CHƯƠNG 3: HẰNG SỐ DẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC ppt

CHƯƠNG 3:
HẰNG SỐ DẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA
HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC
Trong hóa phân tích, các phản ứng được sử dụng
phải xảy ra hoàn toàn (chương 1)
Đa số các PƯHH xảy ra thuận nghịch => k/n hoàn
toàn chỉ có tính tương đối
Mức độ phàn ứng xảy ra được đánh giá theo hằng
số cân bằng K (xem Nguyễn Đức Chung - Hóa đại
cương - trang 237-252, NXB ĐHQG 2002)

3.1 BÁN CÂN BẰNG VÀ HẰNG SỐ DẶC
TRƯNG TƯƠNG ỨNG
1. Cân bằng trao đổi điện tử
1.1 Bán cân bằng trao đổi điện tử (bán cb oxhk): là cân
bằng của các phản ưng 1hoa học xảy ra giữa hai
dạng oxh và dạng khử (trao dổi điện tử xảy ra dung
môi là trong nước)
Để dặc trưng cho khả năng oxh hay khử của hai dạng
liên hợp Ox/Kh => khái niệm E
o
(thế oxh chuẩn)
E
o
cho biết cường độ oxh của dạng oxh, E
o
càng lớn
thì tính oxh của dạng Ox càng mạnh và tính khử
của của dạng càng yếu

Với mỗi dd chứa hỗn hợp 2 dạng oxh và khử có nồng
độ cân bằng [ox] và [kh] thì thế oxh khử của dd sẽ
được tính theo pt NERNST

Walther Hermann Nernst was born in Briesen,
West Prussia, on June 25, 1864
The Nobel Prize in Chemistry 1920

E = E
O
+
[ ]
ln
[ ]
RT ox
nF Kh
Trong đó: R = 8,3144J/molK
T = 298,16
o
K
F = 96493Cb/mol
n = số điện tử trao đổi
E
o
= thế điện cực chuẩn (tra theo bảng phụ lục)

E = E
O
+
0,059 [ ]

ln
[ ]
ox
n Kh
Hay

1.2. Cân bằng trao đổi điện tử: là quá trình cho nhận
điện tử xảy ra giữa hai đôi oxh/kh khác nhau
Hằng số cân bằng và Dự đoán chiều phản ứng
Xét hai đôi Ox1/Kh1 (cho nhận n1e, có E
o
1) và Ox2/Kh2
(cho nhận n2e, có E
o
2). Khi trộn hai đôi này với nhau, các
phản ứng có thể xảy ra theo 2 chiều:
n2Ox1 + n1Kh2 n1Ox2 + n2Kh1
Ở trạng thái cân bằng các hằng số cân bằng K(1) và K(2)
tuân theo định luật tác dụng khối lượng
Và K(1) = 1/ K(2) . Ta c/m được:
(1)
(2)
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
K(1) =
0 0
1 2( )
1 2
0,059
10

n n E E−

1. Nếu E
o
1 – E
o
2 >0 thì phản ứng theo chiều 1 hay
Ox1 có tính oxh mạnh hơn.
Ngược lại E
o
1 – E
o
2 >0 thì Kh1 có tính khử mạnh
hơn Kh2
2. Từ trị số E
o
có thể dụ đoán chiều phản ứng khi
trong hai đôi oxh khử với nhau, đôi nào có E
o
lớn
hơn thì dạng oxh của đôi đó sẽ oxh dạng khử của
đôi kia
Vd: E
o
(Fe
3+
/Fe
2+
) = 0,77V, E
o

(Sn
4+
/Sn
2+
) = 0,15V.
Khi trộn hai đôi này với nhau, pư sẽ xảy ra theo
chiều:
Fe
3+
+ Sn
2+
=> Fe
2+
+ Sn
4+

Thế tương đương của dd chứa đôi oxh/kh
Cho hai đôi Ox1/Kh1 và Ox2/Kh2.
Giả sử E
o
1 > E
o
2, PƯ sẽ xảy ra theo chiều:
n
2
Ox1 + n
1
Kh2 => n
1
Ox2 + n

2
Kh1
Cho từ từ Ox1 vào Kh2 đến lúc đương lượng của
chúng cân bằng (gọi là diểm tương đương). Thế
của dd tại điểm tương đương gọi là thế tương
đương, được tính theo công thức:

E
tđ
=
0 0
1 1 2 2
1 2
n E n E
n n
+
+

Nếu có H
+
tham gia vào bán cân bằng của của đôi Ox1/Kh1
n2Ox1 + n1Kh2 + n2mH
+
n1Ox2 + n2Kh1 + 1/2
H
2
O
Khi đó: E
tđ
=

(1)
(2)
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
0 0
1 1 2 2
1 2
0,059
lg[ ]
1 2
m
n E n E
H
n n n n
−
+
+
+ +

Nếu hai dạng oxh và dạng khử của đôi oxhk 1
có hệ số khác nhau
n2Ox1 + n1Kh2 + n2mH
+ nOx2 + n2Kh1 +1/2n2mH
2
0


(1)
(2)
ˆ ˆ ˆ†

‡ ˆ ˆˆ
0 0
1
1 2
1 2
0,059 [ 1]
lg[ ]
1 2 1 2
p
m
td
n E n E
Kh
E H
n n n n p
−
+
+
= +
+ +
Ví dụ: Xem ví dụ trang 35 (GT)

2. Cân bằng trao đổi tiểu phân
2.1 Bán cân bằng trao đổi tiều phân: là quá trình cho nhận
tiểu phân giữa hai dạng cho (D) và nhận (A) trong dd

Xét đôi D/A:
Mức độ tuần hoàn của quá trình cho nhân được đặc trưng
bằng hằng số cân bằng β

( )
( )k
A p D
β
→
+
¬ 
[ ]
1/
[ ][ ]
D
k
A p
β
= =

•
Nếu quá trình troa đổi tiểu phân xảy ra theo n nấc thì
'
1
[ ]
1/
[ ][ ]
i
i
i
i
D
k

A p
β
−
= =
Với i +i’ = n + 1
Hằng số bền tổng cộng sẽ bằng tích của các hằng số bền từng nấc
Từ các hằng số trên giúp ta tính được nồng độ các tiểu phân
hiện diện trong dung dịch (xem thêm vd trong p28)

2.2 Cân bằng trao đỏi tiểu phân: là quá trình cho
nhận tiểu phân p giữa hai đôi cho nhận tiểu phân
Xét hai đôi cho nhận tiểu phân:
1
2
1
2
1
1 1 1 1
1
1
2
2 2 2 2
2
2
(1)
1 2 1 2
(2)
2
[ ]
/ ( 1 )

[ ][ ]
[ ]
/ ( 2 )
[ ][ ]
2 1 2 1
( )
(1)
( )
D
n
D
n
n
D
D
D
D A A n p D
A p
D
D A A n p D
A p
n A n D n D n D
K
β
β
β
β
+ =
+ =
+ +

=
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
ˆ ˆ†
‡ ˆˆ
ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆˆ
Trộn lại
HSCB (1)

Nồng độ của các tiểu phân tại thởi điểm cân bằng
(tương đương)
Lúc cân bằng đạt được ta có:
n1[A
1
] = n2[D
2
] và n1[D
1
] =
n2[A
2
]
Từ đó suy ra:
2
1
1
1 2 1 2
1 1
2

( )
[ ] [ ]
( )
n
D
n n n n
td td
n
D
A D
β
β
+ +
=