báo cáo thực hành hóa phân tích

Các phương pháp hóa học gồm: phương pháp phân tích khối lượng và phương - điện, khả năng dẫn nhiệt… của dối tượng cần phân tích trong mẫu.. 1.3 BIỂU DIỄN SỐ LIỆU HÓA PHÂN TÍCH 1.3.1 BIỂU

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HÓA PHÂN TÍCH – NHẮC LẠI MỘT

SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN CÓ LIÊN QUAN

1.1 MỞ ĐẦU:

- Nhiệm vụ cơ bản của hóa phân tích ngày nay là phân tích dịnh tính , định lượng , xác địnhcấu trúc, tách, phân chia làm sạch… Thuật ngữ “ Hóa phân tích “ được hiểu đồng nhất với thuật ngữ “hóa phân tích định lượng”

- Có thể phân chia các phương pháp phân tích định lượng thành 2 loại : các phương pháp hóa học và các phương pháp hóa lý và vật lỳ (hay công cụ hoặc dụng cụ)

- Các phương pháp hóa học : chủ yếu dựa trên việc áp dụng các phản ứng hóa học có liên quan đến cấu tử phân tích Phương pháp này đã có từ lâu , đơn giản và dễ ứng dụng ở nọi nơi mà sự chính xác chỉ đạt tới mức độ nhất định phụ thuộc vào phản ứng hóa học Các phương pháp hóa học gồm: phương pháp phân tích khối lượng và phương

- điện, khả năng dẫn nhiệt…) của dối tượng cần phân tích trong mẫu Tính chất này là một hàm số của nồng độ cấu từ cần xác định, từ đó căn cứ vào kết quả đo dể suy ra hàm lượng chất cần định lượng pháp phân tích thể tích

- Các phương pháp vật lý và hóa lý ( phương pháp công cụ, phuong pháp dụng cụ): dựa trên việc đo một tính chất vật lý nào đó ( độ hấp thụ ánh sang,

độ dẫn

CÁC BƯỚC CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH MẪU BẤT KÌ BAO GỒM:

- Chọn mẫu đại diện

- Chuyển chất cần phân tích vào dụng cụ

- Tiến hành phân tích bằng phương pháp hóa học hay hóa lý

- Ghi nhận kết quả của phép phân tích

- Tính toán kết quả phân tích bao gồm đánh giá kết quả và độ chính xác của kết quả phân tích

1.2 LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU TRƯỚC KHI THỰC HIỆN PHÂN TÍCH

1.2.1 Khái niệm một số loại mẫu thường dung

- Mẫu riêng : được chọn ngẫu nhiên, thường từ các vị trí khác nhau hoặc từ các bao gói riêng lẻ khác nhau

- Mẫu chung hay mẫu tổ hợp: các mẫu riêng được nhập chung lại với nhau tạo thành mẫu tổ hợp

- Mẫu trung bình thí nghiệm : mẫu chung dược nghiền nhỏ đến dộ mịn thích hợp hay hòa trộn thật đều , sau đó lấy ra một phần làm mẫu thí nghiệm mẫutrung bình thí nghiệm được chia thanh 2 phần bằng nhau : phần đem phân tích ( đủ để thực hiện 3 thí nghiệm ), và phần lưu lại tại PTN để có thể kiểmtra lại khi cần

1.2.2 Một số chú ý khi chuẩn bị mẫu

- Khi hòa tan xử lý mẫu , không được làm mất mẫu và không được đưa thêm quá nhiều cấu tử vào mẫu sẽ ảnh hưởng đến kết quả phân tích

- Dung môi và hóa chất dược lựa chọn để hòa tan mẫu thường theo thứ tự : nước cất  acid mạnh base mạnh chất oxy hóa mạnh

- Các phương thức chuẩn bị mẫu thường được áp dụng hiện nay là:

- Vô cơ hóa mẫu

- Tro hóa mẫu

- Phân hủy mẫu bằng vi song trong thiết bị vi sóng

1.3 BIỂU DIỄN SỐ LIỆU HÓA PHÂN TÍCH

1.3.1 BIỂU DIỄN HÓA HỌC

- Người ta thường biểu diễn cấu từ phân tích theo dạng tồn tại của nó trong

chất phân tích

1.3.2 BIỂU DIỂN SỐ HỌC

- Hàm lượng cấu tử có trong mẫu thường được biểu diễn dưới dạng hàm

lượng %, hàm lượng phần triệu (mg/L hay ppm), hàm lượng phần tỉ (µg/l

hay ppb)

1.3.3 CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ SỬ DỤNG TRONG HÓA PHÂN TÍCH

─ NỒNG ĐỘ PHẦN TRĂM KHỐI LƯỢNG (C%)

─ NỒNG ĐỘ KHỐI LƯỢNG TRÊN THỂ TÍCH( C G/L )

─ NỒNG ĐỘ MOL (C M HAY MOL/L)

─ NỒNG ĐỘ PHẦN TRIỆU (PPM) VÀ NỒNG ĐỘ PHẦN TỈ (PPB)

─ NỒNG ĐỘ ĐƯƠNG LƯỢNG(C N HAY N)

 MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ

- C%=10.d C

¿ ¿

(d là khối lượng riêng của dung dịch có nồng độ %)

- CM =M C(M khối lượng phân tử của chất)

- CN =nCM (n là số mol ion hay nguyên tử Hydro, số ion hóa trị 1, số electron được cung cấp hay kết hợp với 1 mol chất Một số tài liệu còn goi là hệ số đương lượng và có thể kí hiệu bằng chữ z)

- CM=10.d C(%)

M (M là khối lượng phân tử của chất)

- CN = =10.d C Đ (Đ là đương lượng gam của chất )

1.4 MỘT SỐ ĐIỀU CẦN LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH PHÂN TÍCH

- Ghi chép moi hiện tượng, số liệu trong khi thí nghiệm dều phải ghi vào

sổ thí nghiệm , không ghi vào mảnh giấy rời hoặc ghi trên bàn

1.4.3 CHÚ Ý KHI THAO TÁC VỚI CÁC DỤNG CỤ ĐO CHÍNH XÁC

TRONG HÓA PHÂN TÍCH

1.4.3.1 CÂN PHÂN TÍCH

Nguyên lý hoạt dộng của cân điện tử : vật cân kéo đĩa cân xuống với lực F=mg với m là khối lượng của vật cân ; g là gia tốc trọng trường Cân điện tử sẻ dùng một lực phản hồi điện tử để kéo đĩa cân về vị trí ban đầu của nó Khai đặt vật cân vào đĩa cân , do khối lượng của vật cân kéo đĩa cân xuống , điếu đó sẽ được

detector phát hiện và gửi tín hiệu đến bộ chỉnh dòng , dòng phản hồi được sinh ra đưa tới động cơ trợ dòng điện cần thiết để sinh ra lực phản hồi tỷ lệ với khối lượng của vật và được hiển thị trên màn hình hiện số

Một số nguyên tắc cơ bản khi cân :

- Trước mỗi lần cân cần kiểm tra lại trạng thái của cân , dùng vải mềm lau sạch bụi ở đĩa cân

- Tuyệt đối không chạm vào cân khi đang cân

- Quan sát bóng nước để xem cân đã thăng bằng chưa , nếu chưa sinh viênkhông được tự chỉnh mà báo cho cán bộ PTN biết

- Tuyệt dối không cân vật nặng hơn trọng lương tối đa cho phép của cân Nếu nghi ngờ thì cần cân trước vật cần cân trên cân kỹ thuật thực tế chỉ nên cân ở mức tổng khối lượng của bì dựng và hóa chất < 150g

- Không dổ hóa chất trực tiếp lên đĩa cân mà phải cân thông qua vật chứa như giấy cân, becse …

- Nếu đánh rơi hóa chất lên đĩa cân cần phải lau sạch ngay

- Sự thay đổi khối lượng của hóa chất và bì đựng trong thời gian cân hay dẫn đến sai số khi cân , thường là do hóa chất ( các hóa chất rắn dạng bột nói chung hút ẩm mạnh) và bì đựng bị hút ẩm(như dụng cụ thủy tinh Vì vậy cần thao tác dể thời gian cân chỉ kéo dài trong vài phút Một số hóa chất nếu dùng làm chất chuẩn cần được sấy khô trước khi cân

- Sai số do chênh lệch dộ giữa cân và vật cân :Nếu nhiệt độ vật cân cao hơn nhiệt độ cân thì khối lượng của nó sẽ thấp hơn khối lượng thực Vì vậy trước khi cân cần làm nguội vật cân tốt nhất là trong bình hút ẩm) dể cân bằng với nhiệt dộ phòng.Thời gian làm nguội phụ thuộc nhiệt độ vật cần cân, kích thước và chất liệu vật cân

- Khi cân không hoạt động , tốt nhất nên mở 2 cửa 2 bên để cân bằng nhiệt

dộ giữa cân và nhiệt độ phòng nhưng khi cân , phải đóng hết các cửa cân tước khi đọc kết quả

- Cách đọc kết quả : ghi ngay kết quả khi số hiện trên cân vừa ổn định

- Không được dùng tay mà phải dùng kẹp gắp để kẹp vật cân đặt lên đĩa cân \để tránh nhầm lẫn, tốt nhất không nói chuyện trong khi cân

1.5 CÁCH PHA DUNG DỊCH CHUẨN

1.5.1 CHẤT GỐC

Dung dịch chuẩn, dung dịch gốc là dung dịch cơ bản trong phân tích thể tích , khi chuẩn độ dựa vào nó để xác định hàm lượng các chất trong chất phân tích Việc pha chế một dung dịch có nồng độ chính xác cần phải tuân theo những quy tắc đặc biệt về tính chính xác và cẩn thận nghiêm ngặt khi làm việc cách thông thường dể pha chế dung dịch chuẩn là từ chất gốc các chất gốc cần thỏa mãn những điều kiện sau :

- Phải có dợ tinh khiết cao ( tinh khiết phân tích – tkpt)

- Thành phần hóa học của chất tồn tại trong thực tế phải ứng đúng với công thức đã dùng để tính toán lượng phải cân

- Các chất gốc phải bền vững, không hút ẩm, không tác dụng với không khí , không cháy khi cận, khi pha thành dung dịch nồng độ của nó phải không đổi theo thời gian

- Phân tử lượng chất gốc càng lớn càng tốt vì như thế sẽ làm giảm được sai số khi cân

1.5.2 PHA DUNG DỊCH LOÃNG TỪ DUNG DỊCH ĐẶC

1.5.2.1 KHI NỒNG ĐỘ ĐƯỢC BIỂU THỊ BẰNG NỒNG ĐỘ M,N

C1, C2 : nồng độ của dung dịch đặc và dung dịch loãng của chất cần pha

V1, V2 : thể tích của dung dịch đặc và dung dịch loãng cần pha

1.5.2.2 KHI NỒNG ĐỘ ĐƯỢC BIỂU THỊ BẰNG NỒNG ĐỘ %

C1.d1.V1 = C2.d2.V2

Từ đó rút ra : V1 =C 2 d 2 V 2 C 1 d 1

¿ ¿

C1, C2, d1, d2, V1, V2 : lần lượt là nồng độ %, tỷ trọng và thể tích dung dịch đặc và dung dịch loãng cần pha

BÀI 2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA HỌC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG VÀ PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

1 Thí nghiệm 1: Xác định hàm lượng nước kết tinh trong BaCl2.2H2O

a) Nguyên tắc

Các tinh thể BaCl2 ngậm nước nằm cân bằng với hơi nước theo các quá trình sau:

BaCl2.2H2O  BaCl2.H2O + H2O ( hơi )

BaCl2.H2O  BaCl2 + H2O ( hơi )

Nghiên cứu cho thấy có thể dùng nhiệt để đuổi hoàn toàn lượng nước trong muối BaCl2.2H2O bằng cách sấy mẫu muối ở 130oC So sánh khối

lượng mẫu trước và sau khi sấy để tính hàm lượng % nước kết tinh trong muối.

- Lấy một lượng muối BaCl2.2H2O khoảng 3 g và trút cẩn thận vào lọ cân đã xác định khối lượng ở trên Cân chính xác lọ cân và muối ( không cân nắp ), gọi là G1

- Đậy nắp lọ cân và đặt lọ cân + nắp vào tủ sấy, đem sấy ở 130+2oC trong vòng 1 giờ Sau đó, lấy lọ cân ra, mở nắp rồi đặt lọ cân vào bìnhhút ẩm Sau khi để nguội 30 phút, cân chính xác lại lọ cân ( không cânnắp ), gọi là G2

- Ghi lại kết quả phân tích vào bảng dưới đây ( thực hiện lặp lại thí nghiệm 3 lần nhưng tiến hành cùng lúc )

Bảng: Kết quả thực hành phân tích khối lượng

Vật cân Kết quả cân (mg)

G 2tb =m1+m 32 =25,07+25,082 =25,075(mg)

2.2 NHẮC LẠI LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH (PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ/PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH PHÂN) 1.Nguyên tắc

aA + bB ↔cC + dD

Nếu cho B phản ứng vừa hết với VA ml dung dịch A, tại điểm tương đương trong dung dịch không còn dư A hay B, và khi đó có thể tính được nồng độ chất A nấu biết nồng độ chất b đã dùng trong phản ứng là VB

C N A V A=C N B V A

- Điểm ngừng chuẩn độ là điểm mà tại đó, chất chỉ thị đổi màu

- Các phương pháp chuẩn độ dựa trên bản chất: Trung hòa, oxy hóa khử, kết tủa và tạo phức

- Các phương pháp chuẩn độ dựa trên kỹ thuật định lượng: chuẩn độ trực tiếp,chuẩn độ ngược, chuẩn độ thế Chuẩn độ trực tiếp thường có sai số nhỏ

- Mỗi phép chuẩn độ lặp lại tối thiểu 3 lần, sai số kết quả tối đa là 1 %

2.Các bước thực hiện trong phản ứng chuẩn độ

2.1 Chuẩn bị Buret

- Xả hết nước cất có trong buret, tráng rửa buret bằng chính loại hóa chất dùng để chuẩn độ, nạp đúng dung dịch chuẩn vào buret, kiểm tra bọt khí, chỉnh mức hóa chất trong buret về vạch 0

2.2 Chuẩn bị dung dịch cần chuẩn độ

- Dùng pipet hút chình xác 1 thể tích nhất định dung dịch cần chuẩn độ vào erlen.trước khi hút dung dịch, tráng pipet bằng chính dung dịch đó Đối với bình nón,chỉ dùng nước cất nếu cần thiết

2.3 Tiến hành chuẩn độ

- Tay trái cầm van khoa.

- Tay phải cầm cổ bình nón

- Để đầu buret chạm vào cổ bình nón

- Vừa mở van khóa, vừa lắc đều cổ bình nón đến khi có dấu hiệu kết thúc đặc trưng thì khóa van, chạm nhẹ đầu buret vào bình nón và lắc để giọt hóa chất này cũng nằm trong dung dịch trong bình nón

- Đọc thể tích tiêu thụ trên buret

3 Một số chú ý khi tiến hành phản ứng chuẩn độ

- Với mục tieu cuối là định lượng chính xác hóa chất trong mẫu Vì vậy, tất cảcác thao tác trong toàn bộ quá trình chuẩn bị cũng như lúc chuẩn độ, đều phải được tiến hành rất cẩn thận, chính xác

- Hóa chất phải dược chứa trong chai, KHÔNG dùng pipet hút trực tiếp hóa chất từ trong chai Trút hóa chất từ chai sang bình becse 100 ml và rót lượngnhỏ tránh để bị nhiễm bẩn hóa chất

- Háo chất đư không trút lại chai phải đổ bỏ

- Khi chuẩn độ, phải lắc erlen theo một hướng nhất định

- Kết thúc chuẩn độ, đổ bỏ phần hóa chất dư, tráng lại buret ít nhất nước cất 2 lần, chứa đầy nước cat61trong buret và treo lên giá đỡ

2.3 Thí nghiệm 2: Thực hành chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch

- Nghiên cứu cho thấy: pHchuyển màu = pHHInd ± 1

- Tại điểm tương đương: [OH-] = [H+]  pHtđ = 7

- Chỉ thị tại điểm tương đương: đây là phản ứng trung hòa base mạnh bằng acid mạnh nên bước nhảy của đường chuẩn khá dài ( từ pH = 4

đến 10 ) Do đó, về nguyên tắc có thể chọn tất cả các chất chỉ thị có khả năng chuyển màu trong khoảng pH này 3 chỉ thị thông dụng bao gồm:

+ Menthyl đỏ: từ đỏ ( dạng acid ) qua vàng ( dạng base ), điểm đổi màu ứng với pH = 4,2-6,3

+ Phenolphtalein: từ không màu ( dạng acid ) qua hồng ( dạng base ), điểm đổi màu ứng với pH = 8,0-9,8

+ Bromothimol xanh: từ vàng dạng acid) qua xanh ( dạng base ), điểmđổi màu ứng với pH = 6,2-7,6

- Về kỹ thuật định lượng: phản ứng này thuộc loại chuẩn độ trực tiếp

- Chú ý: Khi thên dần H2SO4 vào dung dịch, lúc đầu ph thay đổi chậm nhương gần điểm tương đương thay đổi rất nhanh nên cần chuẩn độ chậm lúc màu sắc có dấu hiệu thay đổi

- Buret: chứa dung dịch H2SO4 0,1 N

- Erlen ( bình nón ): Hút 10mL dung dịch NaOH cần xác định nồng độ, thêm 3 giọt chỉ thị phenolphtalein

- Tiến hành chuẩn độ bằng cách nhỏ dần H2SO4 xuống bình mẫu để màu chuyển dần từ hồng tím sang VỪA mất màu

- Lặp lại thao tác chuẩn độ 3 lần với 3 lần hút NaOH để tính Vtb

2.3.4 Tính toán kết quả phân tích

- Áp dụng định luật tác dụng đương lượng: V1.C1 = V2.C2

Trả lời câu hỏi:

1 Tính thể tích dung dịch hóa chất H2SO4 đậm đặc có tỉ trọng 1,84 chứa

Dung dịch NaOH chuẩn đều phải được chuẩn độ lại khi sử dụng hàng ngày

vì trong quá trình bảo quản nồng độ NaOH sẽ thay đổi Trong không khí củachúng ta có khí CO2, là một acid yếu khi tan nước tác dụng với NaOH tạo NaHCO3 và Na2CO3 gây giảm nồng độ của chất chuẩn NaOH

3 Nếu một đại lượng hóa học cí thể được xác định bằng cả 2 phương pháp ( trọng lượng và thể tích ) thì phương pháp nào đạt được độ chính xác cao hơn? Tại sao ?

 Giữa 2 phương pháp trọng lượng và thể tích thì phương pháp thể tích đạt

+ Tủa AgCl là tủa keo nên dễ hấp phụ các ion đồng hình ( Ag+ ¿ ¿ ) lên bề mặt tủa, do vậy cần chuẩn độ chậm và lắc mạnh eler trong khi chuẩn độ.

+ Tủa AgCl là tủa keo nên dễ hấp phụ lên bề mặt thủy tinh, do vậy cần tráng rửa bình nón ngay sau khi thực hiện chuẩn độ xong

- Về kỹ thuật định lượng: phản ứng thuộc loại chuẩn độ trực tiếp

- Buret: chứa dung dịch AgNO3 0,01N

- Erlen 100ml: hút chính xác 10 mL dung dịch mẫu Dùng giấy đo pHkiểm tra pH của dung dịch Nếu pH của dung dịch < 8, thêm vài giọtNaHCO3 1% để duy trì pH của dung dịch trong khoảng 8 – 10 Sau đóthêm vài giọt chỉ thị

- Tiến hành chuẩn độ bằng cách nhỏ dần dung dịch AgNO3 xuống bình

mẫu để màu chuyển dần từ vàng nhạt sang cam nhạt, bền trong vài

phút Trong khi chuẩn độ phải lắc đều và mạnh dung dịch

- Lặp lại thao tác chuẩn độ 3 lần với 3 lần hút mẫu để tính Vtb

3.1.4 Kết quả thí nghiệm

- Lặp lại thí nghiệm ta thu được kết quả sau:

- Trong nước : NaH2Y  2Na+ + H2Y

2 Na2EDTA vừa dễ tan trong nước vừa tạo phức bền với các ion kim loại và tỉ

lệ mol ion kim loai : mol thuốc thử = 1 : 1, do vậy thường được sử dụng để định lượng kim lọai Nhìn chung, phản ứng thuận lợi trong môi trường kiềm

- Về bản chất, trong quá trình chuẩn độ, nồng độ chất phản ứng (ion kim loại

tự do)thay đổi liên tục Ngay trước và sau điểm tương đương có sự thay đổi rất nhanh của nồng độ ion kim lọai tự do, sự thay đổi này được gọi là bước nhảy chuẩn độ

- Điểm cuối: dụa vào sự thay đổi màu của chỉ thị kim loại Bản chất sự thay đổi này là sự thay đổi từ màu của phức giữa chỉ thị với ion kim lọai (Mind) sang màu của chỉ thị tự do (Ind) trong môi trường có PH thuận lợi cho sự phân biệt giữa hay màu sắc (trong bài là môi trường đệm PH 10)

- Phản ứng chuẩn độ: xác định ca2+ với chỉ thị Eriochrome T đen Ion Ca2+ có khả năng tạo phức màu với chỉ thị rất kém bền trong dung dịch nên việc xác định điểm cuối khá khó khăn (sự thay đổi màu sắc không rỏ ràng) Để khắc phục nhược điểm này, thêm vào dung dịch một lượng Mg2+ để phản ứng có thể tạo ra phức bền hơn do hằng số bền chênh lệch nhau khá lớn

- Khi chuẩn độ hổn hợp Ca2+ và Mg2+ ở môi trường PH 10, tại sát điểm tương đương, phức MgInd còn lại sau cùng phản ứng với EDTA chuyển thành chỉ thị tự do có sự thay đổi màu rõ rệt làm cho phép chuẩn độ chính xác hơn

Xa điểm tương đương :