Xác định sắt trong nước bằng 1.10 – PHENANTROLIN

Xác định sắt trong nước bằng 1.10 – PHENANTROLIN

XÁC ĐỊNH SẮT TRONG NƯỚC BẰNG 1, 10 –

PHENANTROLIN

Phương pháp dãy chuẩn (Buổi sáng-mẫu kiểm tra:Q1B)

I. Nguyên tắc:

- Sử dụng phương pháp trắc quang để xác định hàm lượng Fe2+ có trong một mẫu chất nào đó băng cách thiết lập đường chuẩn phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Fe2+ Từ đường chuẩn và số liệu đo quang của mẫu chất xác định được nồng độ của Fe2+

- Ion Fe2+ tạo phức màu đỏ cam với 3 phân tử 1, 10 – phenantrolin gọi tên là Ferroin

- Phức tồn tại dạng cation ở khoàng pH rộng 2.0 – 9.0, có độ hấp thu cực dại ở

508 nm và hệ số hấp thu phân tử (ε) tại đó bằng 1.1*104 L.mol-1.cm-1 Phức rất bền, có cường độ màu không thay đổi trong nhiều tháng Khoảng tuân theo định luật Beer là 0.13 – 5 μg/mL

- Phản ứng màu chọn lọc giữa 1,10 – phenantrolin và Fe2+ nên có thể xác định riêng lượng Fe2+ ngay cả khi có mặt Fe3+

- Có thể xác định hàm lượng của Fe3+ bằng cách sau: dùng tác nhân khử mạnh như hydroxylamine để khử Fe3+ thành Fe2+, sau đó xác định hàm lượng tổng của ion sắt có trong dung dịch dựa trên lượng Fe2+ (Fe2+ có sẵn trong dung dịch

và sau khi khử Fe3+) Hàm lượng Fe3+ được tính bằng hàm lượng tổng của ion sắt trừ cho hàm lượng của ion Fe2+ có sẵn trong dung dịch (được xác định khi không tiến hành khử Fe3+)

II. Hóa chất, dụng cụ:

- Dung dịch Fe2+ chuẩn 10 ppm

- Dung dịch 1, 10 – phenantrolin 0.5%

- Máy so màu, bình mức 50 ml, becher, pipet các loại

III. Thực hành:

1) Pha dãy chuẩn:

- Pha dãy chuẩn với fiol 50ml với thành phần như sau:

- Sau khi thêm các thuốc thử, để ổn định trong vòng 10ph rồi tiến hành đo

quang

- Các mẫu 2, 3, 4 thể tích chuẩn được lấy bằng pipet 2ml

- Mẫu 5 thể tích mẫu được lấy bằng pipet 5ml

- Mẫu 6, 7, 8 thể tích mẫu được lấy bằng pipet 10ml

2) Chuẩn bị mẫu cần xác định:

- Mẫu cần xác định được định mức 100 ml

- Sử dụng 6 bình định mức 50ml để tiến hành pha các mẫu để xác định nồng độ Trong đó có 3 bình có thêm hydroxylamine (a), 3 bình không có thêm

hydroxylamine (b)

- Trước khi pha 6 bình đã pha trước 2 mẫu “nháp” với 1 mẫu có hydroxylamine

và 1 mẫu không có hydroxylamine để xác định lượng thể tích mẫu cần lấy sao cho khi lên màu, dung dịch có mật độ quang trong khoảng 1/3 đến 2/3 đường chuẩn

- Trường hợp này xác định được là rút 4ml mẫu để đem đi lên màu, xác định nồng độ

- Thể tích mẫu được lấy bằng pipet 5 ml

3) Đo mẫu, kết quả:

- Lấy mẫu trắng (mẫu 1) và mẫu ở bình số 5 tiến hành quét sóng, xác định λmax

- Sử dụng 2 cuvet để tiến hành quét sóng: 1 cuvet đựng mẫu trắng, 1 cuvet đựng mẫu số 5

- Cho mẫu trắng vào trước, rezero đợi cho mật độ quan hiện ở máy về 0 rồi lấy mẫu trắng ra, cho mẫu 6 vào đo và ghi nhận giá trị mật độ quang

- Tiến hành như trên với các giá trị bước sóng tăng từ 400nm đến 600nm

- Chỉnh bước sóng của máy về giá trị λmax thu được và tiến hành đo quang dãy chuẩn λmax = 5126 nm

- Đo dãy chuẩn từ dung dịch có nồng độ thấp đến dung dịch có nồng độ cao

- Độ hấp thu quang của dãy chuẩn ở bước sóng λmax= 506 nm:

4) Tính toán:

- Từ dạng của đường chuẩn thiết lập được phương trình tuyến tính bậc nhất:

A = a + bC

- Tính các hệ số a, b:

- Tính phương sai dư:

- Độ lệch chuẩn cho các hệ số hồi quy a và b:

- Khoảng tin cậy :

- Vậy phương trình đường hồi quy được thiết lập:

A = (0.20264 ± 0.00120)C – (0.0053773± 0.00135)

5) Xác định nồng độ Fe2+ và Fe3+ có trong mẫu mẫu kiểm

tra:Q1B-buổi sáng)

Sau khi tiến hành đo quang xác định dãy chuẩn, tiến hành đo quang các mẫu

-Rút 6ml mẫu cho vào 2 fiol 50ml Trong đó –a:mẫu có chứa NH2OH -b:mẫu không chứa NH2OH

Kết quả các mẫu:

6)

a) Tính tổng nồng độ ion sắt:

- Sai số:

0.0905

- Nồng độ tổng ion sắt của mẫu:

C tổng mẫu = 16.9585 ± 0.0905 ppm

b) Tính nồng độ ion Fe 2+ :

- Sai số:

- Nồng độ tổng ion Fe2+ của mẫu:

C Fe2+ = 14.038 ± 0.0896(ppm)

c) Tính nồng độ Fe 3+ :

- Nồng độ tổng ion Fe3+ của mẫu:

C Fe3+ = 2.9205 ± 0.127 ppm

IV. Nhận xét, lưu ý:

- Qua đồ thị đường chuẩn cho thấy dạng đồ thị lệch so với định luật Lambert – Beer Đồ thị dạng y = ax + b chứ không phải y = ax (đường chuẩn không qua gốc tọa độ) Tuy nhiên độ chính xác của đường chuẩn “chấp nhận được” với R2

= 0.999

- Máy phổ UV được sử dụng là máy UV một chùm tia Vì thế trước khi sử dụng phải để cho máy khởi động khoảng 20ph để cho nguồn sáng từ đèn ổn định và không tiến hành đo lâu quá, khi đó đèn sẽ quá nóng sẽ ảnh hưởng đến nguồn sáng phát ra, làm kết quả đo bị sai lệch

- Tiến hành quét lại bước sóng của phức chất để xác định được bước sóng cho độ hấp thu quang cực đại ứng với điều kiện thí nghiệm

- Vì phức khá bền nên có thể tiến hành đo quang của phức sau (do thiếu máy phải chờ đợi)

- So sánh với việc dụng phương pháp trắc quang xác định hàm lượng nitrit có trong mẫu, ta thấy giới hạn phát hiện của việc xác định Fe2+ bằng phương pháp quang cao hơn Hàm lượng nitrit có thể xác định ở nồng độ thấp hơn so với việc xác định hàm lượng Fe2+ (nhỏ hơn 10 lần)

- Có thể thấy ở đây, thứ tự cho các thuốc thử là quan trọng Ở mẫu, nếu ta cho 1,10 – phenantroline trước rồi mới cho hydroxylamine thì quá trình khử Fe3+

thành Fe2+ không được thực hiện hiệu quả do Fe3+ tạo phức không màu với cho 1,10 – phenantroline làm hạn chế phản ứng khử sắt → việc xác định tổng nồng

độ các ion sắt sẽ sai lệch

- Cuvet được sử dụng trong bài thực tập không tốt lắm Cuvet có màu → có thể ảnh hưởng đến kết quả đo quang

- Có thể thấy ở đây sai số bị ảnh hưởng rất lớn bởi sai số mẫu, sai số dụng cụ ảnh hưởng không nhiều lắm (sai số mẫu do quá trình pha, thêm thuốc thử, thời gia đợi để đi đo quang)

- Chọn pipet để rút các dung dịch sao cho phù hợp với thể tích cần rút

- Do lượng sắt trong nước máy khá lớn, nên phải sử dụng nước cất để tiến hành toàn bộ quá trình Tráng dụng cụ bằng nước cất trước khi sử dụng

- Có thể xác định hàm lượng sắt trong mẫu bằng việc đo quang phức của sắt với SCN-, hay việc tạo phức với XO Tuy nhiên trong xác định hàm lượng sắt bằng tạo phức với XO, mẫu trắng có màu nên có thể xảy ra hiện tượng overlap giữa

độ hấp thu của nền và mẫu → việc xác định mẫu khó khăn

- Do phương pháp xác định dựa trên màu của phức nên pH của dung dịch phải được ổn định ở một khoảng pH nhất định → sử dụng dung dịch đệm

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRIT PHƯƠNG PHÁP DÃY CHUẨN (chiều, mẫu

1) Nguyên tắc:

- Xác định Nitrit dựa trên sự tổng hợp phẩm màu azo Hàm lượng nitrit tỉ lệ với cường độ màu của hợp chất diazo

→ Xác định cường độ màu của dung dịch, ta xác định được hàm lượng NO2- có trong mẫu

HO3S NH2 + NaNO2 HCl HO3S N N + NaCl + H2O

NH2

- Hợp chất diazo tạo thành có λmax= 520 nm

- Việc tiến hành thí nghiệm thông qua 2 bước tổng hợp diazo:

o Bước 1: sự tạo thành muối diazonium từ HNO2 và muối của amin thơm bậc nhất

o Bước 2 : sự ghép cặp muối diazonium là tác nhân thân điện tử với hợp chất thơm có tính thân hạch tương đối cao như các amin, phenol để tạo hợp chất azo có màu

- Việc xác định nồng độ của NO2- theo độ hấp thu quang được thực hiện theo định luật Lamber-Beer :

- Việc xác định lượng NO2- theo phương pháp dãy chuẩn tức là khảo sát sự thay

đổi độ hấp thu quang theo nồng độ C, chiều dày cuvet l= const.

2) Hóa chất – dụng cụ:

- Dung dịch NO2- 2ppm ± 0.0010 của phòng thí nghiệm

- Dung dịch acid sulfanilic 1%

- Dung dịch α-naphtylamin

- Fiol 50ml

- Pipet các loại

3) Thực hành:

a) Pha dãy chuẩn:

- Pha dãy chuẩn với fiol 50ml với thành phần như sau:

- Sau khi thêm acid sulfanilic, đợi 3 – 4 phút rồi mới cho α-naphtylamin vào

- Tiến hành quét sóng xác định lại λmax của hợp chất diazo

- Tiến hành đo độ hấp thu quang của các dung dịch sau phản ứng

b) Chuẩn bị mẫu cần xác định:

- Mẫu cần xác định được định mức 100 ml

- Tiến hành pha một lượng mẫu thử và so sánh độ hấp thu quang với các dung dịch trong dãy chuẩn

- Từ độ hấp thu quang của mẫu “nháp”, xác định lưỡng mẫu cần lấy sao cho độ hấp thu quang của mẫu sau định mức 50ml có độ hấp thu quang từ 1/3 đến 2/3 dãy chuẩn

- Tiến hành pha mẫu và đo 3 lần, lấy kết quả trung bình 3 độ hấp thu quang

c) Tính toán:

- Độ hấp thu quang của dãy chuẩn ở bước sóng λmax= 520 nm:

- Thiết lập được phương trình tuyến tính bậc nhất:

A = a + bC

- Tính các hệ số a, b:

- Tính phương sai dư:

- Độ lệch chuẩn cho các hệ số hồi quy a và b:

- Khoảng tin cậy :

- Vậy phương trình đường hồi quy được thiết lập:

A = (0.967 ± 0.000670)C – (0.00142± 0.000157)

d) Xác định nồng độ mẫu:

- Rút 10.00 ml mẫu cho vào fiol 50ml, thêm các thuốc thử, để thời gian để phản ứng xảy ra, tiến hành đo quang dung dịch

Định mức 3 bình như trên đồng thời pha lại mẫu blank

- Kết quả đo quang:

- Nồng độ của dung dịch pha:

- Nồng độ của mẫu phòng thí nghiệm (đã dịnh mức 100ml):

- Sai số:

C mẫu = 0.775± 0.00504 ppm

e) Nhận xét:

- Máy phổ được sử dụng là máy UV một chùm tia

- Quá trình pha các dung dịch chuẩn nên tiến hành đồng thời để thời gian các phản ứng xảy ra là như nhau

- Trong phân tích trắc quang, thứ tự pha thuốc thử là rất quan trọng Việc tiến hành các bước pha thuốc thử cần được tiến hành nghiêm ngặt, không được tự ý thay đổi thứ tự các bước nếu không có đủ kiến thức và khả năng lập nên một quy trình mới mà không làm thay đổi kết quả thực nghiệm

- Cần phải đợi cho phản ứng giữa chất cần phân tích với thuốc thử xảy ra hoàn toàn rồi mới tiến hành phản ứng với thuốc thử tiếp theo hay đo quang → ứng dụng của trắc quang để theo đõi tiến trình phản ứng (phản ứng xảy ra hoàn tất thì mật độ quang sẽ ổn định )

- Dung dịch được chọn để mang đi quét sóng thường là dung dịch có màu trung bình (màu không quá đậm cũng ko quá nhạt được xác định bằng mắt thường, ở đây là dung dịch số 6) Sử dụng dung dịch có màu quá nhạt sẽ không thấy rõ được sự thay đổi ứng với độ hấp thu quang tại các bước sóng gần với λmax Sử dụng dung dịch có màu quá đậm sẽ ảnh hưởng đến λmax

- Phương pháp trắc quang phân tích được các chất với nồng độ nhỏ (ppm)

- Trong quá trình xác định nồng độ mẫu, do nồng độ mẫu chưa biết nên cần phải thực hiện một mẫu “nháp”

Mẫu “nháp” là mẫu được pha từ một lượng mẫu đầu bất kì để xem xét độ hấp thu quang của mẫu nháp từ đó mới xem xét để pha mẫu với nồng độ chính xác

để tiến hành đo quang sao cho độ hấp thu quang của mẫu nằm trong khoảng từ 1/3 đến 2/3 đưởng chuẩn

- Việc phải pha mẫu sao cho độ hấp thu quang nằm từ 1/3 đến 2/3 đường chuẩn nhằm để đảm bảo tính định lượng của phép phân tích

- Mẫu trắng là mẫu gồm dung môi và các thuốc thử, không có chất cần phân tích trong đó Mẫu trắng có công dụng để hiệu chình nền, để cho độ hấp thu quang

đo được chỉ là do sản phẩm có màu của chất cần phân tích gây ra, không bị ảnh hưởng bởi màu của dung môi cũng như các thuốc thử

- Trước khi tiến hành đo quang cần phải sử dụng mẫu trắng để hiệu chỉnh nền

- Các thao tác hực hành đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân tích:

• Các thao tác rút, định mức dung dịch phải chính xác

• Khi sử dụng cuvet không được cầm vào bề mặt thủy tinh nhẵn

• Giữ cho mặt ngoài cuvet khô và sạch: mặt ngoài cuvet ko sạch ảnh hưởng đến khả năng hấp thu ánh sáng của dung dịch

- Các lượng thuốc thử luôn được dùng dư so với chất phân tích cần phản ứng, để đảm bảo cho các chất phản ứng là như nhau trong cùng điều kiện

- 3 bình mẫu pha đều cho kết quả hấp thu quang giống nhau → thao tác pha tốt

- Do cuvet sử dụng là cuvet “Trung Quốc”, hay cuvet nhựa nên độ đồng đều của

2 cuvet cùng loại là không giống nhau → khi tiến hành xác định nồng độ mẫu, nên sử dụng một cuvet từ đầu đến cuối