chương vi phân tích trọng lượng và cân bằng tạo tủa

PHÂN T
PHÂN T
Í
Í
CH TR
CH TR
Ọ
Ọ
NG LƯ
NG LƯ
Ợ
Ợ
NG
NG
& CÂN B
& CÂN B
Ằ
Ằ
NG T
NG T
Ạ
Ạ
O T
O T
Ủ
Ủ
A
A
(
(
Gravimetric analysis & Precipitation

Gravimetric analysis & Precipitation
Equilibria
Equilibria
)
)
Ts. PhạmTrần Nguyên Nguyên

Chương
Chương
VI
VI
2
A. Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng.
1. Bảnchấtcủa phân tích trọng lượng
2. Các phương pháp phân tích trọng lượng
3. Tính toán trong phân tích trọng lượng
4. Cân bằng kếttủa
B. Kỹ thuậtphântíchtrọng lượng
3
“Gravimetry is
among the most
accurate analytical
techniques (but it is
tedious !). T. W.
Richards used it to
determine atomic
weights! He received
the Nobel Prize in
1914 for his work”
T.W. Richards 1868-1928

Chemistry 1914
Research on fixing the atomic
weights of chemical elements
4
VI. A. Đặc điểm chung của phân tích trọng lượng
• Là một trong những pp quan trọng nhấtcủa phân tích
định lượng.
• Đóng vai trò lớn đốivớisự thiếtlậpcácđịnh luật
thành phần không đổi, định luậttuầnhoàn…
• Được ứng dụng để xác định thành phầnhóahọccác
loại đất đá, nham thạch, quặng, khoáng vật, kim loại,
hợp kim, các silicat, các chấtvôcơ và hưuco
• Liên quan mậ
tthiết đếnsựđánh giá và xác nhận độ
chính xác của các nghiên cứu các phương pháp mới
của phân tích → phương pháp xác định trọng lượng có
độ chính xác cao.
5
1. Bảnchấtcủaphântíchtrọng lượng
• Là một pp của phân tích hóa học định lượng dựatrên
sựđo chính xác khốilượng củamộtchấttinhkhiếthay
ở dạng hợpchất có trong mẫucần phân tích.
Mẫu(X?)
X (t.k.)
dd X
+ M
Hòa tan
MX
MX (t.k.)
Lọc, rửa

Khó
6
2. Các phương pháp phân tích trọng lượng
 Phương pháp tách
 Phương pháp tủa
 Phương pháp cất
Cấutử cầnxácđịnh đượctáchradướidạng tự do và
được cân trên cân phân tích
H
2
O
2
đp
Nước
cường thủy
Hợpkim(Au,Cu)
dd (Au
3+
,Cu
2+
)
Au
Cu
7
2. Các phương pháp phân tích trọng lượng
 Phương pháp tách
 Phương pháp tủa
 Phương pháp cất
Kếttủa định luợng cấutử cầnxácđịnh bằng các pp hóa
họcdướidạng hợpchất ít tan có thành phầnxácđịnh

nghiêm ngặt. Kếttủatáchrađượcrửa, sấy hay đem nung.
dd Fe
3+
6 OH
-
t
0C
Fe
3
O
4
Fe(OH)
3
8
2. Các phương pháp phân tích trọng lượng
 Phương pháp tách
 Phương pháp tủa
 Phương pháp cất
Cất định lượng cấutử cầnxácđịnh dướidạng hợpchất
bay hơi
¾ Phương pháp cấttrựctiếp
Cấutử bay hơicầnxácđịnh đượchấpthụ trựctiếpbằng
chấthấpthụđặcbiệt. Dựavảosự tăng khốilượng chất
hấpthụ tính đượclượng cấutử cầnxácđịnh
+2+
322
2232
(CaO,NaOH)
CaCO 2H CO Ca + H O

CO 2NaOH Na CO + H O
t
+⎯⎯→↑+
↓
+→
9
Sử dụng khi muốnxácđịnh độ ẩm, hay nướckết tinh trong
các tinh thể. Sau khi cất hoàn toàn chấtcầnxácđịnh, hiệu
số trướcvàsaukhicất chính là lượng chấtcầnxácđịnh.
22 2 2
BaCl .2H O BaCl 2H O
t
⎯
⎯→+↑
¾ Phương pháp cấtgiántiếp
¾ Xác định được hàm lượng chấtcầnphântíchvới độ
chính xác cao. Được dùng để xđịnh các kim loại, phi kim
và thành phầncủaquặng, silicat, hợpchấthữucơ …
 Ưuvànhược điểmcủa pp phân tích trọng lượng
¾ Nhược điểmchủ yếulàthờigianthựchiện kéo dài hơn
nhiềuso với các pp chuẩn độ hay phân tích hóa lý.
¾ Tuy nhiên phân tích trọng lượng có thểđạt đến
độ chính
xác 0,01-0,005%, vượtxađộ chính xác của pp chuẩn độ
10
a. Tính khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g)
Cần bao nhiêu gam Pb(NO
3
)
2

để chuyển 1g NaI thành PbI
2
?
(aq) 3 2(aq) 2 3(aq)
2NaI + Pb(NO ) PbI 2NaNO
+
R
3. Tính toán trong phân tích trọng lượng
32
32
Pb(NO )
Pb(NO )
NaI 3 2
NaI
32
(g)m
331,2g
1mol 1mol Pb(NO )
1,0g 1,1
149,9 2 mol NaI mol Pb(NO )
g
g
=
×× × =
Hàm lượng chấtcầnxácđịnh thường được tính dưới
dạng gam hay %
hệ số tỉ lượng
→ gam→ mol
11
a. Khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g), tính bằng gam:

• a
A1
= klg củadạng cân chấtcầnxđịnh
• F = thừasố phân tích trọng lượng
A
A1
mM
F
nM
=
¾ Phân tích hàm lượng Fe trong
dd phân tích theo khốilượng
củaFe
2
O
3
đã được tách ra.
23
Fe
Fe O
2M
F
M
=
¾ Phân tích hàm lượng Fe
2
O
3
trong dd phân tích theo khối
lượng củaFeđã được tách ra.

23
Fe O
Fe
M
F
2M
=
1
AA
gaF=
Trong công thức tính F, tử số là chấtcầnxđ, mẫulàdạng cân
12
Cl
2
trong mẫu chuyển thành Cl
-
dướidạng tủa AgCl. Tính
khốilượng củaCl
2
nếucó1g AgCltáchra
1
AA
gaF=
A
A1
mM
F
nM
=
2

Cl
AgCl
M
71,0
F
2M 2*143,4
==
2
Cl AgCl
70,90
g a F 1 0,2474
2*143,4
g==× =
13
Tính klg củachấtcầnxácđịnh trong 1 gam tủatạo thành
Ag
3
PO
4
Ag
3
PO
4
BaSO
4
P
K
2
HPO
4

Bi
2
S
3
Dạng tủaChấtcầnxácđịnh
1
AA
gaF=
A
A1
mM
F
nM
=
34
34 34
PP
P
Ag PO
Ag PO Ag PO
gM
130,97
F 0,07399
a M 1 418,58
==×==
34
34 34
24 24
24
KHPO KHPO

KHPO
Ag PO
Ag PO Ag PO
gM
1 174,18
F 0,41612
aM1418,58
==×==
23 23
23
4
44
BaSO
BaSO BaSO
SS
S
gM
1 514,15
F 0,73429
a M 3 233,40
Bi Bi
Bi
==×==
14
a. Tính toán kếtquả khi khi phân tích bằng pp kếttủa
 Khốilượng củachấtcầnxácđịnh (g), tính bằng gam:
 Tính hàm lượng % củachấtcầnxácđịnh
A
sample
g

% A 100%
g
=
Orthophosphate (PO
4
3-
) đượcxácđịnh bằng trọng
lượng của(NH
4
)
3
PO
4
.12 MoO
3
(co M = 1876,5). Tính
%P có trong mẫuvà%P
2
O
5
nếu 1,1682g tủa được
tách ra từ 0,2711 g mẫu
15
Orthophosphate (PO
4
3-
) đượcxácđịnh bằng trọng
lượng của(NH
4
)

3
PO
4
.12 MoO
3
(co M = 1876,5). Tính
%P có trong mẫuvà%P
2
O
5
nếu 1,1682g tủa được
tách ra từ 0,2711 g mẫu
P
sample
g
% P 100%
g
=×
1,1682 (30,97 1876,5)
% P 100% 7,111%
0,2711
×
=×=
P
g
.Fa
=
25
1,1682 [141,95 (2 1876,5)]
% P O 100% 16,30%

0,2711
××
=×=
43 4 3
P(NH)PO.12MoO
1,1682 (M M )
% P 100%
0,2711
×
=×
16
Mn được phân tích từ quặng bằng cách chuyểnMn
thành Mn
3
O
4
. Tính % Mn
2
O
3
và % Mn có trong mẫu
biết 1,52g mẫuquặng cho 0,126g Mn
3
O
4
.
23
% Mn O 8,58%=
% Mn 5,97%
=

17
Khốilượng mẫuquặng pyrite (FeS
2
không tinh chất)
cầnlấy bao nhiêu để khốilượng củatủaBaSO
4
thu
đượcbằng ½ %S có trong mẫu.
6,869g
quang
=
18
4. Cân bằng kếttủa
pp phân tích trọng lượng kếttủa chính xác ⇔ kếttủa tan tốithiểu
độ chính xác của pp < ± 0,1% ⇔ kếttủatạo thành 99,9%
 Hạnchếđộtan củakếttủa?
→ điềukhiển thành phầncủaddtạokếttủa
→ hiểucácphản ứng cân bằng ảnh hưởng đếntủa
 Kếttủatáchraphảicóđộ tan tốithiểu, phứctạo thành
phảicóh
ằng số không bềnnhỏ nhất, hằng số này biểuthị
mức độ bềncủaphức
 Cân bằng trong dd nước bão hòa củachất điệnlyíttan
+-
(aq)
A
g
Cl A
g
Cl A

g
Cl+RR
+-
[A
g
][Cl ]
sp
K =
19
4. Cân bằng kếttủa
 Cân bằng trong dd nước bão hòa củachất điện ly ít tan Kt
a
An
b
ab
Kt An KtabAn
+
R
ab
[Kt] [An]
sp
Kconst==
K
sp
: hằng số tan hay tích số tan
[Kt], [An]: nồng độ cation, anion tạo thành
• [Kt]
a
[An]
b

> K
sp
: hợpchất it tan tách ra dướidạng kếttủa
• [Kt]
a
[An]
b
< K
sp
: hợpchất it tan bị hòa tan
• s = độ tan củachất điệnlyyếu= [Kt
a
An
b
]
/
ab
ab
ab
Kt An sp
s
Kab
+
=
ab
[Kt] [An] ( ) ( )
ababab
sp
Kasbssab
+

===
20
4. Cân bằng kếttủa
 Tính độ tan
độ tan đạtcực đại khi dd bão hòa không có các ion lạ
• Thêm ion lạ tạohợpchất it tan Kt
a
An
b
: làm giảm độ tan
• Thêm chất điện ly không có ion chung vớiKt
a
An
b
: làm tăng
độ tan
/
ab
ab
ab
Kt An sp
sKab
+
=
Tích số tan củaAgClở 25
o
C là 1,0x10
-10
. Tính [Ag
+

], [Cl
-
]
trong dd bão hòa AgCl và độ tan củaAgCl
+-
AgCl Ag Cl+R
+-
[A
g
][Cl ]
sp
K =
• s = độ tan củaAgCl
• s = [Ag
+
] = [Cl
-
] = [AgCl]
5
1, 0 10 M
AgCl sp
sK
−
==×
21
10 mL dd AgNO
3
0,20M được thêm vào 10 mL dd NaCl
0,10M. Tính [Cl
-

] còn lại trong dd ở cb và độ tan củaAgCl
+-
AgCl Ag Cl+R
+-
[A
g
][Cl ]
sp
K =
• # mmol Ag
+
thêm vào dd = 0,20 x 10 = 2,0 mmol
• # mmol Cl
-
= 0,10 x 10 = 1,0 mmol
• # nồng độ Ag
+
dư = (2,0 -1,0)/20 = 0,050 M
10
0,050*[Cl ] 1,0 10=×
9
[Cl ] 2,0 10 M=×
 So sánh với độ tan của AgCl trong nước (1,0.10
-5
), độ tan
của AgCl khi có mặtAg
+
dư giảm đến 2,0.10
-9
9

[Cl] 2,0 10 M
AgCl
s
−−
==×
22
Tính độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nước , trong dd AgNO
3
0,1M và trong dd Na
2
CrO
4
0,1M. K
sp
= 2.10
-12
+2-
24 4
A
g
CrO 2A
g
CrO+R
+2 2-
4
[A

g
][CrO ]
sp
K =
a) Độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nước
24
+2
3
Ag CrO 4
12[A
g
][CrO ] /4
sp
sK
−
===
24
3
12 4
Ag CrO
2.10 / 4 0,79.10 Ms
−−
==
+2 2-
4
[A

g
][CrO ]
sp
K =
b) Độ tan củaAg
2
CrO
4
trong AgNO
3
24
210
Ag CrO 4
[CrO ] 2.10 Ms
−−
==
2- + 2
4
[CrO ] /[A
g
]
sp
K⇒=
+2-12210
4
[A
g
] 0,1M [CrO ] 2.10 /(0,1) 2.10
−
−

=⇒ = =
23
Tính độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nước , trong dd AgNO
3
0,1M và trong dd Na
2
CrO
4
0,1M. K
sp
= 2.10
-12
+2-
24 4
A
g
CrO 2A
g
CrO+R
+2 2-
4
[A
g
][CrO ]
sp
K =

c) Độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nướcNa
2
CrO
4
24
+6
Ag CrO
12[A
g
] 2,25.10 Ms
−
==
+2-
4
[A
g
] /[CrO ]
sp
K⇒=
2- + 12 6
4
[CrO ] 0,1M [A
g
] 2.10 /(0,1) 20 10
−
−

=⇒= =×
24
Tính độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nước , trong dd AgNO
3
0,1M và trong dd Na
2
CrO
4
0,1M. K
sp
= 2.10
-12
a) Độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nước
24
3
12 4
Ag CrO
2.10 / 4 0,79.10 Ms
−−
==
b) Độ tan củaAg
2

CrO
4
trong AgNO
3
24
210
Ag CrO 4
[CrO ] 2.10 Ms
−−
==
c) Độ tan củaAg
2
CrO
4
trong nướcNa
2
CrO
4
24
+6
Ag CrO
12[A
g
] 2,25.10 Ms
−
==
→
sự hiệndiệncủaion Ag
+
, CrO

4
2-
đềulàmgiảm độ tan,
nhưng ở mức độ không giống nhau
→
Độ tan củacácchất ít tan trong nướclớnhơn trong dd
có chất điện ly có ion chung vớikếttủa
25
4. Cân bằng kếttủa
 Ảnh hưởng của ion lên độ tan: K
0
sp
& hệ số hoạt độ
AgCl
A
gCl
+
−
+R
+-
Ag
o
sp
Cl
Kaa=
+-
[A
g
][Cl]
A

gCl
ff
+
−
=
+-
Ag
o
sp
sp
Cl
K
K
ff
=
• Khi lực ion = 0: K
sp
= K
0
sp
• hoạt độ ion giảm →K
sp
tăng → độ tan tăng
26
Tính độ tan của AgCl trong dd NaCl 0,1M khi tính và không
tính tớihệ số hoạt độ. K
0
sp
= 1,7.10
-10

a) Khi tính đếnhệ số hoạt độ
+9
AgCl
[A
g
]2,9.10Ms
−
==
Trong dd NaCl 0,1 M có μ = 0,1 và f
1
= 0,76
0
10
+9
21 2
1
1,7.10
[Ag ] 2,9.10
[Cl ] 10 .(0,76)
sp
K
M
f
−
−
−−
== =→
AgCl
A
gCl

+
−
+R
0+-2
1
[A
g
][Cl ]
sp
K
f
=
b) Không tính đếnhệ số hoạt độ
+-
[A
g
][Cl ]
sp
K =
10
+9
1
1, 7.10
[Ag ] 1,7.10
[Cl ] 10
sp
AgCl
K
SM
−

−
−−
==→ ==
27
Tính độ tan củaCaSO
4
trong nước và trong dd NaCl 0,1M
K
0
sp
= 6,26.10
-5
a) trong nước
22
44
CaSO Ca SO
+
−
+R
02+2-2
42
[Ca ][ ]
sp
KSO
f
=
b) trong dd NaCl 0,1M (có μ = 0,1 và f
2
= 0,33)
2+

2-
4
[Ca ][SO ]
sp
K =
4
2+ 2- 5 3
4
[Ca ] [SO ] 6,25.10 7,9.10 M
CaSO
S
−−
=== =→
4
2+ 2- 0
42
[Ca ] [SO ] 1
CaSO sp
S
f
K→ ===
4
52
1 0,33 6,25.10 2,4.10 M
CaSO
S
−−
==→
Độ tan củaCaSO
4

tăng khi có NaCl → Hiệu ứng muối
28
VI. B. Kỹ thuật phân tích trọng lượng
1. Lấy và hòa tan mẫu cân
2. Kỹ thuậtkếttủa
3. Lọcvàrửakếttủa
4. Chuẩnbị dạng cân