3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X ( XRD)
- Nguyên tắc:
Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một qui luật xác định. Khi chùm tia Rơnghen tới bề mặt tinh thể và đi vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cấu tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X tới sẽ tạo thành các tâm phát ra các tia phản xạ. Mặt khác, các nguyên tử, ion này được phân bố trên các mặt phẳng song song. Do đó, hiệu quang trình của hai tia phản xạ bất kỳ trên hai mặt phẳng song song cạnh nhau được tính như sau:
= BC +CD = 2dsin
Trong đó:
D: là độ dài khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song. : là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ.
Doãn Út Năm 41 Lớp K35B - Sư phạm Hóa
Theo điều kiện giao thoa, để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì hiệu quang trình phải bằng số nguyên lần độ dài bước sóng. Do đó:
2dsin = n Trong đó: - là bước sóng của tia X.
n =1,2,3,...
Đây là hệ thức Vufl- Bragg, là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể. Căn cứ vào các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ, tìm được 2. Từ đó suy ra d theo hệ thức Vufl- Bragg. So sánh giá trị d tìm được với d chuẩn sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu. Vì vậy, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật chất.
Ngoài ra, phương pháp nhiễu xạ tia X còn sử dụng để tính toán kích thước gần đúng của tinh thể. Dựa vào kết quả chỉ ra ở giản đồ nhiễu xạ tia X, ta có thể tính được cỡ hạt tinh thể theo phương trình Scherrer:
θ β λ cos . . k D Trong đó:
D : kích thước tinh thể trung bình với góc nhiễu xạ 2θ k: là hệ số hình học được chọn là 0,9
: bước sóng tia X,
: độ rộng tại vị trí nửa pic, rad
: góc theo phương trình Vufl- Bragg
3.2 Phương pháp phân tích tổng sắt
Hóa chất:
- Axit Clohidric đặc - Dung dịch Fe2+ chuẩn
Doãn Út Năm 42 Lớp K35B - Sư phạm Hóa
- o- phenanthrolin C12H8N2. H2O
Pha chế
- Dung dịch hydroxylamin: Hòa tan 10g NH2OH. HCl trong 100 ml H2O cất - Dung dịch đệm amonium axetat: 125g CH3COONH4 trong một ít nước cất thêm 350 ml axit axetic, định mức 500 ml
- Dung dịch o- phenanthrolin: Hòa tan 100 mg C12H8N2. H2O trong 100 ml nước cất ( nếu không đun nóng thì cho 2 giọt HCl đặc vào nước cất)
- Dung dịch sắt chuẩn Fe2+ : Từ Fe2+ 0.118M (6600 mg/l pha từ kim loại hoặc muối pha loãng xuống 10 mg/l bằng cách lấy dung dịch trộn với nước cất để nồng độ giảm xuống còn 660 mg/l sau đó lấy 1.5 ml dung dịch (660mg/l) pha loãng vào bình thành 100 ml dể tạo dung dịch 10 mg/l.
Thực nghiệm:
- Lập đường chuẩn: Từ dung dịch 10 mg/l pha ra các nồng độ 0.1, 0.2, …, 2 mg/l trong thể tích 25 ml sau đó thêm 1 ml HCl đặc và 0.5 ml NH2OH. HCl. Cô cạn đến ½ thể tích, để nguội đến nhiệt độ phòng, cho thêm 5 ml amoni axetat và 1ml o- phenanthrolin rồi định mức thành 25 ml. Để 10- 15 phút trong tối cho màu phát triển (màu hồng) rồi đem đo quang ở bước sóng = 520 nm. Mẫu trắng không có sắt cũng được tiến hành đo quang, từ các số liệu thu được xây dựng đường chuẩn biểu thị quan hệ giữa nồng độ sắt trong dung dịch và mật độ quang.
- Xác định tổng sắt có trong mẫu: 25 ml mẫu, thêm 1ml HCl đặc và 0,5 ml NH2OH. HCl. Cô cạn đến ½ thể tích. Để nguội đến nhiệt độ phòng, tiếp tục cho 5ml amoniaxetat và 1ml phenanthrolin. Chuyển vào bình định mức, thêm nước cất đủ 25ml , để yên 10-15 phút trong tối để dung dịch chuyển thành màu hồng. Dung dịch được đo quang ở bước sóng 520 nm.
- Cách tính hàm lượng sắt tổng :
Lượng sắt tổng được tính từ công thức:
Doãn Út Năm 43 Lớp K35B - Sư phạm Hóa
Trong đó :
f - Độ dốc của đường chuẩn A1 - Độ hấp thụ của mẫu đo Ao- Độ hấp thụ của mẫu trắng
Doãn Út Năm 44 Lớp K35B - Sư phạm Hóa
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN