Xem mẫu
- 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
Maõ moân hoïc: 602011
Boä moân Kyõ thuaät Hoùa lyù
E-mail: ttkanh@hcmut.edu.vn
Moân keá tieáp: - Thí nghieäm Hoùa Phaân tích
- Caùc phöông phaùp phaân tích Hoùa lyù
HPT Modau 1 HPT Modau 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
töôïng nghieân cöùu
Thu Vaân, Traàn Thò Minh Hieáu, Nguyeãn Duy
) Yeâu caàu ñ/v sinh vieân Khieâm, Leâ Xuaân Mai, Nguyeãn Baïch Tuyeát, ÑHQG
Ö Ñoïc tröôùc baøi giaûng, saùch tham khaûo vaø laøm baøi taäp TP. HCM
sau moãi chöông y “Baøi Taäp vaø Soå Tay Phaân Tích Ñònh Löôïng”,
Nguyeãn Thò Thu Vaân, ÑHQG TP. HCM
) Noäi dung Töï luaän vaø traéc
nghieäm
) Ñaùnh giaù y “Analytical chemistry”, Gary D. Christian, 6th
Ö Kieåm tra giöõa hoïc ky:ø Chöông 1-6 (45 phuùt): 30% edition, John Wiley & Sons, 2004.
Ö Kieåm tra cuoái hoïc kyø: Taát caû (105 phuùt): 70%
HPT Modau 3 HPT Modau 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 5 HPT Modau 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 ) Chöông 8: Khaùi quaùt veà caùc phöông phaùp
(phöông phaùp chuaån ñoä) phaân tích phoå
Ö Moät soá khaùi nieäm
Ö Ñöôøng chuaån ñoä
) Chöông 10: Phoå töû ngoaïi-khaû kieán
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 7 HPT Modau 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?
Chöông 1 ) Phaân tích ñònh tính (Qualitative)
) Phaân tích ñònh löôïng (Quantitative)
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 1 HPT P.I Chp 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 2
0 0
2 3
0
0 Burette
4 (C)
3
0 Burette
0 (Ag+)
5
4 (C) 0
0 (NaOH)
5
0
Erlen
(X)
(Cl-)
Erlen
(H3(X)
PO4)
HPT P.I Chp 1 3 HPT P.I Chp 1 4
- Phöông phaùp phaân tích duïng cuï 7 Phöông phaùp phaân tích
Phöông phaùp quang phoå
1
) Phöông phaùp hoùa hoïc ) Phöông phaùp hoùa lyù
2
3
haáp thu thaáy ñöôïc C (pp duïng cuï)
Ñònh löôïng Fe trong maãu nöôùc
PPPT Hoùa hoïc PPPT Duïng cuï
Löôïng maãu lôùn (khoâng Löôïng maãu nhoû (nhaïy)
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 5 HPT P.I Chp 1 6
Kyõ naêng phoøng thí nghieäm Xaây döïng phöông phaùp phaân tích thích
hôïp cho ñoái töôïng phaân tích
HPT P.I Chp 1 7 HPT P.I Chp 1 8
- Xaây döïng phöông phaùp phaân tích thích II. Noäi dung vaø Yeâu caàu
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 9 HPT P.I Chp 1 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 Döïa vaøo tính chaát vaät lyù cuûa hôïp chaát hay
caáu töû khaûo saùt thaønh hôïp chaát môùi maø vôùi dung dòch taïo ra sau khi coù phaûn öùng giöõa caáu
tính chaát ñaëc tröng naøo ñoù, ta coù theå xaùc ñònh töû khaûo saùt vaø thuoác thöû ñeå xaùc ñònh söï hieån
ñöôïc söï hieån dieän vaø haøm löôïng cuûa caáu töû dieän vaø haøm löôïng cuûa caáu töû khaûo saùt
khaûo saùt
) Phöông phaùp vaät lyù ) Caùc phöông phaùp khaùc
Khaûo saùt tính chaát lyù hoïc ñaëc tröng naøo ñoù ñeå Ö Phöông phaùp phoå nghieäm
xaùc ñònh söï hieån dieän vaø haøm löôïng cuûa caáu
Ö Phöông phaùp ñieän hoùa
töû khaûo saùt
Ö Phöông phaùp saéc kyù
Ö Caùc phöông phaùp hoùa lyù khaùc
HPT P.I Chp 1 11 HPT P.I Chp 1 12
- III. Caùc caùch phaân loaïi trong HPT (tt) III. Caùc caùch phaân loaïi trong HPT (tt)
y Phaân loaïi theo haøm löôïng chaát khaûo saùt
y Phaân loaïi theo löôïng chaát khaûo saùt hay
) Phaân tích ña löôïng (Haøm löôïng chaát khaûo saùt > 0.01%)
kyõ thuaät phaân tích Löôïng maãu khaûo saùt Ö PT löôïng lôùn (haøm löôïng chaát khaûo saùt 0,1 – 100%)
) Phaân tích thoâ (1 – 10 g) hay (1 – 10 mL) Ö PT löôïng nhoû (haøm löôïng chaát khaûo saùt 0,01 –
) Phaân tích baùn vi 0,1%)
(0,001 – 1 g) hay (0,1 – 1 mL)
) Phaân tích vi löôïng (Haøm löôïng chaát khaûo saùt < 0.01%)
) Vi phaân tích (10–6 – 10 –3 g) hay (10–6 – 10 –3 mL)
y Phaân loaïi theo traïng thaùi chaát khaûo saùt
) Sieâu vi phaân tích (< 10–6 g hay
- IV. Caùc giai ñoaïn cuûa moät phöông phaùp V. Chöõ soá coù nghóa
phaân tích thaønh phaàn hoùa hoïc
Coù bao nhieâu CSCN trong caùc thí duï sau:
) Choïn maãu ñaïi dieän - Soá thí nghieäm laëp laïi 1,010 4 1 x 102
) Chuaån bò maãu (Replicates) 0,020 2 1,0 x 102
) Thöïc hieän phaûn öùng, - Maãu traéng (Blank 100 1, 2 hay 3 1,00 x 102
quan saùt hay caân ño, samples)
kieåm chöùng keát quaû Qui taéc laøm troøn soá
- Giöõ chöõ soá coù nghóa Thí duï: 2 CSCN
) Tính toaùn keát quaû (signigicant figures)
0,957 → 0,96
) Xöû lyù keát quaû phaân tích - Sai soá 0,955 → 0,95
(measurement 0,945 → 0,94
uncertainty)
HPT P.I Chp 1 17 HPT P.I Chp 1 18
V. Chöõ soá coù nghóa VI. Yeâu caàu ñoái vôùi thuoác thöû vaø phaûn
öùng duøng trong phaân tích hoùa hoïc
Qui taéc giöõ CSCN ñoái vôùi pheùp tính phöùc taïp: duøng y Yeâu caàu ñoái vôùi thuoác thöû
qui taéc “soá CSCN nhoû nhaát”
) Ñoä tinh khieát ) Tính choïn loïc
Thí duï
) Tính nhaïy ) Tính ñuùng
8,37 + 1,345 + 123,538 = 133,243 = 1,33 x 102 y Yeâu caàu ñoái vôùi phaûn öùng
2,432 x 106 + 6,512 x 104 – 1,227 x 105
) Töùc thôøi ) Hoaøn toaøn
= 2,432 x 106 + 0,06512 x 106 – 0,1227 x 106 ) Coù tính tæ löôïng ) Coù daáu hieäu ñaëc tröng
= 2,37422 x 106 = 2,374 x 106
y Caùc loaïi phaûn öùng thöôøng gaëp
9,0 x 1,2000 = 10,8 = 11 = 0,11 x 102 ) Oxy hoùa khöû ) Acid - Baz
%X = 0,0748 x 100/0,5238 = 14,2802 = 14,3 ) Taïo tuûa ) Taïo phöùc
HPT P.I Chp 1 19 HPT P.I Chp 1 20
- Chöông 2 Phaàn oân
y Moät soá khaùi nieäm veà dung dòch
Nhaéc laïi moät soá y Noàng ñoä moät dung dòch
) Noàng ñoä khoái löôïng (g/l) hay C (g/l)
kíeán thöùc caàn cho ) Noàng ñoä mol CM (M, mol/l)
Noàng ñoä Molal (Cm)
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 1 HPT P.I Chp2 2
I. Noàng ñoä moät dung dòch I. Noàng ñoä moät dung dòch
) Noàng ñoä khoái löôïng - khoái
Goïi: C (g / l) =
m
× 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
) Ñoä tan - khoái löôïng chaát
Vx (ml) theå tích chaát tan tan coù trong 100 g dung moâi S=
m
× 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 3 HPT P.I Chp2 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
Ö C%(KL/KL) - Khoái löôïng chaát tan (g) coù trong tan coù trong 1 lít dd CM =
m 1000
×
100 g dung dòch M V
Ö C%(KL/TT) - Khoái löôïng chaát tan (g) coù trong
100 ml dd ) Noàng ñoä ñöông löôïng -
m 1000
Ö C%(TT/TT) - Theå tích chaát tan (ml) coù trong soá ñöông löôïng chaát tan coù CN = ×
100 ml dd trong 1 lít dd M /n V
m
C % ( KL / KL ) = × 100
m+q ) Noàng ñoä Molal - soá mol
m 1000
m chaát tan coù trong 1000 g CM = ×
C % ( KL / TT ) = × 100
V dung moâi M q
V
C % (TT / TT ) = X × 100
V
HPT P.I Chp2 5 HPT P.I Chp2 6
I. Noàng ñoä moät dung dòch (tt) Noàng ñoä dd – ví duï
) 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
1 ppm =1 mg / kg -soá gam HCl nguyeân chaát
Chaát raén 1000 mL naëng 1180 g
trong moãi mL dd
1 ppm =1 mg / l Chaát loûng
1 ppm =1000 ppb -noàng ñoä mol dd 36,5 g HCl nguyeân
ppb – part per billion
-soá ml dd treân caàn duøng ñeå chaát trong 100 g dd
) Fa loaõng dd C1 × V1 = C2 × V2 pha 200 mL dd HCl 3 M
soá g HCl nguyeân chaát
-caàn theâm bao nhieâu mL trong 1180 g dd (1000
%b > %c > % a
a(%) c − b ma nöôùc vaøo 100 mL dd treân ñeå mL dd)
c(%) = coù dd HCl 5%
b(%) a − c mb
HPT P.I Chp2 7 HPT P.I Chp2 8
- Ñöông löôïng – ví duï Ñöông löôïng – Ví duï
2 KMnO4 + 5 H 2O2 + 3 H 2 SO4 → 2 MnSO4 + 5O2 + K 2 SO4 + 8 H 2O
H 3 PO4 + NaOH → NaH 2 PO4 + H 2O
M/2 M/ 1 M/1
M/ 5
H + + OH − → H 2O
2 K + + 2 MnO4 − + 5 H 2O2 + 6 H + + 3 SO4 2− →
H 3 PO4 + 2 NaOH → Na2 HPO4 + 2 H 2O
2+ 2− + 2−
2 Mn + 2 SO4 + 5O2 + 2 K + SO4 + 8 H 2O M/ 2 M/1
−
2 MnO4 + 5 H 2O2 + 6 H + → 2 Mn 2+ + 5O2 + 8 H 2O
Cu + + 3CN − → [Cu(CN )3 ]2−
+7 +2 M/ 1 3M M/2
MnO4− + 8 H + + 5e → Mn 2+
+ 4 H 2O, E = 1.51v
0
x2
-1 +
0 Fe 2+ + 6CN − → [ Fe (CN ) 6 ]4−
H 2 O2 − 2 e → 2 H + O2 , E = 0,682v o
x5 3M M/4
M/2
HPT P.I Chp2 9 HPT P.I Chp2 10
II. Caân baèng hoùa hoïc – Ñònh luaät II. Caân baèng hoùa hoïc – Ñònh luaät
taùc duïng khoái löôïng taùc duïng ñöông löôïng
(1)
a A+b B ←
→ cC +d D
(2)
Trong moät phaûn öùng hoùa hoïc, soá ñöông löôïng cuûa
Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng
caùc chaát tham gia phaûn öùng phaûi baèng nhau
K(1) = 1/K(2)
(C ) c × ( D) d
K= K(1) lôùn, pöù (1) chieám öu
( A) a × ( B ) b theá vaø ngöôïc laïi
Neáu dd loaõng [A] = (A),...
Caân baèng ñoäng – tuaân theo
[C ] × [ D]
c d nguyeân lyù Le Chaâtelier
K= K = const taïi moät ñieàu kieän
[ A]a × [ B ]b naøo ñoù
HPT P.I Chp2 11 HPT P.I Chp2 12
- Chöông 3
Caân baèng phaûn öùng
(1)
a A+b B ←
→ cC +d D
(2)
Haèng soá ñaëc tröng cuûa caùc Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng
caân baèng hoùa hoïc ñôn giaûn K=
[C ]c × [ D]d
[ A]a × [ B ]b
trong nöôùc
Phaûn öùng hoaøn toaøn - Haèng soá caân
baèng cuûa phaûn öùng phaûi ñuû lôùn
HPT P.I Chp3 1 HPT P.I Chp3 2
I. Caùc loaïi baùn caân baèng vaø caùc haèng soá II. Caân baèng giöõa caùc ñoâi cuøng heä vaø
ñaëc tröng töông öùng haèng soá ñaëc tröng cuûa caân baèng
y Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû y Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân ) Haèng soá caân baèng
) Haèng soá beàn hay haèng soá phaân ly toång coäng ) Theá töông ñöông
) 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
dung dòch y Caân baèng trao ñoåi tieåu phaân
) Baùn caân baèng Acid-Baz ) Haèng soá caân baèng
) Baùn caân baèng taïo tuûa ) Noàng ñoä cuûa caùc tieåu phaân ôû ñieåm töông
ñöông
HPT P.I Chp3 3 HPT P.I Chp3 4
- Caân baèng trao ñoåi ñieän töû – Thí duï Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû y Baùn caân baèng
MnO4− + 5e + 8 H + ⎯
⎯→ Mn 2+ + 4 H 2O
←
⎯⎯ ox + ne kh
Fe 2+ − 1e ←
⎯⎯→ Fe 3+
⎯⎯
ox + mH + + ne kh + m / 2 H 2O
y Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
ox + mH + + ne pkh + m / 2 H 2O
E 0 − 2+ = 1,51V > E 0 3+ 2+ = 0,77V
MnO4 / Mn Fe / Fe
− 2+ +
MnO4 + 5Fe + 8 H ← ⎯⎯→
⎯⎯
K
Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4 H 2O y Ñoâi oxi hoùa khöû
) Caân baèng phaûn öùng (ñieän töû, ñieän tích, nguyeân toá)
Cu 2+ / Cu , Cl 2 / 2Cl −
y Ñoâi oxy hoùa khöû MnO4− / Mn 2+
Ox / kh ( MnO4− / Mn 2+ , Fe 3+ / Fe 2+ ) Cr2O72− / 2Cr 3+
HPT P.I Chp3 5 HPT P.I Chp3 6
Caân baèng trao ñoåi ñieän töû Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng y Phöông trình Nernst
n2 m RT [ox ][ H + ]m RT [ox ]
n2 ox1 + n1kh2 + n2 mH + ⎯
⎯⎯
← ⎯⎯→ n2 kh1 + n1ox 2 +
K (1)
H 2O E=E + ln0
hay E = E 0 + ln
K(2) 2 nF [kh] nF [kh]
]n2 [ox ]n1 0,059 [ox ][ H + ]m 0,059 [ox ]
[kh1 E=E + 0
lg hay E = E 0 + lg
K (1) = 2
n [kh] n [kh]
[ox1 ] [kh2 ] [ H + ]n2m
n2 n1
) E0 : theá oxi hoùa chuaån
R = 8,3144 J / mol 0 K , T = 298,160 K , F = 96493Cb / mol
) n : Soá ñieän töû trao ñoåi giöõa 2 daïng oxi hoùa vaø khöû
HPT P.I Chp3 7 HPT P.I Chp3 8
- Caân baèng trao ñoåi ñieän töû – Thí duï Caân baèng trao ñoåi ñieän töû
y Baùn caân baèng trao ñoåi ñieän töû y Baùn caân baèng ox1 + mH + + n1e ←
→ kh1 +
m
H 2O
MnO4− + 5e + 8 H + ←
⎯⎯→ Mn 2+ + 4 H 2O 2
⎯⎯
Fe 2+ − 1e ←
⎯⎯→ Fe 3+
ox2 + n2e←
→ kh2
⎯⎯
y Ñoâi oxi hoùa khöû ox1 / kh1 , ox2 / kh2
y Phöông trình Nernst y Theá cuûa ñoâi trong dung dòch
0,059 [ MnO4− ][ H + ]8 0,059 [ox1 ][ H + ]m
E ( MnO4− 2+
/ Mn ) = 1,51 + lg E1 = E10 + lg
5 [ Mn 2+ ] n1 [kh1 ]
3+ 2+ 0,059 [ Fe 3+ ] 0,059 [ox2 ]
E ( Fe / Fe ) = 0,77 + lg E 2 = E 20 + lg
1 [ Fe 2+ ] n2 [kh2 ]
HPT P.I Chp3 9 HPT P.I Chp3 10
Haèng soá caân baèng Theá töông ñöông cuûa 1 dd chöùa hai ñoâi oxi hoùa khöû
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 = E 2 n1[kh1 ] = n2 [ox2 ] E1 = E1 + 0
lg
n1 [kh1 ]
0,059 [ox1 ][ H + ]m 0,059 [ox 2 ] Ecb = E td = E1 = E 2 0,059 [ox2 ]
⇒ E10 + lg = E 20 + lg E 2 = E 20 + lg
n1 [kh1 ] n2 [kh2 ] n2 [kh2 ]
[ox1 ][ox2 ]
[ox 2 ]n1 [kh]n2 n1n2 ( E10 − E 20 ) ⇒ =1
lg = [kh1 ][kh2 ]
[kh2 ]n1 [ox1 ]n2 [ H + ]n2m 0,059 [ox ][ox2 ] + m
(n1 + n2 ) E td = n1 E10 + n2 E 20 + 0,059 lg 1 [H ]
n1n2 ( E10 − E 20 )
[kh1 ][kh2 ]
−
n1n2 ( E10 E 20 ) n1 E10 + n2 E 20 0,059
lg K = hay K = 10 0, 059
⇒ E td = + lg[ H + ]m
0,059 n1 + n2 n1 + n2
HPT P.I Chp3 11 HPT P.I Chp3 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
ox1 + mH + + n1e ←
→ pkh1 + H 2O , E10
2 n1[ox1 ] = n2 [kh2 ]
ox 2 + n2 e←
→ kh2 , E 20 n1 [ox1 ][ox2 ] [ox1 ][kh1 ] [kh1 ](1− p )
[kh1 ] = n2 [ox2 ] ⇒ = =
p [kh1 ] p [kh2 ] [kh1 ] p [ox1 ] p p
Ecb = E td = E1 = E 2
E10 > E 20
n2 m
n2 ox1 + n1kh2 + n2 mH +←
⎯⎯→
⎯⎯
K
n2 pkh1 + n1ox2 + H 2O (n1 + n2 ) E td = n1 E10 + n2 E 20 + 0,059 lg
[ox1 ][ox2 ]
[ H + ]m
2 p
[kh1 ] [kh2 ]
n1 E10 + n2 E 20 0,059 [ H + ]m
⇒ E td = + lg [kh1 ](1− p )
n1 + n2 n1 + n2 p
HPT P.I Chp3 13 HPT P.I Chp3 14
Thí duï Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân - Thí duï
y Tính haèng soá caân baèng vaø theá töông ñöông cuûa phaûn öùng y Dd [PO43-] = 10-1M, H3PO4 coù caùc haèng soá
giöõa hai ñoâi MnO4- / Mn2+ vaø Fe3+ / Fe2+ ôû pH = 0. Bieát raèng
K a1 = 10 −2 , K a 2 = 10 −7 , K a 3 = 10 −12
E0 = 1,51V , E 0 = 0,77V
MnO4− / Mn 2 + Fe 3+ / Fe 2 + 1
H 3 PO4 ←
⎯
⎯ ⎯ H + + H 2 PO4− , β 3 =
⎯→ = 10 2
k1
MnO4− + 5Fe 2+ + 8 H + ←
⎯⎯→
K
Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4 H 2O β3 k1
⎯⎯
1
H 2 PO4 −←⎯⎯⎯⎯→
k2
H + + HPO42− , β 2 = = 107
n1n2 ( E10 −E 20 ) 5×1(1,51−0, 77 ) β2 k2
2− 1
K = 10 0, 059
= 10 0, 059
= 1062,7 = 5 × 1062 HPO4 ← ⎯⎯⎯⎯→ H + + PO43− , β1 = = 1012
k3
β1 k3
n1 E10 + n2 E 20 0,059
E td = + lg[ H + ]m
n1 + n2 n1 + n2 [ HPO42− ] [ H 2 PO4− ] [ H 3 PO4 ]
β1 = β2 = β =
[ H + ]1[ PO43− ]cb [ H + ]1[ HPO42− ] [ H + ]1[ HPO42− ]
3
5 × 1,51 + 0,77 0,059
= + lg(1)8 = 1,39V
5 +1 5 +1
HPT P.I Chp3 15 HPT P.I Chp3 16
- Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân - Thí duï Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân
β
A + p kβ1 D1
2−
H + + PO43− ⎯⎯⎯
1,1
←⎯⎯ → HPO 4 , β 1,1 = β 1 = 1012 n
[ Di ]
k3 D1 + p kβ 2 D2 βi =
β n −1 [ Di −1 ][ p]
2 H + + PO43− ←
⎯⎯⎯
⎯⎯
1, 2
⎯ → H 2 PO4 − , β1, 2 = β1.β 2 = 1019
k2,3 − − − − − − − −
[ Di −1 ][ p]
+ β1,3 ki ' =
3H + PO43−←
⎯⎯⎯⎯⎯ ⎯→ H 3 PO4 , β1,3 = β1.β 2 .β 3 = 10 21
β Di −1 + p kβ i Di [ Di ]
k1,3 A + np k D i'
[ Di ]
[ HPO42− ]
− − − − − − − −
β1,i =
β1,1 = + 1 [ A][ p]i
[ H ] [ PO43− ]cb [ H 3 PO4 ] Dn−2 + p βkn−1 Dn−1
β1,3 = 2
[ A][ p]i 1
[ H + ]3[ PO43− ]cb Dn−1 + p βkn Dn k1,i = =
[ H 2 PO4− ] β1,i
β1, 2 = 1 [ Di ]
[ H + ]2 [ PO43− ]cb
HPT P.I Chp3 17 HPT P.I Chp3 i + i' = n +1 18
Baùn caân baèng trao ñoåi tieåu phaân Noàng ñoä caùc tieåu phaân hieån dieän
trong dung dòch
β1,1
A + p k D1
1,1 [ A]0 = C A = [ A]cb + [ D1 ] + [ D2 ] + ... + [ Di ] + ...[ Dn ]
β1, 2
A+2p k D2 1 [ Di ] = β1,i [ p]i [ A]cb
1, 2 β1,1 = β1 =
− − − − − − − − − − − − −
kn [ A]0 = C A
β1,i β1,i = β1.β 2 .β i = [ A]cb + β1,1[ p][ A]cb + β1, 2 [ p]2 [ A]cb + ...
A + ip k Di
A + np βk D 1, i 1 + β1,i [ p]i [ A]cb + ... + β1,n [ p]n [ A]cb
− − − − − − − − − − − − −
βi =
ki '
β1,n −1
[ A]0 = C A = [ A]cb {1 + β1,1[ p] + β1, 2 [ p]2 + ...
A + (n − 1) p k Dn−1
1, n −1 + β1,i [ p]i + ... + β1,n [ p]n }
β
A + np k1,n Dn n
[ A]0 = C A = [ A]cb {1 + ∑ β1,i [ p]i } = [ A]cb α A( p )
1,n
HPT P.I Chp3 19 HPT P.I Chp3 i =1 20
- Noàng ñoä caùc tieåu phaân hieån dieän Thí duï
trong dung dòch y Dd [PO43-] = 10-1M, H3PO4 coù caùc haèng soá
K a1 = 10 −2 , K a 2 = 10 −7 , K a 3 = 10 −12
[ A]0
⇒ [ A]cb = n H + + PO43− ⎯⎯⎯
1,1
←⎯⎯ →
β
HPO 4
2−
, β1,1 = β1 = 1012
1 + ∑ β1,i [ p]i k3
β
í =1 2 H + + PO43− ←
⎯⎯⎯
⎯⎯
1, 2
⎯ → H 2 PO4 − , β1, 2 = β1.β 2 = 1019
k2,3
β1,3
β í ,i [ p]i [ A]0 3 H + + PO43−←
⎯⎯⎯
⎯⎯
⎯→ H 3 PO4 , β1,3 = β1.β 2 .β 3 = 10 21
[ Di ] = k1,3
n
[ HPO42− ]
1 + ∑ β1,i [ p]i β1,1 = + 1 [ H 2 PO4− ]
í =1 [ H ] [ PO43− ]cb β1, 2 =
[ H + ]2 [ PO43− ]cb
[ H 3 PO4 ]
β1,3 =
[ H + ]3[ PO43− ]cb
HPT P.I Chp3 21 HPT P.I Chp3 22
Thí duï Baùn caân baèng taïo tuûa
[ H + ] = [OH ]− = 10 −7 M [ A]0 y Baùn caân baèng taïo tuûa
[ A]cb = βD βD↓
n
1 + ∑ β1,i [ p] i A + np ←
⎯
⎯⎯⎯ D←
⎯→ ⎯⎯
⎯⎯⎯→ D ↓
10 −1 í =1 y Haèng soá beàn
[ PO43− ]cb =
1 + 1012 [ H + ] + 1019 [ H + ]2 + 10 21[ H + ]3 [ D] 1 1 1
βD = , β = , ⇒ β × β = =
= 0,5 × 10 −6 = 5 × 10 −7 M [ A][ p]n D↓ [ D] D↓
D
[ A][ p]n Tst
[ HPO42− ] = β1,1[ H + ]1[ PO43− ]cb = 1012 × (10 −7 ) × 5 × 10 −7
y Tích soá tan
−2
= 5 × 10 M [ A][ p]n = Tst
[ H 2 PO4− ] = β1, 2 [ H + ]2 [ PO43− ]cb = 5 ×10 − 2 M
[ H 3 PO4 ] = β1,3 [ H + ]3[ PO43− ]cb = 5 ×10 −7 M y Ñoä tan S = [ D ] + [ A] ≈ [ A]
HPT P.I Chp3 23 HPT P.I Chp3 24
- Baùn caân baèng taïo tuûa Baùn caân baèng taïo tuûa
y Thí duï1 y Thí duï 2
Ag + + Cl − ⎯
⎯→
⎯⎯ AgCl ↓
← 2 Ag + + CrO42− ⎯
⎯→ Ag 2CrO4 ↓
←
⎯⎯
s s s 2s s s
TAgCl = [ Ag + ][Cl − ] = s × s = s 2 = 10 −9.75
TAg2CrO4 = [ Ag + ]2 [CrO42− ]
hay s = 1,3 ×10 −5 M
= (2 s ) 2 × s = 4 s 3 = 10 −11.95
hay s ≈ 2,5 ×10 −5 M
HPT P.I Chp3 25 HPT P.I Chp3 26
Baùn caân baèng Acid - Baz Baùn caân baèng Acid - Baz
HCl → Cl − + H + → OH − + H +
H 2O ← CH 3COO − + H 2O ⎯⎯
⎯→ CH 3COOH + OH −
KB
⎯→ CH 3COO − + H +
CH 3COOH ⎯⎯
KA [CH 3COOH ] × [OH − ]
K =
CH 3COO − [CH 3COO − ]
[ H + ][CH 3COO − ]
K CH 3COOH = K = [CH 3COOH ] × [OH − ] × [ H + ]
CH 3COOH / CH 3COO − [CH 3COOH ] = = K H 2O / K CH 3COOH
[CH 3COO − ] ×[H + ]
K H 2O = [ H + ] × [OH − ] =10 −14
A − + H 2O ←
→ HA + OH −
→ H + + A−
HA ←
[ HA][OH − ] [ H + ] 10 −14
+ −
[ H ][ A ] KB = K = × + =
K A/ B = K = K HA = A− [ A− ] [ H ] K HA
HA / A− [ HA]
HPT P.I Chp3 27 HPT P.I Chp3 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
− 4, 75 10 −14 y Tính pH cuûa 1 dung dòch
CH 3COOH ( K HA = 10 )⇒ K = −4,75 = 10 −9, 25
CH 3COO − 10 ) Dung dòch acid
Ö Acid maïnh Ö Acid trung bình
− 4, 76 10 −14
NH 4OH ( K B = 10 )⇒ K = −4,76 = 10 −9, 24 Ö Acid yeáu Ö Ña acid
NH 4+ / NH 3 10
) Dung dòch baz
k > 100 : acid maïnh
Ö Baz maïnh Ö Baz trung bình
10-3 < k < 100: acid trung bình
Ö Baz yeáu Ö Ña baz
10-10 < k < 10-3: acid yeáu
) Dung dòch chöùa 1 hôïp chaát ion
k < 10-10: acid raát yeáu
) Dung dòch ñeäm
HPT P.I Chp3 29 HPT P.I Chp3 30
Tính pH cuûa dd Acid Tính pH cuûa dd Acid
y Ñôn acid trung bình
y Ñôn acid maïnh pH = -lg [H+]
HA → H + + A− dd HCl 10–2 M (pH = 2)
→ H + + A−
HA ←
dd HIO3 (pKa = 0,79)
+
k >> 0 ⇒ [ H ] ≈ C HA [ H + ] = [ A− ] 10–2 M (pH = 2,02)
−8 −7 H 2O → H + + OH − [ A− ] + [ HA] = C HA
Khi C HA ≈ 10 − 10 M
+ − − 10 −14 [ H + ][ A− ] [ H + ]2 [ H + ]2 [ H + ]2
[ H ] = [ A ] + [OH ] H 2O = C HA + k HA = = = =
[H + ] [ HA] [ HA] C HA − [ A− ] C HA − [ H + ]
⇒ [ H + ]2 − C HA [ H + ] − 10 −14 = 0 ⇒ [ H + ]2 + k HA [ H + ] − k HAC HA = 0
HPT P.I Chp3 31 HPT P.I Chp3 32
- Tính pH cuûa dd Acid Tính pH cuûa dd Acid (tt)
y Ñôn acid yeáu y Ña acid hay hoãn hôïp 2 acid
HA → + − k1 >> k 2 ≈ 10 4
← H +A
dd CH3COOH (pKa = 4,76)
[ H + ] = [ A− ] ←
⎯⎯
H2 A ⎯⎯→ H + + HA − HA1 ⎯⎯→ H + + A1−
k1 k1
←
⎯⎯
10–2 M (pH = 3,39)
[ HA] ≈ C HA HA − ⎯
←⎯→
k2
⎯⎯ H + + A 2− HA2 ⎯
←⎯→
k2
⎯⎯ H +
+ A2
−
[ H + ][ A− ] [ H + ]2 [ H + ]2 Tính pH cuûa ñôn acid (Ka1)
k HA = = =
[ HA] [ HA] C HA
⇒ [ H + ] = k HAC HA dd H2CO3 (pKa1 = 6,35, pKa2= 10,32) 10–2 M
(pH = 4,18)
HPT P.I Chp3 33 HPT P.I Chp3 34
Tính pH cuûa dd Acid (tt) Tính pH cuûa dd Acid (tt)
y Hoãn hôïp 2 acid yeáu hay ña acid
k1 ≈ k 2 y Hoãn hôïp 2 acid yeáu hay ña acid k1 ≈ k 2
HA1←
⎯⎯ ⎯→ H + + A1−
k
⎯⎯HA1
k HA1 [ HA1 ] k HA2 [ HA2 ]
[H + ] = +
HA2 ←
⎯⎯ 2→H+ + A2−
k HA
⎯⎯ ⎯ [H ] +
[H + ]
[H +
][ A1− ] [ HA1 ] + [ A1− ] = C HA1 (3) ⇒ [ H + ]2 = k HA1 [ HA1 ] + k HA2 [ HA2 ]
k HA1 = (1)
[ HA1 ]
[ HA2 ] + [ A2− ] = C HA2 (4) [ HA1 ] ≈ C HA1 , [ HA2 ] ≈ C HA2
[ H + ][ A2− ] ⇒ [ H + ]2 = k HA1C HA1 + k HA2 C HA2
k HA2 = ( 2) [ H + ] = [ A1− ] + [ A2− ](5)
[ HA2 ]
n
+ 2
hay [ H ] = ∑ k HAi C HAi
i =1
HPT P.I Chp3 35 HPT P.I Chp3 36
nguon tai.lieu . vn
