Bài giảng Phương pháp chuẩn độ điện thế - Lê Nhất Tâm

Nội dung text: Bài giảng Phương pháp chuẩn độ điện thế - Lê Nhất Tâm

1. LêLOGONhất Tâm PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ
2. Kỹ thuật chuẩn độLOGOcổ điển
3. CHUẨN ĐỘ CỔ ĐIỂN Titran - Quá trình xác định bằng t mắt - Hệ thống kiểm soát do con người - Hạn chế đối với dung dịch có màu -Ngưỡng sai số lớn -Chỉ áp dụng khi hàm lượng chất là lớn. -Chịu ành hưởng môi Color indicator trường xung quanh
4. Thiết bị chuẩn độ điện thế
5. Thiết bị chuẩn độ điện thế
6. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ▪ Định nghĩa: phương pháp chuẩn độ điện thế là phương pháp phân tích dựa trên việc đo sự biến thiên của thế trong quá trính chuẩn độ
7. ĐẶC ĐIỂM ▪ Độ biến thiên này biến đổi đột ngột tại thời điểm sát trước và sát sau điểm tương đương nhờ đó mà biết được thể tích chuẩn độ ▪ Cần chọn điện cực thích hợp với phản ứng chuẩn độ
8. ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP ▪ Ưu điểm so với phương pháp là: + Độ nhạy cao có thể lên tới vài ppm + Chuẩn độ được những dung dịch có màu + Chuẩn độ những trường hợp không có chất chỉ thị + An toàn ▪ Nhược: Khá tốn kém
9. THẾ ĐIỆN CỰC  +  + + _ KL DD + _ + _ + _ + _ + _ Thế điện cực + _ + _ + _ + _ + + + _ KL DD + _ + _ + _ + _ + +
10. GIÁ TRỊ THẾ CỦA CÁC CẶP OXYHÓA KHỬ Thế oxy hóa khử chuẩn RT E = E0 + ln C nF Ở điều kiện chuẩn 0,059 OX  E = E0 + lg n Kh Các yếu tố ảnh hưởng: - pH của dung dịch - Sự tạo kết tủa - Sự tạo phức
11. THẾ CÂN BẰNG ▪ [Ox1] + [Kh2] = [Kh1]+[Ox2] aE + bE Ecb = 1 2 a + b
12. CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC ▪ + Loại I : là một thanh kim loại M nhúng vào dung dịch có chứa cation của nó. ▪ Cấu tạo : + ▪ Ag/ Ag M | Mn + ▪ Cu/Cu 2+ ▪ Mn+ + ne M
13. ĐIỆN CỰC LOẠI II ▪ Cấu tạo : M.MA/ An- ▪ MA + ne -> M + An- - ▪ Ví dụ như điện cực Calomen : Hg. Hg2Cl2/ Cl - Hg2Cl2 + 2e -> 2Hg + 2Cl 0,059 1 E = E0 + lg 2 − 2 a Cl
14. Điện cực bạc
15. ĐIỆN CỰC LOẠI III ▪ Kim loại M ( thường là Pt) được nhúng trong dung dịch có chứa hai thành phần oxyhoa- khử của một cặp oxyhoa khử 2+ 2− Fe Cr 2 O7 (Pt) Fe3+ Cr3+
16. Điện cực màng ▪ Sự trao đổi e thông qua sự di chuyển các ion chọn lọc qua màng ▪ Gồm 2 loại : Màng rắn và màng lỏng
17. Điện cực màng rắn ▪ Màng thủy tinh ▪ Màng đơn tinh thể ▪ Màng rắn đồng thể
18. Điện cực màng thủy tinh ▪ Gồm các kim loại silicat có điện trở lớn thường dành cho việc xác định ion H+ và Na+ ▪ Tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần các oxit tạo ra màng mà màng sẽ chọn lọc những ion nào ▪ Vì dụ : 27% Na2O-5%Al2O3- 68%SiO2 ta có điệc cực màng chọn lọc H+ Nhưng ở 11% Na2O-18%Al2O3- 71%SiO2 ta có điệc cực màng chọn lọc Na+
19. Điệc cực màng tinh thể ▪ Những điện cực màng này có độ chọm lọc rất cao và thường không bị ảnh hưởng bởi các ion khác. - - ▪ Ví dụ điệc cực màng F với tinh thể LaF3 chỉ cho ion F đi qua và có thể xác định hàm lượng F ở nồng độ 10-6M chỉ chịu ảnh hưởng bởi OH-
20. Điện cực màng rắn đồng thể ▪ Các màng loại này có điện trở thấp và độ dẫn điện cao. Màng được hình thành từ việc nén ở áp suất cao, độ dày thích hợp nên bền cơ học. ▪ Các vật liệu tạo màng thường là: Ag2S, AgBr, AgCl hay là sự kết hợp : Ag2S-AgCl, Ag2S- AgBr, Ag2S- MS với M có thể là Cu, Cd, Ni
21. Điện cực màng lòng ▪ Đây là các điện cực mà các vật liệu chế tạo màng là những chất trao đổi ion ( cation hay anion) dạng hửu cơ không tan trong nước hay chất rắn hòa tan dung môi hửu cơ. Các chất này thường được phân tán trong pha rắn xốp có diện tích bề mặt lớn, trơ kỵ nước. Thường các muối hửu cơ của các kim loại. ▪ Các điện cực có giới hạn phát hiện phụ thuộc vào độ tan của các ion trong nước và bị ảnh hưởng lởi các ion có cấu tạo tương tự.
22. Cơ sở của quá trình chuẩn độ
23. CơLOGO sở của quá trình chuẩn độ Là dựa vào phản ứng xãy ra giữa các chất. Từ đó xác định thể tích tiêu tốn của dung dịch chuẩn đển tính toán cho ra kết quả. Kết quả được tính là dựa vào định luật đương lượng (NV)XD= (NV)TC
24. Cơ sở quá trình chuẩn độ Bắt Đầu Dung dịch chuẩn Mẫu
25. Cơ sở quá trình chuẩn độ Điểm cuối Dung dịch Dung dịch chuẩn chuẩn+ Mẫu
26. Cơ sở quá trình chuẩn độ End Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn + Mẫu
27. Cơ sở quá trình chuẩn độ Quá trình chuẩn độ thực hiện bằng tay + Nhận điểm cuối qua sự biến đổi màu + Quá trình thêm chuẩn bằng tay + Quá trình thực hiện cũng bằng tay
28. Cơ sở quá trình chuẩn độ Quá trình chuẩn độ tự động + Không chịu ảnh hưởng trạng thái của dung dịch chuẩn vả mẫu + Có thể chuẩn độ ở những từng phần rất nhỏ. + Biết được tiến trình phản ứng. + Tự động đánh giá và báo kết quả
29. Các Kỹ thuật chuẩn độ Set Endpoint Titration SET ( Chuẩn độ điểm cuối) Monotonic Equivalence point Titration MET ( Chuẩn độ đến điểm tương không biến điệu) Dynamic Equivalence point Titration DET ( Chuẩn độ đến điểm tương biến điệu) Karl Fischer Titration KFT
30. Các Kỹ thuật chuẩn độ Endpoint Signal Signal [pH/mV] Volume
31. Các Kỹ thuật chuẩn độ equivalence point Signal Signal [pH/mV] Volume
32. Các Kỹ thuật chuẩn độ equivalence point Signal Signal [pH/mV] Volume
33. Các kỹ thuật chuẩn độ MET và DET Trong MET tiến trình chuẩn độ tương tự nhau Trong DET tiến trình chuẩn độ được tính toán theo động học của quá trình MET Mode DET Mode 800.00 800.00 EP1 EP1 400.00 400.00 0.00 V [mL] 3.00 0.00 V [mL] 3.00
34. Chuẩn độ - KFT Endpoint g/min] Signal m [ Volume
35. Điều kiện áp dụng SET MET DET KFT Xác định điểm Phản ứng Phản ứng xãy Dùng để xác cuối chậm ra nhanh định hàm lượng nước nước Nước không Thời gian chuẩn phải là môi độ phải ít trường chuẩn độ Đường cong Hiệu suất không có bước (90%) nhảy thực sự
36. Các bước chuẩn độ Quá trình chuẩn bị mẫu (Tạo sự đồng nhất) ➔ Mẫu phải được hòa tan hoàn toàn và có điện cực phù hợp ➔ Tốc độ chuẩn độ ➔ Nền mẫu ( độ đục, giá trị pH, loại bỏ những chất gây trở ngại).Điện cực là phù hợp với điều kiện mẫu ➔ Thiết lập nồng độ cho chuẩn
37. Các bước chuẩn độ– Ý nghĩa của việc thiết lập Tại sao chúng ta phải thiết lập? ➔ Vì nồng độ của dung dịch chuẩn có thể bị biến đổi (như CO2 từ không khí, dung dịch I2 bị biến đổi theo thời gian) ➔ Quá trình thiết lập đem lại giá trị đúng cho chuẩn ➔ Quá trình thiết lập phải được thực hiện khi sử dụng chuẩn ➔ Quá trình thiết lập phải làm thường xuyên
38. Các bước chuẩn độ – Cai đặt điện cực Cá từ Điện cực Đầu buret
39. Các bước chuẩn độ – Các yếu tố ảnh hưởng Tốc độ khuấy trộn ➔Không được tạo dòng khuấy “stirring funnel” ➔ Điện cực có thể không chìm hoàn toàn trong dung dịch ➔ Tốc độ chuẩn ➔ Độ trôi(Drift ): Có thể cao hơn và nhanh hơn ➔ Quá trình dể bị lố (overrun) nếu như phản ứng xãy ra trên bề mặt điện cực chậm ➔ Chuẩn ở thể tích lớn: Có nguy cơ vượt qua điểm tương đương Thể tích dùng: Phải xem xét giữa buret và cốc chuẩn!
40. DifferentLOGO Titration methods
41. Acid-base titrations (aqueous) +Phản ứng xãy ra nhanh + Đường cong chuẩn độ đối xứng(Đối với acid mạnh và base mạnh) + Đường cong chuẩn độ không đối ( đối với chuẩn axit yếu bằng base mạnh hay ngược ➔ Đường cong ít dốc, bước nhảy ngắn Điện cực: pH glass electrode
42. Chuẩn độ Acid-base- không có mặt nước Mẫu là không hòa tan trong nước Mẫu dầu mỡ➔ xác định chỉ số axit Lúc này các dung môi hửu cơ sẽ không tương tác với mẫu Ngăn chặn sự tiếp xúc của nước với những dung môi nguy hiểm Pha chuẩn: HClO4 pha trong acetic acid KOH pha trong Isopropanol, cồn
43. Các phương pháp chuẩn độ Chuẩn độ kết tủa Nguyên tắc: phản ứng chuẩn độ là tạo ra chất điện ly ít tan + Phải loại bỏ những ion gây trở + Giảm khả năng hòa tan của kết tủa bằng cách thêm các dung môi hửu cơ (e.g. acetone or ethanol) ➔ Làm giảm độ nhạy Chất chuẩn: AgNO3, La(NO3)3, BaCl2, etc. + Đường cong chuẩn độ thường là đố xứng
44. Các phương pháp chuẩn độ Chuẩn độ bề mặt Anionic surfactants: titrant is cationic surfactant Cationic surfactants: tirant is anionic surfactant + + - + - Important: optimal pH range Electrode: Surfactrodes
45. Các phương pháp chuẩn độ– Chuẩn độ oxyhoa-khử + Iodometry, Chromatometry, Cerimetry, Permanganometry, Bromatometry, Biamperometry (Upol), Bivoltametry (Ipol) + Hầu như là môi trường acid + Thể tích chuẩn thường lớn + Oxygen dể can thiệp vào quá trinh ➔ Quá trình chuẩn phải trong môi trường trơ (N2 or CO2) Điện cực: Sử dụng điện cực loại 3
46. Các phương pháp chuẩn độ Chuẩn độ phức chất + Sự tạo phức (thường tỷ lệ1:1) + Quá trình tạo phức phụ thuộc nhiều vào yếu tố pH ➔ Dung dịch có tính đệm năng lớn để ổn định pH + Loại bỏ các ion gây trở ngại + Kỹ thuật dùng là trực tiếp và phần dư + Xác định điểm cuối:Phương pháp điện thế hay trắc quang + Áp dụng: Xác đinh độ cứng (Ca/Mg), những kim loại nặng)
47. Troubleshooting
48. Troubleshooting – No titration curve Sự kết nối điện cực? Đầu cắm? Đầu Buret ? Bình chứa chất chuẩn? Kiểm tra chất chuẩn?
49. Xử lý sự cố– không có EP- chuẩn quá nhanh Thêm mẫu? Nồng độ chất chuẩn? G
50. Xử lý sự cố – Quá nhiều điểm cuối Tín hiệu nền Ảnh hưởng của cấu tử khác Tốc độ chuẩn Khuấy chậm G Bong bóng trong ống dẫn
51. Xử lý sự cố – Tín hiệu khởi đầu khác nhau +Thường gặp đối với dung dịch chuẩn độ không nước, Bề mặt tiếp xúc pha + Vấn đề về điện cực + Nền mẫu + Mẫu không tan hoàn toàn