mô đun phân tích bằng điện hóa - nghề phân tích dầu thô, khí và các sản phẩm...

8/20/2019 Mô đun Phân tích bằng điện hóa - Nghề Phân tích dầu thô, khí và các sản phẩm lọc dầu

http://slidepdf.com/reader/full/mo-dun-phan-tich-bang-dien-hoa-nghe-phan-tich-dau-tho-khi 1/88

1

BỘ LAO ĐỘNG- THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP)

Logo

Sách hƣớng dẫn giáo viên

Mô đun: PHÂN TÍCH BẰNG ĐIỆN HÓA Mã số: HD C

Nghề: PHÂN TÍCH DẦU THÔ, KHÍ VÀ CÁC SẢNPHẨM LỌC DẦU

Trình độ: lành nghề

Hà Nội- 2004



2

Tuyên bố bản quyền:

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình.Cho nên các nguồn thông tin có thể đƣợcphép dùng nguyên bản hoặc trích dùngcho các mục đích về đào tạo và thamkhảo.

Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặcsử dụng với mục đích kinh doanh thiếu

lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Tổng cục dạy nghề sẽ làm mọi cách đểbảo vệ bản quyền của mình.

Tổng cục dạy nghề cám ơn và hoannghênh các thông tin giúp cho chúng tôIsửa chữa,hiệu đính và hoàn thiện tốt hơntàI liệu này.

Địa chỉ liên hệ:

Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệpTiểu ban Phát triển Chƣơng trình Học liệu .........................................…………………………….

Mã tài liệu:............................. Mã quốc tế ISBN:..................



3

LỜI TỰA

(Vài nét giới thiệu xuất xứ của chƣơng trình và tài liệu)

Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN …..

(Tóm tắt nội dung của Dự án)

Sách hƣớng dẫn giáo viên là tài liệu hƣớng dẫn giảng dạy cho từng môđun/môn học trong hệ thống mô đun và môn học đào tạo cho nghề phân tíchdầu thô và các sản phẩm lọc dầu ở cấp độ lành nghề

Các thông tin trong tài liệu có giá trị hƣớng dẫn giáo viên thiết kế và tổ chứccác bài dạy cho mô đun/môn học một cách hợp lý. Giáo viên vẫn có thể thayđổi hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện và bối cảnh thực tế trong quátrình đào tạo .

Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đƣợc hoàn chỉnh để trở thành Sách hƣớngdẫn giáo viên chính thức trong hệ thống dạy nghề.

Hà nội, ngày …. tháng…. năm…. Giám đốc Dự án quốc gia



5

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun Phân tích điện hoá là phƣơng pháp hoá lý sử dụng các phản ứng hoá

học kèm theo sự thay đổi các tính chất vật lý cuả hệ phân tích, sử dụng máymóc thiết bị tinh vi đây là phƣơng pháp phân tích có tính chọn lọc, cho phépxác định chất cần phân tích với hàm lƣợng nhỏ và vết, phân tích hàng loạtmẫu trong thời gian ngắn, đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệmhiện đại để phân tích mẫu nƣớc, mẫu dung dịch, ....

Ngành công nghiệp hoá lọc dầu tiêu thụ lƣợng nƣớc rất lớn nƣớc choquá trình hoá dầu, nƣớc cung cấp cho nồi hơi... Nƣớc cung cấp cho các mục

đích sử dụng này đòi hỏi phải đảm bảo chất lƣợng nhất định, ví dụ: nƣớcdùng cho lò hơi nếu không đảm bảo chất lƣợng thì sẽ gây nổ lò hơi ...Bêncanh đó, quá trình lọc dầu cũng thải ra một lƣợng nƣớc thải rất lớn. Để đảmbảo không gây ô nhiễm thì nƣớc thải này cũng cần thiết kiểm tra nghiêm ngặttrƣớc khi thải ra môi trƣờng.Mục tiêu của mô đun

Đào tạo cho học viên có đủ kiến thức về lý thuyết, kỹ năng thực hành,cách làm việc trong với máy móc thiết bị dùng trong phân tích độ dẫn, phân

tích điện thế, điện lƣợng và cực phổ để thực hiện phép phân tích gồm : - Hiểu đƣợc bản chất của phƣơng pháp phân tích điện hoá. - Phân tích mẫu sản phẩm kiểm nghiệm - Biết xử lý số liệu- Đánh giá chất luợng của mẫu sản phẩm kiểm nghiệm thông qua số liệu

phân tích đuợc. Mục tiêu thực hiện của mô đun

Khi hoàn thành này học viên có khả năng: - Hiểu và biết đƣợc cơ sở lý thuyết cuả các phƣơng pháp phân tích điện

hoá.- Sử dụng thành thạo các thiết bị dùng trong phân tích điện hoá: máy

chuẩn độ điện thế, máy đo độ dẫn, cực phổ.. - Thực hiện thành thạo các bài thí nghiệm cuả môđun bằng các phƣơng

pháp phân tích điện hoá. - Xử lý số liệu vẽ các đƣờng cong chuẩn độ, xác định các điểm uốn chuẩn

độ và bƣớc nhảy thế.



6

- Đánh giá chất luợng của mẫu sản phẩm kiểm nghiệm. - Thực hiện các thí nghiệm trong PTN. Nội dung chínhcác bài của mô đun

Danh mục các bài học Thời luợng (ti t) Các hình thức

khácLý thuy t Thực hành Bài 1:Cơ sở chung các phƣơngpháp phân tích điện hoáBài 2: Thiết bị- dụng cụ phântích điện hoá Bài 3: Lấy mẫu, chuẩn bị mẫu,xử lý kết quả

Bài 4: Phân tích độ dẫn Bài 5: Phân tích điện hoá Bài 6: Phân tích điện lƣợng Bài 7: Phân tích cực phổ

2

2

2

51234

0

10

5

25301010



7

CÁC HÌNH THỨC DẠY VÀ HỌC

Hoạt động 1. Học trên lớp về: - Cơ sở lý thuyết của quá trình phân tích điện hoá, các khái niệm, định

nghĩa phƣơng trình, công thức tính toán, các yếu tố ảnh hƣởng đến quátrình phân tích điện hoá.

- Tìm hiểu về các loại điện cực (chỉ thị và so sánh), phân tích ƣu nhƣợcđiểm.

- Tìm hiểu về phƣơng pháp phân tích trên máy đo độ dẫn, đo điện thế, đođiện lƣợng và thiết bị đo cực phổ.

- Cách tổ chức thực hiện, các phép phân tích.

Hoạt động 2: Tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến kỹ thuật phân tích điệnhoá, trình tự tiến hành phép phân tích trong phòng thí nghiệm do giáo viênhƣớng dẫn.

Hoạt động 3: Xem trình diễn và thực hành việc sử dụng các dụng cụ,trang thiết bị phụ trợ.

Hoạt động 4: Thực hành thao tác phép phân tích trên máy đo độ dẫn, đođiện thế, đo điện lƣợng và thiết bị đo cực phổ với các mẫu chuẩn và mẫuphân tích.

Hoạt động 5: Thảo luận kết quả thu đuợc. Tính toán và đánh giá kết quả.Tìm các điều kiện tối ƣu cho phép phân tích.



8

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

Về kiến thức - Vận dụng đuợc các kiến thức về lý thuyết phân tích điện hoá dùng trong

phân tích các mẫu sản phẩm kiểm nghiệm. - Giải thích đƣợc đầy đủ các hiện tƣợng dị thƣờng trong phép phân tích và

tìm ra nguyên nhân.- Mô tả chính xác cấu hình và nguyên lý vận hành của các thiết bị dùng

trong phân tích điện hoá trong phòng thí nghiệm.Về kỹ năng - Sử dụng thành thạo và đúng kỹ thuật thiết bị phân tích điện hoá trong

phòng thí nghiệm. - Bảo quản và bảo dƣỡng dụng cụ phòng thí nghiệm. - Pha hóa chất an toàn. - Tính toán dự trù vật tƣ, nguyên liệu cho các thí nghiệm. Về thái độ - Nghiêm túc trong việc sử dụng và bảo dƣỡng các thiết bị máy móc và

dụng cụ.

- Luôn chủ động kiểm tra và đảm bảo về an toàn phòng thí nghiệm. - Chủ động xem xét tình trạng dụng cụ, thiết bị và hóa chất trong phòng thí

nghiệm. - Nhắc nhở đồng nghiệp đảm bảo về an toàn phòng thí nghiệm.



9

LIỆT KÊ CÁC NGUỒN LỰC CẦN THIẾT CHO MÔ ĐUN

Vật liệu - Các hoá chất thông dụng tinh khiết dùng cho phòng thí nghiệm: HCl,

H3PO4, NaOH, H2C2O4, AgNO3, CO2, FeCl2, Pb(NO3)2.... theo từng bài thínghiệm.

- Các sản phẩm dầu mỏ. Dụng cụ và thiết bị

- Máy đo độ dẫn - Máy chuẩn độ điện thế - Máy đo điện lƣợng - Máy đo cực phổ - Máy khuấy từ, cá từ - Điện cực các loại - Dụng cụ thông thƣờng: buret, cốc chuẩn độ, pipet, buret, ....



10

TỔ CHỨC THỰC HIỆN BÀI DẠY

CƠ SỞ CHUNG VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA

Mã bài: HDH1

Hình thức 1: giảng giải và đƣa ra các ví dụ minh họa- Giảng về cơ sở lý thuyết của các phƣơng pháp phân tích điện hoá. - Các ứng dụng của các phƣơng pháp phân tích điện hoá. 1. Khái niệm

Phản ứng điện hoá chủ yếu xảy ra trong bình điện phân. Lập một bìnhđiện phân gồm hai điện cực anot (A) và catot (C) nhúng vào dung dịch điệngiải và nối hai điện cực này vào nguồn điện một chiều.

Năng lƣợng cung cấp bởi nguồn điện phải đủ lớn để có đƣợc phản ứngkhử (ở catot) hoặc oxy hóa (ở anot).

Điện tử do nguồn điện cung cấp đến điện cực C, nếu thế ở C đủ bé tacó phản ứng khử:

OX1 + ne- Kh1

Đồng thời ở A, chất khử Kh2 cho điện tử tạo ra chất OX2:Kh2 - ne- OX2

Các hiện tƣợng xảy ra trong bình điện phân: - Sự trao đổi điện tử ở điện cực nhanh hay chậm tùy theo bản chất cuả

mỗi phản ứng (ở catot nhận điện tử, anot nhƣờng điện tử). - Sự truyền khối là hiện tƣợng ion trong lòng dung dịch đi về phía điện cực

do sự khuếch tán, đối lƣu, điện di. Vận tốc truyền khối lớn hay nhỏ cũngảnh hƣởng đến vận tốc phản ứng điện hoá. Vì vậy, phản ứng điện hoátùy thuộc vào các yếu tố sau: Thế điện cực, vận tốc trao đổi điện tử ởđiện cực và vận tốc truyền khối. Vận tốc trao đổi điện tử và truyền khối có những giá trị nhất định, biến

thiên giữa các giới hạn xa nhau.1.1. Phƣơng pháp điện phân



11

1.1.1. Phƣơng pháp điện lƣợngNguyên lý cuả phƣơng pháp dựa trên cơ sở các định luật Faraday, ngƣời

ta dựa vào lƣợng điện tiêu tốn trong thời gian phản ứng điện hoá xảy ra màsuy ra lƣợng chất đã tham gia phản ứng. Phƣơng pháp này còn chia: Điệnlƣợng trực tiếp và gián tiếp. Điều kiện tiên quyết để có thể áp dụng phƣơngpháp này là hiệu suất dòng điện phải gần 100%. 1.1.2. Phƣơng pháp điện phân

Đây là phƣơng pháp phân tích điện hoá đầu tiên dùng để xác định lƣợngion kim loại trong dung dịch.

Nguyên tắc: chỉ cần chọn thế, mật độ dòng, pH dung dịch thích hợp đểkết tụ hoàn toàn kim loại bên catot (hoặc oxy hoá hết kim loại bên anot).

- Phƣơngpháp nội điện phân, dòng điện một chiều đƣợc sinh ra khi nhúngmột cặp ganvanic vào dung dịch phân tích. - Phƣơng pháp điện phân có dòng gọi là điện trọng lƣợng. Sự tách chất

trên điện cực xảy ra dƣới tác dụng của dòng điện một chiều nhận đƣợctừ nguồn ngoài. Nếu dung dịch chỉ chứa một ion kim loại bị khử ở catotthì sự điện phân không gặp trở ngại gì, nhƣng khi dung dịch chứa nhiềuion kim loại thì vấn đề đƣợc đặt ra là làm thế nào có thể khử hoặc oxyhoá một cách chọn lọc. Việc sử dụng thế, pH, ligand thích hợp cho phépđạt đƣợc yêu cầu này. Điện phân với thế kiểm soát (thay đổi theo yêu cầu) đã trở thành một

phƣơng pháp phân tích khá thông dụng nhƣng không đƣợc sử dụng nhiều. Ƣu điểm cuả phƣơng pháp điện trọng lƣợng so với phƣơng pháp điện

lƣợng là hiệu suất dòng không nhất thiết đạt 100%. Ngoài ra, nếu khống chếđƣợc thế điện cực ta có thể tách và xác định số lƣợng lớn các kim loaị. 1.2. Phƣơng pháp phân tích điện thế

Phƣơng pháp phân tích điện hoá chỉ dùng sự trao đổi điện tử ở điện cực. 1.2.1. Phƣơng pháp điện thế kế

Dựa trên phƣơng trình Nersnt

) Kh( )Ox(

lnnF

RT E E 0 Đo E ta suy ra (Ox) hay (Kh)

Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc áp dụng để đo pH và hoạt độ một số ionbằng những điện cực đặc biệt gọi là điện cực chọn lọc, điện cực loại này cóthể chỉ tùy thuộc hoạt độ của một ion nhất định.

1.2.2. Phƣơng pháp chuẩn độ điện thế



12

Chuẩn độ điện thế là phép phân tích dƣạ trên việc đo sự biến thiên cuảthế trong quá trình chuẩn độ dung dịch nghiên cứu. Trong phƣơng pháp nàyta sử dụng hai điện cực, điện cực so sánh và một điện cực chỉ thị. Tùy theoloaị điện cực chỉ thị và sản phẩm tạo thành mà ngƣời ta chia ra làm cácphƣơng pháp chuẩn độ điện thế khác nhau: chuẩn độ kết tuả, tạo thành phứcchất ít phân ly, oxi hoá khử, axit-bazơ.1.3. Phƣơng pháp phân tích điện hoá dựa trên sự truyền khối

Sự truyền khối (ion di chuyển từ lòng dung dịch đến điện cực) có thể thựchiện bằng sự khuếch tán, điện di, khuấy cơ học. 1.3.1. Phƣơng pháp đo độ dẫn điện

Đây là phƣơng pháp phân tích điện hoá dựa trên sự truyền khối bằng

cách điện di. Độ dẫn điện cuả dung dịch tùy thuộc các yếu tố nói trên và tùythuộc tổng số ion có trong dung dịch. Bằng cách đo độ dẫn điện cuả dung dịchkhi thay thế một ion này bằng một ion khác có vận tốc khác hẳn ion trƣớc, vẽđƣờng độ dẫn theo thể tích dung dịch chuẩn R thêm vào từ đó xác địnhđiểm tƣơng đƣơng và nồng độ dung dịch cần xác định. 1.3.2. Phƣơng pháp cực phổ

Trong phƣơng pháp này, sự truyền khối chỉ thực hiện bằng sự khuếchtán. Đây là phƣơng pháp phân tích điện hoá rất quan trọng do J. Heyrosky tìm

ra năm 1922, trong đó dùng các quá trình phân cực trên catot Hg hay trên cáccatot khác (platin, vàng, cacbon siêu tinh khiết...) Điểm đặc biệt cuả phƣơngpháp này là catot giọt Hg có thể tích thay đổi dần từ 0 đến Vcực đại (giọt rơi) vàsau đó lại xuất hiện một giọt Hg khác, thế cuả điện cực này giảm dần theo thờigian. Đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc giữa dòng điện chạy qua tế bào cực phổvà thế đặt vào đƣợc gọi là đƣờng von-ampe hay đƣờng phân cực. Đƣờng nàyvừa cho biết bản chất cuả ion phóng điện vƣà cho biết nồng độ ion ấy.

Thế bán sóng là thế ứng với nửa chiều cao sóng cực phổ, không phụthuộc vào nồng độ ion bị khử mà chỉ phụ thuộc vào bản chất cuả chất đó. Thếbán sóng đặc trƣng cho mỗi ion nên ta có thể dựa vào thế này để định tínhchúng. Mặt khác, thế bán sóng phụ thuộc nhiều vào môi trƣờng nên ta có thểsử dụng các dung dịch nền để xác định riêng biệt từng ion. 2. Tổng quan về các ứng dụng cuả phép phân tích điện hóa 2.1. Ứng dụng phƣơng pháp độ dẫn - Xác định hằng số phân ly của các chất điện ly yếu

- Xác định độ hoà tan cuả những chất khó tan



13

- Xác định thành phần phức chất - Phân tích chuẩn độ độ dẫn

o Chuẩn độ axit –bazơ Axit mạnh bằng bazơ mạnh, axit yếu bằng bazơ yếu Axit yếu bằng bazơ mạnh, hỗn hợp axit bằng bazơ...

o Chuẩn độ kết tuả 2.2. Các ứng dụng cuả phƣơng pháp điện thế

Phƣơng pháp chuẩn độ điện thế đƣợc áp dụng rộng rãi cho nhiều loạiphản ứng khác nhau: - Phản ứng trung hoà: Phép chuẩn độ axit bazơ điện thế đặc biệt thuận

tiện khi phân tích hỗn hợn axit hay bazơ đa chức vì nó tách ra đƣợc ở

điểm cuối chuẩn độ.- Phản ứng kết tuả: Theo dõi sự biến thiên nồng độ cuả ion trong dung

dịch phân tích khi thêm một tác chất tạo thành kết tuả với ion cần xácđịnh, đo thế E giữa một điện cực chỉ thị và điện cực so sánh. Có thểchuẩn độ Br -, Cl-, I-, SCN-, S2-, ferro, ferri cyanua,… chuẩn độ 1 hoặc 2ion nói trên với điều kiện hai muối có độ tan khác nhau khá nhiều.

- Chuẩn độ phức chất: Để phát hiện điểm cuối trong chuẩn độ tạo phứchoà tan có thể sử dụng điện cực kim loaị và điện cực màng. Điện cực Hgđặc biệt sử dụng khi chuẩn độ bằng dung dịch EDTA (Y4-). Các cationMn+ tạo phức với Y4- ít bền hơn so với HgY2-. Điện thế cuả điện cực nàychỉ tùy thuộc vào Mn+ nên điện cực này có thể dùng làm điện cực chỉ thịMn+.

- Chuẩn độ oxy hoá khử: Thế điện cực cuả phƣơng pháp chuẩn độ oxyhoá khử đƣợc xác định bằng tỉ số nồng độ các dạng oxy hoá và khử cuảcác chất tƣơng tác.

- Chuẩn độ tự động, chuẩn độ vi phân... 2.3. Ứng dụng phƣơng pháp điện phân

Phƣơng pháp điện phân ứng dụng trong hoá phân tích với nhiều mụcđích khác nhau. Các ứng dụng quan trọng có thể liệt kê: - Tách các tạp chất, ion ảnh hƣởng khỏi dung dịch trong một qui trình phân

tích.- Phân tích định lƣợng:

o Điện phân trọng lƣợng: Kết tụ kim loaị và kết tụ muối ít tan.



14

o Chuẩn độ điện lƣợng: Chuẩn độ axit –bazơ, chuẩn độ kết tuả,chuẩn độ phức chất và chuẩn độ oxy hoá khử.

2.4. Ứng dụng cuả phƣơng pháp cực phổ Phƣơng pháp cực phổ ứng dụng trong hoá phân tích để định tính và định

lƣợng cation kim loại, anion và các chất hữu cơ chứa trong dung dịch mẫu.Nó đƣợc đặc biệt ứng dụng để xác định hàm lƣợng các chất trong khoảng từvài miligam cho đến vài nanogam. Gợi ý các khía cạnh và mức độ: - Phải giảng cho học viên nắm vững cơ sở lý thuyết của các quá trình

phân tích điện hoá. - Ý nghĩa của phân tích điện hoá trong phân tích mẫu kiểm nghiệm.

- Tổng quan về các ứng dụng của phƣơng pháp phân tích điện hoá. Cách thức kiểm tra đánh giá

Đánh giá sự hiểu biết của học viên đối với phƣơng pháp phân tích điệnhoá bằng các hình thức trao đổi thảo luận. Học viên trả lời trực tiếp qua cáccâu hỏi. Hình thức 2: tổ chức nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm - Tổ chức thảo luận về cơ sở lý thuyết của quá trình phân tích điện hoá.

Cập nhật các thông tin về các kỹ thuật mới trong phân tích điện hoá (cựcphổ, cực phổ xung vi phân, chuẩn độ ampe...).

- Hƣớng dẫn học viên nhận xét các hiện tƣợng xảy ra trong bình điệnphân.

Gợi ý các khía cạnh và mức độ: - Các hiện tƣợng xảy ra trong bình điện phân. - Phải làm cho học viên nắm vững đƣợc cơ sở lý thuyết của phép phân

tích độ dẫn, điện thế, điện lƣợng và cực phổ, các khái niệm, các nguyên

tắc... - Các học viên phải nhận biết đƣợc ý nghĩa và ứng dụng của từng phép

phân tích điện hoá.Cách thức kiểm tra đánh giá Đánh giá kiến thức của học viên qua bài kiểm tra về lý thuyết. cho điểm từngphần.



15

BÀI 2.THIẾT BỊ - DỤNG CỤ PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA Mã bài:HDH2

Hình thức 1: giảng về thiết bị và dụng cụ cần thiết trong phép phân tíchđiện hóa- Giảng nguyên lý hoạt động máy chuẩn độ điện thế, máy đo độ dẫn, máy

cực phổ... - Cách sử dụng máy chuẩn độ điện thế, máy đo độ dẫn, máy cực phổ... 1. Nguyên tắc hoạt động máy chuẩn độ điện thế: 1.1. Máy chuẩn độ điện thế 702 SET/MET Titrino 1.1.1. Bật máy và cài đặt các thông số theo yêu cầu cuả máy

- Chọn phƣơng pháp chuẩn độ pH hay m5.- Cài đặt thể tích dung dịch chuẩn mà tại đó máy sẽ dừng chuẩn độ, giá trị

này sẽ lớn hơn thể tích ở tại điểm tƣơng đƣơng (để tránh việc tràn dungdịch từ cốc chuẩn độ ra ngoài).

- Cài đặt giá trị mà khi đạt tới giá trị đó máy sẽ dừng chuẩn độ (nếu có). - Xác định điểm tƣơng đƣơng (EP1) và tốc độ chuẩn độ (ml/phút). - Nhậpcông thức tính kết quả vào máy:

C00C02C01 EP1 RS1

Với: RS1 Kết quả tính toán (g/l) EP1 Thể tích chất chuẩn ở điểm tƣơng đƣơng C01 Nồng độ chất chuẩn C02 Phân tử lƣợng chất chuẩn C00 Thể tích chất cần phân tích

1.1.2. Chuẩn bị dung dịch chuẩn và chuẩn độ Cân hoá chất và pha dung dịch chuẩn, đổ dung dịch chuẩn đã biết nồng

độ chính xác vào chai thủy tinh chứa chất chuẩn gắn ở bộ phận thay đổi. - Cắm điện cực so sánh và điện cực chỉ thị vào vị trí vào vị tríRef. và Ind1

hay Ind2 tùy theo yêu cầu máy và chất cần xác định. - Dùng pipet lấy dung dịch cần xác định vào trong cốc chuẩn độ, pha loãng

dung dịch bằng nƣớc cất, bật khuấy từ để khuấy đều. Nhấn nút STARTtrên máy bắt đầu chuẩn độ.

- Trong suốt quá trình chuẩn độ hàng đầu tiên cuả màn hình luôn xuất hiệngiá trị vừa đo đƣợc và tổng thể tích dung dịch chuẩn đã thêm vào cốc.



16

- Và khi đã tìm đƣợc điểm tƣơng đƣơng màn hình sẽ xuất hiệnEP1.- Máy sẽ tiếp tục chuẩn độ nhanh cho đến khi đạt đƣợc các giá trị tại điểm

dừng đã cài đặt (nếu có), kết thúc chuẩn độ. - Có thể dừng chuẩn độ với nút STOP trên máy chuẩn độ. Lúc này mànhình cuả máy chuẩn độ sẽ xuất hiện nhƣsau:

1.2. Máy pH/mV- Gắndây nối điện cực chỉ thị và điện cực so sánh vào vị trípH/ion và Ref.

ở sau máy. - Cốc chuẩn độ đƣợc đặt trên máy khuấy từ, các điện cực đƣợc giữ chặt

bằng giá đỡ, nhúng vào trong dung dịch chuẩn. Buret chứa chất chuẩnthì đƣợc gắn phía trên miệng cốc chuẩn.

- Cho dung dịch cần xác định và cá từ vào cốc chuẩn. - Bật máy rồi chỉnh về vị trí pH hay mV tùy theo yêu cầu chuẩn độ, lúc này

màn hình sẽ xuất hiện giá trí pH hay thế cuả dung dịch trong cốc.- Tiến hành chuẩn độ, từ buret cho từ từ dung dịch chuẩn vào cốc, ngừng

thêm dung dịch chuẩn, bật khuấy từ để khuấy đều dung dịch, tắt khuấy

từ, bật máy pH/mV để đo các giá trị tƣơng ứng, lặp lại quá trình chuẩn độcho đến hết. 2. Máy đo độ dẫn

Máy đo độ dẫn cũng tƣơng tự nhƣ máy đo pH hay máy volt kế khác. Nóbao gồm hai bộ phận chính: bộ phận đo độ dẫn và điện cực đo độ dẫn. 2.1. Máy đo độ dẫn cầm tayCấu tạo đơn giản và gọn nhẹ rất tiện lợi để mang đi thực điạ, điện cực đƣợcgắn trực tiếp vào máy.

Khi sử dụng cần thiết phải biết đƣợc các thông số kỹ thuật cuả máy: - Độchính xác cuả máy- Khoảng làm việc (xác định độ dẫn) mS/cm - Điện cực đi kèm với máy - Thế cuả máy - Nhiệt độ làm việc cuả máy - Số điểm chuẩn (chuẩn ở 1 hay 2 điểm...)

2.2. Máy đo độ dẫn để bàn



17

- Cốc chứa dung dịch đo độ dẫn đƣợc đặt trên một máy khuấy từ có thểđiều chỉnh tốc độ khuấy.

- Điện cực đo độ dẫn đƣợc gắn trên giá cố định điện cực, điện cực đƣợcnhúng vào trong cốc chứa dung dịch cần đo độ dẫn, nối với bộ phận điềukhiển. Nguyên tắc hoạt động: khá đơn giản chỉ cần bật máy rồi thao tác theo chỉ

dẫn cuả từng loại máy. Nhƣng quan trọng khi sử dụng cần thiết phải biết đƣợccác thông số kỹ thuật cuả máy: - Độchính xác cuả máy- Khoảng làm việc (xác định độ dẫn) mS/cm - Điện cực đi kèm với máy - Thế cuả máy- Nhiệt độ làm việc cuả máy - Điệntrở suất M .cm- Số điểm chuẩn (chuẩn ở 1 hay 2 điểm...) - Cài đặt điểm chuẩn

Các thông số về điện cực sử dụng: thông thƣờng sử dụng điện cực thép,graphit, Pt. Lớp bảo vệ bao phủ bên ngoài: thủy tinh hoặc nhựa epoxy,

polysunfone. Khoảng làm việc cuả điện cực sử dụng và nhiệt độ. Xác định độ dẫn: cho dung dịch cần xác định vào cốc, nhúng điện cực

vào trong cốc chứa dung dịch cần xác định bật máy và đọc giá trị khi độ dẫnđã ổn định.

Chuẩn độ độ dẫn: cho dung dịch cần xác định vào cốc, nhúng điện cựcvào trong cốc chứa dung dịch, gắn buret chứa chất chuẩn vào cốc, bật máy vàđọc giá trị độ dẫn mỗi lần thêm dung dịch chuẩn. 3. Máy cực phổ

Cực phổ là máy volt kế điện tử gồm một điện cực giọt Hg hoặc là điệncực quay kim loại (Pt, Au, Ag, Pd có thể điều chỉnh tốc độ) gắn với máy đo. Tếbào điện phân là một cốc thủy tinh dùng để chứa dung dịch cần xác định vớiđiện cực chỉ thị và điện cực so sánh nhúng vào trong lòng dung dịch.

Nguyên tắc hoạt động: Tùy theo nguyên tố cần xác định mà sử dụng điệncực kim loại quay hay điện cực giọt Hg. Bật máy đo thế và cài đặt các thôngsố theo yêu cầu cuả máy.

- Nhập giá trị thế đặt vào theo yêu cầu của từng nguyên tố cần xác định- Tốc độ quét mV/giây.



18

- Số điểm trong một lần quét.- Thờigian quét cho một điểm. - Đối với điện cực cần phải điếu chỉnh tốc độ quay (vòng/phút) (đối với

điện cực quay) và tốc độ nhỏ giọt (giọt/giây)(đối với điện cực giọt thủyngân).Tùy theo các yêu cầu mà có thể thu đƣợc các đồ thị và các thông tin

chiều cao cuả peak, diện tích peak, thế bán sóng... 4. Các dụng cụ thí nghiệm thông thƣờng- Buret, pipet- Bình tam giác, bình định mức, cốc thủy tinh... Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Học viên phải nắm vững nguyên tắc hoạt động của từng loại thiết bị. - Ý nghĩa của tế bào điện phân, vai trò của điện cực chỉ thị và so sánh.- Học viên phải sử dụng thành thạo các thiết bị kể trên cũng nhƣ ứng dụng

của từng loại thiết bị trong thực tế. Cách thức kiểm tra đánh giá

Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câuhỏi gợi ý khả năng tƣ duy, suy luận của học viên:

- Học viên trả lời trực tiếp qua các câu hỏi. - Chỉ dẫn các bộ phận chức năng của từng bộ phận trên máy đo độ dẫn,

chuẩn độ điện thế và cực phổ. Hình thức 2: tổ chức nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm- Tổ chức thảo luận về cơ sở lý thuyết và nguyên tắc hoạt động của máy

đo độ dẫn, chuẩn độ điện thế và cực phổ, ứng dụng thiết bị đo độ dẫn, đođiện thế và cực phổ trong phân tích các loại mẫu kiểm nghiệm.

- Hƣớng dẫn học viên trao đổi theo nhóm cách sử dụng từng loại thiết bị. - Thảo luậnquy trình thao tác trên máy.Gợi ý các khía cạnh và mức độ: - Phải làm cho học viên nắm vững nguyên tắc hoạt động của từng loại

máy.- Học viên phải hiểu đƣợc ý nghĩa và vai trò của các điện cực chỉ thị và so

sánh.- Ý nghĩa, giới hạn làm việc và độ chính xác của từng loại máy.Cách thức kiểm tra đánh giá



20

- Giúp học viên nắm vững thao tác trên các máy, các yếu tố ảnh hƣởngtrong quá trình đo độ dẫn, đo thế và đo cực phổ.

Cách thức kiểm tra đánh giá Quan sát thao tác trên máy để đánh giá học viên có kỹ năng thực hành

tốt hay không, nắm vững đƣợc quy trình bài thực nghiệm sử dụng máy haykhông. Dựa vào kết quả tính điểm.



21

BÀI 3.LẤY MẪU, CHUẨN BỊ MẪU VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ Mã bài: HD H3

Hình thức 1: giảng giải về phƣơng pháp lấy, bảo quản và chuẩn bị cácloại mẫu trƣớc khi phân tích - Mô tả cách lấy và bảo quản mẫu. - Chuẩn bị mẫu trƣớc khi phân tích. - Xây dựng đƣờng chuẩn và giải phổ đồ. 1. Mô tả cách lấy các loại mẫu 1.1. Mẫu lỏng

1.1.1. Khái niệm - Mẫu đơn: Là mẫu riêng lẻ, đƣợc lấy ngẫu nhiên từ một tập hợp mẫu. - Mẫu gián đoạn: thƣờng đƣợc lấy thủ công, cũng có thể lấy tự động từ

trên bề mặt hoặc ở độ sâu nhất định hoặc ở vùng đáy. - Mẫu gián đoạn phụ thuộc thời gian : đƣợc lấy ở những khoảng thời

gian định trƣớc. Cách thông thƣờng là dùng bơm, bơm mẫu vào mộthoặc nhiều bình chứa trong một thời gian nhất định.

- Mẫu liên tục lấy ở lƣu lƣợng định trƣớc - Mẫu liên tục lấy ở lƣu lƣợng thay đổi: Đây là cách lấy mẫu chính xác

nhất nếu cả lƣu lƣợng và nồng độ chất quan tâm đều thay đổi mạnh. - Mẫu tổ hợp: Hai hoặc nhiều mẫu hoặc các phần mẫu trộn lẫn với nhau

theo tỷ lệ thích hợp đã biết trƣớc, từ đó có thể thu đƣợc kết quả trungbình cuả một đặc tính cần biết.

1.1.2. Cách lấy mẫu - Lấy mẫu từ ống dẫn: mở vòi để mẫu chảy khoảng 10-15 phút, hứng

trực tiếp bình lấy mẫu vào vòi (bình lấy mẫu cần đƣợc súc kỹ 2-3 lầnbằng mẫu cần lấy để xét nghiệm).

- Lấy mẫu từ bể chứa o Trƣờng hợp nơi lấy mẫu có bơm thì lấy mẫu tƣơng tự nhƣ lấy từống dẫn. Ghi lƣu lƣợng bơm khi lấy mẫu.

o Trƣờng hợp lấy mẫu trực tiếp thì dùng dụng cụ lấy mẫu lỏng, lấymẫu ở các vị trí khác nhau trong bể, độ nông sâu khác nhau tuỳ

theo dạng bể và mục đích nghiên cứu. 1.1.3. Bình chứa mẫu



22

Bình lấy mẫu và chứa mẫu cần đƣợc chọn cẩn thận sau khi đã xem xétđến độ bền nhiệt, khó vỡ, dễ đóng mở, kích thƣớc, dạng, khối lƣợng, giá cảkhả năng tái sử dụng. Vật liệu làm bình phải trơ hoá học và sinh học để tránhhoặc giảm đến tối thiểu phản ứng giữa mẫu và bình chứa. Các bình bằngpolyetylen và thủy tinh bosilicat là thích hợp cho lấy mẫu thông thƣờng để xácđịnh các thông số vật lý hoá học cuả nƣớc. 1.1.4.Nhận dạng mẫu

Sau khi lấy, bình chứa mẫu cần thiết phải đƣợc dán nhãn và ghi đầy đủcác thông tin cần thiết: điạ điểm lấy mẫu, ngày giờ lấy mẫu. Nhận xét sơ bộ vềmẫu vƣà lấy: màu sắc, mùi, nhiệt độ, vị trí lấy mẫu, nên ghi rõ công trình liênquan tới mẫu, mục đích thử nghiệm và hoá chất bảo quản.

1.2. Cách lấy mẫu rắn Dùng xẻng nhỏ đào vào trong đống mẫu sâu 0,3-0,6m để lấy mẫu, tùytheo mục đích nghiên cứu mà lựa chọn cách lấy mẫu riêng biệt hay hỗn hợp. - Mẫu riêng biệt: tuỳ theo hình dạng đống mẫu mà bố trí các vị trí lấy mẫu.

Áp dụng cách lấy mẫu đƣờng chéo, đƣờng thẳng góc, đƣờng gấp khúchay nhiều đƣờng chéo.... nhƣ hình vẽ dƣới đây:

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí lấy mẫu riêng biệt - Mẫu hỗn hợp

Nguyên tắc: lấy các mẫu riêng biệt ở nhiều điểm khác nhau trong mộtđống rồi hỗn hợp, lấy mẫu trung bình.

Trộn và lấy mẫu hỗn hợp: các mẫu riêng biệt đƣợc băm nhỏ và trộn đều,sau đó dàn mỏng ra chia làm 4 phần theo đƣờng chéo, lấy hai phần đối diệnnhau trộn lẫn ta có mẫu hỗn hợp.

Hình 3.2. Sơ đồ bố trí lấy mẫu hỗn hợp



23

2. Vận chuyển, bảo quản mẫu 2.1. Bảo quản và vận chuyển mẫu lỏng

Bảo quản các loại nƣớc, có thể thƣờng bị biến đổi ở những mức độ khácnhau do các tác động lý, hoá và sinh vật xảy ra trong thời gian lấy mẫu đến khiphân tích. Bản chất và tốc độ cuả những tác động này thƣờng có thể làm chonồng độ các chất xác định sai khác với lúc mới lấy mẫu. Do đó, cần phải cónhững phƣơng pháp lƣu giữ mẫu. Chú ý phƣơng pháp giữ mẫu phải phù hợpvới kỹ thuật phân tích tiếpsau.- Lọc hoặc ly tâm mẫu: Mẫu dùng để phân tích lý hoá tính thể tích tối

thiểu 2 lít. Các chất lơ lửng, cặn lắng, tảo và vi sinh vật có thể đƣợc loạiđi lúc lấy mẫu hoặc ngay sau đó bằng cách lọc qua giấy hay màng lọc

hay ly tâm. Dùng màng lọc cần lƣu ý vì nhiều kim loaị nặng có thể bị hấpthu lên bề mặt và các chất trong màng có thể tan ra. - Thêm chất bảo quản: Một số yếu tố vật lý hoá học có thể ổn định bằng

cách thêm hoá chất trực tiếp vào mẫu sau khi lấy hoặc vào bình chứatrƣớc khi lấy mẫu. Nhiều hoá chất và nhiều nồng độ khác nhau đã đƣợckhuyên dùng thông thƣờng nhất là:

o Các axito Các dung dịch bazơ o Các chất diệt sinh vật o Các thuốc thử đặc biệt cần để bảo quản một số thành phần nhất

định. Chất bảo quản nhất thiết không gây cản trở việc xác định, sự thêm chất

bảo quản có thể làm thay đổi bản chất vật lý, hoá học cuả một số thành phần,do đó, cần phải đảm bảo chắc chắn rằng sự thay đổi là không ảnh hƣởng đếnsự xác định tiếp theo. - Vận chuyển mẫu: Các bình chứa mẫu cần đƣợc bảo vệ và làm kín đểchúng không bị hỏng hoặc gây mất mát một phần trong khi vận chuyển.

Cần đóng gói để bảo vệ các bình chứa khỏi bị nhiễm bẩn từ bên ngoài vàbị vỡ, cần chú ý vật liệu đóng gói không đƣợc là nguồn nhiễm bẩn. Trongkhi vận chuyển, các mẫu cần đƣợc giữ lạnh và tránh ánhsáng.

- Tiếp nhận mẫu tại phòng thí nghiệm: Mẫu đƣợc chở đến phòng thínghiệm và nếu không thể phân tích ngay thì mẫu cần đƣợc bảo quảntrong phòng làm lạnh và tối.

2.2. Vận chuyển và bảo quản mẫu rắn



24

Mẫu để phân tích hoá học cần đƣợc vận chuyển và bảo quản trong cácbình bằng vật liệu trơ hoá học.3. Xây dựng đƣờng chuẩn

Chuẩn bị một loạt các dung dịch có chứa chất cần xác định với nồng độđã biết tăng dần, đo trên máy (xác định độ dẫn, thế, độ hấp thụ.. tùy theo yêucầu cuả phƣơng pháp phân tích). Từ các kết quả thu đƣợc vẽ đƣờng chuẩn.

Ví dụ: Dựng đƣờng chuẩn độ dẫn CaO - Chuẩn bị dung dịch CaO chuẩn: cân chính xác10gCaO, dùng nƣớc cất

định mức đến 1 lít thu đƣợc dung dịch CaO chuẩn nồng độ 10g/l hay10mgCaO/ml.

- Lấy 7 bình định mức loại 50ml, thêm thứ tự dung dịch CaO và nƣớc nhƣ

bảng ở dƣới đây: Bình 1 2 3 4 5 6 7V dung dịch CaO 10g/l (ml) 0 1 2 3 4 5 6

V nƣớc cât (ml) 50 49 48 47 46 45 44Hàm lƣợng CaO (g/l) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Sau khi đo độ dẫn cuả dung dịch chuẩn, tiến hành dựng đồ thị chuẩn

Hình 3.3. Đồ thị chuẩn 4. Tìm hiểu và giải phổ đồ

Trong phƣơng pháp chuẩn độ độ dẫn và chuẩn độ điện thế, thu đƣợcđƣờng cong chuẩn độ, trên đƣờng cong chuẩn độ này ta có thể tìm thấy cácđiểm uốn hay còn gọi là bƣớc nhảy (thế, pH...) 4.1. Đƣờng chuẩn độ độ dẫn

Ví dụ: Trong dung dịch có chất điện ly mạnh AB phân ly hoàn toàn, chuẩnđộ bằng dung dịch điện ly mạnh CD phân ly hoàn toàn.

A+ + B- + C+ + D- AD + B- + C+

Trong quá trình chuẩn độ, A+ tạo thành hợp chất ít tan với D-, thay vào đódung dịch xuất hiện C+. Độ linh động của A+ khác C+. Vì vậy độ dẫn điện dung

dịch thay đổi dần. Nếu độ linh động: A+ > C+ đƣờng 1 hình 4



25

A+ < C+ đƣờng 2 hình 4 A+ = C+ đƣờng 3 hình 4

Trong cả ba trƣờng hợp, sau điểm tƣơng đƣơng độ dẫn tăng do xuấthiện ion C+ và D-. Đƣờng chuẩn độ dẫn điện tạo thành một điểm gãy khúc.

Hình 3.4: Các dạng đƣờng cong điển hình trong chuẩn độ độ dẫn 4.2. Đƣờng chuẩn độ pH và chuẩn độ điện thế - Bƣớc nhảy pH trên đƣờng chuẩn độ phụ thuộc vào nồng độ cuả dung

dịch chuẩn và nồng độ cuả dung dịch cần xác định, nếu nồng độ các chấtđó càng lớn thì bƣớc nhảy càng dài.

Hình 3.5: Đƣờng chuẩn độ pH và chuẩn độ điện thế - Bƣớc nhảy thế dài hay ngắn tùy vào nồng độ cuả các dung dịch, cƣờng

độ chất tham gia phản ứng. Nồng độ các chất tham gia phản ứng cànglớn, thế oxy hoá khử tiêu chuẩn cuả hai hệ tham gia phản ứng càng khácnhau thì bƣớc nhảy càng dài.

4.3. Cực phổ đồ

Hình 3.6:Cực phổ đồ cuả ion Cd.



26

Đƣờng cong trên là cực phổ đồ cuả dung dịch chứa 10-3M Cd2+ và KCl1M.

Đƣờng cong dƣới là cực phổ đồ cuả dung dịch KCl. Cực phổ đồ là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cƣờng độ dòng điện vào thế

đƣợc đặt vào pin cực phổ. Trên phổ đồ này ta có thể thấy đƣợc dòng dƣ,dòng giới hạn, khuếch tán, thế bán sóng... Dƣới đây là cực phổ đồ cuả ioncadimi trong dung dịch chất điện giải trơ KCl. - Giá trị thế bán sóng giúp định danh nguyên tố cần xác định. - Giá trị cƣờng độ dòng giúp xác định đƣợc nồng độ cuả nguyên tố cần

xác định chứa trong mẫu.

Địa điểm, môi trƣờng Tiến hành tại phòng học, yêu cầu có bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp họcviên hiểu tầm quan trọng của việc lấy và bảo quản mẫu. - Học viên phải hiểu thế nào là mẫu tổ hợp, mẫu đơn, mẫu gián đoạn, mẫu

liên tục mẫu hỗn hợp và mẫu riêng biệt.... - Giảng cho học viên về các thao tác trong quá trình lấy mẫu. - Xây dựng đƣờng chuẩn và đọc phổ đồ. Cách thức kiểm tra đánh giá Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câu hỏigợi ý. Học viên trả lời trực tiếp qua các ví dụ và câu hỏi về cách lấy mẫu vàbảo quản mẫu. Hình thức 2: tổ chức nghiên cứu tài liệu và thảo luận đặc điểm và tầmquan trọng của việc chọn, lấy và bảo quản mẫu- Thảo luận về đặc điểm của từng loại mẫu và cách bảo quản

- Vai trò của việc bảo quản mẫu. - Trao đổi theo nhóm cách lấy từng loại mẫu. - Hƣớng dẫn học viên cách dựng đƣờng chuẩn và giải phổ đồ Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp cho học viên hiểu khái niệm về các loại mẫu (mẫu đơn, mẫu tổ hợp,

mẫu gián đoạn, mẫu liên tục, mẫu riêng biệt, mẫu hỗn hợp...). - Ý nghĩa và tầm quan trọng của việc lấy mẫu đúng trong phân tích.

- Ý nghĩa của việc bảo quản mẫu.



27

- Ý nghĩa của đƣờng chuẩn trong phân tích định lƣợng. - Ý nghĩa của phổ đồ. Cách thức kiểm tra đánh giá - Viết bài tiểu luận cách chọn, lấy và bảo quản từng loại mẫu. - Cho học viên giải thích các thông tin hiển thị trên phổ đồ

Hình thức 3: thảo luận về cách lấy và bảo quản mẫu - Tổ chức thành nhóm nhỏ thảo luận dụng cụ và hoá chất cần thiết cho

việc lấy mẫu - Thảo luận quy trình lấy mẫu lỏng và rắn Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Hƣớng dẫn học viên cách chọn và lấy mẫu đúng. - Hƣớng dẫn học viên bảo quản và vận chuyển mẫu. Cách thức kiểm tra đánh giá

Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên qua bài nhận xét và báo cáo vềcách lấy và bảo quản mẫu. Hình thức 4: thực hành lấy và bảo quản mẫu - Tổ chức thành nhóm nhỏ và cho học viên chuẩn bị các dụng cụ hoá chất

cần thiết để lấy mẫu.

- Tiến hành lấy mẫu theo bài thực hành trong giáo trình giành cho sinhviên.

- Hƣớng dẫn học viên ghi nhận xét trong quá trình lấy mẫu. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Hƣớng dẫn học viên cách chọn và lấy mẫu đúng. - Hƣớng dẫn học viên bảo quản và vận chuyển mẫu. Cách thức kiểm tra đánh giá

Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên qua bài thực hành về cách lấybảo quản và vận chuyển mẫu.



28

BÀI 4.PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ DẪN Mã bài: HD H4

Hình thức 1: giang về nguyên lý và ứng dụng của phép phân tích độ dẫn - Giảng về cơ sở lý thuyết cuả phƣơng pháp phân tích độ dẫn. - Kiến thức về các phƣơng pháp phân tích định lƣợng.- Ứng dụng phƣơng pháp phân tích độ dẫn. 1. Tổng quát 1.1. Độ dẫn điện của dung dịch chất điện li

Dựa vào khả năng dẫn điện cuả các chất ngƣời ta chia các chất thànhnhiều nhóm dẫn điện khác nhau: - Chất dẫn loại 1 hay chất dẫn điện electron đó là kim loại, oxit... - Chất dẫn loại 2 hay chất dẫn điện nhờ sự chuyển động cuả các ion có

mặt trong nó. Điện trở cuả chất dẫn điện phụ thuộc vào: Bản chất cuả chất dẫn, diện

tích bề mặt, dòng điện đi qua độ dài chất dẫn. Độ dẫn điện cuả chất điện ly thƣờng đƣợc biểu diễn qua độ dẫn riêng

và độ dẫn điện đƣơng lƣợng . Nồng độ ion trong dung dịch càng lớn thì độ

dẫn riêng sẽ lớn. Độ dẫn điện riêng là đại lƣợng nghịch đảo cuả điện trở suất

1 ( -1 cm-1)

Trong đó: s

l R

Với R: điện trở dây dẫn ( ): điện trở suất ( cm)

l: chiều dài dây dẫn (cm) s: tiết diện dây dẫn (cm2)

1.2. Độ dẫn điện đƣơng lƣợng 1.2.1. Định nghĩa : Độ dẫn điện đƣơng lƣợng là độ dẫn điện cuả khối dungdịch chứa đúng một đƣơng lƣợng chất điện ly nằm giữa hai điện cực đặt songsong cách nhau 1cm.

Độ dẫn đƣơng lƣợng luôn tăng đến một giá trị khi pha loãng dung dịch.

Khi pha loãng dung dịch mức độ phân ly tăng, làm số lƣợng ion trong một thểtích tăng và s cũng tăng, tăng đến khi toàn bộ phân tử hoà tan trong dung



29

dịch bị phân ly (tức là khi = 1). Giá trị khi = 1 đƣợc gọi là độ dẫn đƣơnglƣợng ở độ loãng vô cực. 1.2.2. Tính chất cộng tính cuả độ dẫn điện đƣơng lƣợng ở độ pha loãng

vô cùngKohlrausch thấy rằng hiệu cuả độ dẫn điện đƣơng lƣợng cuả hai

muối có cùng một ion là đại lƣợng không đổi Ví dụ: Dung dịch KCl và NaCl có cùng anion Cl-, NaNO3 và KNO3, KI và

NaI. Vậy hiệu cuả hai muối là: 42351269149 , , , NaCl KCl cm2/ohm. đlg

4239126315033

, , , NaNO KNO cm2/ohm. đlg 42391263150 , , , NaI KI cm2/ohm. đlg

Để giải thích sự không đổi cuả các hiệu ngƣời ta đặt giả thiết là trong cácdung dịch pha loãng ion chuyển động độc lập không ảnh hƣởng lẫn nhau. Dođó: . Trong đó, , độ dẫn đƣơng lƣợng cation và anion tƣơngứng với độ loãng vô cực hay còn gọi là độ dẫn đƣơng lƣợng giới hạn.

Biết đƣợc độ loãng đƣơng lƣợng cuả một số ion cho phép chúng ta giảiquyết một số vấn đề quan trọng nhƣ xác định đối với các chất điện ly yếu,cũng nhƣ các chất ít tan.

Ví dụ: Tính độ dẫn điện đƣơng lƣợng cuả dung dịch axit acetic loãng chobiết: HCl = 426,1 cm2/ohm. đlg; NaCl = 126,5; COONa3CH = 91,0

COO3CHHCOOH3CH

dlg /ohm.cm 26,3905,1260,911,426

NaClCOONa3CHHCl

NaNaCOO3CHClClH

1.2.3. Sự phân ly cuả chất điện ly yếu. Mối quan hệ giữa độ dẫn điện vớitính chất cuả chất điện ly và bản chất cuả dung môi Theo Arrhenuis có thể tính đƣợc độ phân ly cuả các chất điện ly yếu khi

biết và . Dung dịch càng loãng độ phân ly càng tiến gần đơn vị, là độ

dẫn điện khi = 1:

Độ dẫn điện cuả bất kỳ một dung dịch chất điện ly nào đều phụ thuộc vàobản chất hoà tan cuả chất điện ly và dung môi. Độ dẫn cuả dung dịch phụthuộc vào số lƣợng ion chứa trong đó và độ linh động cuả chúng. Phƣơng



30

trình cơ bản biểu diễn mối tƣơng hỗ giữa độ dẫn riêng với nồng độ và độ linhđộng cuả các ion trong dung dịch nhƣ sau:

)( C

Với: , Độ linh động (tốc độ) cuả cation, anion Hệ số điện ly C Nồng độ (mgđl/ml)

lại phụ thuộc vào nồng độ 1

1

2

K C C )(

K

Độ linh động cuả ion lại phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Khi có cùng điện tích, ion nào có bán kính lớn thì độ linh động tăng. - Nếu nhƣ bán kính của cation và anion nhƣ nhau (cùng tích điện) thì độ

linh động cuả cation sẽ lớn hơn. - Độ linh động cuả ion H+ và OH- hết sức lớn. Nguyên nhân cuả tính chất

đặc biệt này đƣợc giải thích theo cơ chế sau: H+ cuả ion hydroxoni sẽ hƣớng vào oxy cuả phân tử nƣớc bên cạnh tạo

thành nhóm H3O+ và cứ nhƣ vậy dịch chuyển từ phân tử nƣớc này đến phântử nƣớc khác hƣớng về phía điện cực trái dấu theo quy trình sau:

Cùng một hiện tƣợng nhƣ vậy đối với OH-, ở đây sự định hƣớng ion OH- về phía anion.

Bản chất dung môi: nếu chúng ta chuyển từ môi trƣờng nƣớc sang các

dung môi hữu cơ độ dẫn điện nói chung là giảm do hai nguyên nhân: Độ nhớt trong dung môi hữu cơ hầu hết lớn hơn so với nƣớc. Hằng số điện môi trong dung môi hữu cơ cũng lớn hơn.

1.3. Ảnh hƣởng cuả nồng độ, nhiệt độ và áp suất tới độ dẫn điện 1.3.1. Ảnh hƣởng cuả nồng độ

Độ dẫn đƣơng lƣợng phụ thuộc vào sự biến đổi nồng độ, mà sự biến đổinồng độ thì có ảnh hƣởng trực tiếp đến độ phân ly tức là đến số ion tồn taịthực tế trong dung dịch.



31

- Khi nồng độ tăng lên đại lƣợng giảm xuống. Đƣờng cong Cf đốivới chất điệnly mạnh giảm theo quy luật đƣờng thẳng và rất chậm khi

C tăng, điều phù hợp với phƣơng trình Kohlrausch:

C A Với: A hằng số thực nghiệm

Độ dẫn đƣơng lƣợng giới hạn khi dung dịch loãng vô cùng - Dung dịch đặc, các chất điện ly mạnh tuân theo quy luật bậc 3:

3 C A - Đối với các chất điện ly yếu, mối liên hệ tuân theo quy luật logarit:

lg = const – ½ lgC

1.3.2. Sự phụ thuộc vào nhiệt độ Ảnh hƣởng cuả nhiệt độ tới độ dẫn điện đƣơng lƣợng trong vùng nhiệt

độ hẹp có thể biểu thị bằng phƣơng trình sau: t t t

10

Còn trong khoảng rộng cuả nhiệt độ2

0 1 t t t t

Với 0t t , Giá trị độ dẫn đƣơng lƣợng ở nhiệt độ t và nhiệt độ 00C

, hệ số thực nghiệm 1.3.3. Ảnh hƣởng cuả áp suất

Ví dụ: Ở nhiệt độ 200C, khi P tăng thì giảm. Nhƣng ở nhiệt độ cao đốivới tất cả các dung dịch ngƣời ta tìm thấy sự tăng khi P cũng tăng.1.3.4. Ảnh hƣởng cuả tạp chất

Độ dẫn điện cuả một dung dịch phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó cósố lƣợng ion có mặt trong dung dịch. Nhƣ vậy, đo độ dẫn điện cuả bất kỳ mộtdung dịch nào rõ ràng cũng phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt cuả các ion lạ.

Nếu nhƣ trong dung dịch chỉ có mặt chất cần xác định thì khi dung dịch ởnồng độ loãng cực đại có thể xem độ dẫn điện là tổng số tốc độ hai thànhphần cation và anion tạo nên chất hoà tan.

Với +, -: tốc độ cation, anion Chính dựa vào tốc độ cuả các ion này mà chúng ta có thể xác định đƣợc

nồng độ qua độ dẫn. Nhƣ vậy, những tạp chất nào không làm tăng hay giảm

lƣợng ion tồn tại cần xác định sẽ không gây ảnh hƣởng.



32

2. Phƣơng pháp phân tích định lƣợng 2.1. Phƣơng pháp đo độ dẫn trực tiếp

Dựa vào độ dẫn cuả dung dịch để suy ra nồng độ chất khảo sát. Phƣơngpháp này có nhiều hạn chế do bị ảnh hƣởng cuả nhiều yếu tố khó tránh đƣợc(chỉ có thể suy ra nồng độ cuả chất khảo sát từ độ dẫn khi trong dung dịch chỉchứa một chất duy nhất, phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ dung dịch trong suốtquá trình đo độ dẫn).

Để tiến hành đo độ dẫn cuả một dung dịch chất điện ly, ngƣời ta sử dụngcầu Wheatstone.

Các điện trở chọn thế nào để không có dòng điện chạy qua điện kế, điệnkế G chỉ không, cầu cân bằng, các điểm a và d có cùng một giá trị thế. Vì cácvai cầu ab và bd nối ở b và thế cuả điểm a và d bằng nhau nên sự sụt thế V1 trên ab bằng sự sụt thế V3 trên bd. Tƣơng tự sự sụt thế trên ac bằng sự sụt

thế trên cd.Khi cầu cân bằng dòng đện qua ab và ac bằng nhau nên: I1 = I2, tƣơng tựnhƣ vậy ta có I3 = I4.

Nên ta có:4

3

2

1

R R

R R hay

4

2

3

1

R R

R R

Bình đo độ dẫn điện đóng vai trò quan trọng: điện trở cuả dung dịch phụthuộc vào nồng độ chất điện ly, điện tích các điện cực khoảng cách giữa cácđiện cực, thể tích dung dịch. Do đó, hình dạng và vị trí điện cực trong tất cảcác phép đo phải cố định.

Điện cực đƣợc sử dụng đƣợc chế tạo từ bạch kim hoặc bụi bạch kim,graphit hoặc thép không rỉ. 2.2. Phƣơng pháp xác định nồng độ

Nguyên lý: Chuẩn bị một loạt các dung dịch có nồng độ nhất định chấtnghiên cứu đo độ dẫn riêng cuả chúng, dựng đồ thị, dựa vào đồ thị thu đƣợcchúng ta sẽ xác định đƣợc nồng độ cuả chất cần xác định trong mẫu.2.3. Phƣơng pháp chuẩn độ độ dẫn



33

Nguyên lý: dƣạ vào sự biến thiên độ dẫn điện cuả dung dịch nghiên cứutrong quá trình chuẩn độ do xảy ra phản ứng giữa chất nghiên cứu và chấtchuẩn độ trong quá trình chuẩn độ để xác định điểm tƣơng đƣơng. Tuỳ theothành phần dung dịch, tùy theo thuốc thử sử dụng mà ta sẽ thu đƣợc cácdạng đồ thị khác nhau, tuy nhiên đều tuân thủ theo quy tắc sau: - Nếu một ion có độ linh động cao đƣợc thay thế bằng một ion có độ linh

động thấp hơn đồ thị thƣờng sẽ đi xuống. - Nếu ion có độ linh động thấp hơn đƣợc thay thế bằng một ion có độ linh

động cao hơn đồ thị sẽ đi lên. - Nếu ion thay thế và ion bị thay thế có độ linh động tƣơng đƣơng thì đồ thị

sẽ gần nhƣ nằm ngang.

3. Ứng dụng phƣơng pháp đo độ dẫn 3.1.Xác định hằng số phân ly của các chất điện ly yếu

Ví dụ: HA H+ + A- HA

AHK

Nếu nhƣ K là mức phân ly và C là nồng độ dung dịchTa sẽ có: [H+] = [A-] = C

1

2 C K , mặt khác Từ đây tìm đƣợc K.

3.2. Xác định độ hoà tan cuả những chất khó tan MA M+ + A-

Độ tan cuả muối này là S, dung dịch bảo hoà muối có độ dẫn điện riêng

thì độ dẫn điện đƣơng lƣợng cuả dung dịch: S

.1000

Dung dịch muối này có nồng độ tƣơng đối loãng, độ dẫn điện đƣơnglƣợng thực tế bằng độ dẫn điện đƣơng lƣợng ở độ pha loãng vô cùng của

muối làTa có:

S.1000

Tra cứu -, + ở các bảng cho sẵn, đo tính đƣợc S 3.3. Xác định thành phần phức chất

Phƣơng pháp đo độ dẫn điện là một trong những phƣơng pháp nghiêncứu phức, các tính chất phức chất, xác định cấu trúc cuả phức và tính hằngsố không bền. Ở cùng độ pha loãng, độ dẫn điện phân tử tăng theo số ion dophức chất phân ly ra.



34

Dùng định luật tƣơng tác khối lƣợng:mn

nm

A R

A Ri a

a.a K

Ki là hằng số không bền cuả phức ion3.4. Chuẩn độ độ dẫn Ví dụ: Dung dịch có chứa chất điện ly mạnh AB phân ly hoàn toàn, chuẩn

độ bằng dung dịch điện ly mạnh CD phân ly hoàn toàn. A+ + B- + C+ + D- AD + B- + C+

Do thành phần dung dịch biến đổi trong quá trình chuẩn độ nên độ dẫnđiện cuả dung dịch chất điện ly biến đổi. Trong quá trình chuẩn độ, A+ tạothành hợp chất ít tan với D-, thay vào đó dung dịch xuất hiện C+. Độ linh động

của A+ khác C+. Vì vậy độ dẫn điện dung dịch thay đổi dần. Khi vƣợt quá điểntƣơng đƣơng nếu tiếp tục cho dung dịch CD vào, trong bình đo độ dẫn lúc nàyxuất hiệnD- là cho độ dẫn điện dung dịch thay đổi rõ rệt.

Nếu độ linh động: A+ > C+ đƣờng 1 hình 1 A+ < C+ đƣờng 2 hình 1 A+ = C+ đƣờng 3 hình 1

Trong cả ba trƣờng hợp, sau điểm tƣơng đƣơng độ dẫn tăng do xuấthiện ion C+ và D-. Đƣờng chuẩn độ dẫn điện tạo thành một điểm gãy khúc.

Hình 4.1: Các dạng đƣờng cong điển hình trong chuẩn độ độ dẫn 3.5. Xét một vài trƣờng hợp chuẩn độ1. Trƣờng hợp A+ > C+ - Chuẩn độ HCl bằng NaOH

Phản ứng: HCl + NaOH NaCl + H2OHCl phân ly hoàn toàn, H+ có tốc độ chuyển động cao, nên độ dẫn điện

khá lớn điểm a hình 2.



35

Hình 4.2: Đƣờng cong chuẩn độ dung dịch HCl bằng NaOH Theo quá trình thêm NaOH vào, độ dẫn điện cuả H+ thay bằng độ dẫn

điện cuả Na+, độ dẫn điện cuả Cl- trong suốt quá trình chuẩn độ là không đổi.Tại điểm tƣơng đƣơng b sự dẫn điện chỉ do Na+ và Cl- đảm nhiệm. Từ điểmtƣơng đƣơng nếu tiếp tục cho thêm NaOH vào độ dẫn điện sẽ tăng lên do sựtăng số ion Na+ và OH-, đồng thời OH- linh động hơn. - Tƣơng tự chuẩn độ BaCl2 bằng Na2SO4

Phản ứng: BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaClTrong quá trình chuẩn độ ion Ba2+ có tốc độ chuyển độ cao hơn đƣợc

thay thế bằng ion Na+ có tốc độ thấp hơn. Taị điểm tƣơng đƣơng tiếp tục chothêm Na2SO4 độ dẫn tăng đột ngột do sự tăng số ion trong dung dịch.

2. Trƣờng hợp A+

= C+

Chuẩn độ AgNO3 bằng BaCl2,Phản ứng: AgNO3 + BaCl2 2AgCl + Ba(NO3)2

Hình 4.3: Đƣờng cong chuẩn độ dung dịch AgNO3 bằng BaCl2Tốc độ chuyển động cuả ion Ag+ và Ba2+ là tƣơng đƣơng cho nên độ dẫnđiện trong suốt quá trình chuẩn độ gần nhƣ không thay đổi, tại điểm tƣơngđƣơng tiếp tục cho thêm BaCl2 thì độ dẫn sẽ tăng vọt lên. 3. Trƣờng hợp A+ < C+

Chuẩn độ axit yếu HA (axit boric, phenol…) bằng kiềm. Các axit HA nàycó độ phân ly kém, độ dẫn điện nhỏ, chủ yếu là độ dẫn cuả H2O. Trong quátrình chuẩn độ, độ dẫn điện tăng do sự hình thành NaA phân ly thành Na+ và

A- (bỏ qua độ dẫn cuả H+). Khi đạt tới điểm tƣơng đƣơng, các ion có độ linhđộng cao OH- xuất hiện nên độ dẫn điện tăng lên. Cũng thu đƣợc dạng đồ thịtƣơng tự khi ta chuẩn độ dung dịch AgNO3 bằng HCl.



36

Hình 4.4: Đƣờng cong chuẩn độ axit yếu bằng NaOH 4. Trƣờng hợp khác

Một số trƣờng khác, trong quá trình chuẩn độ lúc đầu độ dẫn tăng nhƣngđạt tới điểm tƣơng đƣơng thì độ dẫn không tăng nữa.

Ví dụ: chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NH4OH.

Hình 4.5: Đƣờng cong chuẩn độ CH3COOH bằng NH4OH

Trong chuẩn độ độ dẫn những đồ thị dạng gãy khúc nhƣ trên là rất hiếm,phần lớn tại điểm tƣơng đƣơng không xảy ra sự thay đổi độ dẫn đột ngột màtừ từ. Muốn tìm đƣợc điểm uốn chúng ta phải kéo dài những đƣờng thẳngđến điểm gặp nhau. Đƣờng cong chuẩn độ có dạng nhƣ hình 6.

Hình 4.6: Xác định điểm tƣơng đƣơng trong chuẩn độ độ dẫn Ngoài ta, có thể sử dụng phƣơng pháp chuẩn độ độ dẫn để xác định một

hỗn hợp axit mạnh + axit yếu, hỗn hợp Cl- + Br -. Trong những trƣờng hợp nàyđƣờng chuẩn độ sẽ có hai điểm uốn nhƣ hình.

Hình 4.7: Đƣờng cong chuẩn độ hỗn hợp HCl và CH3COOH bằng NaOH Địa điểm, môi trƣờng

Tiến hành tại phòng học, yêu cầu có bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Gợi ý các khía cạnh và mức độ



37

- Phải làmcho học viên nắm vững đƣợc khái niệm về độ dẫn điện các ảnhhƣởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ và áp suất tới độ dẫn điện.

- Cơ sở lý thuyết và nguyên tắc đo độ dẫn trực tiếp, chuẩn độ độ dẫn. - Học viên phải hiểu đƣợc ứng dụng của phƣơng pháp đo độ dẫn. - Học viên phải biết cách đo độ dẫn trực tiếp và gián tiếp.

Cách thức kiểm tra đánh giá Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câu

hỏi gợi ý khả năng tƣ duy suy luận của học viên. Hình thức 2: nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm - Tổ chức thảo luận về đặc điểm của phép đo độ dẫn trực tiếp và gián tiếp. - Trao đổi theo nhóm và đƣa ra ƣu, nhƣợc điểm của hai phép đo độ dẫn. - Trao đổi theo nhóm về các ứng dụng của phép đo độ dẫn. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Khái niệm độ dẫn điện, độ dẫn điện đƣơng lƣợng, các yếu tố ảnh hƣởng

đến độ dẫn điện. - Giúp cho học viên nắm vững về đặc điểm của phƣơng pháp đo độ dẫn

trực tiếp và các hạn chế của phƣơng pháp. - Nguyên tắc của phép chuẩn độ độ dẫn và ƣu điểm của phƣơng pháp.

- Ứng dụng của phép đo độ dẫn. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên nhận xét về phép đo độ dẫn trực tiếp và gián tiếp. - Nhận xét và so sánh về ƣu nhƣợc điểm của hai phép đo độ dẫn. - Ứng dụng của phép đo độ dẫn.Hình thức 3: thảo luận đặc điểm và cách chuẩn đo độ dẫn - Tổ chức thảo luận về đặc điểm của máy đo độ dẫn.

- Hƣớng dẫn học viên sử dụng máy đo độ dẫn. - Thảo luận về phép chuẩn độ độ dẫn, cách xác định điểm tƣơng đƣơng. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp cho học viên hiểu đƣợc vai trò của điện cực, tế bào điện phân trong

phép đo độ dẫn. - Bản chất của các phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ độ dẫn. - Hiểu đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả phân tích. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên đọc và nhận xét về phép chuẩn độ độ dẫn.



38

- Cho học viên nhận xét về các ƣu và nhƣợc điểm của phƣơng pháp. - Nhận xét về các ứng dụng của phép chuẩn độ độ dẫn. - Cho từng nhóm lên trình bày vấn đề vừa thảo luận, các nhóm khác hỏi lại

và cho điểm. Dựa vào kết quả trung bình để tính điểm cho từng cá nhân. Hình thức 4: thực hành phân tích trên máy đo độ dẫn - Tổ chức thành nhóm nhỏ và cho thực hành trên máy đo độ dẫn và hƣớng

dẫn học viên ghi nhận kết quả chính xác. - Tiến hành 2 thí nghiệm:

o Xác định nồng độ hỗn hợp hai axit HCl và H3PO4. Hai axit nàycùng đƣợc trung hoà cùng bằng một dung dịch NaOH chuẩn.

o Xác định nồng độ đƣơng lƣợng cuả dung dịch chứa Ag+.- Chuẩn bị máy đo độ dẫn, thiến hành chuẩn độ, vẽ đƣờng cong chuẩn độ

và tính toán kết quả nhƣ đã hƣớng dẩn trong giáo trình. Gợi ý các khía cạnh và mức- Phải làm cho học viên nắm vững các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả đo. - Học viên phải biết cách chuẩn độ. - Các học viên phải nhận biết đƣợc ý nghĩa phép chuẩn độ. Cách thức kiểm tra đánh giá

- Cho học viên đọc và nhận xét về phép đo độ dẫn gián tiếp. - Cho học viên đọc và ghi nhận kết quả phân tích vẽ đƣờng cong chuẩn

độ. Cho điểm.



39

BÀI 5.PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Mã bài: HD H5

Hình thức 1: giảng về các khái niệm cơ bản, nguyên tắc của phƣơngpháp điện thế và chuẩn độ điện thế

- Giảng về khái niệm cơ bản trong phƣơng pháp phân tích điện thế. - Nguyên tắc đo thế điện cực, phân tích điện thế trực tiếp. - Phƣơng pháp chuẩn độ điện thế, các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện

thế. 1. Nguyên tắc đo thế điện cực riêng

Nguyên tắc: Ghép điện cực khảo sát với điện cực tiêu chuẩn hydro thànhmột nguyên tố Gavani, hai điện cực đƣợc nhúng vào hai dung dịch khác nhaurồi đo sức điện động E cuả nó. Giá trị sức điện động này chính là thế điện cựcriêng cuả điện cực khảo sát. Ký hiệu hay E.1.1.Điện cực so sánh

Không thể đo thế cuả một điện cực riêng lẻ mà phải so sánh nó với mộtđiện cực có thế đã biết gọi là điện cực so sánh, thế cuả điện cực so sánh phảiổn định và lặp lại, không phụ thuộc vào thành phần của dung dịch cần đo. Điện cực tiêu chuẩn hydro, calomen và điện cực clorua bạc là những điện cựcso sánh thông dụng nhất: - Điện cực tiêu chuẩn hydro: Điện thế cuả điện cực này thay đổi theo áp

suất cuả khí H2 và hoạt độ cuả ion H+ - Điện cực calomen: Đây là điện cực so sánh đƣợc sử dụng nhiều nhất

trong phân tích điện hoá. - Điện cực clorua bạc: Thế điện cực tùy thuộc vào hoạt độ cuả anion 1.2. Điện cực chỉ thị

Là điện cực đƣợc dùng trong tổ hợp với điện cực so sánh đƣợc gọi làđiện cực chỉ thị. Thế cuả nó phụ thuộc vào nồng độ cuả chất cần xác định. Haidạng điện cực chỉ thị cơ bản: điện cực chỉ thị kim loại và điện cực màng. Điệncực chỉ thị và điện cực so sánh có thể là một trong các loại điện cực sau: 1.2.1. Điện cực loại 1

Cặp oxy hoá-khử trong trƣờng hợp này là một đơn chất (kim loại hay phikim) và ion (cation hoặc anion từ đơn chất ấy). Là điện cực làm việc thuậnnghịch với chất gây ra sức điện động.



40

Đối với kim loaị: là điện cực làm viện thuận nghịch với cation, điện thếcuả điện cực này chủ yếu phụ thuộc vào hoạt độ cuả cation.

Đối với phi kim loaị: (dùng ở thể khí) Điện cực khí làm việc thuận nghịchvới anion. Chỉ riêng với điện cực khí H2 với điện cực Pt, H2H 2 thì ion làcation.1.2.2. Điện cực loại 2

Là điện cực làm việc thuận nghịch với anion. Thế cuả điện cực loại IIđƣợc xác định bằng hoạt độ cuả anion.

Điện cực thủy ngân (I) sunfat Hg2SO4 : Để đo pH trong dung dịch sunfat,không dùng điện cực calomen Hg2Cl2 mà dùng điện cực Hg2SO4.

Điện cực antimon: điện cực này dùng để đo pH cuả dung dịch,

1.2.3. Điện cực loại 3 Đây là điện cực 3 lớp, kim loại điện cực tiếp xúc với 2 loại muối khó tan

có cùng anion nhúng vào trong dung dịch có chƣá cation cuả muối dễ tanhơn. Điện cực loaị 3 này đặc biệt là điện cực 222 MMY;HgYHg đƣợc dùng để

chuẩn độ phức chất các ion M2+, đặc biệt là các ion kim loaị không có tính điệnhoạt trong điều kiện thƣờng. 1.2.4. Điện cực oxy hoá khử

Cấu tạo gồm kim loại thƣờng là Pt, nhúng vào dung dịch có chứa đồngthời dạng oxy hoá và dạng khử.

Điện cực quinidron: Quinidron là một hỗn hợp quinon và hydroquinon cósố mol bằng nhau. Quinon và hydroquinon là hai dạng oxy hoá khử cuả nhau:

C6H4O2 + 2H+ +2e C6H4O2 + C6H4(OH)2 Ƣu điểm: Có điện trở mạch thấp, cân bằng thiết lập nhanh, không chịu

ảnh hƣởng cuả O2 ở pH < 9 và hơn điện cực thủy tinh. Nhƣợc điểm: Ở pH >9, hydroquinon thể hiện tính axit. Ngoài ra, nếu dung

dịch chứa những chất oxy hoá khử mạnh thì tỷ lệ246

246

OH H C

O H C

aa sẽ khác làm

ảnh hƣởng đến giá trị cuả E đo đƣợc 1.2.5. Điện cực khí

Là điện cực kim loại trơ (Pt) nằm tiếp xúc với khí và dung dịch chứa ioncuả khí này. Các phân tử khí hấp phụ lên bề mặt kim loại bị phân tách thànhcác nguyên tử hấp phụ tham gia trực tiếp vào quá trình điện cực. Kim loạidùng để chế tạo điện cực khí phải thoả mãn điều kiện sau:



41

- Không tham gia phản ứng hoá học với khí mà chỉ đóng vai trò tiếp xúcdẫn điệnelectron giữa khí và dung dịch có các ion khí này.

- Phải xúc tiến cân bằng điện cực, là chất xúc tác cho phản ứng điện hoá.- Phải đảm bảo khả năng tạo bề mặt tiếp xúc lớn giữa khí và dung dịch. Ptvà các kim loaị thuộc nhóm Pt làm điện cực kim loaị cho điện cực khí.

Điện cực khí Hydro: là điện cực khí có ý nghĩa quan trọng nhất Điện cực khí oxy: Khác với điện cực khí hydro điện cực khí oxy là điện

cực bất thuận nghịch, đƣợc viết theo sơ đồ sau: Pt,OOH 2

Phƣơng trình phản ứng điện cực phụ thuộc vào pH môi trƣờng. Trongmôi trƣờng axit, oxy bị khử theo phƣơng trình sau: O2 + 4H+ + 4e 2H2O.Môi trƣờng bazơ oxy bị khử theo phƣơng trình sau: O2 + 2H2O + 4e 4OH-

1.2.6. Điện cực hỗn hống Là điện cực kim loại hoà tan trong Hg, ngâm trong dung dịch muối kim

loại cuả nó: Hg , M M mn . Cân bằng điện cực chỉ đƣợc thiết lập giữa ion kim

loại Mn+ và kim loại nằm trong Hg:Hg + mMn+ = Mm(Hg).

Điện cực hỗn hống phố biến nhất là điện cực hỗn hống Cd: Hg,CdCd 2 .1.3.Các điện cực màng chọn lọc ion - Điện cực thủy tinh: Đây là điện cực chọn lọc với ion H+, gồm một bầu

thủy tinh rất mỏng có chƣá dung dịch HCl (dung dịch Y) nhúng vào dungdịch này là điện cực so sánh Ag, AgCl có thế nhất định. Ƣu điểm: Thủy tinh gần nhƣ trơ với tất cả các hoá chất nên có thể dùng

ở nhiều môi trƣờng khác nhau. Nhƣợc điểm: Thủy tinh có chứa Na+ nên khi dung dịch có pH cao

(pH>10) thì ngoài sự trao đổi giữa H+ cuả thủy tinh và H+ trong dung dịch còn

có sự trao đổi cuả Na+

nữa. - Các điện cực dùng màng lỏng : Ứng dụng màng lỏng dựa trên cơ sởcác màng lỏng có thể thiết lập trên bề mặt dung dịch cần phân tích vàchất lỏng không trộn lẫn, hoạt động một cách chọn lọc với ion cần xácđịnh. Các điện cực dùng màng lỏng cho phép xác định điện thế trực tiếpmột số cation nhiều điện tích và cả nhiều anion.

- ác điện cực màng rắn: Điện cực màng rắn chọn lọc với anion cũngtƣơng tự nhƣ thủy tinh chọn lọc với cation, độ chọn lọc cuả màng thủytinh tạo nên do sự có mặt cuả các lỗ trống anion trên bề mặt cuả nó, ái



42

lực này đối với các ion tích điện dƣơng. Tƣơng tự, cho thấy màng có cáclỗ trống cation sẽ có độ chọn lọc với anion.

- Điện cực nhạy chất khí: Đƣợc cấu tạo gồm một điện cực so sánh, điệncực màng và một dung dịch chất điện giải đặt vào trong ống nhựa, gắnvào đầu ống một màng mỏng nhạy với chất khí dùng để ngăn cách dungdịch chất điện giải bên trong ống và dung dịch phân tích bên ngoài. Màngnày cần thiết phải rất mỏng và xốp, lỗ nhỏ đƣợc chế tạo từ chất dẻo kỵnƣớc, đảm bảo chỉ có khí đi qua đƣợc màng.

2. Phân tích điện thế trực tiếp Nguyên tắc: So sánh thế điện cực chỉ thị trong dung dịch cuả chất cần

xác định với thế cuả cùng điện cực này nhúng trong dung dịch tiêu chuẩn cuả

chính chất này áp dụng phƣơng trình Nersnt ta có thể tính đƣợc hoạt độ chấtđiện hoạt. Thế quan sát đƣợc cuả nguyên tố dùng cho phép đo điện thế trực tiếp có

thể biểu diễn qua thế cuả điện cực so sánh, thế cuả điện cực chỉ thị và thế tiếpxúc lỏng. Thế tiếp xúc lỏng xuất hiện do sự phân bố không đồng đều cuả cácanion và cation dọc theo các ranh giới giữa các dung dịch của hai chất điệngiải. Thế này sinh ra do tốc độ di chuyển cuả các phân tử tích điện khác nhaudƣới tác dụng cuả lực khuếch tán.

jchithi sosanhquansat E E E E Mặc dù E j rất nhỏ nhƣng nếu bỏ qua E j thì kết quả tính sẽ không chính

xác. Làm giảm E j bằng cách dùng cầu nối KCl nhƣng cũng không thể triệt tiêuhoàn toàn đƣợc. Đó là một trong những lý do cơ bản làm hạn chế sự dụngphƣơng pháp điện thế trực tiếp. Chỉ sử dụng trong một số trƣờng hợp đặcbiệt: pin nồng độ, đo pH và pK bằng điện cực chọn lọc. 2.1. Pin nồng độ

Ví dụ: đo nồng độ Mn+

trong dung dịch X có nồng độ x, ta tạo một bênđiện cực M nhúng vào trong dung dịch X, bên kia là điện cực M nhúng vàotrong dung dịch Y đã biết chính xác nồng độ c cuả Mn+. Hai dung dịch chứa

cùng một loaị ion cùng lực ion: M )c( M ) x( M M nn

Thế cuả pin này là X M Y M

lnnF

RT E n

n

Phƣơng pháp này chính xác và cho phép đo đến nồng độ 10-6M.

2.2. Đo pH và pK



43

Nguyên tắc: Để đo pH và pK ngƣời ta dùng điện cực màng chọn lọc. Điểm đặc biệt cuả điện cực này là thế cuả nó chỉ tùy thuộc một hoạt độ cuảmột ion nhất định (nếu không có mặt các ion cản trở). Do đó, chỉ cần đo thếđiện cực (so với điện cực so sánh), dựa trên đƣờng chuẩn (thành lập với mộtloaị dung dịch có chƣá H+ hoặc X ở nồng độ biết chính xác) ta có thể suy ranồng độ H+ hoặc nồng độ x cuả ion X. 3. Chuẩn độ điện thế

Nguyên tắc: Lập mạch điện hoá gồm điện cực chỉ thị và điện cực so sánhtrơ với ion phản ứng (ion cần chuẩn độ), tiến hành đo sức điện động cuả hệtrong quá trình chuẩn độ, điểm tƣơng đƣơng đƣợc xác định bằng bƣớc nhảythế trên đƣờng cong chuẩn độ. Giữa dạng oxy hoá và dạng khử có mối liên

hệ: Kh

Ox

aaln

nF RT E E 0

Nhƣ vậy bƣớc nhảy thế điện cực tƣơng đƣơng với nồng độ chất chuẩnđộ ở gần điểm tƣơng đƣơng. Điện cực đƣợc dùng để thay thế chất chỉ thị vàđƣợc gọi là điện cực chỉ thị.

Để xác định điểm cuối chuẩn độ có thể dùng các dạng đồ thị khác nhau:Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế vào nồng độ chất chuẩn hay tínhsự thay đổi thế trên một đơn vị thể tích chất chuẩn hay là xác định điểm cuốitrong đó đạo hàm bậc hai cuả thế theo thể tích. 3.1. Chuẩn độ điện thế không dòng

Nguyên tắc: Đo thế cuả một điện cực chỉ thị so với điện cực so sánh(calomen) sau mỗi lần thêm dung dịch chuẩn. Thế đƣợc đo khi hệ thống đạtđến cân bằng (không có dòng điện đi qua bình). Sự đo thế cuả pin khi khôngcó dòng điện thƣờng thực hiện bằng phƣơng pháp bổ chính. Dụng cụ dùng đosức điện động E (thế) gọi là điện thế kế. 3.2. Chuẩn độ điện thế có dòng

Trong phƣơng pháp này ngƣời ta cho qua bình điện phân một dòng điệncó cƣờng độ rất nhỏ (vài A) không đổi. Ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp chuẩnđộ có dòng trong hai trƣờng hợp sau: - Hệ chậm. - Phản ứng làm mất hẳn một trong hai chất phản ứng ví dụ mất ion Mn+ do

phản ứng kết tuả hay tạo phức mất hẳn chất oxy hoá khử. Trong các trƣờng hợp đó, thế cần bằng thiết lập rất chậm. Nếu ta cho

qua bình một dòng điện thì thế điện cực mau đạt đến một vị trí ổn định nhờ đó



44

ta có thể theo dõi sự biến thiên cuả E trong quá trình chuẩn độ. Khi đến điểmtƣơng đƣơng ta cũng có một bƣớc nhảy thế giống nhƣ trƣờng hợp chuẩn độkhông dòng.3.3. Các ứng dụng cuả phƣơng pháp chuẩn độ điện thế 3.3.1. Phản ứng trung hoà

Phép chuẩn độ axit bazơ điện thế đặc biệt thuận tiện khi phân tích hỗnhợn axit hay bazơ đa chức vì nó tách ra đƣợc ở điểm cuối chuẩn độ.3.3.2. Phản ứng kết tuả

Có thể theo dõi sự biến thiên nồng độ cuả ion (anion hoặc cation) trongdung dịch phân tích khi thêm một tác chất tạo thành kết tuả với ion cần xácđịnh bằng cách đo thế E giữa một điện cực chỉ thị và điện cực so sánh.

3.3.3. Chuẩn độ phức chất Để phát hiện điểm cuối trong chuẩn độ tạo phức hoà ta có thể sử dụngđiện cực kim loaị và điện cực màng. 3.3.4. Chuẩn độ oxy hoá khử

Thế điện cực cuả phƣơng pháp chuẩn độ oxy hoá khử điện thế đƣợc xácđịnh bằng tỉ số nồng độ các dạng oxy hoá và khử cuả các chất tƣơng tác, từđó tìm đƣợc hàm thể tích cuả chất chuẩn. Phƣơng pháp này đƣợc áp dụngrộng rãi cho các phản ứng oxy hoá khử thuộc hệ nhanh. Nếu phản ứng chậm

thêm một chất xúc tác hoặc đun nóng hoặc thêm một lƣợng thừa dung dịchchuẩn và chuẩn độ ngƣợc. 3.4.5. Chuẩn độ tự động

Để làm nhẹ công việc chuẩn độ và đỡ tốn thời gian dùng một hệ thốngtheo dõi biến thiên cuả E sau mỗi lần thêm dung dịch chuẩn. Khi E biến thiênchậm (còn xa điểm tƣơng đƣơng) hệ thống cung cấp dung dịch chuẩn với tốcđộ khá mạnh, khi gần điểm tƣơng đƣơng hệ thống tự động giảm tốc độ cungcấp dịch chuẩn. Khi

VE cực đại hệ thống tự động tắt máy không cho buret

cung cấp thêm dung dịch nữa. 3.4.6. Chuẩn độ vi phân

Để tiến hành chuẩn độ vi phân cần có hai điện cực chỉ thị tƣơng đƣơng,một trong hai điện cực này cách ly khỏi dung dịch. Một điện cực đƣợc đặt bêntrong ống nghiệm có lớp vỏ ngoài. Sự tiếp xúc với dung dịch qua một lỗ nhỏ ( 1mm) ở đáy ống nghiệm. Sự khác nhau giữa thành phần dung dịch sẽ xuấthiện thế E giữa các điện cực. Sau mỗi lần đo thế, ngƣời ta làm cho dungdịch trở nên đồng nhất bằng cách bóp quả lê cao su trong vài phút. Ƣu điểm



45

cuả phƣơng pháp chuẩn độ vi phân không có điện cực so sánh và cầu muối,thƣờng quan sát đƣợc cực đại rõ ở điểm cuối chuẩn độ. Địa điểm, môi trƣờng

Tiến hành tại phòng học. Yêu cầu có bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Phải làm cho học viên nắm vững cơ sở lý thuyết trong phân tích điện thế. - Nguyên tắc đo thế điện cực, đo điện thế trực tiếp.- Vai trò và tầm quan trọng cuả điện cực chỉ thị và điện cực so sánh. - Nắm vững phƣơng pháp chuẩn độ, các điều kiện cơ bản trong chuẩn độ

điện thế. Các trƣờng hợp chuẩn độ. - Ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế.

Cách thức kiểm tra đánh giá Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câu hỏigợi ý khả năng tƣ duy suy luận của học viên. Hình thức 2: nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm - Tổ chức thảo luận về cơ sở lý thuyết cuả phƣơng pháp phân tích điện

thế - Đặc điểm của phép đo điện thế trực tiếp và chuẩn độ điện thế.

- Nguyên tắc và các yếu tố ảnh hƣởng đến phƣơng pháp chuẩn độ điệnthế. - Dạng đƣờng cong chuẩn độ, bƣớc nhảy thế, điểm tƣơng đƣơng. - Các ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp cho học viên hiểu nguyên tắc đo thế điện cực, đo điện thế trực tiếp. - Sự khác nhau giữa điện cực chỉ thị và điện cực so sánh. - Các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện thế.- Ứng dụng của pháp chuẩn độ điện thế. - Cách vẽ đƣờng cong chuẩn độ, xác định điểm tƣơng đƣơng. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên nhận xét về quá trình thực hiện phép đo điện thế trực tiếp

và chuẩn độ điện thế - Cho học viên nhận xét ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. - Cách xác định điểm tƣơng đƣơng trong quá trình chuẩn độ.



46

Hình thức 3: thảo luận đặc điểm và cách sử dụng máy đo điện thế trựctiếp và chuẩn độ điện thế - Tổ chức thảo luận về đặc điểm thiết bị chuẩn độ điện thế - Hƣớng dẫn học viên sử dụng thiết bị - Nguyên tắc chung trong chuẩn độ điện thế, thảo luận về phép chuẩn độ

độ dẫn, cách xác định điểm tƣơng đƣơng trong quá trình chuẩn độ. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp học viên nắm vững đặc điểm của các loại điện cực dùng trong phân

tích điện thế. - Các điều kiện cơ bản khi thực hiện phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. - Các học viên phải hiểu đƣợc bản chất của phản ứng hoá học xảy ra

trong quá trình chuẩn độ. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên nhận xét về phép chuẩn độ điện thế. - Cho học viên nhận xét về các ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp. - Nhận xét về các ứng dụng của phép chuẩn độ - Cho từng nhóm lên trình bày vấn đề vừa thảo luận, các nhóm khác hỏi lại

và cho điểm. Dựa vào kết quả trung bình để tính điểm cho từng cá nhân.

Hình thức 4: thực hành phân tích trên thiết bỊ chuẩn độ điện thế Tổ chức thành nhóm nhỏ và cho tiến hành các bài thí nghiệm có trong

giáo trình cho sinh viên và hƣớng dẫn học viên đọc giá trị thế chính xác, tínhtoán kết quả, viết báo cáo. 1. Xác định hàm lƣợng CO 2 bằng chuẩn độ pH không dòng

Xác định nồng độ CO2 trong dung dịch mẫu bằng dung dịch chuẩn NaOH0,1N. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ hai đƣờng cong chuẩn độ pH theo V và

VpH

theo 5. Trên các đƣờng cong này sẽ thu đƣợc bƣớc nhảy thế, thểtích điểm tƣơng đƣơng và tính đƣợc nồng độ CO2.1.1. Thiết bị và dụng cụ- Máy pH/mV tƣơng ứng - Điện cực so sánh và chỉ thị: calomen hoặc AgCl và điện cực thủy tinh - Máy khuấy từ, cá từ - Pipet, buret,

- Cốc chuẩn độ, bình tam giác và các dụng cụ cần thiết 1.2. Hoá chất



47

- Dung dịch chứa CO2 khí cần xác định - Dung dịch NaOH 0,1N chuẩn 1.3. Chuẩn độ

Dùng pipet lấy 100ml dung dịch có chứa CO2 vào cốc chuẩn độ 250ml,nhúng cả bộ điện cực vào trong cốc chuẩn, để một thời gian. Bật máy đo giátrị pH dung dịch tiếp xúc với điện cực. Mở khoá buret thêm từ từ dung dịchNaOH vào dung dịch tiếp xúc với điện cực, ghi giá trị pH sau khi thể tích

NaOH thêm vào. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ hai đồ thị pH = f(V) và VpH

= f(V), từ hai đồ thị này xác định hai điểm tƣơng đƣơng, tính nồng độ CO2

Tính kết quảddxacdinh

NaOH NaOH CO

V

V C C

2

2. Xác định hàm lƣợng H 3PO4 bằng chuẩn độ pH Tiến hành chuẩn hai chức đầu cuả axit H3PO4 bằng dung dịch NaOH

chuẩn. Từ số liệu thu đƣợc vẽ đƣờng pH = f (V), đƣờng nay có hai điểm uốntại hai bƣớc nhảy ứng với hai điểm tƣơng đƣơng đầu. Từ Vtđ ta sẽ tính đƣợcnồng độ đƣơng lƣợng cuả H3PO4.2.1. Thiết bị và dụng cụ- Máy pH meter- Điện cực điện cực kép (thủy tinh + so sánh). - Máy khuấy từ, cá từ - Buret, pipet,- Cốc chuẩn độ, bình tam giác, bình định mức2.2. Hoá chất - Pha dung dịch NaOH chuẩn 0,100N - Dung dịch H3PO4

2.3. Chuẩn độ Dùng pipet lấy 10ml dung dịch mẫu H3PO4 cho vào một cốc chuẩn độ

150ml. Thêm nƣớc cất vào đến khoảng 100ml, đặt lên máy khuấy từ khuấyđều. Ghi giá trị pH và thể tích NaOH sau mỗi lần thêm. Từ các số liệu thu

đƣợc vẽ hai đƣờng pH = f(V) và )V(f VpH , xác định hai điểm tƣơng

đƣơng và tính nồng độ đƣơng lƣợng, nồng độ mol/l cuả H3PO4.3. Xác định hàm lƣợng axit tổng bằng chuẩn độ điện thế3.1. Phản ứng trung hòa



48

Xác định nồng độ HCl trong dung dịch mẫu bằng dung dịch chuẩn NaOH0,1N. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ hai đƣờng cong chuẩn độ E theo V và

VE theo 5. Trên các đƣờng cong này sẽ thu đƣợc bƣớc nhảy thế, thể tích

điểm tƣơng đƣơng và tính đƣợc nồng độ HCl. 3.2. Thiết bị và dụng cụ- Máy chuẩn độ điện thế 702 SM Titrino hay máy pH/mV tƣơng ứng. - Điện cực so sánh và chỉ thị: calomen hoặc điện cực AgCl và Ag/AgCl - Máy khuấy từ, cá từ - Pipet, buret,- Cốc chuẩn độ, bình tam giác và các dụng cụ cần thiết.

3.3. Hoá chất - Dung dịch HCl cần xác định - Dung dịch NaOH 0,1N chuẩn3.4. Chuẩn độ - Sử dụng máy chuẩn độ điện thế Titrino

Cài đặt các thông số cho máy tƣơng tự nhƣ các bài trƣớc. Dung dịchchuẩn NaOH 0,1N đƣợc làm đầy chai đựng chất chuẩn.

Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch HCl cần xác định cho vào cốc chuẩn độ250ml, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml, điều chỉnh máy khuấy để trộn đềudung dịch. Nhúng cặp điện cực vào cốc chuẩn độ nhấn nút START và bắt đầuquá trình chuẩn độ. Khi đã xác định đƣợc điểm cuối chuẩn độ và tính toánnồng độ của HCl trong dung dịch thì sẽ thu đƣợc bảnh kết quả với đồ thị E =f(V) trên đồ thị sẽ nhìn thấy bƣớc nhảy thế cuả phép chuẩn độ. - Sử dụng máy pH/mV

Lấy 10ml dung dịch HCl cần xác định cho vào cốc chuẩn độ 250ml, thêm

nƣớc cất đến khoảng 80ml, bật khuấy trộn đều dung dịch. Nhúng cặp điệncực vào, bật khuấy từ khoảng 30 giây, tắt máy khuấy từ và đọc giá trị thế đãổn định. Ghi giá trị thế và thể tích NaOH sau mỗi lần thêm. Từ các số liệu thuđƣợc vẽ hai đồ thị E = f(V) và V

E = f(V), từ hai đồ thị này xác định hai

điểm tƣơng đƣơng, tính nồng độ HCl

Tính kết quảñònhxaùcddV V C

C NaOH NaOH HCl

4. Xác định nồng độ Cl-

, I-

bằng chuẩn độ điện thế - Phản ứng kết tuả



49

Tiến hành chuẩn độ hỗn hợp I- và Cl- trong cùng một dung dịch bằngdung dịch AgNO3 chuẩn. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ hai đƣờng cong chuẩnđộ E theo V và V

E theo 5. Trên đƣờng E theo V ta sẽ thu đƣợc hai bƣớc

nhảy và trên đƣờng VE theo V ta sẽ thu đƣợc hai đỉnh cực đại ứng vớihai điểm tƣơng đƣơng. Từ Vtđ tính đƣợc nồng độ I- và Cl _ trong dung dịch. 4.1. Thiết bị và dụng cụ- Máy chuẩn độ điện thế 702SM Titrino hay máy pH/mV tƣơng ứng- Điện cực so sánh - Điện cực chỉ thị Ag/AgCl hoặc điện cực màng chọn lọc Cl-

- Máy khuấy từ, cá từ

- Pipet, buret,- Cốc chuẩn độ và các dụng cụ cần thiết khác. 4.2. Hoá chất - Dung dịch I-, Cl- cần xác định - Dung dịch AgNO3 0,100N- Ba(NO3)2 khan4.3. Chuẩn độ

- Sử dụng máy máy chuẩn độ điện thế 702SM Titrino, cài đặt thông số chomáyLấy 5 ml dung dịch I- và 10ml dung dịch Cl- cần xác định cho vào cốc

chuẩn độ 250ml, thêm 2 gam Ba(NO3)2, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml,khuấy trộn dung dịch cho Ba(NO3)2 tan hết. Nhúng cặp điện cực vào dungdịch, nhấn nút START bắt đầu quá trình chuẩn độ, khi đã tìm đƣợc điểm cuốichuẩn độ thì trên màn hình sẽ xuất hiện chữ EP1. - Sử dụng máy pH/mV

Lấy 5 ml dung dịch I- và 10ml dung dịch Cl- cần xác định cho vào cốcchuẩn độ 150ml, thêm 2 gam Ba(NO3)2, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml,khuấy trộn dung dịch cho Ba(NO3)2 tan hết. Nhúng cặp điện cực vào dungdịch, bật khuấy từ khoảng 30 giây, tắt máy khuấy từ và đọc giá trị thế khi đãổn định. Từ buret thêm chậm chậm dung dịch AgNO3. Ghi giá trị thế và thểtích chất chuẩn sau mỗi lần thêm. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ hai đồ thị E =

f(V) và V E = f(V), từ hai đồ thị này xác định hai điểm tƣơng đƣơng, tính

nồng độ I- và Cl-



50

5. Xác định hàm lƣợng Fe 2+ bằng chuẩn độ điện thế - Phản ứng oxy hoákhử Tiến hành chuẩn độ xác định nồng độ Fe2+ trong dung dịch mẫu bằng

dung dịch MnO4- chuẩn trong môi trƣờng axit. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ

đƣờng cong chuẩn độ E theo5. Trên đƣờng E theo V ta thu đƣợc bƣớc nhảythế.5.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy chuẩn độ điện thế 702SM Titrino hay máy pH/mV tƣơng ứng - Điện cực so sánh, điện cực chỉ thị- Máy khuấy từ và cá từ. - Pipet, buret, cốc chuẩn độ, bình tam giác và các dụng cụ cần thiết

5.2. Hoá chất - Dung dịch Fe2+ xác định - Dung dịch H2SO4 2N- Dung dịch KMnO4 0,1N5.3. Chuẩn độ - Sử dụng máy chuẩn độ điện thế 702SM Tritino

Cài đặt các thông số cho máy theo yêu cầu trong chuẩn độ điện thế.

Dùng pipet lấy 10ml dung dịch cần xác định vào cốc chuẩn độ thêm nƣớc cấtđến 80ml, bật khuấy từ để khuấy trộn đều dung dịch. Nhúng điện cực vàodung dịch trong cốc chuẩn độ, nhấn nút START bắt đầu quá trình chuẩn độ.Khi đã tìm đƣợc điểm cuối chuẩn độ, nhập công thức tính để tính toán nồngđộ Fe2+.Từ các số liệu chuẩn độ sẽ thu đƣợc đƣờng cong chuẩn độ E theo V - Sử dụng máy pH/mV

Dùng pipet lấy 25ml dung dịch cần xác định vào cốc chuẩn độ 250mlthêm nƣớc cất đến 100ml. Đặt cốc lên máy khuấy từ, bật khuấy từ để trộn đềudung dịch, tắt khuấy từ để dung dịch yên 30 giây, tiến hành chuẩn độ. Sau mỗilân thêm dung dịch chuẩn khuấy trong 30 giây và để dung dịch đứng yên trong30 giây mới bật máy đo điện thế và ghi giá trị thế khi đã ổn định. Từ các sốliệu giá trị E và VKMnO4 chuẩn độ, vẽ đƣờng cong chuẩn độ E = f(V) và V

E

theo V, sẽ nhìn thấy đƣợc bƣớc nhảy thế và xác định chính xác thể tích tạiđiểm tƣơng đƣơng, từ đó tính đƣợc nồng độ cuả Fe2+ theo công thức:

2

44

2

Fe

KMnO KMnO

Fe V

V C C



51

6. Xác định hàm lƣợng Cl - bằng phƣơng pháp điện thế trực tiếp sửdụng điện cực màng chọn lọc ion.

- Xác định nồng độ cuả ion Cl- trong dung dịch mẫu ở nồng độ nhỏ. - Dựng đƣờng chuẩn cuả ion Cl- trên nền KNO3 0,1M lập phƣơng trình hồi

quy tƣơng ứng. Đo thế cuả dung dịch mẫu, từ giá trị thế thu đƣợc vàphƣơng trình hồi quy tính đƣợc nồng độ ion trong mẫu.

6.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy pH/m5.- Điện cực so sánh calomen hoặc AgCl - Điện cực chỉ thị: điện cực màng chọn lọc Cl-

- Máy khuấy và cá từ bình định mức, pipet, cốc, bình nƣớc cất ... 6.2. Hoá chất - Dung dịch KCl nồng độ 355mgCl-/l hay 0,355mgCl-/ml- Dung dịch KNO3 2M6.3. Thực hành

1. Dựng đƣờng chuẩn: Lấy 6 bình định mức 100ml lần lƣợt thêm vào cácthể tích nhƣ sau:

1 2 3 4 5 6

Vml KCl (0,355mgCl-

/ml) 0,0 1,0 2,0 4 6,0 10,0Vml KNO3 2M 5Vml H2O c t 95,0 94,0 93,0 91,0 89,0 85,0CCl- (mg/l) 0,00 3,55 7,10 14,20 21,30 35,50

Lần lƣợt đổ dung dịch cần đo vào cốc và cho cá từ vào, nhúng điện cựcso sánh và điện cực màng chọn lọc Cl- vào dung dịch đo, khuấy trộn dung dịchtrong khoảng 1-2 phút, để dung dịch đứng yên. Bật máy đo thế của dung dịch.Ghi giá trị thế khi đã ổn định. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ đồ thị E theo pCl-, lậpphƣơng trình hồi qui theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu. 6.4. Xác định mẫu

Lấy 3 bình định mức 100ml, mỗi bình cho vào 10ml dung dịch cần xácđịnh, mỗi bình thêm 5ml KNO3 2M và định mức tới vạch bằng nƣớc cất. Đổdung dịch vào cốc đo và tiến hành đo tƣơng tự khi dựng đƣờng chuẩn. Từcác giá trị thế thu đƣợc và từ phƣơng trình hồi quy tính pCl, từ đó tính nồngđộ Cl- trong mẫu. Tính nồng độ trung bình.

Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Phải làm cho học viên nắm vững các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả đo.



52

- Học viên phải biết cách chuẩn độ. - Các học viên phải nhận biết đƣợc ý nghĩa phép chuẩn độ. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên đọc và nhận xét về phép chuẩn độ điện thế. - Ghi nhận kết quả chuẩn độ vẽ đƣờng cong chuẩn độ, viết báo cáo. Cho

điểm.



53

BÀI 6.PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN LƢỢNG Mã bài: HDH6

Hình thức 1: giẢng về lý thuyết quá trình điện phân - Giảng về mô tả lý thuyết và nguyên tắc quá trình điện phân. - Kiến thức về quá thế. - Các yếu tố ảnh hƣởng tới phƣơng pháp phân tích điện khối lƣợng. 1. Khái niệm quá trình điện phân

Khi áp dụng một hiệu thế E đủ lớn vào hai điện cực nhúng vào trongcùng một dung dịch, ta có hiện tƣợng điện phân: - Bên catot có phản ứng khử cho ra kim loại hoặc khí H2.- Bên anot có phản ứng oxy hoá cho ra oxy hoặc anot kim loại tan. 1.2. Hiện tƣợng xảy ra khi có dòng điện đi qua nguyên tố điện hoá

Khi có dòng điện đi qua nguyên tố điện hoá thì sự giảm thế Ohm IR, sựphân cực nồng độ, sự phân cực động học ảnh hƣởng lên thế chung cuảnguyên tố điện hoá. 1.2.1. Độ giảm thế Ohm

Để có dòng điện đi qua nguyên tố điện hoá thì cần phải có sức điện động

hay một thế để khắc phục điện trở chống lại sự chuyển động cuả chúng đếncatot hay anot gọi là độ giảm thế Ohm. Độ giảm thế Ohm làm giảm thế đođƣợc cuả nguyên tố điện hoá: En.t.đ.h = E catot - E not -IR1.2.2. Sự phân cực

Sự phân cực là hiện tƣợng hai điện cực hay chỉ một điện cực trongchúng bị phân cực, có 2 loại phân cực: Sự phân cực nồng độ và sự phân cựcđộng học hay quá thế. - Sự phân cực nồng độ quan sát đƣợc trong trƣờng hợp lực khuếch tán,

sức hút tĩnh điện và di chuyển cơ học không đảm bảo tốc độ cho sựchuyển khối lƣợng chất tác dụng đến bề mặt điện cực (hay đi ra khỏi nó)để duy trì cƣờng độ dòng nhƣ dự đoán theo lý thuyết. Sự phân cực nồngđộ gây ra do sự giảm thế nguyên tố điện hoá so với đại lƣợng đƣợc tínhtheo các thế nhiệt động có tính đến sự giảm thế Ohm.

- Sự phân cực động học: Khi sự phân cực nồng độ xuất hiện ở tốc độ nhỏcuả phản ứng điện hoá trên một hay cả hai điện cực, để khắc phục hàng

rào năng lƣợng cuả nƣả phản ứng thì cần một năng lƣợng bổ sung (quá



54

thế). Cƣờng độ dòng đƣợc kiểm tra bởi tốc độ chuyển các electron chứkhông phải là tốc độ chuyển khối lƣợng chất tƣơng tác.

- Mật độdòng tăng thì quá thế tăng, - Quá thế giảm khi nhiệt độ tăng, - Quá thế phụ thuộc vào vật liệu điện cực và nó thƣờng cao hơn so với

điện cực đƣợc chế tạo từ kim loại mềm (Pb, Zn hay Hg), - Quá thế đáng kể hơn đối với các quá trình điện cực xảy ra với sự tạo

thành các sản phẩm khí. Quá thế thƣờng không có nếu kết quả phản ứngđiện cực xảy ra sự tách kim loại hay sự thay đổi mức độ oxy hoá ion,

- Không thể dự đoán chính xác đại lƣợng quá thế trong từng trƣờng hợpcụ thể vì rằng đại lƣợng này đƣợc xác định bằng nhiều tham số khôngkhống chế đƣợc. Quá thế cao đặc trƣng cho quá trình tạo hydro và oxi. Thế cuả nguyên tố

trong đó xuất hiện quá thế không thể tính chính xác đƣợc. 2. Phƣơng pháp điện khối lƣợng

Bằng cách cân điện cực trƣớc và sau khi điện phân, ta có thể xác địnhhàm lƣợng ion trong dung dịch, nếu đã điện phân hoàn toàn đó là phƣơngpháp điện phân trọng lƣợng. Trong nhiều trƣờng hợp ngƣời ta kết tuả kim loaịtrên catot Pt, sau đó cân và xác định sự tăng khối lƣợng cuả catot.

Điều kiện cơ bản: hiệu suất điện phân 100%, chỉ kết tụ một chất duynhất, chất kết tụ phải bám dính vào điện cực, cƣờng độ dòng phải đủ lớn đểhoàn thành sự điện phân trong thời gian vừa phải và giữ đƣợc tính chọn lọc.2.1. Quan hệ giữa dòng điện và thế trong quá trình điện phân - Điệnphân với cƣờng độ không đổi: Có thể tiến hành điện phân kết tủa ở

dòng điện hằng định ở một mức độ xác định. Trong trƣờng hợp này khixảy ra điện phân cần phải tăng định kỳ thế đặt vào.

- Điện phân với thế catot không đổi: Đặt một thế đủ lớn đảm bảo sự đi quacuả dòng điện và khi bắt đầu sự phân cực nồng độ thì giảm liên tục thếđặt vào để tạo ra thế cần thiết cho sự phân chia này. Nhƣng trở ngạichính là không thể dự đoán đƣợc sự thay đổi cần thiết thế đặt vào.Không thể đo sự giảm thế trên các điện cực làm việc vì chỉ xác định đƣợcthế chung.

- Điện phân với thế catot kiểm soát thay đổi: Phƣơng pháp tối ƣu vừa đạtđƣợc chọn lọc cao và thời gian điện phân tối thiểu là dùng một thế catotthay đổi dần.



55

2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến phép phân tích điện khối lƣợng - Dung dịch điện phân chỉ chứa một ion kim loại: Trong trƣờng hợp này ion

kim loại dễ bị khử, nên ta chỉ cần chọn một hiệu thế đủ lớn để có thể cósự điện phân và kéo dài thời gian phâncho đến khi phóng điện hết ionnày.

- Điện phân dung dịch chứa nhiều ion kim loại: Khi dung dịch chứa haihoặc nhiều Mn+ có thể bị khử bên catot, ngoài các yếu tố: thế phân hủy,mật độ dòng, chất lƣợng chất kết tụ cần phải chú ý đến một yếu tố quantrọng nữa đó là tính chọn lọc ở mỗi thời gian chỉ cho kết tụ một ion kimloại. Chọn E sao cho cƣờng độ I không quá nhỏ để có sự điện phân đƣợc

thực hiện trong thời gian vừa phải. Cần phải kiểm soát chặt chẽ các yếu tố:thế, pH, ligand, tạo phức, chất hoạt động bề mặt để đạt đƣợc cả hai yêu cầu:độ chọn lọc cao và thời gian điện phân nhỏ nhất.

1. Thế phân hủy: Khi áp thế E vào điện cực cuả bình điện phân, nếu Enhỏ thì gần nhƣ không có dòng điện đi qua bình. Tiếp tục tăng giá trị E thìcƣờng độ I tăng nhanh. Giao điểm Eph.h đƣợc gọi là thế phân hủy chất điệngiải: Eph.h = E anot - E catot .

2. Tách khí: Trong quá trình kết tuả có tách khí sẽ nhận đƣợc kết tuả códạng xốp, không đồng nhất. Trong các phản ứng kết tuả catot để ngăn ngừatách khí hydro bằng cách khống chế thế catot hay đƣa vào dung dịch điệnphân chất chống phân cực.

3. Ảnh hƣởng cuả mật độ dòng: Để nhanh hoàn thành sự điện phân chỉcần tăng E. Tuy nhiên, cƣờng độ I quá lớn sẽ ảnh hƣởng lên chất kết tụ (xốp,không bám dính vào điện cực). Chất lƣợng kết tụ không phụ thuộc vào giá trịcuả I mà tuỳ thuộc vào mật độ dòng A

I , càng lớn thì trong cùng thời

gian ta đƣợc càng nhiều ion kim loại bên catot và sự điện phân càng mau kếtthúc. Tuy nhiên, khi quá lớn, chất kết tụ hình thành quá nhanh sẽ xốp vàkhông bám dính vào thành điện cực.

Để có những chất kết tụ bám chặt phải dùng mật độ dòng nhỏ nhƣ thế sựđiện phân phải kéo dài. Có thể tăng I bằng cách:

- Dùng catot có diện tích lớn ( AI nhỏ)

- Tăng vận tốc khuấy (dùng máy khuấy hay điện cực quay)

- Tăng nhiệt độ (tăng hệ số khuếch tán D)



56

4. Sự khuấy trộn: Khuấy trộn trong thời gian điện phân tạo thuận lợi choviệc giảm sự phân cực nồng độ.

5. Ảnh hƣởng cuả nhiệt độ: Nhiệt độ cao thƣờng thu đƣợc phản ứng điệnphân tốt vì độ nhớt cuả môi trƣờng giảm, ion di chuyển dễ dàng hơn, quá thếgiảm nên quan sát đƣợc sự tăng quá trình tạo khí.

6. Ảnh hƣởng pH cuả dung dịch điện giải: Hiện tƣợng khử H+ trong nƣớccho ra H 2 chỉ có thể xảy ra khi thế cần để khử Mn+ khá âm để đạt đến thế khửH+. Có hai trƣờng hợp: - Trƣờng hợp ion kim loại dễ bị khử (E0 dƣơng nhƣ Ca2+ , Ag +):Thế này cao

hơn nhiều so với thế để khử H+ nên pH dung dịch ít ảnh hƣởng (trừ khidung dịch rất axit).

- Trƣờng hợp kim loaị khó bị khử (E0

âm nhƣ Zn2+

): Thế để khử Mn+

âmhơn thế để khử H+ nên trong trƣờng hợp này phải chú ý đến nồng độ H+.Phải giữ nồng độ này khá nhỏ để Mn+ có thể khử H+.7. Ảnh hƣởng cuả phản ứng tạo phức: Ngoài ảnh hƣởng làm cho thế khử

Mn+ tiến về những giá trị âm hơn (ứng dụng trong việc khử chọn lọc) sự tạophức giúp ta đƣợc một chất kết tụ tốt hơn (đồng nhất, bám dính hơn) so vớitrƣờng hợp điện phân dung dịch muối đơn giản. 2.3. Ứng dụng phƣơng pháp phân tích điện phân khối lƣợng- Phƣơng pháp điện phân khi cƣờng độ dòng không đổi:

Phƣơng pháp này có độ chọn lọc không cao, mặc dù, hạn chế nhƣngphƣơng pháp này lại đơn giản khi thực hiện nên đƣợc ứng dụng nhiều trongthực tế. Phƣơng pháp này cho phép xác định chỉ một cấu tử của dung dịch bịkhử dễ hơn ion hydro. Kết tủa ở cƣờng độ dòng cố định trên điện cực Hg chophép loại bỏ các ion dễ bị khử từ các dung dịch trƣớc khi tiến hành phân tíchbằng một phƣơng pháp khác.

- Phƣơng pháp điện phân ở thế catot cố định: Điện phân ở thế catot cố định là một công cụ có hiệu quả cuả phép phântích trực tiếp các dung dịch có chứa hỗn hợp các kim loại. Khống chế thế củađiện cực làm việc bảo đảm cho sự phân chia định lƣợng các nguyên tố vớicác thế tiêu chuẩn chỉ khác nhau một vài phần mƣời vôn.3. Phƣơng pháp nội điện phân (điện trọng lƣợng tự phát)

Dòng điện không phải do một nguồn điện bên ngoài cung cấp mà dochính hệ thống tự tạo ra. Pin gồm một catot Pt (đã biết khối lƣợng) nhúng vào



57

dung dịch CuSO4 và một điện cực Zn nhúng vào dung dịch ZnSO 4, hai dung

dịch này đƣợc ngăn bằng một vách xốp: Cu 2+ + 2e - Cu

Zn - 2e - Zn 2+ Bên điện cực Pt ta thu đƣợc Cu bám thật chặt vào điện cực giống hệt

nhƣ trƣờng hợp điện phân với nguồn điện, còn bên kia Zn tan vào dung dịchtạo Zn2+. Thu đƣợc cùng một kết quả khi nhúng trực tiếp thanh Zn vào dungdịch CuSO4, Cu xuất hiện rất nhanh, nhƣng cho kết tụ xốp và không bám chặtvào điện cực.

Ứng dụng: Xác định các nguyên tố Ag, Cu, Bi, Pb, Ni,Co, Cd, Zn 4. Phƣơng pháp điện lƣợng 4.1. Đại cƣơng

Phƣơng pháp điện lƣợng đặt cơ sở trên định luật Faraday theo đó điệnđƣợc đo trong đơn vị faraday hay coulomb. Coulomb là điện lƣợng đi qua khicho một dòng điện cố định 1A trong 1 giây đƣợc xác định bằng công thứcsau: t.Iq

Nếu dòng điện thay đổi theo thời gian thì:t

dt . I q0

Để giải phóng ra một đƣơng lƣợng gam chất hoá học bất kỳ nào trênđiện cực cần tiêu tốn một điện lƣợng q= 96500(C) là số faraday, viết tắt là 1F. Đồng thời,1 đƣơng lƣợng gam các chất trong các phản ứng oxy hoá khửtƣơng ứng với sự biến đổi gây ra bởi sự đi qua một mol electron. Có thể đođƣợc những điện lƣợng q rất nhỏ 0,001C.

Ví dụ: Dòng điện cố định với cƣờng độ 0,80A đi qua dung dịch trongvòng 912 giây. Hãy tích có bao nhiêu gam Cu tách ra trong catot và bao nhiêugam oxy tách ra trên anot, giả sử chỉ có hai sản phẩm tạo ra.

Xác định đƣơng lƣợng từ hai bán phản ứng:

2H 2O 4e + O 2 (khí) + 4H +

Lƣợng điện: q = It = 0,80 912 = 729,6 A . giây = 729,6 coulomb

Hay 31065,7F/C96500

C6,729Faraday

Nhƣ vậy, 7,5610 -3 F tƣơng đƣơng với 7,5610 -3 đƣơng lƣợng gam Cutrên catot và 7,56 10 -3 đƣơng lƣợng gam O2 sinh ra trên anot.

Khối lƣợng Cu = g , , 240263

10567 3



58

Khối lƣợng O2 = g , , 060504

3210567 3

4.2. Phƣơng pháp điện lƣợng trực tiếp (thế kiểm soát) Ion cần xác định trực tiếp trao đổi điện tử ở điện cực (sự khử Fe3+ ở catot

Pt: Fe 3+ + e - Fe 2+)Khi cƣờng độ dòng điện đƣợc thay đổi theo thời gian, để xác định điện

lƣợng q thì dùng các điện lƣợng kế hoá học. Điện lƣợng kế hoá học bao gồmmột ống điều nhiệt có khoá và hai điện cực Pt. Ống điều nhiệt đƣợc nối vớiburet bằng ống cao su. Cả ống và buret đều đƣợc làm đầy bằng dung dịchK2SO 4 0,5M. Khi có dòng điện qua, xuất hiện sự tách hydro trên catot và oxytrên anot. Xác định thể tích chung cuả hai chất khí bằng cách đo chất lỏng bị

đẩy ra. Đo nhiệt độ cuả chất khí bằng nhiệt kế đặt trong vỏ áo bằng nƣớc.Ví dụ: Xác định lƣợng Fe2+ trong dung dịch bằng cách khử định lƣợngđến Fe2+ trên điện cực Pt. Khi ngừng không cho dòng điện đi qua, điện lƣợngkế mắc nối tiếp với nguyên tố điện hoá làm việc tạo đƣợc 39,3ml dung dịchhydro và oxi (t= 23 0C, p = 765mmHg). Tính khối lƣợng Fe2(SO 4)3 trong dungdịch.

Thể tích khí ở điều kiện chuẩn:

ml , K

K

mmHg

mmHg

ml ,T

T

P

P

V V T

V P

T

V P C

C C

C

C C

536296

273

760

765

339 0

0

Số mol khí ở điều kiện chuẩn = mol ,ml

ml , 31063122400

536

Phản ứng xảy ra trong điện lƣợng kế:

4H + + 4e 2H 2 (khí) (1)

2H 2O O 2 (khí) + 4H + + 4e (2)Cứ 4 mol electron hay 4 Faraday taọ thành 3 mol khí (theo phản ứng

1&2)Vậy 1Faraday thì taọ ra ¾ = 0,75mol khí

Số far aday = F1017,275,01063,1 3

3

= 2,17 10 -3 đƣơng lƣợng gam

Khối lƣợng Fe2(SO 4)3 = g435,02

4001017,2 3

Ứng dụng phƣơng pháp điện lƣợng trực tiếp 1. Kết tụ kim loaị: Xác định một hàm lƣợng ion kim loại Mn+ trong dung

dịch bằng cách khử ion này cho ra kim loại M kết tụ trên điện cực Pt hoặc Hg



59

hoặc Pt có tráng một lớp Hg. Thông thƣờng, Hg đƣợc dùng làm catot vì quáthế cuả halogen trên Hg rất lớn nhờ đó có thể khử các ion kim loaị có E0 âmnhƣ Cd2+ , Zn 2+ trên Hg mà không có H 2 bay ra.

2. Kết tụ muối ít tan: Có thể xác định một chất không điện hoạt nhƣ X- bằng cách phối hợp chất này với một chất điện hoạt tạo ra muối ít tan.

Ví dụ: xác định ion halogenua bằng cách điện phân với anot Ag.Ở catot: Ag + X - - e - AgX

4.3. Phƣơng pháp chuẩn độ điện lƣợng (dòng kiểm soát) Cho dòng điện cố định đi qua dung dịch phân tích, khi dòng điện không

đổi trong vòng một chu kỳ thời gian xác định, các đại lƣợng I và t đƣợc đo độclập với nhau.

Điện lƣợng cần để đạt đƣợc điểm cuối tính theo công thức: tREt.Iq với

E là sự giảm thế trên đo đƣợc trên điện trở chuẩn R. Chuẩn độ điện lƣợng đòi hỏi trên điện cực phải xảy ra phản ứng duy nhất

nhƣng chất cần xác định không nhất thiết phải tham gia trực tiếp trong phảnứng đó, có nghĩa là dùng một chất trung gian trao đổi điện tử ở điện cực, chấttrung gian này sau khi bị khử hoặc oxy hoá sẽ tác dụng với chất cần xác định.

Ví dụ: Để xác định hàm lƣợng Fe3+ ta có thể Ti4+ làm trung gian

Ti4+ bị khử ở catot cho ta Ti3+: Ti 4+ + e - Ti3+ Sau đó Ti3+ khử Fe2+ theo phản ứng: Ti3+ + Fe 3+ Ti4+ + Fe 2+

Kết quả cuối cùng giống hệt nhƣ dòng điện khử trực tiếp Fe3+ thành Fe 2+ .Cặp oxy hoá khử đóng vai trò một chất xúc tác giúp cho phản ứng khử có hiệusuất dòng là 100%.

Ứng dụng phƣơng pháp chuẩn độ điện lƣợng: - Chuẩn độ axit:

Tạo OH- bằng cách khử nƣớc bên catot (điện phân dung dịch Na2SO 4)

H2O + e - ½ H 2 + OH -

OH - + H + H 2O

Có thể xem nhƣ: H+ + e - ½ H 2

- Chuẩn độ bazơ Tạo H+ bằng cách oxy hoá nƣớc bên anot:

H2O - 2e - 2H + - ½ O 2

H+ + OH - H2O



60

Ta có thể điều chế H+ hoặc OH- từ bên ngoài rồi cho vào bình điện phânphản ứng hoặc tạo ngay H+ hoặc OH- ngay trong dung dịch, khi đó phải cô lậpđiện cực phụ để cho ra sản phẩm sinh ra bên điện cực phụ không trộn lẫn vớidung dịch phải chuẩn độ. - Chu ẩn độ kết tuả

Để chuẩn độ ion hydrogenua X-, taọ ra Ag+ bằng cách dùng anot bằng Ag. Có thể dùng anot Hg ở môi trƣờng axit cho ra Hg2+ tạo kết tuả với X- - Chuẩn độ phức chất

Có thể dùng Hg (tạo ra do sự oxy hoá Hg anot) để chuẩn độ CN- và mộtsố anion. Có thể điều chế Y4- bằng cách khử HgY 2- trên catot Hg:

HgY 2- - 2e - Hg + Y 4-

Dùng Y4-

để chuẩn độ Ca2+

, Pb2+

, ....- Chuẩn độ oxy hoá khử

Thƣờng dùng các halogen làm chất trung gian vì có thể điều chế dễ dàngcác halogen với hiệu suất 100%, sau đó dùng các halogen này để oxy hoá cácchất khử. Đặc biệt, ngƣời ta thƣờng dùng Br 2 vƣà làm chất oxy hoá vừa làmchất brôm hoá các hợp chất hữu cơ nhƣ alken, phenol. Cũng có thể tạo mộtlƣợng Br 2 biết chính xác và sau đó xác định lƣợng Br 2 dƣ bằng phƣơng phápđiện lƣợng kế với cƣờng độ không đổi. 4.4. Điều kiện hiệu suất dòng đạt 100%

Điều kiện tiên quyết của phƣơng pháp điện lƣợng kế là hiệu suất dòngphải đạt 100%, nghĩa là điện cực dòng điện chỉ dùng để oxy hoá hoặc khửchất cần xác định. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất dòng: - Chọn thế thích hợp: Phản ứng thuận nghịch

Phản ứng không thuận nghịch - Dòng điện thừa: ngoài dòng điện chính để oxi hoá, khử hoạt chất cần xác

định. Còn có một dòng điện thừa làm cho hiệu suất dòng không đạt100%. Có 4 nguyên nh ân chính tạo ra dòng điện thừa: Dòng tụ điện,dòng do tạp chất, dòng do sự oxy hoá khử dung môi và dòng do phảnứng phụ.

- Điện cực phụ (là điện cực không tham gia vào phản ứng chuẩn độ) đƣợclàm từ bất kỳ nguyên liệu nào (miễn là trơ) và bất kỳ phản ứng nào ởđiện cực phụ đều có thể sử dụng đƣợc chỉ cần là các sản phẩm cuảphản ứng này không ảnh hƣởng tới phản ứng chuẩn độ.



61

- Điện cực làm việc: Trên nguyên tắc vật liệu dùng để làm điện cực làmviệc không ảnh hƣởng đến thành phần dung dịch. Khi đến cân bằngnhƣng vật liệu có thể ảnh hƣởng mạnh trên vận tốc phản ứng điện hoá.

- Ảnh hƣởng cuả nhiệt độ: Vận tốc phản ứng điện hoá cũng nhƣ hoá họcđều tăng theo nhiệt độ nhƣng mức độ khác nhau. Do đó, có thể dùng mộtnhiệt độ mà phản ứng oxi hoá vẫn còn khá nhanh trong khi đó phản ứngphân hủy chất taọ ra chậm.

- Ảnh hƣởng cuả sự khuấy trộn: Tăng vận tốc khuấy làm giảm bề dày cuảlớp khuếch tán, nhờ đó tăng cƣờng độ dòng giới hạn. Do đó, việc khuấylàm giảm ảnh hƣởng tỷ lệ giữa dòng điện thừa và dòng điện chung nênlàm tăng hiệu suất dòng và giảm thời gian điện phân.

Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp học viên nắm vững lý thuyết về quá trình điện phân. - Nguyên tắc quá trình điện phân, kiến thức về quá thế. - Phƣơng pháp phân tích điện khối lƣợng, các yếu tố ảnh hƣởng. - Các phƣơng pháp phân tích điện lƣợng. Cách thức kiểm tra đánh giá

Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câu

hỏi gợi ý khả năng tƣ duy suy luận của học viên. Hình thức 2: nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm - Tổ chức thảo luận vềnguyên tắc của quá trình điện phân. - Đặc điểm của phép đo điện lƣợng trực tiếp và chuẩn độ điện lƣợng. - Nguyên tắc và các yếu tố ảnh hƣởng của phép đo điện lƣợng. - Các ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện lƣợng. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp cho học viên nắm vững lý thuyết về quá trình điện phân, kiến thức

quá thế. - Hiểu đƣợc sự khác nhau giữa điện lƣợng trực tiếp và điện lƣợng gián

tiếp. - Các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện lƣợng. Ứng dụng của pháp

chuẩn độ điện lƣợng.Cách thức kiểm tra đánh giá: - Cho học viên nhận xét về quá trình thực hiện phép đo điện lƣợng trực

tiếp và chuẩn độ điện lƣợng.



62

- Cho học viên nhận xét ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện lƣợng. - Cách xác định điểm tƣơng đƣơng trong quá trình chuẩn độ. Hình thức 3: thảo luận đặc điểm và cách sử dụng máy chuẩn độ điệnlƣợng - Tổ chức thảo luận về đặc điểm thiết bị chuẩn độ điện lƣợng, quá trình

điện phân. - Cho học viên quan sát thao tác sử dụng thiết bị điện phân. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Nắm vững các điều kiện cơ bản khi thực hiện phƣơng pháp chuẩn độ

điện lƣợng. - Giúp học viên nắm vững đặc điểm của quá trình điện phân trọng lƣợng. - Các học viên phải hiểu đƣợc bản chất của quá trình điện phân trọng

lƣợng. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho họcviên nhận xét về quá trình điện phân, ƣu nhƣợc điểm. - Nhận xét về các ứng dụng của quá trình điện phân. - Cho từng nhóm lên trình bày vấn đề vừa thảo luận, các nhóm khác hỏi lại

và cho điểm. Dựa vào kết quả trung bình để tính điểm cho từng cá nhân.

Hình thức 4: thực hành1. Phân tích trên thiết bị điện phân - Tổ chức thành nhóm nhỏ và cho thực hành trên thiết bị điện phân. - Trong bài này tiến hành xác định Ni và Cu trong cùng một dung dịch.

Trƣớc hết điện phân Cu trong môi trƣờng axit với hiệu thế khoảng 2V vìCu có 0E > 0 (+0,34V) nên chỉ có Cu bị điện phân. Sau khi đã điện phânhết Cu, chỉnh dung dịch điện phân về môi trƣờng kiềm bằng NH4OH và

tiếp tục điện phân với thế khoảng 3V Ni sẽ kết tụ ( V4,0E0

Ni ).1.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy chỉnh lƣu có thể cho nhiều hiệu thế khác nhau. - Catot lƣới Pt, anot dây xoắn Pt. - Ampe kế, biến trở, máy khuấy từ, cá từ. - Cốc cao, pipet các loại, bình tia nƣớc cất. 1.2. Hoá chất - Hỗn hợp dung dịch Cu2+ & Ni2+ - Axit H 2SO 4, HNO 3 đậm đặc, NH4OH đậm đặc



63

- Ethanol, Dimethylglioxim1.3. Thực nghiệm 1. Chuẩn bị hệ điện phân

Lắp thiết bị nhƣ hình vẽ. Cực âm cuả máy chỉnh lƣu nối với catot lƣới Pt,cực dƣơng nối với ampe kế, biến trở và cuối cùng là anot dây Pt xoắn. Lấy10ml hỗn hợp dung dịch Cu2+ và Ni 2+ vào cốc 100ml thêm 1-2ml dung dịchH2SO 4 đậm đặc vào dung dịch này và mang đi điện phân. 2. Chuẩn bị điện cực

Rửa catot lƣới Pt bằng cách nhúng vào HNO3 đậm đặc trong 2 phút, sauđó rửa kỹ bằng nƣớc thƣờng, rƣả lại bằng nƣớc cất, cuối cùng nhúng trongmột cốc etanol. Đem sấy điện cực trong tủ sấy (80-100 0C) tr ong 5 phút. Để

nguội, đem cân trọng lƣợng catot lƣới Pt. Cân chính xác trong lƣợng điện cực catot lƣới trên cân kỹ thuật trức khi

tiến hành điện phân. 3. Tiến hành điện phân- Ion Cu 2+: Đặt điện cực lƣới Pt sao cho mép dƣới điện cực gần sát đáy

cốc. Anot dây Pt xoắn đƣợc đặt thẳng đứng theo trục cuả điện cực lƣới.Thêm nƣớc cất sao cho mực nƣớc ở dƣới mép trên cuả lƣới catotkhoảng 1,5cm. Nối hai điện cực với máy chỉnh lƣu (catot với cực âm vàanot với cực dƣơng). Đo thế ở giữa hai điện cực, chỉnh thế sao cho xấpxỉ 2V, điều chỉnh biến trở sao cho cƣờng độ dòng trên ampe kế khoảng0,2A. Dùng khuấy từ khuấy trộn dung dịch trong suốt thời gian điện phân. Điện phân khoảng 30 phút. Sau khi đã điện phân Cu xong tiếp tục điệnphân Ni.

- Ion Ni 2+: Cân catot lƣới thứ 2, dung dịch sau khi điện phân Cu đƣợcchuyển vào cốc 250ml dùng NH4OH đặc đển trung hoà (thử bằng giấy

pH). Sau đó thêm 15ml NH4OH đậm đặc, dung dịch sẽ có màu xanh. Cholƣới catot thứ hai vào dung dịch điện phân và nối với mạch điện, điệnphân dung dịch ở thế 3V với cƣờng độ dòng 0,4-0,5A. Điên phân đến khidung dịch mất màu xanh.

1.4. Tính toán kết quả Hiệu khối lƣợng điện cực sau và trƣớc điện phân là lƣợng Cu2+ và Ni 2+ có

trong dung dịch: 12kl mmm



64

Từ khối lƣợng Cu và Ni tìm đƣợc sau khi điện phân ta sẽ tính đƣợc nồng

độ Cu và Ni trong dung dịch ban đầu: V M

mC

kl

kl 1

Với: C = Nồng độ kim loại trong dung dịch ban đầu m kl = khối lƣợng kim loạiMkl = Phân tử lƣợng kim loại V = thể tích dung dịch ban đầu

Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Nắm vững quá trình điện phân trọng lƣợng, các yếu tố ảnh hƣởng đến

chất lƣợng điện phân. - Phải biết cách tiến hành điện phân để thu sản phẩm.

Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên đọc và nhận xét về phép điện phân. - Dựa vào kết quả thu đƣợc và bài báo cáo cho điểm. 2. Xác định hàm lƣợng nƣớc trong dầu bằng phƣơng pháp chuẩn độ

với tác nhân Karl Fischer 2.1. Nội dung

Xác định hàm lƣợng nƣớc trong dầu bằng phƣơng pháp chuẩn độ vớidung dịch Karl Fischer. 2.2. Thiết bị và dụng cụ - Điện cực, mạch điện, khuấy từ, cá từ - Buret, bình cầu 2.3. Hoá chất - Iod, Pyridin tinh khiết PA - Axit H 2SO 4 đậm đặc (d= 1,84) - Methanol (99,9%), Chloroform tinh khiết - Nƣớc cất2.4. Điều chế tác nhân Karl Fischer- Hòa tan 85g ± 1g Iod vào 270ml ± 2ml pyridin trong bìn h thủy tinh đã sấy

khô có nút đậy, sau đó cho thêm 670ml ± 2ml methanol (99,9%), làm lạnhhỗn hợp dung dịch trong bể đá (<3,90C). Để có dòng SO2 sục vào hỗnhợp dung dịch đã làm lạnh dùng khí thổi qua bình axit H2SO 4 đậm đặc (d= 1,84) dòng khí sẽ mang khí SO 2 quá trình kéo dài cho đến khi thể tích

dung dịch làm lạnh tăng thêm 50ml ± 1ml. Hỗn hợp Karl Fischer đƣợckhuấy trộn đều và để yên 12 giờ trƣớc khi sử dụng.



65

- Pha loãng tác nhân Karl Fischer: bằng pyridin sao cho cứ 1ml tác nhânKarl Fischer cho 2-3mg n ƣớc.

- Chuẩn bị hỗn hợp dung môi Trộn lẫn methanol và chloroform, tỷ lệ 1:3 thể tích.

2.5. Thực nghiệm Phần 1. Chuẩn bị hệ chuẩn độ nhƣ trong hình vẽ

1: Ch t hút m 2: Bình chứa dung dịch chuẩn 3: Microampe kế

4: Buret5: Điện cực 6: Khuấy từ7: Cô ng tắc 8: Pin 1,5V9: Đo thế 2000Ohm



66

a: Dây đ ng b: Ống thủy tinh mềm c: Thủy ngân d: Màng chắn e: Platin

Phần 2. Hiệu chuẩn nồng độ tác nhân Karl Fischer Bƣớc 1: Lấy 50 ml hỗn hợp dung môi vào bình chuẩn độ đã rửa sạch và

sấy khô, đậy nút lại và điều chỉnh khuấy từ để khuấy trộn đều. Bật nguồn điệnvà điều chỉnh máy đo thế sao cho kim trên ampe kế chỉ 1 A, đây là điểmchuẩn độ tham khảo. Thêm một lƣợng vừa đủ tác nhân Karl Fischer vào hỗn

hợp dung môi. Tác nhân Karl Fischer vừa mới thêm vào sẽ làm kim củaamper kế lệch khỏi điểm tham khảo. Gần đến điểm cuối chuẩn độ kim ampekế bị lệch và quay trở lại điểm tham khảo rất chậm sau khi thêm tác nhân KarlFischer vào bình chuẩn độ. Điểm cuối chuẩn độ đƣợc xác định sau khi thêm 1giọt tác nhân Karl Fischer, kim ampe kế lệch khỏi điểm tham khảo ít nhất là1 A trong 30 giây.

Bƣớc 2: Cho chính xác 0,1mg nƣớc cất vào bình chuẩn độ, chuẩn độ chođến điểm cuối nhƣ trong buớc 1.

Bƣớc 3: Tính toán nồng độ chính xác dung dịch chuẩn Karl Fischer

T W

F

Trong đó F: Hàm lƣợng nuớc tính tƣơng đƣơng lƣợng tác nhân Karl Fischer

(mg/ml)W: Số mg nƣớc thêm vào (mg)

T: Số ml tác nhân Karl Fischer dùng chuẩn độ (ml) Phần 3. Xác định hàm lƣợng nƣớc trong mẫu thử



67

- Lấy 50ml hỗn hợp dung môi vào bình chuẩn độ đã rửa sạch và sấy khô,dùng tác nhân Karl Fischer để chuẩn độ nhƣ đả mô tả trong phần 2 bƣớc1.

- Ngay lập tức thêm vào bình chuẩn độ 50ml mẫu thử, chuẩn độ đến điểmcuối nhƣ mô tả trong phần 2 bƣớc 1. Ghi thể tích tác nhân Karl Fischerđã sử dụng.

- Tính to án hàm lƣợng nƣớc có trong mẫu:

Nuớc (mg/l) =G A1000FC

Trong đó

C: số ml tác nhân Karl Fischer dùng chuẩn độ mẫu thử F: Hàm lƣợng nƣớc tƣơng đƣơng với tác nhân Karl Fischer (mg/ml) 1000: hệ số chuyển đổi sang mg/l A: Số ml mẫu thử dùng chuẩn độG: Trọng lƣợng riêng của mẫu Ghi chú : Hiện nay trên thị trƣờng đã có bán tác nhân Karl Fischer. Vì

vậy, các phòng thí nghiệm có thể bỏ qua giai đoạn điều chế, với tác nhân KarlFisher có sẵn để xác định mẫu thử chỉ cần thực hiện từ phần 3 trong bài thựchành.Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Nắm vững quá trình chuẩn độ, các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình

chuẩn độ. - Phải biếtcách tiến hành chuẩn độ để thu kết quả.Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên đọc và nhận xét về phép chuẩn độ.

- Dựa vào kết quả thu đƣợc và bài báo cáo cho điểm.



68

BÀI 7.PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CỰC PHỔ Mã bài: HDH7

Hình thức 1: giảng về cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp phân tích cựcphổ và chuẩn độ ampe

- Giảng về nguyên lý của phƣơng pháp phân tích cực phổ. - Dòng giới hạn và thế khuếch tán. - Phƣơng trình sóng cực phổ. - Cơ sở lý thuyết và nguyên tắc của phân tích định tính và định lƣợng. - Cơ sở lý thuyết và nguyên tắc chuẩn độ ampe. 1. Nguyên lý phƣơng pháp

Phƣơng pháp cực phổ nghiên cứu đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc cuả cƣờng độ dòng điện và thế áp vào điện cực chỉ thị ở trong bình điện phânchứa ion cần khảo sát, i = f(E). Đƣờng này gọi là đƣờng von-ampe hay còngọi là sóng cực phổ. Cực phổ đồ chứa các thông báo về thành phần định vàđịnh lƣợng dung dịch phân tích.2. Dòng giới hạn và dòng giới hạn khuếch tán

Dòng điện di: Dòng điện sinh ra do các ion tham gia phản ứng điện hoá ởbề mặt điện cực mà chúng đƣợc chuyển đến nhờ tác dụng cuả điện trƣờng,đƣợc gọi là dòng điện di.

Dòng giới hạn và dòng khuếch tán: - Dòng giới hạn xuất hiện do kết quả giới hạn cuả tốc độ mà chất khử cực

có thể đạt tới bề mặt của vi điện cực.- Dòng khuếch tán I d là dòng giới hạn đƣợc khống chế bởi khuếch tán.

Thƣờng thì dòng khuếch tán tỉ lệ thuận vời nồng độ cuả chất khử cực vàvì vậy nó là cơ sở cuả phép phân tích cực phổ định lƣợng. Dung dịch nền: Để loaị bỏ thành phần điện di thì dung dịch nền là dung

dịch chứa chất điện ly trơ có nồng độ cao hơn nhiều so với nồng độ chất phảitìm. Chất điện ly trơ là chất nền tham gia phản ứng điện hoá ở thế âm hoặcdƣơng xa sao cho chất xác định tham gia phản ứng điện cực mà chất nền thìkhông. Một chất đƣợc dùng làm nền phải thoả mãn các điều kiện: - Phải khử hoặc oxy hoá ở thế âm hoặc dƣơng xa, nên những dung dịch

kiềm, muối kim loaị, kiềm thổ các dung dịch acid đƣợc sử dụng làm nền. - Nồng độ dung dịch nền phải 0,1M.



69

- Không phản ứng hoá học với chất xác định. - Nếu taọ phức đƣợc với chất cần xác định càng tốt

Dòng động học: Xuất hiện trong trƣờng hợp khi dòng giới hạn cực phổđƣợc khống chế không chỉ bằng tốc độ khuếch tán cuả chất khử cực mà còncả tốc độ cuả một phản ứng hoá học nào đó có liên quan tới quá trình điệncực.

Dòng xúc tác: Là một dạng khác cuả dòng giới hạn phụ thuộc vào tốc độcủa phản ứng hoá học. Trong trƣờng hợp này chất khử cực đƣợc tái tạo dokết quả của phản ứng hóa học với sự tham gia của các cấu tử khác cuả dungdịch.

Dòng dƣ: Dòng dƣ sinh ra do hai nguyên nhân: sự khử các lƣợng vết tạp

chất luôn có mặt trong dung dịch trắng (oxy hoà tan, kim loại nặng, cácmuối...) và dòng tích điện gây ra do sự có mặt cuả các điện tích trên giọt Hg.

Sóng cuả oxy hoà tan và phƣơng pháp loaị trừ: oxy là chất điện hoạt,tham gia phản ứng điện hoá trên bề mặt điện cực giọt Hg. Loại oxy hoà tan: - Phƣơng pháp hoá học: dùng chất khử: Na2SO 3, Na 2S 2O3 trong môi

trƣờng kiềm hoặc kiềm nhẹ. - Phƣơng pháp vật lý: Đuổi oxy hoà tan bằng các khí trơ:H2, N 2, He thổi

qua dung dịch trong 15 - 20 phút.Thế bán sóng E1/2 : dùng để định lƣợng hay định tính chất khử cực, ở thế

này dòng điện bằng ½ dòng khuếch tán. Cực đại cực phổ: Trong một số trƣờng hợp thay vì thu đƣợc sóng cực

phổ có dạng bình thƣờng, chúng lại có dạng cực đại, cƣờng độ dòng đột ngộttăng lên đến một giá trị cực đại đột ngột giảm xuống. Để loại bỏ dùng dungdịch gelatin, aga-aga, keo dán… làm giảm sự chuyển động cuả bề mặt giọt Hgvà có thể thay thế mao quản thích hợp.

3. Điện cực giọt thủy ngân Dòng điện đi qua pin điện có chứa điện cực giọt chịu sự thay đổi tuầnhoàn phù hợp với tần số tốc độ chảy cuả Hg. Trong thời điểm đứt giọt Hg thìdòng điện giảm tới không sau đó tăng nhanh khi tăng bề mặt điện cực vì tăngđiện tích mà chất khử cực khuếch tán tới.

Ƣu điểm: - Quá thế tạo hydro từ các ion hydro lớn



70

- Do quá trình taọ giọt nên luôn luôn tiếp xúc với lớp dung dịch mới trongquá trình điện phân. Vì vậy, dƣờng cong von-ampe nhận đƣợc lặp lại độclập.

- Dòng điện trung bình lặp lại đạt đƣợc tức thời ở thế bất kỳ đƣợc đặt vào. Nhƣợc điểm:

- Chỉ có thể làm việc ở những giá trị thế âm hơn +0,40V (ứng với calomenbảo hoà) do quá trình tan Hg

- Cồng kềnh và không thể dùng đƣợc khi Hg bị nhiễm bẩn - Tính độc haị cuả Hg 4. Các dòng khuếch tán cực phổ 4.1. Phƣơng trình Ilcovich

CtmnD607I 613221d

Id: dòng khuếch tán trung bình n: số Faraday cho một mol chất phân cực D: hệ số khuếch tán cuả chất phân cực m: tốc độ chảy cuả Hg t: chu kỳ giọt C: nồng độ chất khử cực

Đại lƣợng 607 là tích số cuả một hằng số 4.2. Đặc tính mao quản Tích số m2/3 .t1/6 trong phƣơng trình đƣợc gọi là đặc tính cuả mao quản mô tảảnh hƣởng cuả các tham số cuả điện cực Hg nhỏ giọt lên cƣờng độ dòngkhuếch tán.4.3. Hệ số khuếch tán cƣờng độ dòng khuếch tán cuả bất kỳ chất khử cực nào cũng tỷ lệ thuận vớicăn bậc hai cuả đại lƣợng hệ số khuếch tán D. Đại lƣợng này phụ thuộc vào

kích thƣớc ion, phân tử, điện tích ion, độ nhớt và thành phần dung môi. 4.4. Ảnh hƣởng độ cao cột Hg đến I d Khi thay đổi độ cao cột Hg thì đồng thời thay đổi tốc độ chảy Hg (m) và chu kỳtaọ giọt (t). Ta biết đƣợc m tỷ lệ thuận còn t tỷ lệ nghịch với h

m = k 1h;h

k t 1

2

61

23

2

16

13

2 1

h

k )hk ( K t Kmid h K I d

4.5. Ảnh hƣởng nhiệt độ



71

Khi nhiệt độ tăng lên, độ linh động cuả các ion cũng tăng theo, làm thay đổiđộ nhớt cuả dung dịch, chu kỳ tạo giọt và khối lƣợng Hg chảy trong một giây,nên, thay đổi giá trị Id.5. Phƣơng trình sóng cực phổ thuận nghịch

Khi ghi sóng cực phổ ta thấy mối quan hệ mật thiết giữa cƣờng độ dòngvà thế áp vào điện cực. Mặt khác, khi cƣờng độ bằng ½I chúng ta có E1/2

tƣơng ứng là đại lƣợng không đổi cho từng chất trong môi trƣờng nhất định.

III

lgn059,0

EEconstEd

2121

Qua đó nhận thấy những điều kiện nhất định E1/2 là hằng số không phụthuộc chất khử cực, cũng không phụ thuộc vào hằng số mao quản hay độ

nhạy điện kế. Đối với một loaị dung dịch nền nhât định thì E1/2 đặc trƣng chomỗi chất.6. Phƣơng trình sóng oxy hoá

ad

a

ad

a

I I I

lg n

, K K

lg n

, E

I I K

K I

lg n

, E E

059005900590

2

101

2

0

Nếu E1/2 ta có2

d a I I const

K K

lg n

, E E

2

1021

0590

7. Phân tích định tính Giá trị thế bán sóng bằng giá trị cuả thế điện cực chỉ thị khi cƣờng độ

dòng bằng ½ giá trị dòng giới hạn. Giá trị này chỉ phụ thuộc vào bản chất cuảchất phản ứng trong một dung dịch. Đây là một hằng số đặc trƣng cho iontrong một nền nhất định. Để xác định chính xác giá trị E1/2 ngƣời ta dùngphƣơng pháp tính toán kết hợp với vẽ đồ thị.8. Phân tích định lƣợng

Cơ sở phân tích định lƣợng cực phổ dựa trên phƣơng trình:

CtmnD605I 613221

d Để xác định nồng độ ngƣời ta sử dụng các phƣơng pháp dung dịch

chuẩn, phƣơng pháp thêm và phƣơng pháp đƣờng chuẩn…: - Phƣơng pháp tính toán: Xác định giá trị Id, rồi đo m và t để tìm m2/3 và t 1/6

sau đó là giá trị D trong sổ tay hoá học đƣa vào công thức tính C.

613221605 t mnD I

C d

nhƣng hằng số D có rất ít nên phƣơng pháp này hết sức hạn chế.



72

- Phƣơng pháp tỉ lệ thuận: nội dung phƣơng pháp này là ghi sóng cực phổchất cần xác định, rồi sau đó trong điều kiện tƣơng tự ghi sóng cực phổcuả dung dịch chuẩn (dung dịch chứa chất cần xác định) có nồng độ biếttrƣớc ta có các hệ thức:

Id = KC chuẩn Idx = KC x

C x = C chuẩn dch

dx

I I

Điều kiện chắc chắn để tiến hành phƣơng pháp này là phải tồn tại một tỉlệ tuyến tính giữa nồng độ và cƣờng độ dòng giới hạn. Do đó phƣơng phápnày cũng phần nào bị hạn chế.

- Phƣơng pháp thêm: Chuẩn bị một loạt dung dịch chứa cùng một lƣợngchất cần xác định và những nồng độ khác nhau tăng dần cuả dung dịchchuẩn theo sơ đồ:

1 2 3 4 5C x+ C 1 C x+ C 2 C x+ C 3 C x+ C 4 C x+ C 5

Sau khi ghi sóng cực phổ cuả các dung dịch trên và xác định cƣờng độdòng giới hạn cuả chúng theo thứ tự 51

d d I ..... I rồi dựng đồ thị biểu diễn sự phụ

thuộc giữa Id và C, chúng ta sẽ thu đƣợc đồ thị biểu diễn mối tƣơng quan ởtrên sẽ cắt trục hoành ở điểm A khoảng từ A đến 0 cho ta biết Cx

- Phƣơng pháp đƣờng chuẩn: Để thực hiện phƣơng pháp này ngƣời tacần phải chuẩn bị một loạt dung dịch chuẩn đã biết chính xác nồng độcuả chất cần xác định C1, C 2,…Cn tăng dần. Sau đó ghi sóng cực phổcuả những dung dịch này, ta sẽ thu đƣợcId1 , Id2 ,….Idn tƣơng ứng đồngthời ghi sóng cực phổ cuả dung dịch chứa chất cần xác định Idx, dựng đồthị I theo C từ đồ thị thu đƣợc và giá trị Idx đo đƣợc ta xác định đƣợc Cx.

9. Cực phổ xung vi phân Đây là phép đo cực phổ có độ nhạy cao hơn và khả năng phân giải tốt

hơn đối với các chất bị khử với các thế bán sóng gần nhau. Điện cực đƣợcphân cực bằng cách áp một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với mộttốc độ chậm, nhƣng vào cuối mỗi chu kỳ giọt (giọt rơi cƣỡng bức nhờ một bộgõ) trên khung điện áp biến đổi một chiều, ngƣời ta đặt thêm một xung vuônggóc với biên độ thay đổi trong khoảng 10–100mV và độ dài xung từ 40–100m.giây. Cƣờng độ dòng cực phổ đƣợc ghi hai lần, lần 1 tại thời điểm t1, thƣờnglà 17m.giây trƣớc khi nạp xung và lần thứ hai tại thời điểm t2, thƣờng là



73

17m.giây trƣớc khi cắt xung. Hai giá trị này đƣợc gửi vào bộ so sánh và kếtquả ra bộ ghi là hiệu số cuả hai giá trị đó. Dạng đƣờng cực phổ có dạng peak.

Ƣu điểm nổi bật cuả phƣơng pháp cực phổ xung vi phân là có độ nhạycao với các hợp chất vô cơ và hữu cơ ở các quá trình thuận nghịch và khôngthuận nghịch. Quan trọng hơn là đƣờng I-E có dạng đỉnh cực đại, sau mỗiđỉnh dòng điện trở về trạng thái nền, do đó phƣơng pháp có độ phân giải caođạt tới 50000. 10. Chuẩn độ Ampe

Về bản chất phƣơng pháp chuẩn độ ampe chính xác hơn phƣơng phápcực phổ và ở một mức độ ít phụ thuộc vào các đặc tính cuả mao quản và chấtđiện li trơ. Không cần thiết phải đặt trong điều nhiệt, mặc dù trong quá trình

chuẩn độ nhiệt độ cần đƣợc giữ hằng định.Nguyên lý: Dƣạ vào sự thay đổi cƣờng độ dòng giới hạn trong quá trìnhchuẩn độ để xác định điểm tƣơng đƣơng cuả phản ứng

Dạng đƣờng chuẩn độ: Tƣơng ứng với đặc tính khác nhau về hoạt tínhđiện cực cuả các hệ thu đƣợc một số dạng cơ bản đƣờng cong chuẩn độ. Cácđƣờng cong chuẩn độ Ampe đƣợc minh hoạ dƣới đây:

(a) Chất cần xác định là chất tác dụng điện cực (điện hoạt) (b) Chất chuẩn độ là chất điện hoạt (c) Cả chất chuẩn và chất cần xác định là chất điện hoạt

(d) Đƣờng chuẩn độ khi sản phẩm là chất điện hoạt

(e) Đƣờng chuẩn độ chất chỉ thị là chất điện (chất chuẩn, chất xác địnhvà sản phẩm không phải là chất điện hoạt)



74

Phƣơng pháp đo

- Đo thể tích: Cƣờng độ dòng điện tƣơng ứng với đại lƣợngV

vV (V và v

thể tích ban đầu cuả dung dịch và chất chuẩn). Dùng chất chuẩn có nồngđộ > 20 lần so với chất cần xác định (có nghĩa là v<<V), nên không nhấtthiết phải hiệu chỉnh vì thể tích thay đổi không đáng kể (V chất chuẩn1-2ml là đủ).

- Đo cƣờng độ dòng: Đặt một thế tƣơng ứng lên nguyên tố điện hoá nhờbộ phân chia thế, đo cƣờng độ dòng bằng một điện kế chống rung haymột vi ampe kế với điện trở nhỏ. Chọn thế trong vùng giới hạn cuả mộthay hai chất tham gia phản ứng khi chuẩn độ, không cần thiết phải biết

thế đặt vào với độ chính xác cao 0,055.- Các vi điện cực, điện cực platin quay: Trong nhiều trƣờng hợp chuẩn độ

ampe thuận lợi nếu dùng điện cực giọt Hg, đối với các phản ứng có sựtham gia cuả các chất tác dụng mạnh với Hg (brom, các ion bạc, sắt(II)...)thì điện cực platin quay là thích hợp.

- Điều kiện chuẩn độ: Ứng dụng để chuẩn độ các phản ứng kết tuả, phảnứng tạo phức.

Gợi ý các khía cạnh và mức độ: - Giảng về nguyên lý cuả phƣơng pháp cực phổ. - Thế nào là dòng điện di, dòng giới hạn và dòng khuếch tán. - Phƣơng trình sóng cực phổ thuận nghịch. - Phƣơng trình Ilcovich. - Cơ sở lý thuyết cuả phƣơng pháp phân tích định tính và định lƣợng. - Phƣơng pháp cực phổ xung vi phân. - Phƣơng pháp chuẩn độ Ampe, điều kiện chuẩn độ. Cách thức kiểm tra đánh g iá

Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câuhỏi gợi ý khả năng tƣ duy suy luận của học viên. Hình thức 2: nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm - Tổ chức thảo luận về nguyên lý cuả cực phổ. - Vai trò cuả dung dịch điện ly trơ. - P hƣơng trình sóng cực phổ thuận nghịch.

- Cơ sở lý thuyết cuả phƣơng pháp phân tích định tính vá định lƣợng.



75

- Phƣơng pháp cực phổ xung vi phân. - Phƣơng pháp chuẩn độ Ampe, điều kiện chuẩn độ. - Ứng dụng của phƣơng pháp cực phổ. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp cho học viên nắm vững vai trò cuả chất điện ly trơ. - Điện cực giọt thuỷ ngân, ƣu và nhƣợc điểm. - Cực phổ cực đại, dòng khuếch tán cực phổ và phƣơng trình Ilcovich. - Phƣơng pháp phân tích định tính và định lƣợng. - Phƣơng trình sóng cực phổ thuận nghịch. - Phƣơng pháp cực phổ xung vi phân. - Phƣơng pháp chuẩn độ Ampe, điều kiện chuẩn độ và ứng dụng. 4. Cách thức kiểm tra đánh giá

- Nhận xét vai trò của chất điện ly trơ, giải thích các thông tin trên phổ đồ. - Cơ sở phƣơng pháp phân tích định tính và định lƣợng. - Ứng dụng cuả phƣơng pháp cực phổ xung vi phân, chuẩn độ ampe và

các điều kiện chuẩn độ. Hình thức 3: thảo luận đặc điểm và cách sử dụng máy cực phổ xung viphân- Tổ chức thảo luận về đặc điểm thiết bị cực phổ. - Hƣớng dẫn học viên sử dụng thiết bị. - Vai trò của chất điện ly trơ trong phép đo cực phổ. - Thảo luận về phép cực phổ xung vi phân, ƣu điểm của nó. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Nắm vững đặc điểm của điện cực dùng trong phép đo cực phổ. - Vai trò cuả tế bào cực phổ trong phép đo. - Độ nhạy cuả phép đo cực phổ xung vi phân so với cực phổ thông

thƣờng. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên nhận xét phép đo cực phổ xung vi phân. - Cho từng nhóm lên trình bày vấn đề vừa thảo luận, các nhóm khác hỏi lại

và cho điểm. Dựa vào kết quả trung bình để tính điểm cho từng cá nhân. Hình thức 4: thực hành phân tích trên thiết bị cực phổ xung vi phân

- Tổ chức thành nhóm nhỏ và thực hành trên thiết bị cực phổ xung vi phân.



76

- Trong bài này tiến hành: Khảo sát sóng cuả dung dịch nền, xác định cựcphổ cực đại cuả Pb2+ , xác định hàm lƣợng Pb2+ trong dung dịch mẫu.

1. Thiết bị - Máy đo cực phổ xung vi phân,- Điện cực giọt Hg - Máy khuấy từ, cá từ, cốc, pipet các loại và các dụng cụ cần thiết 2. Hoá chất - Chuẩn bị dung dịch Pb2+ 1mg/ml và dung dịch Pb2+ 0,001mg/ml- Dung dịch nền NaNO3 1M3. Thực hành 1. Khảo sát sóng cuả dung dịch nền NaNO3

2. Khảo sát sóng cuả dung dịch nền NaNO3 có chứa Pb2+. Ghi phổ cuả dungdịch vừa chuẩn bị từ-0,1 đến -1,05.3. Định lƣợng Pb2+ trong dung dịch mẫu

3.1. Dựng đƣờng chuẩn: Lấy 5 bình định mức 100ml Bình định mức 1 2 3 4 5Vml dd n n NaNO31M 10 ml

Vml Pb + 0,001mg/ml 0 1 2 4 6

Vml nƣớc c t 90 89 88 86 84CPb mg/l 0,00 0,01 0,02 0,04 0,06

Lần lƣợt ghi sóng cực phổ cuả dung dịch chuẩn ở thế tại khoảng thế-0,1đến -1,05.

3.2. Xác định Pb: Lấy 3 bình định mức 100ml, thêm vào mỗi bình 10mldung dịch nền NaNO31M, 10ml dung dịch cần phân tích, định mức đến vạch,lắc đều. Ghi phổ so sánh với đƣờng chuẩn ta tính đƣợc nồng độ.Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp hiểu rõ các yếu tố có thể ảnh hƣởng đến kết quả đo. - Học viên phải vai trò và ý nghĩa cuả dung dịch nền - Đọc và hiểu đƣợc sóng cực phổ. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên đọc và nhận xét về phép cực phổ xung vi phân. - Đọc và giải thích kết quả trên phổ đồ. Cho điểm.



77

HOẠT ĐỘNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA TOÀN BÀI

Trong quá trình giảng dạy đã có các dạng bài tập, kiểm tra đánh giá sau: - Học viên làm ví dụ, làm bài tập đƣợc giao. - Bài thảo luận nhóm. - Báo cáo thực hành và nhận xét kết quả.

Cần chú ý đến trọng số điểm của mỗi thể loại và nhận biết đƣợc sự cốgắng riêng biệt của mỗi học viên để từ đó cho điểm đƣợc chính xác.

Đối với những bài có kết quả cụ thể thì lƣu kết quả điểm những phầnkhác thì tham khảo để cho điểm tƣơng xứng với khả năng và sự cố gắng củatừng học viên.



78

CÁC TÀI LIỆU ĐI KÈM CHO MÔ ĐUN

1. Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề (Chèn sơ đồ; Nếu cần nhắc nhở cho giáo viên biết vai trò và vị trí của

chính mô đun/ môn học đang đƣợc tiến hành) 2. Tóm tắt nội dung mô đun

Sau khi học xong sinh viên sẽ nắm đƣợc: - Các khái niệm căn bản trong phép phân tích điện hoá chuẩn độ độ dẫn,

chuẩn độ điện thế, điện phân xác định hàm lƣợng chất chứa trong mẫu,định tính và định lƣợng các chất trong mẫu trên thiết bị đo cực phổ.

- Nắm bắt phƣơng pháp làm hạn chế tối đa sai số đối với dụng cụ đo.

- Thuần thục tron g việc sử dụng các dụng cụ thông dụng. - Làm việc một cách an toàn trong phòng thí nghiệm.

Trong quá trình học sinh viên cần chú ý :- Tậpthói quen sử dụng trang phục quy định khi thực hành - Thực hành thuần thục các kỹ năng, thao tác trong các bài thí nghiệm. - Sắp xếp dụng cụ, thiết bị, hóa chất theo đúng quy định 3. Tiêu chuẩn kỹ năng nghề theo mô đun

- Sử dụng thuần thục các dụng cụ, thiết bị trong phân tích điện hoá: máyđo độ dẫn, điện thế, điện phân và cực phổ.

- Có thể định tính và định lƣợng có chất có chứa trong mẫu - Có khả năng phân tích các mẫu trên máy - Có khả năng tổ chức và bố trí các phép phân tích phù hợp với các chất

cần xét nghiệm. 4. Đáp án các câu hỏi và bài kiểm tra 4.1. Đáp án bài tập phân tích độ dẫn Bài 1

Na IO NaIO

Ag COOCH COOAg CH

NaCOOCH COONaCH

33

33

33

Na IOCOOCH NaCOOCH Ag IO Ag AgIO 33333



79

.m. , , , , AgIO2129101191092810

3Kđlg-1

Bài 2Tóm tắt: d = 1,34cm

l = 1,72cmI = 1,85mA = 1,85 10 -3 AE = 0,5VCNaNO3 = 0,05N = 0,05đlg/l

Bài giải: Điện trở của bình đo độ dẫn điện

2727031085150

, , ,

I E

R R E

I

Diện tích cuả điện cực Pt

222

4111432341

2cm , ,

,d S

Độ dẫn điện riêng cuả dung dịch 113105134

411721

2727011

cm.. , , ,

,S l

R

Độ dẫn điện đƣơng lƣợng cuả dung dịch

1213

2690050

10001051341000

3

lg d .cm. , ,

,C NaNO

Bài 3Tóm tắt: 11

N02,0KCl cm.002768,0

RKCl0,02N = 457,3

RCaCl2 = 1050 Đlg CaCl2 = 55,5g

Bài gải: a. Hằng số bìnhlà

12661002768034571

cm , , , RS l

S l

R

b. Độ dẫn điện riêng cuả dung dịch CaCl2 là:

11310206126611050

11cm. , ,

S l

R

c. Độ dẫn điện đƣơng lƣợng cuả dung dịch: - Nồng độ cuả dung dịch CaCl2 là



80

N , , ,

V lg D

mC

dd CaCl

CaCl CaCl 010

155555501

2

2

2

- Độ dẫn điện đƣơng lƣợng cuả dung dịch CaCl2 là

121

3

6120010

100010206110002

lg d .cm. , ,

,C CaCl

4.2. Đáp án bài tập phân tích điện thế Bài 1

Trong dung dịch có các cân bằng sau: Cu 2+ + e - Cu +

Cu + + I - CuI

Cu 2+ + e + I - CuI

Thế oxy hoá cuả Cu2+ /Cu + khi có mặt I- là: ICulg059,0EE 20

E0’ là thế tiêu chuẩn của cặp Cu2+ /Cu +khi có mặt I- tức là thế tiêu chuẩnđiều kiện E = E0’ khi [Cu 2+][I-] = 1

Ta có: CuI CuI CuI T

T I T

Cu1

Thế oxi hoá khử cuả cặp Cu2+ /Cu + khi không có I - là:

Cu

Culg , E E

CuCu

20 05902

Khi [I-] = [Cu 2+] = 1 và [Cu +] = T CuI thì E = E 0’

T lg , E E Cu

Cu

'

CuCu

105900022

Thay giá trịCu

2CuE và T vào ta có: E 0’ = 0,17 + 0,059lg (1/10 -12 ) = 0,878V

Vậy thế tiêu chuẩn cuả cặp tiêu chuẩn Cu2+/Cu + là 0,17V, khi có mặt I- nótăng lên đến 0,8785.

Bài 2-Phản ứng xảy ra: Ce 4+ + Fe 2+ Ce 3+ + Fe 3+

a. Vì C Fe2+ > C Ce4+ nên sau khi phản ứng xảy ra xong Fe2+ còn dƣ.[Fe 2+]dƣ = 10 -1 -9.10 -2 = 10 -2M[Fe 3+]sinh ra = 9.10 -2M

Vậy2

30 0590

23

Fe Fe

lg n

, E E

Fe Fe

V ,.lg , , E 8260101090590770 2

2



81

b. Vì C Fe2+ = C Ce4+ nên phản ứng vừa hết vậy: [Fe 3+] = [Ce 3+][Fe 2+] = [Ce 4+]

Ta có thể tính theo Ce: 3

40 0590

34

CeCe

lg n ,

E E Ce

Ce

Hay tính theo Fe: 2

30

2Fe

3Fe FeFe

lgn059,0

EE

Nhƣ vậy23

340

2Fe

3Fe

0

3Ce

4Ce FeCeFeCe

lg059,0EEE2

Vì [Fe 3+] = [Ce 3+] và [Fe 2+] = [Ce 4+] nên 0FeCeFeCe

lg 23

34

Vậy V E E

E Fe Fe

CeCe

19,12

77,061,12

00

23

34

c. Vì C Fe2+ < C Ce4+ sau phản ứng còn dƣ Ce4+ và [Ce 4+]dƣ = 1,1.10 -1 -10 -1 =10 -2

và [Ce 3+] tạo thành =10 -1M

Vậy V CeCe

n E E

CeCe

551,11010

lg059,061,1lg059,0

1

2

3

40

34

Lƣu ý: trong tính toán xem phản ứng xảy ra hoàn toàn. Bài 3

Phƣơng trình chuẩn độ MnO 4

- + 5Fe 2+ + 8H + Mn 2+ 5Fe 3+ + 4H 2O

Tại điểm tƣơng đƣơng

2

3

td FeFe

lg059,077,0E

5 24

td MnMnO

lg5059,0

55,1E (vì [H +] = 1)

224

3

td MnFeMnOFe

lg059,055,1577,0E6 với 0MnFeMnOFe

lg 224

3

V42,16

55,1577,0E td

a. Kết thúc chuẩn độ khi E = 0,95V tức là trƣớc điểm tƣơng đƣơng. Thếcuả dung dịch tính theo cặp Fe3+ /Fe 2+



82

05,3059,0

77,095,0FeFe

lgFeFe

lg059,077,095,0 2

3

2

3

[Fe 3+]/[Fe 2+] = 10 3 lƣợng Fe2+ đã phản ứng gấp 1000 lần lƣợng Fe2+ chƣa phản ứng.

Sai số S cuả phép chuẩn độ tính theo phần trăm là:

1002

22

bd Febd Fe pu Fe

%S

[Fe 2+]chƣa pứ + [Fe 2+]đã pứ = [Fe 2+]ban đầu Vì: [Fe 2+]đã pứ = 1000 [Fe 2+]chƣa pứ

Nên: [Fe 2+]chƣa pứ + 1000 [Fe 2+]chƣa pứ = [Fe 2+]ban đầu Hay: 1001 [Fe 2+]chƣa pứ = 0,1

[Fe2+

]chƣa pứ = 0,1/1001[Fe 2+]đã pứ = 1000 0,1/1001

S% = %1,01001,100

1,100100100

1,0

1,01001

1,01000

%S

b. Kết thúc chuẩn độ khi E = 1,515V tức là sau điểm tƣơng đƣơng. Thếcuả dung dịch tính theo cặp MnO4-/Mn2+

2

4

5

05905515151

Mn

MnOlg

, , , (vì [H +] =1)

3059,0

)55,1515,1(5MnMnO

lg 24

3

2

4 10Mn

MnO

lƣợng MnO4- dƣ bằng 1/1000 lƣợng MnO4- đã phản ứng vào

[MnO 4-]chuẩn độ= [MnO 4

-]phản ứng+ [MnO 4-]dƣ

% , ,

, , MnO

MnO MnO%S pu

puchuando 10100020

0201010201003

4

44

Bài 4a. Sai số -0,1% tức là kết thúc chuẩn độ trƣớc điểm tƣơng đƣơng trong

dung dịch còn dƣ Fe2+ (0,1% hay 10 -3), tức là Fe2+ đã đƣợc chuyểnthành Fe 3+ là 99,9%.

Do đó: [Fe3+]/[Fe 2+] = 99,9/0,1 10 3



83

Vậy thế kết thúc là: E = 0,77 + 0,059lg10 3 = 0,95Vb. Sai số + 0,1% tức là kết thúc sau điểm tƣơng đƣơng, lƣợng Ce4+ còn

dƣ là 0,1%, tức là lƣợng Ce4+ đã thêm vào là 100,1% lƣợng Ce3+ tạothành 100%.

Do đó: [Ce4+]/[Ce 3+] = 0,1/100 = 10 -3

Vậy thế kết thúc là: E = 1,61 + 0,059lg10 -3 = 1,43V

Vậy muốn sai số cuả phép chuẩn độ là 0,1% thì phải kết thúc việc chuẩnđộ khi thế cuả dung dịch nằm trong khoảng 0,95-1,435.

4.3. Đáp án bài tập phân tích điện lƣợng Bài 1

Trong điện lƣợng kế xảy ra phản ứng sau:

4H+

+ 4e 2H 2 (khí) (1)2H 2O O 2 (khí) + 4H + + 4e (2)

a.Thế catot duy trì-0,95V chỉ có Cd tách ra Thể tích khí sinh ra ở điều kiện chuẩn

ml12,42294760273773

6,44TP

TPVV

chuan

chuan)Cd(1chuanCd

Số mol khí sinh ra trong điều kiện chuẩn

mol , ,

n 3

10881224001242

Từ phƣơng trình (1) và (2) ta có: Cứ 4 molelectron hay 4 Faraday thì sinh ra 3 mol khí (H 2 và O 2)Hay 1F tạo ra ¾ = 0,75mol chất khí Vì vậy,

số Faraday = F10504,275,0

1088,1750,0n 3

3

= 2,504 10 -3 đlg

Khối lƣợng Cd tách ra trên điện cực thủy ngân ở thế catot duy trì-0,95V

Cdg141,02

41,112102,504CddlgFaradaym 3-

Cd

b. Thế catot duy trì-1,3V chỉ có Zn tách ra Thể tích khí sinh ra trong điều kiện chuẩn

ml56,29294760273773

3,31TP

TPVV

chuan

chuan)Zn(2chuanZn

Khối lƣợng Zn tách ra trên điện cực thủy ngân



84

Cdg058,0239,65

75,02240056,29

Znlgd0,7522400

V m chuan-Zn

Zn

c. Hàm lƣợng phần trăm Cd và Zn trong mẫu quặng

%47,510006,1058,0

100mm

Zn%

%30,1310006,1141,0

100mm

Cd%

quang

Zn

quang

Cd

Bài 2Tóm tắt: m mẫu = 6,39g

I = 98,3 mAt = 1phút 12 giây = 792 giây

Bài giải: Điện lƣợng sinh ra:

85,77792103,98tIq 3 (A giây) = 77,85 Coulomb

hay Faraday1007,8)faraday/coulomb(96500

)coulomb(85,77 4

Khối lƣợng HAsO42- sinh ra trong quá trình chuẩn độ

g0565,01058,5641007,82

92,139m 44

24HAsO

Khối lƣợng As chứa trong 0,0565 g HAsO42-

gAs03,092,139

92,740565,0m As

Khối lƣợng As2O3

g04,084,149

03,084,197m

3O2 As

Hàm lƣợng phầm trăm As2O 3 trong mẫu ban đầu

%626,010039,604,0O As% 32

4.4. Đáp án bài tập phân tích cực phổ Bài 1

Tốc độ chảy của thủy ngân là: giây/mg96,1giây100mg196

Hệ số khuếch tán của ion Pb trong dung dịch

PbC t m Dn I / / / d

613221607

Nên



85

giây / cm , ,

,

,C t mn

I D /

/ / /

d / 2

361

326132

21 613

1010

2439612607

768607

Nồng độ Pb trong dung dịch thứ hai

M1012,113,685,361,32607

31,16tmDn607

IC 3

6/13/26/13/22/1d

Bài 2Số electron đã tham gia phản ứng

CtmDn607I 6/13/22/1d

electron , , , ,

,

C t m D I

n

/ / /

/ / / d

3928100058731131037607

68

607

46132216

613221

Bài 3Hệ số khuếch tán cuả hợp chất

CtmDn607I 6/13/22/1d

91,31017,112,289,12607

6,9Ctmn607

ID 36/13/26/13/2

d2/1

D = 3,91 2 = 15,29 cm 2/giây



86

NHỮNG GỢI Ý VỀ TÀI LIỆU PHÁT TAY

1. Các bài kiểm tra. (giáo viên tự chuẩn bị) 2. Các bài ví dụ khác độ dẫn điện, xác định hàm lƣợng các chất trong mẫu... 3. Các bài tập về độ dẫn điện đƣơng lƣợng, tính các giá trị thế, tính sai số

khi chuẩn độ, xác định hàm lƣợng các chất trong mẫu... 4. Các hƣớng dẫn sử dụng thiết bị trong phân tích điện (giáo viên tự chuẩn

bị). 5. Các sổ pha hóa chất của phòng thí nghiệm (giáo viên tự chuẩn bị). 6. Tài liệu giới thiệu về các dạng thiết bị, dụng cụ của các nhà cung cấp

khác nhau (giáo viên liên hệ với các nhà cung cấp để có tài liệu, hoặc tra

trên mạng internet để cập nhật các tài liệu mới) 7. Các bảng nội quy phòng thí nghiệm (giáo viên liên hệ với các phòng thí

nghiệm để có mẫu tham khảo). 8. Sơ đồ bố trí phòng thí nghiệm (giáo viên tự chuẩn bị). 9. Sơ đồ thiết kế phòng thí nghiệm: bàn, hệ thống thoát nƣớc, hệ thống

điện,… (giáo viên tự chuẩn bị) 10. Sơ đồ phòng cháy, chữa cháy cho phòng thí nghiệm (giáo viên tự chuẩn

bị)



87

KẾ HOẠCH VÀ CÁCH THỨC ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔ ĐUN

Trong khi chấm điểm các hoạt động trong mô đun, giáo viên cần dành ramột tỷ lệ phần trăm điểm nhất định cho việc đánh giá về hành vi, ứng xử, thaotác, sự tuân thủ nội qui, qui chế trong phòng thí nghiệm.

Đánh giá, cho điểm: tổng số điểm là 10- Kiểm tra cá nhân trƣớc lớp về giải các bài tập. (2 điểm) - Qua các bài thực hành. (3 điểm) - Qua bài tiểu luận về: bố trí và trang bị phòng thí nghiệm. (3 điểm) - Qua ý thức chấp hành nội quy phòng thí nghiệm. (2 điểm)

Việc đánh giá kết quả cuối cùng theo đúng quy chế.

Việc đánh giá kết quả cuối cùng theo đúng quy chế. Chuẩn để đánh giá hoàn thành mô đun: - Tổng số điểm:10- Điểm qua:5/10 - Điểm phải học lại: 4,0 /10.- Điểm có thể xét vớt: 4,5÷5,0 / 10



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Văn Tuế - Hoá lý Điện hoá học tập4. NXB giáo dục, 1999 2. Hồ Viết Quý - Phân tích Hoá Lý - NXB giáo dục, 2000 3. Nguyễn Khƣơng - Giáo trình điện hoá học - Trƣờng Đại học Sƣ phạm,

20014. Nguyễn Khuyến, Nguyễn Phƣớc Thành - Phân tích điện hoá - ĐH TH, 1993 5. Nguyễn Phƣớc Thành, Nguyễn Bá Hoài Anh - Giáo trình thực tập phân tích

điện hoá, Trƣờng ĐH KHTN, Tp HCM 6. Trần Tử Hiếu - Hoá phân tích - Trƣờng Đại học Tổng hợp Hà Nội, 19927. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5297-1995

8. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5992-19959. ASTM D 1744-64

mô đun phân tích bằng điện hóa - nghề phân tích dầu thô, khí và các sản phẩm...

Documents