BÀI TƯỜNG TRÌNH PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON KHTN HCM

BÀI TƯỜNG TRÌNH CHUẨN ĐỘ COMPLEXON HÓA PHÂN TÍCH 1 ĐH KHTN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ Mg2+, Pb2+, Ca2+, độ cứng nước máy, Cu2+ với chỉ thị murexide, hh Al3+ và Fe3+, chuẩn độ riêng Al3+, chuẩn độ riêng Fe3+nhận xét báo cáo, tính bước nhảy

Trang 1

BÀI TƯỜNG TRÌNH PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON

I Xác định nồng độ Mg 2+

1 Nguyên tắc và nội dung

 Chuẩn độ Mg2+ bằng dung dịch complexon III 0.010000±0.000025 M trong đệm ammoniac pH = 10 với chỉ thị NET Màu chỉ thị chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm

 Phản ứng chuẩn độ: Mg’ + Y’  MgY

2 Kết quả thực nghiệm và tính toán

 Bảng kết quả:

Chỉ thị V1 V2 VEDTA(mL)V3 VTB Kết quả ±Khoảng bất ổn NET 9.85 9.90 9.85 9.87 0.0098700±0.000043 M

 Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVburet =

 Độ không đảm bảo tiêu chuẩn: uVpipet =

 Độ không đảm bảo của giá trị trung bình thể tích:

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uMg2+= 0,0000214

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Mg2+= k* uMg2+= 2* 0,0000214= 0,000043

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,56%

3 Nhận xét

- Nhận thấy điều kiện chuẩn độ pK’-pC0-pDf=1=6,49>6 có độ chính xác 99.9%, tuy vậy khoảng bước nhảy pMg rất hẹp 3.3-5.2 (4,3-6,24) nên trong thực tế rất khó chọn chỉ thị pT tại khoảng này(pHF=1=4.2)

- pMcuoi1 = pKmgin-pKa3+pHđệm= 7-11,6+10=5.4

pMcuối 2= pKMin-pKa3+pHđệm + 1= 6.4

 Vậy trong chuẩn độ Mg2+ cần phải chọn pMg cuối nằm trong khoảng 3,3-6,24 Hiển nhiên trong trường hợp này ta chỉ nên chuẩn độ đến xuất hiện màu trung gian, tức là pMgcuối1=5.4

- Phức MgY có độ bền không cao nên cũng là một yếu tố hạn chế khả năng đinh

lượng

 Khi thêm chỉ thị, ta nên cho từ từ và lắc đều, không nên thêm quá nhiều hoặc quá ít sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng quan sát sự đổi màu của dung dịch

II Xác định nồng độ Pb 2+

Chuẩn độ trực tiếp với chỉ thị XO

Trang 2

Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA(0.010000±0.000025 M)với chỉ thị XO tại môi trường đệm acetat pH=5 Màu dung dịch chuyển từ đỏ tím sang vàng chanh

Phản ứng chuẩn độ: Pb2+ + Y’  PbY2 ˉ

Phản ứng chỉ thị: PbH2In2 ˉ + Y’  PbY2 ˉ + In’

Chuẩn độ thay thế với chỉ thị NET

Chuẩn độ Pb2+ bằng chỉ thị NET, có mặt của Mg2+ trong đệm pH = 10

Ban đầu điều chế lại dung dịch MgY2- (chuẩn độ dung dịch Mg2+ 0.1M bằng dung dịch complexon III 0.01M trong đệm pH = 10 Sau đó cho thêm dung dịch Pb2+ rồi chuẩn độ bằng complexon III 0.01M

Phản ứng chuẩn độ: (Phản ứng thay thế định lượng): Pb2+ + MgY2 ˉ  PbY2 ˉ + Mg2+

Bảng kết quả:

XO 12.15 12.15 12.20 12.17

NET 13.15 13.15 13.20 13.17 0.013170 ± 0.000049 M

Sai số và tính toán

Chuẩn độ trực tiếp với chỉ thị XO

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uPb2+= 0,0000234

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Pb2+= k* uPb2+= 2* 0,0000234 = 0,000045

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,63%

Chuẩn độ thay thế với chỉ thị NET:

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uPb2+= 0,0000243

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Pb2+= k* uPb2+= 2* 0,0000243= 0,000050

Trang 3

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,61%

3 Nhận xét

- Đối với phương pháp chuẩn trực tiếp, ta có khoảng bước nhảy pPb là

5,3-8.59 (pF=1=6.9), nhận thấy khoảng bước nhảy khá rộng

- Đối với phương pháp chuẩn gián tiếp, ta có khoảng bước nhảy pPb là

5,2-14.58 (pF=1=9.9), nhận thấy khoảng bước nhảy khá rộng

 Sai số ở 2 phép chuẩn độ đều phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ EDTA đem chuẩn

 Chuẩn độ thay thế có độ chính xác cao hơn so với chuẩn độ trực tiếp vì khi có thêm Mg2+ sẽ làm thay đổi khoảng nhảy và xác đinh điểm cuối chính xác hơn Không thể dùng chỉ thị NET ở pH=10 để chuẩn trực tiếp chì, vì ở pH=10 Pb(OH)2 đã kết tủa ngay khi pha dung dịch ảnh hưởng đến quá trình chuẩn độ, còn đối với chuẩn độ gián tiếp có thể dùng pH=10 vì có thêm Mg nên sẽ ưu tiên tạo phức PbY

 Lúc đầu phải điều chế MgY 2- nên cần phải cẩn thận, không được cho dư EDTA, nếu cho dư thì sẽ mắc sai số thừa

III Xác định nồng độ Ca 2+

 Chuẩn độ một thể tích chính xác muối Ca2+ bằng dung dịch (0.010000 ± 0.000025 M và 0.001000±0.000002M) với những nồng độ khác nhau của Ca2+ (0.01M; 0.001M không

có MgY2− và 0.001M có thêm MgY2−), bằng chỉ thị NET trong đệm pH=10

 Không có MgY2−( cả nồng độ cao và thấp): Màu chỉ thị chuyển từ đỏ nho sang xanh chàm rõ rệt Khi Có MgY2−: Màu chỉ thị chuyển từ đỏ nho sang chớm xanh chàm

 Phản ứng chuẩn độ

Dùng chỉ thị NET

Nồng độ

Nồng độ cao 9.30 9.30 9.35 9.32 0.00932000.000046 M

Nồng độ thấp

(không MgY2−) 0.45 0.45 0.50 0.47 0.0000470 ± 0.0000034M Nồng độ thấp

(có MgY2−) 6.80 6.80 6.85 6.82 0.0006820 ± 0.0000037M

Ca 2+ ( EDTA 0.01 0000 ± 0.000025 M) - không thêm MgY 2−:

Có MgY 2−

Ca2+ + Inˉ => CaInˉ

CaInˉ + MgY2ˉ => CaY2ˉ +

MgIn-MgInˉ

Ca2+ + Inˉ => CaInˉ

Ca2+ + Y4ˉ => CaY2ˉ

CaInˉ + Y’ => CaY2ˉ + In’

Trang 4

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uCa2+= 0,0000227

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Ca2+= k* uCa2+= 2* 0,0000227= 0,000046

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,51%

Ca 2+ (nồng độ thấp; EDTA 0.001000± 0.000002M) - không thêm MgY : 2−

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,000001M

 uCa2+= 0,00000168

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 92,76%

Ca 2+ (nồng độ thấp; EDTA 0.0005M) – có thêm MgY 2−:

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,000001M

 uCa2+= 0,00000184

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99.46%

3 Nhận xét

- Khi chuẩn Ca2+ nồng độ cao( 0,01M) có khoảng bước nhảy

5.3-7.3(4.3-8,2),pCacuối =6.3 nhận thấy khoảng bước nhảy khá hẹp

- pMcuoi1 = pKmgin-pKa3+pHđệm= 5.4-11,6+10=3.8

pMcuối 2= pKMin-pKa3+pHđệm + 1= 4.8

Trang 5

 Vậy trong chuẩn độ Ca2+ cần phải chọn pCa cuối nằm trong khoảng 4,3-8.2 Hiển nhiên trong trường hợp này ta chỉ nên chuẩn độ đến xuất hiện màu rõ rệt( màu chàm), tức là pMgcuối1=4.8

- Khi chuẩn Ca2+ nồng độ thấp, khoảng bước nhảy 7.35-7.24, pCa2+ cuối=7.29 Nhận thấy khoảng bước nhảy rất hẹp nên độ chính xác không cao

- Khi chuẩn độ Ca2+ nồng độ thấp có MgY,khoảng bước nhảy 7,19-7,24, pCa2+

cuối=7,22 Nhận thấy khoảng bước nhày được mở rộng hơn, sự chuyển màu rõ rệt, kết quả chuẩn độ chính xác hơn

 Ca2+ tạo phức với Y4- bền hơn so với Mg2+ nên dùng chỉ thị NET sẽ quan sát sự đổi màu sớm, trước điểm tương đương (sai số thiếu)

 Chuẩn độ Ca2+ ở nồng độ thấp khi có thêm Mg2+ chính xác hơn vì khoảng bước nhảy được mở rộng hơn nên điểm cuối nằm trong khoảng bước nhảy (sự đổi màu ở đây là sự đổi màu của MgIn- vì MgIn- bền hơn CaIn-)

Nồng độ Ca2+ ở nồng độ thấp khi có thêm Mg2+ cao hơn Ca2+ ở nồng độ thấp khi không thêm Mg2+ nhưng chênh lệch không đáng kể

IV Xác định độ cứng chung của nước máy

 Xác định nồng độ Mg2+ và Ca2+ có trong nước cứng

 Chuẩn độ một thể tích chính xác nước cứng trong môi trường đệm pH=10 bằng dung dịch Complexon III (0.010000  0.000025) M với chỉ thị NET

 Phản ứng chuẩn độ: Ca2+; Mg2+ + EDTA Phức

NET 10.40 10.40 10.45 10.42

V rỗng = 0.00 mL

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

Độ chính xác: 99.79%

3 Nhận xét

Trang 6

 Trong nước máy có lẫn nhiều kim loại nên ta phải cho thêm 1 số hợp chất nhằm hạn chế sự ảnh hưởng của các kim loại trên đối với quá trình chuẩn độ

 Khi chuẩn độ, nếu không ý lắc thật đều và kỷ sẽ dẫn đến sai số của thể tích EDTA phản ứng, vì thể tích dung dịch lớn, chỉ thị chưa phản ứng kịp

 Nước cất chứa 1 lượng rất nhỏ Ca2+ và Mg2+, không làm ảnh hưởng đến kết quả chuẩn độ

V Xác định nồng độ Cu 2+ với chỉ thị Murexide

Chuẩn độ Cu2+ bằng EDTA(0.010000±0.000025)với chỉ thị Murexide trong môi trường đệm amoniac pH=8, chỉ thị có màu vàng Đến khi chuẩn độ tại diêm tương đương Chỉ thị chuyển từ màu vàng sang tím

Phản ứng chuẩn độ: Cu(NH3)4 2+ + Y’  CuY2 ˉ + NH3

Phản ứng chỉ thị: CuH2Inˉ + Y’  CuY2 ˉ + In’

Bảng kết quả:

MUR 12.15 12.15 12.20 12.17

Tính toàn và sai số:

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uCu2+= 0,0000234

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Cu2+= k* uCu2+= 2* 0,0000234= 0,000047

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,61%

3 Nhận xét

- Khi chuẩn độ Cu2+ khoảng bước nhảy thu được là 5.3-11 pCu2+

cuối =8.1 Nhận

thấy khoảng bước nhảy rộng nên độ chính xác của phép chuẩn độ cao

 Phép chuẩn độ này bắt buộc phải chọn điều kiện chuẩn độ phù hợp pH=8, màu sắc sẽ thay đổi rõ ràng

 Phải sử dụng dung dịch NH4Cl (Vì Cu2+ tạo phức tốt với NH3 nên với pH=10 sẽ xảy ra sự tạo phức giữa NH3 và Cu2+,nên phải cho từ từ, tránh cho quá dư NH3)

VI Xác định hỗn hợp Al 3+ + Fe 3+

1 Xác định lại nồng độ Zn 2+ với chỉ thị XO

a Nguyên tắc

Phản ứng chuẩn độ: Zn2+ + Y’ => ZnY2ˉ

Trang 7

(Vàng chanh) (Hồng tím)

b Kết quả thực nghiệm và tính toán

Chỉ thị V Zn2+ (mL) Kết quả ± Khoảng bất ổn

XO 9.05 9.05 9.10 9.07 0.011025± 0.000050 M

upipet =

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uZn2+= 0,0000251

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Zn2+= k* uZn2+= 2* 0,0000251= 0,000050

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,55%

c Nhận xét:

- Khi chuẩn độ Zn2+ nhận thấy khoảng bước nhảy là 10,06-16,2,pZn2+

cuối =13,1 Nhận thấy khoảng bước nhảy khá rộng nên có thể chuẩn độ với độ chính xác khá cao

- Mặc dù phức ZnY có độ bền khá cao hơn so với Mgy nhưng phản ứng cạnh

tranh của Zn2+ với NH3 làm thu hẹp đáng kể khoảng bước nhảy

- Không nên dùng pH quá kiềm do phản ứng phụ của Zn2+ với NH3 mạnh quá làm giảm tính định lượng của phản ứng chuẩn độ

2 Xác định tổng Al 3+ + Fe 3+

a Nguyên tắc

 Xác định tổng nồng độ Al3+ và Fe3+ với chỉ thị XO bằng phương pháp chuẩn độ ngược

 Phản ứng chuẩn độ: Zn2+ + Y’ => ZnY2ˉ

vàng chanh hồng tím

Bảng kết quả:

Chỉ thị V1 V2V Zn2+ (mL)V3 VTB Kết quả ± Khoảng bất ổn

XO 9.85 9.85 9.90 9.87 0.01513 ± 0.00017 M

Tính toán và sai số:

Trang 8

upipet =

uburet = = 0(ml)

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uN(Zn2+) = = = 0.000025M

 Đặt W= � �� −� �� + = 25.00 – 9.87 = 15.13 (mL)

µ(W) = (15.13 ± 0.0235) mL

u-� ℎℎ= ±0.001513×

= ±0.0000830M

hh= k* uhh= 2* 0,0000830 = 0,00017

Vậy M

Độ chính xác = 98.88%

c Nhận xét

 Đun sôi 2 phút để phản ứng xảy ra hoàn toàn (vì Fe3+ và Al3+ tạo phức với EDTA chậm)

 Phải để cho dung dịch nguội mới cho XO vào (vì chỉ thị này rất kém bền với nhiệt)

 Không thể chuẩn độ trực tiếp hỗn hợp vì Fe3+ và Al3+ có bán kính nhỏ nên dễ bị thủy phân trong môi trường trung tính => phức hydroxo gồm Al(OH)63- và

Fe(OH)6

3- pK’ZnY < pK’AlY và pK’ZnY < pK’FeY

 Vì Zn2+ phản ứng được với H2Y2ˉ dư nhưng không phá vỡ phức AlYˉ và FeYˉ nên

sử dụng Zn2+ trong phép chuẩn độ này

3 Xác định riêng Al 3+ với chỉ thị XO

a Nguyên tắc

 Chuẩn độ Al3+ bằng phương pháp chuẩn độ thay thế (chất chuẩn là Zn2+)

 Cho thêm NaF vào dung dịch vừa chuẩn độ Khi đó chỉ có AlYˉ bị phân hủy và chuyển thành phức AlF63ˉ Lượng Y” tạo ra tương đương với lượng Al Ta chuẩn độ lượng Y” bằng dung dịch Zn2+ trong đệm pH = 5 với chỉ thị XO

 Dung dịch chuyển từ màu vàng chanh sang cam

 Phản ứng chuẩn độ: Zn2+ + Y’ => ZnY2ˉ

 Phản ứng tạo phức: AlYˉ + 6F’ => AlF63ˉ + Y’

b Báo cáo kết quả thực nghiệm và tính toán

Bảng kết quả

Chỉ thị V Zn2+ (mL) Kết quả ± Khoảng bất ổn

XO 7.90 7.90 7.95 7.92 0.0087318 ± 0.000055 M

Sai số và tính toán

Trang 9

upipet =

 uN(Zn2+) = = 0,000025M

 uAl3+= 0,0000274

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Al3+= k* uAl3+= 2* 0,0000274= 0,000055

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,37%

c Nhận xét

- Khi chuẩn độ riêng Al3+ thì khoảng bước nhảy thu được là 5,3-7,1 với pAl3+

cuối

=6.2

 Tránh cho dư Zn2+ khi chuẩn độ hỗn hợp vì khi đó Zn2+ sẽ phản ứng EDTA nên bị đẩy ra khi ta cho thêm Fˉ sẽ gây ra sai số thiếu Phức AlF63ˉ bền hơn phức AlYˉ trong điều kiện pH=5, tuy nhiên FeF63ˉ kém bền hơn FeYˉ => Có thể chuẩn độ riêng Al3+

* Nhận xét chung:

 Độ chính xác ở các phép chuẩn độ còn chưa cao

 Sai số lớn, chủ yếu là sai số do tay nghề của người chuẩn độ

 Cần chú ý đến thao tác chuẩn độ cũng như cách nhận biết sự đổi màu của dung dịch

4 Xác định riêng Fe 3+ với chỉ thị SSA

a Nguyên tắc

Chuẩn độ trực tiếp Fe3+ bằng Na2H2Y ở khoàng 70oC với chỉ thị SSA đến khi mất màu hồng tím

Phản ứng chuẩn độ: Fe3+ + Y’ => FeYˉ

- Bảng kết quả

SSA 4.95 4.95 5.00 4.97 0.00049700 ± 0.0000036M

- Tính toán và sai số

upipet =

Trang 10

 uN(EDTA) = = 0,0000125M

 uFe3+= 0,00000181

 Độ không đảm bảo đo mở rộng: Fe3+= k* uFe3+= 2* 0,00000181= 0,0000036

Vậy M

Độ chính xác: (1-)*100%= 99,28%

c Nhận xét

- Khi chuẩn độ Fe3+ khoảng bước nhảy thu được là 6.3-8.9, pFe3+ cuối =7.6 Nhận

thấy khoảng bước nhảy khá rộng

 Chuẩn độ trực tiếp sẽ chính xác hơn gián tiếp và ít sai số hơn vì khi chuẩn độ gián phải qua nhiều giai đoạn

 Cho thêm NH3 nhằm trung hòa dung dịch, sau đó cho thêm HCl để tạo môi trường acid có pH=2 khi đó chỉ thị SSA có tác dụng ‘‘che‘‘ Al3+

 Tránh dung dư HCl vì sẽ làm chỉ thị chuyển từ hồng tím sang nâu

 SSA là chất chỉ thị màu đặc hiệu dùng để chuẩn sắt trong môi trường acid, pH=2, hạn chế việc tạo phức hidroxo của Al và Fe

 Cần đun nóng nhằm làm tăng vận tốc phản ứng vì phản ứng này xảy ra khá chậm ở nhiệt độ thường

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	59,53 KB