Bài giảng Hóa phân tích - Chương 2: Nhắc lại các khái niệm và định luật cơ bản cần cho hóa phân tích

HPT_Ch2

Các tiền tố của đơn vị đo

CHƯƠNG 2

Nhắc lại

CÁC KHÁI NIỆM VÀ

ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN

cần cho Hóa phân tích

Dung dịch

• Dung dịch rắn:

 rắn / rắn

• Một hệ đồng thể do sự

phân tán của phân tử

hay ion giữa hai hay

nhiều chất.

• Dung dịch lỏng

Muối

Phổ biến trong hóa phân tích:

Chất tan

 khí / lỏng

 lỏng / lỏng

 rắn / lỏng

• Thành phần có thể

thay đổi trong giới hạn

rộng.

 dung dịch rắn/ lỏng

 dung dịch lỏng/lỏng.

Nước

Dung môi

• Gồm chất phân tán

(chất tan) và môi trường

phân tán (dung môi)

• Dung dịch rắn

 lỏng / rắn

 rắn / rắn

1

HPT_Ch2

Dung dịch

Nồng độ dung dịch

Nồng độ của một dung dịch là đại lượng đo biểu diễn

lượng chất tan hòa tan trong một lượng dung dịch nhất

định.

• Dung dịch loãng

• Dung dịch đậm đặc

Có thể áp dụng với mẫu dạng khí và dạng rắn.

• Dung dịch chưa bão hòa

• Dung dịch bão hoà

• Dung dịch quá bão hoà

Một số đơn vị nồng độ thông dụng

Tên gọi

Đơn vị

Ký hiệu

Nồng độ dung dịch

Nồng độ mol

M

• Độ tan (S)

Nồng độ đương lượng

Nồng độ molal

N

– số gam chất tan trong 100 g dung môi khi dung dịch bão

hoà ở một nhiệt độ, áp suất xác định.

m

Nồng độ khối lượng

Nồng độ % khối lượng

Nồng độ % thể tích

g/L

% w/w

% v/v

% w/v

ppm

ppb

Nồng độ % khối lượng/thể

tích

Nồng độ phần triệu

Nồng độ phần tỉ

2

HPT_Ch2

Nồng độ dung dịch

Ví dụ

• Nồng độ khối lượng hay nồng độ g/L :

– số g chất tan trong 1 lít dung dịch.

Độ hòa tan của một số muối trong nước theo nhiệt độ

Nồng độ dung dịch

• Độ chuẩn (T):

• Nồng độ mol/L (M) hay nồng độ mol

– Số mol chất tan trong 1 lít dung dịch.

– số g hay mg chất tan trong 1 mL dung dịch.

hoặc

3

HPT_Ch2

Nồng độ dung dịch

• Nồng độ mol/L (M) hay nồng độ mol (cont.)

• Nồng độ molan (Cm ):

– số mol chất tan trong 1000 g dung môi (mol/kg).

- Không phụ thuộc nhiệt độ.

• Nồng độ mol phân tích

– Tổng số mol chất tan trong 1 lít dung dịch (tương ứng với

công thức).

(q - số gam dung môi)

Ví dụ: NaCl, Na₂SO₄

• Nồng độ mol cân bằng

– Nồng độ mol của một cấu tử trong dung dịch ở trạng thái

cân bằng.

Ví dụ: [H+], [Cl-]

Nồng độ dung dịch

• Nồng độ phân mol (Ni):

• Nồng độ đương lượng (C_N):

– tỷ số giữa số mol n_icủa cấu tử i và tổng số mol N của

– số đương lượng gam chất tan trong 1 lít dung dịch.

các chất tạo thành dung dịch.

+

+ ⋯ + ⋯ = 1

-

Đ: đương lượng gam của chất tan có khối lượng phân tử M

n: đơn vị đương lượng

4

HPT_Ch2

Nồng độ dung dịch

• Nồng độ phần trăm (C %):

• Nồng độ phần triệu (ppm): khối lượng chất tan trong

10⁶lần khối lượng mẫu có cùng đơn vị.

C% (m/m): Khối lượng chất tan (g) có

trong 100 g dung dịch.

C% (m/v): Khối lượng chất tan (g) có

trong 100 mL dung dịch.

.

Mẫu rắn:

1 ppm = 1 mg/kg = 1 mg/g.

1 ppm = 1 mL/L = 1 nL/mL

Mẫu lỏng:

C% (v/v): Thể tích chất tan (mL) có

trong 100 ml dung dịch.

Mẫu rắn-lỏng: 1 ppm = 1 mg/L = 1 mg/mL.

Nồng độ dung dịch

• Nồng độ phần tỉ (ppt): khối lượng chất tan trong 10⁹

lần khối lượng mẫu có cùng đơn vị.

• .

.

Mẫu rắn:

1 ppb = 1 mg/kg.

Mẫu lỏng:

1 ppb = 1 nL/L = 1 pL/mL

5

HPT_Ch2

Liên hệ giữa các loại nồng độ

Khối lượng riêng và tỷ trọng

• Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn

vị thể tích chất đó ở một nhiệt độ nhất định, thường là

g/mL hay g/cm³ở 20 ^oC.

• Tỷ trọng (tương đối) là tỷ số giữa khối lượng của một thể

tích chất đó, thường ở 20 ^oC, và khối lượng của cùng thể

tích nước cất ở 4 oC (hoặc 20^oC).

• Khối lượng riêng của nước: d_H2O= 1,0000 g/mL ở 4 ^oC

hoặc d_H2O= 0,99821 g/mL ở 20 ^oC

Dung dịch và nồng độ dung dịch

Pha chế dung dịch

• Hàm p hay giá trị p

• Pha dung dịch chuẩn gốc (stock solution): từ a (g)

chất rắn tinh khiết hoặc V (mL) dung dịch tinh khiết,

thêm dung môi và pha loãng đến thể tích xác định.

• Pha loãng dung dịch

• Nguyên tắc: Khối lượng chất tan không đổi trong quá trình

. [H+]  pH

. [Ba²⁺]  pBa

. [Cl^-]  pCl

pha loãng.

• Quy tắc:

. [Cl^-] = 2.45 x 10^-5M  pCl = 4.6108 = 4.61 = 4,611?

C_{đậm đặc}× V_đậmđặc= C_loãng× V_loãng

6

HPT_Ch2

Một số dụng cụ dùng trong pha chế dung dịch

Khái niệm đương lượng

Đương lượng

&

Đương lượng gam Đ của một nguyên tố hay một

hợp chất: là số phần khối lượng của nguyên tố hay

hợp chất thay thế vừa đủ với một đơn vị đương lượng,

tương đương với giá trị:

Định luật

#

1,008 phần khối lượng của H₂

tác dụng đương lượng

# 8 phần khối lượng của O₂

# 1 đương lượng của một nguyên tố

hay hợp chất khác

7

HPT_Ch2

Khái niệm đương lượng

1 mol phân tử H₂O có:

• 2 phần khối lượng Hydro ↔ 2 ĐL của H

• 16 phần khối lượng Oxy ↔ 2 ĐL của O

Đương lượng của nguyên tố:

→ trong H₂O có 2 ĐL của nguyên tố H tác dụng vừa đủ

với 2 ĐL của nguyên tố O

n: hoá trị của nguyên tố trong hợp chất

Khái niệm đương lượng

Tính số đơn vị đương lượng của hợp chấtAB

AB + nY ↔ C + D

M_AB: Khối lượng của 1 đương lượng chất AB

Đương lượng của một hợp chất AB:

PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ

AB ± ne^-↔ C + D

1 mol electron ↔ 1 đương lượng

n: số mol electron trao đổi vừa đủ với 1 mol hợp

chất AB.

(n: số đơn vị đương lượng AB tham gia pứ)

8

HPT_Ch2

Tính số đơn vị đương lượng của hợp chấtAB

PHẢN ỨNG ACID – BAZ

PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION

AB + nM⁺/M^-↔ C + D

1 mol M+/M- ↔ 1 đương lượng

AB + nH+/OH- ↔ C + D

1 mol H+/OH- ↔ 1 đương lượng

n: số mol M⁺/M^-thực sự tham gia trao đổi với

1 mol AB

n: số mol H+/OH- thực sự tham gia trao đổi đối

với 1 mol AB

Định luật tác dụng đương lượng

Cân bằng hóa học –

Định luật tác dụng khối lượng

Trong một phản ứng hóa học, số đương

lượng của các chất tham gia phản ứng

phải bằng nhau.

 Khái niệm hoạt độ

 Cân bằng hóa học

V₁.C₁= V₂.C₂

 Định luật tác dụng khối lượng

→ dùng trong phân tích định lượng.

9

HPT_Ch2

Khái niệm hoạt độ

a = f.c

- Nếu chất tan trong dung dịch hiện diện dưới dạng ion.

- Sự tác động của nhiều ion khác nhau trong dung dịch gây ra lực

tương tác ion μ.

(f : hệ số hoạt độ)

lgf = φ(μ): thay đổi theo lực ion μ

f ≤ 1

- Lực tương tác ion μ làm giảm khả năng hoạt động của ion  ion

hiện diện với nồng độ hiệu dụng a (hoạt độ)

- Lực tương tác ion μ tỉ lệ thuận với nồng độ và điện tích của từng ion.

Dung dịch loãng: μ ≈ 0 → f ≈ 1 → a ≈ c

Áp dụng trong hóa phân tích với dung dịch loãng

(nồng độ thấp)

→ quy ước f =1

C_i, Z_i– nồng độ và điện tích của ion I trong dung dịch

Định luật tác dụng khối lượng

Cân bằng động → tuân theo nguyên lý Le Châtelier.

K₁càng lớn → phản ứng theo chiều 1 càng chiếm

ưu thế.

Tỷ số giữa tích hoạt độ (nồng độ) của sản phẩm trên

tích hoạt độ (nồng độ) của tác chất là một hằng số.

K > 10⁷: phản ứng hoàn toàn.

Dung dịch loãng:

Áp dụng với dung dịch loãng không điện li hay điện li yếu.

10