Lý thuyết cơ sở hóa phân tích 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
TIỂU LUẬN MÔN:

Lớp: ĐHPT4
 SVTH: nhóm 3



CHUẨN ĐỘ OXY HÓA KHỬ VÀ
ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP

NỘI DUNG
1. CHẤT ĐIỆN LY MẠNH VÀ CHẤT
ĐIỆN LY YẾU
2. CÂN BẰNG OXI HOÁ HỬ
3. PHUƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ
OXI

HOÁ KHỬ


1. CHẤT ĐIỆN LY MẠNH VÀ CHẤT
ĐIỆN LY YẾU
 Chất điện li mạnh trong dung dịch thực tế phân li hoàn toàn, đa số các muối tan,kiềm và axit
mạnh đều thuộc nhóm này.

 Trong dung dịch, chất điện li yếu phân li không hoàn toàn. Các axit yếu, bazơ yếu và phức chất là
các chất điện li yếu.

 Để đặc trưng cho khả năng phân li của các chất trong dung dịch, người ta dùng hai đại lượng : độ

điện li α và hằng số điện li K ( hằng số cân bằng).


 Độ điện li α của một chất phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất ( thể hiện qua hằng số điện li K) và
nồng độ của chất điện li trong dung dịch. Độ điện li α và hằng số điện li K liên hệ với nhau qua
hệ thức Ostwald như sau:


2. CÂN BẰNG OXI HOÁ KHỬ
 Phản ứng oxy hoá khử
-Phản ứng oxy hoá khử là phản ứng xảy ra có kèm theo sự trao đổi electron giữacác
chất tham gia phản ứng . Một phản ứng oxy hoá khử bao giờ cũng gồm 2 quá trình:
cho và nhận electron.Tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng, một chất có thể vừa là chất
oxy hoá , vừa là chất khử ( H O , H SO , HNO , S,…).
2 2 2 4
3


 Cách thành lập phương trình oxy hoá khử theo phương pháp ion-electron
- Phương pháp ion-electron dựa trên sự cân bằng khối lượng và cân bằng điện tích các cấu tử
tham gia phản ứng ở trạng thái tồn tại chủ yếu của chúng trong dung dịch.

- Các chất điện li mạnh viết dưới dạng ion.
Các chất điện li yếu, chất khí viết dưới dạng phân tử
Chất rắn viết dưới dạng phân tử hay nguyên tử Có sự tham gia của môi trường thì phải có H+,
OH- trong phương trình


 Cường độ chất oxy hoá. Thế điện cực
-Thế điện cực là đại lượng đo cường độ của chất oxy hoá và chất khử của các cặp oxy hoá khử.Thế

càng cao, chất oxy hoá của cặp càng mạnh và chất khử của cặp oxy hoá khử liên hợp càng yếu.
Muốn so sánh thế của các cặp oxy hoá khử liên hợp thìphải đo thế của chúng trong những điều kiện
như nhau.


Thế của cặp oxy hoá khử liên hợp Ox/Kh (gọi tắt là thế oxy hoá khử):

được xác định bằng công thức Nerst:


 Trong đó:
E : thế oxy hoá khử của cặp Ox/Kh
E0:là một hằng số và được gọi là thế tiêu chuẩn, nó chỉ phụ thuộc vào bản chất
của cặp oxy hoá khử.
R : hằng số khí (8,315 Jun/mol.độ)
T : nhiệt độ tuyệt đối
F : số Faraday ( 96500 Culomb)
n : số electron trao đổi (cho hay nhận)
a

OX

,a

Kh

: hoạt độ của chất oxy hoá và chất khử trong dung dịch.


Một cách tổng quát hơn : nếu chất oxy hoá chất khử tham gia vào các phản ứng kết tủa, tạo phức thì

công thức Nerst có dạng:

Với a , a , a , a là hoạt độ của các chất tham gia và sản phẩm của phản ứng.
A B M N


CHIỀU CỦA PHẢN ỨNG OXY HOÁ KHỬ VÀ
ẢNH
HƯỞNG
Chiều củaYẾU
phản ứngTỐ
oxy hoá
khử
CÁC
-Nếu biết được giá trị E0 của cặp oxy hoá khử ta có thể đoán được chiều của phản ứng oxy
hoá khử .

 Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều phản ứng oxy hoá
khử
-Ảnh hưởng của nồng độ
Giá trị điện thế oxy hoá khử của mỗi cặp phụ thuộc tỉ số của dạng oxy hoá và dạng khử. Do
đó khi thay đổi tỉ số nồng độ này thì điện thế sẽ thay đổi dẫn đến thay đổi chiêù của phản
ứng oxy hoá khử .


-Ảnh hưởng của môi trường

 Khi xác định chiều của các phản ứng oxy hoá khử có sự tham gia của ion H+, người ta thường
dựa vào các giá trị của các cặp oxy hoá khử tương ứng trong điều kiện [H+] = 1M. Nếu trong
phản ứng có sự tham gia của ion H+, khi nồng độ ion H+thay đổi thì dẫn đến các giá trị thế oxy

hoá khử cũng thay đổi và chiều của phản ứng cũng thay đổi theo.


HẰNG SỐ CÂN BẰNG VÀ VẬN TỐC CỦA
PHẢN ỨNG OXY HOÁ KHỬ
 Hằng số cân bằng của phản ứng oxy hoá khử
Phương trình oxy hoá khử:

Hằng số cân bằng của phản ứng là:


 Khi phản ứng đạt cân bằng, ta có thể tính hằng số này theo điện thế oxy hoá khử của hai cặp oxy
hoá khử liên hợp trong phản ứng đó:
+ Tính theo cặp thứ 1:

+Tính theo cặp thứ 2 :



 Vận tốc phản ứng oxy hoá khử
Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng:
1)Tăng nhiệt độ
2)Tăng nồng độ chất phản ứng và pH của môi trường:
3)Chất xúc tác
4)Phản ứng cảm ứng : Là những phản ứng mà khi một mình nó thì xảy ra chậm nhưng
khi có phản ứng nào đó trong hệ xảy ra thì vận tốc của nó tăng. Phản ứng này có
thể làm sai lệch, ảnh hưởng đến quá trình phân tích.


3. PHUƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HOÁ

KHỬ
3.1. Chỉ thị dùng trong phương pháp oxy hoá khử
3.1.1. Trường hợp không dùng chất chỉ thị từ ngoài vào
Trong trường hợp này, thuốc thử là một chất có màu rõ rệt và ta kết thúc định phân khi dung dịch đổi màu.
3.2.1. Dùng chất chỉ thị đưa từ ngoài vào
1) Chỉ thị đặc biệt : Loại chỉ thị này dùng để nhận ra lượng thuốc thử thừa ra (1,2 giọt) trong quá
trình định phân. Số chất chỉ thị thuộc loại này không nhiều.
2)Chất chỉ thị bất thuận nghịch : Loại chỉ thị này có đặc tính là màu của dạng oxy hoá và dạng
khử khác nhau và không biến đổi thuận nghịch được.


3)Chất chỉ thị oxy hoá khử :chất chỉ thị oxy hoá khử là những chất oxy hoá khử mà màu
của dạng oxy hoá (IndOX) và dạng khử (IndKh )là khác nhau và đổi màu theo điện thế của dung
dịch, tồn tại trong dung dịch theo cân bằng:

 Thế oxy hoá của hệ oxy hoá khử liên hợp này tính bằng phương trình Nerst:


 Tương tự các chất chỉ thị axit bazơ, màu sắc của dung dịch được quyết định bởi tỉ số:
 Màu của chất chỉ thị trong dung dịch sẽ biến đổi từ màu của dạng IndOX sang dạng IndKh ( mắt nhận
thấy được) ứng với thế của E nằm trong khoảng:

và khoảng giới hạn này gọi là khoảng đổi màu của chất chỉ thị oxy hoá khử .

 Do 0,059/n là quá nhỏ, trong thực tế khoảng đổi màu gần trùng với giá trị thế E0 của chất chỉ thị oxy hoá
khử nên người ta chỉ quan tâm đến giá trị thế E0 của chất chỉ thị và dùng “thế đổi màu”.


3.2. Đường định phân trong phương pháp oxy hoá khử
3.2.1. Tính thế oxy hoá khử của dung dịch Edd trong quá trình chuẩn độ

 Biểu diễn mối quan hệ giữa điện thế của dung dịch (E dd)và lượng thuốc thử thêm vào trong quá trình
chuẩn độ lên trục toạ độ ta được đường định phân oxy hoá khử.

 Ta xét trường hợp sau đây:
+Tính thế oxy hoá khử của dung dịch Edd trong quá trình định phân V0 ml dung dịch Fe2+ C M bằng
0
dung dịch Ce4+ CM trong môi trường axit H SO có [H+] = 1M . cho E0
= 0,77V;
2 4
Fe3+/Fe2+
E0Ce4+/Ce2+ = 1,45V.


 Phương trình phản ứng :

 KCB lớn nên (1) xảy ra hoàn toàn. Ở mỗi thời điểm định phân, phản ứng sẽ đạt một trạng thái cân
bằng mới, ta có :
ngay tại thời điểm đó:

và chính là điện thế của dung dịch


 Do đó, muốn tính thế của dung dịch Edd trong quá trình chuẩn độ ta có thể tính theo thế của 1
trong 2 cặp. Để thuận lợi, trước điểm tương đương ta tính điện thế dungdịch theo cặp Fe3+/Fe2+,
sau điểm tương đương ta tính điện thế dung dịch theo cặp Ce4+/Ce2+ .

 Tính thế tại các thời điểm trong quá trình chuẩn độ:

1)Trước lúc chuẩn độ (Vtđ


2)Tại điểm tương đương (V=Vtđ) khi cho 100ml dung dịch Ce4+ thì toàn bộ Fe2+ thành Fe3+và
Ce4+ thành Ce3+, theo phản ứng chuẩn độ ta có:

 Thế của dung dịch được tính như sau:


 Sau điểm tương đương (V>Vtđ), tính thế dựa vào cặp Ce4+/Ce3+ (coi như Fe2+đã phản ứng hết).