5 un nh kho ng 60 - 800C, r i l i thêm mL đ m pH = 5,5 + gi t ch th Xylenon da cam (làm m u bình nón lo i 250mL) Chu n đ b ng dung d ch Zn2+ 0,1N (chu n nóng) cho đ n dung d ch chuy n t xanh sang vàng c th tích dung d ch Zn2+ V0(mL), theo k t đo đ qu : Al 3+ M us V0 (mL) 9,8 9,7 9,7 V i đ tin c y 95% tính hàm l có m u ban đ u S thí nghi m t 12,7 4,3 3,18 2,78 Q 1,22 0,94 0,77 0,64 9,6 ng g / L c a ion 10 2,57 2,45 2,37 2,31 2,23 0,56 0,51 0,47 0,44 0,41 Gi s dung d ch đ u có kh i l Gi i ng riêng d = g/mL Theo đ cho: Mg2+ (kí hi u M) ch có kh n ng t o ph c v i EDTA (kí hi u Y) mà khơng có q trình ph nh hydroxo, hydrua h ng s b n u ki n c a ph c l n, nên cách gi i b qua trình ph Ph ng trình chu n đ : M + Y MY ( ) (1) Khi ti n hành chu n đ : 431 http://hoahocsp.tk [M] + [M]pu = [M]bd = V.C = V0 C (2) VC V0 V [Y] + [Y]pu = [Y]bd = t V0 C V0 V F: Ph (3) ng trình t ng quát đ nh phân chu n đ là: V0 C [M ] V V V0 V ( [M] ) =1-F V0 C [M ] Tr c xa m t ng đ ng: Gi s [M] = (1 - F) T i m t ng đ (5) [Y]