giáo án phương pháp phân tích công cụ

Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ MỞ ĐẦU Hóa học phân tích đóng một vai trò rất quang trọng và có thể nói đóng vai trò sống còn đối với sự phát triển các môn hóa học khác cũng như các ngành khoa học khác, các lĩnh vực của công nghệ, sản xuất và đời sống xã hội. Chỉ cần đơn cử một thí dụ: Muốn tổng hợp một chất mới rồi nghiên cứu các tính chất cũng như những ứng dụng của nó nhất thiết phải sử dụng các phương pháp thích hợp để xác định thành phần nguyên tố, mức độ tinh khiết, xác định cấu trúc của nó. Chính vì thế Engel đã từng nói:” Không có phân tích thì không thể có tổng hợp”. Hoá học phân tích công cụ là môn khoa học về các phương pháp xác định định tính và định lượng của các chất và hỗn hợp của chúng. Như vậy, hoá phân tích bao gồm các phương pháp phát hiện, nhận biết củng như các phương phương pháp xác định hàm lượng của các chất trong các mẫu cần phân tích. Để tiến hành phân tích định tính cũng như phân tích định lượng các chất, đặc biệt khi phân tích các chất trong các mẫu có thành phần phức tạp, người ta thường phải sử dụng các phương pháp tách chất một cách thích hợp. Do có tầm quan trọng như vậy, nên một loạt các chuyên ngành của khoa học phân tích đã ra đời và ngày càng phát triển mạnh như: Phân tích môi trường, phân tích khoáng liệu, phân tích hợp kim, kim loại, phân tích lâm sàng, phân tích dược phẩm, phân tích thực phẩm… Tùy thuộc vào bản chất của các phương pháp phân tích mà người ta chia chúng thành các nhóm chủ yếu sau: + Nhóm các phương pháp hóa học: Nhóm phương pháp hóa học người ta sử dụng chủ yếu các phản ứng hóa học ( thường gọi là các phản ứng phân tích ) và những dụng cụ thiết bị đơn giản để phân tích các chất. Các phương pháp hoá học là cơ sở để phát triển các phương pháp phân tích hiện đại. + Nhóm các phương pháp vật lý và hóa lý: Nhóm các phương pháp vật lý và hóa lý người ta sử dụng các thiết bị máy móc phức tạp để đo hoặc ghi những đại lượng vật lý và hóa lý như cường độ vạch quang phổ phát xạ nguyên tử, cường độ phân rã phóng xạ hạt nhân nguyên tử, điện thế cân bằng của các điện cực nhúng vào dung dịch phân tích, cường độ dòng khi điện phân chất phân tích… Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô đồng nghiệp cũng như lãnh đạo nhà trường, để quyển tài liệu giảng dạy hoàn thiện tốt hơn, đáp ứng nhu cầu của sinh viên và yêu cầu của nhà trường. Xin chân thành cảm ơn GVGD: Lương Công Quang Trang 1 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ I. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU MÔN HỌC Trang bị cho sinh viên cơ sở lý thuyết các phương pháp phân tích công cụ. Đa số các phương pháp thuộc nhóm này là các phương pháp hiện đại nhằm đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao của khoa học, kỹ thuật và đời sống hiện đại. Sự ra đời và phát triển của các phương pháp này là sự kết hợp những thành tựu của khoa học phân tích. Các phương pháp này có một loạt yêu điểm nổi bật như phép xác định một cách tự động hoặc bán tự động những lượng nhỏ, cực nhỏ các chất vô cơ cũng như hữu cơ. Trong nhiều trường hợp các phương pháp công cụ hiện đại cho phép xác định cấu trúc phân tử phức tạp ( các phức chất các chất hữu cơ). Tuy vậy, để nắm vững đầy đủ nguyên lí, bản chất và sử dụng thành thạo các phương pháp này phải nắm vững cơ sở lí thuyết của các loại phản ứng phân tích và phương pháp hóa học phân tích. Sinh viên phải nắm vững những kiến thức cơ bản nhất về lý thuyết hoá học phân tích, nắm được bản chất của phương pháp phân tích vừa phát huy được óc tư duy hóa học và biết cách áp dụng sáng tạo các quy trình phân tích vào việc giải quyết tốt các yêu cầu thực tiễn và thu được kết qủa tốt trong nghiên cứu khoa học nhanh chóng hòa nhập với nền hóa học ngày càng phát triển hiện nay. PHẦN II PHÂN TÍCH TRẮC QUANG VÀ SẮC KÝ CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ QUANG A. Khái niệm mở đầu I. Hai loại phương pháp cơ bản trong phân tích kiểm nghiệm Có thể chia các phương pháp phân tích kiểm nghiệm thành 2 loại chính: Phương pháp trực tiếp và phương pháp gián tiếp. 1. Phương pháp trực tiếp Để định lượng chất X trong mẫu phân tích cho nó tác dụng với thuốc thử R cho ra sản phẩm P. Trong phương pháp trực tiếp. Người ta có thể đo trực tiếp khối lượng P rồi từ phương trình phản ứng tính hàm lượng chất X ( Phương pháp phân tích khối lượng )hoặc ta có thể đo trực tiếp thể tích của dung dịch thuốc thử R mà phản ứng vừa đủ với chất X và củng từ nồng độ của thuốc thử ta có thể suy ra được hàm lượng của chất X có trong mẫu gọi là phương pháp chuẩn độ thể tích chỉ dùng cho việc xác định micro gam của mẫu ( lượng lớn ). 2. Phương pháp gián tiếp Trong phương pháp gián tiếp phải lập đồ thị chuẩn giữa những hàm lượng đã biết của chất X với một tính chất hoá lý nào đố của dung dịch phản ứng. Rồi từ đồ thị đó mới xác định ( thường xác định lượng microgam trong mẫu). II. Phương pháp so màu Tính chất hoá lý được sử dụng ở đây là mật độ quang k/h: A của dung dịch màu. Mật độ quang là thước đo cường độ màu của một dung dịch. Có 2 trường hợp so màu: 1. Trường hợp 1 Nếu bản thân chất cần xác định đã có màu thì ta đo ngay màu của chất đó, rồi từ đồ thị chuẩn chúng ta tính hàm lượng chất cần xác định. 2. Trường hợp 2 Nếu chất cần xác định có màu quá nhạt hoặc không màu thì ta thực hiện một phức màu. Ví dụ: M là ion cần xác định + thuốc thử không màu M 1 R / tạo thành MR / ( phức màu )+ M 1 GVGD: Lương Công Quang Trang 2 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ Ngoài ra trong phương pháp so màu khi ion cần xác định tương tác với hợp chất có màu làm phân huỷ các chất màu đó. Căn cứ vào sự giảm mật độ quang. Người ta củng tính được hàm lượng của chất đó. VD: B + M 1 R / M 1 B + R / BR / + M 1 ( coù maøu ) (Khoâng maøu ) (Khoâng maøu ) Trong phương pháp so màu củng tạo ra phức màu độ bền của chất màu chính là độ bền của phức. Nếu trong hệ phản ứng của chất ta có các phức phụ khác thì độ bền của chất màu phải tính bằng độ bền điều kiện. III. Cảm nhận màu sắc Quan hệ giữa màu dung dịch và kính lọc màu. Các sóng điện từ thuộc một khoảng bước sóng nhất định trong miền thấy được gây ra những cảm giác màu khác nhau dội vào mắt những màu này gọi là màu phổ. Ta có thể cảm nhận được 10 màu phổ như sau: λ = 400 – 435nm : màu tím λ =560- 580nm: Vàng nhạt λ = 435– 480nm : chàm λ = 580 – 595nm : Vàng λ = 480– 490nm : lam λ = 595 – 605nm : da cam λ = 490– 500nm : Lơ λ = 605 – 730nm : Đỏ λ = 500– 560nm :Lục λ = 730 – 760nm : Tía Ánh sáng mặt trời bao gồm các tia thấy được và không thấy được, các tia thấy được chứa đựng cả 10 màu phổ. Mỗi màu có một cường độ khác nhau, nhưng mà tổ hợp các màu này lại thì cho ta một cảm giác màu trắng. Nếu bằng cách nào đó ta loại bớt một màu phổ của ánh sáng trắng thì các màu còn lại sẽ tổ hợp với nhau và gây cho ta một cảm giác màu, màu này gọi là màu bổ sung. Màu phổ + màu bổ sung → Màu trắng VD: Nếu lấy bớt tia màu chàm λ = 435– 480nm thì màu vàng là màu bổ sung của màu chàm. + Đồng hồ màu: GVGD: Lương Công Quang Trang 3 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích cơng cụ 760nm 435 480 490 500 560 580 595 605 730 400nm Lục Vàng chanh Vàng Lam Tím Da cam Chàm Lơ Tía Đỏ Ánh sáng trắng Trong đồng hồ màu các màu nằm đối diện với nhau thì bổ sung cho nhau, khi ánh sáng trắng rội vào dung dịch màu thì dung dịch sẽ hấp thụ một màu phổ nào đó và ta nhìn thấy màu bổ sung của màu phổ đó. Như vậy màu quan sát thấy của dung dịch chính là màu bổ sung của màu phổ đã bị dung dịch hấp thụ. Trong các máy so màu, thì màu quan sát thấy của kính lọc chính là màu phổ. Vì cảm giác màu mang tính chủ quang của con người nên có thể sai lệch nhỏ. IV. Phân loại các máy so màu Bất kỳ dung dịch nào củng có khả năng hấp thụ chọ lọc những tia sáng thuồc một khoảng bước sóng nào đó. Nếu khoảng này nằm ở trong miền thấy được thì dung dịch trở nên có màu, nếu khơng nằm trong miền thấy được ( nằm ngồi ) thì dung dịch trở nên khơng màu. Vì vậy, khái niệm màu cần phải được mở rộng. Màu trong miền bước sóng thấy được và Màu trong miền bước sóng khơng thấy được. Ngày nay các máy so màu được trang bị các tế bào quan điện thay cho sự quan sát màu trực tuếp bằng mắt. Tế bào quan điện nhạy cảm với những tia khơng thấy được. Cho nên các máy so màu quan điện cho phép đo mật độ quang A. Trong vùng phổ quang học trải rọng trừ tử ngoại cho đến thấy được và cho đến hồng ngoại. Tên khoa học của các máy so màu quang điện được gọi là quang kế ( Potometer ). Các loại máy so màu được chia ra các loại chính như sau: + Quang kế tử ngoại và thấy được: Những máy này đo A trong miền tử ngoại và thấy được có trang bị lăng kính hặc máy cách tử để tạo ra tia đơn sắc. + Sắc kế quang điện: Máy này dùng đo A trong miền thấy được và kế cận. Nó có trang bị các kính lọc màu để tạo tia đơn sắc. Trong các phòng thí nghiệm 2 loại máy trên được sử dụng chủ yếu là để định lượng các chất. + Quang kế hồng ngoại: Máy này chỉ đo A trong vùng hồng ngoại. Nó dùng để phân tích cấu trúc. Ví dụ xác định các nhóm chức hữu cơ trong phân tử. V. Khái niệm về phổ phát xạ và phổ hấp thụ GVGD: Lương Cơng Quang Trang 4 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích cơng cụ I Khe vào Thấu kính chuẩn trực lăng kính Thấu kính buồn ảnh Khe ra Cuvet I 0 Các tia đơn sắc bị tách ra khi qua lăng kính. Các nguồn sáng: nh sáng mặt trời, bóng đèn ⇒ Nguồn bức xạ điện từ đa sắc Khi cho chùm tia sáng đa sắc vào lăng kính thì những tia đơn sắc khác nhau theo những hướng khác nhau và tia có bước sóng càng ngắn thì bị lệch càng nhiều. Nhũng tia có cùng bước sóng sau khi qua khổi lăng kính thì sẽ song song với nhau. Bằng cách nquay lăng kính một góc khơng lớn thường quay trong khoảng ± 5 0 so với đường trung bình song song với đáy của lăng kính bằng cách quay lăng kính ta có thể đo được lần lược cường độ I λ của từng tia đơn sắc. Vẽ đồ thị I λ = f( λ ). Ta gọi là phổ phát xạ. Trên đương đi của tia sáng đi ra. Nếu ta đặc một cuvet đựng dung dịch màu chắn ngang dòng sáng đơn sắc ở khe ra. Rồi đo I λ thì lúc này đồ thị I λ = f( λ ) gọi là phổ hấp phụ của dung dịch màu. B. Đinh luật cơ bản về hấp thụ quang I. Định luật 1 ( Định luật Bongueor- lambert) Nếu chiếu một chùm tia đơn sắc và song song có cường độ là I 0 erg/cm.s. Rội vào một dung dịch màu đồng nhất có nồng độ là C(mol/lit), đựng trong một cuvet trong suốt có chiều dày l(cm). Dòng sáng I 0 sẽ bị dung dịch hấp thụ và lượng còn lại là I sẽ ló ra ngồi. I 0 I I a l(cm) I 0 = Ia + I - Định luật hấp thụ quang: “ Những lớp chất có chiều dày đồng nhất trong những điều kiện thí nghiệm như nhau ln ln hấp thụ một tỉ lệ như nhau lượng ánh sáng rọi vào no”. Nếu chia cuvet ra thành những phần dl thì độ giảm cường độ là dI = - α Idl (1) Trong đó α là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng tới và bản chất của dung dịch màu, còn dấu trừ giảm cường độ ánh sáng. Từ phương trình (1) dl I dI α −=⇒ lấy tích phân 2 vế. ∫ ∫ =⇒−= I I l l I I dl I dI 0 0 0 ln αα  α =⇔ I I 0 lg303,2   K I I ==⇒ 303,2 lg 0 α KA I I == 0 lg trong đó A là mật độ quang GVGD: Lương Cơng Quang Trang 5 I λ Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ K I I − =⇒ 10 0 K II − =⇒ 10. 0 Người ta thấy tỉ số I I 0 không phụ thuộc vào cường độ của dòng sáng đi vào mà chỉ phụ thuộc K và  . Khi l là một hằng số thì tỉ số này chỉ còn phụ thuộc vào K do đó K là đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp thụ ánh sáng. II. Định luật 2 (Lamber – Bia) Khi chiếu một chùm sáng đơn sắc có cường độ là I 0 vào một cốc đựng dung dịch đồng nhất nào đó thì một phần ánh sáng bị phản xạ trở lại (Ipx), một phần bị các phần tử có màu trong dung dịch bị hấp thụ ( Iht) các phần tử này hấp thụ ánh sáng mạnh hơn dung môi rất nhiều và một phần truyền ra ngoài dung dich ( It ). I 0 I 0 Ipx 0 0 0 I t I t I ht I ht Cuvec Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: I 0 = Ipx + I ht + I t Trong phân tích đo màu dung môi thường là nước, cốc đượng dung dịch là thuỷ tính trong suốt nên Ipx nhỏ so với I ht và I t mặc khác trong các lược đo ta thường dùng một cốc đựng có dung dịch nên Ipx có cường độ không đổi trong các lần đo. Vì vậy có thể bỏ qua Ipx mà không mắc sai số lớn. I 0 = I ht + I t I 0 và I t được tính bằng cách đo trực tiếp I ht xác định được bằng cách tính hiệu số I 0 - It Trị số I ht chủ yếu phụ thuộc vào số phân tử hay ion có màu ở trong dung dịch. Phụ thuộc vào nồng độ C và bề dày  của dung dịch mà chùm sáng đi qua. Hai dung dịch của hai chất khát nhau có số phân tử hay ion như nhau nhưng có I ht khác nhau cho nên I ht không những phụ thuộc vào nồng độ, bề dày của dung dịch mà nó còn phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ nữa. Sự phụ thuộc này được biểu diễn bằng công thức như sau: C I I t  ε = 0 lg . Định luật Bia đã bổ sung cho định luật 1 là K= ε C còn It chính là I Đại lượng I I 0 lg đặc trưng cho mức độ giảm cường độ áng sáng khi ánh sáng đi qua dung dịch và được gọi là độ tắt hay mật độ quang. Khí hiệu A của dung dịch. ε là một hằng số phụ thuộc vào bản chất của chất của chất hấp thụ ánh sáng và độ dài sóng của áng sáng. Nếu nồng độ C tính bằng mol/lít thì ε là hệ số tắt phân tử. ε là đại lượng đặc trưng rất quan trọng của hợp chất màu. Dựa vào ε ta có thể đánh giá vào độ nhạy của phản ứng. Công thức tính: Là công thức biểu diễn định luật Lamber – Bia có thể phát biểu như sau: Mật độ quang của dung dịch tỉ lệ với tích số nồng độ chất hấp thụ ánh sáng và bề dày của lớp dung dịch đó. GVGD: Lương Công Quang Trang 6 A = C. ε Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ A = C I I .lg 0  ε = do đó It = I 0 . C ε − 10 III. Điều kiện áp dụng định luật Lamber – Bia Phương trình biểu duễn định luật Lamber Bia là: A = C ××  ε Khi đo một chất bằng một cuvet và ở một độ dài sóng nhất định thì ε và  là một hằng số. Khi đó A là một hằng số bật nhất đối với C tức là biểu diễn sự liên hệ giữa A và C là một đường thẳng tuyến tính. C A 2 1 3 Trường hợp này ta tính được nồng độ của dung dịch khảo sát một cách dễ dàng. A x A C x C C x = A x x C = A Ax và A là mật độ quang của dung dịch nghiên cứu và dung dịch chuẩn. Cx và C là nồng độ của dung dịch nghiên cứu và tiêu chuẩn. Nhưng có những trường hợp sự biểu diễn sự liên hệ giữa A và C không phải là một đường thẳng mà là các đường cong 2 và 3 khi đó ta nối rằng sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch không tuân theo định luật Lamber – Bia. Nguyên nhân gây ra sự không tuân theo định luật là: + Ánh sáng chiếu qua dung dịch không phải là ánh sáng đơn sắc. + Do tương tác giữa các hợp phần trong dung dịch. + Do các yếu tố vật lý tác động vào dung dịch. + Do yếu tố khách quan và chủ quan của người phân tích. 1.Trong phân tích trắc quan để tạo những tia đơn sắc ( những tia sáng có một bước sóng nhất định ). Người ta thường dùng các kính lọc quang, lăng kính, hay màng cách tử. Nhưng các tia sáng tạo được không bao giờ đơn sắc tuyệt đối được, nên định luật lamber – Bia chỉ đúng trong một giới hạn nào đó mà thôi. Nếu ta chiếu vào dung dịch không phải là chùm đơn sắc mà là đa sắc. Ta giả sử chùm đa sắc gồm 4 tia đơn sắc là: I 01 , I 02 ,I 03 và I 04 vì các tia này có bước sóng khác nhau nên khi đi qua dung dịch. Chúng bị các phần tử hấp thụ ánh sáng trong dung dịch hấp thụ với mức độ khác nhau là: It 1, It 2 , It 3 và It 4 . Thì mật độ quang của dung dịch. A = 4321 04030201 lg tttt IIII IIII +++ +++ Nếu dung dịch hấp thụ I 02 còn các tia kia hấp thụ rất ít hoặc không hấp thụ thì nếu tăng nồng độ C hoặc  thì It 2 sẽ giảm đi rất nhiều nhưng It 1, It 3 và It 4 thì giảm không đáng kể hoặc không giảm. Khi tăng C hoặc  tới lúc It 2 = 0 nghĩa là dung dịch hấp thụ hoàn toàn I 02 thì mật độ quang của dung dịch như sau. GVGD: Lương Công Quang Trang 7 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ A = 431 04030201 lg ttt III IIII ++ +++ Tới lúc này ta tăng C hoặc  thì A không tăng hoặc tăng rất ít nghĩa là đường A- f(C) không tiến tính nữa mà là đường cong như hình vẽ. Một nguyên nhân quang trọng nữa làm cho sự hấp thụ áng sáng của dung dịch không tuân theo định luật Lamber- Bia là sự tương tác giữa các hợp phần có trong dung dịch dẫn tới sự thay đổi trạng thái mất màu. Các tương tác đó có thể là do sự có mặt của các chất điện li lạ làm ảnh hưởng tới sự phân cực của các phần tử hấp thụ ánh sáng. Có thể là do sự trùng hợp hay giải trùng hợp của các phân tử thuốc thử. Do sự phân ly của các phức màu, do việc dùng dư thuốc thử, do ảnh hưởng nồng độ Ion H + … Ví dụ: Xét trường hợp axit picric ( C 6 H 2 (NO 2 ) 3 OH ) ký hiệu: HA khi hòa tan axit có cân bằng như sau: HA 0 HA H + + A - ( Khoâng maøu ) ( maøu vaøng) ( maøu vaøng) (1) K = H + A - HA 0 Vaø + Từ phương trình trên ta thấy rằng khi pha loãng dung dịch axit picric các phân tử HA 0 không màu sẽ giảm xuống và anion A - màu vàng sẽ tăng lên. Ta biết rằng nếu dung dịch hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật lamber-Bia thì nếu nồng độ của phân tử hay ion của chất hấp thụ ánh sáng giảm đi n lần nhưng bề dày của lớp dung dịch tăng lên n lần thì mật độ quang của dung dịch không thay đổi. Đối với dung dịch axit picric. Nếu ta pha loãng dung dịch đi 2 lần thì cân bằng (1) bị phá vỡ khi đó nồng độ Anion A - giảm chưa tới 2 lần. Cho nên nếu tăng bề dày của dung dịch sau khi pha loãng lên 2 lần thì mật độ quang của dung dịch đo được A 2 sẽ lớn hơn mật độ quang của dung dịch khi chưa pha loãng 2 lần và chưa tăng bề dày lên 2 lần A 1 . A 2 > A 1 . Trong nhiều trường hợp khi nồng độ thay đổi thì cân bằng giữa các dạng có màu khác nhau của chất tan củng bị phân huỷ. Ví dụ: Các dung dịch giữa ion X và thuốc thử R tạo thành phức màu X + R → XR K cb X R XR = Khi pha loãng thì phức màu XR phải phân ly. Do đó khi pha loãng dung dịch n lần thì cường độ màu giảm đi một số lần ( > n ). Do đó định luật Lamber – Bia trong trường hợp này không đúng nữa và dĩ nhiên càng pha loãng ( n càng lớn ) thì sự sai lệch với định luật càng nhiều. Tuy vậy ta có thể làm giảm bớt sự phân ly của phức XR tới mức mà sự sai lệch với định luật lamber – Bia gần như không đáng kể bằng cách ta dùng tnuốc thử R. Muốn thế khi pha loãng ta không dùng nước cất mà dùng thuốc thử để đảm bảo nồng độ của thuốc thử khi pha loãng. Sự phân ly của phức phụ thuộc rất nhiều vào trị số Kcb. Khi Kcb càng nhỏ thì phức phân ly càng ít và sự sai lệch định luật lamber – Bia càng nhỏ khi pha loãng dung dịch. Đương nhiên khi phức bền vững thí việc dùng dư nhiều thuốc thử là không cần thiết mà chỉ cần dùng dư một ít là đủ. Khi dùng dư thuốc thử thì phải đảm bảo dung dịch nghiên cứu và dung dịch tiêu chuẩn có lượng dư như nhau thì kết quả mới tốt. Tuy vậy việc dùng dư thuốc thử không phải luôn luôn cho GVGD: Lương Công Quang Trang 8 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích cơng cụ kết quả tốt. Đặc biệt là khi thuốc thử có màu thì việc dùng dư thuốc thử sẽ làm cho dung dịch có màu phụ, làm cho kết qủa đo lường sẽ sai đi. Nhất là khi ion cần xác định có khả năng tạo thành phức nhiều bậc có màu khác nhau. Trong một số trường hợp cần phải kể tới ảnh hưởng của pH. Vì phần lớn các thuốc thử dùng trong đo màu là các axit yếu (HR) cho nên pH của dung dịch thay đổi sẽ làm thay đổi nồng độ của ion phối tử R - . Do đó có thể làm thay đổi thành phần của phức màu. Ví dụ: Khi xác định Fe 3+ bằng thuốc thử axit Salisilit (H 2 SSal) tuỳ theo pH của dung dịch mà phức có thành phần khác nhau. pH = 1,8 – 2,6 . Phức có thành phần là FeSSal + màu tím pH = 4 – 8 . Phức có thành phàn là {Fe(SSal) 2 ] - má đỏ pH = 8– 11 . Phức có thành phàn là {Fe(SSal) 3 ] 3- màu vàng Độ hấp thụ của thành phần này hồn tồn khác nhau. Ngồi ra khi thay đổi pH của dung dịch có thể dẫn tới việc làm tăng hoặc giảm mật độ quang của dung dịch, do sự tạo thành hay phá hủy phức màu hoặc ion trung tâm của phức bị thủy phân… Ví dụ: Khi axit hóa dung dịch, phức [ Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ sẽ bị phân hủy theo phương trình: Cu(NH 3 ) 4 2+ + 4H + Cu 2+ + 4NH 4 + Màu xanh thẩm Màu xanh nhạt Khi tăng pH của dung dịch thì phức Fe(SCN) 3 màu đỏ máu sẽ bị phá hủy do ion Fe 3+ tạo thành Fe(OH) 3 . Kết luận: Những yếu tố trên chính là làm cho sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch khơng tn theo định luật Lamber – Bia. Để hạn chế những ảnh hưởng trên khi phân tích bằng đo màu ta cần phải: Chọn những tia đơn sắc thích hợp. Chọn thuốc thử và xác định lượng thuốc thử, độ pH của dung dịch và dung mơi thích hợp để hạn chế các yếu tố gây ảnh hưởng. Để hiệu chỉnh bớt các sai số thì dung dịch ngun cứu và dung dịch tiêu chuẩn cần tiến hành chuẩn bị trong các điều kiện hồn tồn như nhau. Đối với các phức màu kém bền thì cần chú ý tới sự pha lỗng dung dịch. Ngồi các ngun nhân cơ bản về tương tác hố học, một số ngun nhân khác cũng gây tác dụng rất lớn đối với sự tn theo định luật Lamber – beer. + Máy dùng để đo chưa mtạo được những tia đơn sắc thuần khiết. Độ chính xác của máy kém, tế bào quan điện và điện kế kém nhạy và do các yếu tố chủ quan của người tiến hành thí nghiệm như tác phong, tính cẩn thận, độ chính xác và độ tinh của mắt… + Ảnh hưởng của thời gian, sự tạo thành và phân huỷ của nhiều phức phụ thuộc rất nhiều vào thời gian, cho nên khi đo ta cần phải xác định thời gian nào thì phức được tạo thành hồn tồn và ổn định thì ta phải tiến hành đo trong thời gian đó. + Nhiệt độ có ảnh hưởng đên sự tạo thành và phân huỷ phức. Do vậy khi đo ta phải giữ ở nhiệt độ khơng đổi, trong đa số các trường hợp, sự thay đổi mật độ quang theo nhiệt độ, trong một giới hạn nhỏ là khơng đáng kể. Vì thế khi đo ta cần giữ nhiệt độ trong khoảng thời gian t = ± 1 0 C ÷ ± 3 0 C là được. + Ngồi ra thứ tự thêm thuốc thử và nồng độ của thuốc thử đem dùng cũng có ảnh hưởng nhiều tạo phức. GVGD: Lương Cơng Quang Trang 9 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ IV. Ảnh hưởng của ion lạ đến màu của dung dịch và cách loại trừ ảnh hưởng đó Phương pháp phân tích đo màu thường dùng để xác định một phân tử ( hay ion) trong một đối tượng phức tạp. + Khi phân tích: Sau khi hoà tan mẫu cân, ta được một dung dịch, trong đó ngoài lượng nhỏ cấu tử cần xác định, còn có một lượng lớn các cấu tử khác, chúng có thể ảnh hưởng tới màu sắc của dung dịch. Có thể quy ảnh hưởng này về mấy trường hợp sau. Ion lạ kết hợp với thuốc thử tạo thành các phức màu hoặc hợp chất không màu. Ion lạ có màu riêng. Ion lạ là những anion, chúng kết hợp với ion cần xác định, lượng tạo thành hợp chất ít phân ly. Do đó trong phân tích đo màu cần phải loại bỏ ảnh hưởng của các ion lạ đến màu của dung dịch. Để loại trừ ảnh hưởng của các ion lạ ta có thể dùng các phương pháp hóa học và vật lý. Khi ion lạ có khả năng tạo phức với thuốc thử. Ta loại trừ ảnh hưởng của nó bằng các cách sau đây: 1. Dùng lượng thuốc thử R thích hợp để nó chỉ tác dụng với ion cần xác định X và không còn để tác dụng với ion lạ M 1 , M 2 … Ta có: Kcb của phức XR là: Kcb = [ ][ ] [ ] XR RX Điều kiện để xác định X bằng thuốc thử R bằng phương pháp đo màu là phải chuyển được 99%X thành phức màu XR khi đó. [ ] [ ] 100 1 = XR X Do đó: KKb (XR) = [ ] R 100 1 ⇒ [ ] )( 100 XRKb KR ≥ (1) Ảnh hưởng của M chỉ có thể bỏ qua nếu M chỉ có tác dụng với R tạo thành 1%MR khi 99%X đã tạo thành XR tức là: [ ] [ ] 100 1 = M MR ⇔ [R] ≤ )( 100 1 MRcb K (2) Khi lượng X gần bằng M. Kết hợp 1 với 2 ta tìm được điều kiện để loại trừ ảnh hưởng của M. [M] = 100Kcb (XM) = 100 1 Kkb (MR) (3) Tức là: Kcb (MR) = 10 4 KKb (XR) Khi lượng ion lạ M gần bằng ion X, muốn loại trừ ảnh hưởng của M thì Kkb (MR) và Kkb ( XR) khác nhau nhiều hơn nữa. VD 1 Xác định Fe 3+ bằng SCN - khi có mặc Co 2+ cho biết: [ ] 3 10.5 2 = + FeeùCN K , 3 2 )( = SCNFe K Tỷ số: 3 )( 10.5 3 2 2 = + FeeùCN SCNCo K K ≈ 10 3 Chưa thoả mãng điều kiện trên. Do đó ta không xác định được Fe 3+ bằng SCN - khi có mặt của Co 2+ . Nhưng nếu trong dung dịch nguyên cứu và dung dịch tiêu chuẩn có chứa lượng SCN - và Co 2+ như nhau thì ta vẫn có thể xác định được Fe 3+ khi có lẫn một lượng nhỏ Co 2+ . GVGD: Lương Công Quang Trang 10 [...]... đó So sánh màu của hai dung dịch trong các bình hoàn toàn như nhau và cả hai dung dịch được chiếu sáng hoàn toàn như nhau Để so sánh màu của hai dung dịch ta có thể dùng bốn phương pháp như sau: Phương pháp pha loãng, phương pháp cân bằng, phương pháp chuẩn độ hay ( phương pháp lặp) và phương pháp dãy tiêu chuẩn Hai phương pháp đầu đồi hỏi phải tuân theo định luật Lamber – beer Còn hai phương pháp sau... trong một lít nước cho Fe3+ = 56? GVGD: Lương Công Quang Trang 25 Trường CĐCN Tuy Hòa GVGD: Lương Công Quang Phân tích công cụ Trang 26 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ CHƯƠNG 5: NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION VÀ SẮC KÝ GIẤY I Sắc ký trao đổi ion Phương pháp săc ký trao đổi ion dựa vào sự tao đổi thuận nghịch giữa các ion của dung dịch định phân tích và các ion đã bị hấp thụ trên nhựa trao... thêm một thể tích đáng kể dung dịch chuẩn, do đó làm cho thể tích trong ống thứ 2 tăng lên rỏ rệt thì phải thêm dần bằng lượng nước cất vào dung dịch nghiên cứu Ghi số ml dung dịch chuẩn đã tiêu tốn và tính kết quả phân tích bằng công thức sau: GVGD: Lương Công Quang Trang 16 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ Vtc xTtc V nc Trong đó Vnc: Là thể tích của dung dịch nghiên cứu(ml) Vtc: Là thể tích của... sánh với lượng đã lấy để phân tích Nếu kết quả sai lệch nhiều thì phải làm lại d Tách Co và Ni từ dung dịch chưa biết Các giai đoạn tách tiến hành như khi tách dung dịch chuẩn và cũng xác định hàm lượng Co và Ni có trong mẫu phân tích II Sắc ký giấy Sắc ký giấy một dạng của sắc ký phân bố, về cơ chế sắc ký phân bố giống với phương pháp chiết đã trình bày Việc tách các chất bằng phương pháp sắc ký phân. .. điện 5 4 3 2 1 X 6 9 8 7 1 Bóng đèn 2 Thấu kính 3 Kính lọc sáng 4 Cuvét đựng dung dịch GVGD: Lương Công Quang 5 Tế bào quang điện 6 Điện kế 7 Biến trở, 8 Biến trở 9 Khoá đèn Trang 19 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ b Nguyên lý hoạt động của máy Ánh sáng đi từ đèn 1 toả ra thành chùm sáng song song đi qua thấu kính 2, đi qua kính lọc sáng 3 và cuvet đựng dung dịch 4 rồi đập vào tế bào quang điện... nhất là cường độ ánh sáng phải không đổi, muốn vậy ta phải điều chỉnh sự đốt sáng của đèn 1 bằng hai biến trở 7 ( điều chỉnh sơ bộ) và 8 ( điều chỉnh chính xác) GVGD: Lương Công Quang Trang 20 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ 2 Trình bày các bước tiến hành đo và tính toán Khi đo ta đặt cuvét có chứa dung dịch không vào trong máy đo rồi đóng khoá 9 của đèn 1, điều chỉnh sự đốt sáng của bóng đèn... gpó, các ion vết As, Bi, Sb cũng bị kết tủa, tách lấy kết tủa, hoà tan trong axit, GVGD: Lương Công Quang Trang 12 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ dung dịch thu được sẽ chứa các ion vết As, Bi, Sb với nồng độ đủ lớn để có thể định lượng được bằng phương pháp đo màu b Tách bằng chiết Nguyên tắc của phương pháp tách này: Là lấy dung dịch với một dung môi hữu cơ thích hợp không hoà tan trong nước Khi... tính được hàm lượng của chất cần định lượng V xV / Tnc = Ttc tc/ nc Vtc xVnc Người ta sử dụng phương pháp này khi màu của hai dung dịch so sánh gần như nhau Nếu màu của hai dung dịch khác nhau nhiều thì xác định bằng phương pháp này cho kết quả không chính xác 2 Phương pháp cân bằng màu Nguyên tắc của phương pháp này là cân bằng từ khác nhau về cường độ màu của dung dịch nghiên cứu và dung dịch tiêu... còn phải chú ý đến một điều kiện quan trọng nữa là tốc độ phân lớp phải nhanh, đồng thời cũng cần chú ý tới tỷ trọng, độ bay hơi và độ sôi của dung môi Ngoài các phương pháp tách trên, người ta còn tách các ion lạ bằng phương pháp sắc ký, điện phân, hoá khí… V Các đại lượng dùng trong phân tích trắc quang và tính chất của chúng 1 Hệ số tắc phân tử A ε= Trong đó: lC A: Không thứ nguyên l: Cm C: mol/l... toàn bộ dung dịch đã cần phân tích đã dội qua cột, ta rữa ngay cột nhiều lần bằng nước cất, tiếp đó ta giải hấp các ion bị hấp thụ trên cột bằng dung dịch rữa thích hợp rồi tiến hành phân tích Việc tách bằng ion không phức tạp, nếu ta chọn được ionit, phản ứng của dung dịch phân tích, dịch rữa, các điều kiện hấp thụ và rữa thích hợp thì việc tách sẽ hoàn toàn thành công Phương pháp tách bằng sắc ký trao . khoa học phân tích đã ra đời và ngày càng phát triển mạnh như: Phân tích môi trường, phân tích khoáng liệu, phân tích hợp kim, kim loại, phân tích lâm sàng, phân tích dược phẩm, phân tích thực. các phản ứng phân tích ) và những dụng cụ thiết bị đơn giản để phân tích các chất. Các phương pháp hoá học là cơ sở để phát triển các phương pháp phân tích hiện đại. + Nhóm các phương pháp vật lý. Lương Công Quang Trang 1 Trường CĐCN Tuy Hòa Phân tích công cụ I. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU MÔN HỌC Trang bị cho sinh viên cơ sở lý thuyết các phương pháp phân tích công cụ. Đa số các phương pháp