Đang tải... (xem toàn văn)
MụC LụC MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài. 2 3. Các phương pháp nghiên cứu. 2 4. Đối tượng và khách thể của đề tài nghiên cứu 2 5. Giả thuyết khoa học 2 6. Lịch sử đề tài nghiên cứu 2 7. Giới hạn đề tài nghiên cứu 3 CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 4 1.1. Sơ lược về chuẩn độ thể tích và chuẩn độ complexon. 4 1.1.1. Sơ lược về chuẩn độ thể tích. 4 1.1.2. Phân loại chuẩn độ thể tích. 5 1.1.3. Chuẩn độ complexon. 7 1.2. Một số thí nghiệm chuẩn độ xác định Cu2+ và dung dich hỗn hợp chứa Cu2+ trong tài liệu tham khảo. 16 1.2.1. Tài liệu chuẩn bị cho kì thi Olympic hóa học quốc tế (IchO) từ năm 1999 đến năm 2015. 16 1.2.2. Thực tập phân tích hóa học, phần 1: Phân Tích Định Lượng Hóa Học, Nguyễn Văn Ri Tạ Thị Thảo, ĐHQGHN ĐHKHTN, 2006. 17 1.3. Cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm nghiên cứu xác định nồng độ Cu2+ bằng phương pháp complexon. 17 1.3.1. Chuẩn độ trực tiếp. 18 1.3.2. Chuẩn độ ngược 22 1.3.3. Nghiên cứu môt số hệ dung dịch hai ion sử dụng chuẩn độ tạo phức để xác định nồng độ từng ion. 22 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 26 2.1. Hóa chất và dụng cụ. 26 2.1.1. Hóa chất 26 2.1.2. Dụng cụ 26 2.2. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch. 26 2.2.1. Pha chế các dung dịch tạo môi trường và dung dịch chỉ thị. 26 2.2.2. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch nghiên cứu. 27 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1. Phép chuẩn độ Cu2+ bằng EDTA với các chỉ thị Murexit, PAN, PAR, Xilen da cam, Eriocrom đen T. 33 3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH3 đến phép định lượng Cu2+ với chỉ thị Murexit. 33 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đệm axetat đến phép định lượng Cu2+ với chỉ thị PAR. 37 3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đệm axetat đến phép định lượng Cu2+ với chỉ thị PAN 40 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đệm axetat đến phép định lượng Cu2+với chỉ thị Xilen da cam (XO). 42 3.1.5. Phép chuẩn độ Cu2+ bằng phương pháp chuẩn độ ngược. 45 3.2. Hệ dung dịch gồm Fe3+ và Cu2+. 49 3.2.1. Thí nghiệm 1: Che ion Fe3+ trong dung dịch chứa hai ion Fe3+ và Cu2+ và xác định nồng độ của ion Cu2+. 49 3.2.2. Thí nghiệm 2: Chuẩn độ tổng ion Fe3+ và Cu2+ bằng kĩ thuật chuẩn độ ngược. 49 3.2.3. Chuẩn độ từng nấc hai ion Fe3+ và Cu2+. 50 3. 3. Hệ dung dich hai ion Al3+ Cu2+. 51 3.3.1. Thí nghiệm 1: Che ion Al3+ trong dung dịch chứa hai ion Al3+ và Cu2+ để xác dịnh nồng độ của ion Cu2+. 51 3.3.2. Thí nghiệm 2: Chuẩn độ tổng ion Al3+ và Cu2+ bằng kĩ thuật chuẩn độ ngược. 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - Phạm Thị Hồng Hạnh NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION ĐỒNG THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Hà Nội – 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - Phạm Thị Hồng Hạnh NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION ĐỒNG THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Bích Ngân Hà Nội – 10/2015 LỜI CÁM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên TS Nguyễn Bích Ngân thầy cô tổ môn Hóa Phân Tích tận tình giúp đỡ, khích lệ động viên em thời gian làm việc Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Em xin gửi lời cám ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Tây Nguyên, Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội, Khoa Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện cho em học hỏi, trau dồi kiến thức nhằm nâng cao hiểu biết chuyên môn Cảm ơn bạn đồng khóa, gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Trong trình làm luận văn, em nhận bảo tận tình tạo điều kiện tốt Với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến TS Nguyễn Bích Ngân Vốn kiến thức thân có hạn, chắn không tránh khỏi thiếu xót, kính mong thầy cô giáo đồng nghiệp giúp đỡ em để ngày hoàn thiện Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2015 Học viên K23 Phạm Thị Hồng Hạnh MỤC LỤC Thuốc thử PAN (1-(2-piridinazo )-2- naphtol) .14 1.Cấu tạo, tính chất vật lí PAN .14 2.Khả tạo phức PAN 15 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng tính β’ 25 Bảng 2.1: Kết chuẩn hoá dung dịch EDTA1 (lần cân 1) 28 Bảng 2.2: Kết chuẩn hoá dung dịch EDTA2 (lần cân 2) 29 Bảng 2.3 : Kết chuẩn hóa dung dịch gốc Cu2+ (lần cân 1) .30 Bảng 2.4: Kết chuẩn hoá dung dịch Cu2+ (lần cân 2) 31 Bảng 2.5: Kết chuẩn hoá dung dịch Fe3+ 31 Bảng 2.6: Kết chuẩn hoá dung dịch Al3+ 32 Bảng 3.1: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thị Murexit 34 Bảng 3.2: Kết chuẩn độ EDTA Cu2+ với thi Murexit 36 Bảng 3.3: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thi PAR 38 Bảng 3.4: Kết chuẩn độ EDTA Cu2+ với thi PAR 39 Bảng 3.5 : Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thị PAN .41 Bảng 3.6: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thị PAN 42 Bảng 3.7: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thị Xilen da cam 43 Hình 3.8 Phép chuẩn độ Cu2+ dung dich EDTA Cu2+, thị Xilen da cam Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ .45 Bảng 3.8: Kết chuẩn độ EDTA Cu2+ với thi XO 45 Bảng 3.9 Chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược 46 Bảng 3.10: Chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược 48 Bảng 3.11: Kết chuẩn độ hệ dung dịch gồm Fe3+ Cu2+ 50 Bảng 3.12: Kết chuẩn độ nấc hai ion Fe3+ Cu2+ 51 Bảng 3.13: Kết chuẩn độ hệ hai ion Al3+ - Cu2+ 52 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đường chuẩn độ ion kim loại Mn+ EDTA .11 Hình 3.1: Phép chuẩn độ Cu2+ EDTA, thị Murexxit Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 34 Hình 3.2 Phép chuẩn độ EDTA Cu2+, thị Murexit Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 36 Hình 3.3 Phép chuẩn độ Cu2+ EDTA, thị PAR Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 37 Hình 3.4 Phép chuẩn độ EDTA Cu 2+, thị PAR Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 39 Hình 3.5 Phép chuẩn độ Cu2+ EDTA, thị PAN Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 40 Hình 3.6 Phép chuẩn độ EDTA Cu2+, thị PAN Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 42 Hình 3.7 Phép chuẩn độ EDTA dung dich Cu2+, thị Xilen da cam Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 43 Hình 3.9 Phép chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược, dung dịch chuẩn Mg2+ 0,0100M Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 46 Hình 3.10 Phép chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược, dung dịch chuẩn Zn2+ 0,0100M Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 48 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Thực hành thí nghiệm có vai trò quan trọng nghiên cứu khoa học đặc biệt quan trọng dạy học hóa học Trong phương pháp dạy học hóa học tích cực, thực hành thí nghiệm kĩ thiếu, tảng việc dạy học giúp học sinh chuyển từ tư cụ thể sang tư trừu tượng ngược lại, cầu nối lí thuyết thực tế giúp học sinh vận dụng điều học vào sống Trong thực hành thí nghiệm phép chuẩn độ thể tích nội dung có chương trình thi học sinh giỏi quốc gia, tuyển chọn đội tuyển quốc gia dự thi Olympic Hóa học Quốc tế nước giới có đề thi Olympic Hóa học Quốc tế hàng năm Từ năm 1996-2015 qua 20 kì thi Olympic Hóa học Quốc tế (ICho 28-47) có 27 thi có nội dung chuẩn độ thể tích chuẩn độ complexon 10 bài, chuẩn độ axit-bazơ bài, chuẩn độ oxi hóa khử 10 bài, chuẩn độ kết tủa 10 chuẩn độ complexon có chuẩn độ Cu 2+ phương pháp Iot (IChO năm: 28, 30, 32, 36, 43, 44); chuẩn độ chuẩn độ Cu 2+ EDTA, thị Complexon Alizarin, pH = 4,3 (IChO năm 31), chuẩn độ Cu2+, Zn2+ EDTA: chuẩn độ tổng, che Cu2+, xác định Zn2+ thuốc thử PAR (IChO năm 45) Ở Việt Nam năm gần Bộ Giáo Dục đưa thực hành vào nội dung thi học sinh giỏi Hóa học Quốc gia Trong chương trình hóa học phổ thông, tiết thực hành tương đối (3 tiết/ học kì) chuẩn độ thể tích đưa vào chương trình sách giáo khoa 12 nâng cao với thời lượng nội dung kiến thức đơn giản Để rút ngắn khoảng cách nội dung kiến thức học trường chuyên nội dung thi Olympic Quốc gia, Quốc tế cần phải trang bị cho giáo viên học sinh kiến thức nâng cao ngang tầm đại học phải đảm bảo mức độ hợp lí, phù hợp với trình độ học sinh phổ thông Vì chọn đề tài: “Nghiên cứu thí nghiệm xác định hàm lượng ion đồng theo phương pháp chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi” Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 2.1 Mục tiêu Nghiên cứu thí nghiệm xác định hàm lượng ion đồng theo phương pháp chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm cụ thể 2.2 Nhiệm vụ Nghiên cứu chi tiết thí nghiệm xác định Cu 2+ dung dịch phép chuẩn độ complexon với thị thông dụng Murexit, PAN, PAR, Xilen da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) Nghiên cứu số hệ hai ion Fe3+ Cu2+; Al3+ Cu2+ Dùng kĩ thuật che, chuẩn độ trực tiếp, chuẩn độ tổng ngược chuẩn độ nấc để xác định hàm lượng ion dung dịch Các phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu tài liệu, trang web, viết,… có liên quan + Nghiên cứu thực nghiệm + Nghiên cứu toán học: Lập bảng tính toán giá trị, phương pháp lấy giá trị trung bình, công thức toán học thống kê,… Đối tượng khách thể đề tài nghiên cứu 4.1 Đối tượng Đối tượng nghiên cứu đề tài tạo phức Cu2+ EDTA 4.2 Khách thể: Sự tạo phức Cu2+ EDTA với thuốc thử Murexit, PAN, PAR, Xilen da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) Giả thuyết khoa học Đề tài nghiên cứu thí xác định hàm lượng ion đồng theo phương pháp chuẩn độ tạo phức áp dụng để xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi Lịch sử đề tài nghiên cứu Đề tài nghiên cứu dừng lại chỗ khảo sát tạo phức Cu2+ EDTA với thuốc thử Murexit, PAR Tôi chọn đề tài để tiếp tục nghiên cứu tạo phức Cu2+ EDTA với thuốc thử PAN, Xilen da cam , Eriocrom đen T hệ dung dịch chứa ion hệ dung dịch chứa hai ion Giới hạn đề tài nghiên cứu Đề tài thực phạm vi: + Nghiên cứu kĩ thuật chuẩn độ complexon hoá học phân tích + Nghiên cứu tạo phức Cu 2+ EDTA với thuốc thử Mrrexit, PAN, PAR, Xilen da cam (XO), Eriocrom đen T (ET) hệ dung dịch chứa ion hệ dung dich chứa hai ion CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược chuẩn độ thể tích chuẩn độ complexon 1.1.1 Sơ lược chuẩn độ thể tích Quá trình chuẩn độ trình lấy xác VA mL dung dịch thu thêm dần thuốc thử B (đã biết nồng độ) vào dung dịch A hai chất phản ứng vừa hết với Đo thể tích tiêu thụ dung dịch B (V B mL) dễ dàng tính nồng độ dung dịch A C AN = CBN *VB VA - Dung dịch A cần xác định nồng độ gọi dung dịch cần chuẩn - Dung dịch B biết nồng độ xác dùng để xác định nồng độ dung dịch khác gọi dung dịch chuẩn - Quá trình chuẩn độ trình thêm dần thuốc thử B vào dung dịch cần chuẩn A - Điểm tương đương thời điểm lượng chất chuẩn B cho vào đủ để phản ứng vừa hết với toàn chất cần chuẩn A Trong chuẩn độ thể tích cần thiết phải dựa vào tín hiệu ( ví dụ đổi màu, xuất kết tủa v.v…) để dừng phép chuẩn độ Chất có khả thay đổi tín hiệu chuẩn độ gọi chất thị Thời điểm chất thị thay đổi tín hiệu gọi điểm kết thúc chuẩn độ điểm dừng chuẩn độ Về nguyên tắc, điểm kết thúc chuẩn độ phải trùng với điểm tương đương Trong thực tế, khó chọn chất thị có khả thay đổi tín hiệu điểm tương đương Sự sai lệch điểm tương đương điểm dừng chuẩn độ gây sai số chuẩn độ Sai số chuẩn độ thường hai nguyên nhân: + Do sử dụng chất thị không thích hợp, tức thời điểm thay đổi tín hiệu chất thị không trùng với điểm tương đương gọi sai số thị + Do kĩ thuật chuẩn độ sử dụng pipet, buret không đúng, mắt người chuẩn độ nhạy cảm với đổi màu chất thị, v.v Lấy xác 10,00 mL EDTA 0,009960M, thêm 0,5 mL đệm axetat, 3giọt thị PAN Chuẩn độ dung dịch Cu2+ 0,01032M, dừng dung dịch chuyển từ màu xanh ngọc (hỗn hợp màu vàng da cam màu phức Cu-Y4- giải phóng ra) sang màu tím hoa cà (hình 3.6) Thay đổi thể tích dung dịch axetat: mL; 1,0 mL; 2,0mL; 5,0mL; 10,00mL Kết trình bày bảng 3.6 Hình 3.6 Phép chuẩn độ EDTA Cu2+, thị PAN Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.6: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thị PAN VCu 2+ Vđệm (mL) C Trước CĐ (M) Trung bình (M) Sai số tương đối (q%) 0,0 9,50 9,55 9,50 9,517 0,01046 +1,4 0,5 0,0995 9,60 9,60 9,55 9,583 0,01039 +0,7 1,0 0,1818 9,60 9,60 9,65 9,617 0,01036 +0,4 2,0 0,3333 9,55 9,55 9,50 9,533 0,01045 +1,3 5,0 0,6667 9,60 9,65 9,60 9,617 0,01035 +0,3 10,0 1,00 9,55 9,60 9,60 9,583 0,01039 +0,8 axetat CCu 2+ 0,01032M Từ kết chuẩn độ cho thấy, tương tự phép chuẩn độ EDTA Cu 2+ dùng thị PAR, không thêm dung dich đệm axetat vào dung dịch EDTA, phép chuẩn độ có đổi màu đột ngột nên xác định điểm cuối chuẩn độ 42 Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,0 mL đến 10,0 mL (cho 10,0 mL dung dịch mẫu), kết thu không thay đổi nhiều Đồng thời màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu vàng chanh sang màu tím mận, dễ quan sát 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đệm axetat đến phép định lượng Cu2+với thị Xilen da cam (XO) 3.1.4.1 Cho dung dịch EDTA vào dung dịch Cu2+ Lấy xác 10,00 mL dung dịch Cu 2+ 0,01011M, thêm 0,1 mL dung dịch đệm axetat, giọt thị Xilen da cam (XO) Chuẩn độ dung dịch EDTA 0,01015M Dừng dung dịch chuyển từ màu tím mận sang màu xanh vàng (hình 3.7) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch axetat: mL; 0,5 mL; 1,0 mL; 2,0mL; 5,0mL; 10,00 mL Kết trình bày bảng 3.7 Hình 3.7 Phép chuẩn độ EDTA dung dich Cu2+, thị Xilen da cam Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.7: Kết chuẩn độ Cu2+ EDTA với thị Xilen da cam V EDTA Caxetat trước CĐ (M) 0,0 0,1 0,0198 9,90 9,90 9,85 0,5 0,0995 10,00 10,00 10,00 CCu 2+ 0,01015M Vđệm (mL) Trung bình Không có chuyển màu rõ ràng 43 (M) Sai số tương đối (q%) - - 9,883 0,01003 -0,7 10,00 0,01015 +0,4 1,0 0,1818 10,05 10,05 10,00 10,033 0,01005 -0,6 2,0 0,3333 10,00 9,95 9,95 9,967 0,01016 +0,5 5,0 0,6667 9,90 9,95 9,85 9,90 0,01005 -0,6 10,0 1,00 9,50 9,50 9,50 9,50 0,00964 -4,6 Kết chuẩn độ cho thấy: Khi không thêm dung dịch đệm axetat vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,1mL đến 5,0 mL (cho 10,0 ml dung dịch mẫu), kết chuẩn độ không thay đổi nhiều, màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu tím mận sang màu xanh ngọc (xanh vàng), dễ quan sát Khi thể tích dung dịch đệm tăng lên 10,0 mL chuyển màu xảy chậm sai số tăng lên (4,6%) Do nồng độ đệm axetat cho thí nghiệm nên trì khoảng từ 0,02 đến 0,7M tương ứng với tỉ lệ C Axetat /CCu từ đến 100 lần Trong điều kiện sử dụng thí nghiệm để xác định hàm lượng Cu2+ với sai số cho phép 3.1.4.2 Cho dung dịch Cu2+ vào dung dịch EDTA Lấy xác 10,00 ml EDTA 0,01015M thêm 0,5 mL đệm axetat, 5giọt thị Xilen da cam (XO) Chuẩn độ dung dịch Cu 2+ 0,01011M Dừng dung dịch chuyển từ màu xanh vàng sang màu tím mận (hình 3.8) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch axetat: mL; 0,1 mL; 1,0 mL; 2,0mL; 5,0mL; 10,00mL Kết trình bày bảng 3.8 44 Hình 3.8 Phép chuẩn độ Cu2+ dung dich EDTA Cu2+, thị Xilen da cam Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.8: Kết chuẩn độ EDTA Cu2+ với thi XO Vđệm (mL) 0,0 0,1 Caxetat trước CĐ (M) VCu 2+ 0,01011 M CCu 2+ (M) Trung bình Không có chuyển màu rõ ràng - Sai số tương đối (q%) - 0,1098 10,20 10,30 10,25 10,25 0,00990 -2,0 0,5 0,0995 10,25 10,20 10,20 10,217 0,00993 -1,8 1,0 0,1818 10,30 10,30 10,30 10,30 0,00985 -2,5 2,0 0,3333 10,60 10,65 10,60 10,617 0,01045 +3,4 5,0 0,6667 11,55 11,50 11,45 11,50 0,00883 -12,6 10,0 1,00 12,65 12,60 12,70 12,65 0,00802 +20,6 Kết chuẩn độ cho thấy: Khi không thêm dung dịch đệm axetat vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ 45 Khi thể tích đệm tăng lên từ 0,1 mL đến 2,0 mL (cho10,0 mL dung dịch mẫu), kết chuẩn độ không thay đổi nhiều với sai số tương đối khoảng từ 2÷ 4% Đồng thời màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu vàng chanh sang màu tím mận, dễ quan sát Khi thể tích dung dịch đệm tăng lên 5,0 mL; 10,0 mL chuyển màu xảy với sai số (q%) lớn nhiều, tương ứng 12,6% 20,6% Và thể tích dung dịch đệm cho vào lớn màu tím đậm dần Sự ảnh hưởng lượng dung dịch đệm đến thí nghiệm lớn so với thí nghiệm tương ứng dùng thị PAR (mục 3.1.2.2) thị PAN (mục 3.1.3.2) 3.1.5 Phép chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược 3.1.5.1 Dung dịch chuẩn : Mg2+ 0,0100 M Lấy xác 10,00 mL dung dịch Cu2+ 0,01011M , thêm xác 20,00 mL dung dịch EDTA 0,01015M, lắc đều, thêm 1mL dung dịch đệm NH 3/NH4+ (pH=10), 10 giọt thị Eriocrom đen T Chuẩn độ dung dịch Mg2+ 0,0100 M Dừng dung dịch chuyển từ màu xanh dương sang màu tím đậm (hình 3.9) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch đệm amoni: mL; 0,5mL; 2,0 mL; 5,0 mL; 10,00mL Kết trình bày bảng 3.9 Hình 3.9 Phép chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược, dung dịch chuẩn Mg2+ 0,0100M Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.9 Chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược 46 (Dung dich chuẩn : Mg2+ 0,0100 M) Vđệm C NH (mL) VMg 2+ NH + trước CĐ (M) Trung bình CCu 2+ (M) Sai số tương đối (q%) Không có chuyển màu rõ ràng - - 0,5 Không có chuyển màu rõ ràng - - 1,0 0,0645 11,00 11,05 11,10 11,05 0,00925 8,5 2,0 0,125 10,40 10,45 10,50 10,45 0,00985 -2,5 5,0 0,2857 10,25 10,20 10,25 10,233 0,01008 0,3 10,0 0,50 10,40 10,45 10,45 10,433 0,00985 -2,5 Kết chuẩn độ cho thấy: Khi không thêm thêm 0,5mL dung dịch đệm amoni vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ Khi thể tích đệm tăng lên 1,0 mL, kết thu với sai số lớn (8,5%) Khi thể tích đệm tăng lên từ 2,0 mL đến 10,00 mL kết thu ổn định Màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu xanh dương sang màu tím đậm, dễ quan sát 3.3.5.1 Dung dich chuẩn : Zn2+ 0,0100 M Lấy xác 10,00 mL dung dịch Cu 2+ 0,01011M , thêm xác 20,00 mL dung dịch EDTA 0,01015M, lắc đều, thêm 3,0 mL dung NH 3/NH4+ (pH=10),10 giọt thị ErioCrom đen T Chuẩn độ dung dịch Zn 2+ 0,0100M Dừng dung dịch chuyển từ màu màu xanh dương sang màu tím nhạt (hình 3.10) Lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi thể tích dung dịch đệm amoni: mL ;1,0 mL ; 2,5 mL; 5,0 mL;10,00 mL Kết trình bày bảng 3.10 47 Hình 3.10 Phép chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược, dung dịch chuẩn Zn2+ 0,0100M Các dung dịch (từ trái qua phải): Trước chuẩn độ, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Bảng 3.10: Chuẩn độ Cu2+ phương pháp chuẩn độ ngược (Dung dich chuẩn : Zn2+ 0,0100 M) Vđệm (mL) CNH3 NH 4+ CĐ (M) Sai số VZn2+ trước Trung bình CCu 2+ tương (M) đối (q%) Không có chuyển màu rõ ràng - - 1,0 Không có chuyển màu rõ ràng - - 2,5 Không có chuyển màu rõ ràng - - 3,0 0,0818 10,10 10,05 10,10 10,083 0,01022 +1,1 5,0 0,2857 10,35 10,30 10,30 10,317 0,00998 -1,3 10,0 0,50 10,35 10,30 10,30 10,317 0,00998 -1,3 Kết chuẩn độ cho thấy: 48 Khi không thêm; thêm 1,0 mL; 2,5mL dung dịch đệm amoniac vào dung dịch mẫu, đổi màu đột ngột nên không xác định điểm cuối chuẩn độ Khi thể tích đệm tăng lên từ 3,0 mL đến 10,0 mL, kết thu ổn định với sai số tương đối nhỏ 1,5% Màu dung dịch điểm kết thúc chuẩn độ đột ngột từ màu xanh dương sang màu tím nhạt, dễ quan sát Kết chuẩn độ Cu2+ theo kĩ thuật chuẩn độ ngược dùng chất chuẩn Mg2+, Zn2+ cho thấy có ảnh hưởng lượng dung dịch đệm, thí nghiệm chuẩn độ ngược dùng Zn 2+ cho kết tốt dùng Mg 2+ Tuy nhiên thí nghiệm cần nghiên cứu thêm Phần 2: Nghiên cứu số hệ dung dịch hai ion chứa Cu2+ Trong hệ hai ion, thực số kĩ thuật dùng thị khác để xác định hàm lượng ion theo phương pháp chuẩn độ complexon Tỉ lệ trộn hai ion nghiên cứu để xác định thành phần phù hợp chuẩn bị dung dịch mẫu 3.2 Hệ dung dịch gồm Fe3+ Cu2+ Để xác định hàm lượng ion Fe 3+ Cu2+ dung dịch thực theo hai cách sau: Cách 1: Che ion Fe3+ để xác định để xác định riêng Cu 2+, sau xác định tổng Fe3+ Cu2+ để tính lượng Fe3+ Cách 2: Chuẩn độ nấc Fe3+ Cu2+ Cách 3.2.1 Thí nghiệm 1: Che ion Fe 3+ dung dịch chứa hai ion Fe 3+ Cu2+ xác định nồng độ ion Cu2+ Cho vào bình định mức 10,00 mL dung dịch Fe 3+ 10,00 mL dung dịch Cu2+, thêm 15 mL pyrophotphat có công thức Na 4P2O7 để che ion Fe3+, lắc Sau thêm 5,0 mL dung dịch đệm axetat, giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ ion Cu 2+ 49 dung dịch dung dịch EDTA 0,01015M đến dung dịch chuyển màu Ghi thể tích, lặp lại thí nghiệm lần Thực thí nghiệm tương tự với thuốc thử PAN XO 3.2.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ tổng ion Fe 3+ Cu2+ kĩ thuật chuẩn độ ngược Cho vào bình định mức 10,00 mL dung dịch Fe 3+ 0,01010M 10,00 mL dung dịch Cu2+ 0,01011M Thêm vào bình định mức 25,00 mL dung dịch chứa EDTA 0,01015 M; 5,0 mL dung dịch đệm axetat, giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ EDTA dư dung dịch Zn 2+ 0,0100 M đến dung dịch chuyển màu Ghi thể tích, lặp lại thí nghiệm lần Thực thí nghiệm tương tự với thuốc thử PAN XO Từ thí nghiệm chuẩn độ thu nồng độ Cu2+ Fe3+ theo thực nghiệm, so sánh với nồng độ lí thuyết Cu2+ 5,055.10-3 M Fe3+ 5,050.10-3 M Bảng 3.11: Kết chuẩn độ hệ dung dịch gồm Fe3+ Cu2+ Thuốc Thử Thí nghiệm V1(ml) EDTA CCu 2+ V1i V1 (10-3M) Thí nghiệm V2(mL) CFe3+ 2+ Zn (10-3M) V2i V2 VEDTA z mL Sai số tương đối (q %) Sai số tương đối (q %) CCu 2+ CFe3+ PAN 10,10 10,10 10,10 10,10 5,126 25,00 5,20 5,15 5,15 5,17 5,048 +1,4 -0,04 PAR 10,55 10,60 10,60 10,58 5,371 25,00 5,05 5,10 5,10 5,08 5,093 +5,2 +0,8 XO 9,70 9,75 9,70 9,72 4,931 5,00 5,20 5,15 5,15 5,17 5,048 -2,4 -0,04 50 Từ kết ta thấy thực hai thí nghiệm với hai thuốc thử PAN, XO kết thu tương đối tốt sai số nhỏ (dưới 1,0%) Cách 2: 3.2.3 Chuẩn độ nấc hai ion Fe3+ Cu2+ Để xác định hàm lượng ion Fe3+, Cu2+ dung dịch theo cách chuẩn độ nấc: Fe3+ chuẩn độ pH < 2, sau tăng pH dung dịch lên khoảng 4-5 đệm axetat để chuẩn độ Cu 2+ Khảo sát sơ cho thấy tỉ lệ Fe 3+ dung dịch ảnh hưởng đáng kể đến thí nghiệm xác định Cu 2+ Do tỉ lệ Fe3+/Cu2+ nghiên cứu để tìm tỉ lệ thích hợp Cho vào bình định mức x mL dung dịch Cu 2+ 0,01011M y mL dung dịch Fe3+ 0,01010M, thêm 5,0 mL dung dịch HCl 1M, giọt thị axit sunfosalixilic (dung dịch có màu đỏ tím), sau đun nóng đến khoảng 90 0C Chuẩn độ nóng dung dịch EDTA 0,01015M màu đỏ tím (chuyển thành màu vàng nhạt) Cho thêm tiếp 2mL EDTA vào dung dịch, thêm 10,00mL dung dịch đệm axetat (pH =4,76), thêm giọt thuốc thử PAN (dung dịch màu đỏ mận), sau chuẩn độ tiếp dung dịch EDTA đến chuyển thành màu vàng Ghi lại thể tích EDTA, lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi tỉ lệ VCu : VFe 10:10; 10:8; 10:5 2+ 3+ Kết trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12: Kết chuẩn độ nấc hai ion Fe3+ Cu2+ ( CCu = 0,01011 M; CEDTA = 0,01015M; CFe = 0,01010M) 2+ Hệ VCu 2+ VFe3+ V1(ml) EDTA V1i V1 3+ CFe3+ x mL y mL 10,0 10,0 10,00 10,00 9,95 9,98 5,066 10-3 10,0 8,0 8,00 8,00 8,02 4,522 10-3 CFe3+ LTSai số tương đối (q%) V2(ml) EDTA CCu 2+ CCu 2+ LTSai số tương đối (q%) V2i V2 5,055.10-3 q= +0,2% 20,30 20,30 20,25 20,28 5,227.10-3 5,055.10-3 q= +3,4% 4,489.10-3 q= +0,7% 18,2 18,2 18,22 5,752.10-3 5,615.10-3 q= +2,4% 51 8,05 10,0 5,0 18,25 5,00 5,00 5,00 5,00 3,383 10-3 3,367.10-3 q= +0,5% 15,05 15,05 15,05 15,05 6,801.10-3 6,738.10-3 q= 0,93% Từ kết ta thấy: Kết chuẩn độ nấc hai ion Fe3+ Cu2+ với tỉ lệ VCu : VFe = 10,0 : 2+ 3+ 5,00 hợp lí sai số nhỏ xác định hai ion nhỏ 0,5% Fe 3+ 0,9% Cu2+ 3 Hệ dung dich hai ion Al3+ - Cu2+ 3.3.1 Thí nghiệm 1: Che ion Al 3+ dung dịch chứa hai ion Al 3+ Cu2+ để xác dịnh nồng độ ion Cu2+ Cho vào bình định mức x mL dung dịch Cu 2+ y dung dịch Al 3+, thêm 8,0 mL dung dịch NaF (đã pha bão hòa) để che ion Al 3+, lắc Sau thêm 3,0 mL dung dịch đệm axetat, giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ ion Cu 2+ lại dung dịch EDTA0,01010M đến dung dịch chuyển màu Ghi thể tích, lặp lại thí nghiệm lần Thay đổi VCu : VAl 10,00:8,00; 10,00:5,00 2+ 3+ Thực thí nghiệm tương tự với thuốc thử Murexit, dung dịch đệm NH3 6M 3.3.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ tổng ion Al 3+ Cu 2+ kĩ thuật chuẩn độ ngược Cho vào bình định mức x mL dung dịch Cu 2+ y mL dung dịch Al3+, thêm vào bình định mức 25,00 mL dung dịch chứa EDTA 0,01015M ; 5,0 mL dung dịch đệm axetat, giọt thuốc thử PAN Chuẩn độ EDTA dư dung dịch Zn 2+ 0,0100M đến dung dịch chuyển màu Ghi thể tích, lặp lại thí nghiệm lần Kết trình bày bảng 3.13 Bảng 3.13: Kết chuẩn độ hệ hai ion Al3+ - Cu2+ ( CZn =0,0100 M; CCu = 0,01011 M; CEDTA = 0,01015M; C Al = 0,01012M) 2+ 2+ 3+ 52 Hệ Thí nghiệm Thí nghiệm x mL VAl 3+ y mL V1i V1 V2i V2 C Al 3+ TN2 V2(mL) Zn2+ V1(mL) EDTA VCu 2+ CCu 2+ LTSai số tương đối (q%) CCu 2+ TN1 VEDTA z mL Thuốc thử PAN 10 10 10 10,30 10,30 10,30 10,25 10,20 10,25 LTSai số tương đối (q%) 10,30 5,227 10-3 25,00 5,05 5,10 5,10 5,083 4,919 10-3 5,055 10-3 q= +3,4 5,060 10-3 q= -2,8 10,23 5,770 10-3 25,00 7,10 7,05 7,00 7,05 4,410 10-3 5,617 10-3 q= +2,8 4,500 10-3 q= -2,7 25,00 10,00 10,05 10,10 10,05 3,416 10-3 6,738 10-3 q= +0,9 3,375 10-3 q= +1,2 - 5,00 10-3 - 4,476 10-3 5,060 10-3 q= -1,18 4,500 10-3 q= -0,5 - 3,45 10-3 5,055 10-3 q= +1,7 5,615 10-3 q= + 1,6 6,738 10-3 q= +0,49 10 10 10 10 10,00 10,10 10,05 6,801 10-3 10,05 Thuốc thử Murexit 10,10 10,15 10,133 5,143 10-3 10,15 10,10 10,15 10,117 5,705 10-3 10,10 10,00 10,00 10,00 10 C Al3+ 10,00 6,767 10-3 3,375 10-3 q= +2,2 Từ kết ta thấy: Khi thực hai thí nghiệm với thuốc thử PAN, tỉ lệ VCu : VAl lần 2+ 3+ lượt 10,00:5,00 kết thu hợp lí sai số nhỏ (dưới 1,5%) Khi thực hai thí nghiệm với thuốc thử Murexit, tỉ lệ VCu : VAl lần 2+ 3+ lượt 10,00:8,00 kết thu hợp lí sai số nhỏ (dưới 2%) 53 54 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thí xác định hàm lượng ion đồng theo phương pháp nghiên cứu chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi” thu số kết sau: Đã tìm hiểu chi tiết cách chuẩn độ tiến hành phép chuẩn độ complexon : chuẩn bị dụng cụ, pha chuẩn hóa dung dịch chuẩn, tiến hành thí nghiệm hoàn chỉnh Đã nghiên cứu kĩ thuật chuẩn độ complexon phép xác định Cu 2+ gồm kĩ thuật chuẩn độ trực tiếp dùng thị thông dụng Murexit, Eriocom đen T (ET), PAN, PAR, Xilen da cam (XO) ; kĩ thuật chuẩn độ ngược Các thí nghiệm chuẩn độ EDTA Cu2+ dùng thị nghiên cứu để sử dụng thí nghiệm thí nghiệm chuẩn độ ngược ion khác Đã nghiên cứu môt số hệ hai ion Fe 3+ Cu2+; Al3+ Cu2+ Dùng kĩ thuật che, chuẩn độ trực tiếp, chuẩn độ tổng ngược chuẩn độ nấc để xác định hàm lượng ion dung dịch Với tỉ lệ pha trộn phù hợp xác định tương đối xác hàm lượng ion dung dịch 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tinh Dung (2013), Hóa học phân tích phần I : Cân ion dung dịch, NXBĐHSP [2] Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích phần II : Các phản ứng ion dung dịch, NXBGD [3] Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích phần III : Các phương pháp định lượng hóa học, NXBGD [4] Đào Thị Phương Diệp, Đỗ Văn Huê (2014), Giáo trình hóa học phân tích: Cơ sở phân tích định lượng hóa học, NXBĐHSP [5] Nguyễn Thị Thu Nga (2012), Giáo trình hóa học phân tích: Hướng dẫn thực hành, NXBĐHSP [6] Tài liệu chuẩn bị IChO từ 1996 - 2015 56