bài giảng hóa phân tích cơ sở chương 3 phương pháp chuẩn đồ

HĨA PHÂN TÍCH CƠ SỞ
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ
ACID-BAZ

GV: Lại Thị Hiền
1


Nội dung chương

1

Cơ sở và nguyên tắc của pp

2

Đường cong chuẩn độ pH-V

3

Dung dịch đệm

4

Chuẩn độ đa axit

5

Pha chế thiết lập nồng độ axit-bazo

3.1. Cơ sở và nguyên tắc của pp


Dựa trên phản ứng:
H+ + OH- ⇋ H2O



Trong quá trình chuẩn độ, pH của dung dịch
thay đổi theo lượng thuốc thử thêm vào



Vì các axit và baz là những hợp chất không
màu nên muốn nhận biết điểm tương đương
phải dùng chất chỉ thị.

→ Chất chỉ thị axit - baz


Chất chỉ thị acid - baz


Định nghĩa:


Chất chỉ thị axit – bazơ là những axit hoặc bazơ yếu



Dạng axit và dạng bazơ có màu sắc khác nhau.



Màu sắc của chất chỉ thị thay đổi theo pH



Ví dụ:



Phenolphtathalein:

Dưới 8,2

Trên 10,0

Methyl đỏ (MR):

Dưới 4,4

Trên 6,2

Methyl da cam (MO)

Dưới 3,1

Trên 4,4

Ví dụ về chỉ thị


Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị
HIn ⇋ H+ + In[H ][I ]
K.[HIn]
K
 [H ] 
[HIn]
[I ]


pH của dd quyết định bởi tỷ số [ HIn]

[ In  ]






Vì HIn, In- có màu khác nhau, tỷ số này quyết định
màu sắc của dd
Nhận được màu của HIn khi [HIn] = n[In-] (pH = pK –
lgn)
Nhận được màu của In- khi [In-] = n[HIn] (pH = pK +
lgn)

Khoảng chuyển màu của chất chỉ thị


Khoảng pH đó gọi là khoảng chuyển màu của chất chỉ
thị



pH  pK  1

Thơng thường n = 10 nên

Dung dịch
chỉ có màu HIn

[HIn] giảm
[In-] tăng

Dung dịch
chỉ có màu In-

Khoảng chuyển màu


Trong khoảng chuyển màu có một giá trị pH tại đó CCT
chuyển màu rõ nhất. Giá trị đó gọi là chỉ số chuẩn độ
của chất chỉ thị. Kí hiệu là pT


3.2.Đường cong chuẩn độ pH-V

1 Chuẩn độ acid mạnh- baz mạnh
2

Chuẩn độ acid yếu- baz mạnh

3

Chuẩn độ baz yếu- acid mạnh

4


Đường cong chuẩn độ pH-V là gì?

Đường cong chuẩn độ pH-V
là một đường cong logarit
biểu diễn sự
thay đổi của pH (trục tung)
của dung dịch chất nghiên
cứu vào lượng thuốc thử (%
V hay V) thêm vào trong quá
trình định phân.
9


3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh


Tổng quát: Chuẩn độ HA ( C0, V0) bằng BOH (C, V)

lượng baz thêm vào = lượng acid phản ứng
CV
F =
C 0V0
→Với

(F: Là tỉ số mol)

mỗi giá trị của V có một giá trị của F tương ứng.

• F = 0: Chưa thêm BOH
• F = 1: HCl hết, điểm tương đương
• F < 1: trước điểm tương đương
• F > 1: sau điểm tương đương
10


3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh


Tại điểm tương đương:
[H+] = [OH-]
C 0V0
CV
CV
CV
 H    0 0   OH   



 V V 
 V V
V0  V V0  V
0
0





Nhân 2 vế với

C V  C 0V 0
 [O H - ] - [H + ]
V0  V

V0  V
C0V0
11


3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh
C V  C 0V 0
V V
 [O H - ] - [H + ]  0
C 0V 0
C 0V 0
 F  1  [O H - ] - [H + ] 



Chúng ta có:

V0  V
C 0V 0

K H 2O

 OH  

 [H + ]
 K H 2O
+  V0  V
 F 1  
 [H ] 
+
 [H ]
 C 0V0
Phương trình đường chuẩn độ

12


3.2.1.Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng baz mạnh
Biện





luận:
Khi F = 0, trong dung dịch chỉ có acid mạnh (chưa thêm BOH)
pH = -lgC0
Khi F < 1, trong dung dịch [H+] khá lớn so với [OH-] có thể bỏ qua
[OH-] cạnh [H+], do đó:

V0  V
F  1  [H ]
C 0V0
+



Sát điểm tương đương: trong dung dịch còn lại rất ít H+, [OH-] khơng
thể bỏ qua. Phương trình chuẩn độ giữ nguyên.



Tại điểm tương đương:
F = 1 → [H+] = [OH-]

13


3.2.1. Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh


Sau điểm tương đương, trong dung dịch có [OH-], lượng

[H+] khơng đáng kể

F  1  [OH - ]
Chú

V0  V
C 0V0

ý: Tại điểm tương đương và sát điểm tương đương
C0V0 = CV
C0
V  V0 C 0  C
V




V0
C
V0
C
C0  C
 F  1  [OH ] - [H ] 
CC 0
-

+

14


3.2.1. Chuẩn độ đơn acid mạnh bằng đơn baz mạnh

Ví

dụ: chuẩn độ 100 ml HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N

VNaOH
thêm

F

Cơng thức tính F

pH

0
50
90
99
99,9
99,99
100
100,01
100,1
101
111

0
0,5
0,9
0,99
0,999

0,9999
1
1,0001
1,001
1,01
1,11

pH = -lgC0

1
1,48
2,28
3,30
4,30
6,89
7
7,11
9,7
10,7
11,7

Trước và xa điểm tương đương

Sát điểm tương đương
Điểm tương đương
Sát điểm tương đương
Sau và xa điểm tương đương

15

Đường cong chuẩn độ (đường định phân)

pH

Titration Curvđơn acid mạnh bằng đơn baz
Chuẩn độ e for Strong Acid with Strong Base

mạnh

13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0

10

20

20

40

30

40

Volume Base
60
80

50

60

100

120

70

140

Thể tích bazơ
16


Đường cong chuẩn độ (đường định phân)
14

12

10

8

6

4

2

0
0

5

10

15

20

25

30

35

Đường chuẩn độ 50ml dd HCl 0.0005M bằng dd NaOH
0.001M (đường màu xám) và 50ml dd HCl 0.05M bằng
dd NaOH 0.1M (đường màu vàng)
17


Nhận xét


Khi thêm NaOH vào, từ giá trị từ 0 đến 99,99 ml, pH của
dung dịch tăng rất chậm



Trong khoảng rất hẹp từ 99,99 đến 100,01 pH của dung dịch
thay đổi rất mạnh, đường định phân rất dốc, đoạn dốc đó gọi
là bước nhảy của đường định phân.



Với cùng một loại axit, bước nhảy phụ thuộc vào nồng độ.
Nồng độ axit càng lớn thì bước nhảy càng dài và ngược lại



Vẽ đường định phân để biết được sự biến thiên của pH, xác
định được bước nhảy của đường định phân, với mục đích
chọn chất chỉ thị cho q trình chuẩn độ

18

Nhận xét



Chất chỉ thị thích hợp cho q trình chuẩn độ là
chất chỉ thị có khoảng đổi màu nằm trong bước
nhảy của đường định phân.



Ngoài việc vẽ đường định phân để tìm chất chỉ
thị chúng ta cịn có thể chọn chất chỉ thị bằng
cách tính sai số

19


Sai số chất chỉ thị
Sai số chỉ thị do điểm cuối của qúa trình chuẩn độ khơng
trùng với điểm tương đương


S% 

CVc  C 0V0
GD
*100 
*100

D
C 0V0

→ S% = (F – 1)*100
G: giá trị gần đúng
D: giá trị đúng
•Tại điểm tương đương và sát điểm tương đương:
S% 


OH  H  CCC C




0

 100

0

20


Sai số chất chỉ thị
Ví

dụ: Tính sai số chỉ thị mắc phải khi chuẩn độ dung dịch

HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N nếu dùng chất chỉ thị có

pT = 5 và pT = 9.
Bài

giải:

Phương

trình chuẩn độ:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
 Tại điểm tương đương pH = 7
 Khi sử dụng chất chỉ thị có pT = 5 ( [H+ ] = 10-5), việc chuẩn
độ kết thúc
trước điểm tương đương
21


Sai số chất chỉ thị

OH  H  CCCC
S%  




0

0

 100   10

5

0,1  0,1
 100   0,02 %
2
0,1

Qui ước:
Dấu “-”: việc chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương
Dấu “+”: việc chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương
Khi chuẩn độ với chất chỉ thị có pT = 9, [H+ ] = 10-9, việc
chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương:
C0  C
 5 0,1  0,1
S %  [OH ]  [ H ] 
*100  10
*100  0, 02%
2
C0C
0,1
-



22


Sai số chất chỉ thị








Muốn sai số phép chuẩn độ khơng vượt q 0,1%:
→ S = -0,001 ÷ +0,001
Khi S = -0,001, chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương,
S% = (F – 1)*100
→ pHcuối = 4,3
Khi S = + 0,001, chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương,
S% = (F – 1)*100
→ pHcuối = 9,7
Như vậy muốn sai số của phép chuẩn độ thuộc khoảng trên
thì pH cuối của phép chuẩn phải thuộc khoảng 4,3 đến 9,7.
Chất chỉ thị có thể sử dụng có pT thuộc khoảng 4,3 đến 9,7.
23


Chuẩn độ acid mạnh, baz mạnh

24


3.2.2.Chuẩn độ axit yếu bằng baz mạnh
Ví

dụ: Chuẩn độ dung dịch CH3COOH 0,1N bằng dd
NaOH 0,1 N



Phản ứng chuẩn độ:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Khi chưa thêm NaOH, dd chỉ có CH3COOH, pH của dd
được tính theo cơng thức:


pH 

1
 pK a  lg C a 
2

Khi thêm NaOH, dd tồn tại các chất: CH3COOH,
CH3COO-, có tính chất của hệ đệm, pH của dd tính theo
cơng thức:
