Download Title: Titration Curves and Equilibria in Acid-Base Systems and more Thesis Chemistry in PDF only on Docsity!
I. Chất chỉ thị pH
Chỉ thị đổi màu thuận nghịch với sự biến đổi pH trong dd trong quá trình chuẩn độ. Là một axit hoặc bazơ yếu có màu của 2 dạng acid và base liên hợp khác nhau. SỰ ĐỔI MÀU CỦA CHỈ THỊ:
- Thuyết ion: pH thay đổi, chuyển dịch CB phân ly của chỉ thị.
- Thuyết nhóm mang màu: cấu trúc các nhóm mang màu của chỉ thị thay đổi khi pH thay đổi.
- Thuyết ion – nhóm mang màu: kết hợp 2 thuyết trên.
Chƣơng 3: PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ACID – BASE (chapter 10: ACID – BASE TITRATIONS, NEUTRALIZATION TITRATIONS)
11/20/2015 (^2)
760
𝐻𝐼𝑛 𝐻 + + 𝐼𝑛− Ka
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + lg 𝐼𝑛
− 𝐻𝐼𝑛
KHOẢNG pH ĐỔI MÀU CỦA CHỈ THỊ
Khoảng pH mà tại đó chỉ thị đổi màu.
Giả sử chỉ thị có dạng acid HIn và dạng base In-.
Tỷ số [In-]/[HIn] quyết định màu sắc dd. Thông thường, khi nồng độ 2 dạng hơn kém nhau cỡ 10 lần thì có thể phân biệt được màu sắc 2 dạng.
Khoảng pH đổi màu của chỉ thị ∆pHInd : pKa – 1 ≤ pH ≤ pKa + 1 (2 đơn vị pH). Thực tế, ∆pHInd được xác định dựa vào thực nghiệm.
11/20/2015 (^10)
- chất chỉ thị màu hỗn hợp : gồm 2 chỉ thị pH bromocresol lục + methyl cam : cam chàm lục, (3.5-4.3) bromocresol lục + chlorophenol đỏ : vàng lục chàm tím (5.4-6.2) Bromothylmol chàm + phenol đỏ : vàng tím (7.2 7.6) Thymolphthalein + alizarin vàng : vàng tím (10.2)
- chất chỉ thị màu hỗn hợp gồm 1 chỉ thị pH và 1 phẩm màu trơ methyl đỏ + methylene chàm : Đỏ tía lục (5.4, 5.2–5.6) dimethyl vàng + methylene chàm : chàm tím lục (3.25, 3.2–3.4) Đỏ trung tính + methylene chàm : Tím chàm lục (7.0, 6.8–7.3)
- chất chỉ thị vạn năng
tropeolin + methyl cam + methyl đỏ + bromothymol chàm + phenolphthalein + alizarin vàng R Đỏ cam (2.0) cam đỏ (3.0) cam (4.0) cam vàng (5.0) vàng cam (6.0) vàng (6.5) vàng lục (7.0) lục lục chàm (8.0) tím chàm (9.0) tím (10.0) tím đỏ (12.0)
11/20/2015 (^11)
II. Chuẩn độ acid - base
- Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng cho nhận proton, thuyết Bronsted – Lowry.
- Alkalimetry: base mạnh định lượng acid Acidimetry: acid mạnh định lượng base
- Đƣờng cong chuẩn độ: Biểu diễn giá trị pH theo lượng acid (base) chuẩn thêm vào.
11/20/2015 (^13)
b. Sai số chuẩn độ:
q = V^ − VVTĐ TĐ
= CV CoVo^ −CoVo = P − 1
Tại thời điểm kết thúc chuẩn độ (lân cận ĐTĐ)
q = P – 1 = ([OH-] - [H+]) C C+CCoo
c. Dựng đường cong chuẩn độ:
VD: Vẽ đường cong chuẩn độ 100 mL dd HCl 0,1 M bằng dd NaOH 0,1 M.
MT acid [H+] >> [OH-]: (1) => [H+] = (1-P) (^) 𝐕𝐂𝐨𝐕𝐨+𝐕𝐨
- Tại lân cận ĐTĐ: V+Vo Vo ≈^
C+Co C : (1) => P^ –^ 1 =^ ([OH
- ] - [H+]) C+Co CCo P – 1 = (𝐾𝑤 ℎ - h) C CCo+Co : giải PT bậc 2 tìm h.
- Tại ĐTĐ:
P = 1: (1) => h = 𝐾𝑤 ℎ = 10-^7 : pH = 7.
-Sau và xa ĐTĐ:
MT base: [OH-] >> [H+] : (1) => [OH-] = (P - 1) VCoVo+Vo
h = (^) 𝑃𝐾𝑤− 1. V CoVo+Vo
d. Bước nhảy chuẩn độ và cách chọn chỉ thị:
- BNCĐ:
- Khu vực trên đường cong chuẩn độ, pH thay đổi đột ngột ứng với biến thiên một lượng rất nhỏ chất chuẩn.
- Phụ thuộc vào acid, base sử dụng: ứng với q xác định, C và Co càng tăng, BNCĐ càng dài và ngược lại. C = Co Với q = ± 0,1 % q = ± 0,2 % 1 M 3,3 – 10,7 3 - 11 0,1 M 4,3 – 9,7 4 – 10 0,01 M 5,3 – 8,7 5 – 9
- Chọn chỉ thị: Với q = ± 0,1 % ; C = Co = 0,1 M; BNCĐ: 4,3 – 9,7 : sử dụng được cả 4 chỉ thị: Metyl d.cam (pT = 4,4); Metyl đỏ(pT = 6,2); Phenol đỏ(pT = 7); Phenolphtalein(pT = 9). AD: Tính q trong phép chuẩn độ dd HCl 0,1 M bằng dd NaOH 0,1 M sử dụng 4 chỉ thị trên.
2. Chuẩn độ base mạnh
HCl + NaOH NaCl + H 2 O H+^ + OH-^ H 2 O
P – 1 = ([H+] - [OH-] ) V CoVo+Vo
q = P – 1 = ([H+] - [OH-] ) 𝐶 𝐶𝐶𝑜+𝐶𝑜
- Dựng đường cong chuẩn độ:
Chuẩn độ 100 mL dd NaOH 0,1 M bằng dung dịch HCl 0,1 M.
(Dựa vào biểu thức PT đ.c.c.đ và phần mềm).
HCl (C M, V mL)
NaOH (Co M, Vo mL)
Nhận xét:
Phép chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh (hay ngược lại) là phép chuẩn độ đối
xứng. pHđ + pHc = 14 với q xác định
Hai đường biểu diễn của 2 phép chuẩn độ trên đối xứng qua trục y = pH = 7.
pHtđ trong 2 phép chuẩn độ đều bằng 7.
Điều kiện ƐNQ < 0,
Tại ĐTĐ: ƐNQ = 𝐻
pCo + p (^) 𝐶+𝐶𝐶𝑜 < 4
3. Chuẩn độ đơn acid yếu
HA + NaOH NaA + H 2 O HA + OH-^ A-^ + H 2 O
a. PT đường cong chuẩn độ:
Chuẩn độ Vo (mL) dd HA Co (M) bằng dd NaOH C (M).
Hằng số phân ly acid HA là Ka.
Thể tích dd NaOH thêm vào là V (mL).
[H+].[OH-]=10- Ka = 𝐻
- .[𝐴− ] [𝐻𝐴] [Na+] = (^) 𝑉+𝐶𝑉𝑉𝑜 [HA]+[A-] = (^) 𝑉𝐶+𝑜𝑉𝑉𝑜𝑜 [H+] + [Na+] = [OH-] + [A-]
NaOH (C M, V mL)
HA (Co M, Vo mL)
c. Dựng đường cong chuẩn độ:
VD: Vẽ đường cong chuẩn độ 100 mL dd HA 0,1 M (Ka = 10-4,76) bằng dd NaOH 0,1 M.
Khi chưa thêm NaOH: V = 0 mL; P = 0;
MT acid h >> Kw h : (^) KaKa+h = (^) Coh
Nếu Ka <<h thì: h = KaCo
Sau khi thêm V mL NaOH nhưng vẫn còn xa ĐTĐ:
Dung dịch đệm, h và Kw h << [HA] và [A-] :
(2) => P - 1 = - (^) 𝐡+𝐡𝐊𝐚 => h = Ka.^1 − PP
Trước và lân cận ĐTĐ: h = Ka.1−PP
Tại ĐTĐ:
V = 100 mL, P = 1: dd base yếu A-, H 2 O => Kw h >> h:
0 = Kw h. C CCo+Co - (^) h+hKa
Khi Ka >> h (acid không quá yếu): h = Kw. Ka. C+CoCCo
Sau và lân cận ĐTĐ
P ≈ 1, P > 1, DD có môi trường base mạnh: A- và OH- dư => Kwh >> h,
P - 1 = Kw h. C CCo+Co => h = (^) PKw− 1. C CCo+Co
Sau và xa ĐTĐ
P > 1, hệ A-^ và OH-^ dư: h = (^) P−1Kw. V C+oVVoo
