Bài giảng hóa phân tích hoàng thị huệ an

Bài giảng HĨA PHÂN TÍCH (ANALYTICAL CHEMISTRY’S LECTURE NOTES) Dùng cho sinh viên ngành TTS - C MT Biên soạn: TS GVC HỒNG THỊ HUỆ AN Bộ mơn HĨA, ĐH Nha Trang Chương ĐẠI CƯƠ G VỀ HÓA PHÂ TÍCH 1.1 ỘI DU G, VAI TRỊ, U CẦU CỦA MÔ HỌC a) ội dung : nghiên cứu phương pháp xác định thành phần định tính / định lượng cấu tử đối tượng phân tích Cấu tử : ion, ngun tử, phân tử, nhóm chức… Định tính : nhận biết có mặt cấu tử mẫu phân tích dựa vào tính chất hóa học hay vật lý đặc trưng (màu, mùi, dạng tinh thể, hiệu ứng vật lý,…) Định lượng : xác định hàm lượng cấu tử nghiên cứu mẫu phân tích Chương ĐẠI CƯƠ G VỀ HĨA PHÂ TÍCH 1.1 ỘI DU G, VAI TRỊ, U CẦU CỦA MƠ HỌC a) ội dung : nghiên cứu phương pháp xác định thành phần định tính định lượng cấu tử đối tượng phân tích Cấu tử : ion, ngun tử, phân tử, nhóm chức, pha,… Định tính : nhận biết có mặt cấu tử mẫu phân tích dựa vào tính chất hóa học hay vật lý đặc trưng (màu, mùi, dạng tinh thể, hiệu ứng vật lý,…) Định lượng : xác định hàm lượng cấu tử nghiên cứu mẫu phân tích b) Vai trị hóa phân tích: ứng dụng nhiều lĩnh vực - khoa học-kỹ thuật: hóa học, sinh học, thực phNm, dược phNm, y học, môi trường, nơng hóa thổ nhưỡng, địa chất, vật liệu, khảo cổ, pháp y,… - sản xuất: công nghiệp thực phNm, dược phNm, xử lý môi trường,… c) Yêu cầu người học : - lý thuyết: nắm vững nguyên tắc phương pháp phân tích vận dụng vào vấn đề cụ thể - thực hành: nắm vững kỹ thao tác; cNn thận, kiên trì, xác; báo cáo số liệu trung thực 1.2 PHÂ LOẠI CÁC PP PT ĐN H LƯỢ G - LỰA CHỌ PP : PHƯƠ G PHÁP PHÂ TÍCH ĐN H LƯỢ G PP HĨA HỌC PP HÓA LÝ (PP PT cổ điển) (PP PT cơng cụ/ PP PT đại) PT THỂ TÍCH (PP CHUẨ PT KHỐI LƯỢ G ĐỘ) : • Acid - baz PT QUA G : PT ĐIỆ HĨA : • Phức chất • Phân tử • Đo • Sắc ký • Kết tủa • Nguyên tử • Đo độ dẫn điện • Điện di • Oxy hóa-khử • Hấp thụ • Đo điện lượng • Phát xạ • Điện khối lượng • Cực phổ/Volt-Amper PT SẮC KÝ : 1.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Độ (accuracy) Độ xác (precision) Độ nhạy (sensibility) Độ chọn lọc (selectivity) Giới hạn phát (LOD: limit of detection) Giới hạn định lượng (LOQ: limit of quantitation) Độ (accuracy): phản ảnh phù hợp kết đo đạc giá trị đại lượng cần đo Độ xác (precision)= độ lặp lại (repeatability): phản ảnh trùng lặp kết đo thu thí nghiệm song song Để đánh giá đầy đủ chất lượng phương pháp phân tích, cần vào độ xác lẫn độ phương pháp phân tích a) b) c) d) a) Khơng khơng xác; b) Chính xác khơng c) Đúng khơng xác d) Đúng xác Độ nhạy: khả phân biệt mẫu có nồng độ chất phân tích khác phương pháp phân tích cho • Độ nhạy = độ thay đổi cường độ SA SA = kCA tín hiệu phân tích thay đổi nồng độ chất phân tích đơn vị • Độ nhạy = hệ số góc (k) phương trình đường chuẩn C SA ∆S A Sensibilit y = = =k ∆C A C A • Độ chọn lọc Phương pháp phân tích chọn lọc Smẫu = kA.CA Phương pháp phân tích không chọn lọc: Smẫu = kA.CA + kI.CI Hệ số chọn lọc: đánh giá mức độ ảnh hưởng cấu tử cản (I) cấu tử A phép phân tích KI,A kI = kA (KI,A nhỏ phép PT chọn lọc) Sơ đồ thiết bị HPLC THIẾT BỊ SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO (HPLC) Tách hỗn hợp peptid phương pháp HPLC SƠ ĐỒ THIẾT BỊ SẮC KÝ KHÍ (GC) Phân tích hỗn hợp thuốc trừ sâu chứa Clor nước (pp GC) Các đại lượng sắc ký : tR : thời gian lưu t0 : thời gian chết tR’= tR – t0 : thời gian lưu hiệu dụng k’: thừa số lưu giữ t R − to t R ' k'= = to to α : hệ số chọn lọc Sắc ký đồ t ' R k '2 α= = t ' R1 k '4 N : số đĩa lý thuyết N=L/H Định tính: so sánh tR’ mẫu chuẩn điều kiện sắc ký (phương pháp đồng sắc ký; phương pháp thêm) Định lượng: dựa tính chất Sx ~ Cx -Tính % X mẫu phân tích: Sx %X = 100% ∑ Si - Tính nồng độ dung dịch phân tích: Phân tích i dung dịch chuẩn mẫu điều kiện tích pic Si đo diện dùng phương pháp so sánh hay phương pháp đường chuẩn C = f (Speak) Chương PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 6.1 Chữ số có nghĩa : gồm chữ số đứng trước xác định xác chữ số cuối ước lượng gần 6.2 Biễu diễn kết đo trực tiếp gián tiếp : a) Biểu diễn kết đo trực tiếp : Nguyên tắc : Kết đo trực tiếp phải biểu diễn phù hợp với độ xác dung cụ đo lường Câu hỏi : Lấy “15,5 ml “ ống đong khắc vạch ml ghi chữ số có nghĩa ?) pipet / buret khắc vạch 0,1 ml ghi chữ số có nghĩa ? ) ml (có ml (có Lưu ý : - Chữ số đứng trước khơng có nghĩa Câu hỏi : g = 0,005 kg = 0,0000005 (có chữ số có nghĩa ? ) Biểu diễn khoa học : g = 5,000.10 -3 kg (Đúng hay Sai ?) - Chữ số đứng sau có nghĩa hay khơng tuỳ trường hợp Câu hỏi : Cách biểu diễn kết đo trực tiếp số chữ số có nghĩa trường hợp sau : a/ Cân g cân kỹ thuật xác g b/ Cân g cân phân tích xác 0,1 mg c/ Đếm 100 cá giống thả vào bể nuôi thử nghiệm (đếm con) d/ Thả 100.000 tôm post vào ao nuôi (ước lượng cách đong 10 mẽ, mẽ khoảng 10.000 con) - Các chữ số phần đặc trị kết lấy logarit số khơng có nghĩa; chữ số phần định trị có nghĩa Câu hỏi : Tính pH dung dịch a/ HCl 0,1 M pH = b/ NaOH 0,100 M pH = Tính nồng độ H+ dung dịch sau : a) HNO3 có pH = 2,00 b) KOH có pOH = 3,7 b) Biểu diễn kết đo gián tiếp : Nguyên tắc : Độ xác kết đo gián tiếp lớn độ xác số hạng xác biểu thức tính Bài tập : Chuẩn độ 50,00 ml Fe2+ dung dịch chuẩn KMnO4 0,0500 N mơi trường có pH = tiêu tốn hết “4,2 ml” Biểu diễn nông đô mol Fe2+ dung dịch định phân trường hợp sau : a) Dung dịch chuẩn KMnO4 chứa buret thông thường (khắc vạch 0,1 ml) b) Dung dịch chuẩn KMnO4 chứa microburet (khắc vạch 0,01 ml) 6.3 Sai số hệ thống – Sai số ngẫu nhiên Phân biệt Sai số hệ thống Đặc điểm Dấu (+ hay -) định Nguyên nhân Chủ quan Cách hạn chế Sai số ngẫu nhiên Dấu không xác định xác định Ngẫu nhiên (khách quan) - Dụng cụ, thiết bị không khơng xác định xác - Mơi trường : nhiệt độ, khơng khí, độ ẩm, ánh sáng, - Phương pháp phân tích - Người phân tích thiếu kinh nghiệm - Người phân tích - Dùng dụng cụ, thiết bị xác (chuẩn hóa trước đo) -Phân tích nhiều lần - Dùng phương pháp - Người phân tích : cẩn thận, kinh nghiệm - Xử lý số liệu phương pháp thống kê 6.4 Các đại lượng thống kê : n Giá trị trung bình X Giá trị thực = n µ = ∑ Xi n − lim X n−>∞ Độ lệch chuẩn n Sn = ∑(X i − X n) n ∑X i =1 n −1 n i =1 = − ( X ) / n) ∑ i i i n −1 n σ = lim s n = ∑ CV S = X i − µ )2 i =1 n n−>∞ Hệ số biến thiên (X n n 100 % 6.5 Loại bỏ giá trị nghi ngờ chu n Q: -Sắp xếp kết theo thứ tự tăng dần : X1 < X2 < ….< Xn -Tính Qtn So sánh với Qlt (tra bảng) Qtn > Qlt : loại bỏ giá trị nghi ngờ Qtn < Qlt : giữ lại giá trị nghi ngờ Giá trị Qlt ứng với số lần thí nghiệm độ tin cậy P Giá trị nghi ngờ Giá trị nhỏ X1 Giá trị lớn Xn Cơng thức tính Qtn Số T n 90% 95% 99% 0,94 0,98 0,99 0,76 0,85 0,93 0,64 0,73 0,82 0,56 0,64 0,74 X n − X n −1 0,51 0,59 0,68 X n − X1 0,47 0,54 0,63 0,44 0,51 0,60 10 0,41 0,48 0,57 X − X1 X n − X1 Qlt 6.6 Ước lượng kết phân tích chuẩn Student : X n − t f ,P S n ≤ µ ≤ X n + t f ,P hay : µ = X n ± t f ,P S n S n Bậc tự f 10 11 12 13 14 ∞ Độ tin cậy P 90 % 95% 99% 6,31 12,7 63,70 2,92 4,30 9,92 2,35 3,18 5,84 2,13 2,78 4,60 2,02 2,57 4,03 1,94 2,45 3,71 1,90 2,36 3,50 1,86 2,31 3,36 1,83 2,26 3,25 1,81 2,23 3,17 1,80 2,20 3,11 1,78 2,18 3,06 1,77 2,16 3,01 1,76 2,14 2,98 1,64 1,96 2,58 ... PHÂ TÍCH : - hàm lượng cấu tử phân tích (đa lượng, vi lượng, vết ?) - yêu cầu độ đúng, độ xác, độ nhạy phương pháp phân tích - điều kiện trang thiết bị phân tích - thời gian, chi phí phân tích. .. nhỏ chất phân tích mà phương pháp phân tích phát với độ tin cậy cho Quan hệ LOD độ nhạy (k): LOD = C A = S A k Giới hạn định lượng (LOQ): nồng độ nhỏ chất phân tích mà phương pháp phân tích định... mẫu phân tích dựa vào tính chất hóa học hay vật lý đặc trưng (màu, mùi, dạng tinh thể, hiệu ứng vật lý,…) Định lượng : xác định hàm lượng cấu tử nghiên cứu mẫu phân tích b) Vai trị hóa phân tích: