TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ : NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION KẼM VÀ NIKEN THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.18 MB, 24 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
---------
VÕ THỊ THANH TRÚC
NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION KẼM VÀ NIKEN
THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ
XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM TRONG
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60 44 01 18
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bích Ngân
Hà Nội – 10/2015
MỞ ĐẦU
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm. Thực nghiệm giúp người học củng cố lý thuyết, hình
thành và phát triển các kĩ năng thực hành, khả năng tư duy sáng tạo. Thực nghiệm kiểm chứng lý
thuyết, tạo niềm tin khoa học, từ đó giúp người học thêm hứng thú học tập và nghiên cứu.
Trong dạy và học Hóa học ở phổ thông, thí nghiệm đóng vai trò đặc biệt quan trọng, nhưng
vẫn chưa được chú ý đúng mức. Học sinh chủ yếu được cung cấp kiến thức lý thuyết, phần thực hành
rất ít. Tâm lý học sinh ngại học và khó áp dụng hóa học vào cuộc sống là phổ biến. Do đó, thực
nghiệm hóa học ở phổ thông cần phải được đẩy mạnh và đầu tư nhiều hơn.
Bắt đầu từ năm học 2011-2012, theo Quy chế thi chọn Học sinh giỏi cấp Quốc gia được ban
hành theo Thông tư số 56/2011/TT-BGDĐT ngày 25/11/2011, kỳ thi chọn học sinh giỏi Quốc gia có
thêm phần thực hành đối với các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học. Năm học 2011-2012, phần thi thực
hành đối với các môn này được thực hiện thông qua phương thức thi viết ( viết phương án thực
hành). Bắt đầu từ năm học 2012-2013, phần thi thực hành chính thức được áp dụng trong kì thi chọn
học sinh giỏi Quốc gia.Đây là cải tiến tích cực của kì thi chọn Học sinh giỏi Quốc gia, đồng thời cũng
đặt ra nhiều thách thức cho giảng dạy thực hành hóa học ở bậc phổ thông.
Trên cơ sở khảo sát các đề thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) từ năm 1996-2015 , kết quả
thống kê trong 20 lần thi IChO thì có đến 26 bài thực hành liên quan đến chuẩn độ thể tích. Cụ thể là:
Phương pháp chuẩn độ Axit – Bazơ xuất hiện 2 lần ở vào kì IChO 38; Phương pháp chuẩn độ
tạo phức xuất hiện 10 lần vào các kì IChO 29, 32, 33, 36, 40, 42, 44, 45, 46, 47; Phương pháp chuẩn
độ oxi hóa khử xuất hiện 13 lần vào các kì IChO 28, 30, 31, 32, 33, 36, 37,41, 42, 43, 44, 46, 47;
Phương pháp chuẩn độ kết tủa xuất hiện 1 lần vào kì IChO 40.
Do đó với mục đích xây dựng các bài thí nghiệm hoàn chỉnh, không những giúp tập huấn kĩ
năng thực hành trong bồi dưỡng Học sinh giỏi mà còn giúp minh họa những phương pháp và tính chất,
bản chất hóa học của phương pháp. Bước đầu chúng tôi chọn phương pháp chuẩn độ tạo phức là phép
chuẩn độ khá phổ biến được sử dụng 10/20 lần trong các kì thi HSGQT từ năm 1996-2015 để xây dựng
các bài thí nghiệm. Do vậy chúng tôi chọn tên đề tài là:
“ Nghiên cứu các thí nghiệm xác định hàm lượng ion kẽm và niken theo phương pháp
chuẩn độ tạo phức và xây dựng một số bài thí nghiệm trong bồi dưỡng học sinh giỏi”
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1
1.1 Sơ lược về chuẩn độ thể tích
1.2 Phân loại
Dựa vào tính chất của phản ứng, chuẩn độ thể tích chia làm 4 loại: chuẩn độ axit- bazơ,
chuẩn độ oxi hóa khử, chuẩn độ kết tủa, chuẩn độ tạo phức. Trong chuẩn độ tạo phức dựa trên các
phản ứng complexon.
1.2.1 Chuẩn độ axit – bazơ
1.2.2 Chuẩn độ oxi hóa – khử
1.2.3 Chuẩn độ kết tủa
1.2.4 Chuẩn độ tạo phức
1.3 Chuẩn độ complexon
1.3.1 Sự tạo phức của kim loại – EDTA
EDTA (axit etylen điamin tetraaxetic) hay còn được ký hiệu là H 4Y, có công thức cấu tạo
như sau:
Đây là một axit 4 nấc với: pKa1 =2,00; pKa2 =2,67; pKa3 =6,16; pKa4 =10, 26
EDTA tạo phức với hầu hết các ion kim loại, theo tỉ lệ 1:1.
Phản ứng tạo phức của ion kim loại với EDTA:
Mn+ + Y4- ⇌ MY(n-4)
Tuy nhiên, do EDTA tan ít trong nước nên để thực hiện các phản ứng trong dung dịch, người
ta sử dụng EDTA dưới dạng muối Na2H2Y.
1.3.2 Đường chuẩn độ
Đường chuẩn độ của phép chuẩn độ trực tiếp ion kim loại sẽ có dạng sau:
Hình 1. Đường chuẩn độ của ion kim loại Mn+ bằng EDTA
1.3.3 Các chất chỉ thị trong chuẩn độ compexon.
Eriocrom đen T:
Eriocrom đen T là một loại thuốc nhuộm azo, có công thức :
2
H2In- ⇌
⇌
H+ + HIn2-
pKa
6,3
11,6
pH
<7
> 11
Màu chỉ thị:
màu đỏ
H+ +
màu xanh
In3-
màu vàng da cam
Eriocrom đen T tạo phức với một số kim loại cho phức màu đỏ vang.
Thuốc thử PAR ( 4-(2-piriđinazo)-rezoxin )
Thuốc thử 4-(2-piriđinazo)-rezoxin (PAR) là chất bột màu đỏ thắm, tan tốt trong nước, ancol và
axeton, dung dịch thuốc thử có màu vàng da cam, bền trong thời gian dài và có công thức cấu tạo:
H3In+ ⇌ H+ + H2In
⇌ H+ + HIn- ⇌ H+ +
pKa
3,1
5,6
pH
<3
5
Màu chỉ thị:
In2-
11,9
> 11,9
màu đỏ
màu vàng
màu đỏ
PAR tạo phức với một số ion kim loại cho phức chất màu đỏ.
Thuốc thử PAN ( 1-(2-piriđinazo)2-naphtol )
Thuốc thử 1-(2-piriđinazo)2-naphtol (PAN) là chất bột màu vàng đỏ, tan tốt trong nước, ancol và
axeton, metylclorua…dung dịch thuốc thử có màu vàng, bền trong thời gian dài, PAN có công thức
cấu tạo là:
N
N
N
HO
H2In
pKa
pH
+
⇌
H
+
+ HIn
⇌
1,9
<2
H+ +
12,2
> 12
3
In-
Màu chỉ thị : màu đỏ
màu hồng da cam
PAN tạo phức với một số ion kim loại cho phức chất màu đỏ.
Murexit:
Là chất bột đỏ thẫm, tan rất ít trong nước tạo thành dung dịch màu đỏ tía, có công thức cấu
tạo là:
H4In
⇌
H+ + H3In2- ⇌ H+ + H2In3- ⇌ H+ + In4-
pKa
9,2
10,9
pH
9,0
11
Màu chỉ thị : đỏ tím
tím
xanh tím
Murexit tạo phức với một số ion kim loại cho phức chất màu vàng.
1.3.4 Các kĩ thuật chuẩn độ complexon
1.3.4.1. Chuẩn độ trực tiếp
1.3.4.2. Phương pháp chuẩn độ ngược
1.3.4.3 Phương pháp chuẩn độ thế
1.3.4.4 Phương pháp chuẩn độ gián tiếp
1.4 Một số phép chuẩn độ Ni2+, Zn2+ trong tài liệu tham khảo.
1.4.1 Định lượng hỗn hợp Zn2+ và Mg2+.
a) Định lượng tổng số Zn2+ và Mg2+:
b) Định lượng Mg2+:
c) Định lượng tổng Zn2+ và Cu2+ (Bài tập IChO kì 45-2013)
1.4.2 Định lượng Ni2+
a) Chuẩn độ trực tiếp
b) Chuẩn độ ngược
c) Xác định hàm lượng Ni2+ (Bài tập IChO kì 47-2015)
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và dụng cụ
2.1.1 Hóa chất:
- EDTA tinh khiết phân tích. (Merck, M = 372,25 g/mol).
4
- MgSO4.7H2O, Zn(NO3)2, NiSO4.6H20 tinh khiết phân tích (Merck).
- CuSO4.5H2O, Fe(NO3)3.9H2O (Trung Quốc).
- PAR, PAN (Merck).
- Murexit, Eriocrom đen T (Trung Quốc).
- NH3, NH4Cl, CH3COOH, CH3COONa.
- Pyrophotphat ( Na4P2O7), Na2S2O3.
2.1.2 Dụng cụ
- Buret 25 mL , buret 10 mL
- Pipet 10 mL
- Bình định mức 2000 mL, 1000 mL, 500 mL, 250 mL, 100 mL
- Cân phân tích
2.2. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch
Dung dịch NH3 6M
Dung dịch đệm NH3 1M - NH4Cl 1M
Dung dịch đệm CH3COOH 1M-CH3COONa 1M
Dung dịch Ericrom đen T 0,1
Dung dịch PAR 0,1%
Dung dịch PAN 0,1%
Dung dịch Murexit 0,1%
Dung dịch Na2S2O3, pyrophotphat bão hòa
2.3. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch nghiên cứu
1) Dung dịch chuẩn EDTA có nồng độ 0,10M
Cân 74,4493 gam muối Na 2H2Y.2H2O bằng cân phân tích. Hòa tan tinh thể rồi định mức
thành 2000 mL dung dịch EDTA 0,10M. Các dung dịch dùng cho thí nghiệm được pha loãng 10 lần
từ dung dịch gốc 0,10M.
2) Pha dung dịch chuẩn gốc MgSO4 0,10M.
Cân 24,6010 gam MgSO4.7H2O bằng cân phân tích. Hòa tan tinh thể rồi định mức thành
1000 mL dung dịch .
3) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch NiSO4 0,0100M
3.1) Pha chế dung dịch NiSO4 0,0100M : Cân 2,9079 gam NiSO4. 6H2O bằng cân phân tích.
Hòa tan tinh thể rồi định mức thành 1000 mL dung dịch NiSO4.
3.2) Chuẩn hóa dung dịch NiSO4 : Lấy chính xác 10,00 mL dung dịch vừa pha, thêm 3 mL
dung dịch NH3 6M; thêm 6 giọt chỉ thị Murexit. Chuẩn độ bằng EDTA 0,0100 M, lặp lại thí nghiệm
5 lần. Kết quả chuẩn độ được ghi lại trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Ni2+ bằng EDTA 0,0100M
5
Lần
VEDTA (mL)
1
9,85
2
9,85
3
9,85
4
9,85
5
9,85
Trung bình
9,85
Nồng độ dung dịch Ni2+ tính từ kết quả chuẩn độ dung dịch là:
CNi 2+ =
9,85.0, 0100
=0,00985 M
10, 00
4) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch Zn(NO3)2 0,0100M
4.1) Pha chế dung dịch Zn(NO 3)2 0,0100M : Cân 2,6102 gam Zn(NO3)2.4H2O bằng cân phân tích.
Hòa tan tinh thể rồi định mức thành 1000 mL dung dịch Zn(NO3)2.
4.2) Chuẩn hóa dung dịch Zn2+: Lấy chính xác 10,00 mL dung dịch vừa pha, thêm 2 mL dung dịch
đệm NH3 -NH4+ 1M, thêm 6 giọt chỉ thị eriocrom đen T. Chuẩn độ bằng EDTA 0,0100M, lặp lại thí
nghiệm 5 lần.Các kết quả chuẩn độ được ghi lại trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Zn2+ bằng EDTA 0,0100M
Lần
1
2
3
4
5
Trung bình
VEDTA (mL)
9,95
10,00
10,00
10,00
10,00
9,99
Nồng độ dung dịch Zn2+ tính từ kết quả chuẩn độ dung dịch là:
CZn2+
= 9,99.0, 0100 =0,00999 M
10, 00
5) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch Fe(NO3)3 0,0100M
5.1) Pha chế dung dịch Fe(NO3)3 0,0100M
Cân 4,04 gam Fe(NO3)3.9H2O bằng cân phân tích. Hòa tan tinh thể rồi định mức thành 1000 mL dung
dịch Fe(NO3)3.
5.2) Chuẩn hóa dung dịch Fe(NO3)3 .
Lấy chính xác 10,00 mL dung dịch Fe3+ , thêm 10 giọt chỉ thị axit sunfosalixilic (lúc này dung dịch có màu
tím). Đun nóng đến 700C. Chuẩn độ bằng EDTA 0,0100M cho đến khi dung dịch chuyển từ màu tím sang
màu vàng nhạt, lặp lại thí nghiệm 3 lần.Các kết quả chuẩn độ được ghi lại trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Fe3+ bằng EDTA 0,0100M
Lần
1
VEDTA(mL)
9,95
6
2
3
Trung bình
9,95
9,95
9,95
CFe3+ =
9,95.0, 0100
= 0,00995M
10,00
6) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch Cu2+
6.1) Pha chế dung dịch Cu(NO3)20,0100M
Cân 2,4311 gam Cu(NO3)2.3H2O bằng cân phân tích. Hòa tan tinh thể rồi định mức thành 1000 mL
dung dịch Cu(NO3)2.
6.2) Chuẩn hóa dung dịch Cu(NO3)20,0100M
Lấy chính xác 10,00 mL dung dịch vừa pha, thêm 3 mL dung dịch NH 3 6M và 6 giọt chỉ thị Murexit.
Dừng chuẩn độ khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu tím. Chuẩn độ bằng EDTA 0,0100 M,
lặp lại thí nghiệm 3 lần.Các kết quả chuẩn độ được ghi lại trong bảng 2.5.
Bảng 2.5 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Cu2+ bằng EDTA 0,0100 M
Lần
1
2
3
Trung bình
VEDTA (mL)
10,35
10,35
10,30
10,33
Nồng độ dung dịch Cu2+ tính từ kết quả chuẩn độ dung dịch là:
1, 033.0, 01 =0,01033 M
CCu 2+ =
10, 00
Nồng độ các dung dịch dùng trong các thí nghiệm nghiên cứu được tổng hợp như sau:
- Dung dịch EDTA 0,0100 M
- Dung dịch Ni2+ 0,00985 M
- Dung dịch Mg2+ 0,0100 M
- Dung dịch Zn2+ 0,00999 M
- Dung dịch Fe3+ 0,00995 M
- Dung dịch Cu2+ 0,01033 M
2.4 Các thí nghiệm nghiên cứu
Để xây dựng các bài thí nghiệm vừa rèn luyện kĩ năng vừa rèn luyện các kĩ thuật chuẩn độ. Các thí
nghiệm sau được nghiên cứu:
-
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH 3 đến quá trình chuẩn độ Ni 2+ bằng EDTA với chỉ thị
-
murexit.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH 3 đến quá trình chuẩn độ EDTA bằng Ni 2+ với chỉ thị
-
murexit.
Khảo sát ảnh hưởng của thể tích đệm amoni đến quá trình chuẩn độ ngược Ni 2+ bằng Mg2+ với chỉ
-
thị ET.
Khảo sát ảnh hưởng của thể tích đệm axetat đến quá trình chuẩn độ Zn 2+ bằng EDTA với chỉ thị
PAR.
7
-
Khảo sát ảnh hưởng của thể tích đệm axetat đến quá trình định lượng Zn 2+ bằng EDTA với chỉ thị
-
PAN.
Khảo sát ảnh hưởng của thể tích đệm axetat đến quá trình chuẩn độ EDTA bằng Zn 2+ với chỉ thị
-
PAR.
Khảo sát ảnh hưởng của thể tích đệm axetat đến quá trình chuẩn độ EDTA bằng Zn 2+ với chỉ thị
-
PAN.
Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích của hệ hỗn hợp Fe – Zn với chỉ thị PAR, PAN.
Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích của hệ hỗn hợp Cu – Zn với chỉ thị PAR, Murexit.
Cơ sở lý thuyết và cách tiến hành mỗi thí nghiệm sẽ được trình bày cùng với kết quả chuẩn độ trong
chương 3.
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
Phần 1 Hệ một ion kim loại
3.1 Chuẩn độ Ni2+ bằng phương pháp complexon .
3.1.1. Chuẩn độ trực tiếp Ni2+ với chỉ thị Murexit trong môi trường NH3
Trong môi trường bazơ (NH3) dùng chỉ thị Murexit. Trong thí nghiệm này, NH3 cho vào vừa
để tạo môi trường bazơ đồng thời NH3 có khả năng tạo phức phụ với ion Ni 2+. Nồng độ NH3 có thể
ảnh hưởng tới điểm kết thúc chuẩn độ. Do vậy cần tìm khoảng nồng độ NH 3 thích hợp để không ảnh
hưởng đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng trước chuẩn độ:
- Khi cho NH3 vào dung dịch Ni2+:
8
Ni(OH)2 + 6NH3 →
(do
Ni(NH3)62+
CNH3 >> CNi2+ nên các phức khác không đáng kể).
- Khi thêm chỉ thị Murexit :
Ni(NH3)62++ H4In- → NiH2In- + 2NH4+ +
Màu xanh nhạt
4NH3
màu vàng
(với
C Ni2+ >> CH 2 In )
Dung dịch trước chuẩn độ có màu vàng (của hỗn hợp phức Ni(NH3)62+ và NiH2In-)
Phản ứng chuẩn độ:
Ni(NH3)62+ + H2Y2- → NiY2- + 2NH4+ + 4NH3
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
NiH2In- + H2Y2- + NH3 → NiY2- + H3In2- + NH4+
Màu vàng
màu tím
Tại điểm kết thúc chuẩn độ, dung dịch chuyển từ vàng sang màu tím của chỉ thị tự do (hình 3.1).
Lấy chính xác 10,00 mL Ni 2+ (0,00985M), thêm 0,1 mL NH3 6M (lượng vừa đủ để hòa tan hết
kết tủa) và 10 giọt chỉ thị murexit, lắc để trộn đều. Chuẩn độ bằng EDTA (0,0100M) , dừng khi dung dịch
chuyển từ màu vàng sang màu tím (hình 3.1), lặp lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích NH3 thêm 0,5
mL; 1,0 mL; 1,5 mL; 2,5 mL; 3,5 mL; 4,5mL; 10 mL. Tính toán so sánh với nồng độ Ni2+ chuẩn để xem
phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng nhất. Kết quả được trình bày
bảng 3.1.
Hình 3.1: Phép chuẩn độ Ni2+ với Murexit, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho chỉ thị,
trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ .
Bảng 3.1 Kết quả chuẩn độ dung dịch Ni2+ 0,00985M bằng EDTA 0,0100 M với chỉ thị Murexit.
Vi EDTA (mL)
VNH3 (mL)
C NH ( M )
trước CĐ
1
2
3
0,1
0,5
1,0
1,5
2,5
3,0
0,0594
0,286
0,545
0,783
1,200
1,385
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,80
9,85
9,85
9,85
9,85
3
9
EDTA
(mL)
9,85
9,83
9,85
9,85
9,85
9,85
CNi 2+ ( M )
0,00985
0,00983
0,00985
0,00985
0,00985
0,00985
3,5
4,5
10,0
1,556
1,862
3,000
9,85
9,90
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,86
9,85
0,00985
0,00986
0,00985
Từ kết quả chuẩn độ cho thấy hàm lượng NH3 không ảnh hưởng đến khả năng xác định điểm
cuối chuẩn độ và kết quả chuẩn độ. Tuy nhiên khi hàm lượng NH 3 ít thì tại điểm cuối chuẩn độ xảy ra
sự đổi màu tạm thời (dung dịch chuyển sang màu tím của chỉ thị tự do, sau vài giây thì dung dịch lại
chuyển về màu vàng). Khi lượng NH 3 6M cho vào từ 3 mL đến 10 mL (cho 10 mL dung dịch Ni 2+)
thì điểm chuyển màu là đột ngột. Do vậy tỉ lượng NH3/Ni2+ thích hợp là:
183 ≤
nNH3
nNi 2+
≤ 609
3.1.2 Chuẩn độ ngược Ni2+ bằng Mg2+ với chỉ thị Eriocrom đen T
Trong thí nghiệm này, NH3- NH4+ cho vào vừa để tạo môi trường có pH = 9. Trong khi đó
NH3 có khả năng tạo phức với Ni2+ nên có thể ảnh hưởng tới điểm kết thúc chuẩn độ. Do vậy cần tìm
lượng dung dịch đệm NH3- NH4+ cho vào thích hợp để không ảnh hưởng đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng trước chuẩn độ:
Ni2+ +
H2Y2- +
2NH3
→
NiY2- +
2NH4+
Xanh nhạt
Phản ứng chuẩn độ:
Mg2+ +
H2Y2- +
2NH3
→
NiY2- +
2NH4+
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
Mg2+ +
H2In2- +
NH3
→ MgIn- +
NH4+
Màu xanh
Tại điểm kết thúc chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu xanh của chỉ thị tự do sang màu tím
của phức magie với chỉ thị. (Hình 3.2).
Lấy chính xác 10,00 mL Ni2+ (0,00985M), với 20 mL EDTA (0,0100M); thêm 1,0 mL NH 3NH4+ 1M và 6 giọt chỉ thị ET, lắc để trộn đều. Chuẩn độ bằng Mg 2+ (0,0100M) , dừng khi dung dịch
chuyển từ màu xanh sang màu tím (hình 3.2), lặp lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích NH 3-NH4+
thêm 0 mL; 2,0 mL; 3,0 mL; 4,0 mL; 5,0 mL; 10,0 mL. Tính toán so sánh với nồng độ Ni 2+ chuẩn để
xem phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng nhất. Kết quả được
trình bày bảng 3.2.
10
Hình 3.2: Phép chuẩn độ ngược Ni2+ bằng Mg2+, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho chỉ
thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ.
Bảng 3.2 Kết quả chuẩn độ ngược Ni2+ 0,00985M và EDTA 0,0100M bằng Mg2+ 0,0100 M với chỉ thị
Ericrom đen T.
VMg 2+ (mL)
V Mg 2+ (mL)
CNi 2+ ( M )
q(%)
13,00
13,17
0,00683
-30,7
11,70
11,75
11,71
0,0083
-15,7
10,85
10.90
10,86
0,00914
-7,2
10,80
10,85
10,85
10,83
0,00917
-6,9
4
10,70
10,70
10,70
10,70
0,0093
-5,6
5
10,70
10,70
10,75
10,72
0,00928
-5,8
10
10,70
10,70
10,75
10,72
0,00928
-5,8
V đệm amoni
(mL)
1
2
3
0
13,50
13,00
1
11,70
2
10,85
3
Từ kết quả chuẩn độ cho thấy: khi không thêm hoặc thêm thể tích đệm amoni lượng nhỏ (1,0 mL)
vào vẫn có sự đổi màu ở điểm cuối chuẩn độ , tuy nhiên thể tích Mg 2+ dùng khá lớn, nên độ sai số tương đối
cao. Khi tăng thể tích của đệm amoni từ 3,0 mL đến 10,0 mL thì nhận thấy kết quả có độ lặp tốt . Màu của
dung dịch tại điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu xanh sang màu tím, rất dễ quan sát. Nhưng độ sai số
chuẩn độ vẫn khá cao. Vậy thể tích của đệm amoni có ảnh hưởng đến quá trình chuẩn độ ngược Ni 2+ bằng
Mg2+ , nhưng ảnh hưởng không đáng kể vì độ sai số tương đối cao.
3.1.3. Chuẩn độ EDTA bằng Ni2+ với chỉ thị Murexit trong môi trường NH3
Trong thí nghiệm này, NH3 cho vào vừa để tạo môi trường có pH = 9, vừa để cạnh tranh với
Murexit để tạo phức với Ni2+. Nồng độ NH3 có thể ảnh hưởng tới điểm kết thúc chuẩn độ. Do vậy cần
tìm khoảng nồng độ NH3 thích hợp để không ảnh hưởng đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng chuẩn độ:
Ni2+ + H2Y2- + 2NH3 →
NiY2-
+ 2NH4+
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
Ni2+ + H4In- + 2NH3 → NiH2In- + 2NH4+
Màu tím
Màu vàng
11
Tại điểm kết thúc chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu tím sang màu vàng của phức giữa kim
loại với chỉ thị . (Hình 3.3).
Lấy chính xác 10,00 mL EDTA (0,0100M), 1 mL NH3 6 M và 10 giọt chỉ thị murexit, lắc để trộn
đều. Chuẩn độ bằng Ni2+ (0,00985M), dừng khi dung dịch chuyển từ màu tím sang màu vàng (hình 3.3), lặp
lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích NH3 thêm 3 mL; 4 mL; 5,0 mL;10 mL. Tính toán so sánh với nồng độ
Ni2+ chuẩn để xem phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng nhất. Kết quả
được trình bày bảng 3.3.
Hình 3.3: Phép chuẩn độ EDTA bằng Ni2+ với chỉ thị Murexit, màu của dung dịch (từ trái sang phải)
trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ.
Bảng 3.3 Kết quả chuẩn độ dung dịch EDTA 0,010M bằng Ni2+ 0,00985M với chỉ thị Murexit.
VNH3
VNi2+ (mL)
CNH3 ( M )
C
Ni
2+
( M ) q(%)
(mL)
trước CĐ
1
2
3
1
0,545
10,30
10,30
10,35
10,32
0,00969
-1,7
3
1,385
10,40
10,40
10,35
10,38
0,00963
-2,2
4
1,714
10,50
10,50
10,55
10,52
0,00951
-3,5
5
2,00
10,50
10,55
10,55
10,53
0,00950
-3,6
10
3,00
10,80
10,75
10,80
10,78
0,00928
-5,8
Từ kết quả chuẩn độ cho thấy hàm lượng NH 3 cho vào ảnh hưởng rõ rệt đến phép chuẩn độ.
Lượng NH3 cho vào càng nhiều thì lượng Ni2+ cần dùng đến điểm cuối chuẩn độ càng lớn. Do tại
điểm cuối chuẩn độ có sự cạnh tranh giữa NH3 và murexit để tạo phức với Ni2+. Vì vậy lượng NH3
nên cho vào càng ít càng tốt.
3.2 Chuẩn độ Zn2+ bằng phương pháp complexon
3.2.1 Chuẩn độ Zn2+ trong môi trường đệm axetat với chỉ thị PAR
Trong thí nghiệm này, CH3COOH- CH3COONa cho vào vừa để tạo môi trường axit đồng
thời CH3COO- có khả năng tạo phức phụ với ion Zn 2+. Thể tích CH3COOH- CH3COONa có thể ảnh
hưởng tới điểm kết thúc chuẩn độ. Do vậy cần tìm khoảng thể tích CH 3COOH- CH3COONa thích
hợp để không ảnh hưởng đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng trước chuẩn độ:
12
Zn2+
H3In+ + 2CH3COO- →
+
Trong suốt, không màu
ZnHIn+ + 2CH3COOH
màu đỏ vang (với
CZn2+ >> CH 2 In− )
Dung dịch trước chuẩn độ có màu đỏ vang
Phản ứng chuẩn độ:
Zn2+ + H2Y2- + 2CH3COO- →
ZnY2- + 2CH3COOH
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
ZnHIn+
+
H2Y2-
+
2CH3COO- →
ZnY2-
HIn-
+
Màu đỏ da cam
+
2CH3COOH
màu vàng
Tại điểm kết thúc chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng của chỉ thị tự
do. (Hình 3.4)
Lấy chính xác 10,00 mL Zn 2+ (0,00999M), thêm 1,0 mL CH3COOH-CH3COONa có nồng độ
1M và 6 giọt chỉ thị PAR, lắc để trộn đều. Chuẩn độ bằng EDTA (0,0100M), dừng khi dung dịch
chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng (hình 3.4), lặp lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích
CH3COONa/CH3COOH thêm 0,0 mL; 2,0 mL; 3,0 mL; 4,0 mL; 5,0 mL ; 10,0 mL. Tính toán so sánh
với nồng độ Zn2+ (0,00999 M) chuẩn để xem phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối
chuẩn độ rõ ràng nhất. Kết quả được trình bày bảng 3.4.
Hình 3.4: Phép chuẩn độ Zn2+ với chỉ thị PAR của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho chỉ
thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ.
Bảng 3.4 Kết quả chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M bằng EDTA 0,0100 M với chỉ thị PAR.
V EDTA (mL)
V đệm axetat
(mL)
1
2
3
0
1
2
3
4
5
10
4,15
10,15
10,10
10,10
10,10
10,10
10,10
4,2
10,15
10,05
10,05
10,05
10,05
10,10
4,2
10,10
10,05
10,05
10,05
10,10
10,05
V EDTA (mL)
4,183
10,13
10,06
10,06
10,06
10,08
10,08
q(%)
0,00418
0,01013
0,01006
0,01006
0,01006
0,01008
0,01008
-58,2
+1,4
+0.7
+0.7
+0.7
+0.9
+0.9
Từ kết quả chuẩn độ cho thấy, khi không có dung dịch đệm axetat hoặc thể tích đệm quá nhỏ
(nhỏ hơn 0,1 mL) thì rất khó để xác định điểm cuối chuẩn độ. Do trong quá trình chuẩn độ lượng
axetat chuyển thành axit axetic, dung dịch mất tính đệm, pH của hệ giảm do vậy làm giảm khả năng
tạo phức của Zn2+ với EDTA, dẫn đến điểm cuối chuẩn độ xuất hiện sớm.
13
Khi thể tích đệm tăng lên, pH của hệ được duy trì ổn định trong suốt quá trình chuẩn độ, các
kết quả chuẩn độ có độ lặp và chính xác.
Ta thấy, nồng độ Zn2+ thu được từ kết quả chuẩn độ sai lệch so với nồng độ so sánh
1% .
Đây là sai lệch tương đối nhỏ nên có thể sử dụng phép chuẩn độ này để định lượng Zn 2+ với lượng
đệm đủ để duy trì pH của hệ.
3.2.2 Chuẩn độ Zn2+ trong môi trường đệm axetat với chỉ thị PAN
Trong thí nghiệm này, CH3COOH- CH3COONa cho vào vừa để tạo môi trường axit đồng
thời CH3COO- có khả năng tạo phức phụ với ion Zn 2+. Thể tích CH3COOH- CH3COONa có thể ảnh
hưởng tới điểm kết thúc chuẩn độ. Do vậy cần tìm khoảng thể tích CH 3COOH - CH3COONa thích
hợp để không ảnh hưởng đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng trước chuẩn độ:
Zn2++ H2In+ + 2CH3COO - → ZnIn+ + 2CH3COOH
Trong suốt, không màu
màu hồng
Dung dịch trước chuẩn độ có màu hồng ( ZnIn+)
Phản ứng chuẩn độ:
Zn2++ H2Y2- + 2CH3COO- → ZnY2- + 2CH3COOH
Dung dịch màu hồng đến khi Zn2+ hết có màu nhạt hơn.
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
ZnIn+ + H2Y2- + CH3COO- → ZnY2- + HIn + CH3COOH
Màu hồng
màu vàn
Tại điểm kết thúc chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu vàng của chỉ thị tự do.
(Hình 3.5)
Lấy chính xác 10,00 mL Zn 2+ (0,00999M), thêm 1,0 mL CH3COOH-CH3COONa có nồng độ
1M và 6 giọt chỉ thị PAN, lắc để trộn đều. Chuẩn độ bằng EDTA (0,0100M), dừng khi dung dịch
chuyển từ màu hồng sang màu vàng (hình 3.5), lặp lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích CH 3COOHCH3COONa thêm 2,0 mL; 3,0 mL; 4,0 mL; 5,0 mL ; 10 mL. Tính toán so sánh với nồng độ Zn 2+
(0,00999M) chuẩn để xem phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng
nhất. Kết quả được trình bày bảng 3.5.
14
Hình 3.5: Phép chuẩn độ Zn2+ với chỉ thị PAN, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho
chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ.
Bảng 3.5 Kết quả chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M bằng EDTA 0,0100M với chỉ thị PAN.
V đệm axetat
(mL)
1
2
3
4
5
10
VEDTA (mL)
1
10,45
10,35
10,10
9,95
9,90
9,95
2
10,45
10,35
10,10
9,95
9,95
9,95
q(%)
3
10,40
10,30
10,05
9,90
9,95
9,95
10,43
10,33
10,08
9,93
9,93
9,95
0,01043
0,01033
0,01008
0,00993
0,00993
0,00995
+4,4
+3,4
+0,9
-0,6
-0,6
-0,4
Từ kết quả chuẩn độ cho thấy lượng dung dịch đệm axetat cho vào có ảnh hưởng đến kết quả thí
nghiệm. Thí nghiệm cho kết quả ổn định và có sai số nhỏ (<1%), khi thể tích dung dịch đệm cho vào hơn
3 mL (cho 10 mL dung dịch Zn2+ ban đầu). Do vậy, khi sử dụng chỉ thị PAN trong đệm axetat để chuẩn
độ Zn2+ thì cần duy trì thể tích đệm 3 mL đến 10 mL thì sẽ chuẩn độ Zn2+ với độ chính xác cao.
3.2.3 Chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAR trong môi trường đệm axetat.
Trong thí nghiệm này CH3COOH - CH3COONa cho vào để duy trì hệ đệm, đồng thời CH 3COOcó khả năng tạo phức phụ với ion Zn2+. Thể tích CH3COOH- CH3COONa có thể ảnh hưởng tới điểm kết
thúc chuẩn độ. Do vậy cần tìm khoảng thể tích CH 3COOH- CH3COONa thích hợp để không ảnh hưởng
đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng chuẩn độ:
Zn2++ H2Y2- + 2CH3COO- → ZnY2- + 2CH3COOH
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
Zn2+ + HIn-
→
Màu vàng
ZnHIn+
màu đỏ vang
Lấy chính xác 10 mL EDTA (0,0100M); thêm 1,0 mL CH3COONa-CH3COOH có nồng độ 1M
và 6 giọt chỉ thị PAR. Chuẩn độ bằng Zn 2+ (0,00999M), dừng khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang
màu đỏ vang (hình 3.6), lặp lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích CH3COONa/CH3COOH thêm 0 mL;
2,0 mL; 3,0 mL; 4,0 mL; 5,0 mL;10,0 mL. Tính toán so sánh với nồng độ Zn 2+ (0,00999 M) chuẩn để
15
xem phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối chuẩn độ rõ ràng nhất. Kết quả được trình bày
bảng 3.6.
Hình 3.6: Phép chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAR, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước
khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
Bảng 3.6: Kết quả chuẩn độ EDTA 0,0100 M bằng dung dịch Zn2+ 0,00999M với chỉ thị PAR.
VZn2+ (mL)
V đệm axetat
(mL)
1
2
0
1
2
3
4
10,15
1015
10,05
10,10
5
10
V Zn2+ (mL)
q(%)
10,10
10,10
10,05
10,05
3
Không xác định
10,10
10,12
10,10
10,12
10,10
10,06
10,05
10,06
0,00988
0,00988
0,00994
0,00994
-1,1
-1,1
-0,5
-0,5
10,10
10,05
10,05
10,06
0,00994
-0,5
10,05
10,05
10,05
10,05
0,00995
-0,4
Từ kết quả chuẩn độ cho thấy lượng dung dịch đệm ảnh hưởng không mạnh đến phép chuẩn
độ. Khi thêm từ 1 mL đến 10 mL thì sai số thay đổi từ -1,1% đến -0,4%. Trong đó khi lượng dung
dịch đệm cho vào từ 3 mL đến 10 mL thì kết quả chuẩn độ khá ổn định với sai số nhỏ. Do vậy có thể
dùng phép chuẩn độ này để định lượng Zn2+.
3.2.4 Chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAN trong môi trường đệm axetat.
Trong thí nghiệm này CH3COOH - CH3COONa cho vào để duy trì hệ đệm, đồng thời CH3COOcó khả năng tạo phức phụ với ion Zn2+. Thể tích CH3COOH - CH3COONa có thể ảnh hưởng tới điểm
kết thúc chuẩn độ. Do vậy cần tìm khoảng thể tích CH 3COOH - CH3COONa thích hợp để không ảnh
hưởng đến kết quả chuẩn độ.
Các phản ứng dùng trong quá trình chuẩn độ:
Phản ứng chuẩn độ:
Zn2++ H2Y2- +2CH3COO- → NiY2- + 2 CH3COOH
Phản ứng kết thúc chuẩn độ:
Zn2+ + HIn + CH3COOMàu vàng
→
ZnIn+ + CH3COOH
màu hồng
Lấy chính xác 10 mL EDTA (0,0100M); thêm 1,0 mL CH 3COONa-CH3COOH có nồng độ
1M và 6 giọt chỉ thị PAN, lắc để trộn đều. Chuẩn độ bằng Zn 2+ (0,00999M), dừng khi dung dịch
16
chuyển từ màu vàng sang màu hồng (hình 3.7), lặp lại thí nghiệm 3 lần. Thay đổi thể tích
CH3COONa-CH3COOH thêm 2,0 mL; 3,0 mL; 4,0 mL; 5,0 mL;10,0 mL. Tính toán so sánh với nồng
độ Zn2+ (0,00999 M) chuẩn để xem phép nào sai số ít nhất và khả năng xác định điểm cuối chuẩn độ
rõ ràng nhất. Kết quả được trình bày bảng 3.7.
Hình 3.7: Phép chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAN, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước
khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
Bảng 3.7 Kết quả chuẩn độ EDTA 0,0100 M bằng dung dịch Zn2+ 0,00999M với chỉ thị PAN.
V đệm axetat
(mL)
1
2
3
4
5
10
VZn2+ ( mL)
1
10,70
10,80
10,80
10,80
10,80
10,80
2
10,70
10,80
10,85
10,85
10,85
10,85
3
10,75
10,75
10,80
10,80
10,80
10,85
V Zn2+ (mL)
CZn 2+ ( M )
q(%)
10,72
10,78
10,82
10,82
10,82
10,83
0,0093
0,00927
0,00924
0,00924
0,00924
0,00923
-6,9
-7,2
-7,5
-7,5
-7,5
-7,6
Kết quả so sánh với thí nghiệm tương tự dùng chỉ thị PAR cho thấy. Khi dùng PAN thì sai số
của phép chuẩn độ lớn hơn và có giá trị âm, do lượng Zn 2+ cần dùng để đạt đến điểm cuối chuẩn độ là
lớn hơn. Điều này có thể giải thích do khả năng tạo phức của Zn 2+ với PAN tại pH ~ 5 là yếu hơn
nhiều so với PAR (PAN: lg β ZnIn+ = 11,2, pK H 2 In+ = 1,9 & 12,2; PAR: lg β ZnHIn+ = 12,4 với pK H
3 In
+
=
3,1; 5,6; 11,9). Thêm vào đó giá trị lg β Zn ( Ac )+ = 1,5 là giá trị không lớn nhưng trong trường hợp
chuẩn độ với chỉ thị PAN thì lượng axetat ảnh lưởng đáng kể hơn. Do vậy với thí nghiệm chỉ chuẩn
độ Zn2+ bằng EDTA, không làm ngược lại với chỉ thị PAN không nên dùng thí nghiệm này để định
lượng Zn2+ khi so sánh với các thí nghiệm khác có độ chính xác cao hơn
Phần 2: Nghiên cứu một số hệ dung dịch 2 ion sử dụng chuẩn độ tạo phức để xác
định nồng độ từng ion
3.3 . Hệ dung dịch Fe – Zn.
Để xác định hàm lượng Zn2+ thì Fe3+ được che bằng ion pyrophotphat, sau đó chuẩn độ Zn 2+
bằng EDTA với chỉ thị và môi trường thích hợp. Tiếp đến xác định hàm lượng tổng Fe 3+ và Zn2+ bằng
kĩ thuật chuẩn độ ngược, từ đó tính được hàm lượng Fe 3+. Trong đó nồng độ Fe, Zn được thay đổi để
tìm tỉ lệ thích hợp. Chúng tôi tiến hành với 2 chỉ thị PAR và PAN.
17
Các phản ứng xảy ra ở thí nghiệm 1
Phản ứng che Fe3+ = pyrophotphhat P2O74Fe3+ + 2P2O74- → [Fe(P2O7)2]5Phản ứng giữa các ion kim loại và chỉ thị
Zn2+ + In → ZnIn
Zn2+ + Y4- → ZnY2-
ZnIn + Y4- → ZnY2- + In
Các phản ứng xảy ra ở thí nghiệm 2
Fe3+ + Y4- → FeY-
Zn2+ + Y4- → ZnY2-
Cu2+ + Y4- → CuY2-
Cu2+ + In
→
CuIn
Để nghiên cứu tỷ lệ Fe3+ : Zn2+ thích hợp các thí nghiệm được tiến hành như sau: lấy 2 bình
chuẩn độ như nhau về một lượng x mL Fe3+ và y mL Zn2+.
Thí nghiệm 1 : Thêm 3 mL pyrophotphat lắc đều. Sau đó thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat
và 6 giọt thuốc thử PAR. Chuẩn độ Zn2+ (0,00999M) trong dung dịch bằng EDTA (0,0100M) đến khi
dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng (Hình 3.8).
Thí nghiệm 2 : Thêm 25 mL EDTA (0,0100M) vào bình, sau đó thêm 1,5 mL dung dịch đệm
axetat và 6 giọt thuốc thử PAR , lắc đều. Chuẩn độ bằng dung dịch Cu 2+ (0,01033M) đến khi dung dịch
chuyển từ màu vàng sang màu đỏ (Hình 3.9).
Hình 3.8: Phép chuẩn độ che Fe3+ để xác định Zn2+ với chỉ thị PAR, màu của dung dịch (từ trái
sang phải) trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ.
Hình 3.9: Phép chuẩn độ tổng ngược bằng Cu2+ với chỉ thị PAR, màu của dung dịch (từ trái sang phải)
trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
18
Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần, sau đó làm tương tự với chỉ thị PAN. Màu của dung dịch trong
quá trình chuẩn độ được thể hiện trong hình 3.10 và 3.11. Kết quả được trình bày ở bảng 3.8.
Hình 3.10: Phép chuẩn độ che Fe3+ để xác định Zn2+ với chỉ thị PAN, màu của dung dịch (từ trái sang
phải) trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
Hình 3.11: Phép chuẩn độ tổng ngược bằng Cu2+ với chỉ thị PAN, màu của dung dịch (từ trái sang phải)
trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
Bảng 3.8 Bảng kết quả chuẩn độ hỗn hợp Fe-Zn với các thuốc thử PAR, PAN (
= 0,01033 M; CEDTA= 0,0100 M;
Hệ
= 0,00995 M)
Thí nghiệm 1
V1(mL)
EDTA
x(mL)
y(mL)
Thí nghiệm 2
CZn 2+ , LT CFe , LT
3+
(M)
V1i
= 0,00999 M;
1
VEDTA
(z mL)
V2 (mL) Cu2+
V2i
Thuốc thử PAR
19
2
(M)
(M)
Sai số
tương đối
(q%)
(M)
Sai số
tương đối
(q%)
10
8
7,65
7,70
7,65
7,67
4,26.10
-3
25
7,00
7,05
7,05
7,07
4,44.10-3
5,53.10-3
-4,1
-0,7
-3
5,57.10
10
10
9,80
9,85
9,80
9,82
4,91.10-3
25
5,15
5,15
5,20
5,17
4,92.10-3
5,00.10-3
-1,8
4,98.10-3
-1,2
8
10
9,90
9,90
9,85
9,88
5,49.10-3
25
7,10
7,15
7,15
7,13
4,31.10-3
5,55.10-3
-1,1
4,42.10-3
-2,5
4,44.10-3
5,53.10-3
7,07
-3
Thuốc thử PAN
8
7,85
7,85
7,85
10
10
9,85
9,85
9,80
9,83
8
10
10,10
10,1 0
10,15
10,12
10
7,85
25
7,05
7,05
7,10
4,92.10-3
25
5,25
5,20
5,25
5,23
5,62.10-3
25
7,05
7,00
7,00
7,08
4,36.10
-3
5,47.10
-1,8
-1,1
4,88.10-3
5,00.10-3
-1,6
4,98.10-3
-2,0
4,24.10-3
5,55.10-3
+1,2
4,42.10-3
-4,1
CM n+ , LT : nồng độ ion trong dung dịch trước chuẩn độ (đã tính đến sự pha loãng thể tích)
theo lý thuyết.
CM n+ ,TN : nồng độ ion trong dung dịch trước chuẩn độ theo thực nghiệm.
Từ kết quả chuẩn độ so sánh các thí nghiệm cho thấy các sai số với hai chỉ thị là tương đối ổn
định và chấp nhận được. Tuy nhiên hệ ít Fe3+ thì sai số khi xác định Zn2+ là tốt hơn.
3.4 . Hệ dung dịch Cu– Zn.
Để xác định hàm lượng Zn2+ thì Cu2+ được che bằng Na2S2O3, sau đó chuẩn độ Zn2+
(0,00999M) bằng EDTA (0.0100M) với chỉ thị và môi trường thích hợp. Tiếp đến xác định hàm
lượng tổng Cu2+ và Zn2+ bằng kĩ thuật chuẩn độ tổng trực tiếp, từ đó tính được hàm lượng Cu 2+. Trong
đó nồng độ Cu, Zn được thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp. Chúng tôi tiến hành với 2 chỉ thị PAR và
Murexit.
Các phản ứng xảy ra ở thí nghiệm 1
Phản ứng che Cu2+ = Na2S2O3
Cu2+ + 3S2O32- → [Cu(S2O3)3]4- (lgβ = 13,84)
Phản ứng giữa các ion kim loại và chỉ thị
Zn2+ + In → ZnIn
Zn2+ + Y4- → ZnY2-
Các phản ứng xảy ra ở thí nghiệm 2 và 3
Cu2+ + In → CuIn
Zn2+ + Y4- → ZnY2-
Zn2+ + In → ZnIn
CuIn + Y4- → CuY2- + In
Cu2+ + Y4- → CuY2ZnIn + Y4- → ZnY2- + In
Để nghiên cứu tỷ lệ Cu2+: Zn2+ thích hợp các thí nghiệm được tiến hành như sau: lấy 2 bình
chuẩn độ như nhau về một lượng x mL Cu2+ và y mL Zn2+.
20
Thí nghiệm 1 : Thêm 3 mL natrithiosunfat lắc đều. Sau đó thêm 1,5 mL dung dịch đệm
axetat và 6 giọt chỉ thị PAR. Chuẩn độ Zn 2+ (0,00999M) trong dung dịch bằng EDTA (0,0100M) đến
khi dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng. Ghi thể tích, lặp lại 3 lần (Hình 3.12).
Thí nghiệm 2 : Thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat và 6 giọt chỉ thị PAR. Chuẩn độ hỗn hợp
Cu-Zn trong dung dịch bằng EDTA (0,0100M) đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu
xanh úa . Ghi thể tích, lặp lại 3 lần (Hình 3.13).
Thí nghiệm 3 : Thêm 1,5 mL dung dịch NH 3 6M và 6 giọt chỉ thị Murexit. Chuẩn độ hỗn hợp
Cu-Zn trong dung dịch bằng EDTA (0,0100M) đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu
tím . Ghi thể tích, lặp lại 3 lần(Hình 3.14). Kết quả được trình bày ở bảng 3.9.
Hình 3.12: Phép chuẩn độ che Cu2+ để xác định Zn2+ với chỉ thị PAR, màu của dung dịch (từ trái sang
phải) trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
Hình 3.13: Phép chuẩn độ tổng Cu2+ và Zn2+ với chỉ thị PAR, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước
khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ
Hình 3.14: Phép chuẩn độ tổng Cu2+ và Zn2+ với chỉ thị Murexit, màu của dung dịch (từ trái sang
phải) trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ.
21
Bảng 3.9 Bảng kết quả chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn với các thuốc thử PAR, Murexit (
0,00999 M;
= 0,01033 M; CEDTA= 0,0100M)
Hệ
Thí nghiệm 1
Thí nghiệm 2
CZn2+ , LT
V1(mL)
EDTA
(M)
Sai số tương
đối
(q%)
(M)
x(mL)
=
y(mL)
V1i
V2i
1
CCu 2+ , LT
(M)
Sai số tương
đối
(q%)
2
Chỉ thị PAR
8
8,10
8,10
8,05
10
10
10,05
10,10
10,10
10,08
5,04.10-3
20,5
20,5
20,55
8
10
10,10
10,15
10,10
10,03
5,57.10-3
18,40
18,40
18,45
10
8,08
4,49.10
-3
18,35
18,40
18,40
20,52
18,42
18,38
5,72.10
4,44.10-3
5,74.10-3
+1,3
-0,4
-3
5,22.10-3
5,00.10
+0,8
-3
5,17.10-3
+1,0
4,66.10-3
5,55.10-3
+0,4
4,59.10-3
+1,5
4,44.10-3
5,74.10-3
+1,3
-3,3
Chỉ thị Murexit
10
8
18,05
18,05
18,10
18,07
5,55.10-3
10
10
20,25
20,25
20,20
20,23
5,08.10-3
5,00.10-3
+0,8
5,17.10-3
-1,7
8
10
17,95
17,95
18,00
17,98
4,42.10-3
5,55.10-3
+0,4
4,59.10-3
-3,7
CM n+ , LT : nồng độ ion trong dung dịch trước chuẩn độ (đã tính đến sự pha loãng thể tích)
theo lý thuyết.
CM n+ ,TN : nồng độ ion trong dung dịch trước chuẩn độ theo thực nghiệm.
Từ kết quả chuẩn độ so sánh các thí nghiệm cho thấy các sai số với hai chỉ thị là tương đối ổn
định và chấp nhận được. Tuy nhiên hệ ít Cu2+ thì sai số khi xác định Zn2+ là tốt hơn.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian tiến hành các thực nghiệm nghiên cứu đối với phản ứng chuẩn độ tạo phức,
chúng tôi đã thu được một số kết quả quan trọng như sau:
1. Đã nắm rõ chi tiết quy trình chuẩn bị một bài thực hành phân tích định lượng bằng phép
chuẩn độ thể tích:
- Cân và pha các chất chuẩn.
22
- Chuẩn hóa các dung dịch chuẩn và dung dịch nghiên cứu.
- Chuẩn bị các mẫu phân tích và tiến hành chuẩn độ.
2. Đã nghiên cứu một số kĩ thuật chuẩn độ Ni 2+ bằng phương pháp complexon. Trong đó chỉ
có thí nghiệm chuẩn độ thể tích trực tiếp Ni 2+ bằng EDTA, dùng chỉ thị Murexit trong môi trường
NH3 là cho kết quả ổn định. Các thí nghiệm chuẩn độ ngược Ni2+ bằng Mg2+ và chuẩn độ EDTA bằng
Ni2+ đều cho kết quả chưa phù hợp với chuẩn độ thể tích. Điều này có thể do tốc độ phản ứng tạo
phức giữa Ni2+ với Y4- chậm. Các thí nghiệm này cần được nghiên cứu thêm.
3. Đã nghiên cứu một số kĩ thuật chuẩn độ xác định Zn 2+ với các chỉ thị PAN và PAR. Kết
quả cho thấy chuẩn độ trực tiếp Zn 2+ bằng EDTA dùng chỉ thị PAR, PAN và chuẩn độ EDTA bằng
Zn2+ với chỉ thị PAR đều cho kết quả phù hợp. Khi chuẩn độ EDTA bằng Zn 2+ thì không nên dùng chỉ
thị PAN.
4. Nghiên cứu hệ dung dịch 2 ion chứa Zn2+ là Zn2+ và Fe3+; Zn2+ và Cu2+. Sử dụng các kĩ thuật
che, chuẩn độ tổng trực tiếp, chuẩn độ ngược để xác định hàm lượng từng ion trong dung dịch. Kết quả
thu được là ổn định và sai số chấp nhận được. Do vậy có thể sử dụng các hệ này để xác định các bài thí
nghiệm rèn luyện kĩ năng cũng như kiến thức chuẩn độ thể tích trong bồi dưỡng học sinh giỏi phần thực
hảnh.
23
