Chương 3: Hằng số dặc trưng của các cân bằng hóa học đơn giản trong nước

CHƯƠNG 3: HẰNG SỐ DẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC Trong hóa phân tích, các phản ứng được sử dụng phải xảy ra hoàn toàn (chương 1) Đa số các PƯHH xảy ra thuận nghịch => k/n hoàn toàn chỉ có tính tương đối Mức độ phàn ứng xảy ra được đánh giá theo hằng số cân bằng K (xem Nguyễn Đức Chung - Hóa đại cương - trang 237-252, NXB ĐHQG 2002) 3.1 BÁN CÂN BẰNG VÀ HẰNG SỐ DẶC TRƯNG TƯƠNG ỨNG 1. Cân bằng trao đổi điện tử 1.1 Bán cân bằng trao đổi điện tử (bán cb oxhk): là cân bằng của các phản ưng 1hoa học xảy ra giữa hai dạng oxh và dạng khử (trao dổi điện tử xảy ra dung môi là trong nước) Để dặc trưng cho khả năng oxh hay khử của hai dạng liên hợp Ox/Kh => khái niệm Eo (thế oxh chuẩn) Eo cho biết cường độ oxh của dạng oxh, Eo càng lớn thì tính oxh của dạng Ox càng mạnh và tính khử của của dạng càng yếu Với mỗi dd chứa hỗn hợp 2 dạng oxh và khử có nồng độ cân bằng [ox] và [kh] thì thế oxh khử của dd sẽ được tính theo pt NERNST Walther Hermann Nernst was born in Briesen, West Prussia, on June 25, 1864 The Nobel Prize in Chemistry 1920 E = EO + Trong đó: R = 8,3144J/molK T = 298,16oK F = 96493Cb/mol n = số điện tử trao đổi Eo = thế điện cực chuẩn (tra theo bảng phụ lục) E = EO + Hay 1.2. Cân bằng trao đổi điện tử: là quá trình cho nhận điện tử xảy ra giữa hai đôi oxh/kh khác nhau Hằng số cân bằng và Dự đoán chiều phản ứng Xét hai đôi Ox1/Kh1 (cho nhận n1e, có Eo1) và Ox2/Kh2 (cho nhận n2e, có Eo2). Khi trộn hai đôi này với nhau, các phản ứng có thể xảy ra theo 2 chiều: n2Ox1 + n1Kh2 n1Ox2 + n2Kh1 Ở trạng thái cân bằng các hằng số cân bằng K(1) và K(2) tuân theo định luật tác dụng khối lượng Và K(1) = 1/ K(2) . Ta c/m được: K(1) = 1. Nếu Eo1 – Eo2 >0 thì phản ứng theo chiều 1 hay Ox1 có tính oxh mạnh hơn. Ngược lại Eo1 – Eo2 >0 thì Kh1 có tính khử mạnh hơn Kh2 2. Từ trị số Eo có thể dụ đoán chiều phản ứng khi trong hai đôi oxh khử với nhau, đôi nào có Eo lớn hơn thì dạng oxh của đôi đó sẽ oxh dạng khử của đôi kia Vd: Eo (Fe3+/Fe2+) = 0,77V, Eo (Sn4+/Sn2+) = 0,15V. Khi trộn hai đôi này với nhau, pư sẽ xảy ra theo chiều: Fe3+ + Sn2+ => Fe2+ + Sn4+ Thế tương đương của dd chứa đôi oxh/kh Cho hai đôi Ox1/Kh1 và Ox2/Kh2. Giả sử Eo1 > Eo2, PƯ sẽ xảy ra theo chiều: n2Ox1 + n1Kh2 => n1Ox2 + n2Kh1 Cho từ từ Ox1 vào Kh2 đến lúc đương lượng của chúng cân bằng (gọi là diểm tương đương). Thế của dd tại điểm tương đương gọi là thế tương đương, được tính theo công thức: Etđ = Nếu có H+ tham gia vào bán cân bằng của của đôi Ox1/Kh1 n2Ox1 + n1Kh2 + n2mH+ n1Ox2 + n2Kh1 + 1/2 H2O Khi đó: Etđ = Nếu hai dạng oxh và dạng khử của đôi oxhk 1 có hệ số khác nhau n2Ox1 + n1Kh2 + n2mH+ nOx2 + n2Kh1 +1/2n2mH20 Ví dụ: Xem ví dụ trang 35 (GT) 2. Cân bằng trao đổi tiểu phân 2.1 Bán cân bằng trao đổi tiều phân: là quá trình cho nhận tiểu phân giữa hai dạng cho (D) và nhận (A) trong dd Xét đôi D/A: Mức độ tuần hoàn của quá trình cho nhân được đặc trưng bằng hằng số cân bằng β Nếu quá trình troa đổi tiểu phân xảy ra theo n nấc thì Với i +i’ = n + 1 Hằng số bền tổng cộng sẽ bằng tích của các hằng số bền từng nấc Từ các hằng số trên giúp ta tính được nồng độ các tiểu phân hiện diện trong dung dịch (xem thêm vd trong p28) 2.2 Cân bằng trao đỏi tiểu phân: là quá trình cho nhận tiểu phân p giữa hai đôi cho nhận tiểu phân Xét hai đôi cho nhận tiểu phân: Trộn lại HSCB (1) Nồng độ của các tiểu phân tại thởi điểm cân bằng (tương đương) Lúc cân bằng đạt được ta có: n1[A1] = n2[D2] và n1[D1] = n2[A2] Từ đó suy ra: