Course: Các phương pháp phân tích hóa học

General

Collapse all Expand all

Select activity Announcements

Announcements Forum

Chương 1. Cơ sở về phân tích hóa học

Select activity Giới thiệu

Giới thiệu Page
Select activity Nội dung

Nội dung Lesson

1. Các khái niệm về kỹ thuật đo
  Trong kỹ thuật đo phải tách biệt rõ ràng các khái niệm sau:

–      Đại lượng đo là đại lượng vật lý hay hóa học cần đo (nhiệt độ, độ sâu nhìn thấy, lưu lượng v.v...).

–      Đơn vị đo của đại lượng đo một phần đã được quy định trong các ngành tự nhiên, nhưng phần lớn lại được xác định qua những thống nhất (0C, cm, l/s, kg/m3 v.v...).

–      Giá trị đo được xác định thông qua hiển thị trên máy đo hay từ phép phân tích. Nó là tích số của giá trị bằng số với đơn vị đo (8 0C, 30 cm, 25 l/s v.v...).

–      Giá trị hiển thị là giá trị tức thời trên thang chia độ của một máy đo, trên một băng giấy ghi hay trên một thiết bị đếm.

–      Sai số đo là tổng của tất cả các sai số làm kết quả đo bị sai lệch đi, chẳng hạn như các sai số ngẫu nhiên (phép đọc sai, phép lấy mẫu sai) hay sai số hệ thống (sơ đồ đo sai, máy đo thiếu chính xác).

Trong kỹ thuật đo phải tách biệt rõ ràng ba khái niệm cơ bản quan trọng sau:

–      Hiệu chỉnh là sự điều chỉnh theo mục tiêu hay sự điều chỉnh một máy đo qua sự so sánh với một hay nhiều giá trị chuẩn.

–      Hiệu chuẩn là sự xác định sai số đo của một máy đo qua sự so sánh với một hay nhiều giá trị chuẩn. Không thực hiện sự can thiệp nào lên máy đo.

–      Kiểm định là một quy trình pháp lý. Việc kiểm định một máy đo gồm các thử nghiệm và dán nhãn (hoặc cấp chứng nhận) của quan cơ quan chức năng về sai số theo các qui định về kiểm định. Không thực hiện can thiệp nào trên máy đo. Thử nghiệm xác định xem, liệu trạng thái và tính chất về mặt kỹ thuật đo của máy đo có tương ứng với các qui định về kiểm định hay không. Việc đóng dấu chứng thực kết quả thử nghiệm là đạt.

Qua hiệu chuẩn và kiểm định có thể xác định được đại lượng đặc trưng (đường đặc trưng) của máy đo là hàm số của giá trị tham chiếu và giá trị đầu ra. Qua hiệu chỉnh có thể cài đặt đại lượng đặc trưng định mục tiêu cho trước. Điều kiện để hiệu chỉnh, hiệu chuẩn và đặc biệt là kiểm định là các giá trị tham chiếu với các sai số đo nhỏ hơn nhiều so với các sai số đo của thiết bị đo.

2. Phương pháp phân tích

2.1. Phương pháp phân tích định tính

Phân tích định tính nhằm xác định thành phần mẫu phân tích gồm những nguyên tố hoá học, ion, nhóm nguyên tử hoặc các phân tử nào. Khi nghiên cứu thành phần một hỗn hợp chưa biết, phân tích định tính được tiến hành trước phân tích định lượng. Bởi vì, phân tích định tính sẽ định hướng việc chọn phương pháp phân tích định lượng các chất trong mẫu. Phân tích định tính dựa vào sự chuyển chất phân tích thành hợp chất mới nào đó có những tính chất đặc trưng như có màu, có mùi, có cấu trúc tinh thể, có trạng thái vật lý đặc trưng,...

2.2. Phương pháp phân tích định lượng

Phân tích định lượng cho phép xác định thành phần về lượng các cấu tử hợp phần của mẫu phân tích. Phân tích định lượng có vai trò quan trọng trong sự phát triển của các khoa học kỹ htuật và sản xuất, đây là một phương pháp nghiên cứu cho nhiều ngành khoa học khác như: hoá học, y học, sinh học, công nghệ thực phẩm, khảo cổ học,....

Phân tích định lượng thường được chia thành phân tích vô cơ và phân tích hữu cơ. Hai loại phân tích này đều dựa trên kiến thức cơ bản về hoá học vô cơ và hữu cơ.

3. Phân nhóm các phương pháp

3.1. Nhóm các phương pháp hoá học

Các phương pháp này ra đời sớm nhất nên còn gọi là các phương pháp cổ điển. Trong đó, cơ sở của phương pháp là các phản ứng hoá học và sử dụng các dụng cụ, thiết bị đơn giản để phân tích các chất.

Nhóm các phương pháp này chỉ sử dụng để định lượng các chất có hàm lượng lớn, vừa và không quá nhỏ. Nhưng các phương pháp hoá học là cơ sở để phát triển các phương pháp phân tích hiện đại. Cho đến này các phương pháp này vẫn được dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm phân tích

3.2. Nhóm các phương pháp phân tích vật lý

Đó là các phương pháp phân tích dựa trên việc đo các đại lượng vật lý đặc trưng của các chất phân tích như phổ phát xạ, độ phóng xạ,... Các phương pháp này cần sử dụng các thiết bị đo đạc tinh vi, phức tạp có khả năng ghi những tín hiệu vật lý đó.

3.3. Nhóm các phương pháp phân tích công cụ

Đó là nhóm các phương pháp kết hợp việc thực hiện các phản ứng hoá học, sau đó đo các tín hiệu vật lý của hệ phân tích như : sự thay đổi màu, độ đục, độ phát quang, độ dẫn điện,...Nhóm các phương pháp này cũng đòi hỏi các dung cụ thiết bị đo dạc phức tạp nên chúng còn có tên là các phương pháp phân tích công cụ

Nhóm các phương pháp này cho phép phân tích nhanh, có thể xác định được hàm lượng nhỏ các chất phân tích một cách chính xác, phân tích chọn lọc

4. Quy trình phân tích mẫu Khi tiến hành phân tích một đối tượng nào đó, cần trải qua các giai đoạn sau:

–      Chọn mẫu, lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích.

–      Chuyển mẫu hoặc hợp phần cần xác định trong mẫu thành dạng có thể tiến hành phân tích được (phân huỷ mẫu)

–      Chọn phương pháp phân tích, chọn các điều kiện thích hợp cho quá trình phân tích và sử dụng quy trình phân tích đó để phân tích

–      Xử lý các kết quả thu được khi phân tích mẫu để nhận được kết quả sát thực với hàm lượng chất cần phân tích. Tính toán và đánh giá kết quả nhận được.

Cả 4 giai đoạn trên đều quan trọng, liên quan mật thiết đến nhau và đều có tính quyết định đến độ chính xác của việc phân tích

5. Cách biểu thị thành phần chất

Dung dịch là một hệ trong đó một hoặc nhiều chất phân tán đồng đều trong một chất khác. Tuy nhiên, không phải mọi hệ phân tán đều là dung dịch. Kích thước hạt phân tán lớn hơn 100nm thì gọi là hệ huyền nhũ (Hạt phân tán là pha rắn phân tán trong pha lỏng gọi là huyền phù, hạt phân tán là pha lỏng phân tán trong pha lỏng gọi là nhũ tương). Kích thước hạt phân tán trong khoảng từ 100nm đến 1nm thì gọi là hệ keo (dung dịch keo). Kích thước hạt phân tán nhỏ hơn 1nm thì gọi là dung dịch thực (trong suốt, để lâu không lắng cặn). Để biểu thị thành phần chất trong một hệ người ta có thể sử dụng nồng độ hoặc tỷ lệ nhằm chỉ hàm lượng chất có trong hệ.

5.1. Tỷ lệ thể tích

Nồng độ hoặc tỷ lệ thể tích của một chất lỏng là tỉ số thể tích của chất lỏng đó và thể tích của dung môi. Loại nồng độ này thường sử dụng trong một số trường hợp có tính gần đúng, chẳng hạn khi dùng dung dịch này để hoà tan mẫu, điều chỉnh môi trường.

Ví dụ : Dung dịch HCl 1:4 là dung dịch gồm 1 thể tích HCl đặc (có khối lượng riêng d =1,185 g/mL) và 4 thể tích nước.

5.2. Nồng độ phần trăm

Nồng độ phần trăm hiển thị phần trăm về khối lượng của một chất trong dung dịch. Có thể định nghĩa nồng độ phần trăm khối lượng của một chất trong dung dịch là số gram chất tan có trong 100 gram dung dịch.

Ví dụ: Dung dịch HCl 25% là dung dịch có chứa 25 gram chất tan HCl trong 100 gram dung dịch.

Để có dung dịch KNO₃ sử dụng rửa kết tủa, người ta hoà tan 10 gram KNO₃ vào 1500ml nước (d=1000 g/L). Vậy nồng độ của dung dịch KNO₃ này là 0,67%.

5.3. Nồng độ molar

Trong hóa học, khối lượng molar của một hợp chất hóa học được định nghĩa là khối lượng của một mole chất đó. Một mole là được định nghĩa chính xác là 6.02214076×10²³ hạt hoặc thực thể. Thông thường khối lượng molar tính theo gram được xác định có giá trị bằng giá trị của khối lượng của hạt hoặc thực thể tính theo đơn vị khối lượng đồng vị carbon-12 (đ.v C).

Nồng độ molar của một chất là số mole chất đó tan trong một Lit dung dịch. Đơn vị nồng độ thường ký hiệu bằng chữ M hay mol/L đặt sau chữ số chỉ nồng độ. Đôi khi đơn vị này được hiển thị với giá trị là mol.L^-1 hoặc mol.dm^-3.

Ví dụ: Dung dịch H₂SO₄ 2 M là dung dịch có chứa 2 mol H₂SO₄ hay 196 gam H₂SO₄ trong 1 Lit dung dịch.

5.4. Mật độ

Thông thường, đối với các nồng độ chất tương đối thấp hoặc rất thấp, người ta có thể dùng mật độ với các đơn vị như mg/L tương đương với ppm hoặc µg/L tương đương với ppb.

Chữ “ppm” và “ppb” xuất phát từ tiếng Anh “parts per million” và “parts per billion”, có nghĩa là “một phần triệu” và “một phần tỷ”. Nó thường chỉ tỷ lệ của lượng một chất trong tổng số lượng của hỗn hợp chứa chất đó. Ở đây lượng có thể hiểu là khối lượng, thể tích, số hạt (số mol),... tùy thuộc vào từng trường hợp. Khi dùng cần chỉ rõ lượng là gì.

Giá trị 1 ppm = 1/1 000 000 = 10^-6. 1 ppm = 1/1 000 000 000 = 10^-9

Ngoài ppm, ppb còn có các đơn vị về lượng khác cũng được dùng như: ppt (một phần nghìn tỷ, 10⁻¹²) và ppq (một phần triệu tỷ, 10⁻¹⁵).

Ví dụ: Trong nước thông thường nồng độ của oxygen hoà tan trong nước là 8 mg/L tương đương với 8 ppm. Nếu oxygen hoà tan trong nước giảm xuống còn khoảng 4-5 ppm thì hầu hết các loại sinh vật trong nước sẽ chết, hoặc số lượng bị giảm sút đi nhiều.

Mối liên hệ nồng độ % và nồng độ mol/lit.
Select activity Luyện tập - vận dụng

Luyện tập - vận dụng Assignment

Opened: Monday, 15 December 2025, 12:00 AM

Due: Monday, 22 December 2025, 12:00 AM
Select activity Kiểm tra - đánh giá

Kiểm tra - đánh giá Quiz

Chương 2. Phân tích theo phương pháp trung hòa

Select activity Giới thiệu

Giới thiệu Page

Nội dung Lesson

2.1. Chuẩn độ acid – base

2.1.1. Khái niệm chung

Phương pháp dùng dể xác định xác định nồng độ acid, base trong dung dịch dựa trên phản ứng chuẩn độ:

Quá trình chuẩn độ sẽ làm thay đổi pH của dung dịch tạo thành một biến thiên nồng độ pH. Đường biểu diễn sự biến thiên của pH với lượng dung dịch chuẩn cho vào gọi là đường chuẩn độ acid – base. Điểm tương đương được tính là một điểm cân bằng, kết thúc quá trình chuẩn độ từ đó quy ra nồng độ tương đối của chất được chuẩn độ. Để xác định điểm tương đương trong quá trình chuẩn độ, người ta dùng chất chỉ thị acid - base.Chất chỉ thị acid – base là những chất có màu thay đổi theo sự thay đổi của pH. Chúng thường là những acid hữu cơ yếu (HInd) hoặc base hữu cơ yếu (IndOH), trong đó, dạng acid và base liên hợp (Hind / Ind+; Ind- / IndOH) có màu khác nhau. Trong dung dịch của chúng luôn tồn tại dạng cân bằng acid – base:

Do tồn tại của đồng thời dạng acid – base liên hợp trong dung dịch nên trong dung dịch chất chỉ thị sẽ tồn tại cả 2 màu của 2 dạng. Nếu nồng độ của chúng hơn kém nhau không quá 10 lần màu của dung dịch được mắt nhận biết không có sự khác biệt giữa 2 dạng màu. Nếu nồng độ của chúng hơn nhau từ 10 lần trở lên, mắt ta nhìn thấy màu của dạng có nồng độ lớn hơn.

Hình 3.4 Dạng màu sắc của phenolphthalein

Nguồn: Internet

Tên thường dùng	Dung môi	Màu dạng acid	Màu dạng base	Khoảng pH đổi màu
Methyl da cam (Methyl Orange - MO)	Nước	Đỏ hồng	Vàng	3,1 – 4,4
Xanh Bromophenol (Bromophenol Blue)	Nước	Vàng	Nâu tím	3,0 – 4,6
Lục Bromocresol (Bromocresol Green)	Nước	Vàng	Xanh	3,8 – 5,4
Methyl đỏ (Methyl Red - Acid Red 2)	Nước	Đỏ hồng	Vàng	4,4 – 6,2
Phenol đỏ (Phenol Red)	Nước	Vàng	Đỏ	6,4 – 8,0
Thymol xanh (Thymol Blue)	Nước	Vàng	Xanh	8,0 – 9,6
Phenolphthalein (HIn, PhPh)	Alcohol 70°	Không màu	Đỏ	8,0 – 9,8
Thymolphthalein	Alcohol 70°	Không màu	Xanh	9,4 – 10,6

2.1.2. Quy trình chuẩn độ acid – base

- Chọn chất chuẩn độ

- Chọn phương pháp chuẩn độ

- Chọn nồng độ của dung dịch chuẩn.

- Đong thể tích dung dịch chuẩn và dung dịch cần chuẩn độ vào dụng cụ chuẩn độ.

- Chọn chất chỉ thị và đưa chất chỉ thị.

- Bắt đầu chuẩn độ.

- Điểm cuối của quá trình chuẩn độ được ghi lại khi dung dịch chuyển màu nhận biết được bằng mắt.

- Kết quả của quá trình chuẩn độ được tính toán dựa theo quy tắc đương lượng:

trong đó là nồng độ đương lượng và thể tích của chất chuẩn, tương tự với chất cần được chuẩn độ.

2.2. Pha chế và chuẩn độ dung dịch axit HCl

Axit HCl đặc là chất dễ bay hơi và hấp thụ hơi nước có trong không khí. Vì vậy không thể lấy một thể tích xác định dung dịch HCl đặc bán ở thị trường để pha một dung dịch HCl có nồng độ chính xác đã định trước, mà sau khi pha chế cần phải xác định lại nồng độ của dung dịch đó.

Thường người ta dùng Na2B4O7 (borax) hoặc Na2CO3, nhưng Na2B4O7 là chất thông dụng hơn vì dễ tinh chế, phân tử lượng lớn trong khi Na2CO3 khó tinh chế, dễ hút ẩm và phân tử lượng bé.

2.2.1. Cơ sở phương pháp

Khi hòa tan vào nước, Na2B4O7 bị thủy phân:

Na2B4O7 + 7H2O ⇔ 2NaOH + 4H3BO3 (1)

H3BO3 là axit yếu, NaOH là kiềm mạnh do đó dung dịch borax có tính chất kiềm mạnh, có thể định phân bằng các axit, ví dụ bằng HCl. Khi tác dụng với HCl phản ứng xảy ra:

NaOH + HCl = NaCl + H2O (2) Gộp hai phản ứng (1) và (2) ta có

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3

ở điểm tương đương, dung dịch chứa hỗn hợp NaCl và H3BO3, pH được xác định theo axit yếu H3BO3, tính ra pH ≈ 5.

Bởi vậy chất chỉ thị tốt nhất để xác định điểm tương đương là metyl đỏ (pT = 5,5).

Cũng có thể dùng metyl da cam (pT = 4) và tính ra chỉ số định phân của chất này vẫn nằm trong bước nhảy pH.

2.2.2. Cách xác định

1. Pha chế dung dịch chuẩn Na2B4O7

Na2B4O7 là chất kết tinh ngậm 10 phân tử nước (Na2B4O7.10H2O).

Lượng Na2B4O7.10H2O cần lấy để pha 200ml dung dịch 0,1N: 190,7x0,1x0,2 = 3,814g

Cân một lượng chính xác Na2B4O7.10H2O trong khoảng 3∼4g (không nhất thiết phải cố cân cho đúng lượng đã tính trên) cho vào cốc có mỏ 100ml, thêm nước cất, đun nhẹ cho tan hết. Chuyển dung dịch vào bình định mức 200ml, tráng cốc nhiều lần bằng nước cất và đổ tất cả vào bình định mức. Sau đó thêm cẩn thận nước cất vào bình định mức cho đến vạch mức. Xáo trộn đều dung dịch.

Từ lượng cân thực tế tính lại nồng độ dung dịch Na2B4O7.

2. Pha chế dung dịch HCl≈ 0,1N

Axit HCl đặc có d = 1,19g/ml, chứa ∼38% HCl nguyên chất.

Từ đó tính thể tích HCl đặc cần lấy để pha một thể tích định trước dung dịch HCl ≈ 0,1N.

Dùng một cốc có mỏ (dung tích tuỳ theo thể tích cần pha chế), thêm vào đó lượng nước cất cần thiết. Dùng một ống đong nhỏ lấy thể tích HCl đặc cần thiết đã tính, cho vào cốc nước cất, khuấy đều (làm trong tủ hút hơi độc). Rót sang bình chứa.

Để pha được 1lít HCl 0,1N cần lấy khoảng 8ml HCl đặc

3. Xác định nồng độ dung dịch HCl

Rửa sạch buret, dùng 10∼15ml dung dịch HCl đã pha tráng buret và tráng cốc đựng dung dịch HCl. Sau đó đổ dung dịch HCl vào buret, chỉnh đến vạch 0. Chú ý để trong phần đuôi của buret không còn bọt khí.

Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch Na2B4O7 cho vào bình nón đã rửa sạch, thêm 1∼2 giọt chất chỉ thị metyl đỏ.

Mở khóa buret cho dung dịch HCl nhỏ từ từ xuống bình đựng Na2B4O7, lắc đều. Khi dung dịch trong bình nón đột ngột chuyển từ mầu vàng sang mầu hồng thì kết thúc định phân. Ghi thể tích HCl đã dùng.

2.3. Chuẩn độ dung dịch bazơ mạnh bằng dung dịch axit mạnh. Chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch HCl với chỉ thị metyl da cam và phenolphtalein

Ở thể rắn, NaOH rất dễ hút ẩm trong không khí, dung dịch NaOH hấp thụ CO2 trong không khí tạo thành Na2CO3. Bởi vậy không thể pha dung dịch NaOH có nồng độ chính xác định trước theo lượng cân. Hơn nữa sau khi đã pha chế và xác định nồng độ trong từng thời gian bảo quản, trước khi dùng người ta phải xác định lại nồng độ của nó.

2.3.1. Cơ sở của phương pháp

Dùng dung dịch HCl đã biết nồng độ chính xác làm dung dịch chuẩn để xác định nồng độ dung dịch NaOH theo phản ứng:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Đây là trường hợp định phân một bazơ mạnh bằng một axit mạnh, có thể dùng metyl đỏ, metyl da cam hay phenolphtalein làm chất chỉ thị.

2.3.2. Cách xác định

Nạp dung dịch HCl đã biết chính xác nồng độ vào buret.

Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch NaOH cho vào bình nón 100ml, thêm 2∼3 giọt chất chỉ thị metyl da cam rồi định phân bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển từ mầu vàng sang mầu da cam. Ghi thể tích dung dịch HCl đã dùng.

Lại lấy chính xác 10,00ml dung dịch NaOH cho vào bình nón sạch, thêm 7∼8 giọt chất chỉ thị phenolphtalein rồi tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch HCl cho tới khi toàn bộ dung dịch chuyển từ mầu hồng sang không mầu thì dừng quá trình chuẩn độ. Ghi thể tích HCl tiêu tốn.

So sánh thể tích HCl tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ với 2 chất chỉ thị ở trên. Nhận xét kết quả thu được

Select activity Luyện tập - vận dụng

Luyện tập - vận dụng Assignment

Opened: Monday, 15 December 2025, 12:00 AM

Due: Monday, 22 December 2025, 12:00 AM
Select activity Kiểm tra - đánh giá

Kiểm tra - đánh giá Quiz

Chương 3. Chuẩn độ theo phương pháp oxy hóa khử, tạo phức và kết tủa

Select activity Giới thiệu

Giới thiệu Page

Nội dung Lesson

3.1. Chuẩn độ theo phương pháp Oxi hóa - Khử. Pha chế dung dịch KMnO₄

3.1. Khái niệm

Chuẩn độ oxy hóa - khử (Redox titration) là một phương pháp phân tích định lượng hóa học, dựa trên nguyên tắc sử dụng một phản ứng oxy hóa - khử để xác định nồng độ của một chất. Một trong hai chất tham gia phản ứng (chất chuẩn độ hoặc chất cần phân tích) là chất oxy hóa, còn chất kia là chất khử.

3.2. Nguyên tắc cơ bản

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào phản ứng oxy hóa - khử xảy ra giữa chất chuẩn độ và chất cần phân tích. Phản ứng này phải thỏa mãn các điều kiện sau:

Diễn ra nhanh chóng: Để quá trình chuẩn độ không tốn nhiều thời gian.

Diễn ra hoàn toàn: Đảm bảo toàn bộ chất cần phân tích đã phản ứng với chất chuẩn độ tại điểm tương đương.

Có thể xác định chính xác điểm cuối chuẩn độ: Thông qua việc sử dụng chất chỉ thị hoặc đặc tính màu của các chất tham gia phản ứng.

Trong phản ứng oxy hóa - khử, sẽ có sự trao đổi electron giữa các chất tham gia.

3.3.Pha chế và xác định nồng độ dung dịch KMnO4
3.3.1. Cơ sở của phương pháp Pecmanganat

KMnO4 là chất oxi hóa mạnh, thường được dùng để xác định nhiều loại chất khử khác

Phản ứng oxi hóa của KMnO4 có thể tiến hành trong môi trường axit hay môi trường kiềm, nhưng phản ứng trong môi trường axit hay được dùng hơn.

Trong môi trường axit, MnO4−  khi bị khử chuyển thành ion Mn2+

MnO4− + 8H+ + 5e    ⇔   Mn2+ + 4H2O

Nếu lượng axit không đủ thì chỉ xẩy ra phản ứng (trong môi trường axit hoặc kiềm cũng vậy).

MnO4− + 4H+ + 3e    ⇔     MnO2   + 2H2O

Khi tăng nồng độ ion H+, phản ứng tiếp tục:

MnO2   + 4H+ + 2e      ⇔      Mn2+ + 2H2O

Khi dùng dung dịch KMnO4 để chuẩn độ, sau điểm tương đương (dư KMnO4) dung

dịch có mầu hồng tím, nên không cần dùng chất chỉ thị.

3.3.2. Pha chế và bảo quản dung dịch KMnO4

Trong phòng thí nghiệm phân tích, thường pha chế dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,1N; 0,05N; 0,02N; 0,01N và nói chung hay dùng dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,05N.

KMnO4 là chất rắn, tinh thể mầu tím đen và thường có tạp chất, nhất là MnO2, ngoài ra vì là chất oxi hóa rất mạnh nên khi hòa tan vào nước KMnO4 bị phân hủy bởi các chất khử có trong đó như NH3, các chất hữu cơ, bụi v.v... vì vậy sau khi pha chế xong, nồng độ dung dịch giảm dần, phải sau 7∼10 ngày nồng độ mới ổn định.

Do đó không thể (và cũng không cần thiết) pha dung dịch chuẩn KMnO4 bằng cách lấy lượng cân thật chính xác, mà sau khi pha để 7∼10 ngày rồi xác định lại nồng độ của dung dịch. (Nếu đun sôi dung dịch KMnO4, quá trình oxi hóa xảy ra nhanh, sau vài giờ có thể lọc bỏ kết tủa và được dung dịch KMnO4 có nồng độ ổn định)

Không được cho dung dịch KMnO4 tiếp xúc với cao su, nút bấc, giấy v.v.. vì vậy muốn lọc dung dịch thì dùng chén lọc thể tích đáy xốp hoặc xiphông.

Phải bảo quản dung dịch KMnO4 trong tối hoặc trong chai mầu thẫm để tránh phảnứng xảy ra khi bị ánh sáng kích thích:

KMnO4   + H2O = MnO2↓ + KOH + O2↑

3.3.3. Cách xác định nồng độ dung dịch KMnO4

Có thể dùng H2C2O4.2H2O, Na2C2O4, As2O3, K4[Fe(CN)6].3H2O v.v... để xác định nồng độ dung dịch KMnO4, nhưng hay dùng nhất là H2C2O4.2H2O và Na2C2O4 vì là những chất có công thức xác định, dễ tinh chế.

Dưới đây là cách xác định nồng độ dung dịch KMnO4 bằng H2C2O4.2H2O

1. Cơ sở của phương pháp

Trong môi trường axit, KMnO4 oxy hóa H2C2O4 theo phản ứng:

5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2↑ + 8H2O

C2O42− − 2e = 2CO2

MnO4−    + 8H+ + 5e = Mn2+    + 4H2O

- Điểm tương đương được xác định khi dung dịch có mầu hồng nhạt (mầu của KMnO4 dư), không mất sau khoảng 30 giây.

- Phản ứng tiến hành trong môi trường H2SO4

- Lúc đầu phản ứng xảy ra chậm nên để tăng tốc độ phản ứng, trước khi chuẩn độ cần

đun nóng dung dịch H2C2O4 (không đun sôi để tránh H2C2O4 bị phân hủy).

2. Cách tiến hành

a) Pha chế dung dịch H2C2O4 0,05N

Cân một lượng H2C2O4.2H2O 0,05N cần thiết, ví dụ để pha 200,0ml thì lấy:

0,05 X 63,03 X 0,2 = 0,6303g

Cho vào cốc có mỏ sạch, thêm nước cất, đun nhẹ cho đến khi tan hết. Chuyển vào bình định mức 200ml (tráng cốc nhiều lần bằng nước cất và đổ tất cả vào bình định mức), để nguội, thêm nước cất đến vạch, xáo trộn đều dung dịch.

Tính và ghi lại nồng độ chính xác của dung dịch H2C2O4 vừa pha.

b) Định phân dung dịch KMnO4 bằng H2C2O4

Lấy chính xác 10,00ml dung dịch H2C2O4 cho vào bình nón, thêm 5∼7ml H2SO4 6N,

đun nóng trên bếp điện tới 70∼80oC.

Cho dung dịch KMnO4 lên buret − điều chỉnh tới vạch số 0 rồi cho chảy từ từ dung

dịch trên buret xuống bình nón đựng H2C2O4 (lúc đầu cho từng giọt KMnO4 xuống một, sau khi đã sinh ra đủ lượng Mn2+ làm xúc tác cho phản ứng thì có thể tăng nhanh tốc độ chuẩn độ lên) đồng thời lắc nhẹ cho tới khi toàn bộ dung dịch trong bình nón xuất hiện mầu hồng nhạt, không mất mầu sau khoảng 30 giây.

Lưu ý rằng khi kết thúc chuẩn độ dung dịch trong bình nón phải còn ấm (>40oC

3.2.Chuẩn độ phức chất

3.2.1. Sơ lược về phức chất

Phức chất là những phần tử được tạo thành do các ion kim loại ở trung tâm tạo liên kết với các phối tử nhất định để tạo thành dạng cấu tạo đặc trưng (ion phức). Khi xem xét về mặt cấu tạo, phức chất có cấu tạo đặc biệt hơn và thường có màu đặc trưng.

Copper(II) glycinate - Wikipedia

Hình 3.5 Cấu tạo của Đồng (II) glycinate và màu sắc của dung dịch phức

Nguồn: Cấu tạo – wikipedia, Dung dịch phức – youtube

Với việc tạo thành phức chất có màu sắc đặc trưng, phản ứng tạo phức thường được sử dụng cho các thí nghiệm chuẩn độ hoặc phân tích đo quang hoặc tạo phức chất để che các ion lạ làm cản trở quá trình phân tích. Một số phản ứng tạo phức chất không tan trong nước mà tan nhiều trong các dung môi hữu cơ có thể sử dụng trong tách chiết hoặc làm giàu (tăng nồng độ) một loại ion nào đó trong dung dịch.

3.2.2. Chuẩn độ phức chất

Phương pháp chuẩn độ phức hoặc chuẩn độ tạo phức được dùng phổ biến trong các phòng thí nghiệm, nhà máy để xác định chính xác phần lớn kim loại trong mẫu.

Chuẩn độ bằng thuốc thử vô cơ:

Chất chuẩn	Chất cần định lượng	Chất chỉ thị và hiện tượng
		Tạo phức trung hòa điện của Hg(II), chất chỉ thị là diphenylcarbazide (pH = 1,5~2,6) hoặc diphenylcarbazole (pH = 2,6~3,5)
		Tạo phức , chất chỉ thị là , chuẩn độ đến xuất hiện đục trong dung dịch
		Tạo phức

Chuẩn độ bằng thuốc thử complexon được phân 3 loại. Thuốc thử complexon I là Nitrilotriacetic acid (NTA - H₃Y). Thuốc thử complexon II là Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA – H₄Y). Thuốc thử complexon III là muối dinatri của EDTA (Na₂H₂Y.2H₂O – trilon B). Thuốc thử complexon IV là trans-1,2-diaminocyclohexane tetraacetic acid. Ngoài ra còn có complexon V, complexon VI.

EDTA là gì? Tính chất và ứng dụng của hoá chất này EDTA disodium salt dihydrate, 99%, Ph. Eur. grade 7W-GX8832

Hình 3.6 Công thức phân thử NTA, EDTA, trilon B

Nguồn: Wikipedia

Các complexon tạo phức bền với nhiều ion kim loại, các phản ứng này thỏa mãn các điều kiện trong phân tích. Trong đó, complexon III là thuốc thử được dùng nhiều nhất do độ tan tốt trong nước. Phản ứng của complexon III với đa số các kim loại xảy ra theo tỷ lệ mol 1:1 không phụ thuộc vào điện tích cation. Trong quá trình chuẩn độ, cần duy trì pH của môi trường ổn định bằng dung dịch đệm do pH ảnh hưởng đến độ bền của complexonate kim loại (thường dùng pH 8~10 bằng đệm amoni – )

Trong chuẩn độ complexon, chất chỉ thị màu kim loại là những chất hữu cơ, thường là các axit, bazơ hữu cơ yếu có khả năng tạo phức vòng có màu với ion kim loại. Trong những điều kiện nhất định màu của phức khác màu của chất chỉ thị tự do. Do đó màu của chất chỉ thị kim loại biến đổi theo nồng độ kim loại và pH của dung dịch. Khi chọn chất chỉ thị cho phương pháp complexon cần thoả mãn các điều kiện: phức giữa chỉ thị và ion kim loại kém bền hơn phức giữa EDTA với kim loại, màu của phức chỉ thị – kim loại khác màu của phức EDTA – kim loại và khác màu của chỉ thị tự do; sự đổi màu của chỉ thị phải gần điểm tương đương. Khoảng đổi màu chất chỉ thị màu kim loại là khoảng pH trong đó có thể nhận ra sự biến đổi màu của chất chỉ thị.

Chất chỉ thị thông dụng trong chuẩn độ comlexon EDTA được kể đến như sau. Eriochrome Đen T (ETOO), viết tắt là H₃Ind có màu phụ thuộc vào pH (pH < 7: H₂Ind^- màu đỏ, pH = 8 ~ 11: HInd^2- có màu xanh, pH > 11: Ind^3- có màu da cam.), Eriochrome Đen T tạo phức màu đỏ nho với một số ion kim loại như Xanh Bromothymol (Murexide) màu sắc phụ thuộc vào pH (pH < 9: H₄Ind^- có màu đỏ tím, pH = 9 ~ 11: H₃Ind^2- có màu tím, pH > 11: H₂Ind^3- có màu xanh tím). Murexide tạo phức với Ca²⁺ có màu đỏ, phức với Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ có màu vàng.

Bước nhảy chuẩn độ phụ thuộc vào nồng độ của ion kim loại, dung dịch chuẩn và hằng số bền điều kiện của phức giữa EDTA và kim loại. Nồng độ dung dịch càng lớn, hằng số bền điều kiện càng lớn thì bước nhảy chuẩn độ càng dài. Hằng số bền điều kiện của phức phụ thuộc vào pH của dung dịch, vì vậy độ dài của đường cong chuẩn độ cũng phụ thuộc vào pH của dung dịch. Dựa vào đường cong chuẩn độ và khoảng đổi màu của chỉ thị ta có thể chọn điều kiện thích hợp để dùng chỉ thị đó nhận ra điểm tương đương của phép chuẩn độ một ion kim loại bằng EDTA.

Có thể tìm đường cong chuẩn độ trong các tài liệu hoặc các báo cáo khoa học để làm căn cứ xác định chỉ thị và điều kiện thích hợp để tiến hành thí nghiệm chuẩn độ.

Hình 3.7 Ví dụ về đường cong chuẩn độ của Ca²⁺ với EDTA 0.01M

3.2.3. Quy trình chuẩn độ phức chất

Để chuẩn độ bằng phức chất, có thể áp dụng quy trình chuẩn độ trực tiếp. Trong phương pháp này người ta điều chỉnh pH của dung dịch định phân bằng một hệ đệm thích hợp rồi dùng dung dịch EDTA chuẩn trực tiếp xuống mẫu dung dịch định phân. Điểm dừng chuẩn độ là khi chỉ thị đổi màu từ màu của dạng phức chỉ thị và kim loại sang màu của chỉ thị tự do. Áp dụng quy tắc đương lượng tính nồng độ dung dịch ion kim loại.

Ngoài quy trình trên, nếu chất tạo phức (EDTA) phản ứng chậm với ion kim loại hoặc không có chất chỉ thị thích hợp thì có thể sử dụng quy trình chuẩn độ ngược. Trong đó, một lượng chính xác dung dịch chuẩn của chất tạo phức (EDTA) dự tính dư sẽ được cho vào vào dung dịch chất định phân của ion kim loại M1, thiết lập điều kiện (nhiệt độ, pH) để ion kim loại M1 tạo phức hoàn toàn với chất tạo phức, sau đó chuẩn độ lượng chất tạo phức dư bằng dung dịch một ion kim loại khác (M2) đến khi màu dung dịch đổi từ màu của dạng chỉ thị tự do sang màu của phức chỉ thị - ion kim loại M2. Từ đó xác định gián tiếp nồng độ chất định phân.

Trong trường hợp không thể chuẩn độ trực tiếp một kim loại M1 bằng dung dịch chuẩn độ (EDTA), có thể chuẩn độ bằng phương pháp chuẩn độ thay thế. Trong đó, ta thay thế M1 bằng một lượng tương đương ion kim loại M2 có thể chuẩn độ trực tiếp. Muốn vậy, người ta cho một lượng dư complexonat của một ion kim loại M2 có hằng số bền nhỏ hơn (thường dùng Mg²⁺) để làm tác nhân thay thế. Sau đó dùng dung dịch chuẩn độ (EDTA) chuẩn độ trực tiếp lượng M2 giải phóng ra.

Trong trường hợp chất cần định phân không tham gia phản ứng trực tiếp với chất tạo phức để chuẩn độ thì có thể định lượng bằng cách chuẩn độ gián tiếp với EDTA. Ví dụ: Để xác định có thể làm kết tủa nó dưới dạng . Lọc tách kết tủa, rửa sạch, hoà tan trong axit và chuẩn độ tạo thành bằng EDTA dùng chỉ thị ETOO. Khi phân tích hỗn hợp kim loại, cũng có thể lựa chọn một phản ứng hóa học để kim loại cần phân tích được thay thế bằng một kim loại khác có thể chuẩn độ chọn lọc bằng EDTA. Cũng có thể tách kim loại đó ra khỏi các kim loại khác trong hỗn hợp phân tích sau đó chuẩn độ.

EDTA có khả năng phản ứng với nhiều ion kim loại ở các pH khác nhau, vì vậy một việc vô cùng quan trọng trong chuẩn độ complexon là tìm điều kiện thích hợp để chỉ ion cần xác định phản ứng với EDTA. Thực tế, việc xác định một ion kim loại thường bị ảnh hưởng của một hoặc nhiều ion khác cùng có mặt trong dung dịch. Để loại bỏ ảnh hưởng của các ion không mong muốn, một trong những cách thông dụng là che sự ảnh hưởng của chúng bằng một chất nào đó. Các chất dùng để che ion phải thoả mãn các điều kiện sau: Một là, chất che không tạo phức với ion cần xác định, hoặc tạo phức kém bền hơn phức complexonat của nó. Hai là, chất che có khả năng tạo phức với các ion cần che tạo ra phức bền hơn phức complexonat của chúng. Trong kỹ thuật này thường thì kỹ thuật viên sẽ sử dụng một số loại chất che đối với một chất che nhất định. Ví dụ: dùng KCN để che Fe, chuẩn độ Hg, Cu, Zn, Ag, Ni, Co… Trietanolamin để che Fe, Al, Mn; KF để che Al, Fe, Ti, Zr… Ngoài biện pháp che, để loại trừ ảnh hưởng của các ion không mong muốn người ta còn dùng các chất tạo kết tủa và dùng kết hợp nhiều phương pháp chuẩn độ khác nhau.

Select activity Luyện tập - vận dụng

Luyện tập - vận dụng Assignment

Opened: Monday, 15 December 2025, 12:00 AM

Due: Monday, 22 December 2025, 12:00 AM
Select activity Kiểm tra - đánh giá

Kiểm tra - đánh giá Quiz

Topic outline