Giáo trình về phân tích môi trường - Phần 1 - CHƯƠNG 4

Giáo trình về phân tích môi trường - Phần 1 - CHƯƠNG 4. Một trong các phương pháp phân tích thể tích quan trọng là phương pháp chuẩn độ axit bazơ. Bản chất của phương pháp là dựa trên sự tương tác giữa các axit và bazơ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình về phân tích môi trường - Phần 1 - CHƯƠNG 4 Chöông IV PHÖÔNG PHAÙP CHUAÅN ÑOÄ AXIT BAZÔ (PHÖÔNG PHAÙP TRUNG HOAØ)IV.1. BAÛN CHAÁT CUÛA PHÖÔNG PHAÙP TRUNG HOØA Moät trong caùc phöông phaùp phaân tích theå tích quan troïng laø phöông phaùpchuaån ñoä axit bazô. Baûn chaát cuûa phöông phaùp laø döïa treân söï töông taùc giöõa caùcaxit vaø bazô. Phöông trình hoùa hoïc xaûy ra trong dung dòch laø töông taùc cuûa ion H+vôùi ion OH- taïo thaønh H2O. H+ + OH- = H2O hay H3O+ + OH- = 2H2O Phöông phaùp naøy cho pheùp xaùc ñònh löôïng (khoái löôïng, noàng ñoä) cuûa caùcaxit (baèng dung dòch kieàm chuaån) hay caùc dung dòch kieàm (baèng dung dòch axitchuaån) vaø caùc töông taùc cuûa caùc chaát vôùi axit hay vôùi bazô kieàm. Dung dòch chuaåntrong phöông phaùp naøy laø caùc axit nhö: HCl, H2SO4 … hay kieàm nhö NaOH, KOH …Caùc chaát naøy khoâng ñaùp öùng ñöôïc caùc nhu caàu cuûa chaát goác neân khoâng phaûi laødung dòch chuaån goác. Do ñoù ngöôøi ta chæ chuaån bò chuùng vôùi noàng ñoä gaàn ñuùng, sauñoù xaùc ñònh noàng ñoä chính xaùc cuûa chuùng baèng caùc dung dòch goác khaùc. Ví duï ñeåxaùc ñònh noàng ñoä cuûa dung dòch axit ta duøng borat (Na2B4O7.10H2O) hay Na2CO3khan. Caùc chaát naøy ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu cuûa chaát goác. Veà maët lyù thuyeát khi nghieân cöùu moät pheùp chuaån ñoä töùc laø nghieân cöùu ñaàyñuû caùc khaâu: chæ thò cho pheùp chuaån ñoä, xaây döïng phöông trình ñöôøng cong chuaånñoä ñeå döïng ñöôøng cong vaø töø ñoù xaây döïng phöông trình tính sai soá. Nhö ñaõ noùi moät vaán ñeà quan troïng trong phaân tích theå tích laø phaûi choïn chaátchæ thò thích hôïp sao cho ñieåm keát thuùc chuaån ñoä caøng gaàn saùt ñieåm töông ñöôngcaøng toát. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu ñoù caàn nghieân cöùu ñaày ñuû ñaëc tính cuûa chaát chæ thò.IV.2. CHÆ THÒ TRONG PHÖÔNG PHAÙP CHUAÅN ÑOÄ AXIT BAZÔIV.2.1. Khaùi nieäm Chaát chæ thò trong phöông phaùp trung hoøa laø nhöõng chaát maø maøu cuûa noù thayñoåi cuøng vôùi söï thay ñoåi pH cuûa dung dòch. Maøu cuûa chaát chæ thò thay ñoåi moätkhoaûng giaù trò pH heïp, khoaûng pH naøy phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa chæ thò chöùkhoâng phuï thuoäc vaøo caùc chaát phaûn öùng vôùi nhau. Caùc yeâu caàu ñoái vôùi chæ thò: Maøu cuûa chæ thò phaûi khaùc roõ trong nhöõng giaù trò pH gaàn nhau. - Söï ñoåi maøu cuûa chaát chæ thò caàn phaûi xaõy ra roõ raøng trong moät khoaûng pH - nhoû. Maøu cuûa chaát chæ thò caøng ñaäm caøng toát. - Löôïng kieàm hay axit theâm vaøo ñeå laøm thay ñoåi maøu cuûa chæ thò caøng ít - caøng toát ñeå khoûi aûnh höôûng keát quaû ñònh phaân. 35 Söï bieán ñoåi maøu phaûi thuaän nghòch vôùi söï bieán ñoåi pH trong dung dòch - trong quaù trình chuaån ñoä. Do nhöõng yeâu caàu treân neân ñaõ haïn cheá vieäc söû duïng chaâùt chæ thò axit bazô,soá chaát chæ thò söû duïng roäng raõi nhaát hieän nay khoâng quaù 20. Haàu heát caùc chæ thò laønhöõng axit hoaëc bazô höõu cô yeáu vaø maøu cuûa hai daïng axit vaø bazô lieân hôïp cuûachaát chæ thò phaûi khaùc nhau. Vieäc löïa choïn ñuùng chaát chæ thò coù yù nghóa raát quantroïng trong pheùp ñònh phaân. Ñeå löïa choïn chính xaùc chaát chæ thò thì phaûi bieát roõ lyùthuyeát veà chaát chæ thò.IV.2.2. Lyù thuyeát veà söï ñoåi maøu cuûa chæ thò Thuyeát ion: theo thuyeát naøy thì chaát chæ thò trong phöông phaùp trung hoøa laønhöõng axit hay bazô höõu cô yeáu coù maøu ôû daïng phaân töû khaùc maøu vôùi daïng ion. Ví duï quyø daïng phaân töû coù maøu ñoû, daïng ion coù maøu xanh, noù laø moät axityeáu; giaû söû moïi chæ thò axit daïng phaân töû ñeàu hieåu HIn vaø daïng ion cuûa noù laø In- tacoù söï phaân ly cuûa quyø ñöôïc bieåu dieãn nhö sau H+ + In- K (1) HIn = Ñoû Xanh Khi hoaø tan vaøo trong nöôùc thì daïng phaân töû vaø daïng ion cuøng toàn taïi choneân seõ coù maøu tím, neáu theâm axit vaøo seõ coù maøu ñoû, ngöôïc laïi theâm bazô vaøo thìdung dòch seõ coù maøu xanh. Loaïi chæ thò caû hai daïng ñeàu coù maøu ngöôøi ta goïi laø chæthò hai maøu. Metyl dacam cuõng laø chæ thò hai maøu, tromg moâi tröôøng axit coù maøu ñoû,trong moâi tröôøng bazô coù maøu vaøng, ôû pH = 4 coù maøu hoãn hôïp cuûa hai daïng laø maøuñoû da cam. Ngoaøi ra coøn coù chæ thò moät maøu töùc chæ thò moät trong caùc daïng coù maøucoøn daïng kia khoâng maøu, nhö phenolphtalein trong moâi tröôøng axit khoâng maøu,trong moâi tröôøng bazô coù maøu ñoû. Töông töï nhö vaäy ngöôøi ta cuõng giaûi thích cho caùc chæ thò laø nhöõng bazô höõucô yeáu baèng caùch kyù hieäu daïng phaân töû laø InOH vaø daïng ion laø In+. Trong dungdòch chuùng phaân ly theo phöông trình: In+ + OH- InOH = Neáu theâm kieàm vaøo dung dòch treân thì caân baèng seõ chuyeån sang traùi vaø dungdòch seõ coù maøu daïng phaân tö.û Neáu theâm axit vaøo dung dòch treân thì caân baèng seõchuyeån sang phaûi vaø dung dòch seõ coù maøu daïng ion. Toùm laïi thuyeát ion veà chæ thò raát ñôn giaûn vaø giaûi thích moät caùch tröïc quan côcheá cuûa söï thay ñoåi maøu saéc cuûa chuùng döôùi aûnh höôûng cuûa caùc ion H+ vaø OH- thamgia vaøo dung dòch. Thuyeát naøy cho pheùp giaûi thích ñònh löôïng, nhöng noù khoâng chomoät quan nieääm ñaày ñuû veà aûnh höôûng cuûa caáu taïo caùc chaát höõu cô ñoái vôùi maøu saéccuûa chuùng. Do ñoù xuaát hieän thuyeát thöù hai – Thuyeát nhoùm mang maøu. Thuyeát nhoùm mang maøu: theo thuyeát naøy thì maøu cuûa chaát chæ thò axit bazôñöôïc quyeát ñònh bôûi söï coù maët trong caùc phaân töû cuûa chuùng, caùc nhoùm nguyeân töû ...