Nguyên tắc chung

            Phương pháp phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên việc đo thể tích của dung dịch chuẩn V_B (là dung dịch đã biết chính xác nồng độ) tác dụng vừa đủ với thể tích nhất định của chất cần phân tích V_A (còn gọi là chất định phân).

           Phản ứng phân tích: A   +   B   →  sản phẩm, phản ứng này thỏa mãn 3 yêu cầu của phản ứng phân tích:

            - Phản ứng xảy ra hoàn toàn theo 1 chiều.

            - Phản ứng xảy ra nhanh không có sản phẩm phụ.

            - Có phương pháp xác định điểm tương đương.

            Ví dụ: Xác định nồng độ của dung dịch NaOH bằng dung dịch chuẩn HCl 0,1M.

            + Lấy 10 ml dung dịch NaOH (A) cho vào bình nón.

            + Nhỏ 2, 3 giọt phenolphtalein → dung dịch màu hồng.

            + Lấy dung dịch HCl 0,1M cho vào buret, chỉnh về vạch số 0.

            + Nhỏ dần HCl từ buret vào bình nón lắc đều đến khi vừa mất màu, dừng lại, ghi thể tích đã tiêu tốn V_HCl.

Một số định nghĩa và khái niệm

            - Như ví dụ ở trên, quá trình thêm từ từ dung dịch chuẩn B từ buret vào dung dịch chất xác định A để tiến hành phản ứng phân tích gọi là quá trình định phân hay sự chuẩn độ.         

            - Thời điểm mà chất B thêm vào vừa đủ để tác dụng hết với chất A theo phương trình phản ứng gọi là điểm tương đương.

            - Để nhận biết được điểm tương đương thường người ta dùng chất chỉ thị. Chất chỉ thị có đặc tính thay đổi màu tại điểm tương đương trong quá trình định phân. Thời điểm mà màu của chỉ thị thay đổi rõ rệt để dựa vào đó ta kết thúc sự định phân được gọi là điểm kết thúc sự định phân hay điểm cuối chuẩn độ.

            - Trong trường hợp lý tưởng thì điểm kết thúc định phân trùng với điểm tương đương. Nhưng trong thực tế điểm kết thúc định phân thường sai lệch với điểm tương đương. Điều này gây ra sai số cho phép định phân.

            - Dung dịch B đã biết nồng độ chính xác và được dùng để xác định nồng độ của các dung dịch khác được gọi là dung dịch chuẩn. Có 2 phương pháp để pha dung dịch chuẩn:

+ Cân trên cân phân tích (chính xác đến 0,0002g) một lượng chất nào đó, sau đó hòa tan vào bình định mức. Biết được lượng chất (g), thể tích dung dịch thu được, ta dễ dàng tính được độ chuẩn của nó: T = g/ml.

+ Trong thực tế pha dung dịch chuẩn người ta thường dùng các ống chuẩn “fixanal”. Đó là những ống thủy tinh hoặc nhựa có chứa một lượng chất nào đó đã được cân chính xác hoặc một thể tích chính xác của dung dịch chuẩn cần thiết để pha 1 lít dung dịch với nồng độ đã biết chính xác, ví dụ 0,1N; 0,05N…

Dung dịch chuẩn biết nồng độ chính xác như trong trường hợp này gọi là dung dịch gốc và chất tương ứng gọi là chất gốc, dung dịch gốc còn gọi là dung dịch tiêu chuẩn.

            * Yêu cầu của chất gốc:

            - Phải tinh khiết về mặt hóa học, tạp chất không lớn hơn 0,05-0,1%, có thể kết tinh lại được và sấy khô ở một nhiệt độ nhất định.

            - Thành phần hóa học phải ứng đúng với công thức hóa học. Ví dụ, các tinh thể ngậm nước phải đúng với số phân tử theo công thức hóa học.

            - Chất gốc và dung dịch tiêu chuẩn phải bền trong thời gian giữ gìn và nồng độ phải không đổi theo thời gian.

            - Mol đương lượng của chất gốc càng lớn càng tốt để tăng độ chính xác khi xác định nồng độ của dung dịch.

            Sở dĩ gọi là dung dịch tiêu chuẩn vì nó được sử dụng để xác định nồng độ của các chất khác.

            Nhưng trong thực tế không phải mọi dung dịch chuẩn đều đáp ứng được yêu cầu trên, chẳng hạn như HCl, NaOH… Do vậy đối với loại chất này người ta pha với nồng độ gần đúng (dùng ống đong, cân kĩ thuật). Sau đó người ta dùng dung dịch chuẩn gốc để xác định lại nồng độ của dung dịch trên. Ví dụ, nồng độ của dung dịch NaOH có thể xác định bằng dung dịch gốc là axit oxalic (H₂C₂O₄.2H₂O). Dung dịch chuẩn mà nồng độ của nó người ta xác định được nhờ dung dịch gốc gọi là dung dịch đã được chuẩn hóa hay dung dịch chuẩn.

            Trong thực tế nồng độ của dung dịch chuẩn không phải lúc nào cũng được xác định bằng một dung dịch gốc nào đó. Ví dụ, khi xác định nồng độ dung dịch NaOH có thể dùng dung dịch chuẩn HCl, nồng độ của dung dịch này lại được xác định bằng dung dịch gốc khác, chẳng hạn dung dịch gốc borat natri Na₂B₄O.10H₂O hay Na₂CO₃ khan. Bằng phương pháp này có thể tiết kiệm được chất gốc nhưng lại kém chính xác hơn vì sai số của phép chuẩn độ.

            Có trường hợp người ta xác định nồng độ bằng phương pháp trọng lượng. Ví dụ, xác định nồng độ HCl theo AgCl bằng cách cho dung dịch HCl tác dụng với dung dịch AgNO₃.

Các phản ứng dùng trong phân tích thể tích

Một đặc điểm quan trọng của phương pháp phân tích thể tích là không sử dụng dư thuốc thử mà luôn theo đúng phương trình phản ứng, tuân theo định luật đương lượng. Như vậy rõ ràng là khi định phân phải xác định được điểm tương đương. Trong một số trường hợp việc xác định điểm tương đương rất dễ dàng, dựa vào sự thay đổi màu của dung dịch trong quá trình chuẩn độ. Ví dụ, định phân dung dịch FeSO₄ bằng KMnO₄ trong môi trường axit:

8H⁺ + 5Fe²⁺ + MnO₄^- → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

            Mỗi lần thêm giọt KMnO₄ thì màu biến mất rất nhanh vì ion Fe²⁺ khử màu tím của MnO₄^- đến Mn²⁺ không màu. Nhưng khi toàn bộ Fe²⁺ bị oxi hóa hết thì 1 giọt thừa KMnO₄ sẽ làm cho dung dịch chuyển sang màu hồng hoặc tím nhạt. Điều này nói lên rằng điểm tương đương đã quá hay nói cách khác điểm kết thúc định phân xuất hiện. Như vậy rõ ràng là chúng ta đã không kết thúc định phân tại điểm tương đương mà hơi quá một ít và do đó sẽ xuất hiện sai số chuẩn độ. Vì nồng độ của dung dịch KMnO₄ rất loãng và lượng thừa không tới một giọt do đó sai số rất nhỏ và có thể bỏ qua.

            Phản ứng dùng ở ví dụ trên gọi là phản ứng tự chỉ thị. Nhưng trong thực tế phần lớn các phép định phân phải dùng chỉ thị từ ngoài vào, ví dụ khi xác định nồng độ Cl^- dùng dung dịch chuẩn là AgNO₃ với chỉ thị là K₂CrO₄, hoặc trong phương pháp trung hòa người ta dùng metyl da cam, phenolphtalein.

Tóm lại, các phản ứng hóa học được sử dụng trong trong phân tích thể tích phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

            - Chất định phân phải phản ứng hoàn toàn với thuốc thử theo một phản ứng nhất định.

            - Phản ứng phải xảy ra nhanh và chọn lọc, nghĩa là thuốc thử chỉ tác dụng với chất định phân chứ không tác dụng với các chất khác có lẫn trong dung dịch phân tích.

            - Phải có chất chỉ thị thích hợp cho phép xác định tương đối chính xác điểm tương đương.

            Do những yêu cầu chặt chẽ nói trên mà số phản ứng dùng được trong phân tích thể tích tương đối không nhiều. Người ta thường dùng 2 loại phản ứng chính:

            + Các phản ứng kết hợp ion, bao gồm các phản ứng axit – bazơ, các phản ứng tạo phức, và các phản ứng tạo kết tủa khó tan.

            + Các phản ứng trao đổi eletron (phản ứng oxi hóa – khử).

» Tin mới nhất:

• Công dụng của trái đu đủ (19/07/2022)
• ứng dụng của đạo hàm (18/06/2022)
• Khóa Học Online Miễn Phí Về Quản Lí Thực Phẩm Và Đồ Uống (16/06/2022)
• Lợi ích của nấm linh chi (15/05/2022)
• Một bài toán ước lượng trung bình trong Y Khoa (18/04/2022)

» Các tin khác:

• Bài tập phần Đồng phân Lập thể (17/09/2016)
• Đáp án đề kiểm tra xstk số 1 (18/08/2016)
• Đề kiểm tra xstk số 1 (18/08/2016)
• Xác định nồng độ của Cu2+ bằng phương pháp iot (18/08/2016)
• Chuẩn hóa nồng độ của dung dịch Na2S2O3 bằng dung dịch K2Cr2O7 (18/08/2016)
• Bài Tập Cơ Sở Lý thuyết Hóa Hữu cơ cho ngành Dược (18/08/2016)
• Xác định nồng độ ion Cl- theo phương pháp bạc - Phương pháp Mohr (19/06/2016)
• Đề ôn tập XSTK (18/06/2016)
• Đề ôn tập xác suất thường kỳ (18/06/2016)
• NOMENCLATURE IN ORGANIC CHEMISTRY (18/06/2016)