………… o0o…………
Bài giảng hóa học phân tích

1
GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC

Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học
Môn học Hoá học phân tích là một trong những kiến
thức cơ bản ban đầu trong các môn học liên quan đến
việc phân tích các sản phẩm dầu khí.
Môn học này sẽ cung cấp cho các học viên các kiến

Bài 1: Khái niệm cơ bản.(hệ thống phân tích định
tính)
Bài 2: Phân tích định tính Cation nhóm 1
Bài 3: Phân tích định tính Cation nhóm 2
Bài 4: Phân tích định tính Cation nhóm 3
Bài 5: Phân tích khối lƣợng. (phân tích định lƣợng
khối lƣợng)
Bài 6: Phân tích thể tích
Bài 7: Phân tích định lƣợng acid – baz
Bài 8: Phân tích định lƣợng oxy hoá khử
Bài 9: Phân tích định lƣợng tạo phức
Bài 10: Phân tích định lƣợng tạo tủa

3
CÁC HÌNH THỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CHÍNH TRONG
MÔN HỌC

- Học trên lớp về:
+ Các cân bằng trong dung dịch
+ Phân tích định tính các cation các nhóm
1,2,3
+ Phân tích định lƣợng theo phƣơng pháp
khối lƣợng
+ Phân tích định lƣợng theo các phƣơng
pháp thể tích
+ Các phƣơng pháp tính sai số của phép
chuẩn độ
- Tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến Phân tích
cơ sở.
- Theo dõi việc hƣớng dẫn giải các bài tập

- Thành thạo các thao tác sử dụng các thiết bị,
dụng cụ phân tích trong phòng thí nghiệm
- Tính toán đƣợc sai số trong quá trình phân tích
- Tính toán thuần thục các bài toán về xác định
hàm lƣợng các dung dịch phân tích.
- Hệ thống hoá đƣợc các cách định tính các ion
trong dung dịch
- Thực hiện tốt các bài thí nghiệm của môn học
- Xác định đƣợc hàm lƣợng các mẫu chất ban
đầu
Về thái độ
- Nghiêm túc trong thực tập khi thực hiện các bài

5
thí nghiệm phân tích trong phòng thí nghiệm
- Luôn chủ động trong việc xác định áp dụng các
phƣơng pháp phân tích
- Động viên, nhắc nhở các đồng nghiệp thực hiện
đúng thao tác kỹ thuật đã đƣợc học.
6
BÀI 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Mã bài: HPT 1

Giới thiệu
Để tiến hành phân tích đƣợc các mẫu dung dịch
nƣớc, cần phải nắm vững một cách có hệ thống các kiến
thức về dung dịch, các khái niệm liên quan trong hoá
phân tích
Mục tiêu thực hiện
Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:

- Dung dịch lỏng là dung dịch đƣợc tạo thành từ
những chất có khả năng hoà tan trong dung môi
lỏng.
- Dung dịch rắn là những tinh thể đƣợc tạo thành
do sự hoà tan của các chất khí, lỏng, rắn trong
dung môi chất rắn.
Xét trong hệ dung dịch lỏng, khi cho chất tan vào
trong dung môi lỏng, luôn xảy ra 2 quá trình: quá trình
chuyển pha phá vỡ cấu trúc chất tan thành các ion, phân
tử hay nguyên tử, rồi khuyếch tán vào trong dung môi
(đây là quá trình vật lý, thu nhiệt) + quá trình sonvat hoá
tƣơng tác hình thành giữa các phần tử đã chuyển pha với
các phần tử dung môi (đây là quá trình hoá học, phát
nhiệt )
" Sự điện ly là quá trình phân ly các chất tan thành
những ion mang điện tích trái dấu, các chất trong trạng
thái nóng chảy hay trong dung dịch, có khả năng phân ly
thành những ion mang điện tích trái dấu, làm cho hệ có
khả năng dẫn đƣợc điện, gọi là chất điện ly "
8
Dƣơí tác dụng của dòng điện, các ion dƣơng sẽ di
chuyển về phía điện cực âm (catod) nên gọi là cation, còn
các ion âm sẽ di chuyển về điện cực dƣơng (anod) nên
gọi là anion. Các ion đó có tính chất khác hoàn toàn so
với các nguyên tử cùng loại nguyên tố (chẳng hạn, ion H
+

có tính chua, gây chua, làm quỳ tím hóa đỏ, nhƣng
nguyên tử H thì không có tính chất này)
Phân loại: chất điện ly gồm hai loại:


Cu(OH)
2
Cu
2+
+ 2 OH
-
v.v
Một điều cần lƣu ý là: những ion đƣợc minh họa
bằng các phƣơng trình điện ly trong các quá trình điện ly,
là những ion sonvat chứ không phải là những ion tự do
(cách viết trình bày ở trên là cách biểu thị sự sonvat hoá
đã đƣợc viết giản lƣợc rồi)

9
1.1.2. Hằng số phân ly dung dịch
1.1.2.1. Khái niệm
Trong dung dịch điện ly luôn có một cân bằng động
đƣợc xác lập cho quá trình địên ly chất tan, chẳng hạn
cho chất tan A
m
B
n
tan trong nƣớc, thì quá trình hoà tan
luôn bao gồm hai quá trình phân ly chất tan A
m
B
n
thành
các ion sonvat và quá trình kết hợp các ion này thành

.
Đây là một đại lƣợng đặc trƣng cho chất điện ly hoà tan
trong một dung môi nhất định.
Ví dụ: đối với acid phân ly một nấc nhƣ CH
3
COOH
là:
CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+

Thì hằng số phân ly (hay còn gọi là hằng số acid):
K
CB
=
][
]].[[
3
3
COOHCH
OOCHH
= 1,82. 10
- 5
.
Đối với acid phân ly hai nấc nhƣ H

H
+
+ CO
3
2-

10
K
CB
=
][
]].[[
3
2
3
HCO
COH
= 10
- 10,33
.
Khái niệm về độ mạnh của một acid hay một baz
cũng có thể đƣợc xác định dựa trên hằng số phân ly của
chất đó: K
CB
của phƣơng trình điện ly acid càng lớn thì
tính acid càng mạnh (hay ngƣợc lại đối với baz). Lúc đó,
K
CB
còn đƣợc gọi là hằng số acid K
a

1.1.2.2. Hằng số bền và không bền
Các quá trình điện ly trong dung dịch chất điện ly
đƣợc xác định định lƣợng theo hằng số điện ly K
CB
, còn
gọi là hằng số phân ly hay hằng số không bền (K
Pl
)
Chẳng hạn
CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+
có K
CB
= K
Pl
= 1,82.10
– 5
.
Còn các quá trình kết hợp ion trong dung dịch chất
điện ly đƣợc xác định định lƣợng theo hằng số kết hợp,
còn gọi là hằng số bền .
Chẳng hạn:

11

(H
m-n
R)
q
+ q.n.H (1)
(để đơn giản các phƣơng trình phức không ghi điện tích)
Khi đó hệ tồn tại hai hình thức cân bằng là cân bằng
của ion kim loại với nƣớc và thuốc thử với nƣớc.
Khảo sát phản ứng giữa ion kim loại với nƣớc
Các phản ứng tạo phức của M với hydroxo:
M + H
2
O MOH + H
1
[MOH] =
1
[M] h
-1

MOH + H
2
O M(OH)
2
+ H
2
[M(OH)
2
] =
1


] + +[M(OH)
i
] + C
K

[M] =
i
i
KM
hhh
CC
1
21
2
21
1
1

và
[M(OH)
i
] =
i
i
KM
hhh
CC
1
21
2

-1

H
m
R H
m-1
R + H
K
1
[H
m-1
R] = [H
m
R].h
-1
.k
1
H
m-(n-1)
R H
m-n
R + H K
n
[H
m+n
R]=[H
m

n
h
KKK
21

Nên nồng độ tại thời điểm đang xét:
[H
m-n
R] =
n
n
KRH
hKKKhKKhKKh
qCC
m
1
21
2
21
1
1
1
01

Hằng số bền của phức M(OH)
i
(H
m-n
R)
q

=
qn
nK
q
KRHi
hKKKhKKhKKhC
qCCOHM
m
) 1(
)].()([
21
2
21
1
1
1
01
.
n
n
h
KKK
21
)
q

Đặt:

13
B=

của phức.
Ví dụ: Tính nồng độ của cấu tử (CH
3
COO
-
) trong
dung dịch phân ly CH
3
COOH. (HS áp dụng công thức trên
để tính đƣợc: = 10
- 4,74
).
1.1.3. Độ điện ly
1.1.3.1. Định nghĩa
Là tỷ số giữa nồng độ chất điện ly bị phân ly với nồng
độ chất điện ly đem vào hoà tan.
Công thức đƣợc tính là: =
0
n
n

Trong đó:
n là số mol của chất điện ly bị phân ly
n
0
là số mol của chất điện ly đem vào hoà tan
Đại lƣợng là đại lƣợng không có thứ nguyên, nó
thƣờng đƣợc biểu diễn bằng %, và giá trị này nằm trong
giới hạn [0, 1]
- = 0 lƣợng chất tan bỏ vào không phân ly

COOH.
1.1.3.2. Mối quan hệ giữa đô điện ly và hằng số phân
ly K
Pl

Thiết lập mối quan hệ giữa và K trong dung dịch
(A
m
B
n
) C
M
:
Quá trình phân ly: A
m
B
n
m A
+n
+ n B
-m

Nồng độ ban đầu: C 0 0
Nồng độ cân bằng: C - x m. x n. x
Với =
C
x
x = C. .Thì: K
(A)
=

= 1,35%

15
Quá trình phân ly: CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+Nồng độ ban đầu: 0,1 0 0
Nồng độ cân bằng: 0,1 - x m. x n. x
Với =
1,0
x
x = 0,1. = 0,00135
K
(A)
=
x
x
1,0
2

K
(A)
=

E
2
= E
0
2
+
m
059,0
lg
1
1
kh
ox

E = E
1
- E
2
= [E
0
1
+
n
059,0
lg
1
1
kh
ox
] - [E

đƣợc coi là acid ; hay NaOH khi phân ly cho ion OH
-
thì
đƣợc coi là baz
Tuy nhiên, lý htuyết này chỉ đúng tƣơng đối trong một
số ít các trƣờng hợp có trong thực tế. Hiện nay các khái
niệm acid - baz chỉ đƣợc sử dụng đối với các dung dịch
nƣớc và trở thành không thuận tiện khi chuyển sang dung
dịch trong các dung môi khác: Khi nghiên cứu những
dung dịch không nƣớc của các acid và baz thì trong các
dung dịch đó acid không tạo ra các ion H
+
và baz thì
không tạo ra các ion OH
-
.
Ví dụ: Khi hoà tan HCl trong NH
3
lỏng, sẽ xảy ra
phản ứng nhƣng HCl không tạo thành các ion hydroxoni
H
3
O
+
:
HCl + NH
3
NH
4
+

còn khái niệm baz không gắn liền với ion hydroxyl. Do đó
khái niệm về baz đã đƣợc mở rộng: bất kỳ chất nào có
khả năng nhận proton đều là baz. Bản chất theo thuyết
này coi quá trình phản ứng acid với baz là quá trình
chuyển proton từ acid sang baz, tƣơng tự nhƣ bản chất
quá trình oxy hoá khử là chuyển electron từ chất khử
sang chất oxy hoá.
Thực nghiệm đã chứng tỏ, không thể có proton tự do
trong dung dịch. Do đó phản ứng tách hoặc kết hợp
proton không xảy ra một cách cô lập, mà bao giờ cũng có
kèm theo sự chuyển proton từ acid này sang một baz
khác. Nhƣ vậy trong dung dịch luôn tồn tại hai quá trình
cho và nhận proton của các acid và baz:
acid(1) H
+
+ baz(1)
H
+
+ baz (2) acid(2)
Ví dụ:
HCl + H
2
O Cl
-
+ H
3
O
+

acid(1) baz(2) baz(1) acid(2)

2

H
2
PO
4
-
H
+
+ HPO
4
2-

- Acid cation nhƣ
H
3
O
+
H
+
+ H
2
O
NH
4
+
H
+
+ NH
3

anion (nhƣ Cl
-
, Br
-
, NO
3
-
)
Nhiều chất đóng vai trò vừa của acid và vừa của
baz, chúng là những chất lƣỡng tính, nhƣ nƣớc, NH
3
, và
một số dung môi proton phân là những chất lƣỡng tính
Ví dụ:
Khi phân ly, nƣớc hay amoniac đƣa ra proton vào
dung dịch và thể hiện tính acid:
H
2
O H
+
+ OH
-
và NH
3
H
+
+ NH
2
-


2
O + H
2
O H
3
O
+
+ OH
-

Nƣớc là một dung môi tƣơng đối mạnh, nó có ái lực
đối với proton tƣơng đối lớn (7,9eV), do đó khi hoà tan
các acid mạnh (HClO
4
, H
2
SO
4
, HNO
3
) vào nƣớc, cân
bằng proton phân giữa acid và nƣớc thực tế hoàn toàn
chuyển sang phải, điều đó phù hợp với sự ion hoá hoàn
toàn của các acid đó trong dung dịch. Khi thay thế nƣớc
bằng dung môi có ái lực rất nhỏ đối với proton, nhƣ
CH
3
COCH
3
hoặc C

+ baz (1) ( K
1
)
H
+
+ baz (2) acid (2) (K
2
-

)
Acid (1) + baz (2) acid (2) + baz(1) (K = K
1
. K
2
-

)
Các hằng số K
1
và K
2
đặc trƣng cho khả năng
nhƣờng proton của các acid (1) và (2). Giá trị K giúp giải
thích độ mạnh của acid (1) không những phụ thuộc vào
khả năng đặc thù nhƣờng hay nhận proton mà còn phụ
thuộc vào khả năng nhận proton của baz hay dung môi
20
baz (2)
1.2.1.3. Theo thuyết Lewis
Acid là những chất có khả năng nhận cặp electron

Lewis.
Tất cả các acid của Ahrrénius, Bronsted đều là
những acid nhƣ của Lewis, và baz cũng vậy, ngoài ra
thuyết Lewis còn giải thích đƣợc các trƣờng hợp khác mà
các thuyết Arrhénius, Bronsted chƣa giải thích đƣợc hoàn
chỉnh nhƣ phản ứng xảy ra giữa NH
3
với F
3
B.
1.2.1.4. Dung dịch muối
Muối là nhóm các hợp chất hoá học ở dạng tinh thể
có cấu tạo ion, đƣợc tạo thành khi acid tác dụng với baz.
Tan trong nƣớc thì phân ly thành cation kim loại (hoặc
amoni) và anion gốc acid (đôi khi có ion H
+
hoặc OH
-
) Một
số muối bị nƣớc phân huỷ sinh ra acid và baz tƣơng ứng.
Muối đƣợc chia thành 5 loại:
- Muối trung hoà: là muối trong công thức cấu tạo
không chứa các nhóm H
+
hoặc OH
-
. Nhƣ: NaCl,
Na
2
SO

- Muối kép: là muối trong công thức cấu tạo chứa
các nhóm nguyên tử làm phối tử cho đa kim
loại, nhƣ: KCr(SO
4
)
2
. 12 H
2
O, muối Mohr
(NH
4
)
2
SO
4
.FeSO
4
.7 H
2
O, muối Seignette KOOC
(CHOH)
2
COONa.4 H
2
O
- Muối hỗn tạp: là muối trong công thức cấu tạo
chứa đa tạp các nhóm nguyên tử anion gốc
acid, nhƣ: CaCl(OCl)
Dung dịch muối là dung dịch có các cation kim loại
(hay NH

3
O
+
+ OH
-
.
Khi một chất có tính chất acid vào nƣớc thì nó sẽ
nhƣờng proton cho nƣớc và ngƣợc lại khi cho một baz
22
vào nƣớc thì nó sẽ nhận proton của nƣớc.
Ví dụ: Khi cho HCl vào nƣớc thì sẽ có quá trình:
HCl + H
2
O H
3
O
+
+ Cl
-

Acid HCl là một acid mạnh, vì nó nhƣờng hoàn toàn
proton cho H
2
O và có bao nhiêu phân tử HCl cho vào
nƣớc thì sẽ có một lƣợng tƣơng đƣơng ion H
3
O
+
giải
phóng ra.

3
COO
-
+ H
+

Ví dụ: Khi cho NaOH vào nƣớc:
2 H
2
O H
3
O
+
+ OH
-

Sau đó: NaOH + H
3
O
+
Na
+
+ 2 H
2
O
Quá trình này giải thích NaOH là một baz mạnh, vì
toàn bộ lƣợng NaOH có trong dung dịch đều nhận proton
của H
2
O, đồng thời quá trình trên lại giải phóng ra một

O] 1, nên
K (H+ ).(OH - ) = W (1.1)
W đƣợc gọi là tích số ion của nƣớc, nó phụ thuộc
vào nhiệt độ: pW = -lgW
Bảng 1.1. Bảng các giá trị pW ở các nhiệt độ
tƣơng ứng
t
0
C
pW
t
0
C
pW
t
0
C
pW
t
0
C
pW
0
5
10
15
14,943
14,734
14,535,
14,346

([H
+
] = ([OH
-
])
Nên pH = pOH = 1/2 pW (chẳng hạn ở 22
0
C thì pH =
pOH = 7)
Và trong dung dịch acid thì ([H
+
]) > ([OH
-
]): pH < pOH
pH < 1/2 pW (hay ở 22
0
C thì pH <7 và pOH > 7), với
dung dịch baz thì ([H
+
]) < ([OH
-
]): pH > pOH pH>1/2
pW (hay ở 22
0
C thì pH > 7 và pOH < 7).
1.3. pH trong các hệ acid – baz
1.3.1. Điều kiện proton
Nồng độ proton trong dung dịch ở trạng thái cân
24
bằng là tổng nồng độ ion proton mà các chất ở trạng thái

O H
+
+ OH
-

Na
3
PO
4
3 Na
+
+ PO
4
3-

NaOH + H
+
Na
+
+ H
2
O
PO
4
3-
+ H
+
HPO
4
2-

] - ([Na
+
] + [HPO
4
2-
] + 2 [H
2
PO
4
-
] + 3 [ H
3
PO
4
])
= [OH
-
] - C
1
- [HPO
4
2-
] - 2 [H
2
PO
4
-
] - 3 [ H
3
PO