Chuẩn độ oxy hóa khử | Khái niệm hoá học

1. Định nghĩa

Phép chuẩn độ oxy hóa – khử là phương pháp phân tích thể tích dùng dung dịch chuẩn của chất oxy hóa để chuẩn độ chất khử như sắt (II), mangan (II), iodid… hoặc dung dịch chuẩn của chất khử để chuẩn độ chất oxy hóa như sắt (III), Mn (VII).

Ngoài ra, có những hợp chất không có tính oxy hóa – khử nhưng phản ứng hoàn toàn với chất oxy hóa hay chất khử (Tạo kết tủa hoặc phức chất) cũng có thể định lượng theo phương pháp này.

2. Yêu cầu của phản ứng oxy hóa – khử dùng trong phân tích thể tích

– Phản ứng xảy ra theo chiều cần thiết.

– Phản ứng phải hoàn toàn.

– Phản ứng xảy ra đủ nhanh.

Chiều của phản ứng được dự báo dựa vào thế oxy hóa – khử chuẩn. Trong phần hằng số cân bằng đã trình bày $∆{\mathrm{E}}^{\mathrm{o}}$ tối thiểu để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tuy nhiên hiệu $∆{\mathrm{E}}^{\mathrm{o}}$ chỉ cho chúng ta biết khả năng xảy ra phản ứng, còn thực tế phản ứng có xảy ra hay không, tốc độ nhanh hay chậm phụ thuộc cả vào bản chất hóa học của chúng. Do phản ứng oxi hóa – khử thường là quá trình phức tạp, xảy ra qua nhiều giai đoạn trung gian. Vì vậy, tốc độ phản ứng thường chậm, nhiều khi không đáp ứng yêu cầu cần định lượng. 

3. Các biện pháp để làm tăng tốc độ phản ứng

a. Tăng nhiệt độ:

Khi nhiệt độ tăng thường thì tốc độ phản ứng tăng theo. Đối với hệ đồng thể khi nhiệt độ tăng 10oC, tốc độ phản ứng tăng lên khoảng 2 -3 lần.

Thí dụ phản ứng giữa dung dịch KMnO₄ với acid oxa lic H₂C₂O₄ xảy ra chậm ở nhiệt độ thương, khi đun nóng phản ứng này xảy ra khá nhanh nhưng có trường hợp không thể dùng nhiệt độ để làm tăng tốc độ phản ứng, vì tăng nhiệt độ sẽ làm bay hơi chất phản ứng (như iod), tạo phản ứng oxy hóa do oxy của không khí.

b. Tăng nồng độ:

Trong một số trường hợp người ta tăng nồng độ của thuốc thử để làm tăng tốc độ phản ứng và hay sử dụng kỹ thuật chuẩn độn ngược để xác định nồng độ.

c. Dùng chất xúc tác:

Các phản ứng oxy hóa – khử xảy ra qua nhiều giai đoạn trung gian. Chất xúc tác thường làm tăng tốc độ của các giai đoạn trung gian này.

Ví dụ: iodid (I^–) được dùng để xúc tác cho phản ứng oxy hóa S₂O₃^2- bằng H₂O₂.

d. Có những phản ứng mà sản phẩm tạo thành đóng vai trò xúc tác cho chính phản ứng đó. Thí dụ: Mn2+ trong chuẩn độ bằng thuốc thử KMnO₄.

4. Chỉ thị sử dụng trong phản ứng oxy hóa – khử

a. Định nghĩa

Chỉ thị oxy hóa – khử là các hệ thống oxy hóa – khử mà dạng oxy hóa và dạng khử có màu sắc khác nhau để xác định điểm kết thúc phản ứng.

b. Điều kiện sử dụng

Một chất chỉ thị oxy hóa – khử phải đáp ứng:

– Thay đổi màu tức thời và có thể càng thuận nghịch càng tốt (điều kiện này khó thực hiện được vì ít có phản ứng oxy hóa  – khử nào xảy ra nhanh và thuận nghịch).

– Đủ độ nhạy: để có thể sử dụng một lượng chỉ thị nhỏ mà không kể đến sai số do lượng dung dịch chỉ thị oxy hóa hay khử đã được tiêu thụ để xác định sự thay đổi của màu sắc.