IV. Một số điều cần biết trong phân tích định lượng

− Dùng pipet lấy một lượng chính xác dung dòch cần chuẩn độ vào bình

tam giác.

− Thêm các chất cần thiết (tạo môi trường , pH ... ) và chỉ thò.

− Mở vòi buret để thêm chất chuẩn vào bình tam giác chứa chất cần phân

tích, vừa thêm chất chuẩn vừa lắc bình tam giác theo một chiều. (chuẩn độ

nhanh, chậm hay vừa phải tùy theo yêu cầu của từng trường hợp chuẩn độ).

− Khi đạt điểm tương đương (màu của chỉ thò đổi) thì khóa vòi buret. Đọc

và ghi lại kết quả.



3. Cách bảo quản buret – pipet sau khi chuẩn độ

- Sau khi thực hiện xong bài thực hành thì để yên buret trên giá, không

tháo ra, chỉ tháo hết dung dòch còn dư bỏ đi.

- Rửa buret: Đổ nước máy vào đầy buret rồi mở khóa cho nước chảy, lặp

lại vài lần cho sạch buret, sau đó thêm nước máy đầy buret.

- Pipet: hút đầy nước rồi cho chảy vài lần cho sạch hóa chất đã sử dụng.

PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXIT - BAZƠ

(phương pháp trung hòa)

I. CHỈ THỊ AXIT- BAZƠ

1. Bản chất của chỉ thò axit-bazơ

Chỉ thò dùng trong chuẩn độ axit - bazơ phải thỏa mãn yêu cầu cơ bản là

sự đổi màu của chỉ thò phải thuận nghòch theo sự thay đổi của pH của dung dòch

trong quá trình chuẩn độ.

Chỉ thò axit - bazơ thường là các axit hay bazơ hữu cơ yếu và màu của

hai dạng axit và bazơ phải khác nhau.

- Dạng tồn tại của chỉ thò có thể là HIn, HIn+, HIn- (hay InOH )... và có

thể chia thành 3 loại chủ yếu như sau:

a. Các chỉ thò thuộc loại phtalein:

Phenolphtalein, Thymolphtalein, Naphtolphtalein...

– Cơ chế đổi màu của phenolphtalein:

Phenolphtalein có khoảng chuyển màu từ pH = 8 (không màu) đến pH =

9,8 (màu tím hồng)



12



b. Các sulfophtalein: phenol đỏ, brom phenol xanh, crezol đỏ.

– Cơ chế đổi màu của phenol đỏ: Phenol đỏ có khoảng chuyển màu từ

pH = 6,2 (màu vàng) đến pH = 8,0 (màu đỏ).



c. Các hợp chất azo: Metyl da cam, tropeolin, metyl đỏ, metyl vàng... có

màu vàng trong môi trường trung tính và kiềm, màu đỏ trong môi trường axit.

– Cơ chế đổi màu của metyl dacam: Metyl dacam có khoảng chuyển màu

từ pH = 3,1 (màu đỏ) đến pH = 4,4 (màu vàng)



2. Khoảng PH chuyển màu

13



Khoảng PH tại đó chỉ thò đổi màu gọi là khoảng chuyển màu của chỉ thò.

Mỗi chỉ thò (dạng axít ) trong dung dòch có cân bằng phân li như sau:

⎯⎯

→ H + + In HIn ←⎯

⎯



K* (Hằng số cân bằng điều kiện)

[H+][In-]

K* =

[HIn]



[ H+ ]= K*



[HIn]

[In]



pH = p K* + lg

Trong đó pK* = pK + lg



[In]

[HIn]



[In]

f(In)

. Tỉ số

là giá trò quyết đònh màu của

[HIn]

f(HIn)



dung dòch.

Giả sử dạng In của chỉ thò có màu vàng , dạng HIn có màu đỏ thì ta sẽ

[In]

[HIn]

>10, và sẽ thấy màu vàng nếu tỉ số

> 10.

thấy màu đỏ nếu tỉ số

[HIn]

[In]

[In]

1

<

< 10 ta sẽ thấy màu trung gian của hai màu đỏ

10 [HIn]

và vàng. Vậy khoảng chuyển màu của chỉ thò là:

1

pK* + lg < pH < pK* + lg 10

10

Tức là:

pK* – 1 < pH < pK* + 1



Trong khu vực



– Có những chỉ thò axit – bazơ có thể đổi màu khi chưa đạt được tỉ lệ giữa

1

nên có khoảng chuyển màu nhỏ hơn hai đơn vò (Ví

hai dạng axít và bazơ là

10

dụ: Metyl dacam có khoảng chuyển màu chỉ từ pH = 3,1 đến pH = 4,4 ).

– Đối với loại chỉ thò chỉ có một màu, tức là chỉ có một trong hai dạng

axít hoặc bazơ liên hợp có màu , ví dụ: chỉ thò có dạng HIn mà dạng HIn không

có màu thì màu của chỉ thò sẽ do dạng In– quyết đònh. Nếu C là giá trò nồng độ

của In– cần đạt tới để có thể nhận biết được màu của nó và C0 là nồng độ ban

đầu của nó thì pH của dung dòch tại đó màu của In– bắt đầu xuất hiện là:

C0 - C

pH = p K* – lg

C

Như vậy, pH làm đổi màu phụ thuộc nồng độ của chất chỉ thò. Ví dụ:

Trong dung dòch phenolphtalein bão hòa, màu hồng xuất hiện khi pH = 8 còn

trong dung dòch loãng hơn 10 lần thì pH = 9 mới xuất hiện màu hồng.

3. Chỉ số chuẩn độ pT của chỉ thò:

Trong khoảng pH chuyển màu của chỉ thò có một giá trò pH, tại đó màu

của chỉ thò chuyển đổi là rõ nhất. Giá trò pH này gọi là chỉ số chuẩn độ của chỉ



14



thò và ký hiệu là pT. Chỉ số chuẩn độ pT phụ thuộc vào chất chỉ thò và thứ tự của

phép chuẩn độ.

Ví dụ:

– Đối với Phenolphtalein: Khi chuẩn độ axit bằng kiềm, dung dòch

chuyển từ không màu sang màu hồng tại giá trò pH = 9 nên chỉ thò có pT = 9. Khi

chuẩn độ kiềm bằng axít, dung dòch chuyển từ màu hồng sang không màu tại giá

trò pH = 8 nên chỉ thò có pT = 8.

– Đối với Metyldacam: Khi chuẩn độ axit bằng kiềm, dung dòch chuyển

từ màu đỏ sang vàng tại giá trò pH = 4,4 nên chỉ thò có pT = 4,4. Khi chuẩn độ

bazơ bằng axít, dung dòch chuyển từ màu vàng sang hồng cam tại giá trò pH =

4,0 nên chỉ thò có pT = 4,0. Ngoài ra, giá trò pT còn phụ thuộc vào nhiệt độ, dung

môi, lực ion của dung dòch...

– Nguyên tắc chọn chỉ thò cho một phép chuẩn độ:

Để phép chuẩn độ có tính chính xác cao, ta phải chọn chất chỉ thò nào có

khoảng chuyển màu trùng với khoảng bước nhảy chuẩn độ của phép chuẩn độ,

tốt nhất là chọn chỉ thò có giá trò chỉ số chuẩn độ pT gần trùng với giá trò pH

của dung dòch chuẩn độ tại thời điểm tương đương.

Chú ý: Muốn tăng độ chính xác của một phép chuẩn độ cần phải:

1. Chọn chỉ thò chính xác (là những chỉ thò có pT = pHtđ của phản ứng

chuẩn độ ).

2. Lượng chỉ thò cho vào bình chuẩn độ phải giống nhau đối với các lần

chuẩn độ khác nhau .

3. Cho ít chỉ thò (2 - 3 giọt ) vì chỉ thò axit - bazơ là những axít hoặc bazơ

yếu dẫn tới tiêu hao dung dòch chất chuẩn.

4. Chuẩn độ đến màu giống nhau (cần có bình đối chứng).

5. Nên sử dụng một chỉ thò nhất đònh cho một phép chuẩn độ cụ thể.

II. PHÉP CHUẨN ĐỘ AXIT MẠNH BẰNG BAZƠ MẠNH VÀ NGƯC

LẠI

Chuẩn độ HCl bằng NaOH chuẩn hay chuẩn độ NaOH bằng HCl chuẩn.

1. Nguyên tắc: Phản ứng chuẩn độ là phản ứng trung hòa:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

H+ + OH- = H2O

2. Dựng đường cong chuẩn độ và chọn chỉ thò

2.1. Dựng đường cong chuẩn độ:

Thành phần dung dòch tại điểm tương đương gồm H2O và NaCl , pH tại

điểm tương đương là 7 vì vậy về nguyên tắc chúng ta có thể chọn những chỉ thò

có pT = 7.

Đường cong chuẩn độ trong phép chuẩn độ axít -bazơ là đường biểu diễn

sự liên hệ giữa nồng độ cân bằng của ion H+ (hay pH) và lượng axít hay bazơ đã

15



chuẩn độ. Dựng được đường cong chuẩn độ ta sẽ dễ dàng thấy được sự biến

thiên của pH dung dòch trong quá trình chuẩn độ, dễ dàng chọn đưọc chất chỉ thò

thích hợp và dễ dàng tính được sai số chuẩn độ.

– Giá trò pH của dung dòch khi chưa chuẩn độ được tính dựa vào nồng độ

ban đầu của dung dòch HCl hay NaOH phải đònh phân .

– Tính bước nhảy chuẩn độ theo công thức tính sai số:

w C+C0

q = (h – )(

) khi chuẩn độ bazơ bằng axít

h CC0

w C+C0

hay q = – (h – )(

) khi chuẩn độ axít bằng bazơ.

h CC0

– Giả sử ta thực hiện phép chuẩn độ HCl bằng NaOH chuẩn. Nồng độ

của HCl bằng nồng độ của NaOH , tức là C = C0 và = 0,1M ; với sai số q = +

w C+C0

0,2 % . Ta sử dụng công thức q = –(h – )(

) để tính thì pH đầu bước nhảy

h CC0

chuẩn độ sẽ là 4,0; pH tại điểm tương đương sẽ là 7,0 ; pH cuối bước nhảy

chuẩn độ sẽ là 10,0. Như vậy bước nhảy chuẩn độ trong trường hợp này sẽ gồm

6 đơn vò pH (kéo dài từ pH = 4,0 đến pH = 10,0).

Đường cong chuẩn độ có dạng:



H.4. Đường cong chuẩn độ axít mạnh bằng bazơ mạnh.

– Tương tự như vậy, nếu ta chuẩn độ bazơ mạnh NaOH bằng axít mạnh

HCl có cùng nồng độ 0,1 M thì pH đầu bước nhảy chuẩn độ sẽ là 10; pH tại

điểm tương đương là 7, pH tại cuối bước nhảy chuẩn độ sẽ là 4,0 và bước nhảy

chuẩn độ cũng gồm 6 đơn vò pH (kéo dài từ pH = 10,0 đến pH = 4,0).



Đường cong chuẩn độ có dạng:



16



H.5. Đường cong chuẩn độ bazơ mạnh bằng axít mạnh

2.2. Chọn chỉ thò: Khi đã có bước nhảy chuẩn độ ta chọn những chỉ thò có

pT gần pH tương đương nhất hay chọn những chỉ thò có pT nằm trong bước nhảy

chuẩn độ của phép chuẩn độ mà ta phải thực hiện.

Bảng 1. Khoảng chuyển màu của một số chỉ thò thường dùng.

Tên chỉ thò

(Tên thò

trường)

Metyl Dacam

Metyl Đỏ

Phenol Đỏ

Phenolphtalein



Dung môi

hòa tan



Màu dạng

axit



Màu dạng

bazơ



Khoảng PH

chuyển màu



H2O

Cồn 600

Cồn 200

Cồn 700



Đỏ

Đỏ

Vàng

Không màu



Vàng

Vàng

Đỏ

Tím hồng



3,1------4,4

4,4------6,2

6,4------8,0

8,0------9,8



Ta thấy cả 4 chỉ thò trên đều có khoảng chuyển màu trùng với bước nhảy

của phép chuẩn độ axít mạnh bằng bazơ mạnh (và ngược lại) nên có thể chọn

cả 4 chất làm chỉ thò cho các phép chuẩn độ ấy.

– Cụ thể : Khi chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh thì:

Metyl dacam có chỉ số pT = 4,4 (Một giọt NaOH dư làm dung dòch

chuyển sang màu vàng); Metyl đỏ có chỉ số pT = 6,0 (Một giọt NaOH dư làm

dung dòch chuyển sang màu vàng); Phenol đỏ có chỉ số pT = 7,0 (Một giọt

NaOH dư làm dung dòch chuyển sang màu hồng cam); Phenolphtalein có chỉ số

pT = 9,0 (Một giọt NaOH dư làm dung dòch chuyển sang màu hồng ).

– Ngược lại, khi chuẩn độ bazơ mạnh bằng axít mạnh thì:

Metyl dacam có chỉ số pT = 4,0 (Một giọt HCl dư làm dung dòch chuyển

sang màu hồng cam); Metyl đỏ có chỉ số pT = 5,0 (Một giọt HCl dư làm dung

dòch chuyển sang màu đỏ cam); Phenol đỏ có chỉ số pT = 6,0 (Một giọt HCl dư

làm dung dòch chuyển sang màu vàng); Phenolphtalein có chỉ số pT = 8,0 (Một

giọt HCl dư làm dung dòch chuyển sang không màu).



17



3. Cách tiến hành: Chuẩn độ axít mạnh bằng bazơ mạnh. Xác đònh nồng

độ HCl

Hút chính xác 10,0 ml dung dòch HCl, cho vào bình tam giác 250ml.

Thêm 2–3 giọt của một trong các chỉ thò (Phenolphtalein, Phenol đỏ, Metyl

dacam hoặc Metyl đỏ). Lắc đều và chuẩn độ bằng dung dòch NaOH 0,1 M cho

đến khi dung dòch đổi màu.

Phenolphtalein

Metyl da cam

Metyl đỏ



Không màu

Đỏ

Đỏ



→

→

→



Hồng

Vàng

Vàng



Phenol đỏ



vàng



→



Hồng cam



Ghi lại thể tích NaOH đã dùng.

Thí nghiệm cần được lặp lại ít nhất 3 lần cho mỗi chỉ thò sử dụng. Tính

giá trò trung bình ( V NaOH). Nồng độ HCl chuẩn được tính theo công thức:

CN (HCl) =



V



NaOH



. CN(NaOH)



VHCl



18



BÀI 2:

CHUẨN ĐỘ AXIT YẾU



Nội dung chính:

• Xác đònh nồng độ dung dòch NaOH chuẩn bằng chất chuẩn gốc axit. (Chuẩn

hóa nồng độ NaOH )

• Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh: Chuẩn độ CH3COOH bằng dung dòch

NaOH

-----------------------------------------------------



I. CHẤT CHUẨN GỐC AXIT ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỦA DUNG

DỊCH NAOH

Để xác đònh nồng độ của NaOH chuẩn người ta dùng các chất chuẩn gốc

là những axit yếu như axit oxalic H2C2O4, axit benzoic C6H5COOH, kali

hydrotacrat KOOCC6H4 COOH, kali hydrophtalat (kali biphtalat )...

– Dung dòch NaOH dễ hấp thụ CO2 trong không khí do đó không nên để

lâu. Người ta thường pha dung dòch đặc 1N, 2N... và khi cần thiết thì pha loãng

theo đúng yêu cầu của từng trường hợp, sau đó chuẩn độ các dung dòch này

bằng các chất chuẩn gốc axit để xác đònh lại nồng độ cho chính xác.

– Chất gốc thường được dùng nhất là axit oxalic H2C2O4 .

1. Nguyên tắc

Phản ứng chuẩn độ:

H2C2O4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O

Phản ứng trung hòa này xảy ra lần lượt theo hai nấc :

H2C2O4 + OH– = HC2O4– + H2O

HC2O4– + OH–= C2O4 2– + H2O

Ka1

< 104 nên

Ka2

không thể chuẩn độ riêng lẽ từng nấc được mà chỉ có thể chuẩn độ thẳng đến

nấc thứ hai.

Tuy nhiên, vì H2C2O4 có Ka1 = 10–1,25 và Ka2 = 10– 4,27 , tỉ lệ



2. Chọn chỉ thò

– Tại điểm tương đương thành phần dung dòch gồm: Na+, C2O42–, và H2O

và pH tại điểm tương đương được tính theo cân bằng:

C2O42– + H2O = HC2O4– + OH– Kw K2–1

Dung dòch có môi trường bazơ yếu, pH > 7, ta chọn chỉ thò có pT > 7.

– Nếu nồng độ của dung dòch Na2C2O4 là 0,1M thì pH tại điểm tương

đương theo cân bằng trên là 8,6 vì vậy ta chọn phenolphtalein làm chỉ thò.

19



–Vì phenolphtalein rất nhạy với CO2 nên nước để pha axit H2C2O4 cần

phải được đun sôi, để nguội đuổi hết CO2.

3. Cách tiến hành xác đònh nồng độ NaOH chuẩn bằng chất chuẩn gốc

− Cân một lượng chính xác H2C2O4.2H2O cho mỗi phép chuẩn độ hoặc

pha dung dòch H2C2O4 từ ống chuẩn ficanal trong bình đònh mức. Hút chính xác

10 ml dung dòch H2C2O4, thêm 3-4 giọt phenolphtalein và chuẩn độ bằng NaOH

đến xuất hiện màu hồng (nếu sau điểm tương đương màu hồng mất ngay thì

trong dung dòch NaOH có CO32- hay CO2 , cần phải loại bỏ ngay).



– Nồng độ của NaOH được tính theo công thức sau:

CN (NaOH) =



CN(H2C2O4). V (H2C2O4).

V( NaOH)



II. CHUẨN ĐỘ CH3COOH BẰNG NAOH ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯNG

CH3COOH MẪU

1.Nguyên tắc

Phản ứng chuẩn độ là phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ.

CH3COOH + NaOH = H2O + CH3COONa

2. Đường cong chuẩn độ và chọn chỉ thò

2.1. Thành phần và pH của dung dòch chuẩn độ tại điểm tương đương

- Thành phần dung dòch tại điểm tương đương gồm H2O, Na+ và CH3COO. Môi trường bazơ yếu , pH > 7 vì vậy phải chọn chỉ thò có pT > 7.

- Tính pH tại điểm tương đương:

CH3COO– + H2O = CH3COOH + OH– KW Ka-1

C0V0

C

V + V0

C0V0

[] (

–x )

x

x

V + V0

x2

Theo đònh luật tác dụng khối lượng , ta có:

= KW.Ka-1

C0V0

(

-x)

V + V0

C0V0

CC0

– Nếu C = C0 = 0,1 M và thay

=

. Với điều kiện gần

V + V 0 C + C0

đúng là

CC0

thì ta tính được nồng độ của OH- tại điểm tương đương, từ đó có

x <<

C + C0

được giá trò pH của dung dòch tại điểm tương đương:

[OH- ]tđ =



10-14 x 0.1

= 5,26.10-6

2 x 1.8 x 10-5



pOH- tđ = 5,28 suy ra pH = 14 - lg[OH- ]



20



và như vậy: pH = 8,72.