bàì giảng phần thứ hai - phân tích định lượng chương 1 phân tích khối lượng

PHẦN THỨ HAI - PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG Chương 1: PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG Cơ sở nguyên tắc phân tích khối lượng Các bước tiến hành kỹ thuật Định lượng số mẫu 1.1 Cơ sở nguyên tắc phân tích khối lượng  PT khối lượng pp định lượng hóa học = xác định khối lượng chất cần xác định hợp chất  Có hai nhóm phương pháp phân tích khối lượng:  Nhóm phương pháp kết tủa  Nhóm phương pháp chưng cất  Đối với nhóm phương pháp kết tủa:  Đối với nhóm phương pháp chưng cất Cấu tử cần xác định tách khỏi mẫu dạng khí Trong trường hợp này, phép phân tích dựa phép xác định khối lượng chất cất ra, dựa phép xác định chất lại 1.2 Các bước tiến hành kỹ thuật phương pháp kết tủa  Chọn mẫu đại diện, chuyển mẫu phân tích thành dạng dung dịch sau tiến hành qua giai đoạn sau:  Bước 1: Kết tủa cấu tử cần xác định dạng hợp chất thích hợp  Bước 2: Lọc rửa tủa  Bước 3: Chuyển dạng tủa sang dạng cân  Bước 4: Cân Bước 1: Tạo tủa  Chọn dạng tủa thuốc thử thích hợp  Yêu cầu với thuốc thử:  Có tính chọn lọc cao  Thuốc thử thường dùng dư  Lượng thuốc thử dư phải loại bỏ dễ dàng trình lọc, rửa, nung  Thuốc thử có khả tạo thành dạng cân có hàm lượng nguyên tố cần xác định nhỏ tốt, điều giúp giảm sai số cân  Chọn điều kiện tạo tủa thích hợp:  Nếu kết tủa thu tủa tinh thể:  Tiến hành kết tủa từ dung dịch loãng, nóng, khuấy  Kết tủa pH thấp  Sau tạo tủa, để yên thời gian nhằm tạo điều kiện cho tủa lớn lên (làm muồi tủa)  Tránh tượng bão hòa  Nếu kết tủa vơ định hình:  Dung dịch mẫu thuốc thử cần nóng đậm đặc  Thuốc thử thêm nhanh, khuấy  Ngay sau tạo tủa thêm dd chất điện li mạnh để phá lớp điện tích kép bề mặt hạt keo, làm tủa dễ đông tụ  Thêm vào dd lượng nước nóng trước lọc để tách tủa khỏi dd, giảm nồng độ cấu tử lạ  Tủa lọc Bước 2: Lọc rửa tủa  Lọc: Giấy lọc Phễu lọc thủy tinh  Rửa tủa: dd rửa:  Nóng (tăng q trình giải hấp)  Chứa ion chung với kết tủa  Có thể chứa lượng nhỏ acid baz để giảm thủy phân  Thêm chất điện li mạnh để giảm tượng pepti hóa Bước 3: Chuyển tủa sang dạng cân  Sấy nhiệt độ 2500C (nếu cần loại nước)  Nung kết tủa nhiệt độ từ 600 đến 12000C: BaSO4: 700 – 8000C Fe(OH)3 → Fe2O3: 9000C Al(OH)3 → Al2O3: 1000 – 11000C CaC2O4 → CaCO3 (6000C) → CaO (1000 – 12000C)  Thời gian nung: đến tủa có khối lượng khơng đổi Bước 4: Cân Sử dụng cân phân tích  Yêu cầu dạng kết tủa:  Phải dạng tan, tích số tan phải đủ nhỏ để phản ứng kết tủa xảy cách định lượng  Dạng kết tủa phải dễ lọc sau rửa phải tinh khiết Tuy nhiên dạng kết tủa chứa chất khác mà chúng bay xử lý nhiệt  Yêu cầu dạng cân:  Phải chất khơng hút ẩm điều kiện mơi trường phịng thí nghiệm  Có thành phần hóa học với cơng thức hóa học  Mong muốn có phân tử lượng lớn tốt để nâng cao độ xác phương pháp phân tích khối lượng  Cơng thức tính hàm lượng % X aF x   100 G • G: lượng cân mẫu phân tích (g) • a: khối lượng dạng cân (g) • F: hệ số chuyển để tính X VD: Al  26.98154 F   0.5293 Al2O3 101.961 Ví dụ 1: Kết tủa tinh thể: lượng cân thực tế tiện lợi để kết tủa = 0.5g CaCO3 H+ M CaCO3  M CaO a  0.5 g 2+ Ca a C2O42- M CaCO3  0.5 M CaO CaC2O4 t 100.1 0.5   0.9 g 56.1 CaO Ví dụ 2: Kết tủa vơ định hình: lượng cân thực tế tiện lợi để kết tủa=0.1g 2Fe(NO3)3 2MFe(NO3 )3.9H2O  MFe2O3 aFe(NO3 )3.9H2O  0.1g 6OH- to 2Fe(OH)3 Fe2O3 2MFe(NO3 )3.9H2O 0.1 808.010.1 aFe(NO3 )3.9H2O    0.5g MFe O 159.7 VD 3: xác định hàm lượng phần trăm Fe mẫu Fe(NO3)3.9H2O theo khối lượng dạng cân Fe2O3 tách gA  aA1  FB  gFe  aFe2O3  F2Fe/ Fe2O3 ; F2Fe/ Fe2O3  0.6994 aFe(NO3 )3.9H2O  gFe 100  x aFe2O3  F2Fe/Fe2O3 100 gFe100 x % % aFe(NO3 )3.9H2O aFe(NO3 )3.9H2O • Phương pháp tách VD: tính hàm lượng % SiO2 mẫu g A 100 a A  100 x % % a a Vì dạng cân có cơng thức với dạng cần xác định→aA=gA avơi  g SiO2 100  x x g SiO2 100 avôi % aSiO2 100 avôi % 1.3 Định lượng số mẫu Định lượng Al3+ quặng Boxit Định lượng Fe3+ dung dịch Fe2(SO)3 1.3.1 Định lượng Al3+ quặng Boxit  Nguyên tắc: Cân m(g) mẫu quặng, phá mẫu thành dung dịch chuyển toàn Al3+ thành Al(OH)3 dung dịch (NH3 + NH4Cl) pH ≈ -8 Nung Al(OH)3 12000C dạng cân Al2O3 Ion cản trở chất oxy hoá ion có khả tạo kết tủa hydroxyt Kết tủa Al(OH)3 hydroxyt lưỡng tính, vơ định hình màu trắng, nên kết tủa mơi trường có pH thích hợp, tuỳ thuộc vào nồng độ Al3+ban đầu có dung dịch  Kỹ thuật phân tích M (g) quặng V’ (ml) Al3+ V (ml) dd Al3+ Đun gần sôi, thêm giọt MR Dd vàng, kết tủa trắng Thêm giọt NH3 đđ Dd màu hồng Rửa tủa NH3 nóng, lọc Kết tủa trắng Nung 8000 C, 20-30 phút m’ chất rắn sau nung Kết Định lượng Fe3+ dung dịch Fe2(SO4)3  Nguyên tắc  Dùng NH4OH kết tủa Fe3+ dạng Fe(OH)3, nung Fe(OH)3 thu Fe2O3 Fe3++3NH3+3HOH Fe(OH)3+3NH4+ 2Fe(OH)3  Tránh nung kéo dài Fe2O3+3HOH 6Fe2O3 4Fe3O4+O2 Lúc cho thêm HNO3 để oxi hóa Fe3O4 2Fe3O4+2HNO3 3Fe2O3+HOH+2NO2  Để tránh thủy phân Fe2+→Fe3+, thêm HNO3 FeCl3+2HOH Fe(OH)2Cl+2H+ 3Fe3++4HNO3 Fe(OH)2Cl+2HCl 2HOH+Fe3++Cl3Fe3++NO+2HOH+3NO3-  Trong môi trường acid pH=2-3, 75-90oC, kết thúc pH=7-9  Oxi hóa Fe 2+→Fe 3+  Thêm NH4NO3 để tránh tạo hệ keo tăng đông tụ kết tủa vdh, Khi dùng nước rửa NH4Cl, Cl- làm bay Fe Fe(OH)3+3NH4Cl FeCl3+3HOH+3NH3  Tách cation tạo kết tủa với NH3  Loại anion: silicat, photphat (che Fe3+)  Chỉ kết tủa lượng lớn cation gây cộng kết với Fe(OH)3  Kỹ thuật phân tích Acid hóa=HNO3 dung dịch Fe3+ loại ion ngăn cản, đun nóng 75-90oC, khuấy thêm NH3 10% đến mùi nhẹ amoniac Thêm 100mL nước cất nóng, lọc giấy lọc khơng tro Rửa với NH4NO3 2% nóng đến Cl- Sấy kết tủa đến khô, đặt vào chén cân, đốt nóng chén để than hóa, nung 1000oC đến khối lượng không đổi→cân .. .1. 1 Cơ sở nguyên tắc phân tích khối lượng  PT khối lượng pp định lượng hóa học = xác định khối lượng chất cần xác định hợp chất  Có hai nhóm phương pháp phân tích khối lượng:  Nhóm... thành phần hóa học với cơng thức hóa học  Mong muốn có phân tử lượng lớn tốt để nâng cao độ xác phương pháp phân tích khối lượng  Cơng thức tính hàm lượng % X aF x   10 0 G • G: lượng cân mẫu phân. .. hàm lượng % SiO2 mẫu g A ? ?10 0 a A  10 0 x % % a a Vì dạng cân có cơng thức với dạng cần xác định? ??aA=gA avôi  g SiO2 10 0  x x g SiO2 ? ?10 0 avôi % aSiO2 ? ?10 0 avôi % 1. 3 Định lượng số mẫu Định