SKKN: Xây dựng hệ thống lý thuyết và bài tập phần chiết dành cho học sinh giỏi thi Quốc gia và Quốc tế.

Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN<br /> 1. Tên sáng kiến: Xây dựng hệ  thống lý thuyết và bài tập phần chiết dành cho học sinh <br /> giỏi thi Quốc gia và Quốc tế.  <br /> 2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi thi Quốc gia, khu  <br /> vực và quốc tế.<br /> 3. Thời gian áp dụng sáng kiến:  Từ năm 2012 đến 2015.<br /> 4. Tác giả: <br /> Họ và tên: Vũ Văn Hợp.<br /> Năm sinh: 1979.<br /> Nơi thường trú: 53 Nguyễn Thi, Phường Thống Nhất, Thành phố  Nam Định, tỉnh Nam <br /> Định.<br /> Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ.<br /> Chức vụ công tác: Giáo viên.<br /> Nơi làm việc: Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, tỉnh Nam Định.<br /> Địa chỉ liên hệ: 370 Đường Vị Xuyên, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định.<br /> Điện thoại: 03503640297.<br /> 5. Đồng tác giả:<br /> a. Họ và tên: Phạm Trọng Thịnh.<br /> Năm sinh: 1987.<br /> Nơi thường trú: 69 Lương Văn Can, thành phố Nam Định.<br /> Trình độ chuyên môn: Cử nhân.<br /> Chức vụ công tác: Giáo viên.<br /> Nơi làm việc: Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, tỉnh Nam Định.<br /> Địa chỉ liên hệ: 370 Đường Vị Xuyên, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định.<br /> Điện thoại: 03503640297.<br /> b. Họ và tên: Trần Việt Hưng.<br /> Năm sinh: 1992.<br /> Nơi thường trú: 247 Trần Quang Khải, thành phố Nam Định.<br /> Trình độ chuyên môn: Cử nhân.<br /> Chức vụ công tác: Giáo viên.<br /> Nơi làm việc: Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, tỉnh Nam Định.<br /> Địa chỉ liên hệ: 370 Đường Vị Xuyên, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định.<br /> Điện thoại: 03503640297.<br /> 6. Đơn vị áp dụng sáng kiến: <br /> Tên đơn vị: TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG.<br /> <br /> 1<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> Địa chỉ: 370 VỊ XUYÊN, TP NAM ĐỊNH.<br /> Điện thoại: 03503 640 297.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> MỤC LỤC<br /> Trang<br /> A. Điều kiện, hoàn cảnh tạo ra sáng kiến kinh nghiệm 3<br /> B. Thực trạng trước khi có sáng kiến kinh nghiệm 3<br /> C. Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm 4<br /> I. Lý thuyết 4<br /> I.1. Định nghĩa chiết 4<br /> I.2. Định luật phân bố 4<br /> II. Xây dựng hệ thống bài tập 7<br /> II.1. Các bài tập cơ bản 7<br /> II.2<br /> 12<br /> . Các bài tập nâng cao<br /> III. Kết luận 29<br /> D. Hiệu quả do sáng kiến kinh nghiệm đem lại 29<br /> E. Cam kết 29<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 4<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> A. ĐIỀU KIỆN, HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:<br /> Chiết để tách các chất là một phương pháp được sử dụng rất nhiều trong hoá học phân tích  <br /> và trong đời sống. Từ  rất lâu, người ta đã sử  dụng các dung môi như  nước để  tách các chất  <br /> màu ra khỏi các cành, lá, hoa, quả  hoặc sử  dụng rượu để  chiết tách thuốc có trong các loại <br /> thảo  dược.  Phương  pháp tách  đó được  gọi  là   phương  pháp  chiết  lỏng­rắn.  Bên cạnh đó, <br /> phương pháp chiết lỏng­lỏng cũng được sử  dụng để  tách các chất hữu cơ  khi tan trong dung <br /> môi này bằng các dung môi khác mà các dung môi dùng để  tách chỉ  có khả  năng hoà tan một <br /> chất trong hỗn hợp các chất đó. Điều đó chứng tỏ đến tầm quan trọng của phương pháp chiết <br /> trong hoá học và trong đời sống. <br /> Từ  khoảng cuối thế  kỉ  20 và đầu thế  kỉ  21, tại các kì thi chọn đội tuyển thi HSG thi  <br /> Olympic quốc tế và thi Olympic quốc tế môn Hoá học, các vấn đề về lý thuyết chiết và bài tập <br /> chiết và thực hành chiết đã xuất hiện, điều đó đặt ra một yêu cầu về nội dung và chương trình <br /> giảng dạy cho học sinh.<br /> Bên cạnh đó, nội dung về phương pháp chiết chỉ được giới thiệu trong một số rất ít các tài <br /> liệu chuyên ngành hoá học nhưng đã xuất hiện trong các tài liệu chuẩn bị  và đề  thi Olympic <br /> Quốc tế, đồng thời cũng đã xuất hiện trong đề thi chọn đội tuyển thi HSG Olympic Quốc tế. <br /> Trong khi đó với yêu cầu của công tác giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi, chúng tôi đã  <br /> bồi dưỡng và giảng dạy cho học sinh chuyên đề này. Dựa trên kết quả giảng dạy của học sinh <br /> và sự tự bồi dưỡng của bản thân, chúng tôi tiến hành viết sáng kiến kinh nghiệm với chuyên  <br /> đề: “XÂY DỰNG HỆ  THỐNG LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN CHIẾT  DÀNH CHO <br /> HỌC SINH GIỎI THI QUỐC GIA VÀ QUỐC TẾ”<br /> Chúng tôi hy vọng với chuyên đề  này, các giáo viên và học sinh có thêm những tài liệu bổ <br /> ích nhằm phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của bản thân.<br /> Mục đích của đề tài: Vận dụng lý thuyết phân tích về cân bằng ion trong dung dịch và cân  <br /> bằng chuyển hoá giữa các chất trong các dung môi không hoà tan khác nhau. Chúng tôi xây  <br /> dựng hệ  thống lý thuyết và các mức độ  bài tập cân bằng chiết phục vụ  cho bồi dưỡng học  <br /> sinh dự thi HSG Quốc gia và chọn đội tuyển thi Olympic quốc tế.<br /> Nhiệm vụ của đề tài: Chúng tôi tiến hành chia đề tài thành các vấn đề cần hoàn thiện sau:<br /> ­ Hệ thống lý thuyết về cân bằng hoà tan giữa các dung môi<br /> ­ Hệ thống các công thức phục vụ tính toán trong các bài tập chiết<br /> ­ Xây dựng các bài tập cơ bản và nâng cao<br /> <br /> B. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI TẠO RA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:<br /> <br /> <br /> 5<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> Giáo viên chưa co tai liêu chinh thông đê giang day cho hoc sinh chuyên hoa. Cac giao viên<br /> ́ ̀ ̣ ́ ́ ̉ ̉ ̣ ̣ ́ ́ ́  <br /> ̣ ̉ ự may mo tai liêu, chon kiên th<br /> day chuyên đêu phai t<br /> ̀ ̀ ̀ ̀ ̣ ̣ ́ ức phu h<br /> ̀ ợp đê giang day. <br /> ̉ ̉ ̣<br /> ̉ ̣ ̉ ́ ược cac vân đê trong đê thi hoc sinh gioi quôc gia va quôc tê thi giáo<br /> Đê hoc sinh giai quyêt đ ́ ́ ̀ ̀ ̣ ̉ ́ ̀ ́ ́ ̀  <br /> ̉<br /> viên cân phai khai thác các ki<br /> ̀ ến thức trong các giáo trình đại học để dạy cho học sinh chuyên. <br /> Liên quan trực tiếp đến chuyên đề, tài liệu viết về hệ thống lý thuyết của chuyên đề khá <br /> ít, bài tập khá nghèo nàn.<br /> C. NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:<br /> I. LÝ THUYẾT<br /> I.1. Định nghĩa chiết<br /> Nếu chất A tan được cả  trong hai dung môi S1 và S2 không tan vào nhau thì khi lắc một ít <br /> chất A trong dung môi S1 với một lượng dung môi S2 thì một phần chất A sẽ chuyển từ S1 sang <br /> S2 cho đến khi cân bằng sau được thiết lập:<br /> (A)S1     (A)S2 (1.1)<br /> Tại thời điểm cân bằng, tốc độ chuyển A từ S1 sang S2 và tốc độ chuyển ngược lại A từ S 2 <br /> sang S1 bằng nhau. Quá trình xảy ra cũng được gọi là quá trình chiết chất A từ  dung môi S1 <br /> sang dung môi S2.<br /> Thông thường, để  hai dung môi không hoà tan vào nhau thì chúng phải có tính chất trái <br /> ngược nhau và khối lượng riêng càng cách xa nhau càng tốt.<br /> Để thoả mãn điều đó thì dung môi S1 thường là dung môi có tính phân cực cao, ví dụ H2O,.. <br /> còn dung môi S2 thường là dung môi không phân cực, ví dụ CCl4, hexen, benzen, CS2.<br /> Các chất được chiết bởi các dung môi không phân cực phải là các hợp chất có tính phân cực <br /> kém hoặc không phân cực. Cụ thể các chất thường được chiết là:<br /> a) Các chất vô cơ<br /> ­ Một số đơn chất như: I2, Br2 chiết được bởi CHCl3, CCl4, benzen,...<br /> ­ Một số phức chất ngay cả ít bền trong dung dịch nước: các phức clorua, bromua, iotđua, <br /> thioxianat,v.v,..., các hợp chất axit dị đa, photphatvanađat, molipđat,v,v....<br /> Ví dụ: Fe(SCN)3 chiết được bởi ete (cho màu đỏ), bởi hexon (metylisobutyl xeton) (cho màu <br /> đỏ tím). Các axit phức như H[AuCl4], H[AuBr4], H[FeBr4],... chiết được bằng các dung môi hữu <br /> cơ chứa oxi.<br /> b) Các hợp chất hữu cơ.<br /> ­ Các phân tử không phân li hoặc phân li một phần trong nước (các axit, bazơ hữu cơ).<br /> ­ Các phức chất giữa ion kim loại và thuốc thử, trong đó đáng chú ý là các càng và các liên  <br /> hợp ion.<br /> <br /> 6<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> Ví dụ: Nhiều cation kim loại (Cu2+, Hg2+, Zn2+, Cd2+,...) chiết được bởi dung dịch đithizon <br /> (điphenyl thiocacbazon) trong CCl4  hoặc CHCl4  do sự  tạo thành hợp chất nội phức tan trong <br /> dung môi hữu cơ.<br /> Ion BiI4­ tạo liên hợp ion với cayion rozamin B (C16H33)4N+ chiết được bởi benzen.<br /> I.2. Định luật phân bố<br /> a) Hằng số phân bố<br /> Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1.1.), ta có:<br /> (1.2)<br /> <br /> Trong đó: (A)S1 là hoạt độ của chất A trong dung môi S1.<br /> (A)S2 là hoạt độ của chất A trong dung môi S2.<br /> KD được gọi là hằng số phân bố.<br /> Do KD là hằng số nên KD phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của các chất tan và dung môi.<br /> Trong đa số  trường hợp, chất nhận một cách gần đúng hoạt độ  bằng nồng độ, nên biểu  <br /> thức (1.2) có thể được biểu diễn như sau:<br />   (1.3)<br /> b) Hệ số phân bố<br /> Trên thực tế, bên cạnh quá trình chiết, còn có các quá trình phụ khác xảy ra trong dung môi <br /> nước và dung môi hữu cơ (phản  ứng axit­bazơ, phản  ứng tạo phức, phản  ứng liên hợp,...), do  <br /> đó người ta dùng đại lượng là hệ số phân bố D để đặc trưng định lượng của quá trình chiết . <br /> D là tỷ  số giữa tổng nồng độ  cân bằng các dạng tồn tại của chất tan trong dung môi hữu cơ <br /> với tổng nồng độ chất tan trong nước.<br /> (1.4)<br /> Trong đó: là tổng nồng độ cân bằng các dạng của A trong pha hữu cơ (organic).<br /> là tổng nồng độ cân bằng các dạng của A trong pha nước (water).<br /> Thực chất DA chính là hằng số phân bố điều kiện KD'  của A.<br /> Do DA là hệ số nên nó phụ thuộc vào pH dung dịch, nồng độ chất tạo phức phụ ở trong pha <br /> nước, nồng độ thuốc thử trong pha hữu cơ.<br /> c) Hiệu suất chiết (E%)<br /> Hiệu suất chiết là tỷ số giữa tổng lượng chất chiết được trong dung môi hữu cơ với tổng  <br /> lượng chất có trong nước trước khi bị chiết.<br /> (1.4)<br /> Chia cả hai số hạng của (1.4) cho Σ [A]oVo  ta có:<br /> <br /> 7<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> (1.5)<br /> d) Thực nghiệm chiết<br /> Để chiết chất tan A từ dung môi (giả sử là nước) bằng dung môi hữu cơ, người ta lắc dung  <br /> môi hữu cơ với dung dịch nước chứa chất A đến khi cân bằng được thiết lập.<br /> Khi cho Vo  Lit dung môi hữu cơ  vào Vw  Lit dung dịch chứa x0  lượng chất A, sau khi cân <br /> bằng được thiết lập, một lượng chất A sẽ phân bố vào dung môi hữu cơ. Do đó sau lần chiết  <br /> thứ nhất trong dung dịch nước còn lại x1 mol chất A. Lúc đó:<br />  ;  <br /> <br /> <br /> (1.6)<br /> Nếu chiết tiếp chất A còn lại trong dung dịch nước bằng cùng V0  Lit dung môi mới thì <br /> lượng chất A còn lại sau lần chiết thứ 2 là:<br /> <br /> <br /> Sau n lần chiết thì lượng chất A còn lại trong dung dịch nước là xn và khi đó:<br /> (1.7)<br /> % chất A còn lại trong nước sau n lần chiết là:<br /> (1.8)<br /> Nếu so sánh được hiệu suất chiết với cùng một thể tích dung môi hữu cơ (Vo) với việc chia <br /> nhỏ  thành n lần chiết, mỗi lần có thể  tích là V o/n  thì sẽ  xác định hiệu suất theo cách nào cao  <br /> hơn? Cụ thể:<br /> Nếu chiết với thể tích là Vo thì lượng chất A còn lại trong dung dịch là:<br /> <br /> <br /> Nếu Vo = Vw <br /> <br /> <br /> Nếu chia n lần chiết với thể  tích của mỗi lần là Vo/n thì lượng chất A còn lại sau n lần <br /> chiết sẽ là:<br /> <br /> <br /> Khi đó với  V0 = Vw =>    Vo = 3473,68 ml<br /> Chú ý: Học sinh có thể giải dựa vào biểu thức của D hoặc E%.<br /> b) Nếu mỗi lần dùng là 25 ml toluen để  chiết được 99%A từ  100,00 ml dung dịch nước <br /> chứa A thì số lần chiết là n, khi đó ta có:<br /> <br /> <br /> Ví dụ 4: Hoà tan 300 mg chất hữu cơ A (MA = 84) trong 250,0 ml nước. Sau đó chiết dung <br /> 12<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> dịch thu được với 100,0 ml benzen. Sau khi hệ đạt đến cân bằng thì thấy lượng chất X còn lại  <br /> trong nước là 40 mg.<br /> Tính KD<br /> Gợi ý: Số mol chất A ban đầu ; số mol chất A còn dư là:<br />  <br /> Xét cân bằng: (A)w    (A)o  KD<br /> <br /> <br /> <br /> Ví dụ 5: Chất B có hằng số phân bố giữa nước và benzen bằng 3,0. <br /> a) Tính thể tích benzen cần lấy để khi chiết 25,00 ml dung dịch chứa 9,0 mg B thì sau lần <br /> chiết đầu tiên đã có 90% lượng chất B bị chiết bởi dung môi hữu cơ.<br /> b) Cần tiến hành bao nhiêu lần chiết, nếu mỗi lần sử dụng 25,00 ml benzen để có thể chiết  <br /> được 90% lượng chất B.<br /> Gợi ý: a) Lượng chất A còn lại trong dung môi nước là 10%, khi đó, dựa vào (1.7), ta có:<br /> <br /> <br /> => Vo  = 75,0 ml.  <br /> b) Gọi n là số lần chiết với Vo = 25,00 ml, ta có:<br /> <br /> <br /> => n = 1,66 ≈  2 lần<br /> Nhận xét: Thông qua ví dụ  này, học sinh có thể áp dụng một cách đơn giản các công thức  <br /> đã chứng minh ở trên để đó xác định hiệu suất chiết của mỗi thí nghiệm.<br /> Ví dụ  6:  Cho biết hằng số  phân bố  KD  của quá trình chiết I2  trong nước bằng dung môi <br /> CCl4 là 85. Người ta lắc 10 ml dung dịch I2 4,0.10­4M với 6 ml CCl4. <br /> Tính nồng độ I2 còn lại trong dung dịch sau khi hệ đạt đến cân bằng.<br /> Hướng dẫn giải<br /> Sử dụng công thức (1.7), ta có:<br /> <br /> <br /> Nhận xét: Trong ví dụ  này, giáo viên có thể  sử dụng ngược lại các giá trị  về nồng độ  còn <br /> lại sau khi chiết để yêu cầu học sinh xác định thể tích của dung môi hữu cơ hoặc sử dụng các  <br /> mối quan hệ khác. Nói cách khác, đây là một bài tập cơ  bản giúp học sinh làm quen với thực <br /> nghiệm chiết.<br /> II.2. Các bài tập nâng cao<br /> II.2.1. Các bài tập áp dụng cho học sinh giỏi thi quốc gia.<br /> <br /> 13<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> Ví dụ  1:  Dung dịch axit axetic (HAx) 0,28M được thêm NaOH cho đến pH = 5 và được  <br /> chiết bằng ete. Hệ số phân bố D = 0,67.<br /> Xác định hằng số phân bố KD.<br /> Cho biết: Hằng số axit của HAx là pKa = 4,76.<br /> Gợi ý: Xét các cân bằng trong dung dịch nước:<br /> CH3COOH    CH3COO­   +  H+ Ka<br /> (CH3COOH)w    (CH3COOH)o KD<br /> Dựa vào biểu thức hệ số phân bố D, ta có:<br /> <br /> <br /> => KD  =  0,485.<br /> Nhận xét: Trong ví dụ  này, học sinh đã bắt đầu làm quen với việc tính toán liên quan đến <br /> các cân bằng giữa hai dung môi và cân bằng trong dung dịch nước. Dựa trên ví dụ  này,  giáo  <br /> viên có thể thiết lập các dạng bài như: tính pH của dung dịch nước, hằng số axit dựa vào hằng  <br /> số phân bố và hệ số phân bố.<br /> Ví dụ 2: Dung dịch chứa axit HA (pKa = 4,0) chiết được bởi benzen:<br /> (HA)w    (HA)o KD = 8,0<br /> Cần thiết lập pH bằng bao nhiêu để không quá 1% HA bị chiết bởi benzen (coi Vw = Vo)?<br /> Gợi ý: Dựa vào biểu thức của hiệu suất chiết ta có:<br />  <br /> <br /> <br /> Vậy pH = 6,90.<br /> Ví dụ 3: Xác định ảnh hưởng của pH trong dung dịch nước đối với hiệu suất của quá trình  <br /> chiết một axit yếu HnA.<br /> Hướng dẫn giải:<br /> Xét các quá trình xảy ra:<br /> ­ Quá trình phân ly của axit HnA trong dung môi nước:<br /> HnA    H+  +  Hn­1A­ Ka1<br /> Hn­1A­    H+  +  Hn­2A2­ Ka2<br /> .......................................... ......<br /> HA(n­1)­    H+  +  An­ Kan <br /> ­ Quá trình chiết:<br /> (HA)w    (HA)o KD<br /> <br /> 14<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> Hệ số phân bố:<br />  <br /> <br /> Trong đó: <br /> <br /> <br /> Dựa vào cân bằng (1.5), ta có:<br /> <br /> <br /> Nhận xét: dựa vào biểu thức vừa chứng minh, chúng ta có thể giải thích được ảnh hưởng  <br /> của yếu tố pH đến hiệu suất chiết của các dung môi. Cụ thể, nếu trong dung dịch axit, nếu pH  <br /> của lớn làm cho α quá nhỏ sẽ làm giảm hiệu suất của các chất. Chính vì thế, tuỳ thuộc vào các <br /> chất bị chiết mà chúng ta có thể  duy trì pH của dung dịch sao cho khả năng chiết được là lớn <br /> nhất.<br /> Ví dụ 4: Chiết axit cacboxylic HA bằng ancol isoamylic.<br /> Thiết lập biểu thức liên hệ giữa hệ số chiết (D) với hằng số chiết K D và hằng số axit của <br /> axit HA trong dung môi nước là Ka trong các trường hợp sau:<br /> a) Giả  thiết trong dung môi hữu cơ  không có quá trình đime hoá, nghĩa là dạng tồn tại là  <br /> dạng monome.<br /> b) Giả thiết trong dung môi hữu cơ dạng tồn tại cân bằng đime hoá của axit HA.<br /> Gợi ý:<br /> a) ­ Trong dung môi nước xảy ra quá trình phân ly axit:<br /> HA       H+   +  A­   Ka<br /> ­ Cân bằng của HA trong hai dung môi<br /> (HA)w    (HA)o KD<br /> Ta có:  <br /> <br /> <br /> b) Trong dung môi nước xảy ra quá trình phân ly axit:<br /> HA       H+   +  A­   Ka<br /> ­ Cân bằng của HA trong hai dung môi<br /> (HA)w    (HA)o KD<br /> ­ Cân bằng đime hoá trong dung môi hữu cơ<br /> 2(HA)o    (H2A2)o Kđi<br /> Ta có: <br /> <br /> <br /> <br /> 15<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> Chú ý: Nếu Kđi rất lớn, khi đó coi như ta có cân bằng mới:<br /> 2(HA)w    (H2A2)o K = Kđi. KD2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ví dụ 5: Axit axetic (HAx) tan một phần trong benzen với hằng số phân bố là KD = 8,01.10­3. <br /> Trong benzen, axit axetic đime hoá một phần theo cân bằng:<br /> 2(HAx)      (HAx)2 Kđi<br /> Xác định Kđi, biết rằng khi lắc 10,00 ml dung dịch HAx 1,00M ở pH = 5,0 với 200 ml benzen  <br /> cho đến khi cân bằng thì sau khi tách trong pha nước chỉ còn 0,920M HAx.<br /> Cho biết: pKa của HAx là 4,76.<br /> Gợi ý: <br /> Trong dung môi nước xảy ra quá trình phân ly axit:<br /> HA       H+   +  A­   Ka = 10­4,76<br /> ­ Cân bằng của HA trong hai dung môi<br /> (HA)w    (HA)o KD = 8,01.10­3<br /> ­ Cân bằng đime hoá trong dung môi hữu cơ<br /> 2(HA)o    (H2A2)o Kđi<br /> Ta có: <br /> ­<br /> Mặt khác, ta có trong dung dịch nước: [HAx] + [Ax ] = 0,920M<br /> <br /> <br /> <br /> => <br /> => <br />  <br /> => <br /> Ví dụ 6: Một trong những phương pháp thích hợp để thu được dung dịch uran có nồng độ <br /> cao là phương pháp tách chiết lỏng­lỏng với pha hữu cơ  là dầu hỏa chứa một nồng độ  nhỏ <br /> hợp chất để tách tributylphosphate (TBP). Khi tách uran dưới dạng uran nitrat (UO2(NO3)2) (kí <br /> hiệu là X) dưới những điều kiện thích hợp, mối quan hệ  giữa nồng độ  uran trong nước và <br /> trong pha hữ cơ được biểu diễn bằng phương trình: <br /> Hằng số phân bố: KD = 10<br /> ở  đây [X]o và [X]w lần lượt là nồng độ  cân bằng (M) của UO 2(NO3)2 trong pha hữu cơ và <br /> <br /> 16<br /> Sáng kiến kinh nghiệm                                               Vũ Văn Hợp­Phạm Trọng Thịnh­Trần Việt <br /> Hưng<br /> ........................................................................................................................................................................<br /> pha nước.<br /> a) Hãy tính % số mol (so sánh với nồng độ đầu) của UO2(NO3)2 còn lại trong pha nước sau <br /> khi tách 1,00 Lit dung dịch (với nồng độ đầu là 0,01 M) bằng 500 mL dung môi hữu cơ.<br /> b) Đề xuất một sơ đồ để chuyển (tách chiết) 96% UO2(NO3)2 trong 1,00 Lit dung dịch nước <br /> sang 500 mL dung môi hữu cơ. <br /> Giả thiết rằng hằng số phân bố không đổi trong quá trình tách chiết (KD = 10). <br /> Gợi ý: <br /> a) Xét cân bằng:  (X)w    (X)o KD<br /> Gọi x là nồng độ cân bằng của UO2(NO3)2 trong pha nước.<br /> Nồng độ cân bằng của UO2(NO3)2 trong pha hữu cơ là <br /> <br /> <br /> Ta có:   <br /> b) 500 mL dung môi hữu cơ có thể được chia ra làm n lần bằng nhau để tách chiết:<br /> Tỉ số thể tích của 2 pha là: Vw/Vo = 1000 :  (500/n) = 2n<br /> ­ Sau lần tách thứ nhất:<br /> D =  = 10                           <br /> →   x1 =                                            <br /> ­ Đối với lần tách 2, nồng độ  đầu của pha nước là   x1, nồng độ  cân bằng là  x2. Sử  dụng <br /> phương trình (8), Chúng ta thay x2 bằng x1, và x1 bằng Co thu được phương trình sau: <br /> x2  = =                <br />  <br /> ­ Sau lần tách thứ n, nồng độ UO2(NO3)2 còn lại trong pha nước là: <br /> xn  =                            <br /> % UO2(NO3)2 còn lại trong pha nước sau n lần tách chiết là: <br /> 100%           <br /> <br />                n = 1 2 3 4 5 6<br /> 16, 8,1 5,2 2,6<br />   = 3,9 3,1<br /> 67 6 7 3<br /> n = 5  →  > Ka  =>  lggD  = lgKD = const<br /> => D = KD = (5,200 + 5,180 + 5,190):3 = 5,190 <br /> ­  Tại pH cao: [H+]