Giáo trình Hóa phân tích - Bài 3: Phương pháp phân tích thể tích

BÀI 3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH  Nội dung của phân tích thể tích: Phương pháp phân tích dựa trên việc đo lượng thuốc thử cần dùng để phản ứng vừa đủ với một lượng đã cho của chất xác định gọi là phản ứng chuẩn độ thể tích.  Ưu điểm của phương pháp: NHANH Chuẩn độ Chất xác định “thường cho vào erlen” Chất thuốc thử (chất chuẩn độ - đã biết nồng độ chính xác) “thường cho vào buret” Yêu cầu đối với phản ứng chuẩn độ: - Xảy ra nhanh. - Xảy ra hoàn toàn. Không có phản ứng phụ. - Phải theo một tỷ lệ hợp thức. - Phải có cách xác định điểm tương đương. Điểm tương đương: Số đương lượng gam của dung dịch chuẩn độ bằng với số đương lượng gam của chất cần xác định. Điểm kết thúc: Điểm kết thúc chuẩn độ (điểm dừng) là thời điểm mà phép chuẩn độ kết thúc tương ứng theo sự thay đổi các đặc trưng của chất chỉ thị. Có thể không trùng điểm tương đương nhưng điểm kết thúc phải nằm trong lân cận điểm tương đương. Cách xác định điểm tương đương: • Dùng chất chỉ thị (là chất có khả năng biến đổi màu ở lân cận điểm tương đương) • Dựa vào sự thay đổi đột ngột của các thông số hóa – lý: pH, hiệu điện thế, độ dẫn điện, cường độ hấp thu ánh sáng ... CÁC KỸ THUẬT CHUẨN ĐỘ 1. Chuẩn độ trực tiếp: Cho trực tiếp thuốc thử vào một thể tích chính xác chất cần xác định. Ví dụ: Xác định hàm lượng NaCl trong nước biển: Cho trực tiếp thuốc thử AgNO3 vào V thể tích nước biển (chỉ thị là K2CrO4) CÁCH TÍNH KẾT QUẢ Bài toán: Hút chính xác V (mL) chế phẩm A (hoặc cân chính xác a gam chế phẩm A) pha thành Vđ.m dd trong bình định mức. Lấy V1 mL dd này đem chuẩn độ bằng dd chuẩn độ B có nồng độ CN2 hết V2 mL. Xác định nồng độ % chế phẩm (hoặc hàm lượng % của chế phẩm)? - Nồng độ của dung dịch A trong bình định mức: - Khối lượng chất tan A có trong 1 lít dd (đã pha trong bình định mức): P(g/L)=CN1.EA - Khối lượng chất tan A có trong thể tích đã định mức Vđ.m.(mL) dung dịch: 1 22 12211 . .. V VC CVCVC NNNN  dm AN dmct V EC V lgP m . 1000 . . 1000 )/( 1 - Nồng độ % của chế phẩm trong mẫu lỏng khi biết V(mL) mẫu lỏng được pha loãng và định mức thành Vđ.m: - Tính hàm lượng (%) của chế phẩm trong mẫu rắn khi biết lượng mẫu rắn a(g) được hòa tan và chuyển hoàn toàn thành Vđ.m (mL): 100 1000 100(%) .1     V VEC V m C mđANct 1 .(%) 100 100 1000 N A đ mct C E Vm a a        2. Chuẩn độ ngược (Thừa trừ) Cho một thể tích chính xác và hơi dư dung dịch chuẩn độ tác dụng với một thể tích chính xác dung dịch cần định lượng. Sau đó chuẩn độ thuốc thử dư bằng một dung dịch chuẩn độ khác. Ví dụ: Cân a gam CaCO3 rồi cho vào đó 1 lượng dư HCl, sau đó xác định lượng HCl dư bằng dung dịch chuẩn NaOH sẽ biết được lượng HCl đã phản ứng với CaCO3 CÁCH TÍNH KẾT QUẢ Bài Toán: Giả sử lấy VA mL chất cần xác định A thêm VB mL dung dịch chuẩn B có nồng độ CNB, (dung dịch chuẩn B cho thừa), chuẩn độ chất B còn lại hết VC mL dung dịch chuẩn C có nồng độ CNC. Tính nồng độ CNA và C(%) của dung dịch. - Nồng độ đương lượng của dung dịch A: CNBVB = CNAVA + CNCVC hay CNAVA = CNBVB - CNCVC  -Nồng độ C% (kl/tt) của dung dịch A: A CNBN N V VCVC C CB A )(   ( ) (%) 100 100 1000 B CN B N C A A A C V C V Em C V V          3. Chuẩn độ thế (gián tiếp): Xác định chất cần xác định thông qua việc xác định chất sản phẩm tạo thành từ 1 phản ứng hóa học. Ví dụ: Định lượng K2Cr2O7 bằng cách cho K2Cr2O7 tác dụng với KI dư trong môi trường acid để giải phóng 1 lượng tương đương iod. K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 7H2O Định lượng I2 giải phóng bằng Na2S2O3 I2 + 2Na2S2O3 = 2 NaI + Na2S4O6 Định lượng K2Cr2O7 được thay thế bằng định lượng iod. PHA DUNG DỊCH CHUẨN ĐỘ Dung dịch chuẩn: là một thuốc thử có nồng độ biết trước được dùng để chuẩn độ. Có 3 cách pha dung dịch chuẩn 1.Pha từ ống chuẩn Người ta đã tính toán và pha (cân) sẵn 1 lượng chính xác hóa chất tinh khiết cho vào ống chuẩn. Người sử dụng chỉ cần pha theo chỉ dẫn. Ví dụ: nhãn ống chuẩn pha HCl 0,1 N của Viện kiểm nghiệm- Bộ y tế. VIỆN KIỂM NGHIỆM – BỘ Y TẾ Ống chuẩn độ Acid hydrocloric HCl 0,1 N Pha vừa đủ 1000 ml Số SX: Hạn dùng: 2. Pha từ chất chuẩn gốc Chất chuẩn gốc: là chất phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Có phân tử lượng lớn, có thành phần hoá học đúng với công thức ghi trên nhãn. - Không bị phân hủy trong các điều kiện thông thường. - Đạt độ tinh khiết theo yêu cầu ( 99,95%): độ tinh khiết phân tích. Bước 1: Tính lượng hóa chất cần pha để đạt nồng độ theo yêu cầu . . 1000 . 1000 ct N dd N ct dd m C EV C x m EV    Bước 2: Cân chính xác lượng hóa chất đã tính và pha trong bình định mức. Ví dụ: Pha 100,0 mL dung dịch H2C2O4 0,100N từ chất gốc H2C2O4.2H2O Bước 1: Tính toán Đương lượng: Lượng cân acid oxalic:  03,63 2422  M E OCH 1000 . dd ct N VE m C  g VEC m ddNOHOCH 6303,0 1000 100.03,63.1,0 1000 .. 2422 2.  Bước 2: Pha dung dịch – Cân chính xác 0,6303g, hòa tan rồi chuyển vào bình định mức 100,00mL sau đó định mức đến vạch. 3. Pha từ chất không phải là gốc Cách tính toán và pha cũng tương tự như trường hợp chất chuẩn gốc. Nhưng dung dịch thu được sẽ có nồng độ gần đúng so với yêu cầu. Cần phải xác định lại nồng độ để biết nồng độ chính xác. Ví dụ: Pha 1000 mL dung dịch NaOH 1N Bước 1: Tính toán )(40 1000 1000401 1000 g xxxExVC m ddNNaOH  Bước 2: Pha dung dịch - Cân chính xác 40,00 g NaOH - Hoà tan và điền đầy đủ bằng nước cất trong bình định mức 1000 mL. - Dung dịch chuẩn độ thu được có nồng độ khoảng 1N. Nồng độ chính xác của dung dịch này được xác định bằng dung dịch acid oxalic đã biết nồng độ. Bước 3: Hiệu chỉnh nồng độ dung dịch Nếu NT > NLT: dung dịch pha có nồng độ lớn hơn nồng độ chuẩn mong muốn. Phải tiến hành hiệu chỉnh bằng cách thêm nước. Thể tích nước cần thêm được tính theo công thức: VDM(H2O) = (NT/NLT - 1,000).Vhc Nếu NT < NLT; dung dịch pha có nồng độ nhỏ hơn nồng độ chuẩn mong muốn. Cần phải hiệu chỉnh bằng cách thêm hóa chất cần pha vào. Lượng hóa chất cần thêm vào ứng với Vhc mL dung dịch cần hiệu chỉnh được tính theo công thức: (1,000 ) 1000 T LT LT hc N N E N m V     