Chia sẻ bài viết
Chuẩn độ có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo phản ứng hóa học (ví dụ: chuẩn độ axit-bazơ hoặc chuẩn độ oxy hóa khử), theo phương pháp chỉ thị (ví dụ: chuẩn độ điện thế hoặc chuẩn độ quang) và cuối cùng nhưng không kém quan trọng là theo nguyên tắc chuẩn độ (chuẩn độ trực tiếp hoặc chuẩn độ gián tiếp). Trong bài viết này, tôi muốn giải thích rõ hơn về một nguyên tắc chuẩn độ cụ thể - chuẩn độ ngược - còn được gọi là 'chuẩn độ lượng dư'. Tìm hiểu thêm về việc khi nào nên sử dụng và cách tính toán kết quả khi sử dụng nguyên tắc chuẩn độ ngược.
Bài viết gồm những nội dung sau:
1. Chuẩn độ ngược là gì?
Khác với chuẩn độ trực tiếp, nơi chất phân tích A phản ứng trực tiếp với dung dịch chuẩn độ T, chuẩn độ ngược là một phương pháp thuộc nhóm chuẩn độ gián tiếp. Chuẩn độ gián tiếp được sử dụng khi, ví dụ, không có điện cực phù hợp hoặc phản ứng quá chậm để thực hiện chuẩn độ trực tiếp trên thực tế.
Trong quá trình chuẩn độ ngược, một lượng thể tích chính xác của thuốc thử B được thêm vào chất phân tích A. Thuốc thử B thường là một dung dịch chuẩn độ thông thường. Lượng thuốc thử B được chọn sao cho một lượng dư vẫn còn sau khi phản ứng với chất phân tích A. Lượng dư này sau đó được chuẩn độ với dung dịch chuẩn độ T. Sau đó lượng chất phân tích A có thể được xác định từ sự chênh lệch giữa lượng thuốc thử B đã thêm và lượng dư còn lại của thuốc thử B.
Cũng như với bất kỳ phép chuẩn độ nào, cả hai phản ứng liên quan đều phải có tính định lượng và các hệ số tỉ lệ phản ứng liên quan cho cả hai phản ứng này phải được biết.
2. Khi nào nên sử dụng chuẩn độ ngược?
Chuẩn độ ngược chủ yếu được sử dụng trong các trường hợp sau:
- nếu chất phân tích là chất dễ bay hơi (ví dụ NH3) hoặc muối không tan (ví dụ: Li2CO3)
- nếu phản ứng giữa chất phân tích A và dung dịch chuẩn độ T quá chậm để thực hiện chuẩn độ trực tiếp trên thực tế
- nếu liên quan đến các phản ứng axit yếu – bazơ yếu
- khi không có phương pháp chỉ thị thích hợp cho chuẩn độ trực tiếp
Ví dụ điển hình là chuẩn độ phức chất, ví dụ như nhôm với EDTA. Chuẩn độ trực tiếp này chỉ có thể thực hiện ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, thêm EDTA dư vào nhôm và chuẩn độ ngược EDTA dư với đồng sunfat cho phép thực hiện chuẩn độ ở nhiệt độ phòng. Điều này không chỉ áp dụng cho nhôm mà còn cho các kim loại khác.
Tìm hiểu những kim loại nào có thể được chuẩn độ trực tiếp và kim loại nào phù hợp hơn với chuẩn độ ngược trong sách chuyên khảo miễn phí về chuẩn độ phức chất của chúng tôi.
Các ví dụ khác bao gồm chỉ số xà phòng hóa và chỉ số iốt đối với mỡ và dầu ăn. Đối với chỉ số xà phòng hóa, thêm KOH trong etanol dư vào mỡ hoặc dầu. Sau thời gian hồi lưu xác định để xà phòng hóa dầu hoặc mỡ, lượng dư còn lại được chuẩn độ ngược bằng axit clohydric. Quy trình tương tự đối với chỉ số iốt, ở đó lượng dư của iốt clorua (dung dịch Wijs) được chuẩn độ ngược bằng natri thiosunfat.
Để biết thêm thông tin về phân tích mỡ và dầu ăn, hãy tham khảo Bản tin Ứng dụng miễn phí AB-141 của chúng tôi.
3. Chuẩn độ ngược được thực hiện như thế nào?
Phương pháp chuẩn độ ngược được thực hiện theo nguyên tắc chung này:
- Thêm thuốc thử B dư vào chất phân tích A.
- Để thuốc thử B phản ứng với chất phân tích A. Việc này có thể cần chờ đợi một khoảng thời gian hoặc thậm chí là cần đun hồi lưu (ví dụ: chỉ số xà phòng hóa).
- Chuẩn độ lượng dư còn lại của thuốc thử B bằng dung dịch chuẩn độ T.
Đối với bước đầu tiên, quan trọng là phải thêm chính xác thể tích của thuốc thử B. Do đó, cần sử dụng buret để thêm thuốc thử này (Hình 2).
Hơn nữa, điều quan trọng là phải biết chính xác số mol của thuốc thử B. Điều này có thể đạt được theo hai cách: Cách đầu tiên là thực hiện xác định mẫu trắng tương tự như cách chuẩn độ ngược của mẫu, nhưng không có mẫu phân tích. Nếu thuốc thử B là một dung dịch chuẩn độ thông thường (ví dụ: EDTA), cũng có thể tiến hành chuẩn hóa nồng độ thuốc thử B trước khi thực hiện chuẩn độ ngược.
Trong mọi trường hợp, việc chuẩn hóa nồng độ của dung dịch chuẩn độ T là cần thiết. Điều này sẽ đưa ra hai quy trình phân tích chung sau đây:
Chuẩn độ ngược với mẫu trắng
- Xác định hệ số hiệu chỉnh của dung dịch chuẩn độ T
- Xác định mẫu trắng (chuẩn độ ngược bỏ qua mẫu)
- Chuẩn độ ngược mẫu
Chuẩn độ ngược với việc chuẩn hóa
- Xác định hệ số hiệu chỉnh của dung dịch chuẩn độ T
- Xác định hệ số hiệu chỉnh của thuốc thử B
- Chuẩn độ ngược mẫu
Lưu ý: vì bạn đang thực hiện chuẩn độ ngược, nên thể tích mẫu trắng sẽ lớn hơn thể tích tại điểm tương đương (EP), khác với mẫu trắng trong chuẩn độ trực tiếp.. Do đó, thể tích EP phải được trừ đi khỏi thể tích mẫu trắng hoặc thể tích thuốc thử B đã thêm vào.
Để biết thêm thông tin về việc chuẩn hóa dung dịch chuẩn độ, vui lòng tham khảo bài viết trên blog của chúng tôi về chủ đề này.
4. Cách tính kết quả cho phương pháp chuẩn độ ngược
Giống như trong các phương pháp chuẩn độ trực tiếp, để tính toán kết quả của chuẩn độ ngược, cần phải biết tỉ lệ phương trình phản ứng liên quan, cùng với nồng độ và thể tích chính xác. Tùy thuộc vào quy trình phân tích nào đã được mô tả ở trên, việc tính toán kết quả sẽ có một ít sự khác biệt.
Đối với chuẩn độ ngược với mẫu trắng, sử dụng công thức sau để có kết quả dưới dạng phần trăm khối lượng:
VBlank: Thể tích tại điểm tương đương từ việc xác định mẫu trắng theo mL
VEP: Thể tích tại điểm tương đương theo mL
cTitrant: Nồng độ danh nghĩa của dung dịch chuẩn độ theo mol/L
fTitrant: Hệ số hiệu chỉnh dung dịch chuẩn độ (không có đơn vị)
r: Tỉ lệ phản ứng (không có đơn vị)
MA: Khối lượng phân tử của chất phân tích A theo g/mol
mSample: Khối lượng mẫu theo mg
100: Hệ số chuyển đổi để có kết quả dưới dạng %
Tỉ lệ phản ứng r xem xét cả hai phản ứng, chất phân tích A với thuốc thử B và thuốc thử B với dung dịch chuẩn độ T. Nếu hệ số định lượng luôn bằng 1, chẳng hạn như trong các chuẩn độ ngược phức chất hoặc chỉ số xà phòng hóa, thì tỉ lệ phản ứng cũng là 1. Tuy nhiên, nếu hệ số tỉ lệ của một phản ứng không bằng 1, thì tỉ lệ phản ứng phải được xác định. Tỉ lệ phản ứng có thể được xác định theo cách sau:
- Phương trình phản ứng giữa A và B
- Phương trình phản ứng giữa B và T
- Nhân hai tỷ số phản ứng lại với nhau
Ví dụ 1
Ví dụ 2
Dưới đây là một ví dụ thực tế về lithi carbonat, có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ ngược sử dụng axit sunfuric và natri hydroxit.
Lithi carbonat phản ứng theo tỷ lệ 1:1 với axit sunfuric. Để xác định lượng axit sunfuric dư, cần hai mol natri hydroxit cho mỗi mol axit sunfuric, dẫn đến tỷ lệ 1:2. Điều này tạo ra tỷ lệ định lượng r là 0.5 cho phương pháp chuẩn độ ngược này.
Đối với chuẩn độ ngược với việc chuẩn hóa thuốc thử B, sử dụng công thức sau để có kết quả dưới dạng phần trăm khối lượng:
VB: Thể tích thuốc thử B đã thêm vào theo mL
cB: Nồng độ danh nghĩa của thuốc thử B theo mol/L
fB: Hệ số chuẩn độ của thuốc thử B (không có đơn vị)
VEP: Thể tích tại điểm tương đương theo mL
cT: Nồng độ danh nghĩa của dung dịch chuẩn độ T theo mol/L
fT: Hệ số hiệu chỉnh dung dịch chuẩn độ T (không có đơn vị)
sBT: Hệ số tỉ lệ phản ứng giữa thuốc thử B và dung dịch chuẩn độ T
sAB: Hệ số tỉ lệ phản ứng giữa chất phân tích A và thuốc thử B
MA: Khối lượng phân tử của chất phân tích A theo g/mol
mSample: Khối lượng mẫu theo mg
100: Hệ số chuyển đổi để có kết quả dưới dạng phần trăm
Các máy chuẩn độ hiện đại có khả năng tự động tính toán kết quả của phương pháp chuẩn độ ngược. Tất cả thông tin liên quan đến các biến số đã sử dụng (ví dụ: giá trị mẫu trắng) được lưu trữ cùng với kết quả để đảm bảo tính truy xuất đầy đủ.
Tóm tắt:
Phương pháp chuẩn độ ngược không khác biệt quá nhiều so với các phép chuẩn độ thông thường và cùng áp dụng chung nguyên tắc. Các điểm sau đây là cần thiết cho phương pháp chuẩn độ ngược:
- Biết các tỉ lệ phản ứng giữa chất phân tích và thuốc thử B, cũng như giữa thuốc thử B và dung dịch chuẩn độ T.
- Biết chính xác nồng độ của dung dịch chuẩn độ T.
- Biết chính xác nồng độ của thuốc thử B, hoặc thực hiện xác định mẫu trắng.
- Sử dụng các tham số chuẩn độ phù hợp tùy thuộc vào phép phân tích của bạn.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về cách cải thiện phương pháp chuẩn độ của mình, hãy xem bài viết trên blog của chúng tôi bên dưới đây, ở đó bạn có thể tìm thấy các mẹo thực tế để cải thiện phép chuẩn độ.
Nếu bạn không chắc chắn về cách xác định nồng độ chính xác của dung dịch chuẩn độ T hoặc thuốc thử B bằng cách chuẩn hóa đung dịch chuẩn độ, hãy xem bài viết liên quan của chúng tôi ở đây.
