Giáo trình hoá phân tích 1 và 2 (ngành dược cao đẳng) trường cao đẳng cộng đồng kon tum

885/QĐ-CĐCĐ 15/07/2022 10:49:57

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH KON TUM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG KON TUM

GIÁO TRÌNH

MƠN HỌC: HĨA PHÂN TÍCH 1&2

NGÀNH: DƯỢC
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐCĐ ngày / / 20...
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Kon Tum)

Kon Tum, năm 2022

i

MỤC LỤC Trang

TUYÊN BỐ BẢN QUYỂN ................................................................................ ix
LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... x
MỞ ĐẦU: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HĨA PHÂN TÍCH................... 3
1. Các định luật.................................................................................................... 3

1.1. Định luật bảo toàn khối lượng .................................................................... 3
1.2. Định luật thành phần không đổi ................................................................. 4
1.3. Định luật đương lượng................................................................................ 5
2. Những khái niệm cơ bản................................................................................. 7
2.1. Nồng độ dung dịch. Các cách biểu thị nồng độ.......................................... 7
2.2. Tích số tan. Điều kiện kết tủa và hòa tan.................................................. 11

PHẦN A: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH .............................................................. 16
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC ION
TRONG DUNG DỊCH ...................................................................................... 16
1. Các phương pháp phân tích định tính ........................................................ 16
1.1. Phương pháp hóa học................................................................................ 16
1.2. Phương pháp vật lý - hóa lý...................................................................... 16
1.3. Phân tích ướt và phân tích khơ ................................................................. 17
1.4. Phân tích riêng biệt và phân tích hệ thống................................................ 17
2. Thuốc thử trong các phản ứng định tính .................................................... 18
2.1. Yêu cầu của thuốc thử trong phân tích ..................................................... 18
2.2. Thuốc thử theo tác dụng phân tích ........................................................... 19
3. Phân tích định tính cation theo phương pháp acid-base........................... 19
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION NHĨM I: Ag+, Pb2+,
Hg22 ..................................................................................................................... 24
1. Đặc tính hóa học của các cation nhóm I...................................................... 25
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các cation nhóm I ....................... 25
2.1. Với HCl loãng........................................................................................... 25
2.2. Với KI hay KBr ........................................................................................ 26
2.3. Với K2CrO4 ............................................................................................... 26

ii

3. Sơ đồ phân tích .............................................................................................. 28
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 29
CHƯƠNG 3:PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION NHĨM II: Ca2+,Ba2+,
Sr2+ ...................................................................................................................... 31
1. Tính chất chung ............................................................................................. 31
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các cation nhóm II...................... 32

2.1. Với H2SO4 loãng ....................................................................................... 32

2.2. Với Na2CO3, K2CO3 và (NH4)2CO3.......................................................... 32
2.3. Với K2CrO4 ............................................................................................... 32
2.4. Với amoni oxalat (NH4)2C2O4 .................................................................. 32
3. Sơ đồ phân tích .............................................................................................. 33
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 35
1. Tính chất chung ............................................................................................. 38
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các cation nhóm III .................... 39
2.1. Với NaOH hay KOH ................................................................................ 39
2.2. Với NH3 .................................................................................................... 39
2.3. Với Na2HPO4 ............................................................................................ 39
3. Sơ đồ phân tích .............................................................................................. 40
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 41
CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION NHĨM IV: Fe3+, Fe2+,
Bi3+, Mg2+, Mn2+ ................................................................................................. 43
1. Tính chất chung ............................................................................................. 43
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các cation nhóm IV .................... 44
2.1. Với NaOH ................................................................................................. 44
2.2. Với Na2CO3............................................................................................... 45
2.3. Với tác nhân oxy hóa mạnh Mn2+ → MnO4 ............................................. 45
2.4. Với KSCN................................................................................................. 45
2.5. Với K3[Fe(CN)6] ....................................................................................... 46
2.6. Với K4[Fe(CN)6] ....................................................................................... 46
3. Sơ đồ phân tích .............................................................................................. 47

iii

TÓM TẮT CHƯƠNG 5.................................................................................... 48
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 49
CHƯƠNG 6: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION NHĨM V: Cu2+, Hg2+. 52
1. Tính chất chung ............................................................................................. 52

2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các cation nhóm V ...................... 52

2.1. Với NaOH ................................................................................................. 52
2.2. Với dung dịch NH3 ................................................................................... 53
2.3. Với H2S hay Na2S .................................................................................... 53
2.4. Với SnCl2 trong NaOH ............................................................................. 53
2.5. Với KI ....................................................................................................... 54
3. Sơ đồ phân tích .............................................................................................. 54
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 56
CHƯƠNG 7: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION NHĨM VI: K+,Na+, NH4 58
1. Tính chất chung ............................................................................................. 58
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các cation nhóm VI .................... 58
2.1. Tìm K+....................................................................................................... 58
2.2. Tìm NH4 ................................................................................................... 59
2.3. Tìm Na+..................................................................................................... 60
3. Sơ đồ phân tích .............................................................................................. 60
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 61
CHƯƠNG 8: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH ANION NHĨM I:........................ 64
Cl-, Br-, I-, SCN-, S2O32 ....................................................................................... 64
1. Tính chất chung ............................................................................................. 64
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các anion nhóm I ........................ 65
2.1. Phản ứng của Cl- ....................................................................................... 65
2.2. Phản ứng của Br- ...................................................................................... 65
2.3. Phản ứng của I- ......................................................................................... 66
2.4. Phản ứng của SCN- ................................................................................... 66
2.5. Phản ứng của S2O32 ................................................................................... 67
3. Sơ đồ phân tích (3, 6, 7) ................................................................................ 68

iv

THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 71
CHƯƠNG 9: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH ANION NHĨM II:
CO32, PO43,CH3COO, AsO33, AsO43, SO32, SO42 (S2O32 ) ............................................ 73
1. Đường lối phân tích anion nhóm II ............................................................. 74
2. Các phản ứng phân tích đặc trưng của các anion nhóm II....................... 74

2.1. Các phản ứng của ion SO42 :...................................................................... 75
2.2. Các phản ứng của SO32 ............................................................................. 75
2.3. Các phản ứng của S2O32 ............................................................................ 75
2.4. Các phản ứng của ion PO43 : ..................................................................... 76
2.5. Các phản ứng của AsO33 ........................................................................... 76
2.6. Các phản ứng của AsO43 ........................................................................... 77
3. Sơ đồ phân tích các anion nhóm II .............................................................. 77
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ......................................................................... 79
PHẦN B: PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG ......................................................... 83
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG.......... 83
1. Đối tượng của phân tích định lượng............................................................ 83
2. Phân loại các phương pháp phân tích định lượng ..................................... 84
2.1. Các phương pháp hóa học ........................................................................ 84
2.2. Các phương pháp vật lý và hóa lý ............................................................ 85
3. Nguyên tắc chung của các phương pháp hóa học dùng trong định lượng85
4. Các bước chủ yếu của một qui trình phân tích .......................................... 86
4.1. Xác định vấn đề ........................................................................................ 86
4.2. Chọn phương pháp.................................................................................... 86
4.3. Lấy mẫu và bảo quản ................................................................................ 87
4.4. Xử lý mẫu ................................................................................................. 87
4.5. Tiến hành thực nghiệm ............................................................................. 87
4.6. Xử lý kết quả phân tích............................................................................. 87
4.7. Trình bày kết quả (hoặc báo cáo kết quả)................................................. 87
5. Sai số trong phân tích định lượng hóa học ................................................. 87

5.1. Một số khái niệm ...................................................................................... 87

v

5.2. Các loại sai số ........................................................................................... 88
5.3. Cách ghi dữ liệu thực nghiệm theo qui tắc về chữ số có nghĩa ................ 90
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG.................... 92
1. Nội dung và phân loại ................................................................................... 92
1.1. Phương pháp kết tủa ................................................................................. 93
1.2. Phương pháp bay hơi ................................................................................ 93
2. Những động tác cơ bản của phương pháp Phân tích khối lượng ............. 94
2.1. Hòa tan ...................................................................................................... 94
2.2. Kết tủa ....................................................................................................... 94
2.3. Lọc tủa ...................................................................................................... 95
2.4. Rửa tủa ...................................................................................................... 96
2.5. Sấy và nung............................................................................................... 97
2.6. Cân ............................................................................................................ 97
3. Cách tính kết quả trong phân tích khối lượng ........................................... 97
3.1. Trong phương pháp kết tủa....................................................................... 97
3.2. Trong phương pháp bay hơi: .................................................................... 98
4. Một vài thí dụ áp dụng định lượng bằng phương pháp khối lượng......... 99
4.1. Định lượng Clorid..................................................................................... 99
4.2. Định lượng Na2SO4................................................................................. 100
5. Dung dịch chuẩn.......................................................................................... 101
5. 1. khái niệm về dung dịch chuẩn ............................................................... 101
5.2. Các cách pha dung dịch chuẩn................................................................ 101
5.3. Cách điều chỉnh nồng độ dung dịch ....................................................... 104
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ....................................................................... 105
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH ......................... 112
1. Nội dung của phương pháp phân tích thể tích ......................................... 113

2. Yêu cầu đối với một phản ứng trong phân tích thể tích.......................... 114
3. Phân loại....................................................................................................... 114
3.1. Phương pháp acid-base (phương pháp trung hòa).................................. 114
3.2. Phương pháp oxy hoá khử ...................................................................... 114

vi

3.3. Phương pháp kết tủa ............................................................................... 114
3.4. Phương pháp tạo phức ............................................................................ 115
4. Các kỹ thuật chuẩn độ ................................................................................ 115
4.1. Định lượng trực tiếp (chuẩn độ thẳng) ................................................... 115
4.2. Định lượng ngược (chuẩn độ thừa trừ) ................................................... 115
4.3. Định lượng thế (chuẩn độ thế) ................................................................ 115
5. Cách tính kết quả ........................................................................................ 116
5.1. Quy tắc chung ......................................................................................... 116
5.2. Tính kết quả theo nồng độ đương lượng thuốc thử ................................ 116
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ....................................................................... 120
CHƯƠNG 4: ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ACID – BAZƠ .. 124
1. Một số khái niệm cơ bản về acid – bazơ ................................................... 125
1.1. Định nghĩa acid, base theo Bronsted ...................................................... 125
1.2. Nước và pH ............................................................................................. 126
1.3. Cường độ của acid và base ..................................................................... 127
1.4. Đa acid, đa base ...................................................................................... 127
1.5. Cơng thức tính [H+] và pH của một số dung dịch ................................. 128
2. Định lượng bằng phương pháp acid-base (chuẩn độ axit - bazơ) .......... 130
2.1. Nguyên tắc chung ................................................................................... 130
2.2. Chất chỉ thị trong phương pháp acid-base .............................................. 131
2.3. Một số trường hợp định lượng acid-base................................................ 134
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ....................................................................... 141
CHƯƠNG 5: ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA - KHỬ147

1. Một số khái niệm cơ bản............................................................................. 147
1.1. Định nghĩa............................................................................................... 147
1.2. Cường độ của chất oxy hóa và chất khử................................................. 148
1.3. Cân bằng phương trình phản ứng oxy hóa khử ...................................... 149
2. Nguyên tắc chung của các phương pháp định lượng oxi hóa - khử ....... 150
3. Chất chỉ thị của các phương pháp định lượng oxi hóa - khử ................. 151
4. Một số ví dụ cụ thể phương pháp định lượng oxi hóa – khử .................. 152

vii

4.1. Xác định nồng độ dung dịch KMnO4 ..................................................... 152
4.2. Định lượng FeSO4 hay muối Mohr (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O ................... 152
4.3. Định lượng H2O2..................................................................................... 153
4.4. Định lượng As2O3 ................................................................................... 154
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ....................................................................... 155
CHƯƠNG 6: ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA .......... 163
1. Một số khái niệm cơ bản............................................................................. 164
1.1. Tích số tan (T): ....................................................................................... 164
1.2. Độ tan (S)................................................................................................ 164
1.3. Ứng dụng trong phân tích ....................................................................... 165
2. Nguyên tắc chung ........................................................................................ 165
3. Các phương pháp định lượng bằng bạc .................................................... 166
3.1. Phương pháp Mohr ................................................................................. 166
3.2. Phương pháp Fonha (Volhard) ............................................................... 167
3.3. Phương pháp Faian (Fajans): .................................................................. 168
+ Phương pháp Faian (Fajans):...................................................................... 169
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ....................................................................... 170
CHƯƠNG 7: ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẠO PHỨC....... 174
1. Một số khái niệm cơ bản............................................................................. 174
1.1. Định nghĩa............................................................................................... 174

1.2. Danh pháp ............................................................................................... 175
1.3. Phân biệt phức chất với muối thường, muối kép, ion phức tạp.............. 176
1.4. Độ bền của phức và ý nghĩa.................................................................... 176
2. Nguyên tắc chung của chuẩn độ phức chất .............................................. 177
3. Chuẩn độ tạo phức bằng thuốc thử vô cơ ................................................. 178
3.1. Phương pháp bạc..................................................................................... 178
3.2. Phương pháp thuỷ ngân (II).................................................................... 179
3.3. Chuẩn độ bằng complexon ..................................................................... 180
4. Chuẩn độ các chất hữu cơ .......................................................................... 184
5. Một số ứng dụng định lượng trong thực tế............................................... 185

viii
5.1. Định lượng bằng các thuốc thử vô cơ..................................................... 185
5.2. Định lượng bằng complexon .................................................................. 186
THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ....................................................................... 188
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ix

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại bài giảng nên các nguồn thông tin có thể được
phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

x
LỜI GIỚI THIỆU

Hóa phân tích là mơn học nghiên cứu, phân tích định tính và định lượng
các chất có trong dung dịch. Trang bị cho sinh viên (SV) ngành Dược các kiến
thức cơ bản về hóa phân tích để từ đó SV nghiên cứu dễ dàng hơn các mơn
nghiệp vụ như Bào chế, Dược liệu, Hóa dược, Kiểm nghiệm thuốc,…
Hóa phân tích cũng là một trong những mơn học nhằm cung cấp các kiến
thức nền tảng rất quan trọng để sau khi SV tốt nghiệp, dù làm việc ở bất kỳ vị trí
nào thì Dược sĩ cũng xác định được nhiệm vụ của mình là trực tiếp hay gián tiếp
góp phần làm cho thuốc phải đúng về chất lượng và đủ về số lượng khi tới tay
người sử dụng.
Với mục đích trên, tơi biên soạn Giáo trình Hóa phân tích 1&2 cho SV
ngành Dược theo chương trình đã được Hiệu trưởng trường CĐCĐ phê duyệt.
Giáo trình gồm 2 phần đó là Hóa phân tích định tích và hóa phân tích định
lượng. Các chương được xây dựng kết hợp giữa lý thuyết và thực hành. Cuối
mỗi chương, tác giả chú trọng đưa ra các câu hỏi ôn tập trọng tâm căn bản
nhằm củng cố các kiến thức cơ bản trong chương.
Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã có nhiều cố gắng tham khảo và sử
dụng nhiều cơng trình lao động của các tác giả trong lĩnh vực Hóa phân tích
khác nhau, song giáo trình khó tránh khỏi các sai sót và khiếm khuyết. Vì vậy,
tác giả mong nhận được các ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và bạn đọc để
giáo trình được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Kon Tum, ngày 26 tháng 6 năm 2022
Biên soạn: ThS. Nguyễn Trần Kim Tuyến

1

GIÁO TRÌNH MƠN HỌC

TÊN MƠN HỌC: HĨA PHÂN TÍCH 1&2

THÔNG TIN CHUNG VỀ MƠN HỌC

Mã mơn học: 61024514

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:

- Vị trí: Là môn học thuộc khối kiến thức chuyên môn được thực hiện
trong học kỳ II, bố trí dạy sau các mơn hóa Đại cương và vơ cơ, Hóa sinh, hóa
Hữu cơ.

- Tính chất: Là mơn học bắt buộc quan trọng trong chương trình đào tạo
chuyên ngành Cao đẳng Dược hệ chính quy. Yêu cầu SV phải đảm bảo lên lớp đủ
số giờ lý thuyết, thực hành và kiểm tra.

- Ý nghĩa và vai trị của mơn học: Mơn học này có ý nghĩa và vai trị rất
quan trọng đối với ngành Cao đẳng Dược, cung cấp cho SV những kiến thức về
phương pháp phân tích định tính và định lượng các chất có trong mẫu phân tích.
Giải thích được cấu tạo, nguyên lý làm việc và cách sử dụng, bảo quản các thiết
bị trong phịng thí nghiệm hóa phân tích thường gặp như lị nung, tủ sấy, máy
cất nước, cân phân tích, máy ly tâm, máy khấy từ, máy đo pH,... Tạo cơ sở để
SV học tốt các môn học khác trong chuyên ngành.

Mục tiêu của môn học:

1. Về kiến thức:

- Trình bày, giải thích và viết được các phản ứng của thuốc thử nhóm với
các cation, anion theo nhóm.

- Mơ tả được sơ đồ phân tích các nhóm cation và anion.

- Trình bày được cơ sở các phương pháp phân tích thể tích, khối lượng,
kết tủa, tạo phức và chuẩn độ acid – bazơ.

- Mơ tả và giải thích được cấu tạo, ngun lý làm việc và cách sử dụng,
bảo quản các thiết bị trong phịng thí nghiệm hóa phân tích thường gặp như: lò
nung, tủ sấy, máy cất nước, máy khấy từ, máy đo pH, máy ly tâm và các thiết bị
phân tích khác.

2. Về kỹ năng:

2
- Pha chế được các dung dịch phân tích, chất chỉ thị với các nồng độ theo
yêu cầu.
- Đọc được sơ đồ phân tích tổng qt 6 nhóm cation và anion.
- Kể được tên các thuốc thử nhóm anion, cation và viết phản ứng minh
họa.
- Đọc tài liệu chọn kiến thức cơ bản.
- Giải bài tập lí thuyết và thực hành, quan sát và giải thích các hiện tượng
thí nghiệm hóa phân tích.
- Sử dụng thành thạo các dụng cụ và thiết bị thí nghiệm hóa phân tích.
- Làm tường trình thí nghiệm theo qui định.
3. Về năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm:
- Chủ động xác định được nội dung, mục tiêu, phương pháp học tập,
phương pháp lượng giá của môn học.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỉ, chính xác, trung thực, an tồn lao động,
vệ sinh mơi trường.
- Chấp hành nội qui phịng thí nghiệm và những qui định của giảng viên.
- Có khả năng tự tìm việc làm, tự tạo việc làm hoặc tiếp tục học tập lên

trình độ cao hơn sau khi tốt nghiệp.

3

NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC

MỞ ĐẦU: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HĨA PHÂN TÍCH

Mã chương: 01

GIỚI THIỆU

Trong Hóa phân tích, một số định luật khơng thể thiếu được đó là Định
luật bảo tồn khối lượng, Định luật thành phần không đổi và Định luật đương
lượng. Các định luật này, giúp chúng ta viết đúng và cân bằng được các phương
trình phản ứng, giải được các bài tốn hóa phân tích.

MỤC TIÊU

Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:

- Giải thích được nội dung ý nghĩa của Định luật bảo toàn khối lượng,
Định luật thành phần không đổi và Định luật đương lượng.

- Trình bày được định nghĩa các nồng độ: Nồng độ phần trăm, nồng độ
mol/L, nồng độ đương lượng. Vận dụng để giải các bài tốn chuyển đổi giữa các
loại nồng độ đó.

- Mô tả được điều kiện kết tủa, hòa tan.
- Sử dụng thành thạo các cơng thức tính nồng độ.

- Rèn luyện được tính cẩn thận, tỷ mỉ, chính xác, trung thực trong giải
bài tập.

NỘI DUNG

1. Các định luật

1.1. Định luật bảo toàn khối lượng

“Khối lượng tổng cộng của các chất không đổi trong một phản ứng hóa
học”.

Số lượng các chất và tính chất của chúng có thể thay đổi, nhưng khối
lượng của các chất thì giữ nguyên không đổi trước và sau phản ứng. Ngay cả
những biến đổi sinh học phức tạp trong cơ thể có liên quan đến nhiều phản ứng
thì khối lượng vẫn được bảo toàn:

t0

C6H12O6  6O2  6CO2  6H2O

180g glucose + 192g khí oxi → 264g carbon đioxyd + 108g nước

4

(372g nguyên liệu trước phản ứng → 372g chất sau biến đổi)

Nhờ định luật bảo toàn khối lượng mà chúng ta có thể cân bằng các
phương trình hóa học và tính được khối lượng của các chất tham gia phản ứng
và các chất sản phẩm theo tương quan tỷ lệ thuận khi dựa vào phương trình phản

ứng đã cân bằng. (1)

1.2. Định luật thành phần không đổi

“Một hợp chất dù được điều chế bằng cách nào thì vẫn bao gồm cùng
một loại các nguyên tố và cùng tỷ số khối lượng của các nguyên tố trong hợp
chất”.

Các kết quả sau đây thu được về thành phần khối lượng của các nguyên tố
trong 20,0 g calci carbonat:

Phân tích theo khối lượng Số phần khối lượng Phần trăm khối lượng
40%
8,0g calci 0,40 calci

2,4g carbon 0,12 carbon 12%

9,6g oxy 0,48 oxy 48%

20,0 g 1,00 phần khối lượng 100% khối lượng

Định luật thành phần không đổi cho ta biết rằng, calci carbonat tinh khiết
thu được từ đá hoa cương ở một ngọn núi, từ san hô ngầm dưới biển, hoặc từ bất
kỳ một nguồn nào khác, thì vẫn tìm thấy cùng các loại nguyên tố tạo thành
(calci, carbon, oxy) và cùng một số phần trăm như đã cho biết ở bảng trên.

Như vậy, nhờ định luật thành phần không đổi mà mỗi hợp chất xác định
được biểu thị bằng một cơng thức hóa học nhất định.

Có thể suy ra khối lượng nguyên tố từ tỷ lệ khối lượng của nó trong hợp

chất:

Số phần khối lượng nguyên tố

Khối lượng nguyên tố = Khối lượng hợp chất x

1 phần khối lượng hợp chất

Chúng ta có thể biểu diễn phần khối lượng theo bất kỳ đơn vị đo khối
lượng nào nếu tiện dùng cho tính tốn.

5

Cũng cần chú ý là thành phần khơng đổi chỉ hồn tồn đúng cho những
hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ ở trạng thái khí và lỏng. Đối với chất rắn
hoặc polymer, do những khuyết tật trong mạng tinh thể hoặc trong chuỗi dài
phân tử, thành phần của hợp chất thường không ứng đúng với một cơng thức
hóa học xác định. Ví dụ, tỷ lệ oxy/titan trong titan oxyd điều chế bằng các
phương pháp khác nhau dao động từ 0,58 đến 1,33; công thức của sắt sulfid có
thể viết Fe1-xS với x dao động từ 0 đến 0,005; phân tử glycogen trong các tế bào
gan và cơ có thể gồm 1000 đến 500000 đơn vị glucose; v.v... (2).

1.3. Định luật đương lượng

Thực nghiệm hóa học xác định rằng: 1,008 khối lượng hydro tác dụng vừa
đủ với:

8,0 khối lượng oxy để tạo thành nước (H2O)

35,5 - clo - hydro clorid (HCl)

23,0 - natri - natri hydrid (NaH)

16,0 - lưu huỳnh - hydro sulfid (H2S)

3,0 - carbon - metan (CH4)

Số phần khối lượng mà các nguyên tố tác dụng vừa đủ với 1,008 phần
khối lượng hydro lại tác dụng vừa đủ với nhau để tạo thành các hợp chất khác.
Ví dụ:

8,0 khối lượng oxy + 3,0 khối lượng carbon → carbon dioxyd (CO2)

35,5 khối lượng clor + 23,0 khối lượng natri → natri clorid (NaCl)

16,0 khối lượng lưu huỳnh + 3,0 khối lượng carbon → carbondisulfid
(CS2)

Người ta gọi số phần khối lượng mà các nguyên tố tác dụng vừa đủ với
1,008 phần khối lượng hydro (và lại tác dụng vừa đủ với nhau) là đương lượng
của các nguyên tố, ký hiệu là E (equivalence), và viết: EH = 1,008; EO = 8; ECl =
35,5; ES = 16; v.v.. chú ý rằng, đương lượng là số phần khối lượng tương đương
giữa các chất trong phản ứng nên có thể sử dụng bất kỳ đơn vị khối lượng nào
để biểu thị nó (mg, g, kg...).

Do chính từ khái niệm đương lượng nêu trên mà việc xác định đương
lượng của một nguyên tố hay của một hợp chất không nhất thiết phải xuất phát

6

từ hợp chất của chúng với hydro. Ví dụ, để tìm đương lượng của kẽm (Zn)
không thể xuất phát từ phản ứng của kẽm với hydro, vì ở điều kiện thường phản
ứng này không xảy ra. Tuy nhiên, thực nghiệm dễ dàng cho thấy: 32,5 khối
lượng kẽm tác dụng vừa đủ với 8 khối lượng oxy (1EO) để tạo thành kẽm oxyd
(ZnO), vậy, EZn = 32,5. Hoặc để tìm đương lượng H2SO4 không thể bằng cách
cho acid này tác dụng với hydro hoặc oxy, nhưng thực nghiệm cho biết: 49 khối
lượng H2SO4 tác dụng vừa đủ với 32,5 khối lượng kẽm (1EZn), vậy EH2SO4  49 .
Từ đây, có thể đưa ra định nghĩa chung cho đương lượng:

Đương lượng của một nguyên tố hay hợp chất là số phần khối lượng của
nguyên tố hay hợp chất đó kết hợp hoặc thay thế vừa đủ với 1,008 phần khối
lượng hydro hoặc 8 phần khối lượng oxy hoặc với một đương lượng của bất kỳ
chất nào khác đã biết.

Trong thực tế người ta thường dùng đương lượng gam, với quy ước:

Đương lượng gam của một chất là lượng chất đó được tính bằng gam và
có trị số bằng đương lượng của nó.

Như vậy: EH = 1,008 g; EZn = 32,5 g; EO = 8 g; ENa = 23 g; EH2SO4  49 g

Ý nghĩa hóa học của khái niệm đương lượng liên quan trực tiếp đến
khái niệm hóa trị của các nguyên tố. Trước đây, người ta coi hóa trị là khả năng
của một nguyên tử của nguyên tố có thể kết hợp hoặc thay thế bao nhiêu nguyên
tử hydro hoặc bao nhiêu nguyên tử khác tương đương. Như vậy, đương lượng
của một nguyên tố là số đơn vị khối lượng (số phần khối lượng) của nguyên tố
ấy tương ứng với một đơn vị hóa trị. Giữa đương lượng (E), hóa trị (n) và khối
lượng nguyên tử (A) của nguyên tố có mối tương quan sau:

E A

n

Ví dụ, oxy có hóa trị 2, khối lượng nguyên tử 16, nên: EO  16  8

2

Nếu nguyên tố có nhiều hóa trị thì đương lượng của nó cũng thay đổi tuỳ
thuộc vào hóa trị mà nó thể hiện trong sản phẩm tạo thành sau phản ứng.

Ví dụ, carbon có hóa trị 2 và 4.

t0

Ở phản ứng: 2C  O2  2CO , carbon thể hiện hóa trị 2, nên EC = 6.

7

t0

Ở phản ứng: C  O2 CO2 , carbon thể hiện hóa trị 4, nên EC = 3.

Mở rộng khái niệm đương lượng cho các hợp chất, ta vẫn nhận ra ý nghĩa
hóa học của nó là phần khối lượng tương ứng với một đơn vị hóa trị mà hợp chất
đem trao đổi hoặc kết hợp với các hợp chất khác trong phản ứng. Chẳng hạn,
H3PO4 = 98. Nếu trong phản ứng, phân tử H3PO4 chỉ trao đổi 1 proton, hợp chất
được xem như thể hiện hóa trị 1, thì E = 98; nếu trao đổi 2 proton, hợp chất
được xem như thể hiện hóa trị 2, thì E = 49; cịn nếu trao đổi cả 3 proton thì hợp
chất H3PO4 được coi là có hóa trị 3 và phần khối lượng tương ứng với 1 đơn vị
hố trị (tức đương lượng của nó) trong trường hợp này là 98/3 = 32,7.

Các nhà hóa học hiện tại quan niệm: hóa trị của một nguyên tố là số liên
kết hóa học mà một nguyên tử của nguyên tố đó có thể tạo ra để kết hợp với các
nguyên tử khác trong phân tử (1).

Cùng với khái niệm hóa trị, người ta cũng dùng khái niệm số oxy hóa cho
các ion hoặc cho các ngun tố trong hợp chất. Tuy khơng có ý nghĩa vật lý rõ
ràng, nhất là trong các phân tử phức tạp, nhưng số oxy hóa khá tiện dụng cho
nhiều mặt thực hành hóa học.

Chính vì khái niệm hóa trị phát triển và mở rộng để gần với bản chất
nhiều loại liên kết, nên theo đó, khái niệm đương lượng cũng cần được cụ thể
cho các trường hợp (cách tính đương lượng của các hợp chất được trình bày ở
mục biểu thị nồng độ đương lượng dưới đây).

2. Những khái niệm cơ bản

2.1. Nồng độ dung dịch. Các cách biểu thị nồng độ

Nồng độ là cách biểu thị thành phần định lượng của một dung dịch. Nó có
thể biểu thị lượng chất tan trong một thể tích xác định của dung dịch, hoặc lượng
chất tan trong một khối lượng xác định của dung dịch hoặc của dung môi.
Lượng chất tan trong dung dịch càng lớn thì nồng độ càng lớn và ngược lại.
Bảng 1.1. Tóm tắt các loại nồng độ thường được dùng trong hóa học và Y-
Dược (2).

8
Bảng 1.1. Các loại nồng độ

TT Loại nồng độ Kí hiệu Định nghĩa

1 Phần trăm theo khối lượng (KL) % Số gam chất tan trong

(KL/KL) 100 gam dung dịch

2 Phần trăm theo thể tích (V) % (V/V) Số mL chất tan trong
100 mL dung dịch

Phần trăm theo khối lượng –thể Số gam (hoặc số mg)

3 tích % (KL/V) chất tan trong 100 mL

dung dịch

4 Mol Số mol chất tan trong 1
M, Mol/L

lít trong dịch

Số đương lượng gam

5 Đương lượng N chất tan trong 1 lít dung

dịch

2.1.1. Nồng độ phần trăm theo khối lượng
Ví dụ: Dung dịch KNO3 10% có nghĩa là có 10 g KNO3 trong 100 g dung
dịch. Dung dịch các acid đặc H2SO4, HNO3 và HCl bán trên thị trường có nồng
độ tương ứng bằng 96%, 65% và 36%.
Bởi vì đo thể tích dung dịch dễ dàng hơn đo khối lượng, nên người ta
thường ghi khối lượng riêng kèm theo cho loại dung dịch này, để chuyển đổi từ

khối lượng chất cần lấy sang thể tích dung dịch cần đong. Ví dụ, HCl 36% có D
= 1,179 g/mL (ở 20oC).
2.1.2 Nồng độ phần trăm theo thể tích

C1%.V1  C2 %.V2

Với V1: thể tích dung dịch cần lấy để pha
V2: thể tích dung dịch cần pha
C1%: nồng độ phần trăm dung dịch lấy để pha
C2%: nồng độ phần trăm dung dịch cần pha.

9

2.1.3. Nồng độ phần trăm theo khối lượng/thể tích (g/100mL;
g/L...)

Ví dụ: dung dịch glycerin 10g/100 mL có nghĩa là có 10g glycerin trong
100 mL dung dịch.

Dung dịch glucose 50g/L có nghĩa là có 50g glucose trong 1 lít dung
dịch.

2.1.4. Nồng độ mol/L

Mol là một lượng chất chứa số hạt cùng kiểu cấu trúc (phân tử, nguyên tử,
ion, electron, proton...) bằng số Avogadro 6,022.1023. Thường sử dụng là mol/L,
số phân tử gam/L.

Các dung dịch có nồng độ mol bằng nhau thì chứa cùng số lượng hạt chất
tan trong những thể tích dung dịch bằng nhau (chú ý: hạt chất tan phải cùng kiểu

cấu trúc).

Ví dụ: dung dịch NaOH 2M, nghĩa là trong 1 lít dung dịch này có 2 mol
hay 2 mol x 40 g/mol = 80 g NaOH.

Dung dịch chứa NaCl 0,1M, nghĩa là trong 1 lít dung dịch có 0,1 mol
NaCl

Và 0,1 x 58,45 g/mol = 5,8450 g NaCl (M = 58,45).

Khối lượng chất rắn cần lấy để pha Vml dung dịch có nồng độ CM là:

m  CM .M .V
1000

với: m : khối lượng chất rắn cần lấy (g)

CM: nồng độ mol/l (M)

M : khối lượng phân tử (g)

V : thể tớch cần pha (ml)

Thể tích chất lỏng đậm đặc cần dùng để pha (ml) dung dịch có nồng độ
CM.

Vđ = với m  V.d ta có:

Với: Vđ: thể tích dung dịch đậm đặc (ml)