Đã xây dựng được thuật toán và chương
trình tính lặp theo phương pháp bình
phương tối thiểu cho hệ triaxit, có kể đến229
ảnh hưởng của lực ion từ dữ liệu thực
nghiệm đo pH.
Sử dụng thuật toán và chương tính chúng
tôi đã đánh giá được HSCB Ka1 của H3PO4
từ thực nghiệm đo pH của dung dịch H3PO4
và pH của dung dịch đệm H3PO4
+
H PO 2 4 . Kết quả thu được phù hợp tốt
với kết quả đã được công bố trong tài liệu
tham khảo [5] và góp phần khẳng định tính
đúng đắn của thuật toán tính lặp theo
phương pháp bình phương tối thiểu xác
định hằng số phân li axit vừa đơn giản vừa
hiệu quả.
Đã phân tích để bước đầu tìm được qui luật
chọn hệ nghiên cứu thích hợp cho việc xác
định HSCB axit-bazơ
9 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 794 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xác định hằng số cân bằng của axit photphoric từ dữ liệu ph thực nghiệm bằng phương pháp bình phương tối thiểu i. xác định hằng số phân ly nấc một của axit photphoric - Đào Thị Phương Diệp, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
221
Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 20, số 3/2015
XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA AXIT PHOTPHORIC TỪ DỮ LIỆU pH
THỰC NGHIỆM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG TỐI THIỂU
I. XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PHÂN LY NẤC MỘT CỦA AXIT PHOTPHORIC
Đến tòa soạn 06 – 7 - 2015
Đào Thị Phương Diệp, Vũ Thị Tình, Nguyễn Thị Thanh Mai
Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội
SUMMARY
DETERMINATION OF EQUILIBRIUM CONSTANTS OF PHOSPHORIC ACID
FROM EXPERIMENTAL pH VALUE USING THE LEAST SQUARES METHOD
I. DETERMINATION OF THE FIRST DISSOCIATION CONSTANTS
OF PHOSPHORIC ACID
The first acid dissociation constant of phosphoric acid was determined from pH values of
potentiometric titration combined with an iterative approximation method using the least
squares algorithm (with addition of ionic strength effect). The result shows a good correlation
between experimentally determined pKai values and the values made publicly in reference
material. The programme was written in Pascal language.
Từ khóa: hằng số cân bằng, axit photphoric, thuật toán tính lặp, phương pháp bình phương
tối thiểu, chuẩn độ điện thế.
1. MỞ ĐẦU
Để xây dựng phương pháp xác định hằng
số cân bằng (HSCB) của các axit - bazơ,
trong thời gian gần đây nhóm nghiên cứu
cân bằng ion của khoa Hóa học trường
ĐHSP Hà Nội đã tiến hành thực nghiệm đo
pH và chuẩn độ đo pH của một số dung
dịch đơn, đa axit và đơn bazơ khác nhau.
Từ giá trị pH đo được chúng tôi tiến hành
đánh giá HSCB của các axit theo các
phương pháp tính lặp khác nhau. Kết quả
thu được cho thấy trong các hệ nghiên cứu,
cân bằng nào quyết định giá trị pH của hệ
thì phương pháp tính lặp cho phép xác định
chính xác hằng số phân li axit tương ứng
với cân bằng đó [1], [2], [3].
Với axit tactric do có hằng số phân li axit
nấc 1 và nấc 2 không nhỏ và xấp xỉ nhau
(chỉ lệch nhau 10-3,036/10-4,366 21 lần ) nên
từ giá trị pH của dung dịch axit tactric,
phương pháp bình phương tối thiểu cho
phép xác định đồng thời và chính xác
HSCB cả nấc 1 (Ka1) và nấc 2 (Ka2) [4].
Trong khi đó đối với axit oxalic có Ka1 và
222
Ka2 cũng không nhỏ và chênh lệch nhau
không quá nhiều (khoảng 1000 lần), nhưng
từ giá trị pH của dung dịch axit, phương
pháp nghiên cứu chỉ cho phép xác định
chính xác giá trị Ka1 [1].
Vấn đề đặt ra là đối với triaxit có các giá trị
hằng số phân li axit từng nấc chênh lệch
nhau rất nhiều (khoảng 105 lần) như axit
photphoric thì phương pháp nghiên cứu có
cho phép xác định được đồng thời và chính
xác các giá trị HSCB của axit photphoric từ
giá trị thực nghiệm đo pH của các hệ khác
nhau hay không? Nếu không thì để đánh
giá chính xác từng giá trị Ka1, Ka2, Ka3 cần
phải lựa chọn các hệ nghiên cứu như thế
nào cho hợp lý? Đây chính là những vấn đề
chưa được nghiên cứu, cần được giải quyết
và là nội dung của thông báo này.
2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Việc thiết lập phương trình tính được thực
hiện tương tự như tài liệu [1], nhưng các
bước tính lặp lại được tiến hành tương tự
như trong [4], vì ở đây chúng tôi cũng cố
định lực ion bằng muối trơ KCl 1,00 M. Hệ
số hoạt độ của các ion được tính theo
phương trình Davies:
2
i
Ilg 0,5115.Z ( - 0,2.I)
1+ I
i ; hệ số
hoạt độ của các phân tử trung hòa được
chấp nhận bằng 1. Sự phù hợp giữa giá trị
hằng số cân bằng xác định được từ dữ liệu
thực nghiệm đo pH với giá trị hằng số cân
bằng tra trong tài liệu [5] được coi là tiêu
chuẩn đánh giá tính đúng đắn của phương
pháp nghiên cứu và độ tin cậy của chương
trình tính.
3. THỰC NGHIỆM
Hút 2,00 mL dung dịch axit photphoric
(H3PO4) xuất xứ Anh có độ tinh khiết
84,6%, pha trong bình định mức 250 mL,
thu được dung dịch gốc. Sử dụng dung dịch
NaOH 4,4174.10-2 M (được pha từ NaOH
rắn của Merck và chuẩn hóa lại bằng axit
oxalic rắn của Merck) để chuẩn độ dung
dịch gốc (C0 mol/L) theo phương pháp
chuẩn độ thể tích, với 2 chất chỉ thị metyl
da cam và phenolphtalein, cho kết quả C0 =
1,1586.10-2 M.
Hút chính xác 10 thể tích khác nhau (được
ghi trong bảng 1 dưới đây) từ dung dịch
gốc, cho lần lượt vào 10 bình định mức có
dung tích 100 mL. Thêm vào mỗi bình
50,00 mL dung dịch KCl 2 M (được pha từ
lượng cân chính xác). Định mức bằng nước
cất 2 lần tới vạch, thu được 10 dung dịch
H3PO4 có nồng độ khác nhau (hệ A).
Sử dụng máy đo pH hiện số của Đức
(Schott-Lab 850) để đo pH của 10 dung
dịch hệ A. Để kiểm tra độ chính xác của kết
quả thực nghiệm đo pH của dung dịch
H3PO4 3 4H PO (TN)(pH ) , đồng thời để
kiểm tra việc khống chế lực ion trong hệ
nghiên cứu bằng KCl 1M có hợp lí hay
không, chúng tôi tiến hành tính giá trị pH
theo lý thuyết
3 4H PO (LT)(pH ) của 10 dung
dịch hệ A, với sự chấp nhận các giá trị pKai
của H3PO4 lấy theo tài liệu [6] trong cả hai
trường hợp:
- Trường hợp tính lặp lực ion (chạy theo
chương trình tổng quát)
- Trường hợp khống chế lực ion I = 1 (tính
theo cân bằng phân li nấc 1 của axit
photphoric).
Kết quả thu được, được tóm tắt trong bảng 1.
223
Bảng 1: So sánh kết quả thực nghiệm đo pH của 10 dung dịch hệ A và giá trị pH tính theo lí
thuyết trong 2 trường hợp: khống chế lực ion I = 1 và tính lặp lực ion
Dung dịch 3 4
3
H POC .10 (M) 3 4H PO (TN)pH
3 4H PO (LT)pH (I = 1) 3 4H PO (LT)pH (tính lặp lực ion)
1 1,8985 2,86 2,92 2,92
2 2,8647 2,73 2,76 2,76
3 4,6132 2,53 2,59 2,59
4 5,4350 2,48 2,53 2,53
5 7,1128 2,35 2,43 2,44
6 8,1760 2,31 2,39 2,39
7 9,7970 2,28 2,32 2,33
8 11,650 2,21 2,27 2,27
9 14,000 2,17 2,21 2,21
10 16,100 2,12 2,17 2,17
Nhận xét: Từ kết quả bảng 1 ta thấy giá trị
3 4H PO (LT)pH của các dung dịch H3PO4
trong trường hợp khống chế lực ion I = 1
(ghi trong cột 4) hoàn toàn trùng hợp với
các giá trị
3 4H PO (LT)pH khi tính lặp lực
ion (ghi trong cột 5) và chỉ chênh khoảng
0,03 – 0,08 đơn vị pH so với các giá trị
3 4H PO (TN)pH tương ứng (ghi trong cột 3).
Điều đó chứng tỏ rằng việc sử dụng muối
trơ KCl 1M để khống chế lực ion I = 1
trong hệ nghiên cứu là hoàn toàn hợp lý và
độ nhạy của máy đo pH là tốt, do đó có thể
sử dụng kết quả thực nghiệm đo pH của các
dung dịch axit photphoric để tính HSCB.
Để có được giá trị pH của nhiều hệ
khác nhau, chúng tôi tiến hành chuẩn độ
điện thế 10 dung dịch của hệ A bằng NaOH
4,4174.10-2 M. Kết quả thu được, được ghi
trong bảng 2.
Bảng 2: Kết quả chuẩn độ điện thế 10 dung dịch H3PO4 (hệ A) bằng dung dịch NaOH
(thể tích dung dịch NaOH tính theo mL)
STT
Dung dịch 1 Dung dịch 2 Dung dịch 3 Dung dịch 4 Dung dịch 5
NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH
1 0,00 2,86 0,00 2,73 0,00 2,53 0,00 2,46 0,00 2,35
2 0,50 3,05 0,50 2,79 1,00 2,67 2,00 2,89 2,00 2,64
3 0,60 3,20 1,00 3,10 2,00 3,14 2,50 3,21 3,00 3,01
4 0,80 3,38 1,10 3,39 2,40 3,61 2,80 3,52 3,50 3,31
5 0,90 3,54 1,40 3,79 2,50 3,87 2,90 3,72 3,60 3,43
6 1,00 3,84 1,60 4,45 2,60 4,46 3,00 4,09 3,70 3,58
7 1,10 4,84 1,70 5,15 2,70 5,01 3,10 4,71 3,80 3,81
224
STT
Dung dịch 1 Dung dịch 2 Dung dịch 3 Dung dịch 4 Dung dịch 5
NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH
8 1,20 5,48 1,80 5,50 3,00 5,64 3,20 5,11 3,90 4,15
9 1,30 5,73 1,90 5,73 3,50 6,10 3,35 5,41 4,00 4,68
10 1,40 5,95 2,00 5,86 4,50 6,75 3,50 5,62 4,10 5,07
11 1,60 6,28 2,20 6,13 5,30 7,83 4,00 6,03 4,50 5,61
12 1,90 6,73 2,50 6,43 5,40 8,36 5,00 6,55 5,00 5,98
13 2,00 6,89 3,00 6,98 5,50 8,88 6,00 7,20 6,00 6,45
14 2,10 7,12 3,20 7,38 5,60 9,38 6,30 7,62 7,00 6,93
15 2,20 7,45 3,30 7,74 5,70 9,61 6,40 7,87 8,00 8,06
16 2,30 8,13 3,40 8,41 5,80 9,80 6,50 8,21 8,10 8,74
17 2,40 9,27 3,50 9,22 6,00 10,05 6,60 8,73 8,20 9,13
18 2,50 9,63 3,60 9,61 6,50 10,42 6,70 9,07 8,30 9,42
19 2,60 9,92 3,70 9,87 7,00 10,64 6,80 9,28 8,50 9,81
20 2,70 10,11 4,10 10,38 7,50 10,80 7,00 9,59 8,70 10,05
21 2,80 10,23 4,30 10,51 7,50 10,10 9,00 10,28
22 3,00 10,42 4,50 10,61 8,00 10,38 9,50 10,53
23 3,20 10,58 4,70 10,71 9,00 10,72 10,00 10,70
STT
Dung dịch 6 Dung dịch 7 Dung dịch 8 Dung dịch 9 Dung dịch 10
NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH
1 0,00 2,31 0,00 2,28 0,00 2,21 0,00 2,17 0,00 2,12
2 1,00 2,53 2,00 2,50 3,00 2,45 4,00 2,45 4,00 2,36
3 2,50 2,76 4,00 3,29 4,00 2,62 6,00 2,81 7,00 2,82
4 4,00 3,25 4,10 3,48 5,00 2,86 7,00 3,21 7,50 3,09
5 4,40 3,65 4,30 3,81 6,00 3,39 7,50 3,53 8,00 3,15
6 4,50 3,89 4,40 4,20 6,30 3,72 7,60 3,69 8,50 3,44
7 4,60 4,33 4,50 4,69 6,40 3,93 7,70 3,88 8,70 3,67
8 4,70 4,81 5,00 5,56 6,50 4,23 7,80 4,17 8,80 3,84
9 5,00 5,38 7,00 6,52 6,60 4,66 7,90 4,48 8,90 4,06
10 6,00 6,05 8,00 6,92 6,70 4,92 8,00 4,78 9,00 4,35
225
STT
Dung dịch 6 Dung dịch 7 Dung dịch 8 Dung dịch 9 Dung dịch 10
NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH NaOHV pH
11 6,50 6,26 9,00 7,72 6,80 5,09 8,20 5,11 9,10 4,62
12 8,00 6,84 9.40 9,16 7,00 5,33 8,50 5,39 9,25 4,93
13 9,00 7,47 9,50 9,28 9,00 6,21 10,00 6,01 9,50 5,20
14 9,30 7,99 9,60 9,49 10,00 6,47 13,00 6,66 10,00 5,53
15 9,45 8,52 9,70 9,64 12,00 7,04 15,00 7,14 13,05 6,34
16 9,50 8,72 9,80 9,76 13,00 7,57 16,00 7,58 15,00 6,71
17 9,60 9,08 10,00 9,97 13,50 8,33 16,50 8,05 17,00 7,19
18 9,70 9,35 11,00 10,54 13,70 8,89 16,60 8,28 18,00 7,65
19 9,80 9,55 12,00 10,82 13,80 9,10 16,70 8,48 18,30 7,95
20 10,00 9,81 13,90 9,25 17,00 8,98 18,55 8,38
21 11.00 10,47 14,00 9,38 17,50 9,49 18,60 8,54
22 11,50 10,64 14,10 9,51 18,00 9,79 18,70 8,75
23 12,00 10,76 14,20 9,63 18,50 10,03 19,00 9,23
24 15,00 10,16 19,00 10,22 19,50 9,73
25 15,50 10,37 19,50 10,37 20,00 10,04
26 16,00 10,51 20,00 10,49 21,00 10,40
27 17,00 10,73 21,00 10,68 22,00 10,62
28 17,50 10,81
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Do axit photphoric có các hằng số phân li
kế tiếp chênh lệch nhau rất nhiều cho nên
có khả năng chuẩn độ riêng được nấc 1 và
nấc 2, nhưng không chuẩn độ được nấc 3
(do Ka3 rất nhỏ). Từ kết quả chuẩn độ điện
thế các dung dịch của hệ A, chúng tôi sử
dụng phương pháp giải tích như đã trình
bày trong [1] để xác định pH tương đương
tại nấc 1 (pHTĐ1), tương ứng với thể tích
của dung dịch NaOH dùng để trung hòa
H3PO4 đến điểm tương đương 1 (VTĐ1) và
pH tương đương tại nấc 2 (pHTĐ2), tương
ứng với thể tích của dung dịch NaOH dùng
để trung hòa H3PO4 đến điểm tương đương
2 (VTĐ2). Trong bảng 2 các giá trị VTĐ1 và
pHTĐ1 được ngoại suy từ các giá trị thực
nghiệm được đánh dấu xanh; còn các giá trị
VTĐ2 và pHTĐ2 được ngoại suy từ các giá trị
thực nghiệm được đánh dấu tím nhạt.
Theo nhận xét rút ra từ [2] cho thấy: từ giá
trị thực nghiệm đo pH của dung dịch hỗn
hợp gồm 2 đơn axit có HSCB chênh lệch
nhau nhiều như CH3COOH và 4NH
thì
thuật toán tính lặp theo phương pháp bình
phương tối thiểu cũng như phương pháp
đơn hình chỉ cho phép xác định được chính
xác HSCB của axit mạnh hơn (CH3COOH),
do sự có mặt của axit yếu hơn ( 4NH
)
226
không ảnh hưởng đến pH của dung dịch
hỗn hợp. Như vậy hoàn toàn tương tự: vì
các giá trị HSCB từng nấc của axit
photphoric cũng chênh lệch nhau rất nhiều,
nên khó có khả năng xác định được đồng
thời cả 3 HSCB của H3PO4. Chính vì vậy,
trước hết chúng tôi chọn 3 hệ trong đó có
cân bằng quyết định pH của hệ liên quan
trực tiếp đến hằng số Ka1: hệ A (dung dịch
H3PO4), hệ B (hệ đệm gồm H3PO4
và 2 4H PO
) và hệ C (dung dịch muối
axit 2 4H PO
). Do đó, từ các giá trị VTĐ1
xác định được của 10 dung dịch hệ A,
chúng tôi lựa chọn các thời điểm của từng
phép chuẩn độ, ứng với mỗi giá trị VNaOH
(tương ứng với một giá trị pH thực nghiệm đã
đo được – được đánh dấu vàng trong bảng 2),
mà tại đó VNaOH < VTĐ1, khi đó hệ thu được là
hệ đệm gồm H3PO4 và 2 4H PO
(hệ B), trong
đó
3 4H POC và 2 4H PO
C được tính tương tự
[2]. Và cũng tương tự [4], từ giá trị VTĐ1,
chúng tôi tính được
2 4H PO
C của các dung
dịch muối axit 2 4H PO
(hệ C) thu được tại
nấc 1.
Cũng để kiểm tra độ chính xác của kết quả
đo pH trong quá trình chuẩn độ điện thế,
một lần nữa chúng tôi lại tính giá trị pH
theo lý thuyết của hệ B và hệ C khi khống
chế lực ion I = 1.
Kết quả xác định
3 4H POC , 2 4H PO
C của hệ
B;
2 4H PO
C của hệ C và kết quả so sánh giá
trị thực nghiệm đo pH của hệ B (pHB(TN)) và
hệ C (pHC(TN)) với giá trị pH tính toán lý thuyết
của 2 hệ tương ứng (pHB(LT) và pHC(LT)) được
trình bày trong bảng 3, trong đó pHC(TN)
chính là pHTĐ1.
Bảng 3: So sánh giá trị thực nghiệm đo pH (pHB(TN), pHC(TN)) với giá trị pH tính toán lý thuyết
(pHB(LT), pHC(LT)) của các hệ B và hệ C.
Dung
dịch
Hệ đệm H3PO4 và 2 4H PO
(hệ B) Hệ muối axit 2 4H PO
(hệ C)
VNaOH (mL) 33 4H PO 10 MC .
3
2H PO4
10 MC . pHB(TN) pHB(LT) VTĐ1 (mL)
3
2HPO4
10MC . pHC(TN) pHC(LT)
1 0,60 0,8187 1,0350 3,20 3,29 1,07 1,8208 4,50 4,85
2 1,00 1,0550 1,6990 3,10 3,20 1,61 2,5739 4,51 4,79
3 2,00 0,9993 3,2720 3,14 3,26 2,59 4,1799 4,41 4,70
4 2,50 0,9251 4,0160 3,21 3,31 3,05 4,8435 4,42 4,68
5 3,00 1,6180 4,7330 3,01 3,09 3,95 6,0658 4,46 4,64
6 4,00 0,9553 6,0930 3,25 3,34 4,62 6,9521 4,43 4,62
7 4,10 0,6152 7,5150 3,48 3,55 4,45 8,0146 4,43 4,60
8 6,00 0,8453 8,5498 3,39 3,44 6,54 9,2333 4,42 4,58
9 7,00 1,2740 9,6630 3,21 3,28 7,87 10,649 4,38 4,56
10 7,50 2,1906 10,020 3,09 3,06 9,04 11,824 4,44 4,55
227
Từ bảng 3 ta thấy sự sai lệch giữa giá trị
pH thực nghiệm (ghi ở cột 5) và pH lý
thuyết (cột 6) của hệ B là không đáng kể,
chỉ chênh lệch từ 0,03 đến 0,12 đ.v.pH;
trong khi đó sự khác nhau giữa 2 giá trị pH
tương ứng (ghi ở cột 9 và 10) của hệ C là
khá lớn: từ 0,16 đến 0,35 đ.v.pH. Nhưng
điều đáng lưu ý là khác với sự biến đổi hợp
qui luật của các giá trị thực nghiệm đo pH
của hệ A (bảng 1), ở đây các giá trị pH
thực nghiệm của hệ C không biến thiên
theo qui luật, mà lúc tăng, lúc giảm theo
chiều tăng của nồng độ dung dịch muối
axit, do đó chắc chắn sẽ ảnh hưởng và làm
sai lệch đến kết quả xác định HSCB của
dung dịch axit H3PO4. Chính vì vậy chúng
tôi không sử dụng tập giá trị pH của các
dung dịch 24HPO
thu được trong quá trình
chuẩn độ điện thế dung dịch H3PO4 đến
điểm tương đương 2 (ứng với pHTĐ2)
Từ các giá trị thực nghiệm đo pH của 3 hệ
A, B, C, chúng tôi sử dụng thuật toán tính
lặp theo phương pháp bình phương tối thiểu
để tính các giá trị HSCB của H3PO4. Kết
quả thu được được tóm tắt trong bảng 4
như sau:
Bảng 4: Kết quả xác định chỉ số hằng số phân li từng nấc của axit photphoric từ giá tri thực
nghiệm đo pH của các dung dịch đa axit (H3PO4), dung dịch đệm (H3PO4 và 2 4H PO
) và dung
dịch muối axit ( 2 4H PO
) theo phương pháp bình phương tối thiểu
Hệ A (H3PO4) Hệ B (H3PO4 và 2 4H PO
) Hệ C ( 2 4H PO
)
pHA(TN) pKa1 pKa2 pKa3 pHB(TN) pKa1 pKa2 pKa3 pHC(TN) pKa1 pKa2 pKa3
2,86
2,19
3,29
Không
phù
hợp
Không
xác
định
được
3,20
2,08
5,54
Không
phù
hợp
Không
xác
định
được
4,50
Không
xác
định
được
Không
xác
định
được
Không
xác
định
được
2,73 3,10 4,51
2,53 3,14 4,41
2,48 3,21 4,42
2,35 3,01 4,46
2,31 3,25 4,43
2,28 3,48 4,43
2,21 3,39 4,42
2,17 3,21 4,38
2,12 3,09 4,44
pKai [5] pKa1 = 2,15 pKa2 = 7,21 pKa3 = 12,32
aipK 0,04 3,92 - aipK 0,07 1,67 - aipK
Nhận xét:
Từ kết quả bảng 4 cho thấy: nếu sử dụng
các giá trị pH thực nghiệm của dung dịch
axit photphoric (hệ A) thì thuật toán tính
lặp theo phương pháp bình phương tối thiểu
chỉ cho phép xác định chính xác (lệch 0,04
228
đ.v.pKa so với tài liệu [5]) giá trị hằng số
phân li nấc 1 của axit này. Điều này có thể
giải thích là: đối với H3PO4 do tỉ số giữa
các hằng số phân li kế tiếp chênh lệch nhau
rất nhiều (khoảng 105 lần), nên hầu như chỉ
có cân bằng phân li nấc 1 của H3PO4 (tương
ứng với HSCB Ka1) quyết định pH của hệ
A, do đó giá trị Ka2 mặc dù cũng xác định
được, nhưng không thỏa mãn; còn giá trị
Ka3 thì hoàn toàn không tính được. Tương
tự như vậy: từ các giá trị thực nghiệm đo
pH của dung dịch đệm gồm H3PO4
và 2 4H PO
(hệ B) thì phương pháp bình
phương tối thiểu cũng chỉ cho phép xác
định chính xác giá trị Ka1 (lệch có 0,07
đ.v.pKa so với tài liệu [5]), bởi lẽ pH của hệ
đệm B chủ yếu cũng chỉ do Ka1 quyết định.
Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết luận
rút ra từ [2], [1]: từ giá trị pH đo được của
một dung dịch, phương pháp nghiên cứu
thường chỉ xác định chính xác được giá trị
hằng số cân bằng của quá trình nào ảnh
hưởng trực tiếp đến pH của hệ.
Cũng theo bảng 4 ta thấy: từ các giá trị pH
của dung dịch muối axit 2 4H PO
(hệ C),
chúng tôi không xác định được cả 3 giá trị
HSCB của axit photphoric. Điều này “có
vẻ” không phù hợp với qui luật chung và
hoàn toàn trái ngược với kết quả thu được
từ [1] và [4]: đối với axit oxalic và axit
tactric, thuật toán tính lặp theo phương
pháp bình phương tối thiểu cho kết quả xác
định đồng thời và chính xác nhất cả 2 giá
trị HSCB Ka1 và Ka2 từ giá trị pH của dung
dịch muối axit, bởi vì đối với dung dịch
muối axit thì cả 2 quá trình cho, nhận
proton của chất điện li lưỡng tính này (liên
quan trực tiếp đến cả Ka1, Ka2) đều quyết
định đến pH của dung dịch. Để giải thích
hiện tượng “không bình thường” này, theo
chúng tôi có thể do độ chính xác của kết
quả thực nghiệm chuẩn độ điện thế các
dung dịch của hệ A để ngoại suy giá trị pH
của hệ C bị ảnh hưởng bởi độ nhạy của
máy đo pH trong quá trình chuẩn độ, cho
nên mới có sự biến thiên không theo qui
luật của các giá trị pHC(TN) và mới có sự sai
lệch khá lớn giữa giá trị pH thực nghiệm và
pH lý thuyết (bảng 3). Điều này cũng đã
được khẳng định: độ chính xác của kết quả
xác định pKa phụ thuộc nhiều nhất vào độ
chính xác của giá trị pH đo được, mà kết
quả đo pH lại phụ thuộc rất nhiều vào điều
kiện thực nghiệm như nhiệt độ, độ nhạy và
độ chính xác của máy đo pH[4]
Để có thể rút ra kết luận chính xác, chúng
tôi sẽ tiến hành đánh giá các giá trị HSCB
của axit photphoric từ kết quả đo trực tiếp
các giá trị pH của các dung dịch muối axit
riêng rẽ: muối 2 4H PO
và muối
2
4HPO
trong thông báo tiếp theo.
Như vậy thêm một lần nữa có thể khẳng
định rằng: trong các hệ axit - bazơ, cân
bằng nào quyết định giá trị pH của hệ thì
phương pháp tính lặp cho phép xác định
chính xác hằng số phân li axit tương ứng
với cân bằng đó. Nghĩa là, muốn xác định
được HSCB của quá trình phân li nào thì
cần phải lựa chọn được hệ nghiên cứu thích
hợp, trong đó quá trình phân li này phải
quyết định chủ yếu đến giá trị pH của hệ.
5. KẾT LUẬN
Đã xây dựng được thuật toán và chương
trình tính lặp theo phương pháp bình
phương tối thiểu cho hệ triaxit, có kể đến
229
ảnh hưởng của lực ion từ dữ liệu thực
nghiệm đo pH.
Sử dụng thuật toán và chương tính chúng
tôi đã đánh giá được HSCB Ka1 của H3PO4
từ thực nghiệm đo pH của dung dịch H3PO4
và pH của dung dịch đệm H3PO4
+ 2 4H PO
. Kết quả thu được phù hợp tốt
với kết quả đã được công bố trong tài liệu
tham khảo [5] và góp phần khẳng định tính
đúng đắn của thuật toán tính lặp theo
phương pháp bình phương tối thiểu xác
định hằng số phân li axit vừa đơn giản vừa
hiệu quả.
Đã phân tích để bước đầu tìm được qui luật
chọn hệ nghiên cứu thích hợp cho việc xác
định HSCB axit-bazơ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đào Thị Phương Diệp. (2010) Xác định
hằng số cân bằng của axit oxalic từ dữ liệu
pH thực nghiệm bằng phương pháp bình
phương tối thiểu. Tạp chí Hóa học, T. 48
(4C), tr. 590-596.
[2] Đào Thị Phương Diệp, Tống Thị Son,
Đào Văn Bảy, Nguyễn Thị Thanh Mai.
(2013) Xác định hằng số cân bằng của axit
axetic từ kết quả thực nghiệm đo pH theo
phương pháp bình phương tối thiểu và
phương pháp đơn hình. Tạp chí Hóa học,
T.51 (2C) tr. 702-709.
[3] Đào Thị Phương Diệp, Đào Văn Bảy,
Nguyễn Thị Thanh Mai. (2013) Sử dụng
phương pháp bình phương tối thiểu và
phương pháp đơn hình để xác định hằng số
cân bằng của đơn axit rất yếu từ dữ liệu
thực nghiệm đo pH của dung dịch đơn axit
và đơn bazơ liên hợp. Tạp chí Hóa học, T.
51 (2AB), tr. 581-588.
[4] Đào Thị Phương Diệp, Nguyễn Thị
Thanh Mai, Vũ Thị Tình. (2014) Xác định
hằng số cân bằng của axit tactric từ dữ liệu
pH thực nghiệm bằng phương pháp bình
phương tối thiểu. Tạp chí Khoa học, Khoa
học Tự nhiên T.59, Số 4, tr. 61-68.
[5] Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương
Diệp. (2013) Hoá học phân tích. Câu hỏi
và bài tập. Cân bằng ion trong dung dịch.
NXB Đại học Sư phạm Hà Nội 2005; tái
bản lần thứ ba, có sửa chữa và chỉnh lý.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 22427_74991_1_pb_3723_2096794.pdf