Phương pháp phân tích hóa lí

a. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử:

Nguyên tắc chung:

Dựa trên khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ điện từ có bước sóng ứng đúng với bước sóng khi được kích thích do chính nguyên tử sắt đó có thể phát ra.

Phương pháp phân tích:

Trong phương pháp này, người ta phun dung dịch mẫu phân tích vào thiết bị nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa không khí C₂H₂. Trong thiết bị này, mẫu phân tích sẽ bị nhiệt phân và tạo ra các nguyên tử sắt tự do. Chiếu một chùm bức xạ có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử sắt tự do, sắt hấp thụ bức xạ có bước sóng 248,3nm ứng đúng với các tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ để chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng gần nhất. Bức xạ còn lại sau khi nguyên tử sắt tự do đã hấp thụ được đưa vào các máy đo, kết quả đo được là độ hấp thụ A. Từ đó, suy ra hàm lượng sắt có trong mẫu phân tích.

b. Phương pháp trắc quang so màu:

Nguyên tắc chung:

Trong phương pháp trắc quang so màu, người ta dùng các phản ứng hóa học để chuyển toàn bộ chất cần xác định thành một hợp chất tan có màu, có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến. Sau đó đo độ hấp thụ của dung dịch màu này và dựa trên độ hấp thụ đo được ta định lượng được chất cần xác định.

Phương pháp phân tích:

-Phương pháp 1,10 – phenantrolin:

Chuyển Fe(III) về Fe(II) bằng tác nhân khử hidroxilamin.

Trong môi trường có pH từ 2 đến 9, Fe(II) tạo phức với 1,10 – phenantrolin có màu đỏ da cam (β_1,3 = 10^21,3).

1,10 - phenantronin

Phức này có cực đại hấp thụ tại bước sóng 530nm.

Các ion cản là xianua, nitrit, photphat, crom, kẽm, coban, niken, đồng.

-Phương pháp thioxianat:

Oxi hóa Fe(II) về Fe(III) trong môi trường axit mạnh (pH = 2). Fe(III) tạo được phức chất màu đỏ máu với SCN⁻.

Fe³⁺ + 6SCN⁻ [Fe(SCN)₆]³⁻

Phức [Fe(SCN)₆]³⁻ kém bền (β_1,6 = 10^3,23). Phức này có cực đại hấp thụ tại bước sóng 470nm. Người ta xác định sắt bằng phương pháp thioxianat trong môi trường axit HCl, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄; nồng độ axit tối ưu nằm trong khoảng 0,05N – 0,20N.

- Phương pháp axit salixilic:

Chuyển Fe(II) thành Fe(III) bằng dung dịch HNO₃ đặc.

Tùy vào pH của môi trường mà phản ứng giữa Fe(III) với axit salixilic tạo ra các phức có màu sắc và thành phần khác nhau.

-Ở pH từ 1,8 đến 2,5 phức tạo thành có thành phần FeSal⁺ và màu tím đỏ. -Ở pH từ 4,0 đến 8,0 phức tạo thành có thành phần FeSal₂⁻ và có màu đỏ cam. -Ở pH từ 8,0 đến 11,5 phức tạo thành có thành phần FeSal3³⁻ và có màu vàng, phức này rất bền nên thường dùng để định lượng Fe(III) bằng phương pháp trắc quang so màu.

Phản ứng tạo phức sẽ nhạy hơn nữa nếu thay axit salixilic bằng dẫn xuất dễ tan hơn của nó là axit sunfosalixilic: C₆H₃(OH)(COOH)SO₃H.

Ở pH từ 8,0 đến 11,5 axit sunfosalixilic phản ứng với Fe(III) tạo phức màu vàng (β_1,3 = 10^32,6):

Phức này có cực đại hấp thụ tại bước sóng 420nm.

Phức ứng này rất đặc biệt hầu như không có ion nào cản trở, lượng lớn Al³⁺, Cu²⁺ và Mn²⁺ mới có tác dụng cản trở.

đỏ máu

Vậy, có nhiều phương pháp để phân tích định lượng sắt. Trong khóa luận này, chúng tôi chọn phương pháp trắc quang so màu để phân tích tổng hàm lượng sắt (Fe(II) và Fe(III)) trong nước vì:

- Sắt là nguyên tố vi lượng trong nước.

- Đây là phương pháp phân tích phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm. Trong phương pháp phân tích trắc quang so màu, chúng tôi chọn axit sunfosalixilic làm thuốc thử vì có tính chọn lọc, tạo phức bền với sắt và cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác cao.