Phân tích hỗn hợp hai cấu tử co2+ và ni2+ bằng phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến

BÀI 1: PHÂN TÍCH HỖN HỢP HAI CẤU TỬ Co2+ VÀ Ni2+BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN 1 Nguyên tắc

- Dung dịch Ni2+ có màu lục ứng với λmax trong khoảng 380 – 410 nm - Dung dịch Co2+ có màu hồng ứng với λmax trong khoảng 500 – 530 nm

- Do hai cấu tử Ni2+ và Co2+ có λmax khác biệt nên áp dụng tính chất cộng của độ hấp thụ để xác định nồng độ từng cấu tử trong hỗn hợp mà không cần thực hiện hiện các phép tách hoặc che

2 Tiến hành thí nghiệm:

a Khảo sát phổ hấp thụ và tìm λmax của dung dịch Ni2+

sóng trên máy quang phổ UV – Vis

0,3684

b Khảo sát phổ hấp thụ và tìm λmax của dung dịch Co2+

sóng trên máy quang phổ UV – Vis

c Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) cú dung dịch chuẩn NiCl) cú dung dịch chuẩn NiCl2 và CoCl2 0,075M ở các bước sóng λ1 và λ2

- Tiến hành đo dung dịch chuẩn 0,075M, ghi nhận độ hấp thụ ở λ1 và λ2 Tiến hành

d Xác định nồng độ các cấu tử Ni2+ (C1) và Co2+ (C2) trong hỗn hợp

0.3675

- Đo độ hấp thụ của dung dịch hỗn hợp Ni2+ và Co2+ tại hai λ1 và λ2

3 Kết quả và tính toán

a Bước sóng cực đại λmax của Ni2+ và Co2+

- Bước sóng cực đại của Ni2+: λ1 = 393nm - Bước sóng cực đại của Co2+: λ2 = 510nm

b Hệ số hấp thụ ε) cú dung dịch chuẩn NiCl của dung dịch chuẩn NiCl2 và CoCl2 0,075M ở các bước sóng λ1

BÀI 3 : PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ACID – BASE XÁCĐỊNH

NỒNG ĐỘ H3PO4 BẰNG DUNG DỊCH NaOH 1.Nguyên tắc

- Khi trung hoà một axit (đơn hay đa axit) bằng bazơ mạnh, pH tăng dần trong quá trình trung hoà Đường pH=f(V) với V là thể tích dung dịch NaOH thêm vào có những dạng khác nhau tuỳ theo axit được trung hoà là axit mạnh hay axit yếu.

số liệu thu được, vẽ đường pH =f(V), đường cong này có hai điểm uốn tại hai

được nồng độ đương lượng của H3PO4

- Để việc xác định Vtd chính xác, ta có thể dựa vào:

 Tính ∆2pH/(∆V)2

- Phương pháp này giúp loại trừ các sai số do chất chỉ thị gây ra và có thể xác định được nồng độ axit của các dung dịch có màu mà phương pháp xác định điểm tương đương bằng chất chỉ thị màu không thực hiện được

2.Tiến hành thí nghiệm

a Chuẩn độ lại dung dịch NaOH ≈ 0.1N bằng dung dịch H2C2O4 0,1N.

nắp, lắc đều Nạp vào buret bằng dung dịch NaOH, dùng pipet hút lấy 10mL dung dịch H2C2O4 vào erlen 250mL, thêm phenolphtalein Chuẩn độ đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30 giây thì dừng lại, ghi thể tích NaOH đã dùng Lặp lại thí nghiệm 3 lần lấy giá trị trung bình Tính nồng độ NaOH chính xác.

b Chuẩn độ dung dịch H3PO4

i) Chuẩn thô

heliantin rồi chuẩn độ với dung dịch NaOH tới khi dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu da cam thì dừng lại Ghi thể tíchVNaOH đã dùng với Vtđ1 gần đúng

ii) Chuẩn tinh

- Hiệu chỉnh máy đo pH với các dung dịch đệm 7,0; 4,0; 10,0 - Tiến hành chuẩn độ để biết chính xác nồng độ H3PO4 như sau:

thêm nước cất đến ngập điện cực Cho cá từ vào và bật máy để khuấy trộn đều dung dịch (không để cá từ chạm vào điện cực), đợi 30s để dung dịch ổn địnhn, ghi giá trị pH trên máy khi số hiển thị ổn định Sau đó mỗi lần

thêm vào 1ml dung dịch NaOH, ghi giá trị pH (khi đã ổn định) ứng với thể

tích NaOH đã thêm Lặp lại quá trình trên đến khi cách Vtđ1 gần đúng

đúng khoảng 1ml, tăng thể tích NaOH mỗi lần thêm 0,2ml Khi qua Vtđ1 gầnđúng khoảng 2ml, thêm vào 1ml NaOH Làm tương tự như trên đối với

điểm tương đương thứ hai

 Vtđ2 gần đúng = 2Vtđ1 gần đúng = 16 ml

chuẩn độ để xác định điểm tương đương thứ 3

- Rửa sạch điện cực bằng nước cất và ngâm điện cực trong dung dịch KCl có nồng

- Độ dẫn của dung dịch (ꭓ) tuỳ thuộc vào nồng độ và bản chất của các ion trong

dung dịch, đặc biệt là ion H+ và OH có độ dẫn điện cao hơn hẳn Do đó, khi trung hoà một lượng axit mạnh bằng một bazơ mạnh (NaOH) , ta thay thế H+ bằng Na+ , độ dẫn của dung dich sẽ giảm Sau khi trung hoà hết axit, NaOH thêm vào sẽ làm cho độ dẫn dung dịch tăng lên.Với axit yếu, kém phân ly, khi phản ứng trung hoà xảy ra, nếu muối tạo thành có độ dẫn cao hơn hoặc hơi thấp hơn axit, thường đường biểu diễn sẽ hơi đi lên, nằm ngang hoặc hơi đi xuống tương ứng Sau khi axit được trung hoà hết, lượng NaOH dư thêm vào sẽ làm độ dẫn dung dịch tăng mạnh Dựa vào điểm gấp khúc, ta có thể xác định được thể tích tiêu tốn và suy ra nồng độ chất cần xác định

Trong phần này, chúng ta lần lượt tiến hành hai thí nghiệm

- Xác định nồng độ đương lượng của axit mạnh HCl bằng cách chuẩn đọ vớidung dịch bazơ mạnh NaOH Vẽ đương biễu diễn (ꭓ) theo thể tích NaOH thêm

vào, ta sẽ thu được một điểm gãy tương ứng với điểm tương đương Từ đó suy ra V tại điểm tương đương và tính nồng độ đương lượng của dung dịch HCl

- Xác định nồng độ của dung dịch hai axit HCl (axit mạnh) và H3BO3 (axit yếu) trong cùng một dung dịch Hai axit này cùng được trung hoà bằng dung dịch NaOH

chuẩn Đường biễu diễn ꭓ=f(V) có hai điểm gãy tương đương, và từ đó suy ra nồng độ của HCl và H3BO3

2 Tiến hành thí nghiệm

a Chuẩn độ lại dung dịch NaOH

- Cân chính xác 0,63g H2C2O4.2H2O, pha loãng và định mức đến 100ml Ta được dung dịch H2C2O4 0,1N.

- Dùng pipet lấy 10ml dung dịch acid oxalic 0,1N vào erlen 250ml, thêm vào 3 giọt phenolphtalein.

- Chuẩn độ bằng dung dịch NaOH đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30

- Hút chính xác 10ml cho vào becher 250ml - Cho cá từ vào và bật máy khuấy từ.

- Lắp điện cực của máy đo độ dẫn vào và thêm nước đến ngập điện cực (khoảng 100ml)

- Ghi giá trị độ dẫn (khi dung dịch đã ổn định)

- Thêm mỗi lần 1ml NaOH từ buret vào becher, ghi lại độ dẫn của dung dịch sau khi đã ổn định Thêm đến khi đạt 20ml NaOH.

- Rửa điện cực bằng nước cất.

c Chuẩn độ dung dịch hỗn hợp HCl và H3BO3

- Cho cá từ vào và bật máy khuấy từ.

- Lắp điện cực của máy đo độ dẫn vào và thêm nước đến ngập điện cực ( khoảng 100ml)

- Ghi giá trị độ dẫn (khi dung dịch đã ổn định )

- Thêm mỗi lần 1ml dung dịch NaOH từ buret vào becher, ghi lại độ dẫn dung dịch sau khi đã ổn định Thêm đến hết 25ml NaOH.

- Rửa điện cực bằng nước cất.

3 Kết quả và tính toán

a Chuẩn độ dung dịch HCl bằng NaOH

Bảng số liệu 1:

 Phương trình hồi qui: χ1 =χ2

BÀI 6: SẮC KÝ CỘT TRAO ĐỔI ION TÁCH HỖN HỢPMETHYL DA CAM VÀ METYHYLEN XANH

1 Nguyên tắc

- Trong sắc ký cột, dùng phương pháp sắc ký trao đổi ion là kỹ thuật sắc ký trong

đó sự phân tích các chất tan là do lực tương tác tĩnh điện giữa các phân tử chất tan mang điện tích trái dấu với các nhóm cation [RN(CH3)3]+ hay anion (RSO3)- liên kết cộng hóa trị với các tiểu phân của pha tĩnh (thường được gọi là nhựa trao đổi ion).

- Sắc kí trao đổi ion là một phương pháp hiệu quả và hiện đại để tách các ion dựa

vào các nhựa trao đổi ion Nhựa trao đổi ion là những hợp chất cao phân tử, thể rắn, không tan trong nước và có chứa nhóm chức có khả năng trao đổi

- Nhựa trao đổi cation (cationonit): gồm 2 loại - Cationit acid mạnh có nhóm acid sulfonic -SO3-H+

- Cationit acid yếu có nhóm acid cacboxylic -COO-H+.

- Nhựa trao đổi anion (anionit): gồm 2 loại

 Anionit base mạnh có nhóm amin bậc 4 -N(CH3)3+OH

- Anionit base yếu có nhóm amin bậc 1 -NH3+OH-

- Khi một ionit tiếp xúc với dung dịch than nước có chứa ion thì xảy ra sự trao đổi: xRSO3-H+ + Mx+ (RSO3-)xMx+ + xH+

xRN(CH3)3+OH- + Ax- [RN(CH3)3+]xAX- + xOH

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng đối với cân bằng trao đổi ion giữa 1 ion B+ và nhựa trao đổi ion acid sulfonic được nhồi trong một cột sắc ký, ta có:

RSO3-H+(s) + B+(aq) RSO3-B+(s) + H+(aq) - Hằng số cân bằng trao đổi ion Kex của cân bằng trên được viết như sau:

- Ion nào có Kex lớn sẽ bị lưu giữ mạnh trên ionit và ngược lại Kex phụ thuộc vào điện tích của ion đã hydrat hóa Thực nghiệm cho thấy các ion đa hóa trị bị lưu giữ trên ionit mạnh hơn các ion đơn hóa trị.

chính là quá trình hoàn nguyên (tái sinh) ionit Chẳng hạn, với cation dùng HCl để tái sinh, với anionit dùng NaOH để tái sinh

- Trong sắc ký cột còn có nhiều kiểu tách bằng các cơ chế khác nhau như hấp thụ, phân bố, rây phân tử,…Ví dụ, bằng cơ chế hấp phụ con người ta có thể dùng sắc ký cột để tách các hỗn hợp hóa chất khác nhau với các chất hấp thụ như Al2O3, Silicagel, Florisil,…

- Trong bài thực tập này, chúng ta sử dụng nhựa trao đổi cation để thực hiện việc tách ion Ca2+ trong nước cứng trên cột sắc ký, đồng thời ứng dụng sắc ký cột để

- Cho vào ống nghiệm khoảng 20 giọt nước cứng ban đầu + 20 giọt dung dịch nước xà phòng, lắc đều có kết tủa trắng (Ca2+)

b Định lượng ion Ca2+

- Dùng pipet hút chính xác 10ml nước cất cho vào erlen 250ml + 5ml dung dịch NaOH 1M, thêm một ít chất chỉ thị murexide

- Chuẩn độ với dung dịch EDTA 0,01M đến dung dịch từ màu đỏ chuyển sang

- Dùng pipet hút chính xác 10ml nước cứng cho vào erlen 250ml + 5ml dung dịch NaOH 1M, thêm một ít chất chỉ thị murexide

- Chuẩn độ với dung dịch EDTA 0,01M đến khi dung dịch từ màu đỏ chuyển sang

c Tiến hành trao đổi ion

- Cân khoảng 2g nhựa trao đổi cation , ngâm trong nước cất khoảng 10 phút.

- Cho vào cột (đã lót bông ở đáy cột), tạo cột nhựa cao khoảng 15cm Tránh bọt khí lẫn vào nhựa bằng cách luôn giữa một lớp nước trên mặt nhựa.

- Rửa cột vài lần bằng nước cất.

- Dùng pipet hút chính xác 10ml mẫu nước cứng cho vào cột để yên khoảng 5 phút.

- Hứng lấy dung dịch qua cột vào erlen 250ml

- Tính toán hàm lượng ion Ca2+ còn lại trong dung dịch sau khi qua cột VEDTA= 2,3 mL

CEDTA .VEDTA = CCa2+ VCa2+

- Cân 5g Al2O3 vào cốc thủy tinh 100ml + 10ml ethanol vào để tạo thành dạng huyền phù trong ethanol rồi đỗ từ từ đến hết vào cột sắc ký đã lót bông thủy tinh ở đáy.

*Lưu ý: Bề mặt cột Al2O3 phải luôn có một lớp dung môi ở trên (không để khô cột) để tránh hiện tượng gãy cột.

b Quá trình tách hỗn hợp bằng sắc ký

- Rót 2ml dung dịch chứa hỗn hợp 2 thuốc thử (dung dịch II) vào cột.

- Theo dõi quá trình hình thành các vùng có màu vàng cam và màu xanh trong quá trình dung dịch chất màu chảy qua cột sắc ký.

c Rửa giải từng thành phần trên cột

- Rửa bằng ethanol để thu hồi Methylen xanh.

- Phần Methyl da cam được rửa bằng 5ml mước cất và thu vào cốc thủy tinh 100ml.

- Cô đuổi dung môi để thu lấy từng chất màu riêng biệt.

3 Câu hỏi

a Cho biết công thức cấu tạo, tính chất và ứng dụng của 2 thuốc thử Methyl da cam và Methylen xanh.

- Tan ít trong nước lạnh nhưng lại dễ tan trong nước nóng - Bị phân hủy ở nhiệt độ cao

- Không tan trong dung môi hữu cơ

- Trong môi trường axit metyl da cam có màu đỏ(hồng) còn trong môi trường kiềm có màu vàng.

Ứng dụng:

- Dùng làm chất chỉ thị pH- Sử dụng trong chuẩn độ acid

thuốc thử)

- Phát hiện các chất khử mạnh (Ti3+, Cr2+ , ) và chất oxy hóa mạnh (Cl2, Br2, ) do

- Là một loại bột màu xanh lá cây thẫm khi pha loãng với nước có màu xanh lam - Không tan trong Eter, Benzen, tan trong H2SO4 đậm đặc cho dung dịch vàng nhạt - Mất màu xanh khi phẩn ứng với Zn bột hoặc dung dịch Iod

- Dung dịch NaOH làm dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu tím

Ứng dụng:

- Làm chỉ thị oxy hóa – khử

- Dùng trong phân tích thể tích, Phương pháp đo màu xác định thế oxy hóa – khử - Dùng trong phép soi kính hiển vi và làm chất nhuộm màu trong vi sinh vật học

b Nêu những ứng dụng của chất hấp phụ oxit nhôm trong hóa phân tích.

- Một trong những ứng dụng chính của Al2O3 là làm chất hấp phụ, có vai trò quan trọng trong việc làm khô chất lỏng và khí, hấp phụ chọn lọc trong ngành xăng dầu

- Nhôm oxit có thể hấp phụ hơi nước trong quá trình bảo quản mức độ ẩm của không khí trong các thiết bị, máy móc đặc biệt và kho chứa, làm khô các vật liệu ở nhiệt độ thấp, bảo vệ các tranzito và các phần tử bán dẫn

- Nhôm oxit cũng có thể hấp phụ hỗn hợp của các hydrocacbon chưa bão hòa có nhiệt độ sôi cao, các hợp chất màu từ sáp, dầu, chất béo, hấp phụ hỗn hợp khí có nhiệt độ sôi thấp như các khí hiếm, không khí, nito oxit, metan, axetylen trong quá trình phân tách