Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử

Ưu điểm của phương pháp dicromat -K 2Cr2O7 dễ điều chế ở dạng tinh khiết  dùng làm chất chuẩn gốc -Dung dịch K2Cr2O7 rất bền (nhiệt độ, oxi không khí, CO2 ) -Có thể tiến hành chuẩn độ trong môi trường có Cl- -K 2Cr2O7 khó bị khử bởi các chất hữu cơ có trong nước cất. -Có thế oxi hóa khử tương đối cao nên oxi hóa được nhiều chất Nhược điểm của phương pháp dicromat -So với KMnO 4, thế oxi hóa khử thấp hơn nên được dùng ít hơn -Tốc độ phản ứng tương đối chậm nên đôi khi không chuẩn độ trực tiếp (phải chuẩn độ ngược). -Dùng chỉ thị để xác định điểm cuối chuẩn độ

Bạn đang xem nội dung tài liệu Giáo trình Hóa phân tích - Phương pháp Oxi hóa - khử, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

BÀI 8 PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA – KHỬ 1. Phản ứng oxi hóa khử: - Định nghĩa - Đặc điểm phản ứng oxi hóa – khử 2. Định lượng bằng PP oxi hóa – khử 2.1 Nguyên tắc: là phương pháp phân tích thể tích dựa trên phản ứng oxi hoá khử giữa chất cần xác định với dung dịch chuẩn. Điều kiện của phương pháp - Phản ứng phải xảy ra hoàn toàn và có tính chọn lọc cao. - Phản ứng phải xảy ra đủ nhanh. - Có thể xác định được điểm tương đương của phản ứng. Các giải pháp làm tăng tốc độ phản ứng Tăng nhiệt độ; Dùng xúc tác; Tăng nồng độ (dùng phương pháp chuẩn độ ngược) 2.2 Chất chỉ thị Yêu cầu đối với chất chỉ thị: -Thay đổi màu rõ rệt tại điểm tương đương. -Sự chuyển màu phải là thuận nghịch (dạng oxi hóa và dạng khử có màu khác nhau). -Độ nhạy cao để có thể sử dụng một lượng chỉ thị nhỏ cũng đủ quan sát sự chuyển màu nhưng không gây ra sai số đáng kể. Các loại chỉ thị: Chỉ thị oxi hóa khử; Chất chuẩn tự chỉ thị; Chỉ thị tạo phức. Tên chỉ thị Màu của dạng oxy hoá Màu của dạng khử E0 (V) Indigo tetra sulfonat Xanh dương không màu + 0,36 Xanh methylen Xanh dương không màu + 0.53 Diphenylamin Tím không màu + 0.76 Diphenylbenzidin Tím không màu + 0.76 Diphenylaminesulfonic acid đỏ tím không màu + 0.85 Tris (2,2’- bipyridin) sắt xanh dương đậm đỏ + 1,12 Ferroin xanh dương nhạt đỏ + 1,06 Tris(5-nitro-1,10- phenanthrolin) iron xanh dương đậm đỏ tím + 1,25 Acid phenylantranilic Tím không màu +1,08 Một số chất chỉ thị oxi hóa thông dụng 1. Phương pháp định lượng Permanganat Nguyên tắc: Là phương pháp định lượng dựa vào khả năng oxy hoá của Permanganat MnO4 - trong các môi trường acid, trung tính, kiềm. Người ta dùng dung dịch KMnO4 0,1N hay 0,05N để định lượng một số chất có tính khử. Chất chuẩn gốc: H2C2O4.2H2O Chỉ thị: phép chuẩn độ tự chỉ thị CÁC PHẢN ỨNG CHUẨN ĐỘ THÔNG DỤNG Chuẩn độ KMnO4 800C Ưu điểm của phương pháp permanganat -Không cần dùng chỉ thị (dd có màu khi chuẩn độ trực tiếp hoặc mất màu khi chuẩn độ ngược) -Chuẩn độ trong môi trường axit hoặc kiềm -Thế oxi hóa–khử cao ( ) nên xác định được nhiều chất. -Permanganat rẻ tiền, dễ kiếm -Xác định được những chất không có tính khử bằng phương pháp chuẩn độ ngược. Ví dụ: Ca2+ + n(NH4)2C2O4 CaC2O4 + (n-1)(NH4)2C2O4dư (NH4)2C2O4dư+ KMnO4 + H2SO4 K2MnO4 + MnSO4 + (NH4)2SO4 + CO2 + H2O 2 4 0 / 1,51 MnO Mn V    Nhược điểm của phương pháp permanganat -KMnO4 khó điều chế ở dạng tinh khiết hóa học. -Dung dịch KMnO4 không bền (⇒ màu hồng nhạt tại điểm dừng chỉ cần bền hơn 1 phút) -Dung dịch chuẩn không có mặt Cl- (VD: HCl) -Một số phản ứng xảy ra chậm nên phải đun nóng. Không chuẩn được các chất dễ bay hơi hay dễ phân hủy nhiệt. 2. Phương pháp định lượng bằng Iod Nguyên tắc: Là dựa trên phản ứng oxy hoá khử của cặp I2/2I . (E0 = 0,5345 V) Chuẩn độ iod Sự đổi màu: vàng nâu → vàng rơm → xanh đen → mất màu (xanh lục – Cr+3) S2O3 2- HTB S2O3 2- Ưu điểm của phương pháp iod -Có độ chính xác cao hơn so với các phương pháp oxi hóa khử khác. -Có thể sử dụng phương pháp chuẩn độ: trực tiếp, gián tiếp (thế), thừa trừ -Iod tan tốt trong dung môi hữu cơ nên có thể chuẩn trong môi trường không nước. Nhược điểm của phương pháp iod -Sự mất iod do bay hơi -I- dễ bị oxi hóa bởi oxi không khí đặc biệt khi pH thấp hoặc ánh sáng mặt trời (4I-+ O2 + 4H + 2I2 + H2O) -Tốc độ phản ứng tương đối chậm -Có sự hấp phụ I2 -Nồng độ thay đổi trong quá trình sử dụng và bảo quản. 3. Phương pháp định lượng đicromat Chuẩn Fe2+ bằng K2Cr2O7 với chỉ thị Ferroin Cr2O7 2- + I-dư : tránh ánh sáng để tránh phân hủy KI; 15’ để phản ứng xảy ra hoàn toàn Ưu điểm của phương pháp dicromat -K2Cr2O7 dễ điều chế ở dạng tinh khiết  dùng làm chất chuẩn gốc -Dung dịch K2Cr2O7 rất bền (nhiệt độ, oxi không khí, CO2 ) -Có thể tiến hành chuẩn độ trong môi trường có Cl- -K2Cr2O7 khó bị khử bởi các chất hữu cơ có trong nước cất. -Có thế oxi hóa khử tương đối cao nên oxi hóa được nhiều chất Nhược điểm của phương pháp dicromat -So với KMnO4, thế oxi hóa khử thấp hơn nên được dùng ít hơn -Tốc độ phản ứng tương đối chậm nên đôi khi không chuẩn độ trực tiếp (phải chuẩn độ ngược). -Dùng chỉ thị để xác định điểm cuối chuẩn độ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

• 
  8_phuong_phap_oxi_hoa_khu_3745_2047692.pdf

-->

1Slide 1PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬĐại cương về oxi hóa khửChất oxi hóa: là chất có khả năng nhận electron.Chất khử: là chất có khả năng nhường electron.Electron không tồn tại dạng tự do trong dung dịch. Vì vậy, một chất chỉ thể hiện tính oxi hóa khi có chất khác nhường electron cho nó và ngược lại một chất chỉ thể hiện tính khử khi có chất khác nhận electron của nó.Aox+ ne-= AredVd: Fe3++ e-= Fe2+Slide 2PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬBred= Box+ ne-Vd: Znred= Zn2++ 2e-Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng xảy ra giữa chất oxi hóa vàchất khử.Aox+ Bred= Ared+ BoxCó thể chia phản ứng oxi hóa khử thành 2 bán phản ứng:Vd: 2Fe3++ Zn = 2Fe2++ Zn2+Fe3++ e-= Fe2+(sự khử)Znred= Zn2++ 2e-(sự oxi hóa)2Slide 3PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬĐiện cực và thế i ện cực:Khi nhúng thanh kim loại vào dung dịch muối của nó thìtrên bề mặt phân chia giữa pha rắn và pha lỏng xuất hiện một hiệu số thế gọi là thế i ện cực.Thanh kim loại nhúng vào dung dịch muối của nó được gọi là i ện cực hay còn gọi là bán pin.Khi nối 2 bán pin lại với nhau ta được 1 pin i ệnSlide 4PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬCầu muốiAnode (+)Cathode (-)3Slide 5PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬThế i ện cực tiêu chuẩn:Là giá trị thế đo được khi nối điện cực (cathode) với một điện cực hydro tiêu chuẩn trong điều kiện chuẩn.PH2= 1 atmHCl 1MĐiện cực PtPt /H2(1 atm), 1M H+//E0= 0,0000 VSlide 6PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬPhương trình Nerst:Với bán phản ứng:Aox+ ne-= AredPhương trình Nerst được viết như sau:redAoxA0aalnnFRT+E=ETrong đó: E0: là thế i ện cực tiêu chuẩnR: 8,314 J.mol-1.K-1F: 96500 C4Slide 7PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬTại 250C, và dung dịch loãng thì phương trình Nerst được viết như sau:]]redox0[A[Algn0,059+E=ECác yếu tố ảnh hưởng đến thế oxi hóa khửẢnh hưởng của pH dung dịchVd: MnO-4+ 8H++ 5e-® Mn2++ 4H2O]]]8+2-48+0/Mn,8HMnO+2+-40/Mn,8HMnO[Mn][MnOlg50,059+]lg[H50,059+E=E[Mn[H*][MnOlg50,059+E=E+2+-4+2+-4Slide 8PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ]]8+2-40'/Mn,8HMnO+0/Mn,8HMnO0'[Mn][MnOlg50,059+E=Elg[H50,059+E=E+2+-4+2+-4+2/Mn+,8H-4MnOE0’gọi là thế tiêu chuẩn điều kiện, E0’= E0khi [H+] = 1MẢnh hưởng của phản ứng tạo tủaVd: Ag++ 1e-® Ag]+0lg[Ag10,059+E=E/Ag+AgKhi có mặt ion Cl-: Ag+ + Cl-⇌ AgCl Ksp=10-9,755Slide 9PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬPhương trình Nerst:][Cl1lg10,059 +E =E V0,222 =0,577 - 0,799 =lgK10,059+E=E][Cl1lg10,059+lgK10,059+E=E[ClKlg10,059+E=E-00'sp00-sp0-sp0AgCl/AgAgCl/Ag/Ag+AgAgCl/Ag/Ag+Ag/Ag+Ag]Slide 10PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬẢnh hưởng của phản ứng tạo phứcVd: Co3++ 1e-⇌ Co2+E0 = 1,84 VKhi có mặt NH3: Co(NH3)63++ 1e-⇌ Co(NH3)62+]]+2+30[Co[Colg10,059+E=E+2/Co+3Cooxred00)Co(NH)Co(NHoxred+23+330lg10,059+E=E)[Co(NH)[Co(NHlg10,059+E=E+2/Co+3Co+263+36366+2/Co+3Co6,16,16,16,1/*]]ββββ6Slide 11PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ V0,022 =1010lg10,059+1,84 =E10 =10 =35,214,390)Co(NH)Co(NH35,21ox4,39red+263+363/6,16,1ββTínhcho biết:0AuAu(CN)-4E/42 =lg có V Au(CN)1,5 =E1,4-40AuAu+3β/Chiều của một phản ứng oxi hóa khử:Xét phản ứng oxi hóa khử tổng quát:n2ox1+ n1red2 ⇌ n2red1+ n1ox2Slide 12PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬPhản ứng sẽ xảy ra theo chiều thuận nếu:0'/redox0'/redox2211E > EHằng số cân bằng của phản ứng:7 ≥0,059En=lgK0',cbΔNguyên tắc chuẩn độ oxi hóa khửLà phản ứng chuẩn độ dựa trên phản ứng oxi hóa khử, trong đó nếu chất X ở dạng khử thì dung dịch chuẩn R phải ở dạng oxi hóa. Phản ứng chuẩn độ tổng quát:nRXkh+ noxRox ⇌ nRXox+ noxRred7Slide 13PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬCác yêu cầu của một phản ứng oxi hóa khử được dùng làm phản ứng chuẩn độ (tương tự các loại phản ứng chuẩn độ khác)Dạng đường chuẩn độ:Slide 14PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬCác phản ứng oxi hóa trước và khử trước:Phản ứng oxi hóa trước:NaBiO3:oxi hóa Mn2+thành MnO4-, rất ít tan trong nước nên cóthể loại bỏ lượng dư bằng pp lọc.(NH4)2S2O8: trong mt acid oxi hóa Cr3+→ Cr2O72-, Mn2+→ MnO42-, Ce3+→ Ce4+. Lượng dư (NH4)2S2O8 có thể loại trừ bằng cách đun nóng với xúc tác Ag+.2S2O82-+ 2H2O → 4SO2+ O2+ 4H+Ag+8Slide 15PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬH2O2:Không là chất oxi hóa mạnh như 2 trường hợp trên, phản ứng xảy ra trong môi trường acid.H2O2+ 2H++ 2e-→ 2H2OLượng dư H2O2có thể loại bỏ bằng cách đun sôi dung dịch.Sự khử trước:ống khử Jones:Là ống thủy tinh hình trụ có gắn khóa bên trong có chứa hỗn hống Zn(Hg).Slide 16PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬPhản ứng xảy ra trong ống khử Jones:Zn(Hg) → Zn2++ Hg + 2e-Hỗn hống Zn(Hg) giúp ngăn ngừa phản ứng hòa tan Zn:Zn + 2H+→ Zn2++ H2Phản ứng xảy ra trong ống khử Vandel:-e + AgCl→ AgHClTùy theo nồng độ của Cl-mà thế oxi hóa của ống khử sẽ có các giá trị khác nhau.9Slide 17PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬChất khử SnCl2:Khử Fe3+→ Fe2+, lượng dư SnCl2 được loại trừ bằng HgCl2.2Fe3+ + Sn2+→ 2Fe2++ Sn4+SnCl2+ HgCl2→ SnCl4+ Hg2Cl2Hydroxylamine: NH2OH.HClKhử Fe3+→ Fe2+.Hydrazin:Khử As(V) → As(III), Sb(V) → Sb(III)Slide 18PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬCác phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử:Phương pháp permanganate: dung dịch chuẩn KMnO4Phương pháp dicromate: dung dịch chuẩn K2Cr2O7Phương pháp Iod – Thiosulphate: dung dịch chuẩn Na2S2O3.Phương pháp Iodate.Phương pháp Ce: Ce(SO4)2ứng dụng cụ thể của các phương pháp (nghe giảng trên lớp)

Page 2