Tải bản đầy đủ

tiểu luận Chuẩn độ acid base

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & VẬT LIỆU
---------------o0o---------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN: CHỦ ĐỀ 7

CÁCH XÁC ĐỊNH SAI SỐ CHUẨN ĐỘ TRONG
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐƠN CHỨC ACID
MẠNH-BASE MẠNH
GVHD: Ths. Trương Bách Chiến
SVTH: Nguyễn Bảo Duy
LỚP:09DHTP8
MSSV: 2008181034
Tp Hồ Chí Minh, Tháng 2/2019
(1 line)

MỤC LỤC
Danh sách hình ảnh

Danh sách bảng biểu
Lời cảm ơn

ii
iii
iv
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PHẦN 1.TỔNG QUAN
1.1. Chuẩn độ
1.2. Acid - base
1.2.1. Theo Bronsted
1.2.2. Theo Lewis
1.2.3. Acid mạnh/ yếu
1.2.4. Base mạnh/ yếu
1.2.5. Hằng số acid - base
1.3. pH
PHẦN 2. NÔI DUNG ĐỒ ÁN
2.1. Thuốc thử chuẩn độ acid - base
2.2. Chất chỉ thị để chuẩn độ acid - base
2.3. Khái niệm chất chỉ thị
2.4. Những loại chất chỉ thị
2.5. Nguyên tắc chọn chỉ thị trong chuẩn độ acid - base
2.6. Sai số chuẩn độ acid - base
2.7. Dung dịch đệm
2.8. pH của dung dịch đệm
2.9. Đệm năng của dung dịch đệm
2.10. Chuẩn độ acid mạnh - base mạnh
2.10.1. Chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh
2.10.2. Chuẩn độ base mạnh bằng acid mạnh
PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tài liệu tham khảo

7
7
10
10
10
11
11
11
11
13
12
12
12
13
15
15
15
15
16
16
17
21
23

24

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

DANH SÁCH BẢNG BIỂU


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhóm sinh viên gồm :

1.
2.
3.

MSSV:
MSSV:
MSSV:

Nhận xét :
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
Điểm đánh giá:
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….....
Ngày . ……….tháng ………….năm 2014
( ký tên, ghi rõ họ và tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập cùng tập cùng với thầy , em đã trang bị cho mình được
những kiến thức nhất định về môn hóa phân tích. Song đó chỉ là lý luận cơ sở, làm
nền tảng để em có thể tiếp cận gần hơn với thực tế. Thầy đã tạo điều kiện cho
chúng em củng cố hơn kiến thức cũng như kỹ năng, bước đầu làm quen với môn
học này này.Để có thể hoàn thành bài báo cáo này, trước hết em xin trân thành cảm
ơn đến Thầy đã tận tình truyền đạt những kiến thức cho chúng em trong thời gian
học tập tại trường. Báo cáo là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu, nhưng
bài tiểu luận của chúng em còn nhiều thiếu sót, hạn chế. Rất mong nhận được ý
kiến đóng góp của Thầy để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện
hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Phần 1: Tổng Quan
1.1 Chuẩn độ
Chuẩn độ là kỹ thuật phân tích cho phép xác định định lượng một chất cần phân
tích trong mẫu. Kỹ thuật này dựa trên phản ứng hoàn toàn của chất cần phân tích và
dung dịch chuẩn độ với nồng độ đã biết được thêm từ từ vào mẫu: Chất cần phân
tích + dung dịch chuẩn = sản phẩm của phản ứng.
Chất chuẩn (C): Là một chất biết trước chính xác nồng độ và phản ứng chọn lọc
với một chất xác định hoặc một nhóm chất xác định trong một điều kiện nhất định.
Chất xác định (X): là một chất hoặc một nhóm chất cần xác định nồng độ hoặc
hàm lượng có trong mẫu phân tích
Mẫu xác định: Hay còn gọi là mẫu phân tích là đối tượng có chứa chất xác định
cần phân tích. Một mẫu xác định có thể có một hoặc nhiều chất xác định tùy theo
yêu cầu phân tích.
Dung dịch xác định: là dung dịch được tạo ra từ mẫu xác định.
Điểm tương đương: là điểm chất chuẩn tác dụng vừa đủ với với chất xác định, tại
đó số đương lượng gam của chất chuẩn bằng chất xác định.
Chất chỉ thị: Là chất được thêm vào bình phản ứng để tạo ra tình hiệu phân tích có
thể quan sát được (màu sắc, kết tủa,…) khi phản ứng đạt đến điểm tương đương
hoặc gần đến điểm tương đương.
Yêu cầu đối với chất chỉ thị:
+ Bền trong môi trường sử dụng
+ Cân bằng chỉ thị phải đạt được nhanh
+ Có hiện tượng thay đổi rõ rệt ở điểm tương đương hoặc gần điểm tương
đương.
+ Chỉ thị phải nhạy
Điểm cuối chuẩn độ: Là thời điểm kết thúc chuẩn độ khi có tín hiệu của chất chỉ
thị
Thông thường điểm cuối chuẩn độ không trùng với điểm tương đương, nghĩa là sẽ
chuẩn độ hơi dư hoặc hơi thiếu chất chuẩn, do đó phép chuẩn độ sẽ mắc sai số. Sai
số đó gọi là sai số chuẩn độ. Để cho sai số chuẩn độ không vượt quá sai số cho
phép người ta phải chọn chất chỉ thị, điều kiện phản ứng, dụng cụ, thao tác thích
hợp.
Phản ứng chuẩn độ: Phản ứng xảy ra giữa chất chuẩn và chất xác định khi thực
hiện thao tác chuẩn độ. Phản ứng chuẩn độ phải thỏa mãn những yêu cầu sau:
+ Phản ứng xảy ra hoàn oàn và theo một phương trình nhất định
+ Phản ứng xảy ra nhanh, gần như tức thời
+ Phản ứng phải chọn lọc
+ Phải có chất chỉ thị thích hợp để nhận biết điểm tương đương.
Phản ứng chỉ thị: Là phản ứng cho tín hiệu để nhận biết điểm tương đương, còn
gọi là điểm phản ứng cuối.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Nếu biểu diễn sự biến đổi nồng độ hay logarit của nồng độ cấu tử X trong quá
trình chuẩn theo thể tích của thuốc thử thêm vào bằng đồ thị, gọi là đường cong
chuẩn độ. Đường cong chuẩn độ được biểu diễn như sau:

Hình 1: Đường cong chuẩn độ
Các kỹ thuật chuẩn độ:
+ Kỹ thuật chuẩn độ trực tiếp: Là kỹ thuật chuẩn độ mà trong đó chất chuẩn tác
dụng trực tiếp với chất xác định khi thực hiện thao tác chuẩn độ
C + X ⇄ sản phẩm
Tại điểm tương đương:
(CNV)X = (CNV)C
+ Kỹ thuật chuẩn độ ngược: khi chất chuẩn (C) không thể tác dụng trực tiếp với
chất xác định (X) thì ta dùng chất một chất (Y) tác dụng với (X) để tạo ra sản phẩm
(E) và cho (C) tác dụng với (E).
X+Y⇄E
E + C ⇄ sản phẩm
Tại điểm tương đương:
(CNV)X = (CNV)Y - (CNV)C
+ Kỹ thuật chuẩn độ thế: khi chất chuẩn (C) không thể tác dụng trực tiếp với
chất xác định (X) và không tác dụng với sản phẩm (E) của (X) và (Y) nhưng lại tác
dụng trực tiếp được với (Y).
X+Y⇄E
C + Y ⇄ sản phẩm
Tại điểm tương đương:
(CNV)X = (CNV)C
Các phương pháp chuẩn độ:
+ Phương pháp chuẩn độ acid – base: Một thể tích chính xác chất xác định là
các acid hoặc base được chuẩn độ trực tiếp hoặc gián tiếp bằng dung dịch chuẩn là
base hay acid với chỉ thị màu acid - base. Điểm cuối chuẩn độ được xác định khi có


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

sự chuyển màu của chất chỉ thị. Dựa vào thể tích điểm cuối và định luật đương
lượng để tính kết quả. Phản ứng tổng quát: H+ + OH- ⇄ H2O
+ Phương pháp chuẩn độ tạo phức (phương pháp chuẩn độ Complexon):
Phương pháp chuẩn độ Complexon là phương pháp chuẩn độ tạo phức sử dụng
thuốc thử có tên là Complexon (Complexon là tên chung để chỉ các aicd
aminopolycarbonxylic trong đó Ethylenediaminetetraacetic acid được sử dụng rộng
rãi nhất. Ký hiệu EDTA) (C) để chuẩn độ các ion kim loại (M), theo cân bằng tạo
thành phức MC. Phản ứng tổng quát: M + C ⇄ MC (phức tan)
+ Phương pháp chuẩn độ tạo tủa: Phương pháp chuẩn độ kết tủa dựa trên phản
ứng tạo kết tủa: X + R ⇄ RX
+ Phương pháp chuẩn độ oxy hóa khử: Phản ứng chuẩn độ dựa trên oxi hóa khử, trong đó nếu chất X ở dạng khử thì thuốc thử R ở dạng oxi hóa và ngược lại.
Phản ứng chuẩn độ có dạng tổng quát: NRXkh + nXROx ⇄ nRXOx + nXRkh
Dụng cụ:
+ Burret

Hình 2: Burret
+ Bình định mức

Hình 3: Bình định mức

+ Pipet


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Hình 4: Pipet
+ Dụng cụ chuẩn độ đầy đủ

Hình 5: Dụng cụ chuẩn độ
1.2. Acid – Base
1.2.1. Theo thuyết Bronsted
Acid là những tiểu phân (cation, anion, phân tữ trung hòa) có khả năng cho proton
CH3COOH + H2O ↔ CH3OO- + H3O+
Base là những tiểu phân (cation, anion, phân tữ trung hòa) có khả năng nhận
proton
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OHKhi cho proton, acid tao thành base liên hợp của nó. Ngược lại, base tạo thành acid
liên hợp của nó
1.2.2. Theo Lewis
Acid là chất có khả năng nhận cặp e- tạo ra liên kết cộng hóa trị.
Base là chất có khả năng cho cặp e- tạo ra liên kết cộng hóa trị.
1.2.3. Acid mạnh/yếu
Các acid mạnh có Ka lớn ( có thể đạt tới vô cực, gần như điện li hoàn toàn ): HCl,
HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO3,…


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Các acid yếu có Ka nhỏ ( chỉ điện li một phần ): H 3PO4, H2CO3, CH3COOH,
C6H5COOH,…
1.2.4. Base mạnh/yếu
Base mạnh có Kb lớn: NaOH, Ba(OH)2, KOH, LiOH,…
Base yếu có Kb nhỏ: Fe(OH)2, Mg(OH)2, Cu(OH)2,…
1.2.5. Hằng số acid – base
Hằng số acid-base ( Ka – Kb ). Dựa vào Ka, Kb, người ta có thể đánh giá độ mạnh
của acid hay base. Ka càng lớn, độ acid càng mạnh, base liên hợp với nó càng yếu
và ngược lại. Khi Ka và Kb nhỏ, có thể biểu diễn các đại lượng này theo logarit thập
phân
pKa = -logKa
pKb = -logKb
1.3. pH
Với những giá trị [H+] hay [H3O+] quá bé, để tiện cho việc biểu thị tính acid của
một dung dịch, người ta thay bằng giá trị âm thập phân logarit thập phân của giá trị
[H+] hay [H3O+], đại lượng này còn gọi là chỉ số nồng độ ion hydro, kí hiệu pH
pH = -log[H+]
pOH = -log[OH-]
Khi giảm [H+], giá trị của pH tăng lên, khi tăng [OH-] giá trị pOH giảm xuống
Trong môi trường trung hòa pH = pOH = 7
Trong môi trường acid pH < pOH; pH < 7
Trong môi trường base pOH < pH; pH > 7

Hình 6: Thang pH

Phần 2: Nội Dung Tiểu Luận
2.1. Thuốc thử chuẩn độ acid – base
Trong phương pháp chuẩn độ acid - base, các acid hoặc base mạnh luôn luôn được
dùng làm thuốc thử chuẩn bởi vì phản ứng với sự tham gia của chúng xảy ra hoàn
toàn hơn so với phản ứng với sự tham gia của acid hoặc base yếu. Cũng như trong


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

phép chuẩn độ kết tủa, phản ứng xảy ra càng hoàn toàn, hàm số π biến đổi càng lớn
và càng dễ xác định điểm cuối
2.2. Chất chỉ thị để chuẩn độ acid – base
Nhiều hợp chất tổng hợp cũng như tự nhiên có màu khác nhau tùy thuộc vào pH
của dung dịch. Một số trong các chất đó từ lâu đã được sử dụng để chỉ rõ tính kiềm
hoặc tính axit của nước. Chúng cũng quan trọng cả đối với những nhà hóa học hiện
đại trong việc dùng chúng để xác định pH của dung dịch và để phát hiện điểm cuối
trong chuẩn độ acid – base
2.3. Khái niệm về chất chỉ thị
Những chỉ thị acid – base là những hợp chất hữu cơ biểu lộ tính acid yếu hoặc base
yếu. Phản ứng phân li hoặc liên hợp của chất chỉ thị kèm theo sự chuyển vị cấu tạo
bên trong dẫn tới sự biến đổi màu. Chúng ta đưa ra phản ứng điển hình của chỉ thị
acid – base dưới dạng sau:
H2O + HIn ↔ H3O+ + In(màu acid)
(màu kiềm)
Hoặc
In- + H2O ↔ InH + OH(màu kiềm)
(màu acid)
Trong các dung dịch axit mạnh, chỉ thị ở dạng HIn là dạng chiếm ưu thế, tương
ứng với "màu acid" và In- sẽ là "màu kiềm" của nó. Trong các dung dịch kiềm, các
hạt In sẽ chiếm ưu thế tương ứng với "màu kiềm" của chất chỉ thị đó.
Khi cân bằng, những quá trình đó được đặc trưng bằng những hằng số
Có thể biến đổi phương trình đó như sau
Khi pH biến đổi, dung dịch chứa chất chỉ thị biến đổi liên tục thành phần phần
trăm dạng màu của mình. Nhưng mắt người rất không nhạy với những biến đổi đó.
Thường một dạng phải hơn từ 5 đến 10 lần dạng kia thì người quan sát mới nhận
biết được màu của nó; tiếp tục tăng lượng dư của dạng đó sẽ khó nhận biết. Sự biến
đổi màu của chỉ thị chỉ được nhận biết trong vùng mà ở đó một dạng hơn dạng kia
5 – 10 lần. Như vậy "s ự biến đổi màu" quan sát được phản ánh sự chuyển dịch cân
bằng của chỉ thị . Xét HIn làm ví dụ, có thể nói rằng, chỉ thị thể hiện màu axit hoàn
toàn của mình để được người quan sát nhận biết khi
Bên trong khoảng được xác định bằng những đại lượng đó, màu là màu hỗn hợp
của chỉ thị. Nhưng giới hạn bằng số đã nêu tất nhiên phản ánh tính chất trung bình
của chỉ thị. Một số chất chỉ thị biến đổi màu trong khoảng hẹp hơn đối với nồng độ
dạng acid và dạng kiềm, một số khác lại biến đổi trong khoảng rộng hơn. Hơn nữa,
khả năng của người quan sát phân biệt màu cũng không đồng nhất. Những người
mù màu không phân biệt được một số sắc thái màu.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Nếu thay hai tỷ số nồng độ đó vào phương trình hằng số phân li của chỉ thị thì có
thể tính khoảng nồng độ ion hidro cần thiết để chuyể màu chỉ thị. Đối với màu hoàn
toàn acid:
Và một cách tương tự với màu hoàn toàn kiềm:
Để thu được khoảng chuyển màumau2a chỉ thị chúng ta tìm logarit âm của cả 2
phương trình.
Khoảng pH chuyển màu của chỉ thị:
Như vậy, sự chuyển màu của chỉ thị với hằng số phân li acid 1.10 -5 được quan sát
thấy khi pH của dung dịch biến đổi từ 4 đến 6. Dễ dàng rút ra những hệ thức tương
tự với chỉ thị loại kiềm.
2.4. Những loại chỉ thị acid – base
Danh sách những hợp chất có tính chất chỉ thị acid - base là danh sách những chất
hữu cơ. Thường có thể tìm chỉ thị có màu biến đổi trong khoảng pH cần thiết bất kỳ

Tên

Khoảng biến
đổi pH

Sự biến đổi
màu

Loại chỉ thị

Timol chàm

1,2 - 2,8
8,0 - 9,6

Dạng acid
Đỏ
Vàng

Dạng kiềm
Vàng
Xanh

1

Metyl vàng
Metyl da cam
Bromcresol lục
Metyl đỏ
Clophenol đỏ
Bromtymol
xanh
Phenol đỏ
Crezol đỏ

2,9 - 9,6
3,1 - 4,4
3,8 - 5,4
4,2 - 6,3
4,8 - 6,4
6,0 - 8,0

Đỏ
Đỏ
Vàng
Đỏ
Vàng
Vàng

Vàng
Vàng
Xanh biển
Vàng
Đỏ
Xanh biển

2
2
1
2
1
1

6,4 - 8,0
7,4 - 9,0
1,2 - 2,8

Vàng
Vàng
Đỏ

Đỏ
Đỏ gạch
Vàng

1
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Phenolphtalein
Tymolphtalein
Alizarin

8,0 - 9,6
Không màu
Đỏ
9,3 - 10,5
Không màu
Xanh biển
10,1 - 12,0
Không màu
Tím
Bảng 1: Các chất chỉ thị

1
1
2

Chỉ thị acid: HIn + H2O ↔ H3O+ + InChỉ thị kiềm: In- + H2O ↔ InH + OHPhần lớn những chất chỉ thị acid - base có cấu trúc đặc trưng chia thành 6 loại.
Trong đó có 3 loại được sử dụng phổ biến:
Những chỉ thị phtalein: Phần lớn những chỉ thị phtalein không màu trong dung
dịch acid và có màu trong môi trường kiềm. Trong môi trường kiềm mạnh màu của
chúng bị mất chậm.
Những chỉ thị sulfophtalein: Đặc trưng của nhiều chỉ thị sulfophtalein là có hai
khoảng chuyển màu; một khoảng được quan sát thấy trong dung dịch khá acid, một
khoảng khác trong môi trường trung tính hoặc kiềm vừa phải. Khác với các chất
màu phtalein, các chỉ thị loại này có dạng kiềm màu đỏ rất bền trong môi trường
kiềm mạnh.
Những chỉ thị azo: Khi tăng độ kiềm của môi trường màu của phần lớn các chỉ thị
azo biến đổi từ màu đỏ sang vàng; điểm chuyển màu của chỉ thị chuyển dịch một
chút về vùng acid. Metyl da cam và metyl đỏ là những đại diện phổ biến nhất của
loại chỉ thị đó.
2.5. Nguyên tắc chọn chỉ thị trong chuẩn độ acid - base
Để sai số chỉ thị không vượt quá sai số cho phép ta phãi chọn chất chỉ thị theo
nguyên tắc sau:
+ CHỉ thị có khoảng đổi màu nằm trong bước nhảy pH
+ Chỉ thị có pT càng gần pHtđ càng tốt. Thông thường pT ≈ pKct
Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch HCl 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M có bước nhảy
pH từ 4 ÷ 10 thì ta dùng các chất sau làm chỉ thị: metyl đỏ (4,4 ÷ 6,2),
phenolphtalein (8 ÷ 10)
2.6. Sai số chuẩn độ acid - base
Cần phân biệt hai loại sai số chuẩn độ. Sai số hệ thống do pH chuyển màu của chỉ
thị khác với pH ở điểm tương đương của phản ứng hóa học dùng để chuẩn độ là sai
số loại thứ nhất. Có thể giảm sai số đó đến cực tiểu bằng cách lựa chọn cẩn thận chỉ
thị. Thí nghiệm trắng sẽ cho bổ chính tương ứng.
Sai số ngẫu nhiên do khả năng của người quan sát phân biệt một cách lặp lại thời
điểm chuyển màu bị hạn chế là loại sai số thứ hai. Giá trị của sai số đó phụ thuộc
vào sự biến đổi pH trên một mililit thuốc thử ở điểm tương đương, nồng độ chỉ thị
và phương pháp nhà phân tích dùng để phân biệt hai màu của chỉ thị. Khi quan sát
bằng mắt với chỉ thị acid - base sai số trung bình khoảng ± 0,5 đơ n vị pH. So sánh
màu của dung dịch bị chuẩn chứa lượng chỉ thị "đối chứng" ở giá trị pH tương ứng
thường cho phép hạ thấp sai số đến ± 0,1 đơn vị pH hoặc nhỏ hơn. Rõ ràng, đó là


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

những giá trị gần đúng và ở mức độ đáng kể chúng phụ thuộc vào bản chất của
chỉ thị cũng như vào trình độ của người thực hiện
2.7. Dung dịch đệm
Dung dịch đêm pH là dung dịch rất ít thay đổi khi ta them vao một lượng nhỏ acid
hay base mạnh
Dung dịch đệm thường là dung dịch đồng thời chứa acid yếu và base lien hợp của
nó hoặc ngược lại.
Có 2 loại dung dịch đệm:
+ Dung dịch đệm axit là hệ dung dịch đệm được hình thành bằng cách trộn lẫn
một axit yếu với muối của nó với một bazơ mạnh.
+ Dung dịch đệm bazơ là dung dịch đệm được hình thành bằng
cách trộn lẫn một bazơ yếu với muối của nó với một axit mạnh.
Dung dịch đệm tạo thành bởi 2 chất lưỡng tính axit-bazơ.
2.8. pH của dung dịch đệm
pH của dung dịch đệm acid hay dung dịch đệm base chỉ phụ thuộc vào hằng số cân
bằng của acid/base yếu và tỉ số giữa nồng độ đầu của muối và nồng độ đầu của các
acid/base. Do đó, khi ta pha loãng đệm vào dung dịch acid/base thì pH của nó sẽ
thay đổi rất ít hoặc không thay đổi.
Xét dung dịch đệm chứa acid yếu HA có nồng độ Ca và base liên hợp A- (dưới
dạng muối MA) có nồng độ Cb có cân bằng như sau:
HA ⇄ H+ + A-;
MA ⇄ M+ + A-;
A- = H2O ⇄ HA + OHPhương trình bảo toàn điện tích: [H+] + [M+] = [OH-] + [A-]
Với [M+] = Cb
=> [H+] + Cb = [OH-] + [A-] =>
[A-] = Cb + [H+] + [OH-]
Phương trình bảo toàn khối lượng: [HA] = [A-] = Ca + Cb
=> [HA] = Ca + Cb - [A-] => [HA] = Ca + Cb - Cb - [H+] + [OH-]
=> [HA] = Ca - [H+] + [OH-] =>
=>
Nếu dung dịch có tính acid, [H+] >> [OH-], có thể bỏ qua [OH-]
(*) =>
Nếu dung dịch có tính base, [OH-] >> [H+], có thể bỏ qua [H+]
(*) =>
Nếu Ca, Cb khá lớn so với [H+] và [OH-], ta có:
(*) => =>


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

2.9. Đệm năng của dung dịch đệm
Đệm năng của một dung dịch đệm pH là khả năng chống lại sự thay đổi pH của
dung dịch khi thêm vào dung dịch đó một ít acid hay base mạnh. Hay nói cách
khác, đệm năng của một dung dịch đệm pH biểu diễn số mol của một base mạnh
hay aicd mạnh cần thêm vào 1l dung dịch đó để pH tăng hay giảm 1 đơn vị pH.
Nếu gọi ∆pH là độ biến thiên của pH do thêm một đại lượng ∆Ca của acid mạnh
hay ∆Cb của base mạnh, đệm năng thường được kí hiệu π và được tính theo công
thức sau:
Với ∆Ca, ∆Cb và ∆pH khá nhỏ, ta có
2.10. Chuẩn độ acid mạnh - base mạnh

Chuẩn độ

Base mạnh bằng acid mạnh

Acid mạnh bằng base mạnh

Bài toán

Chất cần chuẩn XOH: C0 (M), V0 (ml)
Chất chuẩn HY: C (M), V (ml)

Chất cần chuẩn HY: C0 (M), V0
(ml)
Chất chuẩn XOH: C (M), V (ml)

Phương trình chuẩn
độ
TP tại điểm tương
đương
pH tương đương

H+ + OH-  H2O

Cân bằng
F

H2O ↔ H+ + OH-

H2O
7

Sai số
Bảng 2: So sánh chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh và ngược lại
2.10.1. Chuẩn độ acid mạnh bằng base mạnh
Tổng quát: Chuẩn độ HA (C0, V0) bằng BOH (C, V)
Lượng base thêm vào = lượng acid phản ứng


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

(F là tỉ số mol)
Với mỗi giá trị V có một giá trị của F tương ứng.
+ F = 0: chưa thêm BOH
+ F = 1: HA hết, điểm tương đương
+ F < 1: Trước điểm tương đương
+ F > 1: Sau điểm tương đương
Tại điểm tương đương:
[H+] = [OH-]

Nhân ai vế với
Ta có phương trình chuẩn độ:

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-] do
đó:
+ Sát điểm tương đương: trong dịch còn lại hàm lượng [H +] rất ít, không thể bỏ
qua [OH-], phương trình chuẩn độ giữ nguyên
+ Tại điểm tương đương: F = 1 → [H+] = [OH-]
+ Sau điểm tương đương, trong dung dịch có [OH-], lượng [H+] không đáng kể:
Chú ý: Tại điểm tương đương và điểm sát tương đương
C0V0 = CV

Ví dụ: Chuẩn độ 100ml HCl 0,1N bằng dung dịch NaOH 0,1N
Table 1

VNaOH thêm vào
(ml)

F

0
50
90
99
99,9

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

Thời điểm

pH

Trước điểm tương đương

1
1,48
2,28
3,3
4,3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

99,99
100
100,01
100,1
101
111

0,9999
Sát điểm tương đương
1
Điểm tương đương
1,0001
Sát điểm tương đương
1,001
Sau điểm tương đương
1,01
1,11
Bảng 3: Kết quả chuẩn độ

6,89
7
7,11
9,7
10,7
11,7

Hình 7: Đường cong chuẩn độ
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 quá trình chuẩn độ
+ Chất chỉ thị thích hợp cho quá trình chuẩn độ là chất chỉ thị có khoảng đổi
màu nằm trong bước nhảy của đường định phân.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

+ Ngoài việc vẽ đường định phân để tìm chất chỉ thị chúng ta còn có thể chọn
chất chỉ thị bằng cách tính sai số
Sai số chất chỉ thị
Sai số chỉ thị do điểm cuối của quá trình chuẩn độ không trùng với điểm tương
đương
G: giá trị gần đúng
D: giá trị đúng
Tại điểm tương đương và sát điểm tương đương:
Quy ước:
Dấu “ - ”: việc chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương
Dấu “+”: việc chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương
Phép chuẩn độ chỉ chấp nhận không mắc sai số khi: -0,2% ⸻ +0,2%
2.10.2. Chuẩn độ base mạnh bằng acid mạnh
Tổng quát: Chuẩn độ BOH (C0, V0) bằng HA (C, V)
Lượng acid thêm vào = lượng base phản ứng
(F là tỉ số mol)
Với mỗi giá trị V có một giá trị của F tương ứng.
+ F = 0: chưa thêm HA
+ F = 1: BOH hết, điểm tương đương
+ F > 1: Trước điểm tương đương
+ F < 1: Sau điểm tương đương
Tại điểm tương đương
[H+] = [OH-]

Nhân ai vế với
Ta có phương trình chuẩn độ:

Biện luận:
+ Khi F = 0, trong dung dịch chỉ có base mạnh (chưa thêm HA)
pH = -lgC0
+ Trước điểm tương đương, trong dung dịch có [OH-], lượng [H+] không đáng
kể:
+ Sát điểm tương đương: trong dịch còn lại hàm lượng [H +] rất ít, không thể bỏ
qua [OH-], phương trình chuẩn độ giữ nguyên


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

+ Tại điểm tương đương: F = 1 → [H+] = [OH-]
+Sau điểm tương đương, trong dung dịch có [H+], lượng [OH-] không đáng
kể:
Chú ý: Tại điểm tương đương và điểm sát tương đương
C0V0 = CV

Sai số chỉ thị do điểm cuối của quá trình chuẩn độ không trùng với điểm tương
đương
G: giá trị gần đúng
D: giá trị đúng
Tại điểm tương đương và sát điểm tương đương:


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PHẦN 3: TỔNG KẾT
Khoảng pH thay đổi đột ngột khi lượng dung dịch chuẩn cho vào từ thiếu đến thừa
0,1% được gọi là bước nhảy pH của đường chuẩn độ (tương đương với khoảng pH
từ 4,3 đến 9,7)
Khi chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh và ngược lại với các nồng độ khác nhau
thì điểm tương đương luôn ở pH =7.
pH phụ thuộc vào nồng độ của các chất phản ứng: nồng độ càng lớn bước nhảy pH
càng dài. Trường hợp dung dịch quá loãng, bước nhảy pH của đường chuẩn độ
ngắn độ chính xác chuẩn độ giảm.
Trong khoảng đổi màu của chất chỉ thị có một giá trị màu tại đó màu của chất chỉ
thị thay đổi rõ nhất, giá trị này gọi là chỉ số chuẩn độ (pT) của chất chỉ thị. Vì vậy
quá trình chuẩn độ kết thúc tại pH = pT. Giá trị pT phụ thuộc vào bản chất chất chỉ
thị và chất chuẩn độ. pT càng gần pH điểm tương đương thì càng chính xác.
Đường chuẩn độ là đường cong không đều trước và sau cách xa điểm tương đương
độ dốc của đường cong rất nhỏ (nghĩa là pH ít phụ thuộc vào thể tích dung dịch
chuẩn cho vào), còn ở lân cận điểm tương đương độ dốc đường cong lớn (nghĩa là
pH phụ thuộc nhiều vào thể tích dung dịch chuẩn cho vào).


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM - KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Đặng Ngọc Lý, Phan Thị Xuân, Đoàn Thị Minh Phương, Đậu Thị Thu Hiền, Giáo
trình Hóa Phân Tích,Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm TP. Hồ Chí Minh
Trương Bách Chiến, Giáo trình Hóa Phân Tích, Trường Đại học Công nghiệp thực
phẩm TP. Hồ Chí Minh
Đàm Thị Minh Tâm, Chuẩn độ acid base
Lại Thị Hiền, Phương pháp chuẩn độ acid - base
Bách khoa toàn thư mở Wiki



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×