Một số kiến thức cần cho hoá phân tích

GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK 1 CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN CHO HOÁ PHÂN TÍCH 2 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK NỘI DUNG CHÍNH (2LT + 1BT) I. DUNG DỊCH II. CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD III. CÂN BẰNG HOÁ HỌC – ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG IV. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG 3 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK I. DUNG DỊCH DD là: „ Một hệ đồng thể do sự phân tán của phân tử hay ion giữa hai hay nhiều chất. „ Thành phần có thể thay đổi trong giới hạn rộng. „ Gồm chất phân tán (chất tan) và môi trường phân tán (dung môi) 4 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK 5 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Các loại dd: „ rắn/rắn „ rắn/lỏng „ lỏng/lỏng „ rắn/khí „ lỏng/khí → phổ biến nhất trong hóa phân tích là dd rắn/ lỏng và lỏng/lỏng. I. DUNG DỊCH 6 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Nồng độ dd: là lượng chất tan trong một đơn vị dung môi. „ DD loãng: lượng chất tan chiếm tỷ lệ nhỏ „ DD đậm đặc: lượng chất tan chiếm tỷ lệ lớn „ DD bão hoà: lượng chất tan tối đa ở nhiệt độ và áp suất xác định „ DD quá bão hoà: thêm chất tan vào dd bão hoà → đun nóng → làm nguội từ từ. Dd này kém bền. II. NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 7 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Các ký hiệu chung: „ m(g): khối lượng chất tan có phân tử khối M „ q(g): khối lượng dung môi „ Vx(ml): thể tích chất tan có phân tử khối M „ V(ml): thể tích cuối của dd sau khi pha chế „ d(g/ml): khối lượng riêng của dd sau pha chế. II. NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 8 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „ Độ tan (S) „ Nồng độ khối lượng hay nồng độ g/l (Cg/l) „ Độ chuẩn (T) „ Nồng độ phần trăm (%) „ Nồng độ phần triệu (ppm) „ Nồng độ molan (Cm) „ Nồng độ mol (CM) „ Nồng độ phân mol (Ni) „ Nồng độ đương lượng (CN): CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 9 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Độ tan (S): số gam chất tan trong 100g dung môi khi dd bão hoà ở to, p nào đó. CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 100* q m S = 10 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Nồng độ khối lượng hay nồng độ g/l (Cg/l): số gam chất tan trong 1 lít dd CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH C(g/l) = 1000* V m 11 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Độ chuẩn (T): là một dạng nồng độ khối lượng nhưng đơn vị biểu diễn: … g/ml … hoặc mg/ml T(g/ml) = V m T(mg/ml) = 3.10 V m CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 12 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK %( khối lượng /khối lượng ) CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH C%(kl/kl) = 100* qm m + 13 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK %( khối lượng /thể tích) CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH C%(kl/tt) = 100* V m 14 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK % (thể tích/thể tích) C%(tt/tt) = 100* V Vx CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 15 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Nồng độ phần triệu: khối lượng chất tan trong 106 lần khối lượng mẫu cùng đơn vị. CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH C(ppm) = 610*qm m +. • mg/106mg = mg/kg • DD loãng: d ≈ 1 nên 1kg dd ≈ 1lít dd mg/kg → mg/l 16 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Nồng độ molan (Cm ): số mol chất tan trong 1000 g dung môi. Cm = q 1000* M m CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 17 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Nồng độ mol (CM): khá phổ biến, là số mol chất tan/ 1 lít dd CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH CM = V 1000* M m 18 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Nồng độ phân mol (Ni): tỷ số giữa số mol ni của cấu tử i và tổng số mol N của các chất tạo thành dd CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH N nN ii = 19 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Nồng độ đương lượng (CN): số đương lượng chất tan trong một lít dd Đ: đương lượng gam chất tan có khối lượng phân tử M CN = V 1000* Đ m CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH 20 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Đương lượng gam Đ của một nguyên tố hay một hợp chất: là số phần khối lượng của nguyên tố hay hợp chất thay thế vừa đủ với một đơn vị đương lượng tương đương với giá trị: … 1,008 phần KL của H2 … 8 phần KL của O2 … 1 đương lượng của một nguyên tố hay hợp chất khác KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG 21 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK VD: H2O có „ 2 phần khối lượng hydro ↔ 2 ĐL của H „ 16 phần khối lượng Oxi↔ 2 ĐL của O → trong H2O có 2 ĐL của ntố H tác dụng vừa đủ với 2 ĐL của ntố oxi KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG 22 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK VD 1 mol phân tử CO có: „ 12 phần KL C tác dụng vừa đủ với 16 phần KL O (tương đương 2 ĐL) → số ĐL của ntố C trong CO là 2 ĐL „ Vậy khối lượng của 1ĐL nguyên tố C trong CO (đương lượng gam của C trong CO) là ĐC = 12/2 = 6 KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG 23 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Đượng lượng của nguyên tố: Đ = M/n n: hoá trị của nguyên tố trong hợp chất KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG 24 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK AB + nY ↔ C + D MY: Khối lượng của 1 đương lượng chất Y „ Đương lượng của một hợp chất AB: ĐAB = MAB/n (n: số đơn vị đương lượng AB tham gia pứ) KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG 25 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ AB ± ne- ↔ C + D „ 1 mol electron ↔ 1 đương lượng „ n: số mol electron trao đổi vừa đủ với 1 mol hợp chất AB. KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG 26 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG PHẢN ỨNG ACID – BAZ AB ± nH+/OH- ↔ C + D „ 1 mol H+/OH-↔ 1 đương lượng „ n: số mol H+/OH- thực sự tham gia trao đổi đối với 1 mol AB 27 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK KHÁI NIỆM ĐƯƠNG LƯỢNG PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION AB ± nM+/M- ↔ C + D „ 1 mol M+/M-↔ 1 đương lượng „ n: số mol M+/M- thực sự tham gia trao đổi đối với 1 mol AB 28 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK CN = CM.n C(%).10.d = CM.M = CN . Đ C(g/l) = CM.M = CN.Đ Liên hệ giữa các loại nồng độ 29 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Nồng độ dd sau pha trộn: Quy tắc pha loãng (áp dụng cho CN và CM) Cđầu.Vđầu = Ccuối.Vcuối Liên hệ giữa các loại nồng độ 30 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Quy tắc đường chéo: (áp dụng cho nồng độ %(kl/kl) của dd cùng chất tan) Trộn ma (g) dd a% với mb (g) dd b% sẽ được mc = (ma + mb) (g) dd c%. với (a>c>b) Liên hệ giữa các loại nồng độ 31 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK a c b (a –c) → mb (c-b) →ma ca bc m m b a − −= Tỷ lệ pha trộn được xác định: Liên hệ giữa các loại nồng độ 32 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK III. CÂN BẰNG HOÁ HỌC ĐL TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG 1. KHÁI NIỆM HOẠT ĐỘ 2. CÂN BẰNG HÓA HỌC 3. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG 33 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK NaCl → Na+ + Cl- LT c (M) c (M) c (M) TT a (M) a (M) Hoạt độ (nồng độ hiệu dụng): a = f.c + a : hoạt độ ( ký hiệu bằng (…) ) + c : nồng độ mol ( ký hiệu bằng […] ) 1. KHÁI NIỆM HOẠT ĐỘ 34 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK 1. KHÁI NIỆM HOẠT ĐỘ Tại sao có hoạt độ? „ Sự tác động của nhiều ion khác nhau trong dung dịch gây ra lực tương tác ion μ. „ Lực tương tác ion μ làm giảm khả năng hoạt động của ion. „ Lực tương tác ion μ tỉ lệ thuận với nồng độ và điện tích của từng ion. ∑= n 1 2 ii.ZC2 1 μ 35 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK a = f.c (f : hệ số hoạt độ) „ lgf = φ(μ): thay đổi theo lực ion μ „ f ≤ 1 „DD loãng μ ≈ 0 → f ≈ 1 → a ≈ c „ Trong hóa phân tích → nồng độ thường rất nhỏ (0,01 - 0,1N) → quy ước f =1 1. KHÁI NIỆM HOẠT ĐỘ 36 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Trong thực tế, đa số các phản ứng là thuận nghịch → không xảy ra hoàn toàn → chỉ diễn ra đến trạng thái cân bằng → tồn tại song song tác chất và sản phẩm. aA + bB (1) (2) dD + eE 2. CÂN BẰNG HÓA HỌC 37 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Tỷ số giữa tích hoạt độ sản phẩm trên tích hoạt độ tác chất là một hằng số. 3. ĐL TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG K(1) = ba ed )B.()A( )E.()D( = const 38 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK Nếu dd loãng→ thay hoạt độ bằng nồng độ 3. ĐL TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG ba ed ]B.[]A[ ]E.[]D[ K(1) = aA + bB (1) (2) dD + eE 39 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „ Cân bằng động → tuân theo nguyên lý Le Châtelier. „ K(1) càng lớn → phản ứng theo chiều 1 càng chiếm ưu thế. „ K > 107: phản ứng hoàn toàn. „ K nghiệm đúng cho dd lý tưởng, dd thực không điện ly hay điện ly yếu. 3. ĐL TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG 40 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ (1) (2) + 5Fe3+ + 4H2O a(mol) 5a(mol) Số ĐL(1) = n1.số mol (1) = 5a (ĐL) SốĐL(2) = n2.số mol (2) = 1.5a = 5a (ĐL) IV. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG 41 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK „Danton: Trong một phản ứng hóa học, số đương lượng của các chất tham gia phản ứng phải bằng nhau. V1.C1 = V2.C2 „Quan trọng→ dùng trong phân tích định lượng. IV. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG 42 GV: Trần T Phương Thảo ĐHBK IV. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG 1000 V.C Đ m V 1000. Đ mC N N =⇒ =