Hóa phân tích

ĐẠI HỌC DUY TÂN
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Bài giảng Hóa Phân Tích

LÊ Thị Mỹ Linh

Đà Nẵng, 08/2014


ii


Mục lục
1 Đại cương về phân tích khối lượng và phân tích thể tích
1.1

1.2

Phương pháp phân tích khối lượng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.1.1

Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích khối lượng . . . . . .

3

1.1.2

Giới thiệu về phương pháp phân tích khối lượng . . . . . . . . . . .

4

1.1.3

Phương pháp phân tích kết tủa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

Phương pháp phân tích thể tích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.2.1

Nguyên tắc của phương pháp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.2.2

Một số định nghĩa và khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1.2.3

Phân loại các phương pháp chuẩn độ . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

2 Dung dịch chất điện ly và cân bằng hóa học
2.1

2.2

2.3

2.4

1

13

Sự điện ly và chất điện ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1

Định nghĩa về sự điện ly và chất điện ly . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1.2

Phân loại chất điện ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Các định luật cơ bản của hóa học áp dụng cho các hệ trong dung dịch chất
điện ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.1

Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2.2

Định luật bảo tồn điện tích (BTDT) . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.3

Định luật tác dụng khối lượng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Cân bằng hóa học . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.1

Trạng thái cân bằng hóa học . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3.2

Các phương pháp biểu diễn hằng số cân bằng . . . . . . . . . . . . 19

2.3.3

Một số loại cân bằng hóa học trong Hóa phân tích . . . . . . . . . . 20

Dung dịch đệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.1

Khái niệm về dung dịch đệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.4.2

Đệm dung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
iii

2.4.3
2.5

2.6

Ứng dụng của dung dịch đệm trong phân tích . . . . . . . . . . . . 27

Các loại phản ứng sử dụng trong phân tích thể tích . . . . . . . . . . . . . 27
2.5.1

Phản ứng trung hòa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.5.2

Phản ứng oxy hóa khử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.5.3

Phản ứng kết tủa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.5.4

Phản ứng tạo phức . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Nồng độ dung dịch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.1

Các loại nồng độ dung dịch trong phân tích thể tích . . . . . . . . . 28

2.6.2

Các bài toán về nồng độ dung dịch . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3 Phản ứng Axit - Bazơ. Phương pháp chuẩn độ axit - bazơ
3.1

3.2

3.3

Axit-bazơ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.1

Thuyết axit - bazơ của Arrehenius

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.1.2

Axit - bazơ theo định nghĩa của Bronsted - Lowry . . . . . . . . . . 34

3.1.3

Định nghĩa phản ứng axit-bazơ (phản ứng trung hòa) . . . . . . . . 35

3.1.4

Phương trình bảo toàn proton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.1.5

Tính pH của một dung dịch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Phương pháp chuẩn độ axit - bazơ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2.1

Bản chất của phương pháp chuẩn độ axit - bazơ . . . . . . . . . . . 40

3.2.2

Cách xác định điểm tương đương trong phương pháp trung hòa . . 41

Các trường hợp chuẩn độ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.1

Chuẩn độ các axit mạnh bằng bazơ mạnh và ngược lại . . . . . . . 43

3.3.2

Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh và ngược lại . . . . . . . . . . . 49

3.3.3

Một số ví dụ về phương pháp chuẩn độ axit - bazơ . . . . . . . . . 52

4 Cân bằng oxy hóa - khử. Chuẩn độ oxy hóa - khử
4.1

4.2

4.3

33

55

Khái niệm về phản ứng oxy hóa khử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.1.1

Định nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.1.2

Cân bằng oxy hóa khử (Theo phương pháp thăng bằng electron) . . 56

Thế oxi hóa khử - chiều của phản ứng oxi hóa khử . . . . . . . . . . . . . . 56
4.2.1

Thế oxi hố khử - Phương trình Nernst

. . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2.2

Chiều của phản ứng oxi hoá khử

4.2.3

Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khử . . . . . . . . . . . . . 61

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Chuẩn độ oxy hóa khử (cịn gọi là phương pháp oxy hóa khử) . . . . . . . 62
4.3.1

Chất chỉ thị oxi hóa khử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4.3.2

Đường định phân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
iv


5 Cân bằng tạo phức chất – phương pháp chuẩn độ tạo phức
5.1

5.2

5.3

67

Cân bằng tạo phức chất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.1.1

Khái niệm phức chất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.1.2

Độ bền của phức chất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.1.3

Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung dịch phức chất . 72

Thuốc thử hữu cơ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2.1

Các phản ứng của thuốc thử hữu cơ

. . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2.2

Đặc tính của thuốc thử hữu cơ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.3

Một vài loại thuốc thử hữu cơ thường gặp trong hóa phân tích

. . 75

Phương pháp chuẩn độ tạo phức chất. Phương pháp chuẩn độ complexon

76

5.3.1

Phương pháp thủy ngân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.3.2

Phương pháp xyanua

5.3.3

Phương pháp complexon

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

v


vi


LỜI MỞ ĐẦU
Hóa học Phân tích là một mơn khoa học độc lập, nó là chuyên ngành riêng của Hóa học.
Trong hóa học gồm có 4 chun ngành: hóa Vơ cơ, hóa Hữu cơ, hóa phân tích, Hóa lý
thì hóa Phân tích đóng vai trị quan trọng vì nó là một mơn hóa học thực nghiệm được
xây dựng trên nền tảng của hóa học Vơ cơ hóa Hữu cơ và Hóa lý, nó gồm có phân tích
định tính và phân tích định lượng. Phân tích định tính làm nhiệm vụ phát hiện thành
phần định tính (sự có mặt) của các chất hay hỗn hợp các chất, cịn phân tích định lượng
làm nhiệm vụ xác định hàm lượng cụ thể của chất có trong mẫu phân tích (thường tính

thành phần trăm).
Để giải quyết nhiệm vụ của phân tích định tính người ta thường dùng hai phương pháp
phân tích hóa học như: phương pháp H2 S, phương pháp Axit - bazơ hoặc các phương
pháp phân tích hóa lý: phân tích phổ phát xạ nguyên tử, phân tích huỳnh quang, phương
pháp quang kế ngọn lửa... Để giải quyết nhiệm vụ của phân tích định lượng người ta cũng
dùng các phương pháp phân tích hóa học: phân tích khối lượng, phân tích thể tích hoặc
các phương pháp phân tích hóa lý: đo màu, phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, các phương
pháp phân tích điện hóa, các phương pháp phân tích sắc ký...
Để phân tích một đối tượng nào đó, người làm phân tích phải thực hơn các bước sau:
1. Xác định các vấn đề cần giải quyết để chọn phương pháp phân tích thích hợp.
2. Chọn mẫu đại diện và chuyển mẫu đó từ dạng rắn sang dung dịch.
3. Tách các chất, đó là công việc cần thiết để xác định đối tượng chính trong mẫu có
độ chọn lọc và chính xác cao.
4. Tiến hành định lượng các chất bằng phương pháp phân tích đã chọn ở trên.
5. Tính tốn đánh giá độ tin cậy của nó.

vii


Chương 1
Đại cương về phân tích khối lượng và
phân tích thể tích
Mục tiêu:
– Biết được một số phương pháp phân tích khối lượng. Các khái niệm trong phương
pháp phân tích thể tích như sự chuẩn độ, điểm tương đương, điểm cuối chuẩn độ,
chất chỉ thọ, dung dịch chuẩn, dung dịch chuẩn gốc, chất gốc, sai số...
– Biết được các phương pháp phân tích thể tích và các phương pháp chuẩn độ
Hóa học phân tích là một ngành khoa học nghiên cứu về các phương pháp định tính và
định lượng thành phần các chất và hỗn hợp các chất. Phân tích định tính làm nhiệm vụ
phát hiện thành phần định tính (sự có mặt) của các chất hay hỗn hợp các chất, cịn phân

tích định lượng làm nhiệm vụ xác định hàm lượng cụ thể của chất có trong mẫu phân
tích (thường tính thành phần trăm).
Hóa phân tích được ứng dụng trong hầu hết tất cả các lĩnh vực : công nghiệp, y học và
tất cả các ngành khoa học. Một số vì dụ có thể minh họa cho điều đó. Nồng độ oxy và
carbon dioxide được xác định trong hàng triệu mẫu máu mỗi ngày và sử dụng để chẩn
đoán và điều trị bệnh. Hàm lượng của các hydrocacbon, các oxit nitơ, và carbon monoxide
có trong khí thải ơ tơ được xác định để xác định hiệu quả của các thiết bị kiểm sốt khí
thải. Đo lượng canxi ion hóa trong huyết thanh máu giúp chẩn đoán bệnh tuyến cận giáp
ở người. Xác định hàm lượng nitơ giúp thiết lập hàm lượng protein của giá trị dinh dưỡng
trong thực phẩm. Phân tích thép trong sản xuất thép cho phép điều chỉnh trong nồng độ
của các nguyên tố như carbon, niken, crôm và để đạt được một độ bền, độ cứng, chống ăn
mòn, và độ dẻo mong muốn. Hàm lượng mercaptan trong khí đốt hộ gia đình được theo
dõi liên tục để đảm bảo rằng các khí có mùi khó chịu đủ để cảnh báo rị rỉ nguy hiểm....
Phân tích định lượng cũng đóng một vai trị quan trọng trong các lĩnh vực nghiên cứu về
hóa học, sinh học, địa lý, vật lý và các ngành khoa học khác. Ví dụ như định lượng hàm
lượng ion các kim loại kali, canxi và natri trong các dịch cơ thể của động vật cho phép
nhà sinh lý học để nghiên cứu vai trò các ion trong q trình dẫn truyền tín hiệu thần
kinh cũng như sự co cơ giãn cơ. Các nhà hóa học làm sáng tỏ cơ chế của phản ứng hóa
học thông qua nghiên cứu tốc độ phản ứng. Tốc độ tiêu thụ chất phản ứng hoặc tốc độ
1


hình thành các sản phẩm trong một phản ứng hóa học có thể được tính từ các phép đo
định lượng được thực hiện tại các khoảng thời gian chính xác. Vật liệu các nhà khoa học
chủ yếu dựa vào phân tích định lượng của tinh thể germanium và silicon trong các nghiên
cứu của họ về các thiết bị bán dẫn có tạp chất nằm trong phạm vi nồng độ 1 × 10−6 đến
1 × 10−9 phần trăm. Các nhà khảo cổ xác định các nguồn núi lửa (obsidian) bằng cách đo
nồng độ của nguyên tố trong các mẫu lấy từ các địa điểm khác nhau...
Vai trị của hóa phân tích được minh họa trong Hình 1.1.
Hóa học thường được gọi là khoa học trung tâm; vị trí trung tâm của nó và vị trí trung

tâm của hóa học phân tích trong hình nhấn mạnh tầm quan trọng này. Tính chất liên
ngành làm cho phân tích hóa học trở thành một cơng cụ quan trọng trong các phịng thí
nghiệm y tế, cơng nghiệp, và các phịng thí nghiệm hàn lâm trên toàn thế giới.

Biology
Botany
Genetics
Microbiology
Molecular Biology
Zoology

Chemistry
Biochemistry
Inorganic Chemistry
Organic Chemistry
Physical Chemistry

Physics
Astrophysics
Astronomy
Biophysics

Geology
Geophysics
Geochemistry
Paleontology
Paleobiology

Engineering
Civil

Chemical
Electrical
Mechanical
Analytical
Chemistry

Environmental
Sciences
Ecology
Meteorology
Oceanography

Medicine
Clinical Chemistry
Medicinal Chemistry
Pharmacy
Toxicology

Agriculture
Agronomy
Animal Science
Crop Science
Food Science
Horticulture
Soil Science

Social Sciences
Archeology
Anthropology
Forensics

Materials Science
Metallurgy
Polymers
Solid State

Hình 1.1: Mối quan hệ giữa hóa phân tích với những chun ngành hóa học và khoa học
nghiên cứu khác. Vị trí trung tâm của hóa phân tích nhấn mạnh tầm quan trọng và bề
rộng tương tác của nó với nhiều ngành khác.
2


Phương pháp phân tích định lượng
Kết quả của phân tích định lượng được lấy ra từ hai phép đo. Một là khối lượng hoặc thê
tích của mẫu được phân tích. Các phép đo thứ hai là một số lượng tỷ lệ thuận với lượng
chất phân tích trong mẫu như khối lượng , thể tích, cường độ ánh sáng , hoặc điện tích.
Dựa vào tính chất của phép đó thứ hai nàyngười ta có thể phân loại các phương pháp
phân tích ví dụ: phương pháp trọng lực xác định khối lượng của chất phân tích hoặc một
hỗn hợp các chất; phương pháp thể tích đo thể tích của một dung dịch chứa đủ thuốc
thử phản ứng hồn tồn với phân tích; phương pháp phân tích điện (electroanalytical) đo
tính chất điện như điện thế, dòng điện, điện trở, và số lượng các hạt mang điện . Trong
các phương pháp quang phổ , chúng tôi khám phá sự tương tác giữa bức xạ và chất phân
tích các nguyên tử hay phân tử điện hoặc phát bức xạ của chất phân tích.
Yêu cầu đối với phương pháp này là phản ứng phân tích xảy ra nhanh theo chiều xác
định, không tạo ra sản phẩm phụ và có phương pháp để xác định điểm tương đương (điểm
mà hai chất tác dụng vừa đủ với nhau).
X + R → sản phẩm
X: chất phân tích
R :thuốc thử phân tích

1.1
1.1.1

Phương pháp phân tích khối lượng
Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích khối lượng

Để xác định khối lượng của cấu tử M có trong đối tượng phân tích X, người ta tách hoàn
toàn M ra khỏi các cấu tử khác dưới dạng một hợp chất hóa học có thành phần xác định,
ví dụ Mx Ay . Dựa vào lượng cân của X và của Mx Ay mà tính khối lượng M hoặc hàm
lượng % của M có trong đối tượng phân tích. Dưới đây là một số phương pháp xác định
hàm lượng của cấu tử thường dùng trong hóa phân tích:
– Tách cấu tử xác định dưới dạng hợp chất ít tan bằng phản ứng tạo kết tủa.
– Nếu cấu tử xác định dễ bay hơi hoặc có thể dễ dàng chuyển thành hợp chất dễ bay
hơi ở những điều kiện thực nghiệm xác định thì có thể dùng phương pháp đuổi bằng
cách đun nóng hoặc nung mẫu phân tích ở nhiệt độ cao và dựa vào khối lượng hụt
đi khi xử lý phân tích nhiệt mà suy ra hàm lượng cấu tử xác định trong đối tượng
phân tích.
– Giữ lại các cấu tử sau khi bị đuổi ra khỏi mẫu bằng một số chất hấp phụ thích hợp.
Dựa vào độ tăng khối lượng của các chất hấp khụ sau thí nghiệm mà suy ra hàm
lượng cấu tử xác định có trong mẫu phân tích.
Trong các phương pháp trên thì phương pháp phân tích khối lượng dựa trên phản ứng
tạo kết tủa đóng vai trị quan trọng và có ứng dụng rộng rãi nhất.
3


1.1.2

Giới thiệu về phương pháp phân tích khối lượng

a. Phương pháp đẩy

Nguyên tắc: dựa vào việc tách thành phần cần xác định ở dạng đơn chất rồi cân.
Ví dụ: Xác định vàng trong một hợp kim như sau: hòa tan hợp kim bằng nước cường
toan thành dung dịch, đem chế hóa dung dịch đó bằng những thuốc thử thích hợp rồi
khử chọn lọc và định lượng vàng (III) thành vàng kim loại Au. Đem lọc rửa kết tủa Au
rồi sấy và nung đến khối lượng không đổi, làm nguội rồi cân.
b. Phương pháp kết tủa
Nguyên tắc: Trong phương pháp này ta dùng phản ứng kết tủa để tách chất nghiên cứu
ra khỏi dung dịch phân tích, thu lấy kết tủa, lọc, rửa, đem nung rồi cân kết quả.
c. Phương pháp điện phân
Nguyên tắc: Người ta điện phân để tách kim loại cần tách trên cathod Pt. Sau khi kết
thúc điện phân, đem sấy điện cực rồi cân và suy ra khối lượng kim loại đã thoát ra trên
điện cực cathod. Phương pháp này thường được dùng để xác định kim loại trong môi
trường đệm pH = 7.
d. Phương pháp chưng cất
Nguyên tắc: Chất phân tích được đem chưng cất trực tiếp hay dán tiếp.
– Trong chưng cất trực tiếp, chất đem phân tích được chuyển sang dạng bay hơi rồi
được hấp thụ vào chất hấp thụ thích hợp. Khối lượng của chất hấp thụ tăng lên
tương ứng với lượng chất cần xác định đã được hấp phụ.
– Trong chưng cất gián tiếp, người ta đun rồi cho bay hơi hết chất phân tích. Chẳng
hạn người ta có thể xác định hàm lượng nước được kết tinh trong các loại muối
bằng cách sấy dưới một nhiệt độ nhất định.
Nói chung phương pháp chưng cất không phải là phương pháp phổ biến vì nó chỉ được
áp dụng khi mẫu phân tích có chứa chất bay hơi hoặc dễ dàng chuyển sang chất bay hơi.
Sau đây ta chỉ nghiên cứu phương pháp chính là phương pháp kết tủa.

1.1.3

Phương pháp phân tích kết tủa

a. Nguyên tắc chung của phương pháp kết tủa

Phương pháp kết tủa là phương pháp dựa vào việc cân sản phẩm tách ra bằng phản ứng
kết tủa. Trong phương pháp này, người ta thực hiện một loạt các thao tác như lọc, rửa,
sấy, nung...
4


Các giai đoạn cơ bản của q trình phân tích khối lượng bằng phương pháp kết tủa bao
gồm:
– Cân mẫu và chuyển mẫu vào dung dịch.
– Làm kết tủa mẫu xác định dưới dạng hợp chất khó tan.
– Lọc và rửa kết tủa.
– Sấy, nung (nếu cần thiết) để chuyển kết tủa thành dạng cân.
– Cân sản phẩm sấy khô.
– Tính kết quả phân tích.
Trong các giai đoạn trên thì giai đoạn kết tủa đóng vai trị quan trọng nhất. Việc chon
thuốc thử có ý nghĩa to lớn đối với độ chính xác của phép phân tích cũng như quyết định
đến thao tác xử lý kết tủa về sau. Việc chọn thuốc thử phải căn cứ vào yêu cầu của dạng
kết tủa và dạng cân.
b. Các yêu cầu đối với dạng kết tủa
– Kết tủa phải thực tế không tan, lượng ngun tố cần phân tích cịn lại trong dung
dịch sau khi kết tủa phải nhỏ hơn 0,1mg tức là khơng được vượt q độ nhạy của cân
phân tích. Thực tế cho thấy rằng đối với các kết tủa loại AB (như BaSO4 , AgCl...)
thì tích số tan phải nhỏ hơn 10−8 mới sử dụng được, cịn nếu tích số tan lớn hơn
10−8 thì khơng được sử dụng. Do vậy khi tiến hành kết tủa ta phải nghiên cứu tìm
những điều kiện tối ưu để chân phân tích kết tủa hoàn toàn.
– Kết tủa tạo thành phải tinh khiết, nếu có chất lạ lẫn vào thì nó phải được loại trừ
trong quá trình lọc, rửa, sấy, nung...
– Kết tủa hình thành phải trong điều kiện nào đó để dễ lọc, rửa.
– Dạng kết tủa phải chuyển thành dạng cân dễ dàng và hoàn toàn khi sấy hoặc nung.
c. Các yêu cầu đối với dạng cân

– Việc tính tốn kết quả phân tích là dựa vào khối lượng của dạng cân và cơng thức
hóa học của nó nên u cầu quan trọng nhất đối với dạng cân là phải có thành phần
cố định, đúng với cơng thức hóa học.
– Dạng cân phải bền về mặt hóa học, nghĩa là trong khơng khí nó khơng hút ẩm,
khơng tác dụng với oxi và khí carbonic, khơng bị phân hủy do tác dụng trong quá
trình làm nguội và cân...
– Hàm lượng của nguyên tố xác định trong dạng cân càng nhỏ càng tốt, nghĩa là hệ
số chuyển G/P càng bé càng tốt vì như vậy thì sai số mắc phải khi phân tích (do
cân, do kết tủa bị tan khi rửa...) sẽ ít, tức là kết quả phân tích càng chính xác.
5


d.Một vài điểm cần lưu ý của phương pháp kết tủa
Lọc kết tủa:
Trong phân tích khối lượng, để lọc kết tủa người ta thường dùng giấy lọc không tàn. Giấy
lọc không tàn là loại giấy sau khi cháy hết, lượng tro cịn lại khơng đáng kể (≤ 0, 0002g).
Tùy từng loại kết tủa mà chọn loại giấy lọc cho thích hợp.
– Giấy lọc băng xanh: rất mịn, chảy chậm, dùng để lọc các kết tủa tinh thể nhỏ.
– Giấy lọc băng trắng, băng vàng: độ mịn vừa phải, tốc độ chảy trung bình.
– Giấy lọc băng đỏ: lỗ to, chảy nhanh, dùng để lọc các kết tủa vơ định hình.
Tùy theo lượng kết tủa mà chọn loại phễu và giấy lọc có kích thước phù hợp. Giấy lọc
khi gấp cho vào miệng phễu cách miệng phễu 5 ÷ 15mm.
Trước khi lọc phải tẩm ướt giấy lọc và giữ nước đầy ở cuống phễu (tránh có bọt), cuống
phễu đặt sát thành cốc hứng dung dịch, làm như vậy dung dịch sẽ chảy thành dòng nhanh
hơn. Khi lọc đổ từ từ dung dịch vào phễu lọc theo đũa thủy tinh. Lượng dung dịch đổ vào
phễu không được quá đầy, phải cách miệng giấy lọc khoảng 5mm. Trước tiên gạn phần
dung dịch trong trước, cuối cùng mới chuyển kết tủa lên giấy lọc.
Rửa kết tủa:
Mục đích của việc rửa kết tủa là để làm sạch kết tủa, nhưng kết tủa không bị tan mất
trong quá trình rửa. Để thõa mãn yêu cầu trên ta có thể rửa kết tủa bằng một trong các

dung dịch sau đây tùy theo loại kết tủa.
– Nước rửa là dung dịch có chứa thuốc thử. Nếu thuốc thử là chất dễ bị phân hủy
hoặc bay hơi khi sấy và nung kết tủa thì có thể thêm thuốc thử vào nước rửa, rửa
bằng cách này sẽ làm giảm sự hòa tan kết tủa.
– Nước rửa là dung dịch chất điện giải, rửa bằng dung dịch này để tránh hiện tượng
pepti hóa của các kết tủa keo.
– Nước rửa là dung dịch có chứa chất để ngăn cản sự thủy phân của kết tủa làm kết
tủa tan.
– Nếu kết tủa ít tan, không khi thủy phân và không bị pepti hóa khi lọc thì chỉ cần
rửa bằng nước cất.
Đối với mọi loại kết tủa thì khi rửa cần nhớ rằng với cũng một lượng nước rửa nên chia
ra rửa nhiều lần và cần để nước rửa của lần trước chảy hết rồi mới rửa tiếp lần sau, rửa
như vậy kết tủa mới sạch.
Sấy kết tủa:
Sau khi lọc và rửa sạch kết tủa, ta lấy một tờ giấy lọc thường ghi tên và dựng lên phễu
rồi đưa vào tủ sấy để khơ ở nhiệt độ 95 ÷ 105o C trong khoảng 20 ÷ 30 phút. Đối với loại
6


kết tủa chỉ cần sấy đã chuyển sang dạng nung thì cần phải sấy đi sấy lại nhiều lần cho
đến khi khối lượng của kết tủa không đổi.
Nung kết tủa:
Kết tủa sau khi sấy khô được lấy ra cùng giấy lọc khỏi phễu và chuyển vào chén nung
(chén sứ hay chén Pt tùy theo yêu cầu) đã biết khối lượng chính xác (giả sử là m1 ) rồi
đưa vào lị nung. Mới đầu chén nung được để ở ngoài miệng lò rồi mới dần dần chuyển
vào trong lò để tránh hiện tượng nhiệt độ tăng đột ngột, giấy lọc cháy mạnh làm bay mất
kết tủa hoặc chén nung bằng sứ dễ vỡ.
Nung kết tủa cho đến khối lượng không đổi m2 . Khối lượng của dạng cân sẽ là m1 − m2 .
Cân:
Trước khi cân, cần cho kết tủa dạng cân vào bình hút ẩm khoảng 20 phút để đưa về nhiệt

độ phòng. Đây là giai đoạn cuối cùng nhưng rất quan trong để xác định khối lượng của
tủa ở dạng cân. Phải cân trên cân phân tích có độ chính xác ±0, 0001g.

1.2
1.2.1

Phương pháp phân tích thể tích
Nguyên tắc của phương pháp

a. Định nghĩa:
Phương pháp phân tích thể tích là phương pháp phân tích dựa trên việc đo chính xác thể
tích dung dịch thuốc thử (là dung dịch chuẩn) đã phản ứng vừa đủ với dung dịch phân
tích. Từ thể tích và nồng độ của dung dịch chuẩn chúng ta tính ra hàm lượng chất cần
phân tích.
Để đo thể tích chính xác của dung dịch chuẩn độ ta dùng dụng cụ là Bu rét (còn gọi là
ống chuẩn độ) cịn bình đựng dung dịch phân tích gọi là bình nón. Bu rét được chia độ
đến 0,1ml, thường dùng là 25, 50, 100ml. Cịn bình nón thường dùng có dung tích 50,100,
250ml.
Q trình thêm từ từ dung dịch thuốc thử B từ trên Buret xuống chất định phân A gọi
là sự chuẩn độ.
Điểm mà A phản ứng vừa đủ với B gọi là điểm tương đương. Để xác định điểm tương
đương người ta cho chỉ thị vào bình nón. Tại điểm tương đương chỉ thị bị mất mầu hoặc
xuất hiện màu hoặc đổi màu do bản thân nó phản ứng với lượng dư của thuốc thử (chỉ
cần 1,2 giọt) là xuất hiện hay đổi màu.
Ví dụ: Khi chuẩn độ HCl bằng NaOH. Phương trình phản ứng:
HCl + NaOH −→ NaCl + H2 O
Ta cho phenolphtalein vào bình nón chứa HCl, dung dịch khơng màu. Nhưng khi lượng HCl
hết thì 1 giọt NaOH dư xuống sẽ làm dung dịch chuyển sang màu hồng do phenolphtalein
tác dụng với OH− .
7

b. Các yêu cầu của phản ứng dùng trong phân tích thể tích
Do q trình chuẩn độ diễn ra nhanh lại đòi hỏi nhận biết đổi màu tức khắc để kết thúc
chuẩn độ đúng lúc nên phản ứng trong phân tích địi hỏi các u cầu sau:
– Phản ứng phải hồn tồn: Có nghĩa là phần chất cịn lại sau khi kết định phân nhỏ
hơn sai số cho phép.
Ví dụ: Sai số ± 0,1% là cho phép được. Điều đó có nghĩa là tốc độ phản ứng phải đủ lớn,
qua tính tốn và qua thực tế tốc độ phản ứng phải lớn hơn 10−6 .
Nếu phản ứng diễn ra không hồn tồn thì phải có biện pháp thúc đẩy phản ứng bằng
cách tạo phức hoặc kết tủa với sản phẩm, ví dụ:
2Cu2+ + 4I−

2CuI ↓ +I2

để phản ứng hồn tồn phải cho thêm KCNS vào để vừa tạo phức bền Cu2(CNS)2 vừa
tránh kết tủa đục, vừa dễ nhận biết sự chuyển màu.
– Phản ứng phải chọn lọc: Nghĩa là chỉ cho một loại sản phẩm duy nhất không kèm
theo phản ứng phụ tạo ra các sản phẩm phụ vừa khó xác định điểm tương đương
vừa gây sai số lớn vì thuốc thử (dung dịch chuẩn) hoặc chất định phân tiêu tốn
một lượng nào đó với chất lạ mà ta khơng tính được để loại trừ. Để khắc phục tình
trạng này ta phải dùng chất chết bằng cách thêm chất tạo phức vào nó sẽ ngăn cản
ion là khơng phản ứng với thuốc thử hoặc chất định phân cũng có trường hợp chỉ
cần điều chỉnh pa của môi trường sẽ ngăn cản được phản ứng phụ. ví dụ khi chuẩn
độ Cl- bằng AgNO3, ta phải thực hiện trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu
vì nếu mơi trường kiềm mạnh thì:
2Ag+ + 2OH−

Ag2 O + H2 O

hoặc axit mạnh sẽ phản ứng với CrO2−
4 (chất chỉ thị) theo phản ứng:
HCrO−
4 bền

H+ + CrO2−
4
làm mất tác dụng chất chỉ thị.

– Tốc độ phản ứng phải đủ lớn: Trong phân tích thể tích điểm tương đương được xác
định bằng sự đổi màu của chỉ thị, nếu chậm sẽ dư rất nhiều dung dịch chuẩn nếu
phản ứng chậm thì phải thêm vào hệ phản ứng chất xúc tác nào đó.
– Phải xác định được điểm tương đương bằng chỉ thị: Trong phương pháp trung hồ
ta dùng chỉ thị pH, trong phương pháp oxy hố khử và trong phương pháp kết tủa
và tạo phức dùng chỉ thị là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có khả năng tạo với thuốc
thử dư một sản phẩm có màu đặc trưng.
– Đương lượng gam của thuốc thử càng lớn càng tốt: để khi pha dung dịch tiêu chuẩn
sai số cân là nhỏ nhất.
8


1.2.2

Một số định nghĩa và khái niệm

– Quá trình thêm từ từ dung dịch chuẩn B từ buret vào dung dịch chất xác định A
để tiến hành phản ứng phân tích gọi là q trình định phân hay sự chuẩn độ.
– Thời điểm mà chất B thêm vào vừa đủ để tác dung hết với chất A theo phương
trình phản ứng gọi là điểm tương đương.
– Để nhận biết rõ được điểm tương đương người ta dùng chất chỉ thị. Chất chỉ thị có

đặc tính thay đổi màu tại điểm tương đương trong quá trình định phân. Thời điểm
mà màu của chỉ thì thay đổi rõ rệt để dựa vào đó ta kết thúc sự định phân được
gọi là điểm kết thúc sự định phân hay là điểm cuối chuẩn độ.
– Trong trường hợp lý tưởng thì điểm kết thúc định phân trùng với điểm tương đương.
Nhưng thực thế điểm kết thúc định phân thường sai lệch với điểm tương đương,
điều này gây ra sai số cho phép định phân.
– Dung dịch B đã biết nồng độ và được dùng để xác định nồng độ của các dung dịch
khác được gọi là dung dịch chuẩn.

1.2.3

Phân loại các phương pháp chuẩn độ

a. Phân loại theo bản chất và cơ chế phản ứng
Theo cách này có bốn cách chuẩn độ:
– Chuẩn độ trung hồ (cịn gọi là phương pháp trung hồ):
Đó là phép xác định nồng độ một axit hay kiềm bằng dung dịch chuẩn kiềm hay axit, chỉ
thị của phép chuẩn độ này là chỉ thị pH, khoảng pH đổi màu của chỉ thị nằm trong bước
nhảy pH của phép chuẩn độ, ví dụ Phenolphtalein, metyldacam.
– Chuẩn độ oxy hố khử (cịn gọi là phương pháp oxy hố khử):
Phương pháp này được dựa trên việc xác định nồng độ các chất oxy hoá (hoặc chất khử)
bằng các chất khử (hoặc oxy hoá) chỉ thị của phép chuẩn độ là chất chỉ thị oxy hố khử
có khoảng thế đổi màu nằm gọn hoặc gần gọn trong bước nhảy thế.
Vi dụ chuẩn Fe2+ bằng dung dịch chuẩn Cr2 O7
2+
Cr2 O2−
+ 14H+ ⇐⇒ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2 O
7 + 6Fe

Sau khi lượng Fe+ (dưới bình nón) hết thì Cr2 O−7 dư sẽ phản ứng với Điphenyl, làm cho

nó biến đổi từ khơng màu sang màu tím xanh. Khi đó ta kết thúc định phân.
– Chuẩn độ kết tủa (phương pháp kết tủa):
9


Sản phẩm tạo thành là kết tủa, song vẫn nhận biết được sự đổi màu chỉ thị nào đó. Ví
dụ việc xác định Cl− bằng AgNO3 , khi dư AgNO3 nó sẽ phản ứng với K2 CrO4 (là chất
chỉ thị ở dưới bình nón):
AgNO3 + NaCl = AgCl ↓ trắng + NaNO3 .
2AgNO3 dư + K2 CrO4 = Ag2 CrO4 ↓ đỏ gạch + 2KNO3
Màu của dung dịch chuyển từ đục trắng (màu của AgCl) sang hồng nhạt báo hiệu sự kết
thúc chuẩn độ.
– Chuẩn độ tạo phức (phương pháp tạo phức):
Sản phẩm tạo thành phải là những phức chất đủ bền và tan trong nước. Dung dịch chuẩn
cũng là những chất tạo phức, chúng tạo với ion kim loại thành phức bền hơn phức của
chỉ thị với ion kim loại. Sau tương đương cũng có sự đổi màu rõ rệt của chỉ thị.
b. Phân loại theo trình tự và thao tác thí nghiệm
– Chuẩn độ trực tiếp: Cho dung dịch chuẩn tác dụng trực tiếp với dung dịch định
phân.
– Chuẩn độ gián tiếp: Đó là việc xác định nồng độ chất định phân thông qua sản
phẩm tạo thành giữa A (dung dịch định phân) và B (dung dịch chuẩn).
A + B = C + D
C + E = H + G
Thực tế là việc xác định A không thông qua B mà phải có C (sản phẩm của A và B) tác
dụng với E rồi từ E suy ngược lại gián tiếp tính ra A.
– Chuẩn độ ngược: Đó là việc xác định A..phải qua hai dung dịch chuẩn (B và C).
Bdư + A = E + D
Bc`on + C = G + H
Tính A theo cơng thức sau: VA .NA = VB .NB − VC .NC
HÌNH THỨC VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY - HỌC

– Giảng viên giảng dạy theo phương pháp thuyết trình, hỏi - đáp, kết hợp sử dụng
giáo án điện tử.
– Yêu cầu sinh viên trước khi đến lớp phải đọc bài trước ở nhà
– Sinh viên trả lời câu hỏi và làm bài tập do giảng viên đưa ra tại lớp và tự nghiên
cứu những nội dung tham khảo thêm do giảng viên phân công.
10


TÀI LIỆU
1. Học tập:
- Bài giảng Hóa Phân Tích, trường ĐH Duy Tân, 2013
2. Tham Khảo:
– Trần Tứ Hiếu - Hóa phân tích - NXB ĐHQG hà Nội 2002.
– PGS. TS Võ Thị Bạch Huệ - Hóa Phân Tích - NXB Giáo Dục - 2009.

11


12


Chương 2
Dung dịch chất điện ly và cân bằng
hóa học
Mục tiêu:
– Biết được các khái niệm về dung dịch chất điện ly, phân loại chất điện ly
– Phân biệt được các loại hằng số cân bằng, hằng số axit, bazơ, tích số tan...
– Tính được hoạt độ, hệ số hoạt độ, lực ion...
Hầu hết các kỹ thuật phân tích hóa học đều yêu cầu trạng thái cân bằng hóa học. Cân
bằng hóa học là trạng thái mà vận tốc phản ứng thuận bằng vận tốc phản ứng nghịch.

Chương này sẽ giới thiệu về các phương pháp cơ bản tiếp cận cân bằng hóa hoch, bao
gồm các tính tốn về thành phần hóa học, nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng cho
các hệ axit/bazơ đồng thời cũng đề cập dung dịch đệm (buffer solution).
– Khái niệm về hoạt độ, hằng số cân bằng
– Hằng số axit, hằng số bazơ, tích số ion của nước, chỉ số tan của các chất khó tan,
hằng số bền và hằng số khơng bền của các phức

2.1
2.1.1

Sự điện ly và chất điện ly
Định nghĩa về sự điện ly và chất điện ly

– Điện ly là sự phân ly của một chất có liên kết ion hoặc liên kết cộng hoá trị phân
cực thành các ion riêng rẽ trong mơi trường nước hoặc khi nóng chảy.
– Chất điện ly là những chất tan trong nước tạo thành dung dịch dẫn điện nhờ phân
ly thành các ion. Ví dụ: Các chất muối axit, bazơ.
– Chất khơng điện ly là chất khi tan trong nước tạo thành dung dịch khơng dẫn điện.
Ví dụ: Dung dịch đường, dung dịch rượu,. . .
13


Ví dụ: NaCl, HCl hịa tan được trong nước hoặc các dung môi phân cực khác
HCl −→H + + Cl−
N aCl −→N a+ + Cl−
CH3 COOH ⇐⇒H + + Cl−
N H3 + H2 O ←→N H4+ + OH − .
Nếu chất điện ly có cơng thức tổng qt Am Bn thì phương trình điện ly là:
mAn+ + nB m− .

Am Bn

2.1.2

Phân loại chất điện ly

Để phân loại chất điện ly người ta dựa vào độ điện ly và hằng số điện ly. Độ điện ly α
là tỉ số giữa số phân tử phân ly thành ion và và tổng số phân tử trong dung dịch hay là
tỷ số giữa phần nồng độ đã điện ly và phần nồng độ ban đầu.
α=

Nồng độ điện ly
X
=
C
Nồng độ ban đầu

hay α% =

X
× 100.
C

(2.1)

Hằng số điện ly (Kd¯)là hằng số cân bằng của phản ứng phân ly, là tỷ số giữa phân
tích số nồng độ của sản phẩm đã điện ly và phân tích số nồng độ chưa điện ly. Với chất
điện ly Am Bn thì :
m

Kd¯ =

[An+ ] [B m− ]
[Am Bn ]

n

(2.2)

Người ta đã chứng minh rằng giữa α và Kd¯ có mối liên hệ sau:
Kd¯
C

α=

(2.3)

Trong đó C là nồng độ ban đầu của chất điện ly
a. Chất điện ly mạnh
Là chất mà khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li hoàn toàn ra ion.
– Dung dịch bazơ tan: N aOH, KOH, Ca (OH)2 ...
– Dung dịch các axit mạnh: HN O3 , HCl, HI...
– Hầu hết các muối: N aCl,N aN O3 ,.. Các dung dịch muối điện ly mạnh là muối tạo
thành bởi gốc bazơ và gốc axit mạnh. Ví dụ: Muối N aCl, được tạo bởi bazơ mạnh
là N aOH và axit mạnh là HCl.
Ta coi các chất điện ly mạnh có độ điện ly α = 1. Nghĩa là các dung dịch chứa chất điện
ly mạnh điện ly hoàn toàn.
14

chapters, we simplif
of both the parent acid and its conjugate base. Note that acids can be cationic, anionic,
more convenient H1
or electrically neutral. The same holds for bases.
understanding that
The acids in Figure 9-2 become progressively weaker from top to bottom. Perchlorepresents the hydra
ric acid and hydrochloric acid are completely dissociated, but only about 1% of acetic
acid (HC2H3O2) is dissociated. Ammonium ion is an even weaker acid with only
The common strong
about 0.01% of this ion being dissociated into hydronium ions and ammonia molinclude NaOH, KOH
ecules. Another generality illustrated in Figure 9-2 is that the weakest acid forms the
and
the quaternary
b. Chất điện
ly trung
bình
strongest
conjugate
base,và
thatyếu
is, ammonia has a much stronger affinity for protons
hydroxide R4NOH, w
than any base above it. Perchlorate and chloride ions have no affinity for protons.
alkyl group such as
Là chất khi tan
trong
nước
có 1tophần
hịa tan
phân the

li ra
ion, phần
còn lại
The
tendency
of chỉ
a solvent
acceptsốorphân
donatetử
protons
determines
strength
of
vẫn tồn tại adưới
phân
trongindung
gồm:
Axit yếu,
yếu, muối
docommon strong
solutedạng
acid or
base tử
dissolved
it. Fordịch
example,
perchloric
and bazơ
hydrochloric
acids ít tanThe

include HCl, HBr, H
are strong
water.
anhydrous
acetic
acid,môi,
a weaker
acceptor
diện li phụ thuộc
vàoacids
cácinyếu
tố If
như
nhiệt độ.
dung
bảnproton
chất của
chấtthan
điện ly HNO , the first prot
3
water, is substituted as the solvent, neither of these acids undergoes complete dissociaand
the
organic sulf
-Axit yếu: H2 S, H2 SO3 ,H2 P O4 , CH3 COOH...
tion. Instead, equilibria such as the following are established:
RSO3H.

❮
❮

Từ giá trị α người ta tạm phân loại:

1

2

CH3COOH 1 HClO4 8 CH3COOH2 1 ClO 2

α ≤ 2%: Chất điện ly yếu (các
axit yếu,
base
acid các bazơ yếu).
acid
1

2

1

base2

20% < α ≤ Perchloric
2%: Chấtacid
điện
ly trung
bình
(HF,
Hstronger
SO3 ở than
nấchydrochloric

1).
is, however,
about
5000
times
acid in this

solvent.
Acetic
acid thus
as amạnh,
differentiating
solvent
toward
twotrung
acids by
α > 30% :Chất
điện
ly mạnh
cácacts
axit
các bazơ
mạnh,
các the
muối
tính.

Strongest acid

Weakest acid

HClO4 1 H 2O
HCl 1 H 2O
H3PO4 1 H 2O
Al(H2O)6311 H 2O
HC2H3O2 1 H 2O
H2PO421 H 2O
NH4+ 1 H 2O

l H3O11 ClO 42
Weakest base
l H3O11 Cl 2
8 H3O11 H 2PO42
8 H3O11 AlOH(H 2O) 521
8 H3O11 C 2H3O22
8 H3O11 HPO 322
Strongest base
8 H3O11 NH 3

Figure 9-2 Dissociatio
and relative strengths of s
acids and their conjugate
that HCl and HClO4 are
dissociated in water.

Unless otherwise noted, all content on this page is © Cengage Learning.

Hình 2.1: Phản ứng phân ly và độ mạnh tương đối của một số axit thông thường và bazơ
liên hợp. Lưu
ý rằng HCl và HClO4 phân ly trong nước.

Copyright 2013 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. Due to electronic rights, some third party content may be suppressed from the eBook and/or eChapter(s). Edito
deemed that any suppressed content does not materially affect the overall learning experience. Cengage Learning reserves the right to remove additional content at any time if subsequent rights restrictions require it.

2.2

2.2.1

Các định luật cơ bản của hóa học áp dụng cho
các hệ trong dung dịch chất điện ly
Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu

a. Biểu diễn nồng độ trong dung dịch
– Nồng độ gốc C0 : nồng độ trước khi cho vào hỗn hợp phản ứng
– Nồng độ ban đầu Co : Nồng độ chất (cấu tử) trong hỗn hợp trước khi phản ứng xảy
ra
– Nồng độ cân bằng []: Nồng độ chất (cấu tử) trong dung dịch khi hệ đạt trạng thái
cân bằng
b. Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu
Nội dung: Nồng độ ban đầu của một cấu tử bằng tổng nồng độ cân bằng của các dạng tồn
tại của cấu tử đó có mặt trong dung dịch.
Chú ý: Nếu ban đầu cấu tử tồn tại ở dạng đơn nhân còn ở trạng thái cân bằng lại đa
nhân thì nồng độ của dạng đa nhân phải nhân với hệ số tương ứng.
15


Example 1. Dd K2 CrO4 0, 1M tồn tại dưới các dạng sau: Cr2 O42− , CrO72− , HCrO4−
Biểu thức ĐLBT nồng độ đối với K + :
CK+ = 2CK2 Cr2 O7 = 0, 2 = [K+ ]
Biểu thức ĐLBT đối với CrO4 :
2−

−
CCrO4 = [CrO2−
4 ]+[CrO7 ]+[HCrO4 ]

2.2.2

Định luật bảo tồn điện tích (BTDT)

Nội dung: Tổng điện tích âm của các anion phải bằng tổng điện tích dương của các cation
(điện tích của mỗi loại ion bằng tích nồng độ cân bằng nhân với điện tích của ion tương
ứng).
[i] × zi = tổng điện tích của ion i
Example 2. Dd K2 CrO4 trong môi trường axit tồn tại các ion : H + , HCrO4− , Cr2 O72− , OH − , K + , CrO42−
[H+ ]+[K+ ]=[OH− ]+[HCrO4 ]+2[Cr2 O7 ]+2[CrO4 ]

2.2.3

Định luật tác dụng khối lượng

a.1.3.
Hoạt
độ của
HOẠT
ĐỘcấu tử

chấtly điện
mạnh
của-Kuken
Đơbai (Debye
- Huken,

với những
dung dịch
Theo Theo
thuyếtthuyết
về chấtvềđiện
mạnhli của
Đơbai
- Huckel),
với những
dung
lỗng
và và
rất rất
lỗng
khoảng
cách
giữa
cáccác
conion
cách
nhau,
tương
giữa
dịch
lỗng
lỗng,
khoảng
cách
giữa
xa xa

nhau,
lựclực
tương
tác tác
giữa
cáccác
ion
khơng
kể và
được
bằng
ion làđáng
khơng
đáng
kể,tính
được
tínhcơng
bằngthức:
cơng thức:
F=

q1 × q2
,
ε × r2

(2.4)

q2 làcủadiện
r làcách
khoảng

là lực
các
l vàtích
trong Trong
đó F làđó
lựcFhút
giữahút
cácgiữa
ion, q
q2 là qđiện
hai tích
ion, hai
r là ion,
khoảng
giữa
1 vàcon,
haicách
ion,giữa
εlà hằng
số
điện
mơi
của
điện
dung.
các ion, E là hằng số điện mơi của dung mơi.
Cịn với
cácvới
dung
dịch

đậm
đặcđặc
hơn,hơn,
xungxung
quanh
một một
cation
cịn có
nhiều
anionanion
và ngược
Cịn
dung
dịch
đậm
quanh
cation
cịn
có nhiều
và
lại hiện tượng bao bọc này tạo thành lớp «khí quyển» ion :

ngược lại hiện tượng bao bọc này tạo thành lớp "khí quyển" ion:

Do đó lực tương tác F giữa các ion đã bị giảm hẳn vì có hiệu ứng chắn giữa các
con với nhau và nồng độ thể hiện hoạt 16
tính hóa học của chúng bị giảm xuống và
nồng độ có hoạt tính hóa học thực sự này được gọi là nồng độ hoạt động, gọi tắt là
hoạt độ và ký hiệu là a(active concentration).

Do đó lực tương tác giữa các ion đã bị giảm hẳn vì có hiệu ứng chắn giữa các ion với
nhau và nồng độ thể hiện hoạt tính hóa học của chúng đã bị giảm xuống và nồng độ có
hoạt tính hóa học này được gọi là nồng độ hoạt động, hay gọi tắt là hoạt độ và ký hiệu
là a (active concentration).
Như vậy a = f.c, trong đó f được gọi là hệ số hoạt độ. Vì a < c nˆen f < 1.
Dựa trên lý thuyết động học phân tử, định luật phân bố Bolztman, các ông đã thiết lập
phương trình tính f:
√
−0, 059.Z2i µ
,
lgfi =
√
1+ µ

(2.5)

trong đó Zi là điện tích của ion i, µlà lực ion.
Lực ion được tính theo cơng thức:
1
µ=
2

n

Ci Z2i ,

(2.6)

i=1

trong đó i là ion thứ i; n là tổng số ion có trong dung dịch.
√
Nếu µ < 0, 01 → lgfi = −0, 059.Z2i . µ
Nếu 0, 01 < µ < 0, 2 ta tính lgf theo cơng thức 2.6
Example 3. Tính hoạt độ của ion Ca2+ trong dung dịch bao gồm CaCl2 0, 01M và
N aN O3 0, 01M
Lời giải: Trong dung dịch ta có
CaCl2
0, 01
N aN O3
0, 01

Ca2+ + 2Cl−
0, 01
0, 02
+
Na
+ N O3−
0, 01
0, 01

Lực ion:
µ=

1
2

2
2

+
Ca2+ .ZCa
+ 2 Cl− .ZCl
.ZN2 a+ + N O3− .ZN2 O−
− + Na
3

1
0, 01.22 + 2.0, 01.(1)2 + 0, 01.12 + 0, 01.(1)2 = 0, 04
2
√
−0, 059.22 0, 04
√
→ lgfCa2+ =
= −0, 3333
1 + 0, 04
→ fCa2+ = 0, 464
µ=

→ aCa2+ = fCa2+ CCa2+ = 0, 464.0, 01 = 0, 0046
Vậy hoạt độ của ion Ca2+ trong dung dịch là 0,0046.
17


terms of Equations 10-2 and 10-3. At moderate ionic strengths, gX , 1. As the
solution approaches infinite dilution, however, gX S 1, and thus, aX S [X] while
S 1, aX S [X], and
K srp S Ksp. At high ionic strengths ( m . 0.1 M), activity coefficients often increase
and may even become greater than unity. Because interpretation of the behavior of
solutions in this region is difficult, we confine our discussion to regions of low or

moderate ionic strength (that is, where m # 0.1 M). The variation of typical activity
coefficients as a function of ionic strength is shown in Figure 10-3.
b. Hệ số hoạt
độ
2. In solutions
that are not too concentrated, the activity coefficient for a given
species is independent of the nature of the electrolyte and dependent only on the
Hệ số hoạt độionic
phản
ánh tương tác tĩnh điện của các ion với nhau.
strength.
3. For a given ionic strength, the activity coefficient of an ion decreases more
dramatically
from unity
as the
the species
shown
– Trong một
dung dịch
không
quácharge
đậmonđặc,
hệ số increases.
hoạt độThis
củaeffect
mộtiscấu
tử không phụ
in
Figure
10-3.

thuộc vào bản chất của dung dịch mà chỉ phụ thuộc vào lực ion.
4. The activity coefficient of an uncharged molecule is approximately unity, no
matter
level
of ionic
strength.
– Với cùng
mộtwhat
lựcthe
ion
nhất
định,
hệ số hoạt độ của một cấu tử giảm đáng kể khi
5.
At
any
given
ionic
strength,
the
activity
coefficients of ions of the same charge are
điện tích của cấu tử tăng (2.2).
approximately equal. The small variations among ions of the same charge can be
with the
effective
of the
hydrated
– Các cấucorrelated
tử có cùng

điện
tích diameter
thì có hệ
số hoạt
độions.
xấp xỉ bằng nhau.

❯

Mean activity coefficient, γ ±

1.0
0.8

K+

0.6
0.4

Ca2+

0.2

Al3+
Fe(CN)6 4–

0

 Effect of ionic strength
efficients.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Hình 2.2: Ảnh hưởng của lực ion lên hệ số hoạt độ
Unless otherwise noted, all content on this page is © Cengage Learning.

2.3

Cân bằng hóa học

13 Cengage Learning. All Rights Reserved. May not be copied, scanned, or duplicated, in whole or in part. Due to electronic rights, some third party content may be suppressed from the eBook and/or eChapter(s). Editorial review has
deemed that any suppressed content does not materially affect the overall learning experience. Cengage Learning reserves the right to remove additional content at any time if subsequent rights restrictions require it.

Nhiều phản ứng hóa học được sử dụng trong Hóa phân tích khơng đạt được độ chuyển
hóa hồn tồn của chất phản ứng thành sản phẩm. Thay vào đó, những phản ứng này
đạt trạng thái mà tỉ lệ giữa nồng độ chất phản ứng và sản phẩm là hằng số, trạng thái
này được gọi là trạng thái cân bằng hóa học (chemical equilibrium). Hằng số cân
bằng là một phương trình đại số miêu tả mối quan hệ giữa nồng độ chất phản ứng và
nồng độ sản phẩm tạo thành ở trạng thái cân bằng.

2.3.1

Trạng thái cân bằng hóa học

Giả sử ta có cân bằng hóa học:
2F e3+ + 3I −

2F e2+ +

I3−
dỏ
¯ da cam

Khi thêm 2 milimol F e2+ vào 1 lít dung dịch chứa 1 milimol I3− thì màu đỏ giảm nhanh,
nghĩa là phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
18