Bài giảng Hóa phân tích - Trầm Thị Kiều Anh
Hoùa Phaân tích - 602011
2 tín chæ
Hoùa Phaân Tích
Moân tieân quyeát: Hoùa Ñaïi cöông
(Analytical Chemistry)
Giaûng vieân: Traàn Thò Kieàu Anh
Phoøng thí nghieäm Hoùa Phaân tích, 207 B2
Boä moân Kyõ thuaät Hoùa lyù
Maõ moân hoïc: 602011
E-mail: [email protected].vn
Moân keá tieáp: - Thí nghieäm Hoùa Phaân tích
- Caùc phöông phaùp phaân tích Hoùa lyù
HPT Modau
HPT Modau
1
2
Hoùa Phaân tích
) Muïc tieâu
Taøi lieäu tham khaûo
Ö Kieán thöùc cô baûn HPT
Ö Phöông phaùp phaân tích (coå ñieån, hieän ñaïi)
y “Phaân Tích Ñònh Löôïng”, Nguyeãn Thò Thu Vaân,
ÑHQG TP. HCM
Ö Xaây döïng phöông phaùp phaân tích thích hôïp cho ñoái
y “Thí Nghieäm Phaân Tích Ñònh Löôïng”, Nguyeãn Thò
Thu Vaân, Traàn Thò Minh Hieáu, Nguyeãn Duy
Khieâm, Leâ Xuaân Mai, Nguyeãn Baïch Tuyeát, ÑHQG
TP. HCM
töôïng nghieân cöùu
) Yeâu caàu ñ/v sinh vieân
Ö Ñoïc tröôùc baøi giaûng, saùch tham khaûo vaø laøm baøi taäp
y “Baøi Taäp vaø Soå Tay Phaân Tích Ñònh Löôïng”,
sau moãi chöông
Nguyeãn Thò Thu Vaân, ÑHQG TP. HCM
) Noäi dung
) Ñaùnh giaù
Töï luaän vaø traéc
nghieäm
y “Analytical chemistry”, Gary D. Christian, 6th
edition, John Wiley & Sons, 2004.
Ö Kieåm tra giöõa hoïc ky:ø Chöông 1-6 (45 phuùt): 30%
Ö Kieåm tra cuoái hoïc kyø: Taát caû (105 phuùt): 70%
HPT Modau
HPT Modau
3
4
Noäi dung
Taøi lieäu tham khaûo
y Phaàn 1 – Phaàn môû ñaàu
) Chöông 1: Ñaïi cöông veà Hoùa Phaân tích
) Chöông 2: Nhaéc laïi moät soá kieán thöùc caàn cho
Hoùa Phaân tích
) Chöông 3: Haèng soá ñaëc tröng cuûa caùc caân
baèng hoùa hoïc ñôn giaûn trong nöôùc
) Chöông 4: Haèng soá ñaëc tröng ñieàu kieän cuûa
caùc caân baèng hoùa hoïc trong nöôùc
) Chöông 5:Xöû lyù soá lieäu thöïc nghieäm theo
phöông phaùp thoáng keâ
HPT Modau
HPT Modau
5
6
Noäi dung (tt)
Noäi dung (tt)
y Phaàn 2 – Caùc phöông phaùp phaân tích hoùa
hoïc
y Phaàn 3 – Caùc phöông phaùp phaân tích phoå
) Chöông 6: Phöông phaùp phaân tích khoái löôïng
nghieäm
) Chöông 7: Caùc phöông phaùp phaân tích theå tích
(phöông phaùp chuaån ñoä)
Ö Moät soá khaùi nieäm
) Chöông 8: Khaùi quaùt veà caùc phöông phaùp
phaân tích phoå
) Chöông 10: Phoå töû ngoaïi-khaû kieán
Ö Ñöôøng chuaån ñoä
Ö Chaát chæ thò
Ö Caùc caùch chuaån ñoä thoâng duïng
Ö Caùch tính keát quaû
Ö Sai soá heä thoáng
Ö Caùc phaûn öùng chuaån ñoä thoâng duïng
HPT Modau
HPT Modau
7
8
Noäi dung (tt)
y Phaàn 4 – Caùc phöông phaùp phaân tích
ñieän hoùa
) Chöông 15: Khaùi quaùt veà phöông phaùp phaân
tích ñieän hoùa
) Chöông 17: Phöông phaùp chuaån ñoä ñieän theá
HPT Modau
9
I. Muïc ñích cuûa Moân hoïc
y Hoùa Phaân tích laø gì?
) Phaân tích ñònh tính (Qualitative)
) Phaân tích ñònh löôïng (Quantitative)
Chöông 1
y Phöông phaùp phaân tích
Ñaïi cöông veà
) Phöông phaùp hoùa hoïc (Chemical Analysis)
) Phöông phaùp duïng cuï (Instrumental Analysis)
Hoùa Phaân Tích
y Kyõ naêng phoøng thí nghieäm
) Thí nghieäm Hoùa Phaân tích
y Xaây döïng phöông phaùp phaân tích thích
hôïp cho ñoái töôïng phaân tích
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
1
2
Phöông phaùp phaân tích hoùa hoïc
Phöông phaùp phaân tích hoùa hoïc
Chuaån ñoä Axit - Baz
Chuaån ñoä taïo tuûa
0
0
1
0
1
0
2
0
3
0
2
0
Burette
(C)
(Ag+)
4
0
3
0
Burette
5
0
(C)
4
0
(NaOH)
5
0
Erlen
(Cl-)
Erlen
(H3PO4)
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
3
4
Phöông phaùp phaân tích duïng cuï
Phöông phaùp phaân tích
7
1
2
3
Phöông phaùp quang phoå
haáp thu thaáy ñöôïc
) Phöông phaùp hoùa hoïc
) Phöông phaùp hoùa lyù
(pp duïng cuï)
C
Ñònh löôïng Fe trong maãu nöôùc
PPPT Hoùa hoïc
PPPT Duïng cuï
Löôïng maãu lôùn (khoâng
nhaïy)
Löôïng maãu nhoû (nhaïy)
Laâu
Nhanh
Duïng cuï ñôn giaûn
Duïng cuï ñaét tieàn, phöùc taïp
Chính xaùc
Khaù chính xaùc
Tính löïa choïn khoâng cao
Tính löïa choïn cao
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
5
6
Kyõ naêng phoøng thí nghieäm
Xaây döïng phöông phaùp phaân tích thích
hôïp cho ñoái töôïng phaân tích
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
7
8
II. Noäi dung vaø Yeâu caàu
Xaây döïng phöông phaùp phaân tích thích
hôïp cho ñoái töôïng phaân tích
y Noäi dung
) Phaân tích ñònh tính
) Phaân tích ñònh löôïng
y Yeâu caàu
) Yeâu caàu ñoái vôùi ngaønh Hoùa Phaân tích
) Yeâu caàu ñoái vôùi ngöôøi phaân tích
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
9
10
III. Caùc caùch phaân loaïi trong HPT
III. Caùc caùch phaân loaïi trong HPT
y Phaân loaïi theo phöông phaùp phaân tích
y Phaân loaïi theo phöông phaùp phaân tích
) Phöông phaùp hoùa hoïc
) Phöông phaùp hoùa lyù
ꢀDöïa vaøo moät phaûn öùng hoùa hoïc ñeå chuyeån
caáu töû khaûo saùt thaønh hôïp chaát môùi maø vôùi
tính chaát ñaëc tröng naøo ñoù, ta coù theå xaùc ñònh
ñöôïc söï hieån dieän vaø haøm löôïng cuûa caáu töû
khaûo saùt
ꢀDöïa vaøo tính chaát vaät lyù cuûa hôïp chaát hay
dung dòch taïo ra sau khi coù phaûn öùng giöõa caáu
töû khaûo saùt vaø thuoác thöû ñeå xaùc ñònh söï hieån
dieän vaø haøm löôïng cuûa caáu töû khaûo saùt
) Phöông phaùp vaät lyù
) Caùc phöông phaùp khaùc
Ö Phöông phaùp phoå nghieäm
Ö Phöông phaùp ñieän hoùa
ꢀKhaûo saùt tính chaát lyù hoïc ñaëc tröng naøo ñoù ñeå
xaùc ñònh söï hieån dieän vaø haøm löôïng cuûa caáu
töû khaûo saùt
Ö Phöông phaùp saéc kyù
Ö Caùc phöông phaùp hoùa lyù khaùc
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
11
12
III. Caùc caùch phaân loaïi trong HPT (tt)
y Phaân loaïi theo haøm löôïng chaát khaûo saùt
III. Caùc caùch phaân loaïi trong HPT (tt)
y Phaân loaïi theo löôïng chaát khaûo saùt hay
) Phaân tích ña löôïng (Haøm löôïng chaát khaûo saùt > 0.01%)
Ö PT löôïng lôùn (haøm löôïng chaát khaûo saùt 0,1 – 100%)
kyõ thuaät phaân tích
Löôïng maãu khaûo saùt
) Phaân tích thoâ
) Phaân tích baùn vi
) Vi phaân tích
(1 – 10 g) hay (1 – 10 mL)
Ö PT löôïng nhoû (haøm löôïng chaát khaûo saùt 0,01 –
0,1%)
(0,001 – 1 g) hay (0,1 – 1 mL)
(10–6 – 10 –3 g) hay (10–6 – 10 –3 mL)
) Phaân tích vi löôïng (Haøm löôïng chaát khaûo saùt < 0.01%)
y Phaân loaïi theo traïng thaùi chaát khaûo saùt
) Phaân tích öôùt
(< 10–6 g hay <10–6 mL)
) Sieâu vi phaân tích
Ö Chuyeån maãu thaønh daïng dung dòch tröôùc khi phaân
tích
) Phaân tích khoâ
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
13
14
Ví duï
-chuaån ñoä baèng EDTA:
Al 3+, Ca2+ , Mg2+
IV. Caùc giai ñoaïn cuûa moät phöông phaùp phaân
tích thaønh phaàn hoùa hoïc
0,3000 g maãu ñaát seùt + 3 g
KOH, nung, hoøa tan baèng HCl
- taïo phöùc, ño quang:
Ti4+, Fe3+
dd theå tích xaùc ñònh
- Loaïi maãu
) Ñònh tính hay
Chaát
Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2
ñònh löôïng
- Haøm löôïng
(Concentration)
Haøm löôïng (%) 28,12 0,48 1,25 0,56 0,08
) Löïa choïn
phöông phaùp
thích hôïp
- ña löôïng
a) Teân goïi pp hoøa tan maãu
- pp khoâ
- Thieát bò (Instrument)
0,1 – 100%
(löôïng llôùn)
- pp hoùa hoïc
- pp hoùa lyù
b) Teân goïi pp ñònh löôïng Al2O3,
Fe2O3, CaO, MgO vaø TiO2
- Phöông phaùp
(Method)
0,01 – 0,1%
(löôïng nhoû)
- theo baûn chaát cuûa pp
- theo kyõ thuaät phaân tích
- pp baùn vi
- vi löôïng
< 0,01 % (veát)
0,001 – 1g
HPT P.-theo haøm löôïng chaát khaûo saùt
HPT P.I Chp 1
15
16
V. Chöõ soá coù nghóa
IV. Caùc giai ñoaïn cuûa moät phöông phaùp
phaân tích thaønh phaàn hoùa hoïc
Coù bao nhieâu CSCN trong caùc thí duï sau:
) Choïn maãu ñaïi dieän
) Chuaån bò maãu
- Soá thí nghieäm laëp laïi
(Replicates)
1 x 102
1,0 x 102
1,00 x 102
4
2
1,010
0,020
100
1, 2 hay 3
- Maãu traéng (Blank
samples)
) Thöïc hieän phaûn öùng,
quan saùt hay caân ño,
kieåm chöùng keát quaû
Qui taéc laøm troøn soá
Thí duï: 2 CSCN
- Giöõ chöõ soá coù nghóa
(signigicant figures)
) Tính toaùn keát quaû
0,957 → 0,96
0,955 → 0,95
0,945 → 0,94
- Sai soá
(measurement
uncertainty)
) Xöû lyù keát quaû phaân tích
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
17
18
V. Chöõ soá coù nghóa
VI. Yeâu caàu ñoái vôùi thuoác thöû vaø phaûn
öùng duøng trong phaân tích hoùa hoïc
y Yeâu caàu ñoái vôùi thuoác thöû
Qui taéc giöõ CSCN ñoái vôùi pheùp tính phöùc taïp: duøng
qui taéc “soá CSCN nhoû nhaát”
) Ñoä tinh khieát
) Tính choïn loïc
Thí duï
) Tính nhaïy
) Tính ñuùng
= 1,33 x 102
8,37 + 1,345 + 123,538 = 133,243
2,432 x 106 + 6,512 x 104 – 1,227 x 105
= 2,432 x 106 + 0,06512 x 106 – 0,1227 x 106
y Yeâu caàu ñoái vôùi phaûn öùng
) Töùc thôøi
) Hoaøn toaøn
) Coù tính tæ löôïng
) Coù daáu hieäu ñaëc tröng
= 2,374 x 106
= 2,37422 x 106
y Caùc loaïi phaûn öùng thöôøng gaëp
= 11 = 0,11 x 102
%X = 0,0748 x 100/0,5238 = 14,2802
9,0 x 1,2000 = 10,8
) Oxy hoùa khöû
) Taïo tuûa
) Acid - Baz
) Taïo phöùc
= 14,3
HPT P.I Chp 1
HPT P.I Chp 1
19
20
Phaàn oân
Chöông 2
y Moät soá khaùi nieäm veà dung dòch
y Noàng ñoä moät dung dòch
) Noàng ñoä khoái löôïng (g/l) hay C (g/l)
) Noàng ñoä mol CM (M, mol/l)
) Noàng ñoä Molal (Cm)
Nhaéc laïi moät soá
kíeán thöùc caàn cho
Hoùa Phaân tích
) Noàng ñoä phaàn mol (Ni)
) Noàng ñoä phaàn traêm (%)
) Noàng ñoä ñöông löôïng CN (N)
y Ñöông löôïng
HPT P.I Chp2
HPT P.I Chp2
1
2
I. Noàng ñoä moät dung dòch
I. Noàng ñoä moät dung dòch
) Noàng ñoä khoái löôïng - khoái
m
Goïi:
C (g / l) = ×1000
löôïng chaát tan coù trong 1 lít dd
V
m(g) khoái löôïng chaát tan (coù phaân töû khoái M)
q (g) khoái löôïng dung moâi
Vx (ml) theå tích chaát tan
) Ñoä tan - khoái löôïng chaát
m
tan coù trong 100 g dung moâi
S = ×100
q
V (ml) theå tích dung dòch: m (g) chaát tan hay Vx (ml)
chaát tan + q (g) dung moâi
) Ñoä chuaån - soá g hay soá mg chaát tan coù trong 1
ml dd
m
m
T (g / ml) = ; T (mg / ml) = ×1000
V
V
HPT P.I Chp2
HPT P.I Chp2
3
4
I. Noàng ñoä moät dung dòch (tt)
I. Noàng ñoä moät dung dòch (tt)
) Noàng ñoä phaàn traêm
) Noàng ñoä mol - soá mol chaát
m 1000
Ö C%(KL/KL) - Khoái löôïng chaát tan (g) coù trong
tan coù trong 1 lít dd
CM =
×
100 g dung dòch
M
V
Ö C%(KL/TT) - Khoái löôïng chaát tan (g) coù trong
100 ml dd
) Noàng ñoä ñöông löôïng -
soá ñöông löôïng chaát tan coù
trong 1 lít dd
m
1000
CN =
×
Ö C%(TT/TT) - Theå tích chaát tan (ml) coù trong
M / n
V
100 ml dd
m
C%(KL / KL) =
×100
) Noàng ñoä Molal - soá mol
chaát tan coù trong 1000 g
dung moâi
m + q
m 1000
m
CM =
×
C%(KL /TT) = ×100
M
q
V
VX
C%(TT /TT) =
×100
V
HPT P.I Chp2
HPT P.I Chp2
5
6
Noàng ñoä dd – ví duï
I. Noàng ñoä moät dung dòch (tt)
) Noàng ñoä phaàn trieäu (ppm - part per million)
Dd HCl 36,5% (d = 1,180 g/ml)
Khoái löôïng chaát tan chöùa trong 106 laàn khoái löôïng maãu
coù cuøng ñôn vò
-soá gam HCl nguyeân chaát
trong moãi mL dd
1ppm =1mg / kg
1 ppm =1mg / l
1 ppm =1000 ppb
Chaát raén
1000 mL naëng 1180 g
Chaát loûng
ppb – part per billion
-noàng ñoä mol dd
36,5 g HCl nguyeân
chaát trong 100 g dd
-soá ml dd treân caàn duøng ñeå
pha 200 mL dd HCl 3 M
) Fa loaõng dd
%b >%c>%a
C1 ×V1 = C2 ×V2
soá g HCl nguyeân chaát
trong 1180 g dd (1000
mL dd)
-caàn theâm bao nhieâu mL
nöôùc vaøo 100 mL dd treân ñeå
coù dd HCl 5%
a(%)
b(%)
c −b ma
a − c mb
=
c(%)
HPT P.I Chp2
HPT P.I Chp2
7
8
Ñöông löôïng – ví duï
Ñöông löôïng – Ví duï
H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 +8H2O
M/1
M/ 1
M/2
M/ 5
H + + OH − → H2O
−
2−
2K + + 2MnO4 + 5H2O2 + 6H + + 3SO4
→
H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O
2−
2Mn2+ + 2SO4 + 5O2 + 2K + + SO42− +8H2O
M/1
M/ 2
−
2MnO4 + 5H2O2 + 6H + → 2Mn2+ + 5O2 +8H2O
Cu+ + 3CN − →[Cu(CN )3]2−
M/2
3M
M/ 1
+2
+7
MnO4− +8H + + 5e → Mn2+ + 4H2O, E0 =1.51v
H2O2 − 2e → 2H + + O2, Eo = 0,682v
x 2
x 5
0
Fe2+ + 6CN − →[Fe(CN )6 ]4−
-1
M/4
3M
M/2
HPT P.I Chp2
HPT P.I Chp2
9
10
II. Caân baèng hoùa hoïc – Ñònh luaät
II. Caân baèng hoùa hoïc – Ñònh luaät
taùc duïng ñöông löôïng
taùc duïng khoái löôïng
(1)
a A+b B → cC +d D
←
(2)
Trong moät phaûn öùng hoùa hoïc, soá ñöông löôïng cuûa
caùc chaát tham gia phaûn öùng phaûi baèng nhau
Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng
(C)c ×(D)d
(A)a ×(B)b
K(1) = 1/K(2)
K =
K(1) lôùn, pöù (1) chieám öu
theá vaø ngöôïc laïi
Neáu dd loaõng [A] = (A),...
Caân baèng ñoäng – tuaân theo
nguyeân lyù Le Chaâtelier
[C]c ×[D]d
K =
[A]a ×[B]b
K = const taïi moät ñieàu kieän
naøo ñoù
HPT P.I Chp2
HPT P.I Chp2
11
12
Chöông 3
Caân baèng phaûn öùng
(1)
a A+b B → cC +d D
←
(2)
Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng
Haèng soá ñaëc tröng cuûa caùc
caân baèng hoùa hoïc ñôn giaûn
trong nöôùc
[C]c ×[D]d
[A]a ×[B]b
K =
Phaûn öùng hoaøn toaøn - Haèng soá caân
baèng cuûa phaûn öùng phaûi ñuû lôùn
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
1
2
I. Caùc loaïi baùn caân baèng vaø caùc haèng soá
ñaëc tröng töông öùng
II. Caân baèng giöõa caùc ñoâi cuøng heä vaø
haèng soá ñaëc tröng cuûa caân baèng
y Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân
y Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
) Haèng soá caân baèng
) Theá töông ñöông
) Haèng soá beàn hay haèng soá phaân ly toång coäng
) Haèng soá beàn hay haèng soá phaân ly töøng naác
Ö Hai daïng ñoâi oxi hoùa vaø khöû coù heä soá baèng nhau
Ö Hai daïng ñoâi oxi hoùa vaø khöû coù heä soá khaùc nhau
) Noàng ñoä cuûa caùc thaønh phaàn hieån dieän trong
y Caân baèng trao ñoåi tieåu phaân
dung dòch
) Haèng soá caân baèng
) Baùn caân baèng Acid-Baz
) Baùn caân baèng taïo tuûa
) Noàng ñoä cuûa caùc tieåu phaân ôû ñieåm töông
ñöông
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
3
4
Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
Caân baèng trao ñoåi ñieän töû – Thí duï
y Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Baùn caân baèng
MnO− + 5e +8H + ⎯⎯→ Mn2+ + 4H O
←⎯⎯
4
2
ox + ne kh
ox + mH + + ne kh + m / 2H2O
ox + mH + + ne
Fe2+ −1e ⎯⎯→Fe3+
←⎯⎯
y Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
pkh + m / 2H2O
E0
=1,51V > E0
= 0,77V
2+
−
2+
3+
MnO / Mn
Fe / Fe
4
K
MnO4− + 5Fe2+ +8H + ⎯⎯→ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
y Ñoâi oxi hoùa khöû
←⎯⎯
Cu2+ /Cu , Cl2 / 2Cl−
MnO4− / Mn2+
) Caân baèng phaûn öùng (ñieän töû, ñieän tích, nguyeân toá)
y Ñoâi oxy hoùa khöû
Ox / kh (MnO4− / Mn2+ , Fe3+ / Fe2+ )
Cr2O72− / 2Cr3+
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
5
6
Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Phöông trình Nernst
RT [ox][H + ]m
y Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng
n2m
RT [ox]
K (1)
n2ox1 + n1kh2 + n2mH + ⎯⎯⎯→n2kh + n1ox2 +
H2O
E = E0 +
E = E0 +
ln
hay E = E0 +
ln
1
←⎯ ⎯
2
K(2)
nF
[kh]
nF [kh]
0,059 [ox][H + ]m
0,059 [ox]
n
n
2
[kh ] [ox2 ] 1
lg
hay E = E0 +
lg
1
K(1) =
n
[kh]
n
[kh]
n
n
n m
+
[ox1] [kh2 ] 1[H ]
2
2
) E0 : theá oxi hoùa chuaån
R = 8,3144J / mol0K,T = 298,160 K, F = 96493Cb / mol
) n : Soá ñieän töû trao ñoåi giöõa 2 daïng oxi hoùa vaø khöû
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
7
8
Caân baèng trao ñoåi ñieän töû – Thí duï
Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
m
ox + mH + + n e → kh + H O
y Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Baùn caân baèng
←
1
1
1
2
2
MnO− + 5e +8H + ⎯⎯→ Mn2+ + 4H O
←⎯⎯
4
2
ox2 + n2e → kh2
Fe2+ −1e ⎯⎯→Fe3+
←
←⎯⎯
y Ñoâi oxi hoùa khöû
ox1 / kh ,ox2 / kh2
1
y Phöông trình Nernst
E (MnO4− / Mn2+ ) =1,51+
y Theá cuûa ñoâi trong dung dòch
0,059 [ox1][H + ]m
0,059 [MnO4− ][H + ]8
E1 = E10 +
E2 = E20 +
lg
lg
[Mn2+ ]
5
n1
[kh ]
1
0,059 [Fe3+ ]
E (Fe3+ / Fe2+ ) = 0,77 +
lg
0,059 [ox2 ]
lg
[Fe2+ ]
1
n2
[kh2 ]
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
9
10
Theá töông ñöông cuûa 1 dd chöùa hai ñoâi oxi hoùa khöû
Haèng soá caân baèng
Khi caân baèng ñaït ñöôïc:
y Hai daïng oxi hoùa vaø khöû cuûa ñoâi coù heä soá baèng nhau
n1[ox1] = n2[kh2 ]
0,059 [ox1][H + ]m
E1 = E10 +
E2 = E20 +
lg
E1 = E2
n1[kh ] = n2[ox2 ]
1
n1
[kh ]
0,059 [ox2 ]1
0,059 [ox1][H + ]m
0,059 [ox2 ]
= E20 +
lg
Ecb = Etd = E1 = E2
⇒ E10 +
lg
lg
n1
[ox2 ]n1[kh]n2
[kh2 ] 1[ox1] [H ]
[kh ]
n2
[kh2 ]
n2
[kh2 ]
1
[ox1][ox2 ]
n1n2 (E10 − E20 )
⇒
=1
lg
=
[kh ][kh2 ]
n
n
n m
1
+
2
2
[ox1][ox2 ]
(n1 + n2 )Etd = n1E10 + n2E20 + 0,059lg
[H + ]m
0,059
[kh ][kh2 ]
0
0
1
n n (E −E )
1 2
1
2
n1n2 (E10 − E20 )
n1E10 + n2E20 0,059
0,059
lg[H + ]m
lg K =
hay K =10
⇒ Etd =
+
0,059
n1 + n2
n1 + n2
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
11
12
Theá töông ñöông cuûa 1 dd chöùa hai ñoâi oxi hoùa khöû (tt)
Theá töông ñöông cuûa 1 dd chöùa hai ñoâi oxi hoùa khöû (tt)
y Hai daïng oxi hoùa vaø khöû cuûa ñoâi coù heä soá khaùc nhau
y Hai daïng oxi hoùa vaø khöû cuûa ñoâi coù heä soá khaùc nhau
m
ox + mH + + n e → pkh + H O, E0
←
1
1
1
2
1
n1[ox1] = n2[kh2 ]
2
[ox1][ox2 ]
[ox1][kh ]
[kh ](1− p)
ox + n e → kh , E0
n
2
2
2
2
1 [kh ] = n2[ox2 ]
1
1
←
⇒
=
=
1
[kh ]p[kh2 ] [kh ]p[ox1]p
p
p
1
1
Ecb = Etd = E1 = E2
(n1 + n2 )Etd = n1E10 + n2E20 + 0,059lg
E10 > E20
n2m
K
n2ox1 + n1kh2 + n2mH + ⎯⎯→ n2 pkh + n1ox2 +
H2O
[ox1][ox2 ]
[H + ]m
1
←⎯⎯
[kh ]p[kh2 ]
2
1
n1E10 + n2E20 0,059 [H + ]m
lg
[kh ](1− p)
1
⇒ Etd =
+
n1 + n2
n1 + n2
p
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
13
14
Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân - Thí duï
Thí duï
y Tính haèng soá caân baèng vaø theá töông ñöông cuûa phaûn öùng
3-
y Dd [PO4 ] = 10-1M, H3PO4 coù caùc haèng soá
giöõa hai ñoâi MnO4- / Mn2+ vaø Fe3+ / Fe2+ ôû pH = 0. Bieát raèng
Ka1 =10−2, Ka2 =10−7 , Ka3 =10−12
E0
=1,51V, E0
= 0,77V
2+
−
2+
3+
MnO / Mn
Fe / Fe
1
4
k
+
−
2
1
H PO ⎯⎯→ H + H PO , β = =10
4 ←⎯⎯
3
2
4
3
K
MnO− + 5Fe2+ +8H + ⎯⎯→ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H O
β
k
3
11
←⎯⎯
4
2
−
k
+
2−
4
2
H PO ⎯⎯→ H + HPO , β =
=107
←⎯⎯
0
0
2
4
2
n n (E −E )
β
5×1(1,51−0,77)
1 2
2
k2
1
2
1
K =10
=10
=1062,7 = 5×1062
2−
0,059
0,059
k
+
3−
HPO ⎯⎯→ H + PO , β = =1012
3
←⎯⎯
4
4
1
β
1
k3
n1E10 + n2E20 0,059
Etd =
+
lg[H + ]m
[HPO42− ]
[H + ]1[PO43− ]cb
[H2PO4− ]
[H + ]1[HPO42− ]
[H3PO4 ]
[H + ]1[HPO42− ]
n1 + n2
n1 + n2
β1 =
β2 =
β3 =
5×1,51+ 0,77 0,059
=
+
lg(1)8 =1,39V
5+1
5+1
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
15
16
Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân
Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân - Thí duï
β
1
A+ p kn D1
β
2−
+
3−
12
1,1
H + PO4 ⎯⎯⎯→ HPO4 , β1,1 = β1 =10
←⎯⎯
[Di ]
[Di−1][ p]
[Di−1][ p]
[Di ]
β
k
2
3
βi =
D1 + p kn−1 D2
β
−
+
3−
19
1,2
2H + PO4 ⎯⎯⎯→ H2PO4 , β1,2 = β1.β2 =10
←⎯⎯⎯
−
− − − − − − −
k
β
2,3
1,3
ki' =
+
3−
4
21
β
i
3H + PO ⎯⎯⎯→ H PO , β = β .β .β =10
←⎯⎯⎯
3
4
1,3
1
2
3
Di−1 + p ki' Di
A+ np βk D
k
1,3
[Di ]
[A][ p]i
−
− − − − − − −
[HPO42− ]
[H + ]1[PO43− ]cb
β1,i =
β1,1 =
Dn−2 + p βn−1 Dn−1
[H3PO4 ]
[H + ]3[PO43− ]cb
k
[A][ p]i
1
2
β1,3 =
β
k
k1,i =
=
[H2PO4− ]
[H + ]2[PO43− ]cb
n
Dn−1 + p Dn
[Di ]
β1,i
1
β1,2 =
i + i' = n +1
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
17
18
Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân
Noàng ñoä caùc tieåu phaân hieån dieän
trong dung dòch
A+ p βk11,,11 D1
[A]0 = CA = [A]cb +[D1]+[D2 ]+...+[Di ]+...[Dn ]
[Di ] = β1,i[ p]i[A]cb
A+ 2 p βk11,,22 D2
1
β1,1 = β1 =
kn
[A]0 = CA
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
= [A]cb + β1,1[ p][A]cb + β1,2[ p]2[A]cb +...
+ β1,i[ p]i[A]cb +...+ β1,n[ p]n[A]cb
[A]0 = CA = [A]cb{1+ β1,1[ p]+ β1,2[ p]2 +...
+ β1,i[ p]i +...+ β1,n[ p]n}
β1,i = β1.β2.βi
A+ ip βk11,,ii Di
A+ np βk D
1
βi =
−
− − − − − − − − − − −
−
ki'
A+ (n −1) p βk11,,nn−−11 Dn−1
A+ np βk11,,nn Dn
n
[A] = C = [A] {1+ β [ p]i} = [A] α
∑
0
A
cb
1,i
cb A( p)
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
i=1
19
20
Thí duï
Noàng ñoä caùc tieåu phaân hieån dieän
trong dung dòch
3-
y Dd [PO4 ] = 10-1M, H3PO4 coù caùc haèng soá
Ka1 =10−2, Ka2 =10−7 , Ka3 =10−12
[A]0
β
2−
+
3−
12
1,1
⇒ [A]cb =
H + PO4 ⎯⎯⎯→ HPO4 , β1,1 = β1 =10
←⎯⎯
n
1+ β [ p]i
k
3
∑
1,i
β
1,2
−
+
3−
19
í =1
2H + PO4 ⎯⎯⎯→ H2PO4 , β1,2 = β1.β2 =10
←⎯⎯⎯
k
β
2,3
1,3
+
3−
21
βí ,i[ p]i[A]0
←⎯⎯⎯
3H + PO ⎯⎯⎯→ H PO , β = β .β .β =10
4
3
4
1,3
1
2
3
k
1,3
[Di ] =
n
[HPO42− ]
1+ β [ p]i
[H2PO4− ]
[H + ]2[PO43− ]cb
β1,1 =
∑
[H + ]1[PO43− ]cb
1,i
β1,2 =
í =1
[H3PO4 ]
[H + ]3[PO43− ]cb
β1,3 =
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
21
22
Thí duï
Baùn caân baèng taïo tuûa
[H + ] = [OH]− =10−7 M
[A]0
y Baùn caân baèng taïo tuûa
[A]cb =
β
β ↓
D
n
D
1+ β [ p]i
A+ np ⎯⎯⎯→ D ⎯⎯⎯→ D ↓
←⎯⎯
←⎯⎯
∑
1,i
í =1
10−1
y Haèng soá beàn
[PO43− ]cb =
1+1012[H + ]+1019[H + ]2 +1021[H + ]3
[D]
[A][ p]n
1
1
1
βD =
, βD↓ =
,⇒ βD × βD↓ =
=
= 0,5×10−6 = 5×10−7 M
[HPO42− ] = β1,1[H + ]1[PO43− ]cb =1012 ×(10−7 )×5×10−7
= 5×10−2 M
[H2PO4− ] = β1,2[H + ]2[PO43− ]cb = 5×10−2 M
[A][ p]n
[D]
Tst
y Tích soá tan
[A][ p]n = Tst
[H3PO4 ] = β1,3[H + ]3[PO43− ]cb = 5×10−7 M
S = [D]+[A] ≈ [A]
y Ñoä tan
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
23
24
Baùn caân baèng taïo tuûa
Baùn caân baèng taïo tuûa
y Thí duï1
y Thí duï 2
2Ag+ + CrO2− ⎯⎯→ Ag CrO ↓
Ag+ + Cl− ⎯⎯→ AgCl ↓
←⎯⎯
4
2
4
←⎯⎯
2s
s
s
s
s
s
TAgCl = [Ag+ ][Cl− ]= s× s = s2 =10−9.75
hay s =1,3×10−5 M
TAg CrO = [Ag+ ]2[CrO42− ]
= (2s)2 × s = 4s3 =10−11.95
hay s ≈ 2,5×10−5 M
2
4
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
25
26
Baùn caân baèng Acid - Baz
Baùn caân baèng Acid - Baz
K
−
−
B
HCl →Cl− + H +
H2O →OH − + H +
CH3COO + H2O ⎯⎯⎯→CH3COOH +OH
←
[CH3COOH ]×[OH − ]
K
−
+
A
CH3COOH ⎯⎯⎯→CH3COO + H
K
=
−
[CH3COO− ]
CH COO
3
[H + ][CH3COO− ]
[CH3COOH ]×[OH − ]×[H + ]
KCH COOH = K
=
−
3
CH COOH /CH COO
=
= KH2O / KCH COOH
3
3
3
[CH3COOH]
[CH3COO− ]
×[H + ]
KH O =[H + ]×[OH − ] =10−14
2
A− + H2O → HA+ OH −
HA → H + + A−
←
←
[HA][OH − ] [H + ] 10−14
[H + ][A− ]
[HA]
KB = K =
×
=
−
[A− ]
[H + ]
A
KA/ B = K
= KHA
=
KHA
−
HA/ A
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
27
28
Baùn caân baèng Acid - Baz
II. ÖÙng duïng cuûa haèng soá ñaëc tröng
y Choïn thuoác thöû
y Xaùc ñònh möùc ñoä höõu hieäu cuûa 1 bieän phaùp
y Tính pH cuûa 1 dung dòch
10−14
CH3COOH(KHA =10−4,75) ⇒ K
NH4OH(KB =10−4,76 ) ⇒ K
=
=10−9,25
−
10−4,75
CH COO
3
) Dung dòch acid
Ö Acid maïnh
Ö Acid yeáu
Ö Acid trung bình
Ö Ña acid
10−14
10−4,76
=
=10−9,24
+
NH / NH
3
4
) Dung dòch baz
Ö Baz maïnh
k > 100 : acid maïnh
Ö Baz trung bình
Ö Ña baz
10-3 < k < 100: acid trung bình
10-10 < k < 10-3: acid yeáu
k < 10-10: acid raát yeáu
Ö Baz yeáu
) Dung dòch chöùa 1 hôïp chaát ion
) Dung dòch ñeäm
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
29
30
Tính pH cuûa dd Acid
Tính pH cuûa dd Acid
y Ñôn acid trung bình
pH = -lg [H+]
y Ñôn acid maïnh
HA → H + + A−
HA → H + + A−
dd HCl 10–2 M (pH = 2)
←
dd HIO3 (pKa = 0,79)
10–2 M (pH = 2,02)
[H + ] = [A− ]
k >> 0 ⇒ [H + ] ≈ CHA
H2O → H + + OH −
[A− ]+[HA] = CHA
Khi CHA ≈10−8 −10−7 M
10−14
[H + ]
[H + ][A− ] [H + ]2
[H + ]2
[H + ]2
[H + ] = [A− ]+[OH − ]H O = CHA +
kHA =
=
=
=
CHA −[A− ] CHA −[H + ]
2
[HA]
[HA]
⇒ [H + ]2 −CHA[H + ]−10−14 = 0
⇒ [H + ]2 + kHA[H + ]− kHACHA = 0
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
31
32
Tính pH cuûa dd Acid
Tính pH cuûa dd Acid (tt)
y Ñôn acid yeáu
y Ña acid hay hoãn hôïp 2 acid
k1 >> k2 ≈104
HA → H + + A−
[H + ] = [A− ]
←
k
+
−
−
k
dd CH3COOH (pKa = 4,76)
10–2 M (pH = 3,39)
+
1
1
H A ⎯⎯→ H + HA
HA ⎯⎯→ H + A
←⎯⎯
←⎯⎯
2
1
1
k
−
+
2−
−
k
+
2
2
[HA] ≈ CHA
HA ⎯⎯→ H + A
HA2 ⎯⎯→ H + A2
←⎯⎯
←⎯⎯
[H + ][A− ] [H + ]2 [H + ]2
Tính pH cuûa ñôn acid (Ka1)
kHA =
=
=
[HA]
[HA]
CHA
⇒ [H + ] = kHACHA
dd H2CO3 (pKa1 = 6,35, pKa2= 10,32) 10–2 M
(pH = 4,18)
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
33
34
Tính pH cuûa dd Acid (tt)
Tính pH cuûa dd Acid (tt)
y Hoãn hôïp 2 acid yeáu hay ña acid
y Hoãn hôïp 2 acid yeáu hay ña acid k1 ≈ k2
k1 ≈ k2
k
HA
+
−
1
HA ⎯⎯⎯→ H + A
←⎯⎯
1
1
kHA [HA ] kHA [HA2 ]
1
[H + ] =
+
1
2
k
HA
+
−
2
[H + ]
[H + ]
HA2 ←⎯⎯⎯⎯⎯→ H + A2
⇒ [H + ]2 = kHA [HA ]+ kHA [HA2 ]
[H + ][A− ]
[HA ]+[A− ] = CHA1 (3)
[HA2 ]+[A2− ] = CHA2 (4)
[H + ] = [A− ]+[A2− ](5)
1
1
2
1
1
1
kHA
=
=
(1)
1
[HA ]
[HA ] ≈ CHA ,[HA2 ] ≈ CHA
1
1
1
2
[H + ][A2− ]
[HA2 ]
⇒ [H + ]2 = kHA CHA + kHA CHA
kHA
(2)
1
1
2
2
1
2
n
hay
[H + ]2 = k C
∑
HA
HA
i
i
i=1
HPT P.I Chp3
HPT P.I Chp3
35
36
Tải về để xem bản đầy đủ
46 trang
22240
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa phân tích - Trầm Thị Kiều Anh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_phan_tich_tram_thi_kieu_anh.pdf
