Giáo trình Hóa học phân tích (Giáo trình dùng cho sinh viên chuyên ngành Sinh Môi trường, Hóa kỹ thuật): Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1 giáo trình "Hóa học phân tích", phần 2 trình bày các nội dung: Cân bằng oxy hóa - khử, chuẩn độ oxy hóa - khử; phức chất và thuốc thử hữu cơ trong hóa phân tích, chuẩn độ 100 complexon; cân bằng trong dung dịch chứa hợp chất ít tan, phương pháp chuẩn độ kết tủa,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Hóa học phân tích (Giáo trình dùng cho sinh viên chuyên ngành Sinh Môi trường, Hóa kỹ thuật): Phần 2 71 CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG OXY HÓA - KHỬ. CHUẨN ĐỘ OXY HÓA - KHỬ 4.1. Cân bằng oxy hoá - khử. 4.1.1. Phản ứng phản ứng oxy hoá - khử và cách thành lập các phương trình oxy hóa - khử theo phương pháp ion - electron. 4.1.1.1. Định nghĩa phản ứng oxy hóa - khử. Các phản ứng oxy hoá - khử là các phản ứng xảy ra có kèm theo sự trao đổi electron giữa các chất tham gia phản ứng. Một phản ứng oxy hóa - khử bao giờ cũng bao gồm 2 quá trình : cho và nhận electron. Chất oxy hóa là chất có khả năng nhận electron . Chất khử là chất có khả năng cho electron. Mỗi chất oxy hóa sau khi đã nhận electron trở thành dạng khử liên hợp với nó và ngược lại, khi chất khử cho electron thì nó sẽ chuyển thành dạng oxy hóa liên hợp. Quá trình chất khử cho electron là quá trình oxy hóa và quá trình chất oxy hóa nhận electron là quá trình khử. Như vậy một phản ứng oxy hóa - khử đầy đủ bao gồm hai nửa phản ứng và ta có thể biểu diễn bằng sơ đồ đơn giản sau: OX1 + ne Kh1 Kh2 - ne OX2 OX1 + Kh2 Kh1 + OX2 (4.1) Trong thực tế phân tích chúng ta thường sử dụng các phản ứng oxy hóa – khử để tách và nhận ra các ion. Ví dụ về cặp oxy hoá - khử liên hợp: Chất oxy hóa Chất khử Fe3+ + e Fe2+ Zn2+ + 2e Zno Cl2 + 2e 2Cl- [Fe(CN)6]3- + e [Fe(CN)6]4- - + MnO 4 + 8H + 5e Mn2+ + 4H2O. Electron không tồn tại ở trạng thái tự do trong dung dịch. Một chất chỉ thể hiện tính khử khi có chất oxy hóa nhận electron của nó. Việc tính toán trước cân bằng oxy hóa - khử sẽ giúp lựa chọn dễ dàng các điều kiện thí nghiệm. Tuy vậy cần chú ý rằng không phải tất cả các quá trình oxy hóa - khử đều là những quá trình thuận nghịch, trong đó các phản ứng thuận và nghịch xảy ra vô cùng nhanh để đạt tới trạng thái cân bằng, mà trong thực tế ta gặp nhiều trường hợp phản ứng oxy hóa - khử theo tính toán cân bằng thì có khả năng xảy ra, nhưng thực tế thì không xảy ra, vì tốc độ phản ứng vô cùng bé. Trong những trường hợp như vậy các yếu tố làm tăng tốc độ phản ứng như tăng nhiệt độ, dùng chất xúc tác … là cần thiết. 4.1.1.2. Cách thành lập các phương trình oxy hóa - khử theo phương pháp ion - electron. Phương pháp ion - electron dựa trên sự cân bằng khối lượng và cân bằng điện tích các cấu tử tham gia phản ứng ở trạng thái tồn tại chủ yếu của chúng trong dung http://hoahocsp.tk 72 dịch. Cụ thể các chất điện ly mạnh thì viết dưới dạng ion, các chất điện ly yếu và các chất khí thì viết dưới dạng phân tử, các chất rắn thì viết dưới dạng phân tử hay nguyên tử. Các bước tiến hành: + Xác định các chất oxy hoá, khử đầu và cuối. + Viết từng nửa phản ứng oxy hóa - khử, thoạt đầu viết dưới dạng oxy hóa và dạng khử liên hợp, sau đó cân bằng khối lượng, nghĩa là làm cho số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế của phản ứng phải bằng nhau. Thông thường ở đây phải thêm bớt các chất phụ như H+, OH-, H2O … Khi thêm bớt như vậy phải hết sức chú ý đến môi trường thực hiện phản ứng và không được thay đổi trạng thái oxy hoá - khử của các nguyên tố. Ví dụ, nếu phản ứng thực hiện trong môi trường axit và sản phẩm phản ứng lại chứa O2, mà ở vế trái không có. Tất nhiên, để cân bằng cần thêm O2 vào vế trái. ở đây có thể lấy O2 ở dạng hợp chất là H2O. Trong trường hợp phản ứng tiến hành trong môi trường kiềm thì phải thêm ion OH- thay cho nước. + Sau khi đã cân bằng khối lượng thì chuyển sang cân bằng điện tích, nghĩa là làm cho tổng số điện tích ở hai vế phải bằng nhau. ở đây ta dùng cách thêm hoặc bớt electron để thay đổi điện tích. Ví dụ khi cần thêm điện tích âm hoặc bớt điện tích dương ta cộng thêm một số electron, còn khi cần thêm điện tích dương hoặc bớt điện tích âm thì ta phải trừ một số electron tương ứng. + Sau khi đã viết xong các nửa phản ứng cần tổng hợp lại thành phương trình đầy đủ. Trước hết cần làm cho số electron tham gia trong các nửa phản ứng phải bằng nhau, bằng cách nhân nửa phản ứng này với số electron tham gia trong nửa kia, sau đó cộng chúng lại theo từng vế. Để kiểm tra phương trình phản ứng đã viết đúng chưa, trước hết cần kiểm tra cân bằng khối lượng, bằng cách cộng các nguyên tử của mỗi loại trong từng vế để xem đã bằng nhau hay chưa. Sau đó kiểm tra tổng điện tích ở mỗi vế . Ví dụ 1: Cân bằng phương trình: CrO2- + H2O2 → CrO4 2- + H2O CrO2- + 2OH- - 3e → CrO42- + 2H+ H2O2 + 2e → 2OH- Trong phản ứng thứ 2 để cân bằng khối lượng ta phải thêm vào vế trái 2 oxy lấy ở ion O ...