Kỹ thuật chuẩn độ điện dẫn

KỸ THUẬT CHUẨN ĐỘ ĐIỆN DẪN GVHD: THs.LÂM PHƯỚC ĐIỀN NHÓM : 20 THẠCH MINH THÀNH (2082147) NGUYỄN DUY KHÁNH (2087366) NỘI DUNG : Một số điều kiện chung Thiết bị và sơ đồ lắp ráp Cách thức tiến hành Cách xác định điểm tương đương Nguyên tắc : dựa trên sự đo độ dẫn điện của dung dịch (nhiệt độ xác định). Nó tỉ lệ với nồng độ của chất điện li. Ta dựng được đồ thị phụ thuộc vào độ dẫn điện của dung dịch với nồng độ của nó. Trong chuẩn độ điện dẫn, điểm cuối chuẩn độ được thiết lặp theo sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch. Khi chuẩn độ một chất bằng dung dịch chuẩn có thể thu được hợp chất điện li yếu hoặc ít tan do đó độ dẫn điện của dung dịch giảm một cách đáng kể khi đó điểm cuối chuẩn độ tương ứng với điểm cực tiểu của độ dẫn điện trên đường cong chuẩn độ. Sự thêm tiếp một lượng nhỏ dung dịch thuốc thử dẫn đến sự tăng vọt độ dẫn điện của dung dịch, điều đó chứng tỏ đã đạt tới điểm cuối chuẩn độ. QUÁ TRÌNH CHUNG ĐỘ DẪN ĐIỆN Độ dẫn điện của môi trường là trị số nghịch đảo của điện trở môi trường: W=1/R (simen_S); Ohm-1 Độ dẫn điện riêng là độ dẫn điện của một lớp dung dịch chất điện li giữa hai mặt đối nhau của một khối lập phương mỗi cạnh là 1 cm: χ = 1/ρ (s/cm) Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của lớp dung dịch chất điện li có bề dày 1 cm, ở giữa hai cực có cùng điện tích đặt song song thế nào cho lớp dung dịch giữa hai điện cực phải chứa 1 mol đương lượng chất điện li hòa tan: λ = χ /C (s.cm2/mol)  χ và λ phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ và bản chất của chất khảo sát Bảng các giá trị độ dẫn điện đương lượng của các ion Đại lượng λ tỉ lệ với độ linh động của ion Linh động của ion là đại lượng đặc trưng cho tốc độ chuyển động của ion trong điều kiện sụt thế 1V trên đoạn đường dài 1cm, linh động biểu diễn theo cm/s. Linh động của ion bằng độ dẫn điện đương lượng của nó chia cho giá trị Faraday,(tính theo culông, F=96500) Các ion H+ và OH- linh động nhất nên động dẫn điện của dung dịch của chúng lớn nhất. Hằng số điện cực (K) Điện cực đo độ dẫn được chế tạo ra kèm theo một hằng số điện cực đặc trưng: K=l/S (cm-1) Tùy theo giá trị độ dẫn của từng loại dung dịch, hăng số điện cực có: K=0,1 dùng đo dung dịch có độ dẫn thấp K=1 dung đo dung dịch có độ dẫn trung bình K=10 dùng đo dung dịch có độ dẫn lớn như acid đặc, kiềm đặc… THIẾT BỊ VÀ SƠ ĐỒ LẮP RÁP Xem sơ đồ sau : Dd chuẩn Thuốc thử CÁCH THỨC TIẾN HÀNH Chuẩn độ acid mạnh bằng bazơ mạnh Xét chuẩn độ dung dịch HCl bằng NaOH phản ứng: H+ + Cl- + (Na+ + OH-) Na+ + Cl- + H2O Ta có H+(λ=349,8) thay bằng Na+ (λ=50,1) độ dẫn điện của dung dịch giảm. Sau điểm tương đương, NaOH dư,OH-(λ=198,6)_độ dẫn điện tăng. Giao điểm của hai đường thẳng là điểm tương đương. Chuẩn độ acid rất yếu bằng bazơ mạnh Phản ứng: HBO2 + (Na+ + OH-)  BO2- + H2O + Na+ Ta có HBO2 (pk =9.2), lúc đầu acid rất ít phân ly, khi chuẩn độ các BO2- và Na+ được tạo thành làm tăng độ dẫn điện của dung dịch. Sau điểm tương đương, sự thêm tiếp NaOH làm tăng lương ion Na+ và OH-, độ dẫn điện của dung dịch tăng nhanh hơn. Chuẩn độ acid bằng dung dịch amoniac Trước điểm tương đương: + Nếu chuẩn độ acid mạnh: H+ + A- +(NH3)  NH4+ + A- Độ dẫn điện của dung dịch giảm. + Nếu chuẩn độ acid rất yếu: HA + (NH3)  NH4+ + A- Độ dẫn điện của dung dịch tăng. Sau điểm tương đương độ dẫn điện của dung dịch biến đổi ít, vì amoniac thêm vào tồn tại chủ yếu dưới dạng không điện ly NH3. Đối với một vài trường hợp điều đó rất lợi. Chuẩn độ đa acid bằng dung dich amoniac Chuẩn độ acid oxalic (pk1=1.2 ; pk2=4.3). Lúc đầu đường chuẩn độ đi xuống. Đoạn đường này ứng với quá trình trung hòa acid tương đối mạnh. Sau đó đường chuẩn độ bị uốn cong là giai đoạn trung hòa cả nấc thứ nhất và nấc thứ hai của acid. Vì pk1 và pk2 khá gần nhau, nên nấc thứ nhất chưa bị trung hòa hết, thì nấc thứ hai đã bắt đầu trung hòa. Sau đó đường chuẩn độ lại đi lên như khi kết thúc sự trung hòa một acid yếu. Sau điểm tương đương thứ hai khi thừa amoniac, đường chuẩn độ hầu như nằm ngang. Đối với acid oxalic ta chuẩn độ bằng amoniac tốt hơn NaOH, vì với NaOH: sau điểm tương đương thứ hai thì đường chuẩn độ tiếp tục đi lên. Chuẩn độ phức chất: chuẩn độ thủy ngân (II) bằng dung dịch xyanua Trong dung dịch thủy ngân tồn tại dạng Hg2+. Nếu chuẩn độ dung dịch đó bằng KCN sẽ có phản ứng: Hg2+ + (2K+ + 2CN- )  Hg(CN)2 + 2K+ Trước điểm tương đương mỗi ion Hg2+ được thay bởi hai ion K+,và độ dẫn điện ít bị thay đổi. Sau điểm tương đương ion K+ và CN- thêm vào làm tăng độ dẫn điện: Khi có mặt acid tự do trong dung dịch muối thủy ngân, (ví dụ : acid nitric). Trước điểm tương đương vẫn xảy ra phản ứng: Hg2+ + (2K+ + 2CN- )  Hg(CN)2 + 2K+ (như trên ) Sau điểm tương đương có phản ứng: H+ + (K+ + CN-)  HCN + K+ Ta thấy: ion K+ thay thế ion H+, và độ dẫn điện của dung dịch giảm xuống. Chỉ sau khi trung hòa hết acid tự do độ dẫn điện mới tăng lên. Chuẩn độ kết tủa: Chuẩn độ AgNO3 bằng dung dịch HCl Phản ứng : Ag+ + NO3- + (H+ + Cl-) AgCl + H+ +NO3- Ta có Ag+(λ=61,9) thay bằng H+(λ=349,8) độ dẫn điện của dung dịch tăng.Sau điểm tương đương,dung dịch HCl dư_độ dẫn điện tăng nhanh.Giao điểm của hai đường thẳng cho phép xác định điểm tương đương. Chuẩn độ AgNO3 bằng dung dịch BaCl2 Phản ứng : 2Ag+ + NO3-+ (Ba2++ 2Cl)  2AgCl + Ba2+ + 2NO3- Ta có Ag+(λ=61,9) thay bằng Ba2+(λ=63,6) độ dẫn điện của dung dịch thay đổi không đáng kể. Sau điểm tương đương, dung dịch BaCl2dư_độ dẩn điện dung dịch tăng. Giao điểm của hai đường thẳng cho phép xác định điểm tương đương. CÁCH XÁC ĐỊNH ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG Trong chuẩn độ độ dẫn, đường cong chuẩn độ gãy khúc như trên rất hiếm.Phần lớn tại điểm tương đương không xảy ra sự thay đổi đột ngột mà từ từ. Muốn tìm được điểm tương đương,chúng ta phải kéo dài những đường thẳng đến điểm gặp nhau,điểm gặp nhau đó là điểm tương đương. Phép chuẩn độ càng chính xác nếu độ dốc của đường cong ở hai phía của điểm tương đương biến đổi càng mạnh. Có thể thay đổi độ dốc của các nhánh bằng cách sau: +Thay đổi tổng số điện tích của các ion trong dung dịch được chuẩn ví dụ: HgCl2 + (2K+ + 2CN-)  Hg(CN)2 + 2K+ + 2CN- Điện tích tăng từ 0 đến 4 Nếu có thể, cố gắng chọn phản ứng chuẩn độ nào mà tổng số điện tích bị thay đổi nhiều nhất. Như chúng ta biết chuẩn độ acid yếu bằng dung dịch amoniac tốt hơn dung dịch natri hydroxyt. Trong phản ứng tạo phức ta có: Al3+ + (C2O42- + 2Na+)  AlC2O4+ + 2Na+ => Điện tích không thay đổi. Còn đối với phản ứng: AlC2O4+ + (C2O42- + 2Na+)  Al(C2O4)2- + 2Na+ => Điện tích thay đổi từ 1 đến 3. Nếu phức có số phối tử lớn thì điện tích thay đổi nhiều hơn, từ 1 đến 5 với phản ứng sau: Al(C2O4)2- + (C2O42- + 2Na+)  Al(C2O4)33- + 2Na+ +Thay đổi độ linh động của ion Ví dụ: H+ + (CN- + K+)  HCN + K+ Số điện tích không thay đổi, nhưng H+ rất linh động bị thay thế bởi K+ kém linh động hơn rất nhiều. Lưu ý độ linh động của ion phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ thay đổi 1oC độ dẫn điện thay đổi 2-2.5%. Do đó cần giữ nhiệt độ không đổi trong thời gian chuẩn độ, cũng không nên chuẩn độ dung dịch đặc, vì lúc đó nhiệt độ có thể tăng lên do nhiệt thoát ra trong phản ứng. +Ảnh hưởng của dung dịch đệm Dung dịch đệm ảnh rất lớn đến phép chuẩn độ. Ví dụ như khi kết tủa niken bằng dimetylglyoxim, trong dung dịch đệm axetat, xảy ra phản ứng sau: Ni2+ + 2CH3COO- + (2HD)  NiD2 + 2CH3COOH Còn trong môi trường amoniac, có phản ứng sau: Ni2+ + 2NH3 + (2HD)  NiD2 + 2NH4+ Trong trường hợp amoniac độ dẫn điện của dung dịch trước và sau điểm tương đương hầu như đồng nhất. Hình chuẩn độ niken Ni2+ + 2CH3COO- + (2HD)  NiD2 + 2CH3COOH Ni2+ + 2NH3 + (2HD)  NiD2 + 2NH4+ +Chiều chuẩn độ: nghĩa là thêm thuốc thử vào dung dịch cần chuẩn độ hoặc ngược lại, không thể tùy tiện. Các đường chuẩn độ theo hai chiều ngược nhau có thể rất khác nhau. Xem các ví dụ sau: Phản ứng giữa amoniac và acid clohydric có thể diễn ra theo: H+ + (NH3)  NH4+ Hoặc theo chiều khác: NH3 + ( H+ + Cl- )  NH4+ + Cl- H+ + (NH3)  NH4+ NH3 + ( H+ + Cl- )  NH4+ + Cl-