Tập 1 Các phương pháp phân tích hóa học - Cơ sở Hóa học phân tích hiện đại: Phần 2

Cơ sở Hóa học phân tích hiện đại Tập 1 Các phương pháp phân tích hóa học: Phần 2 cung cấp cho người đọc những kiến thức như: ứng dụng thực tế của phương pháp chuẩn độ Axit-bazo; chuẩn độ axit-bazo trong các môi trường không nước; chuẩn độ tạo phức; cân bằng trong các hệ oxi hoá-khử;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tập 1 Các phương pháp phân tích hóa học - Cơ sở Hóa học phân tích hiện đại: Phần 2 CHƯƠNG 8 ỨNG D Ụ N G TH Ự C T Ế C Ủ A P H Ư Ơ N G PH Á P C H U Ẩ N Đ ộ A X IT - B A Z Ơ Các phương pháp chuẩn độ dựa trên các phản ứng axit-bazơ bao gồm chuẩn độ trực tiếp hay gián tiếp các ion H+ hay OH . Các phương pháp axit-bazơ được ứng dụng rộng rãi trong phân tích hóa học. Trong nhiều trường hợp, nước là dung môi; cần lưu ý rằng đặc tính axit hay bazơ của chất tan được xác định bởi bản chất của dung môi và vì vậy việc thay thế nước bằng một dung môi khác cho phép tiến hành chuẩn độ trong các trường hợp khi trong các dung dịch nước phép chuẩn độ này thực hiện được. Phép chuẩn độ trong các môi trường không nước được xem xét trong chương 9. 8.1. CÁC THUỐC THỬ ĐỐI VỚI CÁC PHẢN ÚNG AXIT-BAZƠ Trong chương 7 đã lưu ý rằng sự thay đổi đáng kể nhất của pH trong vùng điểm tương đương quan sát được trong trường hợp nếu như trong phản ứng có axit mạnh và bazơ mạnh tham gia. Do vậy các dung dịch chuẩn đối với phép chuẩn axit-bazơ được điều chế từ các axit và bazơ mạnh. 8.1Ỗ Điều chè các dung dịch chuẩn của các axit 1. Thường trong phép phân tích chuẩn độ thì axit clohiđric được dùng làm axit tiẽu chuẩn. Các dung dịch loãng cùa axit clohiđric bền rất lâu và có thế dùng chúng để chuẩn độ khi có mặt phần lớn các cation, không gây ra các phản ứng cạnh tranh dạng tạo kết tùa. Có những chỉ dẫn cho rằng dung dịch axit 0,1 M có thể đun sôi mà khòng có sự mất mát trong vòng 1 giờ bằng cách thêm đinh kì nước đã bay hơi. Các dung dịch 0.5M không có sự mất mát đáng kê khi đun sôi ít nhất là 10 phút. 386 Các dung dịch cùa HCIO4 và H ,S 0 4 cũng bền và có thể dùng làm các dong dịch chuẩn khi chuẩn độ với sự có mặt ion clorua gây ra khó khăn do sự tạo ra kết tủa. Các dung dịch của axit nitric ít được dùng vì rằng axit nitric có các tính chất oxi hóa. Dung dịch chuẩn của axit thường được điều chế bằng cách pha loãng một thể tích tương ứng của axit đặc và dung dịch nhận được chuẩn hóa theo bazơ chuẩn đầu (gốc). Có khi người ta tiến hành như sau: Người ta thiết lập thành phần của dung dịch đặc của axit bằng phép đo cẩn thận khối lượng riêng của nó và sau đó lượng đã cân cùa axit được pha loãng đến một thể tích chính xác (các bảng khối lượng riêng của các thuốc thử phụ thuộc vào nồng độ của chúng được đưa ra trong phần lớn các sách tra cứu hóa học hay hóa kỹ thuật). Dung dịch dự trữ có nồng độ đã biết cũng có thể điều chế bằng cách chưng cất dung dịch đặc của axit trong các điểu kiện khống chế 1/4 cuối cùng của dung dịch chưng cất có thành phần được biết và hằng định, mật khác hàm lượng của axit trong đó chi phụ thuộc vào áp suất của bầu khí quyển. Đối với khoảng áp suất p từ 670 đến 780m.mHg (8,93 - 10,4.104 Pa) khối lượng dung dịch cất chứa chính xác một đương lượng của axit được xác định bằng phương trình: q = 164,673 + 0,02039P (8.1) ở đây p là khối lượng HC1 sôi ở nhiệt độ hằng định. Các dung dịch chuẩn có thể điều chế bằng cách hòa tan một lượng đã tính của axit đến một thể tích được biết một cách chính xác. 8.1.2. Sự chuấn hóa dung dịch các axit Các dung dịch chuẩn, loãng của axit clohiđric hay sunfuric có thể chu.ẩn hóa bằng phương pháp khối lượng bằng cách cân bạc clorua hay bari sunfat được tách ra từ một thể tích đã biết cùa axit chuẩn. Việc sử dụng các phương pháp này. tất nhiên dựa trên hệ sô' ti lượng giữa anion và ion hiđro. Thường người ta tiến hành chuẩn hóa theo bazơ chuẩn đầu (gốc). 387 - N atri cacbonat Để chuẩn hóa các dung dịch axit người ta thường dùng natri cacbonat. Natri cacbonat thích hợp để làm chất chuẩn gốc (đầu) được sản xuất trong công nghiệp, cũng có thể nhận được nó bằng cách nung nóng natri bicacbonat sạch ở nhiệt độ 270 - 300°c trong vòng 1 giờ. 2NaHCO, -> Na2CO, + H20 + C 0 2 (khí) Như đã thấy từ hình 7.9, trên đường cong chuẩn độ natri cacbonat ta quan sát được hai bước nhảy. Bước nhảy thứ nhất tương ứng với sự biến đổi của cacbonat thành bicacbonat xuất hiện ở pH gần 8,4. Bước nhảy thứ hai tương ứng với sự tạo ra axit cacbonic xảy ra ở pH gần 4,0. Để chuẩn hóa người ta thường dùng bước nhảy thứ hai, vì rằng nó được kèm theo một sự thay đổi pH đột ngột hơn. Việc đun sôi không kéo dài dung dịch để phân hủy sản phẩm của phản ứng là axit cacbonic tạo thuận lợi cho sự thay đổi pH đột ngột hơn trong điểm cuối chuẩn độ. Người ta chuẩn độ dung dịch cho đến sự xuất hiện màu đầu tiên của dạng axit của chất chì thị (Ví dụ: Brom-crezol xanh hay metyl da cam). Trong thời điểm này, trong dung dịch có chứa một lương lớn axit cacbonat và một ít ion bicacbonat còn chưa tác dụng hết. Khi đun sôi thì dung dịch đệm bị phân hủy do sự tách ra axit cacbonic: H2CO, -> C 0 2(khí) + H 20 Kết quả dung dịch một lần nữa có phản ứng kiềm nhờ ion bicacbonat còn lại trong đó. Sau khi nguội người ta lại chuẩn độ tiếp cho đến hết. Tay nhiên khi thêm những phần cuối cùa axit ta quan sát được một sự thay đổi pH lớn hơn đáng kể và do vậy màu cùa chất chi thị được thay đổi đột ngột hơn. Có thể làm cách khác: Thêm một lượng không lớn cua axit và dung dịch cần để biến natri cacbonat thành axit cacbonic. Cũng như trước đây, người ta đun sôi dung dich đế loại bò khí cacbonic. 388 sau khi làm nguội người ta chuẩn độ lượng thừa của axit bằng một dung dịch loãng của bazơ. Có thể dùng bất kì chất chỉ thị nào thuận tiện để chuẩn độ một axit mạnh bằng một một bazơ mạnh. Tỉ số các thể tích của axit và bazơ được thiết lập bằng cách chuẩn độ độc lập. - Các chất chuẩn đầu khác đối với các axit. Tri-(ocximetyl)-aminometan (TOAM) (HOCH,)3CNH2 được sản xuất công nghiệp ở dạng đủ sạch. Ưu điểm của nó so với natri cacbonat là ở chỗ nó có một khối lượng đương lượng lớn hơn đáng kể. Để làm các chất chuẩn khác người ...