Giáo trình Hóa phân tích - Phương pháp Oxi hóa - khử

BÀI 8 PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA – KHỬ 1. Phản ứng oxi hóa khử: - Định nghĩa - Đặc điểm phản ứng oxi hóa – khử 2. Định lượng bằng PP oxi hóa – khử 2.1 Nguyên tắc: là phương pháp phân tích thể tích dựa trên phản ứng oxi hoá khử giữa chất cần xác định với dung dịch chuẩn. Điều kiện của phương pháp - Phản ứng phải xảy ra hoàn toàn và có tính chọn lọc cao. - Phản ứng phải xảy ra đủ nhanh. - Có thể xác định được điểm tương đương của phản ứng. Các giải pháp làm tăng tốc độ phản ứng Tăng nhiệt độ; Dùng xúc tác; Tăng nồng độ (dùng phương pháp chuẩn độ ngược) 2.2 Chất chỉ thị Yêu cầu đối với chất chỉ thị: -Thay đổi màu rõ rệt tại điểm tương đương. -Sự chuyển màu phải là thuận nghịch (dạng oxi hóa và dạng khử có màu khác nhau). -Độ nhạy cao để có thể sử dụng một lượng chỉ thị nhỏ cũng đủ quan sát sự chuyển màu nhưng không gây ra sai số đáng kể. Các loại chỉ thị: Chỉ thị oxi hóa khử; Chất chuẩn tự chỉ thị; Chỉ thị tạo phức. Tên chỉ thị Màu của dạng oxy hoá Màu của dạng khử E0 (V) Indigo tetra sulfonat Xanh dương không màu + 0,36 Xanh methylen Xanh dương không màu + 0.53 Diphenylamin Tím không màu + 0.76 Diphenylbenzidin Tím không màu + 0.76 Diphenylaminesulfonic acid đỏ tím không màu + 0.85 Tris (2,2’- bipyridin) sắt xanh dương đậm đỏ + 1,12 Ferroin xanh dương nhạt đỏ + 1,06 Tris(5-nitro-1,10- phenanthrolin) iron xanh dương đậm đỏ tím + 1,25 Acid phenylantranilic Tím không màu +1,08 Một số chất chỉ thị oxi hóa thông dụng 1. Phương pháp định lượng Permanganat Nguyên tắc: Là phương pháp định lượng dựa vào khả năng oxy hoá của Permanganat MnO4 - trong các môi trường acid, trung tính, kiềm. Người ta dùng dung dịch KMnO4 0,1N hay 0,05N để định lượng một số chất có tính khử. Chất chuẩn gốc: H2C2O4.2H2O Chỉ thị: phép chuẩn độ tự chỉ thị CÁC PHẢN ỨNG CHUẨN ĐỘ THÔNG DỤNG Chuẩn độ KMnO4 800C Ưu điểm của phương pháp permanganat -Không cần dùng chỉ thị (dd có màu khi chuẩn độ trực tiếp hoặc mất màu khi chuẩn độ ngược) -Chuẩn độ trong môi trường axit hoặc kiềm -Thế oxi hóa–khử cao ( ) nên xác định được nhiều chất. -Permanganat rẻ tiền, dễ kiếm -Xác định được những chất không có tính khử bằng phương pháp chuẩn độ ngược. Ví dụ: Ca2+ + n(NH4)2C2O4 CaC2O4 + (n-1)(NH4)2C2O4dư (NH4)2C2O4dư+ KMnO4 + H2SO4 K2MnO4 + MnSO4 + (NH4)2SO4 + CO2 + H2O 2 4 0 / 1,51 MnO Mn V    Nhược điểm của phương pháp permanganat -KMnO4 khó điều chế ở dạng tinh khiết hóa học. -Dung dịch KMnO4 không bền (⇒ màu hồng nhạt tại điểm dừng chỉ cần bền hơn 1 phút) -Dung dịch chuẩn không có mặt Cl- (VD: HCl) -Một số phản ứng xảy ra chậm nên phải đun nóng. Không chuẩn được các chất dễ bay hơi hay dễ phân hủy nhiệt. 2. Phương pháp định lượng bằng Iod Nguyên tắc: Là dựa trên phản ứng oxy hoá khử của cặp I2/2I . (E0 = 0,5345 V) Chuẩn độ iod Sự đổi màu: vàng nâu → vàng rơm → xanh đen → mất màu (xanh lục – Cr+3) S2O3 2- HTB S2O3 2- Ưu điểm của phương pháp iod -Có độ chính xác cao hơn so với các phương pháp oxi hóa khử khác. -Có thể sử dụng phương pháp chuẩn độ: trực tiếp, gián tiếp (thế), thừa trừ -Iod tan tốt trong dung môi hữu cơ nên có thể chuẩn trong môi trường không nước. Nhược điểm của phương pháp iod -Sự mất iod do bay hơi -I- dễ bị oxi hóa bởi oxi không khí đặc biệt khi pH thấp hoặc ánh sáng mặt trời (4I-+ O2 + 4H + 2I2 + H2O) -Tốc độ phản ứng tương đối chậm -Có sự hấp phụ I2 -Nồng độ thay đổi trong quá trình sử dụng và bảo quản. 3. Phương pháp định lượng đicromat Chuẩn Fe2+ bằng K2Cr2O7 với chỉ thị Ferroin Cr2O7 2- + I-dư : tránh ánh sáng để tránh phân hủy KI; 15’ để phản ứng xảy ra hoàn toàn Ưu điểm của phương pháp dicromat -K2Cr2O7 dễ điều chế ở dạng tinh khiết  dùng làm chất chuẩn gốc -Dung dịch K2Cr2O7 rất bền (nhiệt độ, oxi không khí, CO2 ) -Có thể tiến hành chuẩn độ trong môi trường có Cl- -K2Cr2O7 khó bị khử bởi các chất hữu cơ có trong nước cất. -Có thế oxi hóa khử tương đối cao nên oxi hóa được nhiều chất Nhược điểm của phương pháp dicromat -So với KMnO4, thế oxi hóa khử thấp hơn nên được dùng ít hơn -Tốc độ phản ứng tương đối chậm nên đôi khi không chuẩn độ trực tiếp (phải chuẩn độ ngược). -Dùng chỉ thị để xác định điểm cuối chuẩn độ