PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG VÀ PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

Bo Y te - Hoa phan tich Page 49 of 239 a Sai số thô d Sai số hệ thống b Sai số ngẫu nhiên e Sai số tương ñối c Sai số tuyệt ñối Loại trừ sai số thô cách: a Tra bảng Student ñể tìm Ttn Tlt d Câu a c ñúng b Dùng phương pháp chuẩn Dixon (test Q) e Câu b c ñúng c Dùng phương pháp kiểm ñịnh T (test T) Chữ số có nghĩa (CSCN) số ño trực tiếp bao gồm: a Nhiều chữ số tin cậy nhiều chữ số nghi ngờ d Câu a c ñúng b Chỉ có chữ số tin cậy e Không câu ñúng c Nhiều chữ số tin cậy chữ số nghi ngờ Kết ñịnh lượng sau M = 0,0020 g, số ño bao gồm … chữ số có nghĩa: a chữ số có nghĩa d chữ số có nghĩa b chữ số có nghĩa e Không câu ñúng c chữ số có nghĩa 10 Kết ñịnh lượng sau M = 0,0025 g, chữ số chữ số: a Chữ số có nghĩa tin cậy c Câu a b ñều ñúng b Chữ số có nghĩa không tin cậy d Không câu ñúng Phần II PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG VÀ PHÂN TÍCH THỂ TÍCH Chương NỒNG ðỘ DUNG DỊCH file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 50 of 239 MỤC TIÊU − Trình bày ñược cách biểu thị nồng ñộ dung dịch − Tính ñược ñương lượng chất phản ứng − Giải ñược toán nồng ñộ dung dịch NỘI DUNG MỞ ðẦU Dung dịch hệ ñồng thể gồm hai hay nhiều cấu tử (phân tử hay ion) Một dung dịch ñều gồm chất tan dung môi Thành phần chất tan dung dịch ñược biễu diễn nồng ñộ Nồng ñộ ñặc tính ñịnh lượng dung dịch Người ta biểu thị nồng ñộ dung dịch lượng chất tan ñược hoà tan lượng xác ñịnh dung dịch hay dung môi CÁC CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ðỘ 2.1 Nồng ñộ phần trăm (nồng ñộ bách phân) 2.1.1 Nồng ñộ phần trăm theo khối lượng: C%(kl/ kl) Biểu thị số gam chất tan có 100 gam dung dịch Ký hiệu: C% (kl/kl) Công thức (4.1) m: khối lượng chất tan (gam) m1: khối lượng dung dịch (gam) V: thể tích dung dịch (ml) d: khối lượng riêng dung dịch Thí dụ: Dung dịch amoniac 25% (kl/kl) có nghĩa 100g dung dịch có chứa 25g amoniac Từ công thức (4.1), suy lượng chất tan cần thiết (4.2) • Trường hợp pha dung dịch ñó hoà tan m gam chất tan vào b gam dung môi nồng ñộ phần trăm dung dịch là: file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 51 of 239 (4.3) Thí dụ 1: Tính nồng ñộ phần trăm C% (kl/kl) dung dịch natri carbonat cân 25 g Na2CO3 pha 250 ml nước Giải: Trong toán này, m: khối lượng chất tan = 25 g b: khối lượng dung môi = V.d = 250 ì = 250 (g) m + b: khối lượng dung dịch = 25 g + 250 (g) Nồng ñộ phần trăm natri cacbonat: Thí dụ 2: Alizarin ñược dùng làm thuốc thử Khi pha người ta hoà tan 0,25 g 100 ml nước, nồng ñộ phần trăm C%(kl/kl) alizarin là: Trong hoá phân tích, nồng ñộ phần trăm ñược coi gần ñúng, hoá chất ñược cân cân kỹ thuật 2.1.2 Nồng ñộ phần trăm khối lượng theo thể tích: C%(kl/ tt) Biểu thị số gam chất tan 100 ml dung dịch Ký hiệu: C% (kl/tt) Công thức (4.4) Khối lượng chất tan ñược tính (4.5) Thí dụ 1: Khi pha dung dịch glucose ưu trương, sử dụng 200 g glucose pha thành 1000 ml, nồng ñộ dung dịch glucose tính theo nồng ñộ phần trăm: Thí dụ 2: ðể pha lít dung dịch tiêm truyền NaCl 0,9%, lượng NaCl ñược tính theo công thức: file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 52 of 239 2.1.3 Nồng ñộ phần trăm theo thể tích: C% (tt/ tt) Biểu thị số mililít (ml) chất tan có 100 ml dung dịch Ký hiệu: C% (tt/tt) Công thức (4.6) V: thể tích chất tan V1: thể tích dung dịch Thí dụ: Người ta lấy 960 ml ethanol tuyệt ñối pha thành 1000 ml dung dịch Như nồng ñộ dung dịch cồn là: NỒNG ðỘ PHÂN TỬ (NỒNG ðỘ MOL) CM Biểu thị số mol chất tan có lít (1000 ml) dung dịch Ký hiệu: CM Công thức (4.7) (4.8) m: khối lượng chất tan (gam) M: khối lượng mol (khối lượng phân tử) chất tan V: thể tích dung dịch cần pha Số mol dung dịch ñược tính: (4.9) file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 53 of 239 Thí dụ 1: Tính nồng ñộ mol dung dịch H2SO4, biết ñể pha dung dịch tích 500 ml, lượng H2SO4 ñậm ñặc cần dùng 49 gam Khối lượng mol H2SO4 (M = 98 g) Giải Thí dụ 2: Nước biển tiêu chuẩn chứa 2,7 g muối NaCl 100 ml dung dịch Xác ñịnh nồng ñộ mol NaCl nước biển Giải: Khối lượng NaCl: m = 2,7 (g) Khối lượng mol NaCl M = 58,5 g Thể tích dung dịch V = 100 ml Một dung dịch chứa phân tử gam chất tan lít dung dịch ñược gọi dung dịch phân tử Từ dung dịch phân tử ñược lấy làm ñơn vị, người ta so sánh dung dịch ñậm ñặc hơn: 2M, 3M hay dung dịch loãng hơn: 0,1M (decimol), 0,01M (centimol), 0,001M (milimol) 3.1 Nồng ñộ ñương lượng Cách biểu thị nồng ñộ ñương lượng nhà hoá học người ðức Karl Friedrich Mohr phát biểu mục ñích ñể ñơn giản hoá phép tính Cách biểu thị nồng ñộ dựa khái niệm khối lượng ñương lượng (ñương lượng gam) chất 3.1.1 ðương lượng gam Ký hiệu E gam ðương lượng gam chất ñược tính tuỳ thuộc vào chất phản ứng hoá học 3.1.1.1 Trường hợp phản ứng acid – base • ðối với acid: ðương lượng gam phân tử mol acid ñó chia cho số proton hoạt tính (H+) Thí dụ 1: ðương lượng gam acid hydrochloric phản ứng trung hoà là: HCl + NaOH → NaCl + H2O Thí dụ 2: ðương lượng gam acid sulfuric ñược tính trường hợp phản ứng với NaOH file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 54 of 239 H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O • ðối với base, ñương lượng gam phân tử gam base chia cho số proton hoạt tính (H+) cần thiết ñể trung hoà Thí dụ: ðương lượng gam natri hydroxyd ñược tính phản ứng với HCl 3.1.1.2 Trường hợp phản ứng oxy hoá – khử ðối với phản ứng oxy hoá ñương lượng gam chất ñưa vào phản ứng khối lượng mol chất ñó chia cho số electron (n) cho hay nhận trình phản ứng Thí dụ 1: Trong phản ứng oxy hoá sắt (II) kali permanganat Thí dụ 2: Phản ứng oxy hoá Cr3+ với Sn2+ 3.1.1.3 Trường hợp phản ứng tủa phức chất • ðương lượng gam cation ñược tính cách lấy khối lượng gam cation chia cho ñiện tích cation • ðương lượng gam anion khối lượng gam anion chia cho số ñương lượng ion kim loại tương ứng ñể tạo tủa phức chất Thí dụ: - Trường hợp Cation anion có số ñiện tích file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 55 of 239 - Trường hợp Cation anion có số ñiện tích khác - Trường hợp Trường hợp tạo phức cation anion 3.1.2 Số ñương lượng gam Số ñương lượng gam chất A số gam chất A chia cho ñương lượng gam chất ñó (4.10) 3.1.3 Nồng ñộ ñương lượng Nồng ñộ ñương lượng ñược biểu diễn số ñương lượng gam chất tan có lít (1000 ml) dung dịch Ký hiệu: CN Công thức: (4.11) (4.12) (4.13) file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 56 of 239 Thí dụ: Xác ñịnh nồng ñộ ñương lượng dung dịch nitrat bạc hoà tan 1,35 g AgNO3 thành 250 ml dung dịch Biết khối lượng mol AgNO3 = 108, ñương lượng gam AgNO3 = 108 (số ñiện tích Ag+ = 1) Nồng ñộ ñương lượng dung dịch AgNO3: Một dung dịch chứa khối lượng ñương lượng chất tan ñược goị dung dịch có nồng ñộ nguyên chuẩn N Bên cạnh nồng ñộ nguyên chuẩn, người ta sử dụng bội số N dung dịch 2N, 4N , ước số N dung dịch 0,1N, dung dịch 0,01N ðể tính toán lượng chất tan A cần thiết ñể pha dung dịch ñương lượng cho biết trước, người ta suy lượng m từ công thức (4.13) (4.14) 3.1.4 Công thức tính nồng ñộ ñương lượng Các tính toán cách chuẩn ñộ theo nồng ñộ ñương lượng gần giống với cách tính toán chuẩn ñộ theo nồng ñộ phân tử Có khác biệt ñiểm tương ñương tích thể tích (tính ml) dung dịch chất phản ứng với nồng ñộ ñương lượng ml A NA = ml B NB VA.NA = VB.NB Hay ñiểm tương ñương thể tích dung dịch thuốc thử chất cần xác ñịnh ñã phản ứng với tỷ lệ nghịch với nồng ñộ ñương lượng chúng Quy tắc gọi quy tắc hợp thức (stoéchiométrie – stoichiometry) Thí dụ: Dung dịch acid hydrochloric ñược xác ñịnh nồng ñộ cách ñem chuẩn ñộ với dung dịch chuẩn natri hydroxyd Nếu sau phản ứng kết thúc, 25,00 ml dung dịch HCl ñược trung hoà cần thể tích NaOH 0,0950 N 32,20 ml Tính nồng ñộ ñương lượng dung dịch acid hydrochloric Giải: Áp dụng phương trình trên, ta có: NAVA = NBVB Với VA: thể tích dung dịch HCl cần chuẩn ñộ, VA = 25,00 ml file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 57 of 239 NA: nồng ñộ HCl VB: thể tích dung dịch chuẩn NaOH, VB = 32,20 ml NB: nồng ñộ NaOH NB = 0,0950 N Nồng ñộ dung dịch acid hydrocloric: MỘT SỐ CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ðỘ KHÁC 4.1 Nồng ñộ gam 4.1.1 Nồng ñộ g/l Biểu thị số gam chất tan có lít dung dịch Ký hiệu: g/l Công thức: (4.15) m: khối lượng chất tan (gam) V: thể tích dung dịch ñã cho tính ml Loại nồng ñộ thường dùng số thuốc thử acid hay base Thí dụ: Nước thạch cao hay dung dịch CaSO4 bão hoà có nồng ñộ g/l 4.1.2 ðộ chuẩn Biểu thị số gam hay miligam chất tan có mililít dung dịch Ký hiệu: T (4.16) (4.16a) Thí dụ: Acid nitric ñậm ñặc acid có ñộ chuẩn T = 1,40 g/ml Trong thực tế, người ta thường dùng dung dịch chuẩn có nồng ñộ ñã chọn cho ml dung dịch chuẩn tương ứng với lượng chất cần ñịnh lượng ñể tính toán ñược dễ dàng Thí dụ: ðể xác ñịnh ñộ cứng nước, người ta ñịnh lượng nước dung dịch complexon III chuẩn 0,01M với thị ðen Eriocrom T Khi phản ứng kết thúc, ñọc số thể tích ml dung dịch complexon III sử dụng Tính kết quả: ml complexon III ứng với 0,561 mg CaO, ứng với V ml người ta tính ñược file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 58 of 239 hàm lượng Ca2+ có nước Người ta dùng ñộ chuẩn chuyển ñổi từ nồng ñộ sang nồng ñộ khác Thí dụ: Tính nồng ñộ phần trăm C%(kl/tt) dung dịch H2SO4 2M Từ dung dịch H2SO4 2M, áp dụng công thức tính CM suy khối lượng Nồng ñộ phần trăm C% (kl/tt) H2SO4 = 0,196 × 100 = 19,6% 4.2 Nồng ñộ ion gam Biểu thị số ion gam chất tan có lít dung dịch Ký hiệu: ion gam/l Thí dụ: Dung dịch FeSO4 có chứa 5,6 g Fe2+ → nồng ñộ ion gam Fe2+ 0,1 ion g/l ion gam Fe2+ = 56 4.3 Nồng ñộ phần triệu (ppm: parts per million) ðối với dung dịch có nồng ñộ loãng, người ta thường sử dụng nồng ñộ phần triệu (ppm) Nồng ñộ phần triệu biểu thị số gam chất tan có 106 gam dung dịch hay hỗn hợp Người ta biểu thị số microgam chất tan có ml dung dịch hay số miligam chất tan có lít dung dịch Ký hiệu: ppm Công thức: (4.17) (4.18) (4.19) Vì khối lượng riêng nước 1, dung dịch có lượng chất tan so với lượng dung môi, người ta quy ước ml dung dịch = g, lẽ ñó, dung dịch có nồng ñộ ppm tương ứng với 1µg chất tan có ml dung dịch hay 1,00 mg/1 lít dung dịch Thí dụ: TCVN 5501 - 1991 quy ñịnh giới hạn nồng ñộ nitrat có nước uống ≤ 5ppm file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 59 of 239 4.4 Nồng ñộ phần tỷ (ppb: parts per billion) Nồng ñộ ppb hay nồng ñộ phần tỷ biểu thị số gam chất tan có 109 gam dung dịch hay hỗn hợp Ký hiệu: ppb Công thức: (4.20) (4.21) Dung dịch ppb chất tương ứng với mg chất ñó ml dung dịch hay µg lít dung dịch Trường hợp biểu thị nồng ñộ chất khí, người ta thường dùng ñơn vị chất khí thể tích khối lượng Thí dụ: 8ppb monoxyd carbon không khí có nghĩa 8µl CO có lít không khí HỆ THỨC LIÊN LẠC GIỮA CÁC NỒNG ðỘ 5.1 Nồng ñộ phần trăm (C%) nồng ñộ mol (CM) (4.22) (4.23) Thí dụ 1: Tính nồng ñộ phần trăm dung dịch NH4OH 14,8M, biết khối lượng riêng 0,899 g/ml, khối lượng mol phân tử 17,03 Giải Áp dụng công thức (4.22) Thí dụ 2: Tính nồng ñộ mol dung dịch H2SO4 98% (d = 1,84 g/ml), phân tử gam = 98 Giải Nồng ñộ mol nồng ñộ ñương lượng (4.24) file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 60 of 239 (4.25) n ñược tính tuỳ theo chất phản ứng hoá học MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ NỒNG ðỘ 6.1 Pha thuốc thử có nồng ñộ loãng từ dung dịch ñậm ñặc Thí dụ 1: Cần ml acid hydrocloric ñậm ñặc 12,1 N ñể pha loãng thành lít dung dịch HCl có nồng ñộ 0,1 N? Giải Áp dụng công thức VANA = VBNB Hay Vñậm ñặc × Nñậm ñặc = Vpha loãng × Npha loãng Lấy 8,26 ml dung dịch HCl 12,1 N pha nước ñể có lít dung dịch HCl 0,1 N Thí dụ 2: Dung dịch amoniac ñậm ñặc chứa 28 % (kl/kl) NH3, khối lượng riêng 0,899 Tính thể tích dung dịch cần dùng ñể pha 500 ml dung dịch có nồng ñộ 0,25M Phân tử mol NH3 17,03 Giải - Tính khối lượng gam NH3 có lít dung dịch: Từ công thức (4.23) suy ra: - Nồng ñộ mol dung dịch: - Tính thể tích dung dịch 14,8 M ñể pha loãng thành 500 ml dung dịch nồng ñộ 0,25 M Áp dụng công thức Vñậm ñặc Nñậm ñặc = Vpha loãng Npha loãng Trong ñó Nñậm ñặc = 14,8 M Vñậm ñặc =? Vpha loãng = 500 ml, Npha loãng = 0,25 M Như vậy: file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 61 of 239 Lấy 8,45 ml dung dịch amoniac 14,8 M pha với nước thành 500 ml dung dịch 6.2 Tính nồng ñộ mol dung dịch Thí dụ: Tính nồng ñộ mol acid nitric (M = 63) dung dịch, biết khối lượng riêng 1,42 chứa 70% (kl/kl) HNO3 Giải Từ công thức (4.23) suy nồng ñộ mol acid nitric: TỪ KHÓA • nồng ñộ mol • nồng ñộ ñương lượng • nồng ñộ phần trăm • ñương lượng gam • nồng ñộ nguyên chuẩn • quy tắc hợp thức CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ Phân biệt loại nồng ñộ: nồng ñộ phần trăm, nồng ñộ mol, nồng ñộ nguyên chuẩn nồng ñộ ñương lượng Tính nồng ñộ mol dung dịch sau: AgNO3, 117,4g/l BaCl2 , H2O, 200mg/l KSCN, 0,972g/100ml Na2SO4, 720mg/72ml Tính ñương lượng gam ion theo phản ứng ñây: a) 2NaOH + H2C2O4 → Na2C2O4 b) 2FeCl3 SnCl2 → 2FeCl2 2NaCN → Ag(CN)2- + c) AgNO3 + + + + 2H2O SnCl4 2Na+ file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm + 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 62 of 239 Tính nồng ñộ ñương lượng dung dịch Na2CO3 sử dụng thể tích HCl 0,1 N 30,60ml ñể trung hoà 150 mg mẫu thử Người ta dùng nồng ñộ ppm trường hợp nào? CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Nồng ñộ phần trăm C% (kl/kl) ñược biểu thị: a số gam chất tan / 100 ml dung dịch d số mg chất tan / 100 g dung dịch b số mg chất tan / 100 ml dung dịch e số gam chất tan / 1000 g dung dịch c số gam chất tan / 100 g dung dịch Nồng ñộ phần trăm C% (tt/kl) ñược biểu thị a số mg chất tan / 100 g dung dịch d số ml chất tan / 1000 g dung dịch b số ml chất tan / 100 ml dung dịch e số ml chất tan / 100 g dung dịch c số lít chất tan / 100 g dung dịch Nồng ñộ phần trăm C% (tt/tt) ñược biểu thị a số ml chất tan / 100 ml dung dịch d số ml chất tan / 100 g dung dịch b số ml chất tan / 1000 ml dung dịch e số ml chất tan / 10 g dung dịch c số mg chất tan / 100 ml dung dịch Nồng ñộ gam/ lít ñược biểu thị a số gam chất tan / 1000 ml dung dịch d số ml chất tan / 1000 ml dung dịch b số mg chất tan / 1000 ml dung dịch e số ml chất tan 100 lít dung dịch c số ml chất tan / 100 ml dung dịch Số gam kali dicromat cần thiết ñể pha 250 ml dung dịch kali dicromat 2M a 138 g c 147 g b 142 g d 151 g e 159 g Tính nồng ñộ mol dung dịch ethanol (C2H5OH = 46) Biết 85,0 ml dung dịch có chứa 1,7 g ethanol a 0,45 M c 0,67 M b 0,55 M d 0,85 M e 1,0 M Cho biết nồng ñộ ñương lượng dung dịch H2SO4 98% có d = 1,84 g/ml a 36,8 N c 28,5 N file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm e 42 N 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich b 35,3 N Page 63 of 239 d 45 N Chương PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG MỤC TIÊU − Nêu ñược nguyên tắc phân loại ñược phương pháp phân tích khối lượng − Trình bày ñược bước ñể tiến hành phân tích khối lượng NỘI DUNG LỊCH SỬ Théodore W Richards (1868 – 1928), với sinh viên Trường ðại học Harvard ñã phát triển cải tiến nhiều kỹ thuật phân tích khối lượng, xác ñịnh ñược khối lượng nguyên tử 25 nguyên tố Vì lẽ ñó năm 1914 ông người Mỹ ñầu tiên nhận giải Nobel hoá học NGUYÊN TẮC Cơ sở phương pháp phân tích khối lượng ñịnh luật thành phần không ñổi ñịnh luật ñương lượng Trong ñịnh luật thành phần không ñổi, tỷ số khối lượng nguyên tố có thành phần chất luôn Còn với ñịnh luật ñương lượng, khối lượng nguyên tố tham gia phản ứng luôn không ñổi tỷ số chúng không thay ñổi Phương pháp phân tích khối lượng dựa việc ño lường khối lượng ñược thực nhờ cân phân tích, dụng cụ cung cấp kết ñúng xác Trong phương pháp này, chất cần xác ñịnh ñược tách dạng nguyên chất hay dạng hợp chất có thành phần xác ñịnh Từ hợp chất thu ñược này, sau cân cân phân tích, người ta tính ñược khối lượng cấu tử cần xác ñịnh hàm lượng phần trăm Thí dụ: ðể xác ñịnh hàm lượng bạc bạc nitrat, người ta lấy xác khoảng 0,2549 g AgNO3, hoà tan nước kết tủa ion bạc acid hydrocloric AgNO3 + HCl → AgCl + HNO3 Sau xử lý thích hợp kết tủa thu ñược, cân cân phân tích, khối lượng tủa AgCl thu ñược 0, 2148 g Tìm khối lượng bạc kết tủa Giải: Dựa vào phương trình hoá học ta có: phân tử AgCl (M =143,35 g) lượng bạc tương ứng 107,90 g Như thu ñược 0,2148 g suy hàm lượng bạc file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 64 of 239 143,35g AgCl → 107,90g Ag 0,2148g AgCl x? Kết quả: với lượng mẫu 0,2148 g bạc clorid, suy lượng bạc 0,1617g Hàm lượng bạc bạc nitrat ñược tính sau: 0,2549 g 100g AgNO3 “ chứa 0,1617 g Ag chứa y g Ag PHÂN LOẠI tủa Phương pháp phân tích khối lượng bao gồm phương pháp tách, phương pháp cất phương pháp kết 3.1 Phương pháp tách Trong phương pháp này, chất cần xác ñịnh ñược tách từ chất phân tích dạng tự ñược cân cân phân tích 3.1.1 Phương pháp xác ñịnh trọng lượng tro Mẫu rắn ñược ñốt cháy nung ñến trọng lượng không ñổi Tro thu ñược ñem cân Dựa vào trọng lượng tro người ta tính hàm lượng phần trăm mẫu ñã cho Thí dụ: ðể xác ñịnh hàm lượng tro sulfat terpin hydrat, người ta cân g chế phẩm (cân xác) ñem nung với acid sulfuric Tro thu ñược ñem cân cân phân tích Dược ñiển Việt Nam III quy ñịnh, lượng tro sulfat không ñược 0,1% 3.1.2 Phương pháp tách Dùng ñể tách ñơn chất khỏi hỗn hợp Thí dụ ñịnh lượng vàng ñồng hợp kim Trước hết người ta hoà tan lượng cân xác ñịnh hợp kim nước cường thuỷ (hỗn hợp acid nitric acid sulfuric), sau ñó thêm dung dịch hydro peroxyd mục ñích ñể khử ion vàng ñến vàng nguyên tố Lọc vàng ñã ñược tách ra, rửa ñể loại tạp chất, sấy nung, ñể nguội, ñem cân Dựa vào khối lượng vàng ñã ñược tách ra, người ta suy hàm lượng vàng có mẫu 3.1.3 Phương pháp ñiện trọng lượng (Electrogravimetry) Chất cần xác ñịnh ñược dòng ñiện tách bám ñiện cực platin (catod) Dựa vào khối lượng tăng lên catod, người ta suy hàm lượng Thí dụ: Khi cho dòng ñiện chiều ñi qua dung dịch có chứa ion ñồng, ñiều kiện xác ñịnh ñồng tách ra, bám lên catod Cân catod trước sau thí nghiệm suy hàm lượng ñồng hỗn hợp 3.2 Phương pháp làm bay (phương pháp cất) Người ta tách cách ñịnh lượng chất cần phân tích dạng hợp chất bay Trong file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 65 of 239 phương pháp này, chất phân tích hay hợp chất bị biến ñổi ñược làm bay nhiệt ñộ thích hợp hay tác dụng với thuốc thử thích hợp Chất bay ñược thu hồi cân Khối lượng mẫu ñược xác ñịnh cách gián tiếp từ trọng lượng Các phương pháp làm bay thường phương pháp trực tiếp phương pháp gián tiếp 3.2.1 Phương pháp trực tiếp Chất sau làm bay ñược hấp thụ chất thích hợp ñã ñược xác ñịnh khối lượng Sự chênh lệch khối lượng chất hấp thụ trước sau phản ứng khối lượng chất cần xác ñịnh Thí dụ: ðịnh lượng natri hydrocarbonat viên thuốc kháng acid Người ta cân lượng mẫu từ thuốc viên nghiền mịn xử lý acid sulfuric loãng ñể biến ñổi hydrocarbonat thành dioxyt carbon: NaHCO3 + H2SO4 → CO2 + H2O + NaHSO4 Khí CO2 bay ñược cho vào bình có chứa chất hấp thụ Ascarit II cấu tạo silicat mịn phủ NaOH, chất hấp thụ người ta thêm CaSO4 ñể giữ nước ñược tạo trình hấp thụ CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O Cân bình trước sau phản ứng suy hàm lượng CO2 Hình 5.1 Thiết bị dùng ñể xác ñịnh lượng natri hydrocarbonat thuốc viên kháng acid phương pháp làm bay 3.2.2 Phương pháp gián tiếp Trong phương pháp này, người ta xác ñịnh khối lượng cắn lại chất sau tách hoàn toàn chất cần xác ñịnh Hiệu số khối lượng trước sau cất chất cần xác ñịnh cho ta khả tính ñược hàm lượng chất Thí dụ: BaCl2 ngậm 2H2O ðể xác ñịnh lượng nước kết tinh, người ta cân lượng mẫu, ñem sấy nhiệt ñộ 100 - 105oC ðể nguội, cân mẫu lần hai ñể xác ñịnh lượng nước ñã file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 66 of 239 Phương pháp xác ñịnh khối lượng gián tiếp ñược sử dụng xác ñịnh ñộ ẩm mẫu, xác ñịnh nước kết tinh loại tinh thể hydrat, xác ñịnh lượng nung 3.3 Phương pháp làm kết tủa Trong phương pháp khối lượng dựa tạo tủa, chất phân tích ñược tác dụng với thuốc thử thích hợp tạo thành hợp chất tan, sau ñó ñược lọc, rửa, sấy nung Chất ñược cân cân phân tích Quá trình nung gây biến ñổi mặt hoá học tủa, phân tích người ta phân biệt dạng kết tủa dạng cân • Dạng kết tủa: dạng tạo thành cho chất cần phân tích tác dụng với thuốc thử thích hợp Thí dụ: Khi xác ñịnh ion thành BaSO4 dung dịch Na2SO4, người ta dùng ion Ba2+ ñể kết tủa Tủa tạo • Dạng cân: dạng tạo thành sau ñược xử lý nhiệt (sấy nung) ñược cân ñể xác ñịnh hàm lượng Dạng cân dạng kết tủa thí dụ trường hợp BaSO4, tủa tạo thành sau phản ứng, không bị biến ñổi sau sấy nung, sản phẩm ñem cân BaSO4 người ta gọi dạng tủa giống dạng cân Chất cần xác ñịnh Dạng tủa Dạng cân Có nhiều trường hợp dạng tủa khác dạng cân, thí dụ trường hợp ñịnh lượng ion Ca2+ thuốc thử (NH4)2C2O4, dạng tủa thu ñược calci oxalat theo phản ứng sau: Ca2+ + + 2H2O → CaC2O4 2H2O Nhưng dạng cân lại calci oxyt calci oxalat bị phân hủy sau nung, phản ứng viết: CaC2O4.2H2O → CaC2O4 → CaO + CO + CO2 ðẶC ðIỂM Phương pháp phân tích khối lượng số kỹ thuật ño lường dựa tảng ñơn vị SI khối lượng mol, có số xác ñịnh số Avogadro khối lượng 12C, cho phép xác ñịnh hàm lượng cấu tử riêng biệt mẫu ñã cho chất phân tích Thường ñược dùng ñánh giá thành phần mẫu Xác ñịnh kim loại (các cation), phi kim loại (các anion), thành phần hợp kim, hợp chất hữu Nhược ñiểm phương pháp thời gian xác ñịnh kéo dài, dài so với phương pháp phân tích chuẩn ñộ CÁCH TÍNH KẾT QUẢ Các kết phân tích khối lượng thường ñược tính từ hai số ño thực nghiệm: khối lượng mẫu file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 67 of 239 thử khối lượng sản phẩm có thành phần xác ñịnh Hàm lượng phần trăm sản phẩm ñược tính công thức: A: chất cần ñịnh lượng Thí dụ: ðể xác ñịnh lượng piperazin có sản phẩm thương mại, người ta tạo tủa piperazin diacetat acid acetic Cân sản phẩm tạo thành, tính hàm lượng piperazin tinh khiết ðể thực người ta cân lượng mẫu 0,3126 g hoà 25 ml aceton, thêm 1ml acid acetic ðể yên phút, sau ñó lọc tủa, rửa aceton, sấy khô 110°C, ñem cân thu ñược lượng 0,7121 g Tính hàm lượng phần trăm piperazin? Giải Phân tử lượng piperazin: 86,137 g Phân tử lượng acid acetic: 60,053 g Phân tử lượng piperazin diacetat: 206,243 g Theo phương trình, mol piperazin tạo mol sản phẩm, số mol sản phẩm tạo thành: 5.1 Phương pháp cất hay tách Khi xác ñịnh trực tiếp, sản phẩm dễ bay thường ñược tách dạng hợp chất bay có thành phần xác ñịnh Các tinh thể hydrat bị phân hủy tách nước, carbonat bị phân hủy tạo thành CO2 Vì người ta tính lượng chất cần xác ñịnh theo tăng khối lượng phận hấp thụ Hàm lượng phần trăm hợp chất bay ñược tính xuất phát từ tỷ lệ tương ứng p: khối lượng dạng cân chất cần xác ñịnh theo gia tăng khối lượng chất hấp thụ a: lượng cân mẫu 5.2 Phương pháp làm kết tủa Hàm lượng phần trăm chất cần xác ñịnh ñược tính theo công thức sau: file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 Bo Y te - Hoa phan tich Page 68 of 239 Mẫu ban ñầu chất rắn Với a gam mẫu A, sau kết tủa, khối lượng dạng cân thu ñược p gam F: thừa số chuyển (thừa số phân tích) m, n: số mol chất A chất cần xác ñịnh MA: khối lượng phân tử chất cần xác ñịnh MB: khối lượng mol dạng cân F: hệ số chuyển, dùng ñể chuyển từ khối lượng mol dạng cân sang khối lượng nguyên tố cần phân tích Thí dụ: Một chất tẩy rửa thương mại chứa phosphat có khối lượng 0,3516 g Người ta phá hủy hợp chất hữu cách ñun nóng ñến ñỏ Cân thu ñược cho tác dụng với HCl ñể chuyển P thành H3PO4 Ion tạo thành phản ứng với Mg2+ NH4OH ñể cho kết tủa MgNH4PO4.6H2O Tủa sau lọc, rửa nung chuyển thành dạng cân Mg2P2O7 (M = 222,57 g) có khối lượng cân 0,2161g Hãy tính khối lượng phần trăm P (P = 30,974 g) Giải Trong 222,57 g Mg2P2O7 có × 30,974 g P Vậy 0,1261 g Mg2P2O7 có P? Khối lượng chất phân tích P ñược tính: Hàm lượng phần trăm P ñược tính cách áp dụng công thức: Ở ñây khối lượng chất phân tích P ñược tính cách nhân khối lượng dạng cân với số Hằng số ñược cấu tạo chất cần phân tích dạng cân Hằng số ñược gọi thừa số chuyển hay yếu tố khối lượng, ký hiệu F Như F ñược tính: file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm 30/09/2009 ... N Chương PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG MỤC TIÊU − Nêu ñược nguyên tắc phân loại ñược phương pháp phân tích khối lượng − Trình bày ñược bước ñể tiến hành phân tích khối lượng NỘI DUNG LỊCH SỬ... pháp phân tích khối lượng số kỹ thuật ño lường dựa tảng ñơn vị SI khối lượng mol, có số xác ñịnh số Avogadro khối lượng 12C, cho phép xác ñịnh hàm lượng cấu tử riêng biệt mẫu ñã cho chất phân tích. .. thuật phân tích khối lượng, xác ñịnh ñược khối lượng nguyên tử 25 nguyên tố Vì lẽ ñó năm 1914 ông người Mỹ ñầu tiên nhận giải Nobel hoá học NGUYÊN TẮC Cơ sở phương pháp phân tích khối lượng ñịnh