Tải bản đầy đủ

Đại cương về hóa phân tích chuong 4 hằng số đặc trưng điều kiện của các cân bằng hóa học đơn giản trong nước

28/09/2012

CH

H NG S

N I DUNG 

NG 4

C TR NG I U KI N

1.
2.

Khái ni m v cân b ng nhi u
HS T K c a cân b ng trao
đ i đi n t
HS T K c a cân b ng trao
đ i ti u phân
ng d ng


C A CÁC CÂN B NG HOÁ H C
N GI N TRONG N

C

3.
4.

Khái ni m v cân b ng nhi u
• Là các cân b ng t n t i song song v i cân b ng chính
trong dung d ch, làm thay i n ng
các c u t
th i i m cân b ng
thay i m c
c a cân b ng
chính. H ng s
c tr ng Knh
• Các c u t tham gia cân b ng nhi u (Z):
– Trong thu c th , ngoài C.
– Trong dung d ch m u, ngoài X.
– Các hóa ch t thêm vào trong quá trình phân tích.

• Cân b ng chính (hàng ngang):
C+X

CX

(1)

• Cân b ng nhi u (hàng d c)
X+Z
A+B
(2)
• K t h p (1,2) H ng s
c tr ng i u ki n cho toàn
h (K’, E0’, β’, k’, T’…)

Các lo i cân b ng nhi u
Cân b ng chính (theo nguyên lý Le Châtelier: cân b ng d ch

chuy n theo chi u ch ng l i s thay i).

Kox

• [X]o = n ng
• [X]’ = n ng
• [X] = n
= n ng

ban  u c a X
còn l i c a X sau khi tác d ng v i C
t do c
do c a X trong
X trong dd t i CB 
CB

(sau khi tham gia cân b ng chính l n cân b ng ph )

[X ]' = [X ( Z1 )] + [X ( Z 2 )] + ... + [X ( Z n )] + [X ]
[X ( Z i )] = β1,i [X ][. Z ]i


X(Z)

= h s i u ki n c a X khi có Z 
[X ]0 = α
[X ]' = α

X (C )
'
[X ] X ( Z )
[X ]

C+

CX

X
+
Z2

+
Z1
Txz

XZ

A
+
B

X(Z2)1.... X(Z2)1....

Cân b ng nhi u
t ot a
Knh = 1/TXZ

Cân b ng nhi u
oxy hóa kh
Knh = Kox

Cân b ng nhi u
t o ph c
n

K nh = α X ( Z ) = 1 + ∑ β X ( Z )i
i =1

Khái ni m v cân b ng nhi u
C+X
CX
X+Z
X(Z)1, X(Z)2,…

CX

C+X
+
Z

CX

C+X
+
Z

H s

i u ki n α

• H s i u ki n α ≥ 1
• Khi tính toán, cho phép b qua các s h ng a nh
h n các s h ng khác t 103 l n. Ví d :
α = 1 + 103,5 + 106,5 + 109,7 ≈ 109,7

• X b Z gây nhi u theo
cân b ng nhi u t o ph c:
n
α X ( Z ) = 1 + ∑ β1,i [Z ]i
i =1

• X b nhi u b i Z1, Z2 theo CB nhi u t o ph c
n

n

i =1

j =1

α X ( Z ,Z ) = 1 + ∑ β1,i [Z1 ]i + ∑ β1, j [Z1 ]j = α X ( Z ) + α X ( Z ) − 1
1

2

1

2

1


28/09/2012

H ng s
c tr ng i u ki n c a
bán cân b ng trao i i n t
nh h

ng c a pH

2.

nh h

ng
g c a cân b ng
g nhi u t o p
ph c

3.

nh h

ng c a cân b ng nhi u t o t a

Ox

nh h

E=

ng khác

+ ne-

E0

Kh

(1)

ng c a cân b ng nhi u t o ph c

Eo '

⇒ Eo ' = Eo −

nh h

+

0,059 [Ox' ]
lg
n
[Kh' ]

0,059 α Ox ( Z1 )
lg
α Kh ( Z2 )
n

ng c a cân b ng nhi u t o ph c

• N u tr ng h p Z1 th a nhi u so v i d ng Ox
hay Z2 th a nhi u so v i d ng kh thì:

0,059 βOx
lg
E '≈ E −
n
β Kh
o

0,059
lg[ H + ]m
n

Eo ' = Eo +

nh h

ng c a cân b ng nhi u t o ph c
O x + ne
+

0,059 α Kh ( Z2 ) 0,059 [Ox' ]
lg
lg
E = Eo +
+
n
α Ox ( Z1 )
[Kh' ]
n
maø
ma

ng c a pH

Th oxy hóa chu n i u ki n c a cân b ng
oxy hóa kh b nhi u b i H+:

1.

4. Các nh h

nh h

-

Kh
+

Z1

Z2

Ox(Z1)

Kh(Z2)

O x (Z 1 ) 1 ....

K h (Z 2 ) 1 ....

Z1 không nhi u lên d ng Ox: Eo’> Eo
Ox(Z1) = 1
bán cân b ng oxy hóa kh d ch chuy n theo chi u t
trái sang ph i
cân b ng nhi u d ng kh làm t ng
tính oxy hóa c a d ng oxy hóa.
• Kh(Z2) = 1 Z2 không nhi u lên d ng Kh
Eo’< Eo
bán cân b ng chính d ch chuy n theo chi u t ph i
sang trái
cân b ng nhi u d ng oxy hóa làm gi m
tính oxy hóa c a d ng oxy hóa.
• Ox(Z1) và Kh(Z2) 1, cân b ng chính có th d ch chuy n
hay không d ch chuy n tùy thu c vào giá tr c a Ox(Z1)
và Kh(Z2) .



nh h

ng c a cân b ng nhi u t o t a

Ox + ne+

Kh
+

Z1

o

TOx(Z1)
Ox(Z1)1.

TOx(Z1) = [Ox][Z1]

Z2
TKh(Z2)

TKh(Z1) = [Kh][Z2]

Kh(Z2)1

2


28/09/2012

H ng s đ c tr ng đi u ki n c a cân b ng
trao đ i đi n t

Khi ghép chung cân b ng ph  vào cân b ng chính:

Ox(Z1) + Z2 + ne-

E = E o '+

Kh(Z2)

0.059 [ Z 2 ]
lgg
[ Z1 ]
n

→ Eo '= Eo +

0.059 TOx ( Z1 )
lg
n
TKh ( Z 2 )

ng đ

ng đi u ki n

Th t

n2Ox1 +  n1Kh2
  n1Ox2 +  n2Kh1
• C p 1: Ox1/Kh1            E01
• C p 2: Ox2/Kh2            E02

+ Z1

• Ch có ôi Ox1/Kh1 b nh h

H ng s
c tr ng c a bán cân b ng thay
tha
i E0
E0’ làm h ng s
c tr ng c a cân b ng thay
Et ’
i: K K’; Et
H ng s cân b ng i u ki n K’:

K ' = 10

• Ngoài nh h ng c a H+ ôi Ox1/Kh1 còn
ch u nh h ng cân b ng ph khác:

n1E o '1 + n 2 E o 2 0.059
E'tñ =
lg[H + ]m
+
n1 + n 2
n1 + n 2

n1E o '1 + n2 E o 2
E 'td =
n1 + n2
0.059
lg[ H + ]m )
n1

Th t

ng đ

ng đi u ki n

Cân b ng nhi u là cân b ng t o ph c

A

(Ox1 + n1e +mH+

E'tñ =

o

ng đi u ki n

ng c a H+

n E o1 + n2 E o 2 0.059
lg[ H + ]m
E 'td = 1
+
n1 + n2
n1 + n2

( E o '1 =

ng đ

Th t

n1n2 ( E o1 ' − E o 2 ')
0, 059

o

 pKh1 + 1/2mH2O)

+

Z1

Z2

A ( Z 1 ) ,. .



D

p

+

A(Z1)

1−p

n1E '1+n2E '2 0.059
[Kh ]
+
lg[H+ ]m * 1
n1 + n2
n1 + n2
p

+

’D

D
+
Z3

p(Z2)

p ( Z 2 ) ,. ..

’: h ng s b n i u ki n c a ph c D.
’: di n t nh h ng chung c a
cân b ng chính l n ph .

D(Z3)

D ( Z 3 ) ,. ..

β' =

[D' ]
[A' ][p' ]

3


28/09/2012

Cân b ng nhi u là cân b ng t o ph c

Cân b ng nhi u là cân b ng t o t a
A
+

α D( Z3 )
[ D' ]
[ D]
β'=
=
*
[ A' ][ p' ] [ A][ p] α A( Z1 ) .α p ( Z 2 )

+

p

D

Z1
TA(Z1)

α D(Z )
β'= β *
α A( Z ) .α p ( Z

'=

A(Z1)

3

1

Vieát laïi laø:

2)

A(Z1)

+ p

[D].[Z1 ]
[p]

D + Z1

Cân b ng nhi u là cân b ng t o t a

[ D ][ Z1 ]
[ p]
β'
[D]
[ D ] [ Z1 ]
β=
=
*
=
[ A][ p ] [ A][ p ] [ Z1 ] TA( Z1 )

β'=

nh h ng c a cân b ng
nhi u lên bán cân b ng
t ot a

⇒ β ' = β * T A ( Z1 )

Cân b ng nhi u là cân b ng t o ph c

Cân b ng nhi u là cân b ng t o ph c

(1)
A

+

p

+

+

Z1

Z2

A(Z1),..
( ),..

D

(2)

nA + mp

p(Z2),...
p(
),...

• N u ghép chung cân b ng chính và cân b ng ph
H ng s
c tr ng i u ki n theo chi u 2 là tích s tan i u ki n T’
T’ = [A’][p’] = [A] [p]
 T’ = T .

• N u D t o thành t nA và mp ta có:

A(Z1). 

T’ = T .

D
n

A(Z1). 

m

p(Z2) 

p(Z2) 

A(Z1).  p(Z2)

4


28/09/2012

Cân b ng nhi u là cân b ng oxy hóa-kh
A

+

p

T   T’

+
Z

1

K ox
B + C

D

• Có:
T’ =  T . Kox
• N u D t o thành t nA và mp.
T’ = T .Koxn
• Đ tan  i u ki n (h p ch t AmBn):

S' = m + n

T' A m B n

Các nh h

• Trong th c t , các thành ph n c a bán cân
b ng trao i ti u phân có th b nh h ng
b i nh ng cân b ng nhi u khác lo i.
• Thi t l
h ng
h ng
t ng

nh l

p cách tính t ng t , b qua các nh
có giá tr nh h n 1000 l n các nh
khác khi chúng cùng nhi u lên
i
ang xét.

m m .n n

ng d ng

• T ng tính

ng khác

ng c a cân b ng chính

• Hòa tan t a khó tan b ng cân b ng ph
• Tính
Tí h pH c
H a dung d
d
d ch
h

T ng tính

nh l

ng c a CB chính

• Khi cân b ng chính có K < 107
ngh a là
không có tính nh l ng trong phân tích
sai s áng k


t o cân
â b ng nhi
hi u trên
t ê s n ph
h m
i và t ng lên thành K’.

K thay
th

• K’: h ng s
c tr ng i u ki n c a cân b ng
m i (K’> 107 108).
 cân b ng m i có tính

Hòa tan t a khó tan b ng cân b ng ph

• Tác ng cân b ng nhi u lên A, p (H+, OH, t o
ph c hay oxy hóa…) ho c c hai theo h ng s
Knhi u. Tác ng này làm tan D
• d a vào K’ = K.Knhi
D.

u

xét kh n ng tan c a

nh l

ng.

Tính pH c a dung d ch
Ch a:
• acid y u và baz y u (HA và B-)
• n acid y u và 1 baz y u
• n baz y u và 1 acid y u
• n acid y u và m baz y u
• ch t l

ng tính acid - baz

5


28/09/2012

pH dung d ch ch a acid y u và baz y u (HA/B )
• Dung d ch có tính acid hay baz tùy theo
m nh c a acid y u và baz y u
• Dung d ch
h có
ó tính
í h acid:
id cân
â b ng chính
hí h là cân
â
b ng c a acid y u, baz B gây nhi u lên ion H+
do HA phân ly ra pH t ng do [H+] gi m.

pH dung d ch ch a acid y u và baz y u (HA/B )

kHA

A- +

HA

H+
+

k'HA = k HA *

B-

H(B)

H(B)

HB

pH dung d ch ch a acid y u và baz y u (HA/B )

k ' HA = k HA *α H ( B ) =




[ A− ][ H + ' ] [ A− ][ H + ' ]
=
[ HA]
C HA

Dungg d ch có tính acid:
k HA C HA
1
k HA C HA =
[H + ]2 =

+
1
HB [B ]
H(B)
Dung d ch có tính baz:
1
k BC B
[OH − ]2 =
k BC B =
1 + β A − [HA ]
α OH ( HA )

pH dung d ch ch a n acid y u và 1 baz y u
n

1

[OH − ]2 =

.∑ k B i .CB i
1

OH(HA)

⇒ [OH ] =

∑k

Bi

A−

.∑ k HA i .C HA i

.CB i

1

H(B)

n

+ 2

⇒ [H ] =

∑k

HA i

.C HA i

1

1+

HB

[B − ]

pH dung d ch ch a n acid y u và m baz y u
• Dung d ch th hi n tính acid y u:
n

[H ] =

1

1+

n

1

[H + ]2 =

∑k

+ 2

n

− 2

pH dung d ch ch a n acid y u và 1 baz y u

1

HA i

.C HA i

m

1 + ∑ β HB j [B j ]


1

• Dung d ch th hi n tính baz y u:
m

[HA]
[OH − ]2 =

∑k
1
n

Bi

.C B i

1 + ∑ β Aj− [HA j ]
1

6


28/09/2012

pH dung d ch ch a ch t l

ng tính acid baz

pH dung d ch ch a ch t l

ng tính acid baz

• N u tính acid m nh h n tính baz:
HA

-

k2

+

H + A
+

2-

HA- +H2O

kb2

OH- + H2A

HA-

k2

H+ + A2+

+

HA-

HA-

HA-

k1

k1

kb1

H2 A

2-

A

+ H2O

H(HA)

H2A

[H + ]2 =

k 2C HA
1 + C HA /k 1

N u CHA /k1 >> 1:  pH = 1/2 (pk1 + pk2)

pH dung d ch ch a ch t l

ng tính acid baz

• N u tính acid y u h n tính baz
HA- +H2O

kb2

OH- + H2A
+

[OH − ]2 =

HAkb1

OH(HA)

A2- + H2O

kb 2C HA
1 + C HA / kb1

pH dung d ch ch a ch t l

ng tính acid baz

Nh n xét:
• k1.k2>10 14
pH < 7 : dd có tính acid y u
cân b ng chính là cân b ng c a acid, cân b ng
ph là cân b ng c a baz.
baz
14
• k1.k2 < 10
pH >7 : dd có tính baz ng c
l i.
• k1, k2 : h ng s acid t ng ng n c 1 và n c 2
c a acid H2A ho c c a acid y u và acid liên
h p c a baz y u.

CHA/kb1 >> 1 : pH = 1/2 (pk1 + pk2)

7



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×