Một số ứng dụng định lượng bằng phương pháp acid-base 1. Pha chế các dung dịch chuẩn

Có pH_TĐ1 (của NaHCO₃) là: pH_TĐ1 = pK 84 2

pK 1 2 1

2 A 1

A + = , nằm ở vùng base do đó có thể dùng chỉ thị là phenolphtalein màu chuyển từ đỏ hồng sang hồng nhạt (để tránh sai số nhận màu nên dùng một bình mẫu có chứa NaHCO₃ và chỉ thị phenolphtalein để so sánh, nếu không dùng bình mẫu có thể sai ± 10%).

Phản ứng chuẩn độ base 2:

NaHCO₃ + HCl = H₂CO₃ + NaCl Có pH_TĐ2 (của H₂CO₃) là: pH_TĐ2 = C 38

2 pK 1 2 1

A 1

A ư lg = , nằm ở vùng acid do đó chọn chỉ thị là da cam methyl màu chuyển từ vàng sang hồng đỏ.

Đương nhiên thể tích HCl 0,1N tiêu thụ ở nấc 1 bằng lượng HCl 0,1N đã dùng ở nấc 2.

2.4. Một số ứng dụng định lượng bằng phương pháp acid-base

+ Trường hợp Na₂CO₃ không tinh khiết: lấy khoảng 30- 35 g NaHCO₃ hoà tan trong 300- 350 mL nước, lọc. Cô nước lọc tới khi xuất hiện tinh thể. Để nguội, lọc lấy tinh thể và rửa vài lần bằng nước cất nguội, sấy khô ta được NaHCO₃ tinh khiết. Lấy 10 g NaHCO₃ này cho vào chén sứ hay chén bạch kim đem nung cách cát giữ ở nhiệt độ 270 – 300 ^oC trong 1 giờ, ta có phản ứng.

2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Sau đó để nguội trong bình hút ẩm (chú ý không để nhiệt độ > 300^oC vì Na₂CO₃ sẽ bị phân hủy: Na₂CO₃ + H₂O → 2 NaOH + CO₂).

ư Na₂CO₃ khan được dùng làm gốc, trước khi sử dụng cần sấy 180- 200 ^oC trong 2 giờ để đuổi hết nước vì Na₂CO₃ dễ hút ẩm trong không khí tạo thành Na₂CO₃. 10H₂O.

Từ 52,997

2

E M ^{2 3}

3 2

CO Na CO

Na = =

Ta có thể tính toán pha được dung dịch gốc có nồng độ theo yêu cầu.

Thí dụ: Pha 1 lít dung dịch Na₂CO₃ 0,1N ta cân 5,2997 gam Na₂CO₃ gốc pha trong nước cho đủ 1 lít.

b. Pha dung dịch natri borat ư Tinh chế natri borat:

Lấy 23 gam natri borat hòa tan trong 50 mL nước nóng 60 ^oC (ở nhiệt độ cao hơn sẽ tạo thành tinh thể có Na₂B₄O₇. 5 H₂O). Lọc dung dịch còn nóng. Nước lọc để nguội và khuấy liên tục sẽ có Na₂B₄O₇. 10H₂O lắng xuống. Lọc, ép tinh thể giữa hai tờ giấy lọc, sau đó để khô trong không khí.

Bảo quản trong lọ thủy tinh có nút nhám.

ư Từ Na₂B₄O₇.10H₂O dùng làm chất gốc.

190,71

2 E_{NaB O.10HO} M^{Na2B4O7.10H2O}

2 7 4

2 = =

Ta tính lượng cân cần thiết để pha các dung dịch gốc có nồng độ theo yêu cầu.

Thí dụ: Để pha 1 lít dung dịch natri borat 0,1N ta cân 19,071 gam Na₂B₄O₇. 10H₂O rồi hoà tan (lắc kỹ) trong nước cho đủ 1 lít.

Lưu ý: Vì natri borat ít tan trong nước nên khi pha phải lắc kỹ và những dung dịch chuẩn không nên có nồng độ cao hơn 0,25N.

2.4.2. Một số ứng dụng định lượng trong thực tế a. Định lượng dung dịch NH₄OH (hay NH₃)

ư NH₄OH (hay NH₃) là một base yếu nên dùng một acid mạnh như HCl để định lượng.

Phương trình phản ứng:

NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O (NH₃ + HCl = NH₄Cl)

Chỉ thị màu là đỏ methyl chuyển màu từ vàng sang đỏ. Cũng có thể dùng chỉ thị hỗn hợp Tashiri ( hỗn hợp của đỏ methyl và xanh methylen) màu sẽ chuyển từ lục (vàng + xanh) sang màu tím (đỏ + xanh).

ư Kỹ thuật tiến hành:

+ Buret: Dung dịch HCl

+ Bình nón: 10,00 mL dung dịch NH₄OH + 3 giọt đỏ methyl + 1giọt xanh methylen.

+ Nhỏ HCl xuống cho tới khi chỉ thị chuyển từ màu lục sang màu tím.

Ghi thể tích HCl đã dùng.

ư Tính kết quả:

Giả sử tính nồng độ g/L của dung dịch NH₃ theo công thức:

₃

3

NH NH

HCl HCl

g/l .E

V .N P = V

Biết E M 17,03

3

3 NH

NH = =

b. Xác định nồng độ dung dịch HCl

Có thể xác định dựa vào dung dịch Na₂CO₃ đã biết nồng độ theo phương trình phản ứng:

Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl (1) NaHCO₃ + HCl = H₂O + CO₂ + NaCl (2)

Nếu dùng chỉ thị phenolphtalein thì mới định lượng được 1/2 lượng Na₂CO₃. Nếu dùng chỉ thị da cam methyl thì định lượng được toàn bộ Na₂CO₃ .

Ghi chú: Có thể xác định nồng độ dung dịch HCl dựa vào dung dịch natri borat theo phương trình phản ứng:

Na₂B₄O₇ + 2 HCl + 5 H₂O = 4 H₃BO₃ + 2 NaCl Chỉ thị màu là da cam methyl hay đỏ methyl.

c. Định lượng hỗn hợp (NaOH + Na₂CO₃)

ư Dung dịch NaOH thường bị carbonat hóa do CO₂ của khí trời, cho nên thường phải giải quyết trường hợp định lượng dung dịch NaOH có lẫn Na₂CO₃.

Để định lượng, ta dùng một dung dịch acid mạnh như HCl đã biết nồng độ, phản ứng định lượng như sau:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O (1) Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl (2) NaHCO₃ + HCl = CO₂ + H₂O + NaCl (3)

Khi dùng chỉ thị phenolphtalein thì lúc chuyển màu tương ứng toàn bộ NaOH (phản ứng 1) và 1/2 Na₂CO₃ (phản ứng 2) đã được định lượng.

Sau đó thêm chỉ thị da cam methyl vào và tiếp tục định lượng đến chuyển màu thì sẽ định lượng hết 1/ 2 Na₂CO₃ còn lại (phản ứng 3).

ư Kỹ thuật tiến hành:

+ Buret: Dung dịch HCl đã biết nồng độ.

+ Dung dịch mẫu: Lấy một bình nón cho vào đó 0,15-0,20 g NaCl và 0,20 g NaHCO₃ tinh khiết, thêm khoảng 25 mL nước cất, 2 giọt phenolphthalein (bình 1).

+ Dung dịch thử: V mL dung dịch hỗn hợp NaOH và Na₂CO₃ cần định lượng, 2 giọt phenolphthalein (bình 2).

+ Nhỏ dung dịch HCl đã biết nồng độ vào bình 2 chứa dung dịch cần định lượng cho tới khi xuất hiện màu hồng giống như ở bình dung dịch mẫu (bình 1) ghi V₁ mL HCl đã dùng (chú ý thêm nước vào bình 1 để có thể tích dung dịch tương đương ở bình 2). Thêm 2 giọt dung dịch da cam methyl vào bình 2 và tiếp tục định lượng đến khi màu chuyển từ vàng sang đỏ cam. Ghi V₂mL HCl đã dùng (gồm cả lượng V₁ mLtrong đó.)

ư Tính kết quả:

+ Thể tích HCl phản ứng với 1/2 Na₂CO₃ là V₂ - V₁ + Thể tích HCl phản ứng toàn bộ Na₂CO₃ là 2(V₂ - V₁)

+ Thể tích HCl phản ứng với NaOH là V₂- 2(V₂ - V₁) = 2V₁-V₂ Do đó, giả sử tính % (KL/TT) các chất sẽ là:

1000.V .100 .E ).N V

%NaOH=(2V¹ư ^{2 HCl NaOH} (E_NaOH =M=40)

1000.V .100 .E ).N V CO 2(V

%Na_{2 3} ²ư ^{1 HCl Na2CO3}

= ( 53)

2 E M

3 2CO

Na = =

d. Định lượng acid octophosphoric (H₃PO₄)

ư Như đã nêu ở phần 2.3.5 ta thấy rằng H₃PO₄ có thể định lượng như một mono acid với chỉ thị chuyển màu ở pH 4,6 và như một di acid với chỉ thị chuyển màu ở pH 9,6; còn acid 3 yếu quá không định lượng được.

Khi định lượng như một mono acid thì E = M. Khi định lượng như một diacid thì E =M/ 2.

ư Trong thực tế hay dùng chỉ thị là lục bromocresol và phenolphthalein.

Khi ấy ở điểm tương đương 1 màu sẽ chuyển từ màu vàng sang màu lục sáng. ở điểm tương đương 2 màu sẽ chuyển từ lục sáng sang xanh rồi sang tím (không để chuyển sang màu tím sẫm). Để dễ nhận xét sự chuyển màu, có thể lấy 2 dung dịch đệm ở pH 4,6 và pH 9,6 để so sánh.

ư Kỹ thuật tiến hành:

+ Buret: Dung dịch NaOH đã biết nồng độ.

+ Bình nón: VmL H₃PO₄ cần định lượng, 1 giọt chỉ thị lục bromocresol, 1giọt chỉ thị phenolphthalein.

+ Nhỏ NaOH xuống cho đến khi màu chuyển từ vàng → lục → lục sáng. Ghi V₁ mLNaOH đã dùng. Tiếp tục nhỏ NaOH xuống cho đến khi màu chuyển từ lục sáng → xanh → tím. Ghi V₂ mL NaOH đã dùng (thường V₂ ≈ 2V₁).

bài tập (bài 5)

5.1. Định nghĩa acid, base, cặp acid-base liên hợp, chất lưỡng tính, đa

Trong tài liệu hóa phân tích (Trang 180-184)