08 Co so Hoa hoc phan tich Lam Ngoc Thu

1 Ch ng M đ u Lâm Ng c Th C s hóa h c phân tích NXB T khố: C s hóa phân tích, Phân tích đ nh l i h c qu c gia Hà N i 2005 ng, Ch n m u, đo m u, Ph ng pháp phân tích Tài li u Th vi n n t H Khoa h c T nhiên có th đ c s d ng cho m c đích h c t p nghiên c u cá nhân Nghiêm c m m i hình th c chép, in n ph c v m c đích khác n u không đ c s ch p thu n c a nhà xu t b n tác gi M cl c Ch ng M đ u 1.1 L nh v c ng d ng phân tích đ nh l ng 1.2 Th c hành phân tích đ nh l ng 1.2.1 Ch n m u 1.2.2 Chu n b m u đ phân tích 1.2.3 o m u 1.2.4 Hòa tan m u 1.2.5 Tách h n h p c n tr 1.2.6 Giai đo n k t thúc phép phân tích 1.2.7 Ch n ph ng pháp phân tích http://hoahocsp.tk Ch ng M đ u Hóa h c phân tích khoa h c c a nh ng ph ng pháp phát hi n xác đ nh nh ng l ng t ng đ i c a m t ho c m t s c u t m u c a ch t nghiên c u Quá trình phát hi n ch t g i phân tích đ nh tính, q trình xác đ nh thành ph n đ nh l ng ch t g i phân tích đ nh l ng Trong cu n sách này, ch y u đ c p v n đ th hai Nh ng k t qu phân tích đ nh l ng đ c di n t b ng nh ng đ i l ng t ng đ i nh ph n tr m, ph n nghìn, ph n tri u ho c ph n t ch t c n xác đ nh m u, l ng gam ch t m t mililit ho c m t lít dung d ch m u; l ng gam ch t m t t n m u ho c mol ph n c a c u t c n xác đ nh m u 1.1 L nh v c ng d ng phân tích đ nh l ng Nh ng k t qu phân tích hóa h c có ý ngh a th c t l n Chúng tơi trích d n m t s ví d ch rõ, nh ng phép đo đ nh l ng nh h ng nh th đ n cu c s ng c a ng i hi n đ i Có nh ng thông báo v ph n tr m hàm l ng hiđrocacbon, oxit nit , cacbon oxit khí th i ta có th đánh giá ch t l ng làm vi c c a thi t b ô tô Xác đ nh n ng đ ion canxi huy t máu ph ng pháp quan tr ng đ chu n đốn b nh baz dinh d ng c a th c ph m liên quan tr c ti p v i hàm l ng nit c a chúng Phân tích đ nh l ng theo chu k trình luy n thép cho phép thu đ c v t li u có đ b n, đ r n, tính d rèn ho c tính ch ng n mòn đ nh tr c S phân tích liên t c mecaptan khơng khí b o đ m phát hi n rò r nguy hi m h th ng ng d n khí Phân tích hàm l ng nit , ph t pho, l u hu nh đ m c a đ t th i v phát tri n chín c a tr ng t o cho ta kh n ng phân b phân bón k ho ch hóa s t i ru ng v i hi u qu cao nh t, đ ng th i làm gi m đáng k nh ng chi phí cho phân bón, n c làm t ng n ng su t Ngoài ý ngh a ng d ng, nh ng k t qu phân tích đ nh l ng cịn r t quan tr ng l nh v c nghiên c u hóa h c, sinh hóa, sinh v t, đ a ch t khoa h c khác Chúng ta xem xét m t s ví d làm d n ch ng: Khái ni m v c ch c a ph n l n ph n ng hóa h c có đ c t nh ng d ki n đ ng h c nh phép xác đ nh đ nh l ng c u t ph n ng Ng i ta bi t r ng, c ch chuy n xung đ ng th n kinh đ ng v t s co l i ho c làm y u c s chuy n ion natri kali qua màng quy t đ nh Hi n t ng đ c phát hi n nh phép đo n ng đ ion c hai phía c a màng S nghiên c u tính ch t c a ch t bán d n đòi h i ph i phát tri n nh ng ph ng pháp đ nh l ng t p ch t silic gecmani tinh t kho ng 10–6 – 10–10 % Trong m t s tr ng h p, phép phân tích đ nh l ng l p b m t c a đ t cho phép nhà đ a ch t phát hi n nh ng v a qu ng t ng đ i sâu Phân tích đ nh l ng nh ng l ng r t nh c a m u l y t tác http://hoahocsp.tk ph m ngh thu t giúp nhà s h c bi t đ c nguyên li u k thu t c a nh ng công trình c a nh ng h a s th i tr c c ng ph ng pháp quan tr ng đ phát hi n s gi m o Th ng nghiên c u l nh v c v a hóa h c, hố sinh c m t s m t c a sinh h c, ph n l n công vi c phịng thí nghi m nh m đ t t i nh ng thơng báo v phân tích đ nh l ng Phân tích m t nh ng ph ng ti n quan tr ng c a nhà hóa h c Do đó, hi u b n ch t phân tích đ nh l ng, bi t cách hồn thành xác đ ng tác phân tích nh ng yêu c u c n thi t cho công cu c nghiên c u nhi u l nh v c khoa h c Có th so sánh ý ngh a c a hóa h c phân tích đ i v i q trình hình thành m t nhà hóa h c ho c m t nhà sinh hóa v i ý ngh a c a k thu t tính đ i s n tính đ i v i t t c nh ng mu n có thành cơng l nh v c v t lý lý thuy t ho c v i ý ngh a riêng c a ti ng c Hy L p ngôn ng c khác đ i v i nhà ngôn ng h c 1.2 Th c hành phân tích đ nh l ng Th ng nh ng k t qu phân tích đ nh l ng bao g m nh ng d li u c a hai phép đo ho c c a hai dãy phép đo: l ng ban đ u c a m u l ng h p ph n c n xác đ nh m u Ví d , có th đo kh i l ng, th tích, c ng đ sáng, đ h p th ánh sáng, c ng đ phát hu nh quang, n l ng Nh ng c ng c n ph i nói r ng, nh ng phép đo ch m t ph n c a phép đ nh l ng thông th ng Hồn tồn khơng ph n quan tr ng nh ng giai đo n chu n b tr c, nh ng giai đo n n ng nh c lâu dài h n so v i phép đo Nh ng ch ng đ u c a cu n sách ch y u đ c p t i phép đo giai đo n k t thúc phép phân tích Cịn nh ng v n đ khác ch đ c đ c p t i m t cách chi ti t cu i sách Do đ h p lý, bây gi c n hình dung tồn c nh phép phân tích, tách t ng giai đo n riêng bi t c a trình phân tích đánh giá ý ngh a c a chúng 1.2.1 Ch n m u thu đ c k t qu phân tích đ n c n ch n m u có thành ph n ph n ánh thành ph n toàn b ch t c n phân tích N u ch t khơng đ ng nh t có kh i l ng l n, vi c ch n m u đ i di n đòi h i nhi u s c l c Chúng ta xét m t tr ng h p nh v y M t côngten-n ch a 25 t n qu ng b c Ng i mua ng i giao hàng c n d n th a thu n v giá tr t ng đ i c a m t hàng đó, tr c h t đ c xác đ nh b i hàm l ng b c Qu ng không đ ng nh t g m nh ng c c nh kích th c khác nhau, hàm l ng b c khác Th c t k t qu phân tích tồn b qu ng có đ c d a c s phân tích m t kh i l ng kho ng g Thành ph n c a ph i đ i di n cho thành ph n c a 25 t n qu ng ho c kho ng 22.700.000 g qu ng hàng hóa Rõ ràng là, vi c l a ch n m u nh nh th không th m t đ ng tác đ n gi n, m t giai đo n Nói m t cách ng n g n, đ ch n m u kh i l ng g đ tin c y thành ph n c a đ i di n cho 23.000.000 g nguyên li u t đ c l y ra, đòi h i ph i x lý s b toàn b nguyên li u Th ng vi c ch n m u không ph c t p nh nói H n n a, nhà hóa h c khơng th b t đ u phân tích mà ch a có tay m t ph n m u ph n ánh thành ph n toàn b nguyên li u http://hoahocsp.tk 1.2.2 Chu n b m u đ phân tích i v i nguyên li u r n th ng c n ph i nghi n tr n đ đ m b o đ đ ng nh t c a m u ôi c n ph i lo i tr đ m h p ph kh i m u r n S h p ph ho c m t n c d n t i s ph thu c thành ph n ph n tr m c a ch t vào đ m th i gian phân tích tránh sai s liên quan đ n s dao đ ng c a đ m, ng i ta ch p nh n phân tích m u s y khô 1.2.3 om u K t qu phân tích đ nh l ng th ng đ c di n t b ng đ n v t ng đ i, ngh a l h p ph n c n xác đ nh m t đ n v kh i l ng ho c th tích m u Do đó, kh i l ho c th tích c a m u c n ph i bi t tr c phân tích ng ng 1.2.4 Hịa tan m u Th ng phép phân tích đ c ti n hành dung d ch m u Trong tr ng h p lý t ng, dung môi c n ph i hoà tan hoàn toàn m u ban đ u (ch không ph i ch h p ph n c n xác đ nh) nhanh đ êm d u đ không x y s m t mát ch t c n xác đ nh ti c đ i v i nhi u ho c xác h n đ i v i ph n l n ngun li u khơng có nh ng dung môi nh v y Th ng nh ng nhà hóa phân tích ph i làm vi c v i nh ng ch t khó ch hóa nh qu ng, ch t cao phân t , t bào s ng Chuy n h p ph n c n xác đ nh c a nh ng nguyên li u nh v y vào tr ng thái hòa tan th ng công vi c ph c t p đòi h i nhi u th i gian 1.2.5 Tách h n h p c n tr Ch có r t nh ng tính ch t hóa h c v t lý quan tr ng đ c s d ng làm đ c tr ng hóa h c phân tích cho m t ch t Ng c l i, nh ng ph n ng đ c s d ng nh ng tính ch t c a ch t l i đ c tr ng đ i v i c lo t nguyên t ho c h p ch t S th t là, nh ng ph n ng tính ch t đ c bi t S th c đ t nhà hóa phân tích tr c m t khó kh n m i: Ph i nghiên c u nh ng s đ phân tích đ tách h p ph n c n quan tâm kh i ch t l có nguyên li u th có th nh h ng đ n k t qu phép đo cu i Nh ng h p ch t ho c nh ng nguyên t nh h ng đ n phép đo tr c ti p c n xác đ nh g i ch t c n tr Tách ch t c n tr tr c phép đo giai đo n quan tr ng ph n l n phép phân tích Khơng th ch n m t ph ng pháp t ng quát, c ng nh c đ lo i b h n h p c n tr th nhi m v r t quan tr ng hóa phân tích 1.2.6 Giai đo n k t thúc phép phân tích T t c nh ng giai đo n chu n b phân tích c n ph i đ m b o đ thu đ đo giai đo n cu i Trong ch ng ti p theo s nói t i lo i phép đo nh ng c s hóa h c c a nh ng ph ng pháp http://hoahocsp.tk c k t qu tin c y giai đo n k t thúc bàn lu n v 1.2.7 Ch n ph ng pháp phân tích Theo nhà hóa h c ho c nhà bác h c quan tâm đ n nh ng d ki n phân tích, có c lo t ph ng pháp đ thu đ c k t qu mong mu n C s đ ch n ph ng pháp ch tiêu nh t c đ , s thu n l i, đ xác, s hi n có nh ng thi t b thích h p, s m u phân tích, l ng m u, hàm l ng h p ph n c n xác đ nh Phân tích thành cơng ho c không thành công tùy thu c vào vi c l a ch n ph ng pháp ti c khơng có m t ph ng pháp chung t ng quát l a ch n ph ng pháp c n ph i có suy ngh minh m n tr c giác mà u y ch có đ c thông qua th c nghi m http://hoahocsp.tk Ch ng ánh giá đ tin c y c a nh ng s li u phân tích Lâm Ng c Th C s hóa h c phân tích NXB T khoá: i h c qu c gia Hà N i 2005 ánh giá đ tin c y, Trung bình, trung v , Sai s h th ng, Sai s ng u nhiên, Phép đo song song, Bi u đ ki m tra Tài li u Th vi n n t H Khoa h c T nhiên có th đ c s d ng cho m c đích h c t p nghiên c u cá nhân Nghiêm c m m i hình th c chép, in n ph c v m c đích khác n u không đ c s ch p thu n c a nhà xu t b n tác gi M cl c Ch ng ánh giá đ tin c y c a nh ng s li u phân tích 2.1 M t s đ nh ngh a 2.1.1 Trung bình trung v 2.1.2 l p l i 2.1.3 2.1.4 l p l i đ c a nh ng d ki n th c nghi m 2.2 Phân lo i sai s 2.2.1 Sai s h th ng sai s ng u nhiên 2.2.2 Các lo i sai s h th ng 2.2.3 nh h ng c a sai s h th ng đ n k t qu phân tích 2.3 Bi u hi n c a sai s h th ng 2.3.1 Phát hi n sai s d ng c sai s cá bi t 2.3.2 Phát hi n sai s ph ng pháp 2.4 nh h ng c a sai s ng u nhiên 11 http://hoahocsp.tk 2.4.1 Xem xét nh h ng c a sai s ng u nhiên lên đ ng tác chu n hoá pipet 12 2.4.2 S phân b s li u c a nh ng phép đo song song 13 2.4.3 Nh ng khái ni m c b n c a th ng kê c n 16 2.4.4 ng d ng nh ng ph ng pháp th ng kê 18 2.4.5 S d ng nh ng ph ng pháp th ng kê 20 2.4.6 Kho ng tin c y 20 2.4.7 Nh ng ph ng pháp th ng kê ki m tra gi thuy t 27 2.4.8 Lo i tr s li u mang sai s thô b o 31 2.1 S lan truy n sai s phép tính 33 2.7.2 Phép c ng sai s h th ng 33 2.7.2 C ng sai s ng u nhiên 36 2.7.2 S lan truy n sai s phép tính lu th a 38 2.7.2 S lan truy n sai s phép LOGARIT ANTI LOGARIT 40 2.2 i u ki n có ngh a c a ch s 41 2.3 B o hi m ch t l ng (QA) bi u đ ki m tra 43 2.7.2 S c n thi t c a b o hi m ch t l ng 44 2.7.2 ng d ng bi u đ ki m tra 45 http://hoahocsp.tk Ch ng ánh giá đ tin c y c a nh ng s li u phân tích M i phép đo đ u có sai s , xác đ nh giá tr sai s th ng ph c t p, đòi h i nhi u n l c, sáng t o c tr c giác Nh ng k t qu phân tích đ c hồn thành v i đ tin c y ch a bi t s khơng có giá tr khoa h c Ng c l i, nh ng k t qu phân tích khơng xác c ng có th r t quan tr ng n u có th xác đ nh đ c gi i h n sai s v i đ tin c y cao Khơng có m t ph ng pháp t ng quát, đ n gi n xác đ đánh giá, cho dù ch đ nh tính, nh ng k t qu th c nghi m Vì v y, x lý k t qu th ng m t nhi m v không ph n ph c t p so v i vi c thu đ c nh ng k t qu Cơng vi c bao g m nghiên c u tài li u, chu n hoá thi t b , nh ng th c nghi m ph đ c ti n hành m t cách đ c bi t đ tìm nh ng nguyên nhân c a nh ng sai s có th có phân tích th ng kê nh ng d ki n thu đ c Mu n t ng đ nh y lên m i l n có th ph i thêm m t công tác ph nhi u gi , nhi u ngày, th m chí nhi u tu n Do đó, c n ph i xác đ nh yêu c u v đ tin c y cho m i k t qu phân tích, khơng nên tiêu phí nhi u th i gian đ đ t đ nh y cao cho nh ng công vi c khơng c n đ nh y Trong ch ng s đ c p đ n nh ng lo i sai s n y sinh th c hành phân tích, ph ng pháp phát hi n, ph ng pháp đánh giá cách bi u di n giá tr 2.1 M t s đ nh ngh a Thơng th ng, nhà phân tích ph i l p l i phép phân tích m u t hai đ n n m l n Nh ng k t qu riêng bi t dãy đo song song phù h p v i nên c n ph i ch n giá tr trung tâm “t t nh t” c a dãy S c n thi t c a nh ng phép đo song song hai nguyên nhân M t là, giá tr trung tâm đ c l a ch n đáng tin c y h n so v i m i k t qu riêng bi t khác Hai là, s khác v giá tr c a nh ng k t qu riêng bi t khác đ đ m b o cho s đánh giá đ nh tính v đ tin c y c a giá tr “t t nh t” đ c l a ch n Có th dùng m t hai m xu t phát t hai đ i l m trung tâm c a dãy ng, trung bình trung v làm 2.1.1 Trung bình trung v Trung bình, trung bình c ng trung bình m u, x , nh ng t đ ng ngh a th s c a phép chia t ng k t qu c a nh ng phép đo riêng bi t cho s l n đo m u http://hoahocsp.tk ng Trung v c a dãy k t qu gi a, có s k t qu có giá tr l n h n s k t qu có giá tr nh thua b ng N u m u có s phép đo khơng ch n, có th l y m trung tâm trung v đ i v i m u có s phép đo ch n, có th l y trung bình c a c p phép đo trung tâm làm trung v Ví d , tính trung bình trung v c a dãy s : 10,06; 10,20; 10,08; 10,10 Trung bình = x = 10,06 + 10,20 + 10,08 + 10,10 = 10,11 Vì m u có s phép đo ch n nên trung v trung bình c a c p s trung tâm: Trung v = x = 10,08 + 10,10 = 10,09 Trong tr ng h p lý t ng, trung v trung bình ph i trùng nh ng th không x y ra, đ c bi t n u s l n đo không l n 2.1.2 ng u l pl i Thu t ng đ l p l i đ c dùng đ đánh giá đ nh l ng s t n m n c a k t qu i l ng đ c tr ng cho s g n theo giá tr t đ i c a hai ho c m t s phép đo l n h n đ c th c hi n u ki n l p l i đ c di n t b ng m t s cách: Các cách bi u di n đ l p l i t đ i: cách di n t đ l p l i đ n gi n nh t b ng đ minh h a, d n nh ng k t l ch kh i giá tr trung bình xi – x , khơng k d u qu phân tích clorua c a m t m u b ng 2.1 d i B ng 2.1 K t qu phân tích clorua m t m u Thơng s đo m u Các k t qu [%] x1 24,39 0,077 0,03 x2 24,19 0,123 0,17 x3 24,36 0,047 0,00 [72,94] [0,247] [0,20] x = 24,313 = 24,31 l ch kh i giá tr trung bình x−x l ch trung bình kh i giá tr trung bình 0,082 ≈ 0,08 ω = xmax – xmin = 24,39 – 24,19 =0,20 http://hoahocsp.tk l ch kh i trung v l ch trung bình kh i trung v 0,067 ≈ 0,07 Giá tr trung bình c a k t qu 24,31%; đ l ch c a k t qu th hai kh i giá tr trung bình 0,12%; đ l ch trung bình c a k t qu kh i giá tr trung bình 0,08% Phép tính đ l ch trung bình đ c ti n hành đ n ch s th ba sau d u ph y m c dù m i k t qu thu d c ch v i đ xác đ n ch s th hai sau d u ph y S làm trịn giá tr trung bình đ l ch trung bình đ n l ng s h p lý sau d u ph y đ c th c hi n sau phép tính k t thúc Bi n pháp cho phép làm gi m sai s làm tròn C ng có th di n t đ l p l i b ng đ l ch kh i trung v , 24,36% (xem b ng trên) S đo đ l p l i c ng biên đ bi n đ i ho c biên đ dãy s li u, ω, ngh a hi u s gi a k t qu l n nh nh t (0,20%) l ch tiêu chu n đ phân tán đ c dùng làm hai tiêu chu n cho đ l p l i Cách xác đ nh đ i l ng s đ c đ c p đ n m c ti p theo c a ch ng ng đ i l pl it Ngoài đ l p l i t đ i, đ thu n ti n h n, ng i ta đ ngh khái ni m đ l p l i t ng đ i theo s trung bình ho c theo trung v , bi u di n b ng ph n tr m Ví d , đ i v i phép đo x3: l ch t ng đ i kh i giá tr trung bình = l ch trung bình t 2.1.3 th – xt 0,08 × 100 = 0,32 ≈ 0,3% 24,31 ng đ i kh i trung v = 0,067 × 100 = 0,3% 24,36 đúng bi u th s g n c a giá tr thu đ c v i giá tr đ c ch p nh n th t ng đ c di n t b ng sai s t đ i có th đ nh ngh a sai s nh sau: E = xi Sai s t đ i E hi u s gi a giá tr quan sát đ c, xi xt giá tr đ c ch p nh n th t Giá tr đ c ch p nh n th t c ng có th khơng đáng tin c y Do vi c đánh giá sai s th c s c a phép đo th ng công vi c khó kh n Tr l i ví d d n đây, gi thi t r ng, k t qu th t c a m u 24,36% Khi sai s t đ i c a s trung bình s là: 24,31% – 24,36% = –0,05% đ Trong nh ng tr ng h p nh th ng c nâng cao lên hay b h th p xu ng i ta th ng đ t d u cho sai s đ ch rõ k t qu Th ng đ i l ng có l i h n, khơng ph i sai s t đ i mà sai s t ng đ i, bi u di n đ l ch kh i giá tr th t b ng ph n tr m i v i phép phân tích xét trên: http://hoahocsp.tk ... đo song song phù h p v i nên c n ph i ch n giá tr trung tâm “t t nh t” c a dãy S c n thi t c a nh ng phép đo song song hai nguyên nhân M t là, giá tr trung tâm đ c l a ch n đáng tin c y h n so. .. ng đ ng đ t đo n http://hoahocsp.tk 18 nh ng đ ng cong phía c a hình 2.4 Trên đ tr Z mang đ n v ± σ đ c đ t tr c hồnh ng cong phía d i nh ng giá Nh ng tính ch t c a đ ng cong phân b chu n r t quý... Phân tích đ nh l ng nh ng l ng r t nh c a m u l y t tác http://hoahocsp.tk ph m ngh thu t giúp nhà s h c bi t đ c nguyên li u k thu t c a nh ng công trình c a nh ng h a s th i tr c c ng ph ng