Trên cơ sở tổng hợp những đề xuất của các bạn sinh viên trong phiếu điều tra, chúng tôi tiến hành khảo sát lại các bài thực hành PTHL. Trong đó, đặc biệt lưu ý đến những điểm khó khăn mà các bạn sinh viên đã đề cập đến trong phiếu điều tra. Cách tiến hành được thực hiện theo như trong giáo trình Thực hành Phân tích hóa lý hiện tại của khoa Hóa học, Trường ĐH Sư phạm TP.HCM.
3.3.1 Bài 1 – Chuẩn độ điện thế. Xác định nồng độ H3PO4
MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH
- Trước khi tiến hành thí nghiệm với máy đo pH, ta phải chuẩn hóa máy bằng cách nhúng điện cực vào các dung dịch hiệu chỉnh có pH = 7 và pH = 4 để đo pH.
- Khi cắm điện cực vào dung dịch H3PO4, phải chú ý khuấy đều dung dịch sao cho cốc thủy tinh hay đũa thủy tinh không được chạm vào điện cực.
- Trong quá trình chuẩn độ, khi đo pH trong vùng pH > 9 – 11 phải chú ý đo nhanh để tránh làm hỏng điện cực thủy tinh.
37
KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
a) Chuẩn độ theo phương pháp thể tích:
Lần đo V1 (ml) V2 (ml)
1 7,05 14,3
2 7,0 14,2
3 7,0 14,2
Vtb 7,0167 14,23
- Thay vào công thức: 𝐶𝐻3𝑃𝑂4 =𝑉𝑡𝑏1×𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻
10 =𝑉𝑡𝑏2×𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 10×2 𝐶𝐻3𝑃𝑂4 =14,23 × 0.210 × 2 = 0,1423 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡× 100% = 0,1423 0,15 × 100% = 94,87%
- Tính khoảng tin cậy: ta có 𝑥̅ = 14,23
Phương sai mẫu:
𝑆2=𝑛 −1 1�(𝑥𝑖− 𝑥̅)2 𝑛
𝑖=1
= 3,33 × 10−3 Độ lệch chuẩn: 𝑆 = 0,0577
Độ lệch chuẩn tương đối: 𝑅𝑆𝐷% = 𝑆𝑥̅× 100% = 0,4054%
Hằng số 𝑡𝛼 = 4,3027ứng với độ tin cậy 95%. Áp dụng công thức 𝑥̅ − 𝑡α 𝑆
√𝑛< 𝑉 <𝑥̅+𝑡α 𝑆
√𝑛 ta tính được khoảng tin cậy của giá trị trung bình: 𝑉𝑡𝑏 = 14,23 ± 0,14 (𝑚𝑙)
Vậy 𝐶𝐻3𝑃𝑂4 = 0,1423 ± 1,4 × 10−3 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙)
b) Chuẩn độ điện thế:
- Từ các giá trị pH đo được theo thể tích dung dịch NaOH (xem phụ lục 2), ta vẽ được đường cong chuẩn độ của axit H3PO4
38
Hình 3.1. Đường cong chuẩn độ của axit H3PO4
Hình 3.2. Đồ thị chuẩn độ điện thế của axit H3PO4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Từ đồ thị, ta xác định được V1 = 6,85 ml và V2 = 15,85 ml 𝐶𝐻3𝑃𝑂4 =6,85 × 0.2 10 = 0,137 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 × 100% = 0,137 0,15 × 100% = 91,33% NHẬN XÉT ĐỀ XUẤT
- Kết quả thu được so với lý thuyết khá chính xác.
- Sai số không đáng kể.
- Thao tác thực hành với máy đo pH rất phức tạp.
- Bài thực hành hay, gắn với lý thuyết tốt, nên tiếp tục duy trì.
- Cung cấp phim hướng dẫn thực hành cho sinh viên xem trước để nắm bắt tốt các thao tác sử dụng thiết bị thực hành.
39
3.3.2 Bài 2 – Điện phân dung dịch CuSO4
MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH
- Thiết bị điện phân phải được lắp đặt đúng theo như trong giáo trình.
- Chú ý mắc các điện cực Pt sao cho mép dưới của các điện cực còn cách đáy một khoảng đủ để máy khuấy từ hoạt động mà không va chạm vào các điện cực.
- Anot Pt được mắc thẳng đứng bên trong, dọc theo trục của điện cực lưới catot Pt
KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU a) Phương pháp điện phân:
𝑇𝐶𝑢2+ =𝐺210− 𝐺1 =8,176010−8,0979 = 7,81 × 10−3 (𝑔⁄𝑚𝑙)= 7,81 (𝑔⁄𝑙) 𝐶𝐶𝑢2+ =63,5467,81 = 0,1229 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡× 100% = 0,1229 0,125 × 100% = 98,32% b) Phương pháp thể tích:
- Các giá trị thể tích dung dịch chuẩn EDTA như sau:
V1 = 12,3 ml; V2 = 12,2 ml; V3 = 12,3 ml Vtb = 12,27 ml 𝑇𝐶𝑢2+ =𝑉�𝐸𝐷𝑇𝐴×𝑁𝐸𝐷𝑇𝐴× 100 × 𝐴𝐶𝑢 2 10 × 1000 × 10 (𝑔⁄𝑚𝑙) 𝑇𝐶𝑢2+ =12,27 × 0,01 × 100 × 63,5462 × 2 10 × 1000 × 10 = 7,7952 × 10−3(𝑔 𝑚𝑙⁄ ) = 7,7952(𝑔 𝑙⁄ ) 𝐶𝐶𝑢2+ =63,5467,816 = 0,1227 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡× 100% = 0,1227 0,125 × 100% = 98,16%
- Tính khoảng tin cậy: ta có 𝑥̅ = 12,27
40 𝑆2=𝑛 −1 1�(𝑥𝑖− 𝑥̅)2 𝑛 𝑖=1 = 3,35 × 10−3 Độ lệch chuẩn: 𝑆 = 0,0579
Độ lệch chuẩn tương đối: 𝑅𝑆𝐷% = 𝑆𝑥̅× 100% = 0,4719%
Hằng số 𝑡𝛼 = 4,3027ứng với độ tin cậy 95%. Áp dụng công thức 𝑥̅ − 𝑡α 𝑆
√𝑛< 𝑉 <𝑥̅+𝑡α 𝑆
√𝑛 ta tính được khoảng tin cậy của giá trị trung bình: 𝑉𝑡𝑏 = 12,27 ± 0,14 (𝑚𝑙)
Vậy 𝐶𝐶𝑢2+ = 0,1227 ± 1,4 × 10−3 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙)
NHẬN XÉT ĐỀ XUẤT
- Kết quả phân tích nồng độ Cu2+ theo hai phương pháp gần giống nhau và so với lý thuyết là tương đối chính xác.
- Sai số không đáng kể.
- Thiết bị điện phân khó sử dụng. - So với lý thuyết đã được học, bài thực hành còn khá đơn giản vì dung dịch điện phân chỉ chứa ion Cu2+ mà không có ion khác, không thể hiện tính chọn lọc của phương pháp điện phân.
- Có thể thay thế bằng bài thực hành điện phân dung dịch chứa hai ion có khống chế thế.
- Nếu duy trì bài thực hành thì nên cung cấp phim hướng dẫn thực hành cho sinh viên xem trước khi vào phòng thí nghiệm.
41 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.3 Bài 3 – Xác định pH bằng phương pháp trắc quang
MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH
- Pha các dung dịch chỉ thị chính xác theo hướng dẫn.
- Sau khi pha xong, nên tiến hành đo các giá trị mật độ quang liền.
- Phải mở máy làm ấm 15 phút trước khi đo. Các thao tác sử dụng máy so màu quang điện phải thật cẩn thận.
KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
- Tiến hành đo mật độ quang, ta xác định bước sóng tối ưu λ1 = 504 nm (dạng axit HIn) và λ2 = 461 nm (dạng bazơ In-).
- Giá trị mật độ quang của các dung dịch chỉ thỉ được ghi trong bảng sau:
No Aa (dung dịch 1) Ab (dung dịch 2) Ax (dung dịch 3) λ1 = λmax (HIn) 1,241 1,242 1,241 0,421 0,420 0,422 0,733 0,732 0,732
𝐴̅ = 1,241 𝐴̅ = 0,421 𝐴̅ = 0,732 λ2 = λmax (In-) 0,564 0,564 0,564 0,703 0,703 0,703 0,706 0,707 0,706
𝐴̅ = 0,564 𝐴̅ = 0,703 𝐴̅ = 0,706 - Tính giá trị pH của dung dịch X theo công thức:
𝑝𝐻 =𝑝𝐾𝑎 +𝑙𝑔𝐴𝑎1− 𝑅1,2×𝐴𝑎2 𝑅1,2×𝐴𝑏2− 𝐴𝑏1 𝑣ớ𝑖 𝑅1,2 =𝐴𝑥1 𝐴𝑥2 𝑝𝐻 = 3,46 +𝑙𝑔1,240− 0,732 0,706 × 0,564 0,732 0,706 × 0,703−0,421 = 3,79 - So sánh với lý thyết: 𝑝𝐻𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝑝𝐻𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 × 100% = 3,79 4,00× 100% = 94,75% NHẬN XÉT ĐỀ XUẤT
- Kết quả giá trị pH đo được chênh lệch đáng kể so với lý thuyết.
- Có thể thay thế bằng một bài thực hành ứng dụng phương pháp trắc quang
42 - Tính ứng dụng chưa cao, trong khi pH của dung dịch có thể xác định bằng máy đo pH với hai số lẻ thập phân, sai số
± 0,01 đơn vị pH.
khác như: phương pháp thêm chuẩn, xác định đồng thời hai ion trong hỗn hợp …
43
3.3.4 Bài 4 – Xác định Ni2+ bằng Dimetylglyoxim khi có mặt chất oxy hóa bằng phương pháp đường chuẩn bằng phương pháp đường chuẩn
MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH
- Pha các dung dịch chỉ thị chính xác theo hướng dẫn, sau mỗi lần thêm các chất phải lắc đều dung dịch trong các bình định mức.
- Sau khi pha xong, nên tiến hành đo các giá trị mật độ quang liền.
- Phải mở máy làm ấm 15 phút trước khi đo. Các thao tác sử dụng máy so màu quang điện phải thật cẩn thận.
- Dung dịch nghiên cứu X cần xác đinh ở đây được pha từ 2,5 ml dung dịch B.
KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
- Tiến hành đo mật độ quang, ta xác định bước sóng tối ưu λ = 466 nm. - Giá trị mật độ quang của các dung dịch dãy chuẩn được ghi trong bảng sau:
No bình dung dịch chuẩn 1 2 3 4 5 V (ml) dd Ni2+ 0,02 mg/ ml 1 2 3 4 5 𝐶𝑁𝑖2+ (mg/ ml) × 104 4 8 12 16 20 𝐴𝑖 0,091 0,091 0,091 0,173 0,174 0,172 0,266 0,266 0,266 0,346 0,346 0,346 0,429 0,430 0,431 𝐴̅ 0,091 0,173 0,266 0,346 0,430 - Từ các giá trị thu được, ta dựng đường chuẩn:
44
Hình 3.3. Đường chuẩn của dung dịch Ni2+
- Giá trị mật độ quang của dung dịch nghiên cứu được ghi trong bảng sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lần đo 1 2 3
𝐴𝑥 0,213 0,213 0,213
𝐴𝑥
���� 0,213
- Thay giá trị mật độ quang của dung dịch X vào phương trình y = 0,0213x + 0,0059 Vậy 𝐶𝑥(mg/ml) × 104 =𝐴𝑥−0,0059 0,0213 = 9,723 𝐶𝑥 = (9,72 + 0,16) × 10−4 (𝑚𝑔⁄𝑚𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 × 100% =9,723 10 × 100% = 97,23% NHẬN XÉT ĐỀ XUẤT - Hệ số tương quan tốt.
- Phương pháp đường chuẩn xác định nồng độ Ni2+ một cách chính xác hơn 97% so với lý thuyết.
- Bài thực hành đạt hiệu quả cao, bám sát chương trình lý thuyết đã được học, nên cần tiếp tục được duy trì và phát huy. y = 0,0213x + 0,0059 R² = 0,9995 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 5 10 15 20 25 𝐴̅ 𝐶𝑁𝑖2+ (mg/ ml) × 104
45
3.3.5 Bài 5 – Sắc ký trao đổi ion
MỘT SỐ ĐIỂM LƯU Ý KHI TIẾN HÀNH
- Khi cho các hạt cationit vào cột, phải chú ý không có bọt khí giữa các hạt và mực dung dịch phải luôn cao hơn mực cationit 0,5 ml.
- Khi đưa dung dịch mẫu lên cột cationit, phải cho thật chậm để tránh làm dao động các hạt cationit và xuất hiện bọt khí.
- Trong suốt quá trình tách sắc ký, mở khóa buret cho chảy chậm với tốc độ giọt tiếp giọt và không được để cho cột bị khô.
KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
- Sau khi tách sắc ký, ta tiến hành chuẩn độ dung dịch Cu2+ và dung dịch Ni2+. Các giá trị thể tích dung dịch chuẩn được ghi trong bảng sau:
Dung dịch EDTA 0,01M Dung dịch Cu2+ Dung dịch Ni2+
𝑉 (ml) 3,0 3,0 2,9 18,2 18,1 18,1
𝑉� (ml) 2,967 18,133
a) Tính hàm lượng Cu2+ trong mẫu phân tích:
𝑎 (𝑔𝑎𝑚𝐶𝑢2+/ 10 𝑚𝑙𝑚ẫ𝑢) =𝑉�× 0,01 × 2 × 100 × 63,54610 × 1000 × 2 𝑎 (𝑔𝑎𝑚𝐶𝑢2+/ 10 𝑚𝑙𝑚ẫ𝑢) = 𝑉�× 10−4× 63,546 = 0,01885 𝑎 (𝑔𝑎𝑚𝐶𝑢2+/ 1𝑙𝑚ẫ𝑢) = 0,01885 × 100 = 1,885 ⟹ 𝐶𝐶𝑢2+ = 1,885 63,546 = 0,02967 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 × 100% =0,02967 0,1 × 100% = 29,67%
- Tính khoảng tin cậy: ta có 𝑥̅ = 2,967
Phương sai mẫu:
𝑆2=𝑛 −1 1�(𝑥𝑖− 𝑥̅)2 𝑛
𝑖=1
= 3,3335 × 10−3 Độ lệch chuẩn: 𝑆 = 0,0577
46
Độ lệch chuẩn tương đối: 𝑅𝑆𝐷% = 𝑆𝑥̅× 100% = 1,9447%
Hằng số 𝑡𝛼 = 4,3027ứng với độ tin cậy 95%. Áp dụng công thức 𝑥̅ − 𝑡α 𝑆
√𝑛< 𝑉 <𝑥̅+𝑡α 𝑆
√𝑛 ta tính được khoảng tin cậy của giá trị trung bình: 𝑉𝑡𝑏 = 2,967 ± 0,14 (𝑚𝑙) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vậy 𝐶𝐶𝑢2+ = 0,02967 ± 1,4 × 10−3 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙)
b) Tính hàm lượng Ni2+
trong mẫu phân tích:
𝑎 (𝑔𝑎𝑚𝑁𝑖2+/ 10 𝑚𝑙𝑚ẫ𝑢) =𝑉�× 0,01 × 2 × 100 × 58,710 × 1000 × 2 𝑎 (𝑔𝑎𝑚𝑁𝑖2+/ 10 𝑚𝑙𝑚ẫ𝑢) =𝑉� × 10−4× 58,7 = 0,10644 𝑎 (𝑔𝑎𝑚𝑁𝑖2+/ 1𝑙𝑚ẫ𝑢) = 0,10644 × 100 = 10,644 ⟹ 𝐶𝑁𝑖2+ =10,64458,7 = 0,1813 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙) - So sánh với lý thuyết: 𝐶𝑡ℎự𝑐𝑡ế 𝐶𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡× 100% = 0,18130,1 × 100% = 181,3%
- Tính khoảng tin cậy: ta có 𝑥̅ = 18,133
Phương sai mẫu:
𝑆2=𝑛 −1 1�(𝑥𝑖− 𝑥̅)2 𝑛
𝑖=1
= 3,3335 × 10−3 Độ lệch chuẩn: 𝑆 = 0,0577
Độ lệch chuẩn tương đối: 𝑅𝑆𝐷% = 𝑆𝑥̅× 100% = 1,9447%
Hằng số 𝑡𝛼 = 4,3027ứng với độ tin cậy 95%. Áp dụng công thức 𝑥̅ − 𝑡α 𝑆
√𝑛< 𝑉 <𝑥̅+𝑡α 𝑆
√𝑛 ta tính được khoảng tin cậy của giá trị trung bình: 𝑉𝑡𝑏 = 18,133 ± 0,14 (𝑚𝑙)
Vậy 𝐶𝑁𝑖2+ = 0,1813 ± 1,4 × 10−3 (𝑚𝑜𝑙⁄𝑙)
NHẬN XÉT ĐỀ XUẤT
- Kết quả thực tế không chính xác so với lý thuyết và độ lặp lại của phép phân
- Kiểm tra, nghiên cứu lại quá trình tách sắc ký để nâng cao hiệu suất.
47 tích cao. Từ đây cho thấy sai số của phép phân tích không đến từ lỗi thao tác, lý do là quy trình tách sắc ký không tốt, hiệu suất thấp.
- Kết quả sai lệch nhiều, quá trình tách ion Cu2+ không hoàn toàn, Cu2+ còn bị giữ chặt trên cột cationit nên khi ta rửa giải Ni2+
bằng dung dịch HCl lại cho kết quả cao hơn nhiều so với giá trị thực tế của mẫu.
- Thay đổi nồng độ dung dịch rửa giải glyxerol hoặc dùng pha động khác để quá trình tách Cu2+ có hiệu quả hơn.
- Cũng có thể thay vào một bài thực hành khác như: sắc ký trao đổi ion Ni2+
và Co2+ hay ion Zn2+ và Fe2+…
48
CHƯƠNG 4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
DẠY – HỌC PHẦN THỰC HÀNH PHÂN TÍCH HÓA LÝ
Từ những ý kiến, đề xuất, nhu cầu thiết thực của sinh viên trong phiếu điều tra và khảo sát kết quả của các các bài thực hành PTHL, chúng tôi đưa ra một số giải pháp nhất định nhằm nâng cao hiệu quả dạy – học phần thực hành PTHL như sau:
4.1 Điều chỉnh, sửa đổi một số nội dung trong bài thực hành
Trong phần này, chúng ta thay đổi, điều chỉnh một số nội dung trong bài thực hành “Sắc ký trao đổi ion”.
4.1.1 Dung dịch rửa giải (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qua quá trình khảo sát và tiến hành bài thực hành này nhiều lần, chúng tôi nhận thấy hiệu suất tách Cu2+
sẽ cải thiện hơn nhiều nếu ta thay đổi nồng độ dung dịch glyxerol trong NaOH.
Cụ thể ta tiến hành khảo sát tỷ lệ giữa glyxerol nguyên chất và NaOH 0,1M trong dung dịch rửa giải lần lượt với các tỷ lệ 1 : 4, 1 : 8, 1 : 10, 1 : 12 về thể tích (glyxerol : NaOH). Từ đó ta rút ra được những nhận xét:
• Nếu sử dụng dung dịch rửa giải với tỷ lệ 1 : 4 hay 1 : 8 thì không thể thực hiện quá trình tách sắc ký được do khi đó nồng độ glyxerol trong dung dịch rửa giải sẽ cao, dung dịch sẽ tăng độ nhớt hơn nữa. Như vậy, khi ta cho dung dịch rửa giải lên cột thì tốc độ chảy của glyxerol (ở phần trên cationit) sẽ chậm hơn rất nhiều tốc độ chảy của nước (ở phần dưới cationit), ngay lập tức gây ra hiện tượng cột cationit bị khô, nứt hoàn toàn và quá trình tách sắc ký không thể xảy ra.
• Nếu sử dụng dung dịch rửa giải với tỷ lệ 1 : 12 thì quá trình tách sắc ký vẫn diễn ra được, nhưng hiệu suất tách không cao, tương đương với hiệu suất tách thực hiện theo giáo trình hiện tại.
49
• Nếu sử dụng dung dịch rửa giải với tỷ lệ 1 : 10 thì hiện tượng khô nứt cột cationit chỉ xảy ra một phần và có thể xử lý được. Đặc biệt, hiệu suất tách Cu2+ ở đây có cải thiện hơn so với hiệu suất thực hiện theo quy trình trước (thể tích dung dịch EDTA chuẩn độ là 𝑉� = 4,5 ml, khoảng 45% so với lý thuyết).
Vì thế, chúng tôi đưa ra ý kiến thay đổi dung dịch rửa giải glyxerol trong NaOH với tỷ lệ 1 : 10 về thể tích.
4.1.2 Thời gian rửa giải Cu2+
Như chúng ta cũng biết, nguyên tắc tiến hành sắc ký tách ion Cu2+
là dựa vào sự tạo phức giữa glyxerol và Cu2+ và khi tiến hành rửa giải ta mở khóa buret cho chảy chậm với tốc độ giọt tiếp giọt nhưng việc tách Cu2+ lại không xảy ra hoàn toàn. Đó là do các ion Cu2+ chưa thể tạo phức với dung dịch glyxerol và tiếp tục bị giữ lại trên phần cột cationit. Khi ta rửa giải Ni2+ bằng dung dịch HCl 3M thì các ion Cu2+ còn lại sẽ tác dụng với HCl và theo dung dịch đi ra khỏi cột. Điều này giải thích được tại sao khi ta chuẩn độ dung dịch Ni2+
, nồng độ thu được lại cao hơn rất nhiều so với lý thuyết. Qua quá trình tiến hành nhiều lần bài thí nghiệm này, chúng tôi nhận thấy: Khi tiến hành rửa giải Cu2+ bằng dung dịch glyxerol 1 : 10 (về thể tích) kết hợp với việc