Tài liệu Báo cáo thực tập-phƣơng pháp kết tủa

PHƢƠNG PHÁP KẾT TỦA Antoine Lavoisier 1743 - 1794 1 MỤC TIÊU 1. Giải thích đƣợc biểu thức tích số tan, độ tan và ý nghĩa của nó trong phân tích. 2. Trình bày đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tan của chất điện ly ít tan và tính đƣợc độ tan của chất đó trong các điều kiện cụ thể. 3. Trình bày đƣợc hiện tƣợng hấp phụ khi chuẩn độ theo phƣơng pháp bạc. 4. Trình bày đƣợc nguyên tắc, điều kiện tiến hành và ứng dụng của 3 phƣơng pháp: Mohr, Fajans, Volhard. 2 NỘI DUNG 1. LÝ THUYẾT VỀ SỰ KẾT TỦA 1.1. Tích số tan. 1.2. Độ tan – Cách tính độ tan 1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tan 2. ĐỊNH LƢỢNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP KẾT TỦA 2.1. Nguyên tắc chung 2.2. Phân loại 2.3. Yêu cầu đối với phản ứng trong phƣơng pháp kết tủa 2.4. Phƣơng pháp bạc 3 1. LÝ THUYẾT VỀ SỰ KẾT TỦA Phản ứng kết tủa là phản ứng tạo thành chất rắn từ các chất tan trong dung dịch. Trong quá trình phân tích định tính, định lƣợng ta thƣờng phải sử dụng đến phản ứng kết tủa để tách riêng các ion phân tích khỏi các ion khác 4 1. TÍCH SỐ TAN (T) (KSP = Solubility product constants) Hòa tan A+ + B- AB Kết tủa Tủa Dung dịch Hòa tan Ag+ + Cl- AgCl Kết tủa Tủa Dung dịch Theo định luật bảo toàn khối lƣợng (stoichiometry) khi cân bằng đƣợc thiết lập, trong dung dịch nƣớc bão hòa  Ag  Cl    K AgCl  AgCl  5 1.TÍCH SỐ TAN (T) [Ag+] x [Cl- ] = KAgCl x [AgCl] = hằng số = TAgCl Ví dụ: TAgCl = 1,8 x 10–10 TAgBr = 5,0 x 10–13 TAgI = 8,3 x 10–17 6 1.TÍCH SỐ TAN (T) Tổng quát với chất điện ly ít tan AmBn (m, n: số ion trong phân tử) mAn+ + Am Bn A   B  n m m n T • Dung dịch rất loãng < 10-4  Hằng số M:    B  TA m Bn  A TAm Bn  a • Tổng quát: a Am Bn nBm- m An ,a n Bm- : n m m An a m n n B m hoạt độ của ion An+, Bm7 1. TÍCH SỐ TAN (T) Ý NGHIÃ TRONG PHÂN TÍCH • TAmBn = [A]m x [B ]n m, n: số ion tƣơng ứng tạo thành khi phân ly 1 phân tử. • Nếu tích số [A]m x [B ]n > TAmBn thì hợp chất ít tan tách ra ở dạng kết tủa (muốn có kết tủa). • Nếu tích số [A]m x [B ]n < TAmBn kết tủa không tách ra mà bị hòa tan (muốn kết tủa tan đƣợc). 8 1. TÍCH SỐ TAN (T) Ý NGHIÃ TRONG PHÂN TÍCH KSP (T) 9 1. TÍCH SỐ TAN (T) Ý NGHIÃ TRONG PHÂN TÍCH KSP (T) 10 2. ĐỘ TAN (S) 2.1 Độ tan trong nƣớc nguyên chất • S: độ tan tính theo mol/l, g/l • Đối với chất điện ly ít tan dạng AB (cùng hóa trị): AgCl, BaSO4 AB  A+ + B- S AB  [A  ]  [B ]  TAB     TAB  A   B Vd: Độ tan AgCrO4 trong nƣớc (25 oC) = 0,0435 g/l , tính T AgCrO4 11 2. ĐỘ TAN (S) 2.1 Độ tan trong nƣớc nguyên chất • Đối với chất điện ly ít tan dạng AmBn (không cùng hóa trị): Ag2CrO4 AmBn  mAn+ + nBm- S  m n T Am Bn m m n n CaSO 4 : m  1, n  1, S  T Na 2SO 4 : m  2, n  1, S  3 T 2 2.12 3 T /4 Al2 (SO 4 )3 : m  2, n  3, S  5 T / 2 2.33  5 T / 108 12 2. ĐỘ TAN (S) 2.2 Độ tan chất điện ly trong nƣớc khi kể tới hệ số hoạt độ f Đối với chất điện ly dạng AB   0,5([ A ].Z  [ B ].Z   2 A 2 B Hệ số hoạt độ f phụ thuộc: • Lực ion  của dung dịch • ZA : điện tích của ion A    0,51.Z .  log f  1  3,3 A  2 A   TAB  a A  aB  A f A  B  f B  S 2  f 2 S TAB f2 1  f TAB 13 2. ĐỘ TAN (S) 2.2 Độ tan chất điện ly trong nƣớc khi kể tới hệ số hoạt độ f (f) 14 2. ĐỘ TAN (S) 2.2 Độ tan chất điện ly trong nƣớc khi kể tới hệ số hoạt độ f Tính độ tan của SrCrO4 bằng g/l ở 25 0C TSrCrO4  3,6  105 , f  0,57 TAB 1 5 3 S  T  ( 1 / 0 , 57 ) 3 , 6 . 10  ( 1 / 0 , 57 ). 0 , 6 . 10 AB 2 f f 2 S  1,05.10 M / l  2,14 g / l 15 2. ĐỘ TAN (S) 2.3 Độ tan của hydroxyd kim loại trong nƣớc M(OH)2 (rắn)  M2+ x mol + x mol 2OH- 2x mol 2H2O  H3O+ + OHM2+ OH-2 = T (9.1) H+ OH- = KW (9.2) Theo ĐL bảo toàn khối lƣợng: (9.1) 2M2+  OH- M2+.(2[M2+)2 = T 2 S  [M ]  T / 4 3 4M2+3 = T S  21 TAm Bn 2 1 21 16 2. ĐỘ TAN (S) 2.3 Độ tan của hydroxyd kim loại trong nƣớc Zn(OH)2(s) Zn2+(aq) + 2OH- (aq) T = 4.5 10-17 Zn(OH)2(s) Zn2+(aq) + 2OH- (aq) x mol xM 2x M [Zn2][OH]2 = (x)(2x)2 = 4x3 = 4,5 .10-17 x3 = 1,1.10-18 x = 2,2.10-6 M/l S = [Zn]2+ = 2,2.10-6 M/l 17 2. ĐỘ TAN (S) 2.3 Độ tan của hydroxyd kim loại trong nƣớc Fe(OH)3 (rắn)  Fe3+ + 3OH- Fe3+ OH-3 = T = 2.10-39 2H2O  H3O+ +OH- H3O+ OH- = 1,0.10-14 Gỉa thiết OH-  3Fe3+ = 3 x (9,27.10-11) = 3.10-10 Trong dung dịch phân ly để trung hòa điện tích: H3O+ = OH- = 1,0.10-7  S  Fe 3  2.1039 18   2 . 10 (1,00.107 )3 18 3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘ TAN 3.1 Ảnh hƣởng của ion chung cùng tên: Thêm ion cùng tên gây ảnh hƣởng lớn đến độ tan của chất điện ly ít tan, và có khả năng làm cho sự kết tủa tƣớng rắn hoàn toàn hơn. (a): AgCH3COO kết tủa trong dd bảo hòa (b): AgCH3COO kết tủa tăng lên khi thêm (a) (b) dd AgNO3 1M vào 19 3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘ TAN 3.1 Ảnh hƣởng của ion chung cùng tên: - Tính S AgCl trong dung dịch NaCl 0,1M. Biết TAgCl = 1,7 x 10-10 Ag  Cl   T   AgCl  1,7  1010 10 T 1 , 7  10  9 AB S NaCl  [ Ag ]    1,7.10  1 [Cl ]du 10 SH 2O  1,7  10 10 5  1,3  10 M / l 5 1,3  10  7647 lan. 9 1,7  10 20