Tài liệu Nghiên cứu phương pháp phân tích định lượng được biên soạn cho sinh viên các ngành công nghệ hóa học, thực phẩm, sinh học, vật liệu và dệt nhuộm dùng làm tài liệu học tập và tham khảo. Phần 1 của tài liệu trình bày những nội dung về: đại cương hóa phân tích; nhắc lại một số kiến thức cần cho hóa phân tích; hằng số đặc trưng của các cân bằng hóa học đơn giản trong nước; hằng số đặc trưng điều kiện của các cân bằng hóa học trong nước;... Mời các bạn cùng tham khảo!
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Nguyễn Thị Thu Vân P H Â N T ÍC H D ỊN H L tftfN G (T i b ả n lầ n th ứ n h ấ t) nanm G BM tạom rcM b ị THƯ VIỆN ,-r - — ĩ - 30026345 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC Q u ố c GIA TP HỒ CHÍ MINH - 2010 M ự c LỤC Lời nói đầu Phần mở đầu Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA PHÂN TÍCH 1 Nội dung u cầu hóa phân tích 11 11 1.2 Phân loại phương pháp phân tích 12 1.3 Các loại phản ứng hóa học dùng hóa phân tích 18 1.4 Các giai đoạn phương pháp phân tích 22 NHẮC LẠI MỘT SỐ KIẾN THỨC CẨN CHO HĨA PHÂN TÍCH 25 Chương 2.1 Dung dịch - nồng độ dung dịch 25 2.2 Cân hóa học - định luật tác dụng khối lượng 31 2.3 Định luật tác dụng đương lượng 32 Chương HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỬA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIAN t r o n g N c 34 3.1 Cân trao đổi điện tử 34 3.2 Cân trao dổi tiểu phân 39 3.3 Úng dụng 46 Chương HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỬA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG NƯỚC 58 4.1 Khái niệm cân nhiễu 58 4.2 Hằng số đặc trưng điều kiện cân trao dổi điện tử 61 4.3 Hằng số đặc trứng điều kiện bán cân trao đổi tiểu phân 67 4.4 Úng dụng 72 Chương XỬ LÝ SỐ T.TF.TTTHựC n g h iệm t h e o p h n g p h p t h ố n g Kê 79 5.1 Các dại lượng thống kê loại sai sơ' hóa phân tích 80 5.2 Sự phân phôi sai số ngẫu nhiên - đường cong sai số chuẩn 84 5.3 ứng dụng 88 P h ầ n hai CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HĨA HỌC 95 Chương PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 97 6.1 Nguyên tắc 97 Các giai đoạn phương pháp phân tích khối lượng kết tủa 98 Úng dụng Chương 110 (■ 113 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH (PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ) 113 7.1 Một số khái niệm 113 7.2 Đường chuẩn độ 114 7.3 Chất thị phương pháp phân tích thể tích ' 118 7.4 Các cách chuẩn độ thơng dụng 125 7.5 Cách tính kết trig phương pháp phân tích thể tích 126 7.6 Sai số hệ thống phướng pháp phân tích thể tích 128 7.7 Các phản ứng rihiiắn độ thơng dung hóa phân tích 144 P h ẩ n ba CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH P H ổ NGHIỆM 161 Chương KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ 163 8.1 Bức xạ điện từ 163 8.2 Tương tác xạ diện từ vật chất 165 8.3 Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế 171 8.4 Định luật Lambert - Beer 183 Chương PHỔ NGUYÊN TỬ - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ 191 9.1 Phổ phát xạ nguyên tử 192 9.2 Phổ hấp thu nguyên tử 208 9.3 Các yếu 'tố khác ảnh hưởng đến phổ phát xạ hấp thu nguyên tử lửa 21 Chương 10 PHỔ TỬ NGOẠI - KHẢ KIÊN 1 Cơ sở lý thuyết Sự hấp thu xạ tử ngoại - khả kiến hợp chất vô phức chất 213 213 221 10.3 Sự hấp thu xạ tử ngoại - khả kiến hợp chất hữu 10.4 Kỹ thuật thực nghiệm ứng dụng 224 231 Chương ĩ PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ PHỔ RAMAN 11.1 Phổ hồng ngoại 238 238 11.2 Hấp thu hồng ngoại số hợp chất hữu vô 253 11.3 Kỹ thuật thực nghiêm ứng dụng phương pháp quang phổ hồng ngoại 269 11.4 Một số khái niệm phổ khuếch tán tán xạ tổ hợp (phổ raman) Chương 12 PHỔ HUỲNH QUANG VÀ LÂN QUANG 274 281 12.1 Sự tạo thành phổ huỳnh quang lân quang 281 12.2 Đặc điểm trình phát quang 284 12.3 Thiết bị phân tích huỳnh quang lản quang 287 12.4 Úng dụng phổ huỳnh quang lân quang 289 Chương 13 PHÓ CỘNG HƯỞNG Từ 291 13.1 Cộng hưởng từ hạt nhân 291 13.2 Cộng hưởng từ điện tử 330 Chương 14 PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ (P hổ k h ối lượng) 14.1 Các giai đoạn hình thành khối phổ 333 333 14.2 lon hóa bầng va chạm điện tử - yếu tô' chi phôi đến phân mảnh 337 14.3 Khối phổ sô' hợp chất hữu 348 14.4 Kỹ thuật thực nghiệm ứng dụng 355 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHẨN TÍCH ĐIỆN HĨA 359 P h ầ n bốn Chương ĩ KHÁI QUÁT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA 361 15!1 Một số khái niệm 361 15.2 Các thuyết q trình điện hóa 367 15.3 Phân loại phương pháp phân tích điện hóa Chương 16 382 PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN KHỐI LƯỢNG VÀ ĐO ĐIỆN LƯỢNG 384 16.1 Phương pháp điện khôi lượng 16.2 Sơ lược phương pháp đo điện lượng Chương 17 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DựA VÀO VIỆC ĐO THẾ 384 396 399 17.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp 399 17.2 Điện cực dùng phương pháp phân tích đo thê 401 17.3 Kỹ thuật thực nghiệm ứng dụng Chương ĩ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VOLT - AMPERE 413 422 18.1 Cơ sở phương pháp 422 18.2 Kỹ thuật thực nghiệm ứng dụng 431 Phần năm PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ Chương 19 CÁC VẤN ĐỂ CHƯNG CỬA PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ 443 445 445 19.1 Đại cương phương pháp sắc ký 445 19.2 Peak sắc ký 452 19.3 Các đại lượng sắc ký 456 19.4 Tối ưu hóa q trình sắc ký 467 19.5 Kỹ thuật thực nghiệm ứng dụng 471 Chương 20 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ 479 20.1 Sắc ký hấp phụ lỏng (trên cột) 479 20.2 Sắc ký phân bố (trên cột) 483 20.3 Sắc ký trao đổi ion 486 20.4 Sắc ký rây phân tử 496 20.5 Sắc ký mỏng 498 20.6 Sắc ký giấy 505 20.7 Sắc ký khí 507 20.8 Sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) 516 20.9 Úng dụng 521 Chương 21 PHƯƠNG PHÁP TÁCH BẰNG ĐIỆN DI MAO QUẢN 523 21.1 Lý thuyết trình tách bkng điện dí mao quản 523 21.2 Kỹ thuật thực nghiệm 532 Tài liệu tham khảo 540 Lời n ó i đ ầ u Hóa p h n tích m ột phần khoa học hóa học, m ôt môn học mà sinh viên khoa Hóa trường đại học khoa học tự nhiên kỹ thuật p h ả i học N gày nay, nhờ p h t triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử tin học, th iế t bị phân tích hóa học đại hóa, cho phép ta xác đ ịn h nhanh chóng m ẫu p h â n tích chứa hàm lượng nhỏ với độ xác % cao N h iều phịng th í nghiệm trường đại học, viện, trung tâm xí nghiệp trang bị ngày nhiều thiết bị p h â n tích đ ể có th ề điều khiển thiết bị này, địi hỏi p h ả i có m ột số hiểu biết định sở lý thuyết kỹ th u ậ t vận hành chủng Quyến sách P H Â N TÍC H Đ ỊN H LƯỢNG biền soạn cho sinh viên ngành cơng nghệ hóa học, thực phẩm , sinh học, vật liệu dệt nhuộm thuộc Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPH CM dùng làm tài liệu học tập tham khảo Trong phạm vi m ật môn học m ang tính chất sớ, phẩn lý thuyết nhằm trang bị cho sịnh viên m ột số kiến thức cần th iết dế' có th ể vào nghiên cứu phương pháp p h â n tích định lượng cụ thể Cùng với phương pháp p h â n tích hóa học chúng tơi cịn giới thiệu số phương pháp p h â n tích d ụ n g cụ thông d ụ n g nhóm phương phap phân tích phổ, phương pháp phân tích điện phương p h p sác kỷ Trong số p h ẩ n cần tính tốn, chẳng hạn n h việc xác định nồng độ cân vẽ đường chuẩn độ lý ìhuyết (hai nhiệm vụ quail trọng hóa p h â n tích m m uốn thực chúng thường p h ả i giải đa thức có bậc cao), việc cung cấp cho người đọc phương trình có bậc đầy đủ có th ể giải chúng dễ dàng bàng phương tiện tin học, căng giới thiệu cáe điều kiện cần th iết đ ể có th ể hạ bậc phương trình, giúp giải nhanh phương trình với sai sơ chấp nhận N goải p h ẩ n sử dụng chung, chưưng 12, 13, 14, 18, 2G 21 viết riêng cho sinh viên ngành hóa hữu cơ, hóa ỉỳ (phục vụ cho chuyên đê “các phương ph p p h â n tích đ i”).' Mặc dà cố gắng h ế t sức, trin h biên soạn kh ô n g th ể tránh khỏi thiếu sót, m ong nhận ý kiến đóng góp độc giả Đ ịa liên hệ: Phịng T h í nghiệm H óa p h â n tích - Khoa Cơng nghệ Hóa học Dầu khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc g ia TPHCM, 268 L ý Thường K iệt Q.ĨC E m ail: nguyenvanbk@ yahoo.com Thạc sĩ - Giảng viên Nguyễn Thị Thu Vân PHẦN NỞ Dfitl C hư ơng ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA PHÂN TÍCH m 1.1 Nộ! DUNG VÀ U CẦU CỦA HĨA PHÂN TÍCH Hóa học phân tích, hiểu theo nghĩa rộng, khoa học PPPT định tính định lượng chất mà cịn khoa học phương pháp kiểm tra q trình hóa lý kỹ thuật hóa học P hân tích đ ịn h tinh (PTĐT) nhằm xác định diện cấu tử (ion, nguyên tô' hay nhóm ngun tố) mẫu phân tích đồng thời đánh giá sơ hàm lượng chúng: đa lượng, vi lượng, vết, PTĐT phần lớn dựa vào chuyển chất phân tích thành chất có tính chất dặc trưng có màu, có cấu trúc tinh th ể vơ định hình, có trạng thái vật lý định P hân tích định ỉượng (PTĐL) có nhiệm vụ xác định xác hàm lượng câu tử mẫu Phương pháp PTĐL dựa phép đặc tính hóa học, vật lý hoậc hóa lý chất phản ứng hóa học Các phương pháp PTĐL bao gồm PPHH, PPVL, PPH L Vai trò chủ yếu hóa phân tích PTĐL Tuy nhiên thực t ế muôn xác định hàm lượiig mẫu chưa biết thành phần phức tạp, có mặt ion hay nguyên tô' thường cản trở việc xác định cấu tử khác Do đó, dù có yêu cầu hay không, vối mẫu chưa biết thành phần, phải tiến hành PTĐT trước để chọn ... Chương PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 97 6 .1 Nguyên tắc 97 Các giai đoạn phương pháp phân tích khối lượng kết tủa 98 Úng dụng Chương 11 0 (■ 11 3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH (PHƯƠNG PHÁP CHUẨN... BẢN ĐẠI HỌC Q u ố c GIA TP HỒ CHÍ MINH - 2 010 M ự c LỤC Lời nói đầu Phần mở đầu Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA PHÂN TÍCH 1 Nội dung u cầu hóa phân tích 11 11 1. 2 Phân loại phương pháp phân tích 12 1. 3... 3 61 15 !1 Một số khái niệm 3 61 15.2 Các thuyết q trình điện hóa 367 15 .3 Phân loại phương pháp phân tích điện hóa Chương 16 382 PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN KHỐI LƯỢNG VÀ ĐO ĐIỆN LƯỢNG 384 16 .1 Phương pháp