CHUẨN BỊ CHẤT CHO PHÂN TÍCH

CHƯƠNG I: CHUẨN BỊ CHẤT CHO PHÂN TÍCH Để tiến hành nghiên cứu tính chất (vật lí, hóa học, sinh học), đặc biệt khảo sát cấu trúc phân tử cần phải có chất tinh khiết Từ nguồn thiên nhiên (động vật, thực vật, khoáng vật) đường tổng hợp thường người ta hợp chất hữu tinh khiết, mà có hỗn hợp chất Phân lập, tách chất tinh khiết loại bỏ tạp chất để thu chất tinh khiết - Chất đồng nhất: chất có điểm chảy không đổi chất rắn, điểm sôi không đổi chất lỏng điều kiện VD: dung dịch muối ăn NaCl đồng - Chất tinh khiết: chất đồng nhất, cấu thành nên từ loại phân tử - Độ tinh khiết: chất làm đến mức độ ý nghĩa gọi độ tinh khiết CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT - Chiết phương pháp dùng dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy hay nhóm chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu - Thường gặp: chiết hoạt hóa chất từ dung dịch nước vào dung môi hữu - Mục đích: định tính, định lượng, xác định cấu trúc - Phân loại:  Chiết lỏng - lỏng  Chiết lỏng - rắn  Chiết pha rắn CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT   - Hệ số phân bố: K= Với CB, CA nồng độ chất S pha A B TTCB  Là số nhiệt độ xác định  Đặc trưng cho chất tan cặp dung môi xác định A B  Phụ thuộc: nhiệt độ, áp suất, tính chất chất tan dung môi  K lớn, trình chiết hiệu Chiết lỏng - lỏng Tỉ lệ V mẫu dung môi - Độ làm giàu chất hiệu Hệ số phân bố Thay đổi pH mẫu - Quá trình chiết Khử muối Không liên tục (Phân đoạn) Liên tục Sử dụng ion Chiết lỏng - lỏng a Chiết đoạn - Cách thực hiện: Lắc mẫu với dung môi phễu chiết - Trường hợp sử dụng: Hệ số phân bố lớn, bỏ qua mát chất - Sơ đồ: Mẫu nước Vnc, mnc Dung môi chiết Vch, mch  Các phương trình mô tả trình chiết phân đoạn:   - Hệ số phân bố: Chiết lỏng - lỏng - Khối lượng chất ban đầu mẫu nước: mch + mnc = mnc,0 (mnc,0) - Độ thu hồi:     (Với V=là tỉ số thể tích) - Chiết lặp đoạn mẫu với n thể tích (=Vch):   Chiết lỏng - lỏng b Chiết liên tục - Trường hợp sử dụng: Hệ số phân bố nhỏ, bỏ qua mát chất (chiết phân tích) - Quá trình chiết liên tục: Dùng dung môi chiết chiết liên tục dòng mẫu thiết bị riêng - Sơ đồ: Chiết lỏng - lỏng  Các phương trình mô tả trình chiết liên tục:   - Cân khối lượng buồng chiết, tách: * * Fnc.Ccn=Fch.C ch+Fnc.C nc (1) - Hằng số phân bố lỏng - lỏng: - Cân khối bình hứng dung môi chiết chảy ra: - Từ (1)(2)(3), lượng chất chiết: Chiết lỏng - lỏng   - Quá trình kéo dài mẫu chuyển toàn vào buồng chiết, nên t= trình chiết dừng - Độ thu hồi: - Độ làm giàu: E= Xác định nhiệt độ nóng chảy Nếu nhiệt độ nóng chảy chất hữu thay đổi khoảng 0,1  0,5 C xem tinh khiết Phương pháp đo đơn giản Dụng cụ hóa chất: cốc thủy tinh thể tích 100  250 ml Ống mao dẫn đường kính 1 mm, dài 80  120 mm, đầu bịt kín, đầu hở Phương pháp xác định: Cho chất rắn vào ống mao dẫn khoảng 0,001  0,05 gam ( chất rắn thật khô, tán nhỏ) cột chất mao dẫn cao khoảng 2- mm Buộc ống mao dẫn vào nhiệt kế dây cao su, chất rắn mao dẫn nằm ngang bầu thủy ngân đun chậm phút tăng độ Nhiệt độ chất rắn bắt đầu hóa lỏng, nhiệt độ chất rắn chảy hết Trị số điểm nóng chảy trung bình cộng điểm nóng chảy • Phương pháp mao quản với việc sử dụng hỗn hợp làm lạnh ( axeton metanol với đá khô) nhiệt kế rượu toluen dùng để xác định điểm chảy chất có điểm chảy thấp nhiệt độ phòng tới -500C • Ngoài dụng cụ đơn giản này, người ta dùng dụng cụ đốt điện block Marken, máy xác định điểm chảy kính hiển vi Kofler…để đo điểm chảy nhanh, xác • Phương pháp xác định điểm chảy hỗn hợp nhằm để kiểm tra độ chất phân tích Nếu điểm chảy hỗn hợp thấp cao điểm chảy chất tinh khiết thành phần chất phân tích xem bẩn, trùng chất phân tích coi II MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHÁC Xác định nhiệt độ sôi Nhiệt độ sôi chất lỏng nhiệt độ mà áp suất chất lỏng bề mặt áp suất bên nhiệt độ sôi phụ thuộc vào áp suất bên - Áp suất cao nhiệt độ sôi thấp ngược lại Ta thường dùng công thức:       to = t + Dt                        ( to: đo 766 mm Hg)       D t = k (760 - p)(t + 273)   (k:là số thay đổi tùy theo chất chất lỏng)       Các chất alkyl halogenua, hydrocacbon, ete có k = 0,00012 Chất lỏng tinh khiết có nhiêt độ sôi định, không thay đổi trình sôi Nếu chất lỏng lớn ta xác định nhiêt độ sôi phương pháp chưng cất thường, lượng chất ta dùng phương pháp Siwotoboff Xác định điểm sôi theo phương pháp Siwotobuff Một ống mao dẫn bịt kín đầu có đường kính 1mm – 2mm, dài 80 - 120mm, ống thứ hai có đường kính khoảng 4mm dài khoảng 70mm Một lượng nhỏ chất lỏng muốn xác định điểm sôi (0,5ml) cho vào ống lớn đâu hở ông mao dẫn nhỏ nhúng vào chất lỏng ống lớn Ống lớn cột vào nhiệt kế đặt vào becher có chứa nước Đun becher từ từ với tốc độ tăng khoảng 2oC phút, không khí thoát chậm thành bọt nhỏ từ đầu ống mao dẫn nhỏ nhúng vào chất lỏng ống lớn Nhiệt độ sôi nhiệt độ bọt khí thoát nhanh liên tục Muốn có kết xác ta ngừng đun, dòng bọt thoát chậm lại, bọt cuối xuất chất lỏng có khuynh hướng bị hút vào ống mao dẫn Ta đọc nhiệt độ xác Xác định tỷ trọng d= m/v (g/mL) a Dùng tỷ trọng kế cân( picnomet) Nếu khối lượng tỉ trọng kế rỗng P, đỏ đầy nước P đổ đầy chất lỏng nghiên cứu P2 tỷ trọng chất lỏng nhiệt đô tính theo công thức sau d t = t P −P P −P • Thường việc xác định tiến hành nhiệt độ 20 0/200 250/250 để xác định tỷ trọng chất lỏng 40C không gian không khí ta chuyển công thức sau • m 20 d = Q −λ) +λ ( W m: khối lượng chất lỏng W: khối lượng nước không khí 20 C Q: khối lượng riêng nước 20 C 0.99827 g/cm : λ khối lượng riêng trung bình không khí 20 C 0.00120 g/cm • Do m 20 d = ( 0.99707 ) + 0.00120 W • Như tất lần xác định tỷ trọng ta cần biết khối lượng chất lỏng đổ đầy tỷ trọng kế b Dùng tỷ trọng kế đo trực tiếp (aeromet) Tỷ trọng kế loại gồm dãy aeromet có chia độ phần ống thủy tinh bầu có chứa bi chì Mỗi aeromet có khoảng trọng lượng xác định Trường hợp chất hoàn toàn chưa biết tỷ trọng ta thả aeromet có trọng lượng tăng dần vào chất lỏng Phương pháp xác định nhanh không chĩnh xác cách cân đòi hỏi phải có lượng lớn chất lỏng c Dùng tỷ trọng kế so sánh (gravitomet) Nguyên tắc làm việc phương pháp dựa vào tỷ trọng chất lỏng tỉ lệ nghịc với chiều cao cột chất lỏng điều kiện thực nhau: d1 h2 d1 tỷ trọng chất biết dùng = để so sánh (thường dùng etylbenzen làm chất chuẩn) d h1 d2 tỷ trọng chất lỏng cần phải đo h1 h2 chiều cao đo thực nghiệm d Xác định tỷ trọng chất rắn Được xác định phương pháp cân Phương pháp dựa vào tạo cân huyền phù chất rắn chất lỏng, nghĩa chất rắn không hẳnlên bề mặt không chìm hẳn xuống đáy, tỷ trọng tỷ trọng chất lỏng Trong thực hành người ta chuẩn bị hỗn hợp chất lỏng hai cấu tử từ chất sau: bromofom, cacbon tetraclorua, benzen, nitrobenzen dung dịch nước bari iotdua thủy ngân iotdua Cho tinh thể mịn chất rắn hỗn hợp lỏng cấu tử vào ống nghiệm quay li tâm phút Nếu tinh thể chìm xuống đáy thêm thành phần lỏng nặng hơn, tinh thể lên mặt thêm thành phần lỏng nhẹ Sự điều chỉnh lặp lại ngừng hoàn toàn trộn hạt li tâm, sau tiến hành xác định tỷ trọng chất lỏng biết tỷ trọng chất rắn Xác định nhiệt độ nóng chảy Nếu nhiệt độ nóng chảy chất hữu thay đổi khoảng 0,1  0,5 C xem tinh khiết Phương pháp đo đơn giản Dụng cụ hóa chất: cốc thủy tinh thể tích 100  250 ml Ống mao dẫn đường kính 1 mm, dài 80  120 mm, đầu bịt kín, đầu hở Phương pháp xác định: Cho chất rắn vào ống mao dẫn khoảng 0,001  0,05 gam ( chất rắn thật khô, tán nhỏ) cột chất mao dẫn cao khoảng 2- mm Buộc ống mao dẫn vào nhiệt kế dây cao su, chất rắn mao dẫn nằm ngang bầu thủy ngân đun chậm phút tăng độ Nhiệt độ chất rắn bắt đầu hóa lỏng, nhiệt độ chất rắn chảy hết Trị số điểm nóng chảy trung bình cộng điểm nóng chảy • Phương pháp mao quản với việc sử dụng hỗn hợp làm lạnh ( axeton metanol với đá khô) nhiệt kế rượu toluen dùng để xác định điểm chảy chất có điểm chảy thấp nhiệt độ phòng tới -50 C • Ngoài dụng cụ đơn giản này, người ta dùng dụng cụ đốt điện block Marken, máy xác định điểm chảy kính hiển vi Kofler…để đo điểm chảy nhanh, xác • Phương pháp xác định điểm chảy hỗn hợp nhằm để kiểm tra độ chất phân tích Nếu điểm chảy hỗn hợp thấp cao điểm chảy chất tinh khiết thành phần chất phân tích xem bẩn, trùng chất phân tích coi TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Huệ, Các phương pháp phân tích hữu cơ, nhà xuất ĐHQG Hà Nội http://www.ued.edu.vn/khoahoa/file.php/1/Giao_trinh/DAI_CUONG_HC_Th_Cuong _.pdf http://doan.edu.vn/do-an/ky-thuat-thi-nghiem-hoa-huu-co-37271 ... thước cở phân tử) Các chất phân tích có kích thước lớn vào sâu vào pha tĩnh được, bị rửa giải nhanh loại trừ hoàn toàn phân tử chất phân tích có kích thước nhỏ phân bố sâu vào pha tĩnh bị rửa giải... than, polime): chiết chất phân tích phân cực từ mẫu không phân cực  Nhựa trao đổi ion (amin bậc 4, amin, axit cacboxylic, ): tách chất phân tích ion từ mẫu phân cực không phân cực) Chiết pha... không phân cực → chiết chất không phân cực phân cực vừa từ mẫu nước  Pha tĩnh thường (amino, diol, ): phân cực, giữ chất phân cực → chiết chât phân cực vừa phân cực từ mẫu không nước  Chất hấp