SlideShare a Scribd company logo
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………1
Bé gi¸o dôc v ® o t¹o
Tr−êng §¹i häc n«ng nghiÖp Hµ Néi
--------------------------
Pgs.ts. NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên)
Nguy n Th H ng Linh, Bùi Th Vĩnh
Gi¸o tr×nh
HOÁ PHÂN TÍCH
Năm 2007
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………2
L i nói ñ u
Giáo trình “ Hoá phân tích ” này ñư c biên so n trên cơ s ñ cương môn h c chính
th c dùng cho kh i ngành Nông- Lâm- Ngư nghi p ñã ñư c Trư ng ð i h c Nông
nghi p I duy t (Quy t ñ nh Qð 25/2004/Qð-ðH1 ngày 14. 1. 2004).
Giáo trình nh m cung c p cho sinh viên nh ng ki n th c cơ b n v Hoá phân tích
và dành cho sinh viên kh i Nông Lâm Ngư nghi p.
ð ti p thu ñư c nh ng n i dung trình bày trong giáo trình, yêu c u sinh viên ph i
có ki n th c v toán h c cao c p, toán xác su t th ng kê, v t lí h c, hoá h c ñ i cương,
hoá h c vô cơ và hoá h c h u cơ.
Dù ñã r t c g ng ñ cho giáo trình có nhi u thông tin, d ñ c và d ti p thu, song,
không th tránh kh i nh ng khi m khuy t, chúng tôi r t mong nh n ñư c nh ng í ki n
ñóng góp c a b n ñ c và ñ ng nghi p ñ khi tái b n giáo trình ñư c hoàn thi n hơn.
Hà N i, 2006
Các tác gi
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………3
B ng kí hi u
Kí hi u Ti ng Vi t
A ñ h p th quang
C n ng ñ
D m t ñ quang
ð ñương lư ng gam
E th ñi n c c, hi u ñi n th
E% ph n trăm chi t
e electron
e% sai s ph n trăm
I cư ng ñ ánh sáng
Ind ch th
K h ng s cân b ng
K’ h ng s cân b ng bi u ki n, h ng s cân b ng
th c nghi m
L ph i t , ligand
l chi u dài
l lít
λ bư c sóng ánh sáng
M n ng ñ mol/lít (n ng ñ phân t gam)
M kim lo i M
M khèi l−îng mol ph©n tö (ph©n tö gam), khèi
l−îng mol ion (iongam),
N nång ®é ®−¬ng l−îng gam
p -lg
ppb mét phÇn tØ
ppm mét phÇn triÖu
Q hÖ sè ph©n bè
q tØ sè ph©n bè
T tÝch sè tan
T% ®é truyÒn quang
TKHH tinh khiÕt ho¸ häc
TKPT tinh khiÕt ph©n tÝch
TK tinh khiÕt
w khèi l−îng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………4
M c l c Trang
L i nói ñ u 1
B ng kí hi u 2
Chương I: Các khái ni m cơ b n c a Hoá phân tích 6
1. Hoá phân tích và vai trò c a nó 6
2. Phân lo i phương pháp phân tích 6
2.1. Phân lo i theo b n ch t c a phương pháp phân tích 6
2.2. Phân lo i theo kh i lư ng và lư ng ch a c a ch t phân tích trong m u 8
2.3. Ch n l a phương pháp phân tích 8
3. Các bư c cơ b n trong Hoá phân tích 8
4. L y m u và x lí m u phân tích 9
4.1. L y m u 9
4.2. L p h sơ m u 10
4.3. Khoáng hoá m u 10
5. Hoá phân tích ñ nh tính 11
5.1. Phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c 11
5.2. Phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ b ng phương pháp hoá h c 16
5.3. Phân tích ñ nh tính các h p ch t b ng phương pháp công c 17
6. Hoá phân tích ñ nh lư ng 18
7. D ng c , thi t b ño và hoá ch t 18
7.1. D ng c thu tinh 18
7.2. Thi t b ño 19
7.3. Hoá ch t s ch, nư c c t 21
8. M t s lo i n ng ñ dung d ch thư ng dùng trong Hoá phân tích 21
Câu h i ôn t p, bài t p 23
Chương II: Phân tích kh i lư ng 24
1. Các khái ni m cơ b n trong phân tích kh i lư ng 24
1.1. Phương pháp tách 24
1.2. Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy 24
1.3. Phương pháp nhi t phân
1.4. Phương pháp k t t a (Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a) 25
2. Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 26
2.1. Yêu c u c a d ng k t t a 26
2.2. Yêu c u c a d ng cân 30
2.3. S gây b n k t t a 31
2.3. M t s kĩ thu t trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 32
2.4. M t s ng d ng c th 35
2.5. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 37
Câu h i ôn t p, bài t p 38
Chương III: Phân tích th tích 39
1. Nh ng khái ni m cơ b n v phân tích th tích 39
2. Yêu c u c a ph n ng chu n ñ 40
3. Phân lo i phương pháp chu n ñ 41
3.1. Phân lo i phương pháp chu n ñ theo lo i ph n ng 41
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………5
Trang
3.2. Phân lo i phương pháp theo cách ti n hành chu n ñ 43
4. Cách pha dung d ch tiêu chu n 45
5. Cách tính k t qu phân tích 47
6. ðư ng chu n ñ 48
6.1. ð nh nghĩa 48
6.2. ðư ng chu n ñ trung hoà 48
6.3. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh 63
6.4. ðư ng chu n ñ k t t a 67
6.5. ðư ng chu n ñ t o ph c 70
6.6. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ . ng d ng c a ñư ng chu n ñ 73
7. Ch th 74
7.1. Phân lo i ch th 75
7.2. Kho ng ñ i màu c a ch th 75
7.3. Nguyên t c ch n ch th 77
8. Các phép chu n ñ thư ng dùng 78
8.1. Chu n ñ trung hoà 78
8.2. Chu n ñ oxi hoá kh 79
8.3. Chu n ñ k t t a 83
8.4. Chu n ñ complexon 85
9. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích th tích 88
Câu h i ôn t p, bài t p 89
Chương IV: Phân tích công c 91
1. Phân lo i phương pháp 91
1.1. Nhóm các phương pháp quang h c 91
1.2. Nhóm các phương pháp ñi n t 92
1.3. Nhóm các phương pháp tách 92
1.4. Nhóm các phương pháp nhi t 92
2. Phương pháp quang ph h p th phân t vùng t ngo i và ánh sáng nhìn th y 92
2.1. Cơ s lí thuy t c a phương pháp so màu 93
2.2. Yêu c u ñ i v i ph c ch t màu 95
2.3. Ph h p th và ch n bư c sóng ño 97
2.4. ðo so màu 99
3. Phương pháp ño ñi n th 101
3.1. ð t v n ñ 101
3.2. ði n c c 101
3.3. ðo ñi n th 103
3.4. ng d ng phương pháp ño ñi n th trong phân tích 104
4. Phương pháp chi t 105
4.1. Khái ni m 105
4.2. Chi t ch t r n b ng ch t l ng 105
4.3. Chi t ch t l ng b ng ch t l ng 105
Câu h i ôn t p, bài t p 106
Chương V: Sai s trong Hoá phân tích 108
1. Sai s 108
1.1. Phân lo i sai s 108
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………6
1.2. Bi u di n k t qu phân tích và sai s 103
2. Lí thuy t v sai s 111
3. ð ñúng, ñ chính xác và ñ tin c y c a k t qu phân tích 112
3.1. ð ñúng 112
3.2. ð chính xác 112
3.3. ð tin c y 112
4. Tính toán sai s h th ng 113
4.1. Sai s h th ng do s cân b ng c a ph n ng hoá h c gây nên 113
4.2. Sai s h th ng do ch th gây nên 114
Câu h i ôn t p, bài t p 116
Tài li u tham kh o 117
Các b ng ph l c 118
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………7
CHƯƠNG I
CÁC KHÁI NI M CƠ B N C A HOÁ PHÂN TÍCH
1. HOÁ PHÂN TÍCH VÀ VAI TRÒ C A NÓ
Hoá phân tích là môn khoa h c ng d ng s d ng các ki n th c c a Hoá vô cơ,
Hoá h u cơ, Hoá lí, Hoá sinh, V t lí... nh m tr l i câu h i v t ch t nghiên c u ñư c c u
t o t các thành ph n nào và hàm lư ng c a t ng thành ph n ñó là bao nhiêu.
Hoá phân tích ñã ñư c s d ng t r t lâu trong Hoá h c nói chung. Song, ph i t
th k 17, v i nh ng cơ s b t ñ u t các công trình c a R. Boyl và sau ñó là c a M. V.
Lomonosov, A. L. Lavoisier và R. Fresen, Hóa phân tích m i tr thành m t ngành khoa
h c riêng bi t. Trong nh ng th k ti p theo, các nhà khoa h c ñã không ng ng phát tri n
ngành h c này theo hư ng phân tích nhanh hơn, chính xác hơn, t ñ ng hoá hơn và giá
thành r hơn. Chính vì th , ngoài các phương pháp phân tích hoá h c thông thư ng, các
phương pháp phân tích b ng công c ñã phát tri n m nh m và tr thành b ph n không
th thi u c a phân tích hi n ñ i như các phương pháp: quang ph , s c kí, c c ph …
Trong th c t , Hoá phân tích thâm nh p vào nhi u lĩnh v c khoa h c và là công
c nghiên c u c a chúng; ngoài ra, nó cũng chi m m t v trí quan tr ng trong s n xu t.
Hoá phân tích thư ng ñư c chia thành hai ph n Hoá phân tích ñ nh tính và Hoá
phân tích ñ nh lư ng. Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh tính là xác ñ nh v t ch t nghiên
c u ñư c c u t o t các thành ph n nào, còn c a Hoá phân tích ñ nh lư ng là xác ñ nh
hàm lư ng c a các thành ph n c u t o nên v t ch t nghiên c u.
2. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Có nhi u phương pháp phân tích, ñ ti n cho s ch n l a, trong Hoá phân tích,
thư ng chia các phương pháp phân tích theo hai cách: d a trên b n ch t c a phương pháp
phân tích và hàm lư ng ch t c n phân tích ch a trong m u.
2.1. Phân lo i theo b n ch t c a phương pháp phân tích
Khi phân tích, thư ng s d ng các tính ch t hoá h c, tính ch t v t lí và các công
c ño khác nhau ñ ti n hành phân tích. Do ñó, có các phương pháp: phân tích hoá h c,
phân tích hoá lí, phân tích v t lí, phân tích sinh hoá… Các phương pháp này ñư c chia
thành 3 nhóm chính:
- Phương pháp phân tích hoá h c.
- Phương pháp phân tích b ng công c .
- Phương pháp phân tích sinh hoá.
Trong ñó các phương pháp phân tích hoá h c và phân tích b ng công c là thông
d ng nh t.
a. Phương pháp phân tích hoá h c
Thư ng ñư c g i ng n g n là phân tích hoá h c, ñây, s d ng các ph n ng hoá
h c thích h p ñ phân tích ch t c n xác ñ nh. Ví d , khi xác ñ nh Cl-
dùng ph n ng:
Cl-
+ AgNO3 = AgCl ↓ + NO3
-
, (trong môi trư ng axit HNO3)
tr ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………8
S xu t hi n k t t a tr ng cho bi t trong m u có ion clorua, còn kh i lư ng k t
t a cho bi t hàm lư ng c a ion clorua trong m u. Ph n ng trên ñư c g i là ph n ng
phân tích, dung d ch AgNO3 ñư c g i là dung d ch thu c th .
Phương pháp phân tích hoá h c có ưu ñi m: có ñ chính xác cao, d ng c phân
tích ñơn gi n. Tuy nhiên, trong phân tích dùng m t ñ quan sát các hi n tư ng ñã x y ra,
nên phương pháp có ñ nh y không cao, ch có th phân tích ñư c các ch t khi hàm
lư ng c a nó trong m u l n hơn 10-2
% (b ng B. I.1), ngoài ra không th t ñ ng hoá
ñư c quá trình phân tích. Trong nhóm các phương pháp hoá h c có các phương pháp:
phương pháp phân tích kh i lư ng (chương II) và phương pháp phân tích th tích
(chương III).
b. Phương pháp phân tích b ng công c
Còn ñư c g i ng n g n là phân tích công c (chương IV). G m các phương pháp
phân tích hoá lí và phân tích v t lí.
*Phương pháp hoá lí
ñây, dùng các công c ñ ño các ñ i lư ng v t lí có liên quan ñ n ph n ng hoá
h c ñã x y ra. Ví d : dùng ñi n c c b c ñ ño ñi n th dung d ch c a ph n ng gi a ion
Cl-
và AgNO3 nói trên, giúp theo dõi ñư c di n bi n c a ph n ng… Phương pháp hoá lí
có ñ nh y khá cao, cho phép xác ñ nh ñư c các m u v i hàm lư ng c a ch t phân tích
nh t i 10-6
% (b ng B.1.1). Ví d : phương pháp so màu, phương pháp c c ph …
* Phương pháp v t lí
ñây, s d ng các công c ñ ño các ñ i lư ng v t lí có liên quan ñ n thành ph n
c n phân tích. Phương pháp có ñ nh y r t cao, cho phép phân tích các thành ph n r t
nh trong m u, ch chi m kho ng 10-8
- 10-9
% (b ng B.1.1).
B ng B. 1.1: Gi i h n xác ñ nh c a m t s phương pháp phân tích
Phương pháp Hàm lư ng ch t c n phân tích (%)
_____________________________________
102
100
10-3
10-6
10-9
10-
12
Kh i lư ng, chu n ñ ---------------
C c ph ------------------
Quang ph phát x ---------------------
Quang ph ng n l a -----------------------------
Quang ph h p ph ---------------------
Quang ph h p ph nguyên t -----------------------------
Quang ph huỳnh quang -----------------------------
Quang ph kh i -------------------------
Phân tích phóng x -------------------------------
-
V i phương pháp v t lí có th ñ ng th i xác ñ nh ñ nh tính và ñ nh lư ng nhi u
ch t (phương pháp c c ph , phương pháp quang ph rơn ghen, quang ph phát x ,
quang ph h p th nguyên t , các phương pháp s c kí….) và ñôi khi không c n ph i phá
hu m u (phương pháp quang ph rơn ghen, quang ph phát x …).
Phương pháp phân tích công c có ưu ñi m:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………9
- Có ñ nh y cao nên có th dùng ñ phân tích m u v i kh i lư ng nh ho c m u
có ch a lư ng nh thành ph n c n phân tích.
- Có kh năng t ñ ng hóa cao.
Song, như c ñi m c a nhóm phương pháp này là máy ño r t ñ t ti n và chi phí v n
hành máy ño l n, ñã h n ch ph n nào s ph c p c a chúng.
2.2. Phân lo i theo kh i lư ng và lư ng ch a c a ch t phân tích trong
m u
D a vào kh i lư ng m u l y phân tích và lư ng ch a c a ch t phân tích trong
m u, ñã xây d ng các phương pháp ghi trong b ng B.2.1.
B ng B.2.1: Phân lo i các phương pháp phân tích theo lư ng m u phân tích
Tên phương pháp Lư ng ch a ch t phân tích
(g)
Thành ph n thô lu ng
M i Cũ
Lư ng
m u
(g)
Chính
(1-100%)
Ph
(0,01-1%)
Thành ph n
vi lư ng
≤≤≤≤ 0,01%
Gram Thư ng lư ng ≥ 10-1
≥ 10-3
≥ 10-5
10-5
Xentigram Bán vi lu ng 10-2
- 10-1
10-3
- 10-1
10-5
- 10-3
≤ 10-5
Miligram Vi lư ng 10-4
- 10-2
10-6
- 10-2
10-8
- 10-4
≤ 10-5
Microgram Siêu vi lư ng ≤ 10-4
≤ 10-4
≤ 10-6
≤ 10-5
2.3. Ch n l a phương pháp phân tích
Khi phân tích, tuỳ theo yêu c u v ñ chính xác, ñi u ki n phòng phân tích cũng
như hàm lư ng thành ph n c n phân tích có trong m u v t, kh i lư ng m u v t cũng như
ngư ng xác ñ nh c a phương pháp mà ch n phương pháp thích h p. Nguyên t c chung:
lư ng m u nhi u, hàm lư ng l n dùng phương pháp kém nh y và ngư c l i lư ng m u ít,
hàm lư ng bé dùng phương pháp có ñ nh y cao. Ví d : phương pháp quang ph thích
h p cho xác ñ nh 10-6
- 10-8
gam ch t c n phân tích, song, phương pháp chu n ñ thích
h p cho vi c xác ñ nh các hàm lư ng c gam, xentigam ch t.
V i các m u ch a ch t c n phân tích v i lư ng quá nh ñôi khi v n ph i làm giàu
m u trư c khi phân tích.
3. CÁC BƯ C CƠ B N TRONG HOÁ PHÂN TÍCH
Quá trình phân tích bao g m 4 bư c:
1 - L y m u
2 - ðưa ph n c n phân tích v d ng mà qua ñó có th ti n hành phân tích ñ nh
tính ho c phân tích ñ nh lư ng thông qua theo dõi m t s tính ch t v t lí, hoá h c thích
h p.
3 - ðo xác ñ nh
4 - Tính toán k t qu .
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………10
Bư c 1: L y m u là vi c làm r t quan tr ng, làm sao l y ñư c m u ñ i di n cho
v t c n phân tích (m c 4 chương I, trang 10), ñ k t qu phân tích ph n ánh ñúng tính
ch t c a m u.
Bư c 2: Bao g m các công ño n nh như chuy n m u thành dung d ch (m c 4
chương I, trang 12), tách các thành ph n gây nhi u, chuy n thành ph n c n xác ñ nh sang
d ng mà có th phân tích ñ nh tính ho c xác ñ nh ñ nh lư ng nó. Ví d : xác ñ nh ion Cu2+
di ñ ng trong ñ t, chi t ion Cu2+
t ñ t b ng axit HNO3 1M r i tách ion Cu2+
dư i d ng
ph c ch t tan [Cu(NH3)4]2+
, sau ñó chuy n ph c ch t amo ñ ng sang d ng ph c ch t Cu -
dithizon (màu ñ ) trong môi trư ng axit ñ ño xác ñ nh b ng phương pháp so màu.
Bư c 3: Chính là ño các ñ i lư ng v t lí như kh i lư ng, th tích, cư ng ñ màu,
ñ d n ñi n… (các chương II, III, IV) có liên quan ñ n tính ch t và hàm lư ng c a thành
ph n c n xác ñ nh. Ví d : ðo cư ng ñ màu ñ c a ph c màu Cu - dithizon nói trên.
Bư c 4: T các giá tr ño ñư c c a ñ i lư ng v t lí c n theo dõi suy ra k t qu v
ñ nh tính cũng như ñ nh lư ng c a thành ph n c n phân tích.
4. L Y M U VÀ X LÍ M U PHÂN TÍCH
M t nhi m v quan tr ng khi ti n hành phân tích là l y m u và x lí m u phân
tích, nh ng công vi c này thư ng gây ra sai s , ñôi khi sai s này còn l n hơn nhi u so
v i sai s do phương pháp phân tích gây nên. Do ñó, vi c l y m u và x lí m u c n tuân
th ñúng qui trình và ñúng yêu c u phân tích.
4.1. L y m u
Trong phân tích, r t ít khi có th phân tích toàn b v t th c n nghiên c u. Ví d :
khi nghiên c u tính ch t nông hoá c a m t th a ru ng, thành ph n dinh dư ng c a m t
kho th c ăn gia súc không th mang phân tích toàn b ñ t c a th a ru ng ho c c kho
th c ăn ñó… Do v y, ñ k t qu phân tích có í nghĩa th c ti n c n ti n hành trên m u ñ i
di n (m u trung bình). M u ñ i di n là m u ch a thành ph n và t l hàm lư ng gi ng
như v t th c n phân tích. Tuy nhiên, khó có th l y ñư c m u ñ i di n ñáp ng yêu
c u trên mà ch có th l y ñư c m u có tính ch t g n ñúng v i yêu c u ñó mà thôi.
M u phân tích r t ña d ng v nhi u m t như v tr ng thái t n t i, v ñ ñ ng nh t,
cũng như kh i lư ng c a m u. Vì th , ñ l y ñư c m u ñ i di n c n tuân th m t s
nguyên t c l y m u cho t ng lo i ñ i tư ng.
* V t th phân tích có kh i lư ng nh :
V i v t th có kh i lư ng nh , có th phân tích toàn b , thì m u l y là toàn b v t
th . Ví d : V t máu, m u b nh ph m như nư c dãi c a v t nuôi…
* V t th ñ ng tính:
Là các v t th mà m i ñi m thành ph n và hàm lư ng c a ch t c n phân tích là
như nhau. Ví d : v t th c n phân tích là hoá ch t s ch, m u v t là dung d ch… Trong
trư ng h p này, có th l y m u b t c ñi m nào c a v t th . Ví d : khi phân tích hàm
lư ng axit HCl trong dung d ch, có th dùng pipet hút dung d ch b t c v trí nào trong
bình ch a.
* V t th không ñ ng tính:
Khi v t th c n phân tích có kh i lư ng l n và không ñ ng tính, thì vi c l y m u
d a trên nguyên t c l y m u nhi u ñi m r i tr n l i v i nhau ñ ñư c m u ñ i di n.
Tuy nhiên, vi c l y nhi u hay ít ñi m ph thu c vào tr ng thái c a v t c n phân tích.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………11
ð i v i ch t khí, do tính linh ñ ng l n c a các phân t ch t khí, kh i khí d ñ ng
nh t hoá trên toàn b không gian, nên có th ch c n l y m u m t ñi m b t kì. Trong
trư ng h p riêng bi t, không ñ m b o tính ñ ng nh t c a kh i khí thì l y m u nhi u
ñi m r i tr n l i, ví d , khi l y m u nghiên c u nh hư ng c a ch t khí th i t ng khói
lò cao.
ð i v i ch t l ng, do tính linh ñ ng c a các phân t ch t l ng cũng khá l n, nên
khi l y m u ch c n l y m t s lư ng ñi m m u v a ph i theo t ng và theo khu v c r i
tr n l i ñ ñư c m u ñ i di n.
ð i v i ch t r n, v nguyên t c chung ph i l y m u nhi u ñi m r i tr n l i, sao
cho kh i lư ng m u ñ t yêu c u. M i ñi m l y m t lư ng ít nh t ph i b ng 3 l n kh i
lư ng c a h t to nh t và lư ng m u l y ch chi m kho ng 1% kh i lư ng c a toàn b các
ñi m tr n l i. N u kh i lư ng m u t các ñi m vư t quá kh i lư ng c n l y thì dùng kĩ
thu t chia tư ñ gi m b t. Kĩ thu t chia tư là: ñ p ho c thái m u thành các h t nh ,
m nh nh , r i vun ñ ng thành kh i hình tr . Chia kh i tr thành 4 ph n b ng nhau, b ñi
hai ph n ñ i di n và tr n ñ u 2 ph n còn l i v i nhau. N u ph n còn l i v n quá l n, ti p
t c s d ng kĩ thu t chia tư ñ gi m b t ti p lư ng m u ñ n khi ñư c kh i lư ng c n
thi t.
Khi l y m u c n s d ng ñúng các d ng c qui ñ nh cho t ng ñ i tư ng m u.
M u phân tích sau khi l y xong c n ñư c b o qu n c n th n trong các d ng c
ñ ng m u ñ tránh b ô nhi m b i môi trư ng xung quanh. ðôi khi ph i phơi, s y khô
trư c khi b o qu n (ví d : ñ i v i m u sinh v t tươi) ho c x lí sơ b b ng các hoá ch t
b o qu n thích h p ñ tránh s chuy n hoá c a thành ph n c n phân tích (ví d : khi phân
tích ion Fe2+
trong ñ t thì m u ph i b o qu n trong axit HCl loãng ñ ion Fe2+
không b
chuy n thành ion Fe3+
dư i s tác ñ ng c a oxi trong không khí).
4.2. L p h sơ m u
Sau khi l y xong, m u phân tích ñư c chia ít nh t thành hai ph n: m t ph n g i ñi
phân tích, các ph n còn l i ñư c lưu gi ñ phòng khi m u b h ng, b th t l c trên ñư ng
v n chuy n ho c khi c n phân tích thêm ch tiêu ho c khi c n phân tích ki m ch ng. Trên
c hai ph n c a m u c n làm h sơ ñ y ñ và như nhau. Trên h sơ ph i ghi rõ: tên m u,
ngày l y m u, ngư i l y m u, ñ a ñi m l y m u, cách l y m u, cách sơ ch m u (n u có)
và m c ñích c a vi c l y m u (ñ phân tích ch tiêu nào). Vi c l p h sơ c n chính xác ñ
không b nh m l n m u cũng như nh m l n k t qu phân tích. Công vi c này càng quan
tr ng ñ i v i các v t th c n phân tích theo th i gian. Ví d : khi ñánh giá ch t lư ng c a
m t ngu n nư c, ph i phân tích nư c theo ch ñ thu văn và theo dõi trong nhi u năm,
do ñó vi c c ñ nh th i ñi m, v trí và cách th c l y m u là r t quan tr ng trong vi c so
sánh k t qu sau này.
4.3. Khoáng hoá m u
Khi phân tích, nh t là v i các m u r n, thư ng chuy n m u phân tích thành dung
d ch. Công vi c này ñư c g i là khoáng hoá m u hay còn g i là công phá m u.
Trong khoáng hoá m u thư ng dùng các hoá ch t có tính ch t hoá h c ñ i kháng
v i tính ch t hoá h c c a m u c n khoáng hoá. M u ch a thành ph n ch y u là các ch t
có tính bazơ thì dùng các axit m nh ñ công phá, ví d , khoáng hoá m u ñ t dùng axit
H2SO4 ñ c ph i h p v i các axit HClO4 và HF; m u có tính kh như m u th c v t dùng
các ch t có tính oxi hoá hay h n h p các ch t oxi hoá như H2SO4 + K2Cr2O7, H2SO4 +
HNO3 hay NaOH + NaNO3…
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………12
Trong khoáng hoá m u c n c g ng s d ng càng ít hoá ch t càng t t, hoá ch t
càng ñơn gi n càng t t ñ tránh làm b n m u do hoá ch t dùng công phá, gi m s t n h i
c a d ng c cũng như tránh ñ c h i cho ngư i phân tích và cho môi tru ng. Do ñó, khi
khoáng hoá thư ng ch n các hoá ch t theo tu n t : H2O (ngu i, nóng), axit loãng, bazơ
loãng, axit ñ c ho c ki m ñ c, h n h p axit ñ c v i ch t oxi hoá, h n h p ki m ñ c v i
ch t oxi hoá…
Khi khoáng hoá c n lưu í ñ n ch tiêu phân tích ñ s d ng hoá ch t khoáng hoá
và cách khoáng hoá thích h p nh m khoáng hoá m t ph n hay hoàn toàn ch t c n phân
tích. Trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p, m c ñ khoáng hoá ph thu c vào ch
tiêu c n phân tích như phân tích thành ph n d tiêu hay t ng s …Ví d : ñ xác ñ nh mu i
tan trong ñ t, dùng nư c c t ñ chi t mu i hoà tan; ñ phân tích kali d tiêu trong ñ t
dùng dung d ch amoni axetat 1M làm dung môi chi t, nhưng, ñ phân tích kali t ng s
ph i khoáng hoá m u ñ t b ng cách ñun nó v i h n h p 3 axit ñ c H2SO4, HClO4 và HF.
Thư ng dùng hai phương pháp khoáng hoá: khoáng hoá ư t và khoáng hoá khô.
Khoáng hoá ư t là cho dung d ch hoá ch t tác ñ ng lên m u nhi t ñ thư ng
ho c ñun nóng. Phương pháp này có ưu ñi m: ch dùng các d ng c ñơn gi n, t c ñ
ph n ng nhanh. Tuy v y, trong m t s trư ng h p, khoáng hoá ư t không thành công, ví
d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo.
Khoáng hoá khô là nung m u v i hoá ch t nhi t ñ xác ñ nh phù h p v i tính
ch t c a m u v t và hoá ch t khoáng hoá. Phương pháp ñư c s d ng khi phương pháp
khoáng hoá ư t không thành công, ví d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo
như nói trên. Phương pháp này có ưu ñi m: trong m t lúc công phá ñư c nhi u m u,
nhưng, t c ñ ph n ng ch m và ph i dùng các d ng c chuyên dùng ñ ñi u ch nh nhi t
ñ khoáng hoá.
ðôi khi ph i ph i h p c hai phương pháp khoáng hoá ñ chuy n toàn b m u
phân tích vào dung d ch.
Cũng như vi c l y m u, vi c khoáng hoá m u có vai trò quy t ñ nh ñ n ch t
lư ng phân tích sau này, nên khi khoáng hoá c n ph i ti n hành ñúng qui trình dùng cho
t ng ñ i tư ng, t ng ch tiêu phân tích c th .
5. HOÁ PHÂN TÍCH ð NH TÍNH
Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh tính là xác ñ nh các thành ph n ch t có trong
m u phân tích như: nguyên t , ion, nhóm nguyên t ho c h p ch t t o nên v t ch t ho c
m u v t nghiên c u. Hoá phân tích ñ nh tính còn ñư c g i là phân tích ñ nh tính.
Phân tích có th ñư c ti n hành b ng s d ng phương pháp hoá h c ho c b ng
phương pháp công c .
5.1. Phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c
Trong phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c, ñ n nay,
t n t i r t nhi u phương pháp, ñó là phân tích theo h th ng và phân tích riêng.
Phân tích theo h th ng là chia các ion c n phân tích thành các nhóm b ng các
thu c th c th ñư c g i là thu c th nhóm, r i dùng các hoá ch t ñ c thù ñư c g i là
thu c th ch n l c ñ tìm t ng ion trong m t nhóm ñã phân l p. Thu c th nhóm là hoá
ch t mà trong ñi u ki n xác ñ nh ch có m t nhóm các ion ph n ng. Thu c th ch n l c
là hoá ch t mà trong ñi u ki n c th ch có m t ion tham gia ph n ng. Ví d : tách các
ion t o k t t a clorua (g m các cation Ag+
, Pb2+
, Hg2
2+
) ra kh i h n h p các ion b ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………13
thu c th nhóm HCl 2M. Li tâm l y k t t a, r i nh vào ñó thu c th ch n l c SnCl2 5%,
n u k t t a chuy n sang màu ñen ho c xám, ñi u ñó ch ng t có ion Hg2
2+
trong m u:
Ag+
+ Cl-
= AgCl ↓ ,
tr ng
Pb2+
+ 2Cl-
= PbCl2 ↓ ,
tr ng
Hg2
2+
+ 2Cl-
= Hg2Cl2 ↓ ,
tr ng
Hg2Cl2↓ + SnCl2 = 2Hg ↓ + SnCl4
ñen
Trong phân tích các cation, thư ng s d ng hai h th ng phân tích: h th ng
hidrosunphua (H2S), h th ng axit-bazơ. ði m chung c a các phương pháp phân tích
theo h th ng là phân tích ñư c tri n khai l n lư t t ng bư c ñ tách các ion theo t ng
nhóm b ng các thu c th nhóm, t nhóm ñ u tiên ñ n nhóm cu i cùng. Trong giáo trình
này, ch trình bày nguyên t c c a hai h th ng phân tích: h th ng hidrosunphua và h
th ng axit-bazơ.
* H th ng phân tích hidrosunphua
D a trên ñ tan c a các mu i sunphua, clorua, cacbonat và các hydroxit, thu c
th nhóm là khí H2S ho c dung d ch H2S bão hoà và các dung d ch HCl, (NH4)2S và
(NH4)2CO3. Các cation kim lo i ñư c chia thành 5 nhóm:
1- G m các cation t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm
là dung d ch H2S bão hoà, song, các k t t a này không tan trong amoni polysunphua
(NH4)2Sx. Các cation này l i ñư c chia thành 2 nhóm nh :
1a- G m các cation: Ag(I), Pb(II), Hg2(II), Tl(I), t o k t t a clorua.
1b- G m các cation: Hg(II), Cu(II), Cd (II), Bi(III), không t o k t t a clorua.
2- Nhóm các cation t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm
là dung d ch H2S bão hoà, song, các k t t a này tan trong (NH4)2Sx, t o thành các ph c
ch t tan, g m các cation: As(III, V), Sb(III, V), Sn (II, IV), Mo(VI), V(V), Se(VI).
3- G m các cation không t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th
nhóm là dung d ch H2S bão hoà cũng như k t t a clorua, ch t o k t t a v i (NH4)2S ho c
v i H2S trong môi trư ng ki m. Các k t t a này g m hai lo i:
3a- K t t a sunphua c a các cation: Fe(II, III), Ni(II), Co(II), Zn(II), Mn(II).
3b- K t t a hidroxit c a các cation: Al(III), Cr(III), Be(II).
4- G m các cation t o k t t a cacbonat trong môi trư ng ch a NH4Cl, (NH4)2CO3
nhưng không t o k t t a v i các thu c th ñã nêu trên, ñó là các ion Ca(II), Ba(II), Sr(II).
5- G m các cation không t o k t t a v i t t c các thu c th ñã nêu trên, ñó là các
ion Mg(II), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I) và NH4
+
.
Phương pháp hidrosunphua có ưu ñi m là khá ñơn gi n, tách và ch ng minh ñư c
nhi u cation v i ñ chính xác cao, song, có như c ñi m là s d ng khí H2S có tính ñ c
ñ i v i ngư i phân tích và môi trư ng.
* H th ng phân tích axit-bazơ
D a trên ñ tan c a các mu i clorua, sunphat và c a các hidroxit trong môi
trư ng dư ch t ki m ho c dư NH3, thu c th nhóm là các dung d ch: HCl , H2SO4, NaOH
và NH4OH. Các cation kim lo i ñư c chia thành 6 nhóm:
1- G m các cation t o k t t a clorua v i thu c th nhóm là dung d ch HCl, ñó là
các ion: Ag(I), Pb(II), Hg2(II), Tl(I).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………14
2- G m các cation t o k t t a sunphat v i thu c th nhóm là dung d ch H2SO4, ñó
là các ion: Ca(II), Ba(II), Sr(II).
3- G m các cation t o k t t a hidroxit tan trong NaOH ho c KOH dư, ñó là các
cation lư ng tính như Be(II), Zn(II), Al(III), Sn(II, IV), Cr(III).
4- G m các cation t o k t t a hidroxit không tan trong NaOH ho c KOH dư và
NH4OH dư, ñó là các ion Mg(II), Sc(III), Bi(III), Mn(II), Fe(II, III).
5- G m các cation t o k t t a hidroxit tan trong NH4OH dư, ñó là các ion Cu(II),
Cd (II), Hg(II), Co(II), Ni(II).
6- G m các cation không thu c các nhóm trên, ñó là các ion Li(I), Na(I), K(I),
Rb(I), Cs(I) và NH4
+
.
Phương pháp axit-bazơ có ưu ñi m là khá ñơn gi n và ít ñ c, nhưng, phương pháp
này kém nh y hơn phương pháp hidrosunphua.
Trong phân tích các anion cũng t n t i nhi u h th ng phân tích, như h th ng s
d ng mu i tan c a các ion Ba2+
và Ag+
làm thu c th nhóm. Theo h th ng này các anion
ñư c chia thành 3 nhóm:
1- Các ion t o k t t a v i ion Ba2+
: SO4
2-
, SO3
2-
, SiO3
2-
, PO4
3-
, CO3
2-
, F-
, CrO4
2-
,
BO3
3-
.
2- Các ion t o k t t a v i ion Ag+
: Cl-
, Br-
. I-
, CNS-
, S2-
, CN-
, [Fe(CN)6]4-
,
[Fe(CN)6]3-
.
3- Các ion không ph n ng v i các ion Ba2+
và Ag+
: NO2
-
, NO3
-
, ClO4
-
, ClO3
-
,
MnO4
-
.
Tuy v y, trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p thư ng ch g p các ion SO4
2-
,
Cl-
, NO3
-
, SiO3
2-
, PO4
3-
, CO3
2-
, là các ion d dàng ñ ơc ch ng minh b ng phương pháp
phân tích riêng.
Ngày nay, các phương pháp phân tích cation và anion theo h th ng ch còn có í
nghĩa sư ph m, ít ñư c s d ng, mà thay vào ñó s d ng phương pháp phân tích ñ nh tính
riêng.
* Phương pháp phân tích ñ nh tính riêng
Phân tích các cation theo h th ng ñã nêu trên có ưu ñi m là các hoá ch t dùng
trong phân tích ñ u ñơn gi n, ph bi n. Song, vi c phân tích t n nhi u th i gian, lư ng
dung d ch thu c th dùng nhi u nên d gây s nhi m b n m u phân tích b ng t p ch t
trong hoá ch t dùng làm thu c th , d n ñ n ch t lư ng phân tích có th không ñ m b o.
Ngoài ra, phân tích theo h th ng ph i qua nhi u bư c nên dung d ch ñ tìm các cation
các nhóm cu i b pha loãng quá nhi u gây khó khăn cho phân tích nh t là khi s d ng các
ph n ng có ñ nh y không cao.
Ngày nay, v i s hi u bi t v tính ch t hoá h c c a các nguyên t , các h p ch t
vô cơ cùng v i s lư ng thu c th ngày càng nhi u và có ñ ch n l c cao và k t h p v i
th c th r ng khi phân tích m t s ion không nh t thi t ph i áp d ng hoàn toàn qui trình
tách theo h th ng, ñã xây d ng phương pháp phân tích t do hơn, ñó là s d ng t i thi u
các ph n ng tách r i dùng thu c th ch n l c ñ tìm th ng ion trong m u, thu c th
dùng có th tuỳ í ch n. Cách phân tích như v y g i là phân tích ñ nh tính riêng (g i ng n
g n: phân tích riêng), vì vi c phân tích t ng ion là ñ c l p v i nhau.
Phương pháp phân tích riêng cho t c ñ phân tích cao và k t qu chính xác, nh t
là khi phân tích các dung d ch loãng.
Dư i ñây trình bày phương pháp phân tích riêng thư ng dùng trong phân tích m t
s ion thư ng g p khi nghiên c u các ñ i tư ng nông nghi p.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………15
+ Tìm ion NH4
+
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH dư, s x y ra ph n ng:
NH4
+
+ OH-
= NH4OH
Khi ñun nóng dung d ch NH4OH b phân hu :
to
NH4OH = NH3 ↑ + H2O
Amoniac bay lên g p gi y quì ñ t m ư t s làm cho màu ñ c a gi y quì chuy n
thành màu xanh.
Có th tìm ion NH4
+
b ng thu c th Nestler (K2HgI4). Hơi NH3 bay lên tác d ng
v i thu c th cho k t t a nâu:
NH3 + 2K2HgI4 + 3KOH = [Hg2ONH2]I ↓ + 7I-
+ 2H2O
nâu
+ Tìm ion K+
:
Ch nh pH dung d ch phân tích v giá tr 5 – 7. Cho vào dung d ch thu c th natri
cobantinitrit Na3[Co(NO2)6], n u có ion K+
trong dung d ch xu t hi n k t t a màu vàng:
2K+
+ Na3[Co(NO2)6] = NaK2[Co(NO2)6]↓ + 2Na+
vàng
Khi có m t ion NH4
+
trong dung d ch phân tích, ph i ñu i hoàn toàn nó ñi trư c
khi phân tích ion K+
b ng cách cho vào dung d ch phân tích NaOH dư và ñun nóng.
+ Tìm ion Na+
:
Trung hoà dung d ch phân tích v môi trư ng trung tính r i cho vào dung d ch vài
gi t thu c th k m uranylaxetat (Zn(UO2)3(CH3COO)8), n u có ion Na+
s hình thành k t
t a màu vàng:
Na+
+ Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COO-
= Na Zn(UO2)3(CH3COO)9↓
vàng
Có th nh n bi t ion K+
, Na+
b ng cách quan sát màu ng n l a c a chúng. Nhúng
m t dây Pt s ch vào dung d ch phân tích r i ñ t nó trên ng n l a không màu, n u có ion
K+
s th y ng n l a phát màu tím, còn n u có ion Na+
s th y ng n l a màu vàng. N u
cùng có c hai ion Na+
và K+
, thì màu vàng s che l p màu tím và nên ñ nh n th y màu
tím c n nhìn nó qua kính màu chàm.
+ Tìm ion Mg2+
:
Cho vào dung d ch phân tích các dung d ch (NH4)2CO3 và (NH4)2S ñ k t t a t t
c các ion kim lo i tr các ion kim lo i ki m, NH4
+
và Mg2+
. Tìm ion Mg2+
trong dung
d ch l c b ng thu c th Na2HPO4 trong môi trư ng có NH4Cl và NH4OH:
Mg2+
+ Na2HPO4 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2Na+
+ H2O
tr ng
N u m u ch a ion PO4
3-
thì ph i tách b nó b ng cách cho vào dung d ch phân
tích mu i Al(NO3)3 trư c khi làm k t t a m u b ng (NH4)2CO3 và (NH4)2S.
+ Tìm ion Ca2+
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K2SO4 6% ñ k t t a các ion Ba2+
, Sr2+
(ion Ca2+
trong ñi u ki n này h u như chưa b k t t a). L c tách k t t a, ñi u ch nh pH
dung d ch v pH = 4 b ng dung d ch ñ m axetat và cho vào ñó m t th tích tương ñương
c a dinatri etylendiamintetraaxetat (Na2EDTA) 10% ñ che các ion gây nhi u. Sau ñó,
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………16
cho vào dung d ch Al(CH3COO)3 dư ñ che Na2EDTA và tìm ion Ca2+
trong dung d ch
b ng (NH4)2C2O4:
Ca2+
+ (NH4)2C2O4 = CaC2O4 ↓ + 2NH4
+
tr ng
+ Tìm ion Ba2+
:
Cho vào dung d ch trung tính c n phân tích tu n t các dung d ch Na2EDTA 10%
(l y dư, ñ che các ion kim lo i n ng) và Mg(CH3COO)2 (l y dư, ñ che Na2EDTA dư).
Sau ñó, cho vào dung d ch thu c th K2Cr2O7 và dung d ch CH3COONa, n u có ion Ba2+
s xu t hi n k t t a màu vàng BaCrO4:
K2Cr2O7 + 2OH-
= 2CrO4
2-
+ 2K+
+ H2O
Ba2+
+ K2CrO4 = BaCrO4 ↓ + 2K+
vàng
+ Tìm ion Mn2+
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K2S2O8, axit HNO3 và xúc tác AgNO3.
ðun nóng dung d ch, n u dung d ch chuy n sang màu tím, thì trong m u có ion Mn2+
:
2Mn2+
+ 5S2O8
2-
+ 8H2O = 2MnO4
-
+ 10SO4
2-
+ 16H+
tím
S gây nhi u c a ion Cl-
ñư c kh b ng cách cho thêm vào dung d ch phân tích
dung d ch AgNO3. S gây nhi u c a ion Fe3+
n ng ñ cao (màu vàng c a ion Fe3+
)
ñư c kh b ng s t o ph c ch t không màu [Fe(PO4)2 ]3-
v i vi c cho H3PO4 vào m u
phân tích.
+ Tìm ion Fe3+
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH và NH4OH dư. Tách k t t a hình
thành và hoà tan nó b ng dung d ch HCl, r i tìm ion Fe3+
b ng các ph n ng v i thu c
th KCNS hay K4[Fe(CN)6]:
Fe3+
+ 6KCNS = [Fe(CNS)6]3-
+ 6K+
ñ máu
4Fe3+
+ 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 ↓ + 12K+
xanh Berlin
+ Tìm ion Cu2+
:
Cho vào dung d ch phân tích NH4OH ñ c dư và ñun ñ n sôi. Dung d ch thu ñư c
ñư c trung hoà b ng axit CH3COOH ñ n khi m t màu h ng c a phenoltalein, r i cho vào
ñó thu c th K4[Fe(CN)6]. N u xu t hi n k t t a màu nâu ñ ch ng t dung d ch ch a
ion Cu2+
(v i hàm lư ng Cu2+
nh ch nh n th y dung d ch màu h ng):
2Cu2+
+ K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6] ↓ + 4K+
nâu ñ
+ Tìm ion Hg2+
:
Cho vào dung d ch phân tích axit HCl ñ k t t a các ion Hg2
2+
, Ag+
và Pb2+
. Dùng
CH3COONa ch nh pH dung d ch v pH = 5 và cho vào ñó dung d ch SnCl2. N u có ion
Hg2+
, s xu t hi n k t t a ñen:
Hg2+
+ Sn2+
= Hg ↓ + Sn4+
ñen
+ Tìm ion SO4
2-
:
Axit hoá dung d ch phân tích b ng HNO3 loãng (n u có k t t a thì l c b ), thêm
t t vào ñó vài gi t Ba(NO3)2. Dung d ch ch a ion SO4
2-
s cho k t t a tr ng:
Ba2+
+ SO4
2-
= BaSO4 ↓
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………17
tr ng
+ Tìm ion Cl-
:
Axit hóa dung d ch phân tích b ng axit HNO3 (n u xu t hi n k t t a thì l c b ),
cho ti p vài gi t dung d ch AgNO3. N u có k t t a hình thành ch ng t m u có th ch a
các ion Cl-
, Br-
, I-
(X-
):
AgNO3 + X-
= AgX ↓ + NO3
-
Li tâm l y k t t a và cho vào ñó h n h p g m 4 ph n (NH4)2CO3 bão hoà + 1
ph n NH4OH (6M), thì AgCl s tan ra:
AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]+
+ 2H2O + Cl-
Tách dung d ch ra kh i k t t a và cho vào ñó HNO3, n u xu t hi n k t t a ch ng
t có ion Ag+
:
[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl ↓ + 2NH4NO3
tr ng
gián ti p ch ng minh s t n t i c a ion Cl-
.
+ Tìm ion NO3
-
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO4 dư r i thêm t t t ng gi t H2SO4
ñ c theo thành ng nghi m. N u có ion NO3
-
thì b m t ti p xúc gi a hai l p dung d ch
và H2SO4 ñ c s có m t vành màu nâu:
2HNO3 + 8FeSO4 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2FeNOSO4 + 4H2O
nâu
+ Tìm ion PO4
3-
:
Cho vào dung d ch phân tích axit HNO3 dư làm môi trư ng, r i thêm vào ñó
thu c th amoni molypdat, n u có ion PO4
3-
s xu t hi n k t t a màu vàng (khi lư ng ion
PO4
3-
ít, ch nh n ñư c dung d ch màu vàng):
PO4
3-
+ 3NH4
+
+ 12MoO4
2-
+ 24H+
= (NH4)3[P(Mo3O10)4] ↓ + 12H2O
vàng
+ Tìm ion CO3
2-
:
Cho vào dung d ch phân tích mu i Hg(II) và KMnO4 ñ lo i b các g c mu i c a
các axit d bay hơi khác. Sau ñó, axit hoá dung d ch b ng axit H2SO4 (1: 4) và d n khí
CO2 thoát ra vào dung d ch Ba(OH)2 , n u có CO2 s t o thành k t t a màu tr ng BaCO3 :
CO3
2-
+ H2SO4 = CO2↑ + H2O + SO4
2-
CO2 ↑ + Ba(OH)2 = BaCO3 ↓ + H2O
tr ng
5.2. Phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ b ng phương pháp hoá h c
Nhi m v c a phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ là xác ñ nh s t n t i c a
m t ch t c th do ñó c n phân tích ñ nh tính các nguyên t , các nhóm ch c c u t o nên
h p ch t h u cơ ho c phân tích xác ñ nh c công th c c u t o phân t c a h p ch t h u
cơ. Có 3 phương pháp trong phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ: phân tích nguyên
t , phân tích c u t o và phân tích phân t .
a. Phân tích ñ nh tính các nguyên t trong h p ch t h u cơ
* Phân tích C và H
Nung h n h p ch t phân tích v i CuO trong ng nghi m thu tinh ch u nhi t.
Trong trư ng h p này, C b ñ t cháy thành khí CO2, d n khí này sang bình ñ ng
Ba(OH)2, n u có CO2 bình s b v n ñ c; H b ñ t cháy thành nư c, hơi nư c bay lên t o
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………18
thành các gi t sương bám lên thành ng nghi m. ð kh ng ñ nh ch c ch n ñó là nư c, có
th r c lên các gi t sương b t CuSO4 khan, n u là nư c, màu tr ng c a CuSO4 khan
chuy n thành màu xanh c a CuSO4.5H2O.
* Phân tích N, S và halogen
Nung ch y ch t c n phân tích v i kim lo i Na ho c K, r i hoà tan vào nư c.
Trong trư ng h p này N chuy n thành ion CN-
, S thành ion S2-
, halogen thành các ion
halogenua.
- Ch ng minh ion CN-
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO4, sau ñó cho thêm vài gi t dung
d ch ion Fe3+
. N u có ion CN-
, trong dung d ch xu t hi n k t t a màu xanh:
6CN-
+ Fe2+
= [Fe(CN)6]4-
Fe3+
+ 3 K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓
xanh Berlin
- Ch ng minh ion S2-
:
Cho vào dung d ch phân tích dung d ch Pb(NO3)2, n u có ion S2-
, trong dung d ch
xu t hi n k t t a ñen ho c nâu ñen:
S2-
+ Pb(NO3)2 = PbS ↓ + 2NO3
-
ñen
- Ch ng minh ion Cl-
:
Ti n hành tìm ion Cl-
như m c 5.1 chương I ñã trình bày trên.
* Phân tích P
M u phân tích ñư c khoáng hoá b ng h n h p axit H2SO4 ñ c và K2Cr2O7. Axit
H3PO4 hình thành ñư c ch ng minh như ñã trình bày m c 5.1 chương I.
b. Phân tích c u t o các h p ch t h u cơ
C u t o c a các h p ch t h u cơ quy t ñ nh tính ch t c a chúng, do ñó có th s
d ng các tính ch t này ñ xác ñ nh c u t o c a các h p ch t h u cơ. Thư ng s d ng tính
tan c a các h p ch t h u cơ trong các dung môi khác nhau, ph n ng c a các nhóm ch c
và ph n ng c a các m ch cacbon.
* S d ng tính tan:
C u t o khác nhau c a các ch t h u cơ d n ñ n s tan khác nhau c a chúng trong
các dung môi khác nhau. Các dung môi ñư c s d ng là: nư c, ete, dung d ch NaOH
loãng, dung d ch NaHCO3, dung d ch HCl loãng, H2SO4 ñ c ngu i. B ng vi c s d ng
tính tan này có th chia các h p ch t h u cơ thành 8 nhóm.
* S d ng ph n ng c a nhóm ch c:
ñây, cũng t n t i ph n ng nhóm v i thu c th nhóm và ph n ng ch n l c
(hay còn g i là ph n ng phân lo i) v i thu c th ch n l c (hay còn g i là thu c th phân
lo i).
Ví d :
Thu c th phenylhidrazin t o các h p ch t phenylhidrazon v i các h p ch t có
nhóm ch c cacbonyl >C=O, do ñó, phenylhidrazin là thu c th nhóm cho các h p ch t
ch a nhóm cacbonyl.
Các h p ch t rư u, phenol ñ u ph n ng v i kim lo i Na, nên có th nói Na là
thu c th nhóm c a các ch t này. Song, phenol có th tham gia các ph n ng th , ví d ,
v i axit nitơric t o thành các s n ph m nitro có màu vàng, do ñó, trong trư ng h p này có
th nói axit nitơric là thu c th ch n l c c a các h p ch t nhóm phenol.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………19
c. Phân tích phân t các h p ch t h u cơ
Phương pháp phân tích này d a trên tính ch t v t lí c a ch t c n phân tích. M i
m t ch t h u cơ ñ u ñư c ñ c trưng b i các h ng s v t lí như: ñi m tan, ñi m sôi, kh i
lư ng riêng, h s chi t quang, ñ quay quang… Theo dõi các ñ i lư ng này cho phép
kh ng ñ nh s t n t i c a m t cá th nào ñó ho c xác ñ nh ñ s ch c a chúng.
5.3. Phân tích ñ nh tính các h p ch t b ng phương pháp công c
B ng các công c ño, ñó là các máy ño hi n ñ i, có th cùng m t lúc phát hi n
nhi u ion, h p ch t d a trên vi c theo dõi các hi n tư ng v t lí g n v i ch t c n phân tích
như: s phát x , s h p th ánh sáng c a ion, h p ch t c n phân tích (quang ph phát x ,
quang ph h p th )…, s kh ho c oxi hoá c a ion c n tìm trên ñi n c c (phương pháp
c c ph , phương pháp von - ampe)…
Ví d :
- Tìm ion Na+
, có th dùng phương pháp quang k ng n l a (thu c nhóm phương
pháp quang ph phát x ), ánh sáng màu vàng do nguyên t Na phát ra trong ng n l a có
bư c sóng 589nm (5890Ao
), n u máy ño quang k ng n l a có tín hi u bư c sóng này
ch ng t có ion Na+
.
- Tìm các h p ch t h u cơ có th s d ng quang ph h ng ngo i vùng t n s
700 – 1400cm-1
, ñó, m i ch t h u cơ có ph ñ c trưng c a mình cho phép kh ng ñ nh
ñó là ch t nào.
Trong khuôn kh giáo trình này, không th trình bày nhi u v nhóm phương pháp
công c . ð c gi có quan tâm sâu hơn, xin ñ c các giáo trình ho c sách vi t riêng v lĩnh
v c này.
6. HOÁ PHÂN TÍCH ð NH LƯ NG
Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh lư ng là xác ñ nh hàm lư ng c a các thành
ph n t o nên m u phân tích. ðây là ph n chính c a giáo trình này và ñư c trình bày
trong các chương II, III và IV.
Vi c phân chia Hoá phân tích thành hai ph n Hoá phân tích ñ nh tính và Hoá phân
tích ñ nh lư ng ch mang tính ch t kinh ñi n và tính sư ph m, vì chúng có quan h m t
thi t v i nhau. ð làm t t phân tích ñ nh lư ng m u v t c n ph i bi t thành ph n ñ nh
tính c a nó thì m i ch n ñư c phương pháp phân tích t i ưu. Ví d : khi phân tích ñ nh
lư ng ion Cl-
có th dùng phương pháp chu n ñ tr c ti p theo Mo, song, khi có m t c a
các ion CO3
2-
, PO4
3-
ph i dùng phương pháp chu n ñ gián ti p theo Fonha (m c 8.3
chương III). Còn k t qu c a phân tích ñ nh lư ng l i kh ng ñ nh k t qu c a phân tích
ñ nh tính ho c thành ph n ñ nh tính. Ví d : khi nói trong m u có ch a 16,2% Al2O3 t c
ñã bao hàm c y u t ñ nh tính ñó là m u ch a Al2O3.
Tuy v y, ngày nay, v i trang thi t b phân tích ngày càng hoàn thi n cho phép
phân tích ñ ng th i c ñ nh tính và ñ nh lư ng m t m u nghiên c u, cùng v i phương
pháp phân tích ngày càng hoàn ch nh, phân tích ñ nh tính trong nhi u trư ng h p ñã tr
nên không c n thi t.
Ví d : thí nghi m phân tích Na nêu trên (m c 5.3 chương I), khi s d ng
phương pháp quang ph phát x , bư c sóng ánh sáng phát x 589nm cho bi t ñó là
nguyên t Na (y u t ñ nh tính), còn cư ng ñ c a sóng này cho bi t hàm lư ng c a nó
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………20
(y u t ñ nh lư ng); như v y khi phân tích ch c n ch nh bư c sóng c a máy ño v giá tr
589nm thì cư ng ñ ánh sáng ño ñư c s ph n ánh hàm lư ng Na trong m u.
7. D NG C , THI T B ðO VÀ HOÁ CH T
Trong phân tích thư ng s d ng khá nhi u các lo i d ng c , công c khác nhau
dùng ñ ch a dung d ch, ño th tích dung d ch, cân kh i lư ng hoá ch t, ño các ñ i lư ng
v t lí c a h phân tích… Dư i ñây là m t s d ng c , công c cơ b n thư ng ñư c dùng
trong Hoá phân tích.
7.1. D ng c thu tinh
Các d ng c thu tinh dùng trong phân tích ph i làm t thu tinh ch u nhi t và ch u
hoá ch t ho c t t nh t t thu tinh th ch anh (tuy nhiên thu tinh th ch anh r t ñ t ti n).
Ngày nay, m t s d ng c thu tinh có th ñư c thay b ng nh a t ng h p ch u nhi t và
không b hoá ch t ăn mòn như là nh a teflon. Ngoài d ng c làm t thu tinh còn có các
d ng c làm t kim lo i ch u ăn mòn như Pt, Ni ho c làm t g m. N u dùng d ng c
b ng g m c n làm m u tr ng ñ ki m tra kh năng s d ng c a nó.
Nh ng d ng c như bình ñ nh m c, buret, pipet dùng ñ ño chính xác th tích dung
d ch. Nh ng d ng c khác như ng ñong, c c chia ñ ch dùng ñ ño g n ñúng th tích.
* Bình ñ nh m c:
Bình ñ nh m c là bình có th tích xác ñ nh chính xác, ñư c dùng ñ pha dung
d ch tiêu chu n. Bình ñ nh m c có d ng hình c u, ñáy b ng, c nh , có nút mài, s ño th
tích ñư c ghi trên thân bình (hình H.1.1).
Khi s d ng c n ki m tra th tích c a bình, nhi t ñ xác ñ nh th tích và v ch xác
ñ nh th tích (trên c bình). Không ñư c ñun nóng bình ñ nh m c, n u c n hoà tan b ng
nư c nóng thì ph i ñun riêng và sau khi pha c n ch cho dung d ch ngu i ñ n nhi t ñ
phòng r i m i rót vào bình và ñ nh m c ñ n v ch.
* Buret
Buret là d ng c ño chính xác th tích dung d ch tiêu t n trong quá trình chu n
ñ . Buret có d ng ng hình tr có chia v ch xác ñ nh th tích, ph n cu i có van khoá
(hình H.2.1). Buret thông thư ng có các lo i v i th tích 10, 25, 50ml ñư c chia v ch ñ n
0,1ml, th tích c a m t gi t kho ng 0,02 - 0,03ml. Microburet có th tích t 1 - 5 ml,
ñư c chia v ch ñ n 0,02 ho c 0,01ml. Th tích c a m t gi t ph thu c vào ti t di n ñ u
mao qu n c a buret, ti t di n càng nh th tích gi t càng nh .
Buret ñư c dùng trong chu n ñ ho c ñư c dùng ñ l y chính xác m t th tích
dung d ch.
Khi ñ c k t qu trên buret ph i ñ t m m t ngang v i m t thoáng c a dung d ch,
tránh nhìn t trên xu ng dư i ho c t dư i lên. Thông thư ng, v i dung d ch không có
màu, ñ c v ch xác ñ nh th tích là v ch trùng v i ñáy m t thoáng c a dung d ch trong
buret; v i dung d ch màu, nên ñ c v ch xác ñ nh th tích là v ch trùng v i biên trên c a
m t thoáng dung d ch trong buret. Sau khi k t thúc chu n ñ , ch kho ng 30 giây m i
ñ c k t qu ñ tránh sai s do ph n dung d ch bám trên thành buret t o nên.
* Pipet
Pipet là d ng c l y th tích chính xác dung d ch. Pipet thông thư ng có 2 lo i:
- Lo i hình ng có chia v ch (hình H.3a.1), lo i này cho phép l y m t th tích
dung d ch tuỳ í.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………21
- Lo i hình b u (hình H.3b.1), lo i này ch cho l y chính xác th tích dung d ch
theo như dung tích ñã ghi trên pipet khi l y tr n c b u.
Trong phân tích th tích thư ng dùng pipet b u ñ l y tr n m t th tích dung d ch
ch không dùng pipet th ng vì pipet b u có ti t di n ph n v ch ñ c nh hơn nên sai s
ñ c nh hơn.
Pipet còn ñư c thành 3 lo i A, B, C theo ñ chính xác c a v ch chia ñ , trong ñó
kí hi u A có ñ chính xác cao nh t, kí hi u C có ñ chính xác th p nh t. Trong Hoá phân
tích, ch dùng pipet có kí hi u A.
Khi s d ng pipet c n lưu í:
- Vì sai s khi l y tr n th tích c a các lo i pipet là như nhau nên l y pipet tương
ng ñ hút lư ng dung d ch c n thi t. Ví d : c n l y 3 - 5ml dung d ch dùng pipet 5ml,
l y 6 - 10ml dung d ch dùng pipet 10ml. Tránh hút nhi u l n, ñ sai s l y dung d ch là
nh nh t.
- Bao gi cũng l y dung d ch t v ch xu t phát.
* ng ñong và c c chia ñ
Sai s c a các d ng c này là r t l n vư t quá sai s phân tích cho phép nên
không dùng chúng ñ l y th tích chính xác dung d ch, ch dùng ñ l y th tích g n ñúng.
7.2. Thi t b ño
a. Cân
Trong Hoá phân tích, s d ng các lo i cân có ñ chính xác khác nhau, ví d : cân kĩ thu t
v i sai s cân ± 0,01g, ± 0,001g, cân phân tích v i sai s cân ± 0,0001g (dùng cho phân
tích thông thư ng), ± 0,00001g (dùng cho phân tích bán vi lư ng), ± 0,000001g (dùng
cho phân tích vi lư ng) và v i các gi i h n kh i lư ng ñư c cân khác nhau. Tuỳ theo
m c ñích mà s d ng cân thích h p. Nguyên t c chung là:
- ð c kĩ hư ng d n s d ng cân và gi i h n t i ña c a kh i lư ng ñư c cân, ñ
ñ m b o sai s cân và an toàn c a cân.
- Khi cân c n xác ñ nh lư ng t i thi u c n cân ñ ñ m b o sai s cân không l n
hơn sai s phân tích cho phép.
Ví d : v i sai s phân tích ± 0,1%, c n ph i cân bao nhiêu mg m u trên cân phân
tích ± 0,0001g, ñ sai s cân không vư t quá sai s cho phép?
Gi i: Khi cân ph i cân hai l n: cân bì và cân bì c ng v i kh i lư ng ph i cân a,
nên m c hai l n sai s cân. Theo nguyên t c tính sai s (m c 2 chương V), sai s tương
ñ i e% = [(2. sai s cân)/a ].100, suy ra: a = 2.0,1. 100: 0,1 = 200mg. V y ph i cân ít
nh t 200mg m u.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………22
Hình H.1.1 Hình H.2.1 Hình H.3a.1 Hình H.3b.1 Hình H.4.1
Bình ñ nh m c Buret Pipet th ng Pipet b u ng ñong
- Khi c n cân chính xác nh ng hoá ch t như là ch t g c ñ pha dung d ch tiêu
chu n ho c hoá ch t là d ng cân trong phân tích kh i lư ng, dùng cân phân tích. Ví d :
khi cân H2C2O4.2H2O tinh khi t phân tích… là ch t g c ñ pha dung d ch tiêu chu n g c,
BaSO4 là d ng cân trong phân tích xác ñ nh ion SO4
2-
…
- Khi không c n cân chính xác, như khi cân nh ng hoá ch t d bay hơi, d hút m,
d phân hu , dùng cân kĩ thu t. Ví d : khi cân NaOH…
b. Các máy ño
Như máy ño so màu, máy ño pH…, c n thao tác ñúng theo tài li u hư ng d n s
d ng máy.
7.3. Hoá ch t tinh khi t, nư c c t
a. Hoá ch t tinh khi t
Trong công nghi p hoá ch t, tuỳ theo m c ñích s d ng, hoá ch t s n xu t ra có các
m c ñ tinh khi t khác nhau. Có 4 m c ñ tinh khi t: tinh khi t hoá h c (TKHH) (ñ tinh
khi t ≥ 99,9%, tinh khi t phân tích (TKPT) (ñ tinh khi t = 99,9%), tinh khi t (TK) (ñ
tinh khi t = 95%) và kĩ thu t (KT) (ñ tinh khi t 80 – 85%). Trong phân tích thư ng
lư ng dùng hoá ch t có ñ tinh khi t TKPT, trong phân tích vi lư ng và siêu vi lư ng
dùng hoá ch t có ñ tinh khi t TKHH.
Nhi u khi ngư i phân tích ph i t tinh ch l y hoá ch t b ng cách k t tinh l i hoá
ch t ho c chưng c t l i hoá ch t t hoá ch t tinh khi t. M t nguyên t c c n lưu í là: n u
c n ñ tinh khi t TKPT ph i ñi t hoá ch t tinh khi t, dùng nư c c t và các hoá ch t ph
có ñ tinh khi t TKPT, n u c n ñ tinh khi t TKHH ph i ñi t hoá ch t có ñ tinh khi t
TKPT, nư c c t ph i là nư c c t hai l n, các hoá ch t ph ph i có ñ tinh khi t TKHH,
các d ng c ph i làm t thu tinh th ch anh ho c các kim lo i trơ như Pt, Au.
b. Nư c tinh khi t và c t nư c
* Nư c tinh khi t:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………23
G m hai lo i nư c s ch khoáng và nư c c t. Nư c s ch khoáng ñư c tinh ch t
nư c s ch dân d ng b ng phương pháp trao ñ i ion. Nư c c t là nư c tinh khi t ñư c
tinh ch b ng vi c c t nư c s ch dân d ng.
Nư c tinh khi t cũng có các m c ñ tinh khi t tương t như hoá ch t. Trong Hoá
phân tích ch dùng nư c có ñ tinh khi t TKPT ho c TKHH. Khi phân tích thư ng lư ng,
dùng nư c có ñ tinh khi t TKPT. Nư c này có th ñ t ñư c b ng cách c t 1 l n nư c
thư ng (nư c dân d ng) ho c dùng phương pháp trao ñ i ion ñ làm s ch nư c thư ng.
Khi phân tích vi lư ng, dùng nư c có ñ tinh khi t TKHH. Nư c này có th ñ t ñư c
b ng cách c t l i nư c c t 1 l n ho c nư c s ch khoáng, vì th nư c thu ñư c còn g i là
nư c c t 2 l n, nư c này có ñ tinh khi t TKHH.
* C t nư c:
- Nư c c t 1 l n:
Dùng b c t làm t thu tinh thư ng, trư c khi c t cho thêm 0,025g KMnO4 và 2
ml H2SO4 ñ c 95% cho 1 lít nư c. Khi c t b 20 ml nư c ban ñ u cho 1 lít nư c ñem c t.
- Nư c c t 2 l n:
Dùng b c t làm b ng thu tinh th ch anh, ho c b c t làm t b c, platin. Nư c
ñ c t là nư c c t 1 l n ho c nư c ñã qua trao ñ i ion. (Lưu í, nư c c t hai l n không
ph i là nư c thu ñư c khi c t hai l n trên b c t b ng thu tinh thư ng, vì trong thu
tinh thư ng có nhi u các h p ch t hoá h c khác nhau tan ñư c trong nư c nóng).
8. M T S LO I N NG ð DUNG D CH THƯ NG DÙNG TRONG HOÁ PHÂN
TÍCH
Trong Hoá phân tích thư ng dùng các n ng ñ mol/lít, n ng ñ ñương lư ng
gam, n ng ñ ph n trăm, n ng ñ ph n tri u, n ng ñ ph n t và các dung d ch v i các ñ
chu n khác nhau.
* N ng ñ mol/lít:
Là s mol ch t tan có trong m t lít dung d ch. N ng ñ này còn ñư c g i là n ng
ñ phân t gam và ñư c kí hi u là M. N ng ñ mol/lít ñư c tính theo bi u th c I-1:
M = w/(M.V) (I-1)
Trong ñó: w- kh i lư ng ch t tan (g), M- kh i lư ng mol phân t (phân t gam) ch t tan
(g/mol), V- th tích dung d ch (l).
N ng ñ mol/lít ñư c dùng ñ bi u di n k t qu phân tích. Ngoài ra, nó còn ñư c
s d ng trong tính toán các h ng s cân b ng ho c các ñ i lư ng có liên quan ñ n h ng
s cân b ng ph n ng. N ng ñ mol/lít cũng ñư c dùng ñ th hi n n ng ñ c a các dung
d ch làm môi trư ng trong các ph n ng hoá h c.
* N ng ñ ñương lư ng gam:
Là s ñương lư ng gam ch t tan có trong m t lít dung d ch và ñư c kí hi u là N.
N ng ñ ñương lư ng gam ñư c tính theo bi u th c I- 2:
N = w/(ð.V) (I- 2)
Trong ñó: w- kh i lư ng ch t tan (g), ð- ñương lư ng gam ch t tan (g/mol ), V- th tích
dung d ch (l).
N ng ñ ñương lư ng gam ñư c dùng ñ bi u di n k t qu phân tích trong phân
tích th tích.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………24
Trong m t ph n ng hoá h c c th , m i quan h gi a hai n ng ñ mol/lít và
n ng ñ ñương lư ng gam ñư c th hi n b ng bi u th c I- 3:
N = n.M (I- 3)
ñây, n là tr s (ch s ) ñương lư ng, nó cho bi t m t phân t ch t tham gia ph n ng
tương ñương v i bao nhiêu ñương lư ng ch t ñó. Ví d : v i ph n ng:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O ,
n c a H2SO4 b ng 2, còn c a NaOH b ng 1.
* N ng ñ ph n trăm:
Là s ph n kh i lư ng ch t tan có trong 100 ph n kh i lư ng dung d ch. N ng ñ
này ñư c kí hi u là % và ñư c tính theo bi u th c I- 4:
% = [wch t tan/( wch t tan + wdung môi)].100 (I-
4)
Trong ñó: wch t tan - kh i lư ng ch t tan (g), wdung môi - kh i lư ng c a dung môi (g).
N ng ñ ph n trăm ñư c dùng ñ bi u di n k t qu phân tích. Ngoài ra, nó còn
ñư c dùng ñ th hi n n ng ñ c a các dung d ch làm môi trư ng trong các ph n ng hoá
h c.
* N ng ñ ph n tri u (ppm – part per million) và n ng ñ ph n t (ppb – part
per bimillion):
Tương t như n ng ñ ph n trăm, n ng ñ ph n tri u là s ph n kh i lư ng ch t
tan có trong m t tri u ph n kh i lư ng dung d ch và n ng ñ ph n t là s ph n kh i
lư ng ch t tan trong m t t ph n kh i lư ng dung d ch. Các n ng ñ này ñư c tính như
sau:
ppm = [wch t tan/(wch t tan + wdung môi)].106
ppb = [wch t tan/(wch t tan + wdung môi)].109
Trong ñó: wch t tan - kh i lư ng ch t tan (g), wdung môi - kh i lư ng c a dung môi (g).
Song, do ph n ch t tan quá bé so v i ph n dung môi, nên có th tính g n ñúng:
ppm = [wch t tan/wdung môi].106
(I-
5)
ppb = [wch t tan/wdung môi].109
(I-
6)
Trong ñó: wch t tan - kh i lư ng ch t tan (g), wdung môi - kh i lư ng c a dung môi (g).
N ng ñ ppm và ppb thư ng ñư c dùng ñ bi u di n n ng ñ c a các dung d ch chu n
cũng như k t qu phân tích ñ i v i các lư ng ch a r t nh m c vi lư ng ho c siêu vi
lư ng.
* ð chu n:
Có nhi u lo i ñ chu n khác nhau như mg/ml, µg/ml…
ðó là các n ng ñ ñư c bi u di n b ng s mg ho c s µg ch t tan có trong m t
ml dung d ch.
Các lo i n ng ñ này ñư c dùng ñ bi u di n n ng ñ c a các dung d ch chu n
cũng như k t qu phân tích.
Câu h i ôn t p
1. Nhi m v c a Hoá phân tích? Hoá phân tích ñ nh tính và ñ nh lư ng là gì? Quan h
c a hai lĩnh v c này.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………25
2. M u ñ i di n là gì? Nguyên t c l y m u ñ i di n?
3. N i dung và í nghĩa c a vi c l p h sơ m u?
4. Nguyên t c c a vi c khoáng hoá m u?
5. Các phương pháp khoáng hoá m u?
7. Phương pháp hidrosunphua và phương pháp axit bazơ trong phân tích ñ nh tính các
cation là gì?
8. Cách phân tích ñ nh tính các anion theo nhóm?
9. Phân tích ñ nh tính riêng là gì? So sánh phương pháp này v i các phương pháp phân
tích theo h th ng?
10. Phân tích ñ nh tính riêng c a m t s cation? anion?
11. Phân lo i hoá ch t, nư c theo ñ tinh khi t?
12. Cách s d ng các d ng c , thi t b thư ng g p trong Hoá phân tích!
13. Các lo i n ng ñ thư ng dùng trong Hoá phân tích và cách pha chúng?
Bài t p
1. L y chính xác 100ml dung d ch 0,2M H2SO4 cho vào bình ñ nh m c 250ml và ñi n
nư c c t t i v ch. Hãy tính n ng ñ ñương lư ng gam c a dung d ch m i nh n ñư c và
s gam H2SO4 có trong 100ml dung d ch này! (ðáp s : 0,16N; 0,7846g).
2. Dung d ch NH3 ñ m ñ c có n ng ñ 26% (d = 0,904). Dung d ch này có n ng ñ
mol/lít là bao nhiêu? N u l y 100 ml dung d ch này ñ pha thành dung d ch NH3 1N thì
th tích dung d ch sau khi pha loãng là bao nhiêu ml? (ðáp s :13,8M; 1380ml).
3. Tr n 500ml HCl 0,1N v i 250ml HCl 0,2N. Dung d ch thu ñư c có n ng ñ ñương
lư ng gam là bao nhiêu? (ðáp s : 0,133N).
4. Tr n 500ml HCl có pH = 1 v i 250ml HCl có pH = 2. Dung d ch thu ñư c có n ng ñ
mol/lít là bao nhiêu? (ðáp s : 0,07M).
5. C n cân bao nhiêu mg CuSO4.5H2O ñ pha 100 ml dung d ch 1000ppm Cu? (ðáp s :
390,6 mg).
6. Hòa tan 100mg CaCO3 b ng axit HCl thành 100ml dung d ch. N ng ñ ppm c a ion
Ca2+
là bao nhiêu? (ðáp s : 400ppm).
7. C n l y bao nhiêu ml dung d ch Cd2+
5ppm ñ pha thành 100ml dung d ch Cd2+
500ppb? (ðáp s : 10ml).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………26
Chương II
PHÂN TÍCH KH I LƯ NG
1. CÁC KHÁI NI M CƠ B N TRONG PHÂN TÍCH KH I LƯ NG
ðây là phương pháp có l ch s lâu ñ i nh t trong các phương pháp phân tích ñ nh
lư ng. Phương pháp này d a trên kh i lư ng cân chính xác c a s n ph m s ch, có công
th c hoá h c xác ñ nh ch a nguyên t , ion, ho c thành ph n … c n phân tích ñã ñư c
tách ra sau khi chuy n hoá chúng b ng các ph n ng thích h p, ñ t ñó tính ra lư ng
ch t c n phân tích có trong m u.
Ví d : khi phân tích ion Fe3+
trong dung d ch, làm k t t a nó dư i d ng Fe(OH)3
b ng dung d ch NH4OH. L c l y k t t a và r a s ch. Nung k t t a nhi t ñ 1000o
C ñ n
kh i lư ng không ñ i, nh m chuy n k t t a thành Fe2O3. ð ngu i m u nung ñ n nhi t
ñ phòng, r i cân kh i lư ng c a nó b ng cân phân tích. T kh i lư ng cân tính ra kh i
lư ng ion Fe3+
.
D a trên cách ti n hành khác nhau, có th chia các phương pháp phân tích kh i
lư ng thành 4 nhóm phương pháp chính sau:
+ Phương pháp tách
+ Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy
+ Phương pháp nhi t phân
+ Phương pháp k t t a
1.1. Phương pháp tách
Trong phương pháp này, thành ph n c n xác ñ nh ñư c tách ra tr ng thái t do,
r a s ch, làm khô và cân b ng cân phân tích.
Ví d : ñ xác ñ nh Au trong các h p kim Au – Cu, hoà tan m t lư ng h p kim
trong nư c cư ng thu (HNO3 ñ c + HCl ñ c). Dung d ch thu ñư c cho tác d ng v i
hidropeoxit, ion Au3+
s b kh ñ n tr ng thái Au t do và tách ra kh i dung d ch, còn ion
Cu2+
không ph n ng:
2Au3+
+ 3H2O2 = = 2Au ↓ + 6H+
+ 3O2
Sau khi r a s ch, làm khô, lư ng Au ñư c cân b ng cân phân tích và t lư ng cân suy ra
hàm lư ng Au có trong h p kim.
Phương pháp tách thư ng ñư c dùng trong các ngành s n xu t công nghi p, trong
phân tích ñ i tư ng nông nghi p nó ít ñư c dùng.
1.2. Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy
Trong phương pháp này, thành ph n c n xác ñ nh ñư c tách ra th khí b ng
nh ng ph n ng hoá h c thích h p (ph n ng phân hu , ph n ng ñ t cháy…), sau ñó
các ch t khí thoát ra ñư c c t và ñư c h p ph vào bình h p ph . T s tăng kh i lư ng
c a bình h p ph suy ra hàm lư ng ch t c n phân tích.
Ví d 1: Xác ñ nh CO2 trong ñá vôi. D a vào ph n ng phân hu CaCO3 b ng
axit:
CaCO3 + 2H+
= Ca2+
+ H2O + CO2 ↑
Khí CO2 thoát ra ñư c d n vào bình h p ph ch a h n h p NaOH + Ca(OH)2. ñây, x y
ra ph n ng:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………27
Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3 ↓
do ñó, kh i lư ng bình h p ph tăng lên và t s tăng kh i lư ng này suy ra lư ng CO2
cũng như CaCO3 trong m u.
Ví d 2: Xác ñ nh hàm lư ng C và H trong ch t h u cơ. D a vào ph n ng cháy
c a ch t h u cơ trong oxi v i s có m t c a ch t xúc tác AgMnO4 ho c h n h p oxit
coban (II) và (III)… nhi t ñ 5500
C ñ chuy n C thành CO2 và H thành H2O. D n các
khí CO2 và H2O l n lư t qua bình h p ph ch a ch t h p ph H2O như P2O5 , Mg(ClO4)2
khan… r i qua bình h p ph ch a ch t h p ph CO2 như KOH, ho c h n h p NaOH v i
Ca(OH)2 phân tán trên s i amiăng (azbest) và t s tăng kh i lư ng các bình h p ph suy
ra hàm lư ng C và H trong m u.
Phương pháp ñ t cháy thư ng ñư c dùng trong phân tích các ch t h u cơ.
Trong phân tích các h p ch t h u cơ, ngoài phân tích C và H, ñôi khi còn ph i
phân tích N. Nitơ trong các h p ch t h u cơ khi b ñ t cháy cho các s n ph m nitơ phân
t và các oxit c a nó, các oxit này ñư c kh thành nitơ phân t b ng b t ñ ng nhi t ñ
5500
C. ðo th tích khí nitơ và t ñó tính toán hàm lư ng ch a nitơ trong m u.
Ngày nay, ñã s n xu t ra máy phân tích t ñ ng C, H, N trong các h p ch t h u
cơ. Th i gian phân tích cho m t m u m t kho ng 15 phút. Ch t h u cơ ñư c ñ t b ng oxi
s ch trong b u khí quy n heli v i s có m t c a ch t xúc tác.
1.3. Phương pháp nhi t phân
Trong phương pháp này, hàm lư ng ch t c n xác ñ nh ñư c suy ra t s gi m
kh i lư ng cân c a m u phân tích sau khi s y ho c nung m u.
Phương pháp nhi t phân thư ng ñư c dùng ñ xác ñ nh ñ m, thành ph n nư c
k t tinh hay các h p ch t d b phân hu khi nung nhi t ñ cao.
Ví d 1: Xác ñ nh nư c k t tinh c a mu i bari clorua. Cân trư c m t m u mu i,
r i mang s y nhi t ñ 1050
C ñ n kh i lư ng không ñ i, ñ ngu i và cân ph n s n ph m
thu ñư c:
to
BaCl2.xH2O = BaCl2 + xH2O ↑
Trư c khi nung Sau khi nung
D a vào s chênh l ch v lư ng cân trư c và sau khi nung suy ra hàm lư ng nư c
k t tinh trong m u.
Ví d 2: Xác ñ nh hàm lư ng NaHCO3 trong h n h p v i Na2CO3 b ng cách nung
m u. Khi nung, NaHCO3 b phân hu :
to
2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O ↑ + CO2↑
Như v y, b ng s chênh l ch kh i lư ng cân trư c và sau khi nung s tính ñư c lư ng
NaHCO3 trong m u.
1.4. Phương pháp k t t a (Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a)
Trong phương pháp này, thành ph n c n xác ñ nh ñư c k t t a dư i d ng h p
ch t khó tan. K t t a ñư c l c, r a s ch, s y ho c nung ñ chuy n sang d ng có công
th c hoá h c xác ñ nh và ñem cân. D a vào lư ng cân tính ra hàm lư ng thành ph n c n
xác ñ nh.
Ví d : xác ñ nh ion Al3+
trong m u. K t t a ion Al3+
dư i d ng Al(OH)3 b ng
NH4OH:
Al3+
+ 3NH4OH = Al(OH)3 ↓ + 3NH4
+
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………28
Sau khi l c, r a s ch, k t t a ñư c nung nhi t ñ 1000o
C ñ chuy n sang d ng Al2O3:
1000o
C
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ↑
có thành ph n hoá h c xác ñ nh và cân. T lư ng cân Al2O3 tính ra hàm lư ng ion Al3+
trong m u.
Trong 4 phương pháp k trên, phương pháp k t t a thư ng ñư c dùng nhi u ñ
ñ nh lư ng các ch t nh t là các h p ch t vô cơ, vì quá trình chuy n thành ph n c n xác
ñ nh vào m t h p ch t khó tan d dàng hơn nhi u so v i quá trình tách nó dư i d ng t
do, thêm n a, cũng vì các ph n ng t o k t t a có th s d ng trong phân tích có nhi u
hơn nhi u so v i các lo i ph n ng khác. Ngoài ra, phương pháp k t t a còn là m t trong
nh ng phương pháp tách ch t c n phân tích hay ch t gây nhi u r t hi u qu .
Phương pháp k t t a thư ng ñư c s d ng trong phân tích nông nghi p, do v y,
dư i ñây s t p trung trình bày v phương pháp này.
2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KH I LƯ NG K T T A
Ti n trình c a phương pháp k t t a bao g m l n lư t các công ño n sau:
Cân m u → Dung d ch → K t t a → L c, r a → S y ho c nung → Cân → Tính toán.
T t c các công ño n ñ u có nh hư ng tr c ti p ñ n ñ chính xác c a k t qu
phân tích. Song, công ño n làm k t t a có nh hư ng l n nh t ñ n k t qu cũng như ñ n
t c ñ phân tích, vì ñ chính xác c a phép phân tích ph thu c r t nhi u vào vi c ch n
ch t k t t a, vào lư ng k t t a, vào ñi u ki n th c hi n k t t a… S d ng phương pháp
k t t a phù h p s tránh ñư c ho c làm gi m các nh hư ng x u như: s tan c a k t t a,
s b n k t t a…, cũng như giúp cho quá trình l c r a d dàng và vi c chuy n d ng k t
t a sang d ng cân ñư c thu n l i.
2.1. Yêu c u c a d ng k t t a
D ng k t t a là h p ch t ít tan thu ñư c khi cho thu c th thích h p tác d ng v i
thành ph n c n xác ñ nh trong dung d ch.
Ví d : ñ ñ nh lư ng ion SO4
2-
, có th dùng thu c th Ba(NO3)2,và ph n ng x y
ra như sau:
Ba2+
+ SO4
2-
= BaSO4 ↓
S n ph m k t t a BaSO4 thu ñư c, ñư c g i là d ng k t t a.
Trong hoá h c, m t nguyên t ho c ion… có th ñư c chuy n vào nhi u d ng k t
t a khác nhau. Ví d : ion SO4
2-
ñư c chuy n vào các d ng k t t a BaSO4, PbSO4, ho c
SrSO4…; ion Fe3+
có th chuy n sang các d ng k t t a Fe(OH)3, FePO4, Fe(cuferon)3,
FeS… Nhưng, ch có d ng k t t a ñáp ng các yêu c u dư i ñây m i ñư c dùng trong
phân tích k t t a:
a. D ng k t t a ph i ít tan
Khi ph n ng t o k t t a MaXb t các ion Mm+
và Xn-
ñã hoàn thành, k t t a và
các ion t o ra nó n m trong tr ng thái cân b ng theo II- a:
MaXb ↓ aMm+
+ bXn-
(II- a)
Do có tr ng thái cân b ng mà trong dung d ch v n t n t i m t lư ng ch t c n theo dõi
d ng hoà tan gây ra m t k t t a, hi n tư ng này ñư c g i là s không hoàn toàn c a ph n
ng. Lư ng k t t a b m t do ch t c n phân tích không ñi vào k t t a ñư c tính theo bi u
th c II- 1:
w = M.C.V (II- 1)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………29
Trong ñó: w - kh i lư ng k t t a b m t (g), M - kh i lư ng c a m t mol phân t ch t k t
t a (phân t gam) (g/mol), C – n ng ñ mol/lít c a ion c n phân tích còn l i trong dung
d ch (mol/l), V - th tích dung d ch khi ng ng làm k t t a (l).
ðây chính là ngu n gây sai s phân tích.
N ng ñ c a ion c n phân tích (ví d ion Mm+
) còn l i trong dung d ch, sau khi
ph n ng t o k t t a MaXb ñã x y ra ñư c tính như sau:
N u trong 1 lít dung d ch có s mol phân t k t t a MaXb tan ra theo II- a (s còn
ñư c g i là ñ tan c a k t t a), thì s có as mol ion Mm+
và bs mol ion Xn-
hình thành:
MaXb ↓ aMm+
+ bXn-
s as bs
Như v y, CMm+ = as.
T ñó cho th y, s không hoàn toàn c a ph n ng t o k t t a ph thu c vào s
tan c a k t t a t c ph thu c vào ñ tan c a k t t a.
Có r t nhi u y u t nh hư ng ñ n ñ tan c a k t t a, ñây, ch trình bày m t s
y u t chính, ñ t ñó tìm cách làm k t t a thích h p.
* nh hư ng c a tích s tan ñ n ñ tan c a k t t a
T cân b ng II- a, tích s tan c a k t t a MaXb là:
TMaXb = [ Mm+
]a
[ Xn-
]b
(II-
2)
và như trên ñã trình bày, s có [ M m+
]a
= as và [ Xn-
]b
= bs. Do ñó, TMaXb ñư c vi t là:
TMaXb = (as)a
. (bs)b
= aa
.bb
sa+b
(II-
3)
Trong ñi u ki n v a xét, tr s c a s cũng có th coi là trùng v i ñ tan c a k t t a MaXb,
do ñó ñ tan s s là:
s = (TMaXb /aa
.bb
)1/(a+b)
(II-
4)
Như v y, ñ tan t l thu n v i tích s tan c a k t t a, do ñó, mu n ph n ng
phân tích là càng hoàn toàn thì ph i ch n lo i ph n ng cho k t t a có tích s tan càng
bé càng t t. Trong trư ng h p phân tích w gam ion Mm+
có kh i lư ng m t mol ion kí
hi u là MMm+, v i sai s % (e %) cho trư c và th tích khi d ng k t t a là V lít, thì TMaXb
ph i ñ t giá tr :
TMaXb ≤ (10-2
.e.w/V.MMm+)a+b
.aa
.bb
(II-
5)
Thông thư ng, trong phân tích kh i lư ng k t t a, kh i lư ng ch t phân tích
kho ng 0,1g, th tích dung d ch là 0,1lít, kh i lư ng m t mol ion ch t c n phân tích là
kho ng 100g, sai s phân tích là 0,1%, thì v i m = n = 1, tích s tan c a k t t a MX c n
ñ t là: TMX ≤ 10-10
, hay s ≤ 10-5
M, khi lư ng thu c th là v a ñ .
* nh hư ng c a ion chung ñ n ñ tan c a k t t a
Ion chung là ion có trong thành ph n k t t a, như v y, vi c b sung ion chung vào
dung d ch bão hoà c a k t t a s làm cho ph n ng II- a chuy n d ch v phía t o k t t a
và làm gi m ñ tan c a k t t a (nguyên lí Le Chatelire)
Ví d : tính ñ tan c a PbSO4 trong nư c và trong dung d ch Na2SO4 10-2
M, cho
TPbSO4 = 1,6 . 10-8
- Trong nư c:
K t t a PbSO4 phân li:
PbSO4 ↓ Pb2+
+ SO4
2-
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………30
V y, ñ tan c a nó theo bi u th c II- 3 là:
T PbSO4 = s.s = s2
→ s = (1,6.10-8
)1/2
≐ 1,3.10-4
M.
- Trong dung d ch Na2SO4 10-2
M:
Có:
[ Pb2+
] = s, [ SO4
2-
] = s + 10-2
, nên TPbSO4 = s(s + 10-2
). Gi thi t s ≪10-2
thì TPbSO4 = 10-
2
.s, suy ra: s = 1,6.10-6
M ≪ 10-2
M.
Như v y, ñ tan c a PbSO4 trong dung d ch Na2SO4 10-2
M nh hơn ñ tan c a
PbSO4 trong nư c kho ng 100 l n.
Qua ví d trên cho th y: mu n cho k t t a x y ra hoàn toàn và nh t là ñ i v i các
k t t a có tích s tan l n thì c n dùng dư thu c th , tuy nhiên, s dư c n v a ñ , n u
không s d n ñ n:
- T n kém,
- Tăng s h p ph thu c th c a k t t a gây khó khăn cho vi c r a k t t a,
- T o ph c ch t tan trong ñi u ki n thu c th dư, gây s tan k t t a, làm m t m u.
Ví d : khi làm k t t a ion Al3+
dư i d ng Al(OH)3 (TAl(OH)3 = 1.10-32
), như v y, theo bi u
th c II- 5 k t t a s hoàn toàn v i n ng ñ c a [OH-
] = 10-9
M, t c pH = 5. N u làm k t
t a pH≥ 6 s làm cho m t ph n k t t a Al(OH)3 tan ra dư i d ng ph c ch t tan
[Al(OH)4] -
, gây ra sai s phân tích.
* nh hư ng c a ph n ng ph
Thư ng hay g p ñó là các ph n ng thu phân và ph n ng t o ph c ch t.
+ nh hư ng c a ph n ng thu phân:
Trong môi trư ng nư c các cation Mm+
cũng như các anion Xn-
có th b thu
phân mà s thu phân l i ph thu c vào pH môi trư ng. Khi pH tăng lên các cation b
thu phân m nh hơn và ngư c l i khi pH gi m ñi thì các anion b thu phân m nh hơn.
S thu phân s làm cho n ng ñ t do c a các ion t o k t t a gi m ñi d n ñ n k t t a s
tan ra, hay ñ tan c a k t t a tăng. Ví d : Khi làm k t t a ion Ca2+
dư i d ng k t t a
CaC2O4:
Ca2+
+ C2O4
2-
= CaC2O4 ↓
n u ti n hành ph n ng t i pH ≤ 5, s d n ñ n các ph n ng:
C2O4
2-
+ H+
= HC2O4
-
HC2O4
-
+ H+
= H2C2O4
làm gi m n ng ñ ion C2O4
2-
, d n ñ n k t t a CaC2O4 s tan ra.
+ nh hư ng c a ph n ng t o ph c:
Trong s có m t c a ch t t o ph c, cation Mm+
còn có th t o ph c ch t tan v i
các ph i t Ln-
:
Mm+
+ xLn-
= [MLx]m-xn
làm cho n ng ñ t do c a các ion t o k t t a gi m ñi d n ñ n k t t a s tan ra, hay ñ
tan c a k t t a tăng lên. Ví d : khi làm k t t a ion Fe3+
dư i d ng k t t a Fe(OH)3 t i pH
= 4 – 5, trong môi trư ng có ñ ion CN-
, k t t a s không hình thành, vì ion Fe3+
t o ph c
ch t tan [Fe(CN)6]3-
làm cho n ng ñ t do c a ion Fe3+
quá bé không ñ ñ k t t a
Fe(OH)3.
Các phương trình ph n ng trên cho th y s thu phân, s t o ph c ch t ñ u d n
ñ n s gi m n ng ñ các ion t o k t t a ([Mm+
], [Xn-
]), do ñó làm tăng s hoà tan c a k t
t a theo phương trình II- a (nguyên lí Le Chatelier).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………31
* nh hư ng c a các y u t khác ñ n ñ tan k t t a
Các y u t khác có nh hư ng ñ n ñ tan c a k t t a ñó là: nhi t ñ , kích thư c
h t k t t a, s già hóa c a k t t a, tính ch t c a dung môi…
+ nh hư ng c a nhi t ñ ñ n ñ tan k t t a:
ð i b ph n các k t t a có ñ tan tăng khi tăng nhi t ñ c a môi tru ng t o k t
t a.
+ nh hư ng c a kích thư c h t ñ n ñ tan k t t a:
Năng lư ng b m t c a h t to nh hơn năng lư ng b m t c a h t nh , do ñó khi
tăng kích thư c h t thì ñ tan c a k t t a gi m.
+ nh hư ng c a s già k t t a ñ n ñ tan c a nó:
Khi ñ lâu k t t a trong môi tru ng k t t a (làm già k t t a, làm chín k t t a, làm
mu i k t t a) s d n ñ n các hi n tư ng:
- Các h t nh s tan ra và các h t l n s l n lên, d n ñ n ñ tan k t t a gi m.
- Các h t k t t a ch a nư c k t tinh có th s m t nư c và d n ñ n ñ tan gi m.
Ví d : k t t a CaC2O4.2H2O chuy n thành CaC2O4.H2O.
- S polime hoá các h t k t t a, nh t là ñ i v i các k t t a sunphua, hidroxit d n
ñ n ñ tan c a k t t a gi m. Ví d : các k t t a CuS, ZnS d t o thành m ch: -M-S-M-
gây ra s chuy n d ng tinh th và ñ tan gi m.
+ nh hư ng c a dung môi ñ n ñ tan k t t a:
ð i b ph n các k t t a trong môi trư ng nư c (dung môi có tính phân c c l n
nh t) ñ u có ñ tan l n hơn trong dung môi h u cơ. Do ñó, khi ti n hành k t t a trong
dung môi h u cơ thích h p s làm cho k t t a hoàn toàn hơn so v i khi làm k t t a trong
môi trư ng nư c. Ví d : k t t a AgCl, trong H2O, có ñ tan 0,00191g/lít, song, trong môi
trư ng etanol, có ñ tan 0,000015g/lít, ho c k t t a CaSO4 (TCaSO4 = 9,1.10-6
) tan nhi u
trong nư c, song, trong môi trư ng có b sung etanol ho c axeton thì ñ tan gi m ñi
nhi u l n.
Nghiên c u v ñ tan c a k t t a cho th y có y u t làm gi m ñ tan nhưng l i có
y u t làm tăng ñ tan. Do ñó, khi s d ng lo i k t t a nào trong phân tích c n xác ñ nh
ñi u ki n làm k t t a thích h p, ñ quá trình phân tích ñơn gi n mà v n ñ m b o ñ chính
xác cũng như t o ñi u ki n thu n l i cho các công ño n phân tích ti p theo.
b. K t t a ph i ch n l c
Thông thư ng, ñi cùng v i ion c n xác ñ nh còn có các ion khác có th tham gia
ph n ng v i thu c th d n ñ n sai s phân tích, do ñó ch n ph n ng sao cho ch ion
c n phân tích tham gia là h t s c quan tr ng ñ ñ m b o k t t a thu ñư c s ch, nói cách
khác là tăng ñ ch n l c c a ph n ng phân tích. S k t t a ch n l c có th ñ t ñư c
b ng nhi u cách như:
* Ch n d ng k t t a thích h p:
Khi không có ion gây nhi u, ch n k t t a có ñ tan nh nh t ñ s k t t a là hoàn
toàn hơn. Trong trư ng h p có m t các ion gây nhi u, ch n k t t a có ñ ch n l c cao,
m c dù có ñ tan l n và làm gi m ñ tan c a k t t a b ng các bi n pháp thích h p như
dùng thu c th dư … Ví d : khi làm k t t a Pb2+
trong s có m t các ion Cu2+
, Zn2+
,
ch n k t t a PbSO4 (TPbSO4 =1,6.10-8
) ch không ch n các k t t a PbCO3 (TPbCO3 =
7,49.10-14
), PbCrO4 (TPbCrO4 = 1,8.10-14
), PbS (TPbS = 2,5.10-27
), b i vì các ion Cu2+
, Zn2+
cũng t o k t t a v i các ion CO3
2-
, CrO4
2-
và S2-
. Trong ñi u ki n này, s không hoàn
toàn c a k t t a PbSO4 ñư c kh c ph c b ng vi c s d ng dư ion SO4
2-
.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………32
* Ch n ñi u ki n k t t a thích h p:
Ch n ñi u ki n sao cho ch có ion phân tích ph n ng, như thay ñ i pH môi
trư ng... Ví d : phân tích ion SO4
2-
trong m u ch a các ion PO4
3-
, CO3
2-
dư i d ng k t
t a BaSO4, c n ti n hành làm k t t a môi trư ng HNO3 hay HCl pH = 4, ñ các ion
PO4
3-
, CO3
2-
không t o các k t t a Ba3(PO4)2, BaCO3 gây nh hư ng ñ n k t qu phân
tích.
* Che ion gây nhi u:
ðây là bi n pháp chuy n ion gây nhi u vào ph c ch t b n và không ph n ng v i
thu c th , như v y, ch có ion c n phân tích tham gia ph n ng v i thu c th . Ví d : khi
phân tích ion Mg2+
trong s có m t c a các ion Fe3+
, Al3+
dư i d ng k t t a
MgNH4PO4.6H2O, cho vào môi trư ng k t t a ion xitrat, như v y các ion Fe3+
, Al3+
s
t o ph c ch t b n v i xitrat và không tham gia ph n ng t o k t t a photphat.
N u các gi i pháp nêu trên không th ti n hành ñư c, thì ph i tách các ion gây
nhi u hay ion phân tích trư c khi làm k t t a.
c. D ng k t t a ph i d l c, d r a s ch
Mu n v y, nên ch n d ng k t t a tinh th , có b m t ti p xúc nh , ít h p ph ch t
b n và không b t kín l gi y l c, ñ d r a s ch và l c nhanh hơn. Các d ng k t t a vô
ñ nh hình và nh t là các lo i k t t a keo, như các k t t a hidroxit, ñ u có b m t ti p xúc
l n, d h p ph nhi u ch t b n, nên khó l c và khó r a s ch. Ví d : khi ch n l a 2 k t t a
có ñ tan tương ñương nhau k t t a vô ñ nh hình Al(OH)3 (TAl(OH)3 = 1.10-32
) và k t t a
tinh th AlPO4 ( TAlPO4 = 5,7.10-19
), n u có th , ưu tiên k t t a AlPO4.
d. D ng k t t a ph i d dàng chuy n hoàn toàn sang d ng cân
ðây là y u t cơ b n làm căn c cho s tính toán thành ph n c n xác ñ nh. Do ñó,
c n ch n d ng k t t a sao cho khi s y ho c nung s ch thu ñư c m t s n ph m duy nh t,
n ñ nh (d ng cân). Ví d : khi phân tích Pb2+
thư ng k t t a nó dư i d ng PbSO4 là d ng
d dàng chuy n sang d ng cân PbSO4 ch không dùng d ng PbS (m c dù có ñ tan nh
hơn), vì khi s y, nung, d ng PbS không n ñ nh d b oxi trong không khí oxi hóa:
to
2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2
d n ñ n s n ph m thu ñư c sau khi s y, nung là h n h p PbO và PbS không có công th c
hoá h c xác ñ nh, không th làm d ng cân.
2.2. Yêu c u c a d ng cân
D ng cân là d ng k t t a sau khi ñã ñem s y ho c nung ñ n kh i lư ng không
ñ i.
Tuỳ theo b n ch t c a k t t a, d ng k t t a và d ng cân có th có cùng ho c
không cùng công th c hoá h c.
Ví d : k t t a BaSO4 cho d ng k t t a và d ng cân như nhau, ñ u là BaSO4. Vi c
s y ho c nung, trong trư ng h p này, ch làm m t ñi nư c h p ph . Nhưng, ñ i v i d ng
k t t a Fe(OH)3, khi nung s thu ñư c d ng cân là Fe2O3:
10000
C
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
ð có th t kh i lư ng d ng cân tính toán ñư c hàm lư ng c a thành ph n c n
phân tích, thì d ng cân c n ph i ñ m b o các yêu c u sau:
a. D ng cân ph i có công th c hoá h c xác ñ nh
ð có th tính ñư c k t qu phân tích b t bu c d ng cân ph i có công th c hoá
h c xác ñ nh, k c ph n nư c k t tinh.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………33
Ví d : các k t t a hidroxit hay các k t t a mu i bazơ không th dùng làm d ng
cân ñư c vì thành ph n c a chúng không n ñ nh và ph thu c vào ñi u ki n k t t a. C n
ph i nung chuy n các k t t a này sang d ng n ñ nh v công th c hoá h c như các d ng
oxit, d ng mu i… Ví d : k t t a Fe(OH)3 chuy n thành Fe2O3 như ñã nêu trên.
b. D ng cân ph i b n v phương di n hoá h c
Như không ñư c h p th hơi nư c hay CO2, không tham gia ph n ng oxi hoá
kh v i oxi trong không khí. Ví d : khi phân tích ion Ca2+
dư i d ng k t t a
CaC2O4.H2O, có th có các d ng cân: CaC2O4.H2O, CaCO3, CaO, song, không nên dùng
d ng CaO vì nó hút m r t m nh, khi cân s m c sai s .
c. Hàm lư ng c a thành ph n c n tìm trong d ng cân càng bé càng t t
Khi cân s m c sai s cân, do ñó ñ h n ch ñư c nh hư ng c a sai s này thì
hàm lư ng c a thành ph n c n tìm trong d ng cân càng bé càng t t. Ví d : khi xác ñ nh
ion Al3+
dư i d ng oxit nhôm Al2O3 (M = 101,96) s g p sai s 2,4 l n l n hơn so v i khi
xác ñ nh dư i d ng AlPO4 (M = 121,95) n u cùng cân sai m t lư ng như nhau.
Nh ng yêu c u nêu trên ñ i v i d ng k t t a và d ng cân cho th y vi c ch n d ng
k t t a, d ng cân là r t quan tr ng trong phương pháp k t t a, vì nó quy t ñ nh ñ chính
xác cũng như t c ñ c a phép phân tích.
2.3. S gây b n k t t a
K t t a thu ñư c ñ trong môi trư ng k t t a s tương tác v i các ion có trong
môi trư ng và t o nên s b n k t t a. Có 2 nhóm nguyên nhân chính gây b n k t t a ñó
là s c ng k t và s k t t a theo.
a. S c ng k t
K t t a ñư c hình thành trong quá trình phân tích thư ng kéo vào c u trúc c a
mình các t p ch t (các ion l ). Khi các t p ch t cùng k t t a ñ ng th i v i k t t a chính
m c dù n ng ñ c a chúng chưa ñ t t i tr ng thái bão hoà, thì hi n tư ng này ñư c g i là
s c ng k t – m t y u t gây nên sai s phân tích.
Các nguyên nhân gây nên s c ng k t là: s h p ph b m t, s k t vón, s t o
tinh th h n h p.
*S c ng k t do h p ph :
X y ra khi k t t a chính d ng keo trong s dư th a thu c th . Các h t keo h p
ph ion ho t ñ ng c a thu c th s d n ñ n s h p ph các ion trái d u. Ví d : k t t a
BaSO4 trong ñi u ki n dư ion SO4
2-
s h p ph các ion dương. Trong trư ng h p này,
th c t cho th y ion gây nhi u nào t o mu i v i thu c th có ñ tan nh hơn, s b h p
ph nhi u hơn; v i k t t a BaSO4 nói trên, thì s h p ph ñ i v i các cation như sau: Na+
< K+
< Ca2+
< Pb2+
.
Nh m kh c ph c s h p ph , nên ti n hành k t t a v i dung d ch loãng thu c th
loãng, k t t a nóng và không nên ñ k t t a quá lâu trong dung d ch.
*S c ng k t do hi n tư ng k t vón:
Gây b n cơ h c k t t a, b i khi ti n hành k t t a m t ph n ch t gây nhi u ñã b
k t t a bao b c. Hi n tư ng này thư ng g p khi k t t a v i dung d ch ñ c, k t t a nhanh
và khu y không t t. ð lo i tr s c ng k t này, c n ti n hành k t t a v i dung d ch
loãng nóng, k t t a ch m và khu y t t ho c làm k t t a ñ ng tính. N u không thành công,
thì ph i s d ng bi n pháp k t t a l i.
*S c ng k t do hi n tư ng t o tinh th h n h p:
X y ra khi bán kính ion c a ion trong k t t a chính và ion gây nhi u không khác
nhau nhi u (ñ sai khác nh hơn 10 – 15%). Lúc này các ion gây nhi u có th thay th
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………34
cho ion t o k t t a chính trong m ng tinh th . Ví d : ion MnO4
-
có th thay th ion SO4
2-
,
nên khi k t t a BaSO4 v i s có m t c a ion MnO4
-
s thu ñư c tinh th k t t a có ch a
ion MnO4
-
. S c ng k t này không th lo i b ñư c b ng cách r a ho c k t t a l i mà ch
có th lo i b ñư c b ng cách che, kh các ion gây nhi u ñi. Ch ng h n, ví d trên, có
th lo i nh hư ng c a ion MnO4
-
b ng cách kh nó v ion Mn2+
khi cho axit oxalic vào
dung d ch phân tích trư c khi làm k t t a.
Trong phân tích, s c ng k t không ph i lúc nào cũng gây h i mà ñôi khi l i có
l i. Khi phân tích hàm lư ng nh các ch t, thư ng s d ng s c ng k t ñ “gom” các
ch t c n phân tích. Ví d : khi xác ñ nh ion Pb2+
t dung d ch loãng, n ng ñ c a nó nh
ñ n m c mà k t t a PbS, là k t t a ít tan nh t c a ion Pb2+
, cũng không hình thành. Cho
vào dung d ch phân tích ion Ca2+
và k t t a ion Ca2+
dư i d ng CaCO3, trong ñi u ki n
này ion Pb2+
b c ng k t theo. Sau ñó, hoà tan k t t a cacbonat vào axit axetic và phân
tích ion Pb2+
b ng các phương pháp thông thư ng. M t ví d khác, ñó là s gom lư ng
nh các ion kim lo i hoá tr 2 như Cu2+
, Cd2+
, Mn2+
, Zn2+
trên k t t a Fe(OH)3 ho c
Al(OH)3.. B ng s c ng k t có th làm tăng n ng ñ các ch t c n phân tích lên hàng
ngàn, hàng v n l n.
b. S k t t a theo
Ngoài s c ng k t, trong th c t còn g p hi n tư ng k t t a theo làm cho k t t a
chính b b n. Hi n tư ng này x y ra khi k t t a chính ñã k t t a xong và không ñư c tách
k p th i ra kh i dung d ch, thì sau m t th i gian s hình thành trên k t t a chính k t t a
c a các ch t b n m c dù trong ñi u ki n bình thư ng nó không k t t a. Ví d : MgC2O4 là
ch t tan, không cùng k t t a v i CaC2O4, nhưng sau khi CaC2O4 ñã k t t a h t và ñ lâu
trong dung d ch (kho ng 2 gi ), thì MgC2O4 b k t t a theo. ð kh c ph c s k t t a theo
c n tách k p th i k t t a chính trư c khi k t t a theo xu t hi n.
2.4. M t s kĩ thu t trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a
Sau khi ñã ch n ñư c ph n ng t o k t t a thích h p, các bư c ti p theo bao g m:
ch n d ng thu c th , làm k t t a, l c r a k t t a, s y và nung k t t a ñ chuy n sang
d ng cân, cân s n ph m và tính toán.
a. Ch n thu c th làm k t t a
Khi ñã có ph n ng phân tích, vi c ch n d ng k t t a r t quan tr ng ñ ñ m b o
vi c phân tích nhanh và chính xác. Ví d : khi phân tích ion Fe3+
dư i d ng k t t a
Fe(OH)3, ch n hoá ch t nào trong s hoá ch t: NaOH, NH4OH, Na2CO3, ure, làm thu c
th ? Vi c ch n l a d ng thu c th ph i theo các nguyên t c sau:
+ Ch n lo i thu c th không b n v i nhi t, như v y, khi s y nung k t t a nó d
dàng b phân hu và bay ñi không gây nên sai s phân tích. Ví d : trong trư ng h p phân
tích ion Fe3+
nói trên s dùng NH4OH ho c ure.
+ Ch n lo i thu c th có ñ tan l n, ñ khi r a k t t a thì ph n dư c a thu c th
b h p ph b i k t t a d b lo i ñi. Ví d : làm k t t a ion Ba2+
b ng axit H2SO4 ch
không dùng Na2SO4, vì H2SO4 có ñ tan l n hơn nên d b ñu i ra kh i k t t a hơn khi
r a.
+ Ch n lo i thu c th cho phép ti n hành k t t a ñ ng tính, ñó chính là gi i pháp
ñi u ch thu c th ngay trong dung d ch, như v y, thu c th s xu t hi n m i ch và
ph n ng t o k t t a s x y ra m i nơi cùng m t lúc. Ví d : trong trư ng h p phân tích
ion Fe3+
nói trên s dùng ure. Khi cho ure vào dung d ch, nó hoà tan nhanh và phân b
ñ u trong toàn b không gian. ðun nóng dung d ch, ure b thu phân nhanh t o ra
NH4OH:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………35
to
CO(NH2) 2 + 3H2O = 2NH4OH + CO2
và ph n ng t o k t t a Fe(OH)3 x y ra t i m i ñi m cùng m t lúc. S k t t a này g i là
k t t a ñ ng tính.
+ Dùng m t lư ng thu c th dư so v i lí thuy t (thư ng dùng dư g p ñôi), vì ñ
tan c a k t t a s gi m ñi nhi u, khi trong dung d ch có ion chung.
Tuy nhiên, c n lưu í, m t s k t t a có th tan trong thu c th dư. Ví d : các k t
t a AgCl, HgI2… tan ñư c trong thu c th dư (Cl-
, I-
) do s t o thành các ph c ch t tan
[AgCl2]-
, [HgI4]2-
…, các trư ng h p này, ph i tính toán lư ng thu c th sao cho v a
ñ ñ k t t a hoàn toàn và tránh ñư c s hoà tan c a k t t a do s t o ph c ch t tan.
b. Làm k t t a
Làm k t t a trong c c ch u nhi t. Kh i lư ng k t t a c n n m trong kho ng
200mg, th tích khi k t thúc làm k t t a kho ng 100 - 200ml. Tuỳ theo b n ch t c a k t
t a (d ng tinh th , d ng keo hay d ng vô ñ nh hình) mà ch n cách làm k t t a thích h p.
* Làm k t t a tinh th
S t o thành k t t a bao g m hai qúa trình: s phát sinh các m m k t tinh là trung
tâm c a s k t t a và các m m tinh th l n d n lên.
+ S phát sinh các m m k t tinh là trung tâm c a s k t t a.
Các m m k t tinh có th t hình thành trong quá trình làm k t t a, cũng có
trư ng h p t o nên b ng các thao tác thích h p như dùng ñũa thu tinh c vào thành bình
ñ t o m m tinh th (trư ng h p k t t a MgNH4PO4…)
+ Các m m tinh th l n d n lên.
ð tăng cư ng quá trình này, thư ng ñ yên k t t a trong vài gi ho c lâu hơn
(làm mu i k t t a, k t t a). giai ño n này, các tinh th nh s tan ra, còn các tinh th
l n s l n lên, vì trong cùng ñi u ki n, dung d ch s bão hoà ñ i v i tinh th l n nhưng
có th chưa bão hoà ñ i v i tinh th nh .
Như v y, khi làm k t t a tinh th , ñ có k t t a tinh th h t l n, ph i h n ch quá
trình t o m m tinh th và ph i có th i gian làm mu i k t t a. ð h n ch s m m tinh th
c n làm k t t a ch m b ng cách k t t a v i dung d ch loãng, thu c th loãng ho c làm
tăng ñ tan c a k t t a nh k t t a v i dung d ch nóng, thu c th nóng ho c pH thích
h p… Sau ñó, s k t t a hoàn toàn ñư c ñ m b o b ng vi c dùng thu c th dư hay b ng
ñi u ch nh pH ho c thành ph n dung môi…
Ví d : k t t a ion Ca2+
dư i d ng CaC2O4. ð u tiên ñun nóng dung d ch phân tích
v i axit oxalic (ñ s m m tinh th ñư c t o thành ít do có ít ion C2O4
2-
), sau ñó trung
hoà môi trư ng b ng NH4OH ñ n pH ≥ 5 (tăng lư ng ion C2O4
2-
). ð yên k t t a kho ng
1 gi (làm mu i), r i l c l y k t t a.
* Làm k t t a vô ñ nh hình:
Ngư c l i v i vi c làm k t t a tinh th , khi làm k t t a vô ñ nh hình c n ph i ti n
hành nhanh trong dung d ch nóng v i thu c th dư và khu y t t, có thêm ch t ñi n li ñ
h th ng keo nhanh b ñông t và ch ng ñư c s pepti hoá. Như v y, k t t a s dày ñ c,
v ng ch c hơn, b m t ti p xúc s bé hơn. Sau khi làm k t t a xong ph i l c ngay, vì ñ
lâu k t t a quánh l i gây khó r a. N u có th ñư c, nên làm k t t a ñ ng tính.
T nh ng phân tích trên có th th y nh ng thao tác trong phân tích không th ti n
hành m t cách tuỳ í mà ph i theo m t qui ñ nh nghiêm ng t ñ ñ m b o cho vi c phân
tích ñ t k t q a chính xác. N ng ñ thu c th ñ c, loãng, cho dư nhi u hay ít ho c làm
k t t a nhanh hay ch m… là nh ng qui ñ nh mà m i ngư i làm phân tích ph i tuân theo.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………36
c. L c k t t a
ð l c k t t a thư ng dùng 3 lo i d ng c l c: ph u l c, c c l c b ng g m và c c
l c b ng thu tinh.
* Ph u thu tinh:
ðư c th i t thu tinh ch u hoá ch t v i các tiêu chu n: góc t o b i hai ñư ng
sinh b ng 90o
và chi u cao c a ph u t 9 – 12cm. ði v i ph u l c ph i dùng gi y l c
không tàn, t c lo i gi y khi ñ t cháy hoàn toàn cho lư ng tro không ñáng k (< 0,0001g,
sai s c a cân phân tích). Gi y l c ñư c chia làm 3 lo i tùy theo kích thư c l c a gi y:
- Lo i l nh (gi y l c băng xanh) dùng ñ l c gi các k t t a c h t nh .
- Lo i l trung bình (gi y l c băng vàng, băng tr ng) dùng ñ l c gi c h t v a.
- Lo i l to (gi y l c băng ñ ) dùng ñ l c gi các lo i h t thô.
Vi c ch n gi y l c cho phù h p v i c h t là r t quan tr ng nh m lo i tr vi c k t t a
chui qua gi y và t o cho vi c l c, r a ñư c nhanh.
B l c này có ưu ñi m là r t ph bi n trong phòng thí nghi m. Tuy nhiên, khi
chuy n sang d ng cân nh t thi t ph i nung k t t a vì ph i ñ t cháy gi y l c. Ngoài ra,
không th s d ng kĩ thu t hút chân không v i b l c này, vì vi c hút chân không s làm
th ng gi y l c, gây m t m u.
* C c l c b ng g m:
Là lo i c c làm b ng g m có ñáy là màng g m x p v i các kích c c a các l
h ng khác nhau. Kí hi u cho t ng lo i c c c a các nư c có khác nhau, ví d : A1, A2, A3
(ð c), trong ñó A1 có kích thư c l to nh t, A3 có kích thư c l bé nh t. Ưu ñi m c a
lo i c c l c này là cho phép dùng kĩ thu t l c chân không và có th s y ho c nung ñ
chuy n d ng k t t a sang d ng cân.
* C c l c b ng thu tinh:
Là lo i c c làm b ng thu tinh có ñáy là màng thu tinh x p v i các kích c c a
các l h ng khác nhau. Kí hi u cho t ng lo i c c c a các nư c có khác nhau, ví d : S1,
S2, S3, S4, (Séc), G1, G2, G3, G4 (ð c), trong ñó S4, G4 có l h ng l n nh t và S1, G1
có l h ng bé nh t, thư ng dùng lo i S2, S3 hay G2, G3. Ưu ñi m c a lo i c c l c này là
cho phép dùng kĩ thu t l c chân không, song, ch có th s y ñ chuy n d ng k t t a sang
d ng cân.
Khi l c thư ng k t h p g n r a và l c ñ mau ñ t ñư c k t t a s ch. Trư c tiên,
ch t ph n nư c trong lên h th ng l c, cho ti p dung môi vào k t t a và khu y ñ u r i ñ
sa l ng. Ch t ti p ph n nư c trong lên h th ng l c. Quá trình này ñư c l p l i kho ng 3
l n, sau ñó m i chuy n toàn b k t t a lên h th ng l c và ti n hành r a k t t a.
d. R a k t t a
M c ñích c a s r a k t t a là lo i các t p ch t h p ph trên k t t a. Trong khi
r a, các k t t a thư ng tan ra cho nên c n ch n dung d ch r a, dung môi r a và cách r a
thích h p.
Thư ng ch n dung d ch r a như sau:
- Dung d ch r a có ch a thu c th , n u thu c th là ch t d bay hơi ho c d b
phân hu khi s y và nung k t t a. R a b ng cách này s h n ch ñư c s tan c a k t t a.
Ví d : r a k t t a AgCl b ng dung d ch ch a HCl loãng.
- Dung d ch r a có ch a ch t ñi n gi i d b bay hơi khi nung. R a b ng dung
d ch này s h n ch ñư c hi n tư ng keo tán (pepti hoá) c a các k t t a keo. Ví d : r a
k t t a Fe(OH)3, Al(OH)3 b ng dung d ch NH4Cl, NH4NO3.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………37
- Dung d ch r a có ch t ngăn c n s thu phân c a k t t a. Ví d : r a k t t a
MgNH4PO4 b ng dung d ch ch a NH4OH ñ h n ch s thu phân c a MgNH4PO4 .
- N u k t t a là ch t ít tan, không b thu phân, không b pepti hoá thì ch c n
dung d ch r a là nư c c t.
Khi r a c n lưu í r ng: v i cùng m t lư ng dung d ch r a, n u chia ra r a làm
nhi u l n và trong m i l n r a c n ñ ch y h t nư c r a m i ñ nư c r a m i, thì k t t a
mau s ch hơn và ít b tan hơn. ði u này d dàng nh n th y qua bi u th c II- 6:
Cn = Co [R/(V + R)]n
(II- 6)
trong ñó: n – s l n r a
V – th tích dung d ch r a
R – th tích dung môi b k t t a h p ph
C0 – n ng ñ ch t b h p ph khi b t ñ u r a
Cn – n ng ñ ch t b h p ph sau l n r a th n.
Quá trình r a k t thúc khi không phát hi n ph n ng c a thu c th ho c ion ch
th trong nư c l c. Ví d : khi r a k t t a CaC2O4 hình thành t ph n ng gi a ion Ca2+
và
thu c th (NH4)2C2O4. Vì k t t a hình thành h p ph ion C2O4
2-
nên khi r a ion này s
ñư c gi i phóng vào d ch l c. Thu l y d ch l c và nh vào ñó dung d ch ion Ca2+
, n u
d ch l c không có ph n ng t o k t t a CaC2O4, ch ng t vi c r a ñã hoàn t t.
e. S y và nung k t t a
S y và nung nh m ñ chuy n k t t a sang d ng cân. ð i v i k t t a có công th c
hoá h c gi ng v i d ng cân thì ch c n s y lo i b nư c nhi t ñ 950
–1050
C. Còn ñ i
v i k t t a có công th c không trùng v i công th c d ng cân ho c khi c n ph i ñ t cháy
gi y l c, thì sau khi s y khô, k t t a ñư c nung m t nhi t ñ xác ñ nh. Sau th i gian
s y, nung kho ng 2 – 3 gi , m u l y ra ñư c ñ trong bình hút m ñ n khi ngu i v nhi t
ñ c a phòng cân thì mang cân trên cân phân tích. Sau ñó, mang s y ho c nung m u thêm
30 phút, r i ñ ngu i và cân. N u kh i lư ng cân ñư c không sai khác so v i kh i lư ng
cân l n trư c (v i sai s cân cho phép), thì vi c s y nung ñã k t thúc. N u kh i lư ng
gi m ñi, thì c n nh c l i quá trình s y, nung ñ n khi kh i lư ng không ñ i.
Nhi t ñ nung ph i chính xác, ñ chuy n hoàn toàn d ng k t t a sang d ng cân,
nhưng không làm d ng cân ti p t c bi n ñ i. Ví d : ñ chuy n Fe(OH)3 sang Fe2O3 ph i
nung nhi t ñ 1000 o
C, n u nung nhi t ñ 1200 o
C, s t ba oxit s b phân hu thành
s t hai oxit, k t qu s thu ñư c h n h p 2 oxit v i công th c hoá h c không xác ñ nh:
1000o
C
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
1200 o
C
2Fe2O3 = 4 FeO + O2,
f. Cách tính toán k t qu
Hàm lư ng c a thành ph n c n xác ñ nh trong m u ñư c tính toán t kh i lư ng
c a d ng cân thông qua h s chuy n F.
Ví d : ñ xác ñ nh Al3+
trong m u phân tích ñã cân a(g) m u và hoà tan vào dung
d ch. K t t a nhôm dư i d ng Al(OH)3 b ng NH4OH. Sau khi nung chuy n Al(OH)3
thành Al2O3 thì cân ñư c b(g). Hãy tính thành ph n ph n trăm nhôm trong m u?
Cách gi i:
Các ph n ng phân tích ñã x y ra:
Al3+
+ 3NH4OH = Al(OH)3 + 3NH4
+
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………38
C 101,96 g Al2O3 có 53,96g Al, v y trong b(g) Al2O3 có x g Al
x = (53,96/101,96). b (g)
Thành ph n ph n trăm y% c a Al trong m u là:
y% = 100.(53,96/ 101,96). b/a
Trong công th c trên, t s 53,96/101,96 ñư c xác ñ nh b ng ñ nh lu t thành ph n
không ñ i c a các ch t tham gia ph n ng, là m t h ng s và ñư c g i là h s chuy n F.
V y h s chuy n F là t s gi a kh i lư ng c a thành ph n c n xác ñ nh có trong
m t mol phân t c a d ng cân v i kh i lư ng c a m t mol phân t c a d ng cân.
Do ñó, công th c t ng quát ñ tính thành ph n ph n trăm các thành ph n c n xác
ñ nh là:
y% = 100F. b/a (II- 7)
F - h s chuy n.
b - kh i lư ng c a d ng cân (g).
a - kh i lư ng c a m u l y vào c n phân tích (g).
Các phép phân tích khác nhau có h s chuy n khác nhau. Ví d : xác ñ nh Ba2+
qua k t t a BaSO4 có F =137,34/233,40, còn xác ñ nh Fe qua Fe2O3 có F =
111,69/159,69…
2.5. M t s ng d ng c th
ng d ng c a phương pháp k t t a r t ña d ng và cho phép phân tích hàng lo t
các ion, các h p ch t (b ng B.1.2).
Dư i ñây, ch trình bày nguyên t c các phương pháp thư ng dùng trong phân tích
m t s ion thư ng g p nông nghi p:
* Xác ñ nh ion SO4
2-
:
D ng k t t a và d ng cân ñ u là BaSO4.
M u phân tích ñư c axit hoá ñ n pH = 4 b ng axit HNO3 và làm k t t a ion SO4
2-
b ng dung d ch thu c th Ba(NO3)2 l y dư. Trong ñi u ki n này, các ion CO3
2-
, PO4
3-
không gây nh hư ng ñ n k t q a phân tích. K t t a BaSO4 sau khi ñư c r a s ch b ng
nư c c t, thì ñem nung nhi t ñ 700o
C ñ n kh i lư ng không ñ i và cân. H s chuy n
FSO42- = 0,4116.
B ng B.1.2: M t s phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a
Nguyên t
ñư c xác
ñ nh
D ng k t t a Tích s
tan (T)
Nhi t ñ
s y, nung
(o
C)
D ng cân H s
chuy n
(F)
Ag AgCl
AgBr
AgI
1,78.10-10
5,3.10-13
8,3.10-17
130
130
130
AgCl
AgBr
AgI
0,7526
0,5744
0,4594
Al Al(OH)3
AlPO4
1.10-32
5,75.10-19
1000
1000
Al2O3
AlPO4
0,5292
0,2212
Ba BaCO3
BaCrO4
BaSO4
5,1.10-9
1,2.10-10
1,1.10-10
600
550
700
BaCO3
BaCrO4
BaSO4
0,6959
0,5421
0,5884
Ca CaC2O4.H2O
CaC2O4.H2O
CaC2O4.H2O
CaSO4.H2O
2,3.10-9
9,1.10-6
900
500
105
600
CaO
CaCO3
CaC2O4.H2O
CaSO4
0,7147
0,4004
0,2743
0,2944
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………39
Cl AgCl 1,78.10-10
900 AgCl 0,8141
Co CoNH4PO4.H2O 1100 Co2P2O7 0,4039
Cr BaCrO4
Cr(OH)3
1,2.10-10
6,3.10-31
500
1000
BaCrO4
Cr2O3
0,2052
0,6842
Cu CuCNS 4,8.10-15
110 CuCNS 0,5225
F CaF2 4,0.10-11
500 CaF2 0,4866
Fe Fe(OH)3 3,2.10-38
1000 Fe2O3 0,6994
I AgI 8,3.10-17
130 AgI 0,5405
Mg MgNH4PO4.6H2O 2,5.10-13
1100 Mg2P2O7 0,2184
Mn MgNH4PO4.H2O 1.10-12
1100 Mn2P2O7 0,3871
Ni NiNH4PO4.6H2O 1100 Ni2P2O7 0,4030
P MgNH4PO4.6H2O 2,5.10-13
1100 Mg2P2O7 0,2790
Pb PbCrO4
PbSO4
1,8.10-14
1,6.10-8
140
550
PbCrO4
PbSO4
0,6411
0,6832
S BaSO4 1,1.10-10
700 BaSO4 0,1374
Si SiO2.xH2O 1000 SiO2 0,4674
Zn ZnNH4PO4.6H2O 1100 Zn2P2O7 0,4291
* Xác ñ nh ion Cl-
:
D ng k t t a và d ng cân ñ u là AgCl.
M u phân tích ñư c axit hoá b ng axit HNO3 ñ n pH ≈ 1 và làm k t t a ion Cl-
b ng dung d ch thu c th AgNO3. K t t a AgCl sau khi ñư c r a s ch thì s y nhi t ñ
130o
C và cân. H s chuy n FCl- = 0,2474. Trong phương pháp này, các ion CO3
2-
, PO4
3-
không gây nh hư ng ñ n k t qu phân tích.
* Xác ñ nh ion PO4
3-
:
D ng k t t a MgNH4PO4.6H20, d ng cân Mg2P2O7.
Cho vào dung d ch phân tích ñã ñư c axit hoá b ng axit HCl thu c th MgCl2 +
NH4Cl và sau ñó dùng NH4OH ch nh pH môi trư ng ñ n khi k t t a hoàn toàn ion PO4
3-
dư i d ng MgNH4PO4.6H2O. ð k t t a hoàn toàn c n dùng dư NH4OH (kho ng 1/5 th
tích dung d ch NH4OH 20%). K t t a ñư c r a b ng dung d ch NH4OH 5% và sau khi
s y khô thì ñư c nung nhi t ñ 1100o
C ñ chuy n hoàn toàn sang d ng cân Mg2P2O7.
H s chuy n FPO43- = 0,8535. Trong trư ng h p có các ion Al3+
, Fe3+
trong m u, c n làm
k t t a MgNH4PO4 trong môi trư ng ch a ion xitrat ñ ngăn ng a s t o k t t a FePO4
hay AlPO4.
* Xác ñ nh ion SiO3
2-
:
D ng k t t a H4SiO4 (hay SiO2. 2H2O), d ng cân SiO2.
Ion SiO3
2-
ñư c k t t a trong môi trư ng ch a 20% axit HCl và 5% gelatin hay
agar. Mang nung k t t a thu ñư c nhi t ñ 1000o
C ñư c kh i lư ng a (g). Thư ng
trong k t t a có l n m t s t p ch t, nên sau khi nung cho ti p vào ph n ch t r n còn l i
axit HF và axit H2SO4 ñ c và nung ti p ñ ñu i toàn b SiF4. Kh i lư ng ch t r n còn l i
là b (g). T lư ng hao h t (a – b) cho bi t lư ng SiO2 ch a trong m u. H s chuy n FSiO2
= 1,000, FSiO32- = 1,5333.
* Xác ñ nh ion Fe3+
:
D ng k t t a Fe(OH)3, d ng cân Fe2O3.
Cho vào m u phân tích mu i NH4Cl hay NH4NO3 (ñ làm ch t ñi n gi i) và k t
t a ion Fe3+
t dung d ch nóng b ng lư ng dư dung d ch thu c th NH3 loãng (1:3). K t
t a Fe(OH)3 ñư c l c và r a b ng dung d ch nóng NH4NO3 hay NH4Cl 1% và sau ñó
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………40
mang nung nhi t ñ 1000o
C ñ chuy n toàn b Fe(OH)3 sang d ng cân Fe2O3. H s
chuy n FFe = 0,6994.
* Xác ñ nh ion Al3+
:
D ng k t t a Al(OH)3, d ng cân Al2O3.
Cho vào m u phân tích mu i NH4Cl hay NH4NO3 (ñ làm ch t ñi n gi i) r i k t
t a ion Al3+
t dung d ch nóng b ng dung d ch thu c th NH3 loãng (1:3). pH khi d ng
k t t a: 5 – 6. K t t a Al(OH)3 ñư c l c và r a b ng dung d ch nóng NH4Cl hay NH4NO3
1% và sau ñó mang nung nhi t ñ 1000o
C ñ chuy n hoàn toàn Al(OH)3 sang d ng cân
Al2O3. H s chuy n FAl = 0,5293.
2.6. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a
Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a có nh ng ưu như c ñi m chính sau:
* Ưu ñi m:
- Trang thi t b dùng trong phân tích ñơn gi n và không ñ t ti n nên có kh năng
ph c p cao.
- ð chính xác r t cao, vì khi phân tích ñã tách ñư c ph n c n xác ñ nh ra kh i
h n h p, nên ñư c dùng làm phương pháp chu n ñ ki m tra các phương pháp khác và
ñ ki m tra các dung d ch m (là dung d ch có n ng ñ ≥ 10-2
M, khi s d ng thì pha
loãng thành các dung d ch v i n ng ñ nh hơn).
- Có th dùng ñ phân tích h u h t các ion vô cơ.
- Phương pháp k t t a còn ñư c s d ng ñ tách các ion ra kh i nhau.
* Như c ñi m:
- T c ñ phân tích ch m.
- ð nh y th p nên không th dùng ñ phân tích lư ng nh ch t c n phân tích n u
không làm giàu m u trư c khi phân tích.
- Không th t ñ ng hoá ñư c quá trình phân tích. Do ñó, ngày nay, trong phân
tích ng d ng ít s d ng phương pháp này.
Câu h i ôn t p
1. Trong các công ño n c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a, công ño n nào là
quan tr ng nh t? T i sao?
2. D ng k t t a c n ph i tho mãn nh ng ñi u ki n gì? T i sao?
3. D ng cân c n ph i tho mãn nh ng ñi u ki n gì? T i sao?
4. Các y u t nh hư ng ñ n ñ tan c a k t t a?
5. S c ng k t là gì? Cách kh c ph c? và s d ng hi n tư ng này?
6. Nguyên t c chon thu c th trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a
7. Hãy nêu cách làm k t t a.
8. Hãy nêu cách l c và r a k t t a.
9. Cách tính toán k t qu phân tích.
10. ng d ng phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a trong phân tích m t s ñ i tư ng
nông nghi p.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………41
Bài t p
1. Cân 0,400g m u ch a SO4
2-
r i hoà tan thành 200 ml dung d ch. L y 100ml dung d ch
này và làm k t t a b ng Ba(NO3)2 l y dư trong môi trư ng axit HNO3. L c l y k t t a,
r a s ch và s y khô ñư c 0,1165g. Hãy tính thành ph n % SO4
2-
trong m u. (ðáp s :
24%).
2. Cân 0,500g m u ch a Cu2+
, Pb2+
và t p ch t không tham gia ph n ng r i hoà tan
thành 250ml dung d ch. L y 100ml dung d ch này cho tác d ng v i axit H2SO4 0,5M l y
dư thì thu ñư c 0,151g k t t a. M t khác, khi l y 100ml dung d ch trên cho tác d ng v i
H2S dư thì thu ñư c 0,1675g k t t a. Hãy tính thành ph n % Cu2+
và Pb2+
trong m u.
(ðáp s : 16,0%Cu2+
, 51,6Pb2+
).
3. Cân 0,500g m u ch a CO3
2-
và SO4
2-
r i hoà tan thành 200ml dung d ch. L y100ml
dung d ch này ñ làm k t t a v i Ba(NO3)2 l y dư trong môi trư ng ki m y u thì thu
ñư c 0,414g k t t a. M t khác, khi làm k t t a dung d ch trên pH = 4 v i Ba(NO3)2 l y
dư thì thu ñư c 0,233g k t t a. Hãy tính thành ph n % c a hai ion trên trong m u. (ðáp
s : 38,6%CO3
2-
, 38,4%SO4
2-
).
4. ð lư ng k t t a MXn m t do ph n ng không hoàn toàn không l n hơn 0,1mg (sai s
cân), thì TMXn là bao nhiêu, n u th tích khi ng ng làm k t t a là V lít? (ðáp s : TMXn =
[10-4
/(MMXn.V)]n+1
.nn
]).
5. Tính kho ng pH ñ k t t a hoàn toàn ion Fe3+
(khi [Fe3+
] <10-6
M) trong h n h p v i
ion Mg2+
. Gi thi t n ng ñ ion Mg2+
khi d ng k t t a ion Fe3+
là 0,01M. Cho TFe(OH)3 =
3,2.10-38
, TMg(OH)2 = 6,0.10-10
. (ðáp s : 3,5 < pH <10,4).
6. Tính n ng ñ AgNO3 dư c n thi t, ñ khi k t t a ion Cl-
thì s m t Cl-
do k t t a
không hoàn toàn không vư t quá sai s cân (±0,1mg). Bi t th tích khi d ng k t t a là 0,2
lít, TAgCl = 1,78.10-10
. (ðáp s : [AgNO3] = 1,27.10-5
).
7. Tính lư ng CaC2O4 m t ñi khi r a nó b ng 100ml nư c c t (gi thi t b qua s thu
phân). Cho TCaC2O4 = 2,3.10-9
. (ðáp s : ≈ 0,0004g).
8. Cho dung d ch NH3 dư vào 25 ml dung d ch FeCl3. Thu l y k t t a, r a s ch, nung ñ n
kh i lư ng không ñ i ñư c 0,1952 gam ch t r n. Tính n ng ñ mol/l c a FeCl3 trong
dung d ch phân tích. (ðáp s : ≈ 0,0976M).
9. Tính lư ng AgCl b m t khi r a nó b ng: a- 200ml nư c c t; b- 200ml HCl 0,01M.
Cho TAgCl = 1,78.10-10
. (ðáp s : a) 3,8.10-4
g; b) 5,1.10-7
g).
.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………42
CHƯƠNG II
PHÂN TÍCH TH TÍCH
1. NH NG KHÁI NI M CƠ B N V PHÂN TÍCH TH TÍCH
Phương pháp phân tích th tích (phương pháp chu n ñ ) là phương pháp phân tích
ñ nh lư ng d a trên vi c ño chính xác th tích dung d ch thu c th có n ng ñ chính xác
ph n ng v a ñ v i dung d ch phân tích. T lư ng thu c th tiêu t n tính ra hàm lư ng
ch t c n phân tích có trong m u phân tích.
Dung d ch thu c th có n ng ñ chính xác g i là dung d ch tiêu chu n.
Tính toán k t qu c a phương pháp này là d a vào ñ nh lu t ñương lư ng: “Các
ch t tham gia ph n ng theo s ñương lư ng gam b ng nhau”:
Vxñ.Nxñ = Vtc.Ntc (III- 1)
(trong ñó xñ là ch t c n xác ñ nh, tc là ch t tiêu chu n).
Như v y, n u bi t th tích c a dung d ch phân tích Vxñ ñã l y, th tích dung d ch
tiêu chu n Vtc có n ng ñ Ntc ñã tiêu t n, s d dàng tính ñư c n ng ñ c a dung d ch c n
xác ñ nh Nxñ.
ð ño chính xác th tích dung d ch tiêu chu n ñã tham gia ph n ng, s d ng
d ng c ño chính xác, ñó là buret. Quá trình ñưa t t dung d ch tiêu chu n t buret vào
dung d ch phân tích g i là quá trình chu n ñ hay quá trình ñ nh phân. Tuy v y, trong
th c t chu n ñ , nhi u khi ñ ch t c n phân tích trên buret.
ði m mà t i ñó dung d ch tiêu chu n tác d ng v a ñ v i dung d ch phân tích g i
là ñi m tương ñương.
Trong nhi u ph n ng không th dùng m t ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Ví d :
v i ph n ng
HCl + NaOH = NaCl + H2O,
các hoá ch t tham gia ñ u không có màu, nên không th dùng m t ñ xác ñ nh khi nào ñã
ñ t ñ n ñi m tương ñương. ð xác ñ nh ñi m tương ñương, c n dùng ch th cho vào bình
ph n ng. Ch th là hoá ch t ho c công c ño, nó thay ñ i tính ch t c a mình như màu
s c ho c tín hi u ño ngay t i ñi m tương ñương, báo hi u s d ng chu n ñ (k t thúc
chu n ñ ). Song, trong th c t nhi u trư ng h p, ch th không ph n ng ñúng ñi m
tương ñương d n ñ n sai s chu n ñ và ñư c g i là sai s ch th . Sai s ch th mang
tính ch t sai s h th ng do phương pháp (chương V).
Ví d : chu n ñ xác ñ nh HCl b ng NaOH v i vi c ñ NaOH trên buret, t i ñi m
tương ñương có pH = 7, n u dùng ch th là quì tím (có pKa = 7) thì ph n ng ch th x y
ra ñúng ñi m tương ñương và chu n ñ có sai s b ng 0, n u dùng ch th là metyl ñ (có
pKa = 5) thì ph n ng ch th x y ra trư c ñi m tương ñương, như v y khi k t thúc chu n
ñ trong dung d ch còn m t lư ng dư axit HCl, d n ñ n sai s ch th (sai s âm), còn khi
s d ng ch th phenophtalein (có pKa = 9) thì ph n ng ch th x y ra sau ñi m tương
ñương, như v y khi k t thúc chu n ñ trong dung d ch còn m t lư ng dư bazơ NaOH,
d n ñ n sai s ch th (sai s dương).
Sai s ch th ph n trăm (ss%, e%) ñư c tính theo bi u th c III- 2:
e% = [(Vkt - Vtñ)/Vtñ].100, (III- 2)
trong ñó, Vtñ là th tích dung d ch tiêu chu n c n ñ ñ t ñi m tương ñương, Vkt là th tích
dung d ch tiêu chu n ñã dùng khi k t thúc chu n ñ .
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………43
T s (Vkt/Vtñ).100 còn ñư c g i là ph n trăm chu n ñ (% chu n ñ ), do ñó sai
s ch th % s là:
e% = % chu n ñ - 100.
2. YÊU C U C A PH N NG CHU N ð
Khác v i phương pháp phân tích kh i lư ng, trong phương pháp phân tích th
tích, th i gian chu n ñ ng n và không ñư c phép cho dư thu c th , nên ph n ng chu n
ñ ñư c s d ng ph i tho mãn các ñi u ki n sau:
a. Ph n ng ph i hoàn toàn
Có nghĩa là ph n ch t c n phân tích chưa tham gia ph n ng ph i nh hơn sai s
cho phép, hay sai s c a phép cân… Trong Hoá phân tích sai s cho phép thư ng là ±
0,1% ( m t s trư ng h p c th có th cho phép sai s l n hơn như ± 1%, ± 2%,± 5%
…). Mu n v y ph n ng ph i có h ng s cân b ng ñ l n. D a vào sai s cho phép có th
tính ñ l n c n thi t c a h ng s cân b ng. Ví d : v i ph n ng chu n ñ :
A + B = A’ + B’ (III- a)
h ng s cân b ng K c a nó ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 3:
K = [A’] [B’] [A]-1
[B]-1
(III- 3)
Theo phương trình III- a, n ng ñ toàn ph n c a các A và B là:
CA = [A] + [A’]
CB = [B] + [B’]
N u sai s cho phép là - 0,1% thì: [A] = (0,1/100). CA = (1/999). [A’]
[B] = ( 0,1/100). CB = (1/999). [B’]
Như v y: K ≥ 999. 999 ≈ 106
Khi ph n ng x y ra không hoàn toàn, ph i có bi n pháp thúc ñ y ñ ph n ng
x y ra hoàn toàn, ch ng h n dùng ph n ng ph …
Ví d :
- Trong chu n ñ complexon III (m c 8.4 chương III) xác ñ nh ion kim lo i Mm+
:
Mm+
+ Na2H2Y = MYm-4
+ 2Na+
+ 2H+
,
pH c a dung d ch luôn gi m, nên ph i dùng h ñ m pH ñ duy trì pH dung d ch giá tr
b o ñ m cho ph n ng x y ra hoàn toàn.
- V i ph n ng thu n ngh ch:
2Cu2+
+ 4I-
⇄ Cu2I2↓ + I2
khi cho thêm KCNS, s n ph m Cu2I2 ñư c thay b ng k t t a Cu2(CNS)2 và gi i phóng
KI, làm tăng lư ng KI và gi m lư ng Cu2I2, giúp cho cân b ng x y ra theo chi u thu n:
Cu2I2↓ + 2KCNS = Cu2(CNS)2↓ + 2KI
b. Ph n ng ch cho m t lo i s n ph m duy nh t, hay ch có m t ph n ng
x y ra
Có như v y m i xác ñ nh ñư c ñư ng lư ng gam ho c lư ng tiêu t n th c c a
các ch t tham gia ph n ng. N u ph n ng có th x y ra theo nhi u hư ng khác nhau, thì
ph i gi i h n ñi u ki n ñ ch m t ph n ng ñ nh lư ng x y ra.
Ví d : ch n pH môi trư ng, ñ ion MnO4
-
ch tham gia 1 trong tham gia 3 ph n
ng:
pH = 1
MnO4
-
+ 8H+
+ 5e = Mn2+
+ 4H2O
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………44
pH = 7
MnO4
-
+ 3H2O + 3e = MnO(OH)2↓ + 4OH¯
pH > 10
MnO4
-
+ e = MnO4
2-
Hay khi chu n ñ chu n ñ ion Cl-
b ng AgNO3. ph i duy trì môi trư ng trung
tính ho c axit y u, vì trong môi trư ng ki m x y ra ph n ng:
2Ag+
+ 2OH-
= Ag2O↓ + H2O
làm m t m t lư ng thu c th , gây nên sai s .
c. Ph n ng ph i ch n l c ñ tránh nh hư ng c a ion gây nhi u
N u có các ion gây nhi u thì c n gi i h n ñi u ki n ñ ph n ng x y ra là ch n
l c ho c ph i tách, che ion gây nhi u.
Ví d :
- Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Fe3+
trong ñi u ki n có các ion Al3+
,
Mg2+
, Ca2+
c n chu n ñ t i pH = 2, lúc này ch có ion Fe3+
tham gia ph n ng chu n ñ ,
các ion khác không tham gia nên không gây nên sai s chu n ñ .
- Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Ca2+
trong ñi u ki n có ion Mg2+
, c n
chu n ñ t i pH = 12, lúc này ch có ion Ca2+
tham gia ph n ng chu n ñ ; còn ion Mg2+
b k t t a dư i d ng Mg(OH)2 không tham gia nên không gây nên sai s chu n ñ .
- Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Mg2+
trong ñi u ki n có ion gây nhi u
Fe3+
, Cu2+
, có th che các ion Fe3+
, Cu2+
b ng ion CN-
dư i d ng các ion ph c ch t tan
[Fe(CN)6]3-
, [Cu(CN)4]2-
, lúc này ch có ion Mg2+
tham gia ph n ng v i complexon III.
- Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Mg2+
trong ñi u ki n có ion gây nhi u
Fe3+
, Al3+
, có th tách các ion gây nhi u Fe3+
, Al3+
dư i d ng các k t t a hydroxit
Fe(OH)3, Al(OH)3 t i pH = 5 - 6, l c b k t t a s thu ñư c dung d ch ch có ion Mg2+
,
sau ñó m i ti n hành chu n ñ .
d. T c ñ ph n ng ph i ñ l n ñ ph n ng t c th i ñ t cân b ng
Như v y, s tránh ñư c s dư thu c th do tr ng thái quá bão hoà c a nó t i ñi m
tương ñương, nguyên nhân gây nên sai s . N u t c ñ ph n ng ch m ph i dùng xúc tác
ñ tăng t c ñ hay ch n cách chu n ñ ngư c (m c 3.2 chuơng III).
Ví d 1: Dùng xúc tác ñ tăng t c ñ c a ph n ng chu n ñ xác ñ nh H2C2O4
b ng KMnO4 trong môi trư ng axit b ng cách ñun nóng dung d ch ñ n nhi t ñ 60 - 800
C
ho c cho vào dung d ch chu n ñ ion Mn2+
.
Ví d 2: Ch n cách chu n ñ ngư c ñ chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Al3+
.
e. Ph i có ch th ñ xác ñ nh ñi m tương ñương
N u không có thì dù ph n ng tho mãn các ñi u ki n trên cũng không s d ng
ñư c. Ví d : ph n ng
Ca2+
+ C2O4
2-
= CaC2O4↓
tho mãn t t c các ñi u ki n t a ñ n d, song, không dùng ñư c, vì không có ch th màu
thích h p ñ xác ñ nh ñi m tương ñương.
3. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP CHU N ð
Các phương pháp chu n ñ thư ng ñư c phân lo i theo hai cách:
- D a theo lo i ph n ng hoá h c ñã x y trong chu n ñ .
- D a theo cách ti n hành chu n ñ .
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………45
3.1. Phân lo i phương pháp chu n ñ theo lo i ph n ng
Trong dung d ch, các ion tham gia ph n ng theo hai nhóm ph n ng chính:
- Ph n ng trao ñ i g m các ph n ng: trung hoà, k t t a và t o ph c.
- Ph n ng oxi hoá kh .
Do ñó, các phương pháp chu n ñ ñư c chia thành 4 nhóm:
- Chu n ñ trung hoà.
- Chu n ñ oxi hoá kh .
- Chu n ñ k t t a.
- Chu n ñ t o ph c.
a. Chu n ñ trung hoà
Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng trung hoà c a Bronsted:
axit1 + bazơ2 = bazơ1 + axit2, (III- b)
Trong môi trư ng nư c, có th vi t ñơn gi n hoá theo Arrhenius:
H+
+ OH-
= H2O
Như v y, ñây dung d ch tiêu chu n là các dung d ch axit ho c bazơ và dùng ñ
xác ñ nh các ch t có tính bazơ ho c axit. Ví d : xác ñ nh NaOH, Na2CO3 b ng dung d ch
tiêu chu n HCl.
Trong phép chu n ñ này, ñương lư ng gam (ð) c a ch t tham gia ph n ng
ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 4:
ð = M/n (III- 4)
Trong ñó n là ch s (tr s ) ñương lư ng.
ñây, n là s nhóm OH-
ho c H+
mà m t phân t ch t tham gia ph n ng cho
hay nh n. Ví d : trong ph n ng:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
ðH2SO4 = MH2SO4/2
ðNaOH = MNaOH,
còn trong ph n ng
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O
ðH3PO4 = MH3PO4,
m c dù axit H3PO4 có ch a 3 proton; còn v i ph n ng:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
ðNa2CO3 = MNa2CO3/2
b. Chu n ñ oxi hoá kh
Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng oxi hoá kh
aox1 + b’kh2 = a’kh1 + box2 (III- c)
có nghĩa là ñây x y ra hai quá trình :
aox1 + ame = a’kh1 (III- c1)
box2 + bne = b’kh2 (III- c2)
và tho mãn ñi u ki n am = bn (m, n là s electron mà m t phân t ox1 hay ox2 nh n).
Trong phương pháp chu n ñ này, dung d ch tiêu chu n là nh ng ch t oxi hoá
ho c ch t kh ñ ơc dùng ñ xác ñ nh các ch t mang tính kh ho c có tính oxi hoá. Ví d :
chu n ñ ion Fe2+
b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4.
ðương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng cũng ñư c xác ñ nh b ng bi u
th c III- 4 v i n là s electron mà m t phân t ch t tham gia ph n ng nh n ho c
như ng.
Ví d : trong ph n ng chu n ñ
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………46
6Fe2+
+ K2Cr2O7 + 14H+
= 6Fe3+
+ 2Cr3+
+ 7H2O + 2K+
ðFe2+ = MFe2+/1, vì t Fe2+
sang Fe3+
ch như ng m t e, còn ðK2Cr2O7 =
MK2Cr2O7/6, vì phân t K2Cr2O7 có 2 Cr(VI), mà m i Cr(VI) nh n 3e ñ thành Cr(III), do
ñó c phân t nh n 6e.
c. Chu n ñ k t t a
Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng t o k t t a:
M + nX = MXn ↓ (III- d)
(ñ ñơn gi n, ñây b qua ñi n tích c a các ion M và X).
M c dù ph n ng t o k t t a có nhi u, song, trong th c t các ph n ng ñư c
dùng trong chu n ñ r t ít vì không tìm ñư c ch th thích h p. Trong phân tích các ñ i
tư ng nông nghi p, thư ng ch dùng nhóm ph n ng c a AgNO3 v i các ion Cl-
, Br-
, I-
,
CNS-
(kí hi u chung là X-
):
AgNO3 + X-
= AgX ↓ + NO3
-
ñ xác ñ nh các ion này.
ñây, qui ñ nh ñương lư ng gam c a AgNO3 b ng chính kh i lư ng mol phân t
c a nó: ðAgNO3 = MAgNO3. *
Do ñó ðX- = MX-.
d. Chu n ñ t o ph c
Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng t o ph c:
Mm+
+ tXn-
= [MXt]m-nt
(III- e)
Các ph n ng t o ph c có nhi u, nhưng thư ng dùng các ph n ng c a
Hg(NO3)2, Hg(ClO4)2, v i các ion Cl-
, Br-
, CN-
, CNS-
(các ion X-
) d a trên s t o h p
ch t ph c [HgX2] ít phân li ho c c a AgNO3 v i ion CN-
tao h p ch t ph c [Ag(CN)2]-
và ñ c bi t là các ph n ng c a nhóm ph i t các ch t h u cơ ch a nhóm
CH2 – COOH
aminocarboxylic axit ( – N ) (nhóm h p ch t complexon) v i
CH2 – COOH
các ion kim lo i. Trong ñó quan tr ng nh t là nh t là h p ch t dinatri
etylendiamintetraaxetat (complexon III, Na2EDTA, Na2H2Y,…), ch t này tham gia ph n
ng v i các ion kim lo i Mm+
t o các ph c ch t b n:
Mm+
+ Na2H2Y = MYm-4
+ 2Na+
+ 2H+
Trong các ph n ng chu n ñ này, qui ñ nh ðNa2EDTA = MNa2EDTA/2. Do ñó,
ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng tính theo qui ñ nh này mà không d a
vào ñi n tích c a ion tham gia ph n ng, t c ðMm+ = MMm+/2.
Ví d : v i ph n ng
Fe3+
+ Na2H2Y = FeY-
+ 2Na+
+ 2H+
thì: ðFe3+ = M Fe3+/2.
3.2. Phân lo i phương pháp theo cách ti n hành chu n ñ
D a theo thao tác ti n hành ph n ng gi a ch t c n xác ñ nh và thu c th có th
chia các phương pháp chu n ñ thành 2 nhóm:
- Chu n ñ tr c ti p.
- Chu n ñ gián ti p.
a. Chu n ñ tr c ti p
Là chu n ñ ch d a vào m t ph n ng duy nh t gi a ch t c n xác ñ nh và dung
d ch thu c th . Chính vì th , nên các ph n ng và các thao tác trung gian gi m ñi, do ñó
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………47
k t qu chu n ñ tr c ti p thư ng chính xác hơn chu n ñ gián ti p. Ví d : chu n ñ xác
ñ nh NaOH b ng dung d ch HCl, hay chu n ñ xác ñ nh ion Cl-
b ng AgNO3 v i ch th
K2CrO4 (phương pháp Mo) (m c 8.3, chương III).
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* Vì trong phân tích th tích, dung d ch AgNO3 còn là dung d ch tiêu chu n cho
chu n ñ t o ph c xác ñ nh ion CN -
:
AgNO3 + 2CN-
= [Ag(CN)2]-
+ NO3
-
ðAgNO3 = MAgNO3, nên ðCN- = 2MCN-.
Chu n ñ tr c ti p ch th c hi n ñư c khi:
- Ph n ng phân tích có t c ñ l n (tránh hi n tư ng quá bão hoà ch t tham gia
ph n ng ñi m tương ñương).
- Ch có m t ph n ng duy nh t gi a ch t c n xác ñ nh và thu c th .
- Có ch th thích h p ñ xác ñ nh ñi m tương ñương.
Trong chu n ñ này, s ñương lư ng gam c a ch t c n xác ñ nh luôn b ng s
ñương lư ng gam thu c th c n dùng cho chu n ñ , t c là Vxñ . Nxñ = Vtc . Ntc. ðương
lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng ñư c xác ñ nh theo lo i ph n ng chu n ñ ñã
x y ra (m c 3.1 chương III).
b. Chu n ñ gián ti p
ðư c dùng khi ch t c n phân tích không ph n ng tr c ti p ñư c v i dung d ch
tiêu chu n ho c không th ti n hành chính xác ph n ng tr c ti p gi a chúng.
Tuỳ theo các ph n ng x y ra trong quá trình thao tác chu n ñ mà chia chu n ñ
gián ti p thành 3 lo i:
- Chu n ñ ngư c.
- Chu n ñ th .
- Chu n ñ th , ngư c.
* Chu n ñ ngư c
Còn g i là chu n ñ ngh ch. Là phép chu n ñ s d ng 2 dung d ch tiêu chu n,
ñ u tiên cho ch t c n xác ñ nh ph n ng v i m t lư ng chính xác và l y dư c a dung d ch
tiêu chu n th nh t, sau ñó lư ng dư c a dung d ch tiêu chu n này ñư c xác ñ nh l i b ng
m t dung d ch tiêu chu n th hai.
Ví d : xác ñ nh ion Cl-
trong môi trư ng axit (phương pháp Fonha) (m c 8.3,
chương III, cho nó tác d ng v i dung d ch tiêu chu n AgNO3 l y dư:
HNO3
Cl-
+ AgNO3 = AgCl ↓ + NO3
-
,
sau ñó chu n ñ l i lư ng AgNO3 dư b ng dung d ch tiêu chu n KCNS:
AgNO3 + KCNS = AgCNS ↓ + KNO3
Chu n ñ ngư c thư ng ñư c dùng khi:
- Ph n ng gi a ch t c n xác ñ nh và thu c th x y ra ch m. Ví d : ph n ng
gi a ion Al3+
v i complexon III, ñây, chu n ñ lư ng dư complexon III b ng dung d ch
tiêu chu n ZnSO4:
ch m
Al3+
+ Na2H2Y dư = AlY-
+ 2Na+
+ 2H+
Zn2+
+ Na2H2Y dư = ZnY2-
+ 2Na+
+ 2H+
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………48
- Khi không có ch th thích h p ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Ví d : ph n
ng chu n ñ xác ñ nh ion Cl-
nói trên không th dùng K2CrO4 làm ch th vì k t t a nâu
Ag2CrO4 không hình thành trong môi trư ng axit.
- Khi chu n ñ nh ng ch t d bay hơi, không b n. Ví d : khi xác ñ nh H2O2, ion
SO3
2-
… b ng KMnO4, cho các ch t ph n ng v i KMnO4 l y dư sau ñó lư ng dư c a
KMnO4 ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n ion Fe2+
.
Trong chu n ñ ngư c, s ñương lư ng gam c a dung d ch tiêu chu n 1 (tc1)
b ng t ng s ñương lư ng gam ch t c n xác ñ nh và s ñương lư ng gam c a tiêu chu n
2 (tc2), t c tho mãn bi u th c:
Vxñ . Nxñ = Vtc1 . Ntc1 - Vtc2 . Ntc2
Trong chu n ñ ngư c, các ph n ng x y ra là cùng lo i, do ñó ñương lư ng gam
các ch t tham gia ph n ng ñư c tính theo lo i ph n ng chu n ñ ñã s d ng (m c 3.1
chương III).
* Chu n ñ th
Khi ch t c n xác ñ nh và dung d ch tiêu chu n không ph n ng v i nhau (ví d :
ion Ca2+
không ph n ng v i KMnO4) ho c ph n ng không theo m t ñ nh lư ng nh t
ñ nh (ví d : ph n ng gi a K2Cr2O7 v i Na2S2O3 trong môi trư ng axit m nh), thì th
ñ nh lư ng ch t c n xác ñ nh b ng m t ch t th 3 là ch t có ph n ng ñ nh lư ng v i
dung d ch tiêu chu n.
Ví d : xác ñ nh ion Pb2+
b ng chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n ion Fe2+
theo
phương pháp oxi hoá kh là không th c hi n ñư c, vì ion ion Pb2+
không ph n ng v i
ion Fe2+
. Ti n hành chu n ñ như sau: cho vào dung d ch ion Pb2+
lư ng K2CrO4 l y dư ,
s k t t a ñ nh lư ng ion Pb2+
dư i d ng PbCrO4, sau ñó hoà tan lư ng PbCrO4 thu ñư c
trong axit H2SO4 loãng và chu n ñ lư ng ion Cr2O7
2-
gi i phóng ra b ng dung d ch tiêu
chu n ion Fe2+
:
Pb2+
+ K2CrO4 = PbCrO4 ↓ + 2K+
(1)
(ph n ng th )
2PbCrO4 + 2H+
= 2Pb2+
+ Cr2O7
2-
+ H2O (2)
Cr2O7
2-
+ 6Fe2+
+ 14H+
= 6Fe3+
+ 2Cr3+
+ 7H2O (3) (ph n ng chu n
ñ )
Như v y, thay cho vi c chu n ñ ion Pb2+
, ñã xác ñ nh lư ng ion CrO4
2-
tương
ñương v i lư ng ion chì.
Trong chu n ñ th luôn tho mãn m i quan h : s ñương lư ng gam c a ch t c n
xác ñ nh b ng s ñương lư ng gam ch t tiêu chu n: Vxñ . Nxñ = Vtc . Ntc, dù s d ng m t
l n hay nhi u l n th . ðương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng ñư c xác ñ nh
d a vào cơ ch ph n ng th và ph n ng chu n ñ . Ch ng h n, như ví d trên: ðPb2+ =
MPb2+/3, vì theo các ph n ng th (1), (2) trên, thì 2 ion Pb2+
ñư c thay b ng 1 ion
Cr2O7
2-
, mà theo ph n ng chu n ñ (3) trên thì 1 ion Cr2O7
2-
nh n 6e có nghĩa r ng
ph n ng c a 1 ion Pb2+
tương ñương v i ph n ng c a 3e.
* Chu n ñ th , ngư c
ðó là cách chu n ñ ph i h p gi a chu n ñ th v i chu n ñ ngư c. Trong
chu n ñ th , ngư c, ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng tính theo phương
pháp chu n ñ th còn s ñương lư ng gam c a chúng tính theo phương pháp chu n ñ
ngư c.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………49
Ví d : chu n ñ xác ñ nh ion Ca2+
b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4. Cho ion
Ca2+
ph n ng v i dung d ch tiêu chu n (NH4)2C2O4 l y dư, l c b k t t a, dung d ch thu
ñư c ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4:
Ca2+
+ (NH4)2C2O4 dư = CaC2O4↓ + 2NH4
+
(ph n ng th )
5(NH4)2C2O4 dư + 2KMnO4 + 16H+
= 10CO2 + 2Mn2+
+ 2K+
+ 10NH4
+
+ 8H2O (ph n
ng chu n ñ )
Các ph n ng trên cho th y: 1 ion Ca2+
ñư c th b i s m t ñi c a 1 ion C2O4
2-
, 1
ion C2O4
2-
khi tham gia ph n ng chu n ñ ñã như ng 2e, do ñó, 1 ion Ca2+
tương ñương
v i 2e, suy ra: ðCa2+ = MCa2+/2. Cũng theo các ph n ng trên có: VCa2+.NCa2+ =
V(NH4)2C2O4. N(NH4)2C2O4 - VKMnO4.NKMnO4.
4. CÁCH PHA DUNG D CH TIÊU CHU N
T t c các hoá ch t dùng trong phân tích ph i ñ m b o ñ s ch tinh khi t phân
tích (TKPT) ho c tinh khi t hoá h c (TKHH). Trong phân tích thông thư ng, ch dùng
lo i s ch tinh khi t phân tích.
ð pha ch m t dung d ch tiêu chu n c n ph i bi t các tiêu chí sau:
* Dung d ch tiêu chu n c n pha s dùng cho chu n ñ nào, ñ t ñó xác ñ nh
ñương lư ng gam (ð) c a ch t c n pha. Ví d : khi pha dung d ch KMnO4 c n bi t nó
dùng cho chu n ñ trong môi trư ng axit hay bazơ; n u dùng chu n ñ trong môi trư ng
axit m nh thì:
ðKMnO4 = MKMnO4/5,
n u dùng chu n ñ trong môi trư ng ki m thì:
ðKMnO4 = MKMnO4.
* N ng ñ và lư ng dung d ch c n pha là bao nhiêu, ñ t ñó tính lư ng c n cân.
Ví d : pha 2 lít dung d ch KMnO4 0,1N dùng cho chu n ñ oxi hoá trong môi
trư ng axit m nh. Có: MKMnO4 = 158,038; ðKMnO4 = MKMnO4/5= 31,6075. Như v y, lư ng
cân s là: w = ð . N . V = 31,6075 . 0,1 . 2 = 6,3215 g.
* Hoá ch t dùng ñ pha là ch t g c hay không ph i là ch t g c, ñ tìm ra cách
pha và cách b o qu n.
Ch t g c là ch t b o ñ m các tiêu chu n:
- Ph i tinh khi t v phương di n hoá h c, ñ tinh khi t ph i ñ t ≥ 99,9%, t c ph i
ñ t ñ tinh khi t TKPT ho c TKHH.
- Ph i b n tr ng thái r n, tr ng thái l ng cũng như trong dung d ch. ðây là y u
t r t quan tr ng, nó ñ m b o cho vi c l y chính xác lư ng hoá ch t ñã tính cũng như s
b o qu n chúng sau khi pha. Chính vì th , mà hàng lo t các hoá ch t s ch như NaOH r n
(d hút m và hút CO2), HCl 35%, HNO3 65% (d bay hơi), H2SO4 95% (d hút m),
KMnO4, AgNO3 (d b ánh sáng phân hu )… không ph i là ch t g c.
- Thành ph n c a hóa ch t ph i ng ñúng v i công th c hoá h c, n u có nư c k t
tinh thì ph i bi t s phân t nư c k t tinh. Ví d : CuSO4.5H2O, thì ch c ch n 1 phân t
CuSO4 ph i ng m 5 phân t H2O…
- ðương lư ng gam c a hoá ch t càng l n càng t t, ñ sai s cân là nh nh t. Ví
d : gi a H2C2O4.2H2O và H2C2O4, nên dùng H2C2O4.2H2O ñ pha dung d ch axit oxalic
tiêu chu n g c, vì có ñương lư ng gam l n hơn.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………50
Khi pha dung d ch tiêu chu n t hoá ch t g c ch c n cân chính xác lư ng ñã tính
toán b ng cân phân tích và hoà tan vào bình ñ nh m c có dung tích b ng th tích c n pha
s ñư c dung d ch tiêu chu n có n ng ñ c n pha.
N u hoá ch t dùng ñ pha không ph i là ch t g c thì ch c n cân tương ñ i chính
xác lư ng c n cân ñã ñư c tính thêm t 5 – 10% b ng cân kĩ thu t và ñem pha. Dung
d ch thu ñư c có n ng ñ g n ñúng. N ng ñ ñúng c a dung d ch này c n ñư c xác ñ nh
b ng chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n khác. ñây, có 2 cách pha:
- Cách 1: Pha dung d ch có n ng ñ chính xác g n b ng v i n ng ñ c n pha.
Lư ng cân ñã tính ñư c pha vào trong c c ho c trong bình ñ nh m c thành dung
d ch có th tích c n pha, l c b k t t a n u có. Dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ l i ñ
ki m tra n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n khác.
Ví d : pha1 lít dung d ch NaOH 0,1000N dùng cho chu n ñ trung hoà. Vì NaOH
r n d hút m nên nó không ph i là ch t g c. Do v y, khi cân c n cân tăng kho ng 5 –
10% so v i lư ng ph i cân, t c t 4g thành kho ng 4,2g – 4,4g, r i pha vào bình ñ nh
m c 1 lít. Dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ l i b ng dung d ch ch t g c H2C2O4
0,1000N ho c dung d ch HCl 0,1000N tiêu chu n ñ xác ñ nh chính xác n ng ñ c a nó.
- Cách 2: Pha dung d ch có n ng ñ ñúng v i n ng ñ c n pha N.
Lư ng cân ñã tính ñư c pha vào trong c c v i th tích dung môi chính xác (Vml)
nh hơn th tích c n pha, ñ thu ñư c dung d ch có n ng ñ N’ cao hơn n ng ñ c n pha
N. Dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ l i ñ ki m tra n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n
khác, r i t k t qu thu ñư c tính ra lư ng dung môi (VH2O) c n thêm vào lư ng dung
d ch còn (V1) l i theo bi u th c III- 5:
VH2O (ml) = [(N’/N) – 1]. V1 (ml) (III- 5)
ñây: N’ – n ng ñ dung d ch ñã pha.
N – n ng ñ dung d ch c n pha.
V1 – th tích dung d ch ñã pha còn l i c n pha loãng, b ng th tích dung d ch ban
ñ u V tr ñi s ml ñã dùng cho chu n ñ ki m tra.
Ví d : pha kho ng1 lít dung d ch NaOH 0,1000N dùng cho ph n ng trung hoà.
Cũng như cách 1, cân kho ng 4,2g – 4,4g NaOH r n r i pha vào m t th tích chính xác
bé hơn th tích c n pha, ví d : 800 ml. T dung d ch thu ñư c hút 2 l n, m i l n 25 ml,
ñ chu n ñ v i dung d ch H2C2O4 0,1000N h t trung bình, ví d : 30,0 ml. Như v y,
dung d ch pha có n ng ñ 0,1200N cao hơn n ng ñ c n pha. Do ñó, c n thêm nư c c t
vào dung d ch ñã pha, lư ng nư c ñó ñư c tính theo bi u th c III- 5: N’ = 0,1200 ; N =
0,1000; V’ = 800 – (2 . 25) = 750 ml; VH2O c n thêm = 150 ml. Như v y, khi cho thêm
150 ml H2O vào 750 ml dung d ch ñã pha còn l i s có 900 ml dung d ch NaOH v i n ng
ñ chính xác 0,1000N.
Cách pha th 2 ph c t p hơn cách pha th 1, nhưng r t thu n ti n cho viêc tính
toán, nh t là trong phân tích hàng lo t m u, vì ñây, tr s n ng ñ là nh ng s ch n.
Hi n nay, v i s hoàn thi n c a công nghi p hoá ch t, ñã s n xu t s n các ng
chu n (fixanan) như: ng fixanan HCl 0,1N; KCNS 0,1N … Vi c pha dung d ch tiêu
chu n t các ng fixanan r t ñơn gi n: ch c n hoà tan toàn b lư ng ch a trong ng
thành m t th tích xác ñ nh theo ch d n s ñư c dung d ch có n ng ñ chính xác như ñã
ghi trên ng. Ví d : pha m t ng fixanan HCl 0,1N thành m t lít dung d ch s ñư c dung
d ch HCl có n ng ñ chính xác 0,1N mà không c n chu n ñ l i.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………51
5. CÁCH TÍNH K T QU PHÂN TÍCH
Phương pháp phân tích th tích là phương pháp d a trên ñ nh lu t ñương lư ng.
Trong ph n ng chu n ñ không có s dư th a c a ch t c n xác ñ nh hay thu c th , nói
cách khác s ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng là b ng nhau, t c:
wA/ðA = wB/ðB , (III-
6)
Trong ñó: wA, wB – kh i lư ng c a các ch t A, B tham gia ph n ng, ðA, ðB – ñương
lư ng gam c a các ch t A, B.
ng d ng các bi u th c I- 2 và III- 6 , có th vi t:
wA/ðA = VB . NB . 10-3
(n u cân m t lư ng m u và ñem chu n ñ toàn b , V – tính b ng ml) ho c:
VA . NA = VB . NB
(khi hút m t lư ng dung d ch m u mang chu n ñ ).
T ñó kh i lư ng w (g) c a ch t A ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 7:
wA = ðA . VB . NB . 10-3
(g) (III- 7)
Ví d 1: Có bao nhiêu gam Ba(OH)2 hoà tan trong 250 ml dung d ch, n u chu n
ñ 20 ml dung d ch này h t 22,4 ml dung d ch HCl 0,09884N?
Gi i: Ph n ng chu n ñ :
Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O
do ñó: ðBa(OH)2 = MBa(OH)2/2 = 171,35/2 = 85,675 (g).
Áp d ng bi u th c III- 7, kh i lư ng w c a Ba(OH)2 trong 20 ml dung d ch m u
là: w = 85,675. 22,4. 0,09884.10-3
= 0,190 (g) và trong 250 ml dung d ch m u là:
0,190.(250 : 20) = 2,275 (g).
Ví d 2: Tính ph n trăm H2C2O4 trong m u, n u cân 0,200 g m u và hoà tan vào
50 ml dung d ch. Chu n ñ dung d ch này trong môi trư ng axit h t 30,5 ml KMnO4
0,10N.
Gi i: Ph n ng chu n ñ :
5H2C2O4 + 2KMnO4 + 6H+
= 10CO2 + 2K+
+ 2Mn2+
+ 8H2O
do ñó: ðH2C2O4 = MH2C2O4/2 = 90/2 = 45
Áp d ng bi u th c III- 7, kh i lư ng w c a H2C2O4 trong 0,2000 g m u là: w =
45. 30,5. 0,10. 10-3
= 0,1372 (g). Suy ra% % H2C2O4 trong m u là: % H2C2O4 = (0,1372:
0,2000). 100 = 68,60%.
6. ðƯ NG CHU N ð
6.1. ð nh nghĩa
Trong chu n ñ , n ng ñ c a các ch t trong dung d ch luôn thay ñ i. S thay ñ i
này d n ñ n hàng lo t các ñ i lư ng v t lí, hoá h c cũng thay ñ i tr s c a mình. Do ñó,
theo dõi s thay ñ i c a các ñ i lư ng v t lí, hoá h c có th cho bi t n ng ñ các ch t
trong dung d ch. Ví d : khi chu n ñ xác ñ nh HCl b ng NaOH thì hàng lo t các ñ i
lư ng như n ng ñ c a HCl, NaOH, H+
, OH-
thay ñ i d n ñ n pH dung d ch thay ñ i
hay các ñ i lư ng v t lí khác như ñ d n ñi n c a dung d ch, ñi n th dung d ch…thay
ñ i ph thu c vào lư ng NaOH ñã ñưa vào h chu n ñ . Do có nhi u ñ i lư ng v t lí,
hoá h c g n li n v i h chu n ñ , cho nên, tuỳ t ng phương pháp chu n ñ mà s d ng
ñ i lư ng theo dõi thích h p. Thông thư ng, trong phương pháp trung hoà dùng ñ i
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………52
lư ng pH, trong phương pháp oxi hoá kh dùng ñ i lư ng ñi n th dung d ch E, trong
phương pháp k t t a dùng các ñ i lư ng pX (pX = -lg[Xn-
]), pM (pM = -lg[Mm+
]), trong
phương pháp t o ph c dùng ñ i lư ng pM, pX.
ð th bi u di n s ph thu c c a m t ñ i lư ng v t lí, hoá h c nào ñó có liên
quan ñ n n ng ñ các ch t tham gia ph n ng chu n ñ lên th tích dung d ch tiêu chu n
ñã ñưa vào ñư c g i là ñư ng chu n ñ . Tuy v y, tuỳ theo lo i ph n ng chu n ñ mà
ch n m i quan h thích h p. Thông thư ng, trong phương pháp trung hoà ñó là ñư ng
bi u di n ph thu c: pH = f(Vtc); trong phương pháp oxi hoá kh : E = f(Vtc); trong
phương pháp k t t a, t o ph c: pM = f( Vtc), pX = f(Vtc). Cũng có th bi u di n ñư ng
chu n ñ dư i d ng hàm ñ i lư ng ño ph thu c lên % chu n ñ .
Tr s c a pH, E, pM, pX… t i ñi m tương ñương ñư c g i là ch s pT.
Vi c nghiên c u ñư ng chu n ñ có í nghĩa r t l n trong vi c ti n hành chu n ñ ,
nó giúp cho vi c xác ñ nh ñ t ñ chính xác cao và ch n ch th thích h p cho chu n ñ .
Quá trình chu n ñ tr i qua 4 giai ño n: chưa chu n ñ , chu n ñ trư c ñi m
tương ñương, chu n ñ t i ñi m tương ñương, chu n ñ sau ñi m tương ñương. m i
giai ño n, thành ph n các ch t trong dung d ch chu n ñ gi ng nhau, nên xây d ng
ñư ng chu n ñ chính là thi t l p các bi u th c toán bi u di n s ph thu c c a ñ i
lư ng theo dõi c a t ng giai ño n lên th tích dung d ch tiêu chu n ñã s d ng hay lên %
chu n ñ . Vi c tính chi ti t ch còn là s thay s vào các bi u th c toán ñã có.
6.2. ðư ng chu n ñ trung hoà
Các axit ñư c chia thành các nhóm theo ñ m nh y u c a chúng: axit m nh (Ka≥
1), axit trung bình Ka t 10-2
– 10-3
, axit y u Ka t 10-4
– 10-10
và r t y u Ka < 10-10
.
Tương t , các bazơ cũng ñư c chia thành các nhóm theo ñ m nh y u c a chúng: bazơ
m nh (Kb ≥ 1), bazơ trung bình Kb t 10-2
– 10-3
, bazơ y u Kb t 10-4
– 10-10
và r t y u Kb
< 10-10
. Ngoài ra, các axit, bazơ tham gia ph n ng chu n ñ trung hoà có th là các axit,
bazơ ñơn ch c, ña ch c, có th n m trong h n h p nhi u axit ho c nhi u bazơ, do ñó,
trong phương pháp chu n ñ trung hoà có th g p các lo i chu n ñ : chu n ñ axit m nh
b ng bazơ m nh và ngư c l i, chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh, chu n ñ bazơ y u
b ng axit m nh, chu n ñ axit y u b ng bazơ y u và ngư c l i, chu n ñ h n h p axit,
h n h p bazơ ho c axit ña ch c b ng bazơ m nh hay axit m nh…
ðư ng chu n ñ trung hoà là ñư ng bi u di n s ph thu c pH dung d ch lên th
tích dung d ch tiêu chu n ñưa vào trong quá trình chu n ñ : pH = f(Vtc) hay là lên %
chu n ñ : pH = f(% chu n ñ ).
M i d ng chu n ñ khác nhau ñó s có ñư ng chu n ñ khác nhau.
Trong th c t s d ng ch c n bi t g n ñúng ñư ng chu n ñ nên trong tính toán
cho phép dùng các bi u th c tính g n ñúng pH dung d ch.
a. Cách tính pH c a m t s dung d ch
Trong dung d ch, có th s d ng ñ nh nghĩa axit, bazơ c a Arrhenius ho c ñ nh
nghĩa t ng quát hơn c a Bronsted. Song, vi c ch n ñ nh nghĩa ti n cho tính toán pH dung
d ch ph thu c vào t ng trư ng h p c th , ví d : trong môi trư ng nư c, ñ i v i các
axit, bazơ ñi n hình như: HCl, H3PO4, NaOH, NH4OH s d ng ñ nh nghĩa c a Arrhenius
ñơn gi n hơn, còn ñ i v i các axit, bazơ như ion NH4
+
, ion CO3
2-
nên s d ng ñ nh
nghĩa c a Bronsted.
* pH dung d ch axit m nh:
Gi thi t có axit m nh HA, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai
cân b ng:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………53
HA = H+
+ A-
H2O ⇆ H+
+ OH-
T m i quan h cân b ng v t ch t có:
CHA = [HA] + [A-
] = [HA] + [H+
] - [OH-
] = [HA] + [H+
] - KH2O/[H+
] (III- 8)
Suy ra:
[H+
]2
+ [H+
]([HA] - CHA) - KH2O = 0 (III-
9)
N u coi s phân li c a axit m nh HA là hoàn toàn thì [HA] = 0 và KH2O ≪ CHA,
s có [H+
] = CHA ≡ NHA và
pH = - lg[H+
] = -lgCHA (III-
10)
Trong th c t , s d ng máy ño pH ñ ño pH dung d ch. Do các máy ño thư ng
dùng có ñ chính xác ±0,02pH, vì th vi c tính pH theo bi u th c III- 10 ch có nghĩa khi
pH < 6,3, n u pH > 6,3 s không th b qua [OH-
] do nư c phân li và n ng ñ [H+
] ph i
tính theo bi u th c III- 9.
* pH dung d ch bazơ m nh:
Gi thi t có bazơ m nh BOH, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai
cân b ng:
BOH = OH-
+ B+
H2O ⇆ H+
+ OH-
T m i quan h cân b ng v t ch t có:
CBOH = [BOH] + [B+
] = [BOH] + [OH-
] - [H+
] = [BOH] + [OH-
] - KH2O/[OH-
] (III-
11)
Suy ra:
[OH-
]2
+ [OH-
]([BOH] - CBOH) - KH2O = 0 (III-
12)
N u coi s phân li c a bazơ m nh BOH là hoàn toàn thì [BOH] = 0 và KH2O ≪
CBOH, s có [OH-
] = CBOH ≡ NBOH và
pOH = - lg[OH-
] = -lgCBOH,
T ñó:
pH = 14 - pOH = 14 + lg[OH-
] = 14 + lgCBOH (III-
13)
Cũng như trên ñã trình bày, do các máy ño pH thư ng dùng có ñ chính xác ±
0,02pH, vì th vi c tính pH theo bi u th c III- 13 ch có nghĩa khi pH > 7,7, n u pH < 7,7
s không th b qua [H+
] do nư c phân li và n ng ñ [OH-
] ph i tính theo bi u th c III-
12.
* pH dung d ch axit trung bình và y u:
Gi thi t có axit HA, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai cân
b ng:
HA = H+
+ A-
H2O ⇆ H+
+ OH-
S phân li c a axit ñư c bi u th b ng h ng s phân li Ka:
Ka = ([H+
][A-
])/[HA] (III- 14)
T m i quan h cân b ng v t ch t có:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………54
CHA = [HA] + [A-
] = [HA] + [H+
] - [OH-
] = [HA] + [H+
] - KH2O/[H+
]
(III- 8)
Thay các m i quan h c a III- 8 vào III- 14 s có:
[H+
] = Ka{CHA - [H+
] + KH2O/[H+
]}/{[H+
] - KH2O/[H+
]} (III- 15)
ð tính ñư c chính xác n ng ñ c a ion H+
c n gi i phương trình b c 3, là ñi u
không d th c hi n. Vi c gi i có th ñơn gi n hoá như sau:
N u coi [OH-
] ≪ [H+
], thì CHA = [HA] + [H+
] và thay nó vào bi u th c III- 15
s có:
[H+
]2
+ Ka[H+
] - KaCHA = 0 (III- 16)
Khi s phân li c a HA là không ñáng k (ñ i v i axit y u và r t y u) và CHA ñ
l n, có th coi [H+
] ≪ CHA hay [HA] ≈ CHA, thì bi u th c III- 16 ñư c ñơn gi n hoá
thành bi u th c III- 17 và pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 18:
[H+
] = (Ka . CHA )1/2
(III- 17)
pH = (1/2)pKa - (1/2)lgCHA (III- 18)
Khi ño pH, thư ng m c sai s 5%, nên vi c tính pH theo bi u th c III- 18 ñư c
coi là ñúng, n u pH tính ñư c tho mãn ñi u ki n:
pH > pCHA + 1,3,
( ñây, pCHA = - lgCHA), n u không, ph i tính [H+
] theo bi u th c III- 16 ho c bi u th c
III- 15.
* pH dung d ch bazơ trung bình và y u:
Gi thi t có bazơ BOH, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai cân
b ng:
BOH ⇆ OH-
+ B+
H2O ⇆ H+
+ OH-
S phân li c a bazơ ñư c bi u th b ng h ng s phân li Kb:
Kb = ([OH-
][B+
])/[BOH] (III- 19)
T m i quan h cân b ng v t ch t có:
CBOH = [BOH] + [B+
] = [BOH] + [OH-
] - [H+
] = [BOH] + [OH-
] - KH2O/[OH-
] (III-
11)
Thay các m i quan h c a III- 11 vào III- 19 s có:
[OH-
] = Kb{CBOH - [OH-
] + KH2O/[OH-
]}/{[OH-
] - KH2O/[OH-
]} (III- 20)
ð tính ñư c chính xác n ng ñ c a ion OH-
cũng c n gi i phương trình b c 3, là
ñi u không d th c hi n. Vi c gi i có th ñơn gi n hoá như sau:
N u coi [H+
] ≪ [OH-
], thì CBOH = [BOH] + [OH-
] và thay nó vào bi u th c
III- 20 s có:
[OH-
]2
+ Kb[OH-
] - KbCBOH = 0 (III- 21)
N u s phân li c a BOH là không ñáng k (ñ i v i bazơ y u và r t y u) và CBOH
ñ l n, có th coi [OH-
] ≪ CBOH hay [BOH] ≈ CBOH, thì bi u th c III- 21 ñư c ñơn gi n
hoá thành bi u th c III- 22 và pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 24:
[OH-
] = ( Kb . CBOH )1/2
(III - 22)
pOH = (1/2)pKb - (1/2)lgCBOH (III - 23)
pH = 14 - pOH = 14 - (1/2)pKb + (1/2)lgCBOH (III-
24)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………55
Như ñã nói trên, khi ño pH, thư ng m c sai s 5%, nên vi c tính pOH theo bi u
th c III- 24 ñư c coi là ñúng, n u pOH tính ñư c tho mãn ñi u ki n:
pOH > pCBOH + 1,3,
( ñây, pCBOH = - lgCBOH)), n u không, ph i tính [OH-
] theo bi u th c III- 21 ho c III- 20.
* pH dung d ch ch a c p axit bazơ liên h p c a axit ho c bazơ trung bình và
y u:
Trong dung d ch nư c, theo Bronsted, c p axit bazơ liên h p c a axit ho c bazơ
trung bình và y u v i n ng ñ c a axit là CHA và c a bazơ là CA- s t o ra h ñ m pH. S
tưong tác gi a chúng v i nhau th hi n qua các phương trình:
HA ⇆ H+
+ A-
(III- e1)
A-
+ H+
⇆ HA (III- e2)
Các m i quan h này ñư c thi t l p b i h ng s cân b ng Ka (III- 14).
T m i quan h cân b ng v t ch t có:
CHA = [HA] + [A-
] = [HA] + [H+
] - [OH-
] → [HA] = CHA - [H+
] + [OH-
] (III-
25)
CA- = [A-
] + [HA] = [A-
] + [OH-
] - [H+
] → [A-
] = CA- - [OH-
] + [H+
] (III-
26)
Do ñó, phương trình III- 14 ñư c vi t thành:
[H+
] = Ka{CHA - [H+
] + [OH-
]}/{CA- - [OH-
] + [H+
]} (III-
27)
N u [OH-
] < 5% [H+
], [H+
] < 5% CHA và [H+
] < 5% CA- (5% là sai s c a máy ño
pH), các bi u th c III- 25 và III- 26 ñư c ñơn gi n hoá thành: [HA] = CHA và [A-
] = CA-.
Thay các giá tr này vào bi u th c III- 27 s có:
Ka = {[H+
] CA-}/CHA
(III- 28)
Log hoá bi u th c III- 28 và chuy n v s có:
pH = pKa - lg(CHA /CA- ) (III- 29)
* pH dung d ch mu i thu phân:
- Khi trong dung d ch nư c có mu i BA t o b i axit y u HA và bazơ m nh BOH.
Mu i BA b thu phân:
BA + H2O = HA + B+
+ OH-
(III- f)
Theo Bronsted, có th coi BA như là m t bazơ y u. Do ñó, có th s d ng bi u
th c III- 24 v i vi c thay CBOH b ng CBA và pKb = 14 - pKa ñ tính pH dung d ch mu i
BA (III- 27).
pH = 7 + (1/2)pKa + (1/2)lgCBA (III- 30)
- Khi trong dung d ch nư c có mu i BA t o b i bazơ y u BOH và axit m nh HA.
Mu i BA b thu phân:
BA + H2O = BOH + H+
+ A-
(III-
g)
Theo Bronsted, có th coi BA như là m t axit y u. Do ñó, có th s d ng bi u
th c III- 18 v i vi c thay CHA b ng CBA và pKa = 14 - pKb ñ tính pH dung d ch mu i
BA:
pH = 7 - (1/2)pKb - (1/2)lgCBA
(III- 31)
* pH dung d ch mu i lư ng tính:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………56
ðó là mu i có th ñóng vai trò như m t axit và như m t bazơ. Các mu i này hình
thành do trung hoà chưa hoàn toàn các axit ho c các bazơ ña ch c, ví d như các mu i
NaH2PO4, NaHCO3…
Vi c tính pH dung d ch c a các mu i này có th ñư c minh ho cho trư ng h p
mu i BHA hình thành t axit H2A (có hai h ng s phân li Ka1 và Ka2) và bazơ m nh
BOH. Trong dung d ch, mu i BHA phân li thành ion HA-
, ion này tham gia các ph n ng
như m t axit:
HA-
⇆ H+
+ A2-
v i Ka2 = [H+
].[A2-
]/[HA-
] (III-
32)
và như m t bazơ:
HA-
+ H+
⇆ H2A v i K = [H2A]/[H+
].[HA-
] = 1/Ka1 (III-
33)
Trong dung d ch, n ng ñ [H+
] s b ng t ng lư ng [H+
] do HA-
phân li ra (t c b ng [A2-
]
và nư c phân li ra (t c b ng [OH-
] tr ñi lư ng [H+
] ñã tham gia ph n ng v i HA-
t o
H2A (t c b ng [H2A]):
[H+
] = [A2-
] - [H2A] + [OH-
] = [A2-
] - [H2A] + KH2O/[H+
] (III-
34)
Thay [A2-
] và [H2A] t III- 30 vào III- 28 và III- 29 s có:
[H+
] = {Ka1(Ka2[HA-
] + KH2O)/(Ka1 + [HA-
])}1/2
(III-
35)
Thông thư ng [HA-
] ≫ KH2O, [HA-
] ≫ Ka1, nên bi u th c III- 35 có th rút g n
thành: [H+
] = (Ka1Ka2)1/2
. Như v y:
pH = (pKa1 + pKa2)/2 (III- 36)
V i trư ng h p t ng quát c a ion HmAn-
:
HmAn-
⇆ Hm-1A(n+1)-
+ H+
và HmAn-
+ H+
⇆ Hm+1A(n-1)-
, có th vi t:
pH = (pKan + pKan+1)/2 (III-
37)
Trong ñó: Kan là h ng s axit phân li ra g c mu i HmAn-
, Kan+1 là h ng s axit mà g c
mu i HmAn-
s phân li ñ có g c Hm-1A(n+1)-
.
b. ðư ng chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh
Khi chu n ñ axit m nh HA có th tích dung d ch VHA và n ng ñ NHA (≡CHA)
b ng dung d ch bazơ m nh BOH có n ng ñ NBOH (≡CBOH), ví d , chu n ñ 100 ml HCl
0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N, ñư ng chu n ñ ñư c xác ñ nh như sau:
* pH khi chưa chu n ñ :
Dung d ch ch ch a axit m nh HA phân li hoàn toàn:
HA = H+
+ A-
,
nên s d ng bi u th c III- 10 ñ tính pH dung d ch.
Thay s , theo ví d nêu trên, có:
pH = - lg [H+
] = -lg CHA = -lg0,1 = 1
* pH trư c ñi m tương ñương:
Vi c ñưa BOH vào dung d ch HA ñã d n ñ n ph n ng:
HA + BOH = BA + H2O
làm gi m n ng ñ axit HA, nhưng, axit v n còn dư và nó quy t ñ nh pH dung d ch. N ng
ñ axit HA dư s b ng:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………57
[HA] = (VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VHA + VBOH)
Tương t như trên: [H+
] = [HA]dư, do ñó, pH dung d ch là:
pH = - lg[(VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VHA + VBOH)] (III-
38)
Thay s , theo ví d nêu trên v i 50% chu n ñ , t c ñã s d ng 50 ml NaOH 0,1N,
s có:
pH = - lg[(100. 0,1 - 50. 0,1)/(100 + 50)] = 1,48
* pH t i ñi m tương ñương:
Toàn b axit HA ñã ñư c trung hoà b ng lư ng v a ñ bazơ m nh BOH, nên,
trong dung d ch ch có mu i trung tính BA và H2O. Do ñó, pH dung d ch là pH c a nư c
và b ng 7.
* pH sau ñi m tương ñương:
Lư ng BOH ñưa vào sau ñi m tương ñương tr thành lư ng bazơ dư. BOH là
bazơ m nh phân li hoàn toàn:
BOH = B+
+ OH-
nên, pH dung d ch ph thu c vào n ng ñ BOH dư. pH ñư c tính theo bi u th c III- 13.
N ng ñ BOH dư là:
[BOH] = (VBOH . NBOH - VHA . NHA)/(VHA + VBOH)
Do ñó, pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 39:
pH = 14 - pOH = 14 - lg[BOH]
= 14 – lg[(VBOH . NBOH - VHA . NHA)/(VBOH + VHA)] (III-
39)
Thay s , theo ví d nêu trên v i 150% chu n ñ , t c ñã s d ng 150 ml NaOH
0,1N, s có:
pH = 14 – lg[(150. 0,1 - 100. 0,1)/(100 + 150)] = 12,30
ng d ng các bi u th c III- 10, III- 38 và III- 39 ñ tính toán pH trong m t s
chu n ñ cho các s li u ghi trong b ng B.1.3.
Bi u di n các s li u c a b ng B.1.3 trên ñ th , ñư c hình H.1.3.
B ng B.1.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml HCl v i các
n ng ñ khác nhau b ng NaOH 0,1N
pHTr ng thái
chu n ñ
% chu n ñ V n d ng
bi u th c HCl 0,1N HCl 0,01N HCl 0,001N
Chưa chu n
ñ 0 III- 10 1,00 2,00 3,00
50 1,48 2,30 3,30
90 2,30 3,04 4,00
99 3,30 4,04 5,00
Trư c ñi m
tương
ñương 99,9
III- 38
4,30 5,04 6,00
T i ñi m
tương
ñương
100 7,00 7,00 7,00
100,1 9,70 8,96 8,00
101 10,70 9,96 9,00
110 11,70 10,96 10,00
Sau ñi m
tương
ñương 150
III- 39
12,30 11,70 10,69
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………58
T hình H.1.3 có nh n xét:
1- ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và pH = 7.
2- G n ñi m tương ñương, pH dung d ch thay ñ i m nh khi ñưa m t lư ng nh
dung d ch tiêu chu n vào. Kho ng thay ñ i ñó c a pH ñư c g i là bư c nh y c a ñư ng
cong chu n ñ . ng v i m t sai s cho trư c (± 0,1%, ± 1%…) s có m t bư c nh y
tương ng trên ñư ng cong và rõ ràng sai s càng l n thì bư c nh y càng dài. Ví d : V i
NHA = 0,1N, NBOH = 0,1N, v i sai s ± 1% có bư c nh y t pH = 3,3 ñ n pH = 10,7; còn
v i sai s ± 0,1% bư c nh y ch còn là t pH = 4,3 ñ n pH = 9,7.
Hình H.1..3: ðư ng chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh:
1. HCl 0,001N; 2. HCl 0,01N; 3. HCl 0,1N
3- Bư c nh y ñư ng cong chu n ñ ph thu c vào n ng ñ các ch t tham gia
ph n ng, n ng ñ càng l n thì bư c nh y càng dài.
Ví d : Cùng sai s ± 0,1% và cùng chu n ñ b ng NaOH 0,1N, v i n ng ñ ban
ñ u c a HCl là 0,1N có bư c nh y: pH = 4,3 – 10,7, nhưng v i n ng ñ HCl 0,01N thì
bư c nh y ch là: pH = 5,04 – 8,96.
Do ñó, không nên pha loãng dung d ch khi chu n ñ . N u có th , nên dùng dung
d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao ñ th i gian chu n ñ không kéo dài. Tuy nhiên, khi
dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao c n lưu í ñ n sai s g ot dư (m c 6. 6 chương
III).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………59
c. ðư ng chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh
Khi chu n ñ bazơ m nh BOH có th tích dung d ch VBOH và n ng ñ NBOH
(≡CBOH) b ng dung d ch axit m nh HA có n ng ñ NHA (≡CHA) , ví d , chu n ñ 100 ml
NaOH 0,1N b ng dung d ch HCl 0,1N, ñư ng chu n ñ ñư c xác ñ nh như sau:
* pH khi chưa chu n ñ :
Dung d ch ch ch a bazơ m nh BOH phân li hoàn toàn:
BOH = OH-
+ B+
Do ñó có: [OH-
] = CBOH ≡ NBOH, vì th pH ñư c tính theo III- 13. Thay s , theo
ví d nêu trên, s có:
pOH = - lg [OH-
] = -lg CBOH = -lg0,1 = 1, do ñó pH = 14 - 1 = 13.
* pH trư c ñi m tương ñương:
Vi c ñưa HA vào dung d ch BOH ñã d n ñ n ph n ng:
BOH + HA = BA + H2O
làm gi m n ng ñ bazơ BOH, nhưng, bazơ v n còn dư v i n ng ñ bazơ BOH dư s
b ng:
[BOH] = (VBOH . NBOH - VHA . NHA)/(VHA + VBOH)
Do ñó pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 39.
Thay s , theo ví d nêu trên v i 50% chu n ñ , t c ñã s d ng 50 ml HCl 0,1N,
s có:
pH = 14 – lg[(100. 0,1 - 50. 0,1)/(100 + 50) = 12,52
pH t i ñi m tương ñương:
Toàn b lư ng bazơ BOH ñã ñư c trung hoà b ng lư ng v a ñ axit m nh HA
nên trong dung d ch ch có mu i trung tính BA và H2O. Do ñó, pH dung d ch là pH c a
nư c và b ng 7.
* pH sau ñi m tương ñương:
Lư ng HA ñưa vào sau ñi m tương ñương tr thành lư ng axit dư. Vì HA là axit
m nh phân li hoàn toàn, nên, n ng ñ c a nó ñư c tính theo bi u th c:
[HA] = (VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VHA + VBOH)
Do ñó pH dung d ch ñư c tính theo III- 38. Thay s , theo ví d nêu trên v i 150% chu n
ñ , t c ñã s d ng 150 ml HCl 0,1N, s có:
pH = - lg[(150. 0,1 - 100. 0,1)/(100 + 150)] = 1,70
ng d ng các bi u th c III- 13, III- 39 và III- 38 ñ tính toán pH trong m t s
chu n ñ thu ñư c các s li u ghi trong b ng B.2.3.
B ng B.2.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml NaOH v i các
n ng ñ khác nhau b ng HCl 0,1N
pHTr ng thái
chu n ñ
%
chu n
ñ
V n d ng
bi u th c NaOH 0,1N NaOH 0,01N NaOH 0,001N
Chưa chu n
ñ 0 III- 13 13,00 12,00 11,00
50 12,52 11,70 10,69
90 11,70 10,96 10,00
99 10,70 9,96 9,00
Trư c ñi m
tương ñương
99,9
III- 39
9,70 8,96 8,00
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………60
T i ñi m
tương ñương 100 7,00 7,00 7,00
100,1 4,30 5,04 6,00
101 3,30 4,04 5,00
110 2,30 3,04 4,00
Sau ñi m
tương ñương
150
III- 38
1,48 2,30 3,30
Bi u di n các s li u c a b ng B.2.3 trên ñ th , ñư c hình H.2.3.
T hình H.2.3, tương t như trong chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh, có nh n
xét sau:
1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và pH = 7.
ðư ng chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh có d ng ngư c l i (ñ i x ng gương qua tr c
ñi qua ñi m 100% chu n ñ ) v i ñư ng chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh (hình
H.1.3).
2. G n ñi m tương ñương, pH dung d ch thay ñ i m nh khi ñưa m t lư ng nh
dung d ch tiêu chu n vào. Kho ng thay ñ i m nh ñó c a pH ñư c g i là bư c nh y c a
ñư ng cong chu n ñ . ng v i m t sai s cho trư c (± 0,1%, ± 1%…) s có m t bư c
nh y tương ng trên ñư ng cong và rõ ràng sai s càng l n thì bư c nh y càng dài. Ví
d : v i NBOH = 0,1N, NHA = 0,1N, v i sai s ± 1% có bư c nh y t pH = 10,7 ñ n pH =
3,3; còn v i sai s ± 0,1% bư c nh y ch còn là t pH = 9,7 ñ n pH = 4,3.
3. Bư c nh y ñư ng cong chu n ñ ph thu c vào n ng ñ các ch t tham gia
ph n ng, n ng ñ càng l n thì bư c nh y càng dài.
Ví d : cùng sai s ± 0,1% và cùng chu n ñ b ng HCl 0,1N, v i n ng ñ ban ñ u
c a NaOH là 0,1N có bư c nh y: pH = 10,7 - 4,3, nhưng v i n ng ñ NaOH 0,01N thì
bư c nh y ch là: pH = 8,96 - 5,04.
Do ñó, cũng như khi chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh không nên pha loãng
dung d ch khi chu n ñ . N u có th , nên dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao ñ
th i gian chu n ñ không kéo dài. Tuy nhiên, khi dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ
cao c n lưu í ñ n sai s gi t dư (m c 6. 6 chương III).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………61
Hình H.2..3: ðư ng chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh:
1. NaOH 0,001N; 2. NaOH 0,01N; 3. NaOH 0,1N.
d. ðư ng chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh
Khi chu n ñ axit y u HA v i th tích VHA và n ng ñ NHA (≡CHA) b ng bazơ
m nh BOH có n ng ñ NBOH (≡CBOH) theo phương trình:
HA + BOH = BA + H2O
ðư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau:
* pH khi chưa chu n ñ :
Trong dung d ch ch có axit y u HA phân li m t ph n:
HA ⇆ H+
+ A-
,
nên pH dung d ch ñư c tính theo III- 18 ho c t III- 16, III- 15.
* pH trư c ñi m tương ñương:
Trong dung d ch có mu i BA và axit y u HA dư t o nên c p axit bazơ liên h p.
N u [HA] còn l i l n hơn 0,1% so v i CHA, tính pH dung d ch như ñ i v i h n h p ñ m
pH (bi u th c III- 29) và trong trư ng h p này c th là III- 40:
pH = pKa - lg([HA]/[BA]) = pKa – lg[(VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VBOH . NBOH)] (III-
40)
N u [HA] còn l i nh hơn 0,1% so v i CHA, tính pH dung d ch v i vi c s d ng bi u
th c III- 27.
* pH t i ñi m tương ñương:
Trong dung d ch t n t i mu i BA và H2O. Vì mu i BA là mu i c a axit y u v i
m t bazơ m nh, nên, nó b thu phân:
BA + H2O ⇆ HA + BOH
cho môi trư ng ki m. Do ñó, pH dung d ch mu i BA ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III-
30 và trong trư ng h p này c th là III- 41:
pHtñ = 7 + (1/2)pKa + (1/2)lg[(VHA . NHA)/(VHA + VBOH)]
(III- 41)
* pH sau ñi m tương ñương:
Trong dung d ch dư BOH, là bazơ m nh. N u s dư c a BOH l n hơn 0,1% c a
CBOH, có th b qua s thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính g n ñúng
theo bi u th c III- 39. N u s dư c a BOH nh hơn 0,1% c a CBOH, không th b qua s
thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính theo bi u th c III- 27.
K t qu tính pH c a chu n ñ m t s axit y u b ng bazơ m nh ñư c minh ho
trong b ng B.3.3 và d ng ñư ng chu n ñ c a chúng ñư c minh h a b ng các hình H.3.3
và H.4.3.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………62
B ng B.3.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml axit y u
CH3COOH (pKa = 4,76) n ng ñ 0,1N b ng NaOH 0,1N
Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u
th c
pH
Chưa chu n ñ 0 III- 18 2,88
50 4,76
90 5,72
99
III- 40
6,76
Trư c ñi m tương
ñương
99,9 III- 27 7,80
T i ñi m tương ñương 100 III- 41 8,73
100,1 III- 27 9,70
101 10,70
110 11,70
Sau ñi m tương ñương
150
III- 39
12,52
Hình H.3..3: ðư ng chu n ñ axit y u CH3COOH (pKa= 4,76) 0,1N b ng bazơ
m nh NaOH 0,1N.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………63
Hình H.4..3: ðư ng chu n ñ axit y u khác nhau b ng bazơ m nh:
1. ClCH2COOH (pKa= 2,85); 2. CH3COOH (pKa= 4,76); 3. H3BO3 (pKa= 9,23).
T các hình H.3.3 và H.4.3 có nh n xét như sau:
1. ðư ng chu n ñ là d ng ñư ng cong b t ñ i x ng, l ch v phía môi trư ng
ki m, ñi m tương ñương có pH l n hơn 7. ði u này r t rõ khi xem xét trong kho ng sai
s 0,1%.
2. Axit càng m nh thì bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ càng dài và ñ i v i
axit y u có pKa > 10 ñư ng cong không có bư c nh y.
3. Các nh n xét khác cũng gi ng như các nh n xét 2, 3 c a ñư ng cong chu n ñ
axit m nh b ng bazơ m nh.
e. ðư ng chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh
Khi chu n ñ bazơ y u BOH v i th tích VBOH và n ng ñ NBOH (≡CBOH) b ng
axit m nh HA có n ng ñ NHA (≡ CHA) theo phương trình:
BOH + HA = BA + H2O
ðư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau:
* pH khi chưa chu n ñ :
Trong dung d ch ch có bazơ y u BOH phân li m t ph n:
BOH ⇆ OH-
+ B+
,
nên pH dung d ch ñư c tính t III- 24 ho c t III- 21, III- 20.
* pH trư c ñi m tương ñương:
Trong dung d ch có mu i BA và bazơ y u BOH dư t o nên c p axit bazơ liên
h p. N u [BOH] còn l i l n hơn 0,1% so v i CBOH, tính pH dung d ch như ñ i v i h n
h p ñ m pH (bi u th c III- 29) và trong trư ng h p này c th là III- 42:
pH = pKa - lg([BA]/[BOH]) = 14 - pKb – lg[(VHA . NHA)/(VBOH . NBOH - VHA . NHA)] (III-
42)
N u [BOH] còn l i nh hơn 0,1% so v i CBOH tính pH dung d ch theo bi u th c III- 27.
* pH t i ñi m tương ñương:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………64
Trong dung d ch t n t i mu i BA và H2O. Vì mu i BA là mu i c a bazơ y u v i
m t axit m nh nên nó b thu phân:
BA + H2O ⇆ HA + BOH
cho môi trư ng axit. Do ñó pH dung d ch mu i BA ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 31
và trong trư ng h p này c th là III- 43:
pHtñ = 7 - (1/2)pKb - (1/2)lg[(VBOH . NBOH)/(VBOH + VHA)] (III-
43)
* pH sau ñi m tương ñương:
Trong dung d ch dư HA, là axit m nh. N u s dư c a HA l n hơn 0,1% c a CBOH,
có th b qua s thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính g n ñúng theo
bi u th c III- 38. N u s dư c a BOH nh hơn 0,1% c a CBOH, không th b qua s thu
phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính theo bi u th c III- 27.
K t qu tính pH c a chu n ñ m t s axit y u b ng bazơ m nh ñư c minh ho
trong b ng B.4.3 và d ng ñư ng chu n ñ c a chúng ñư c minh h a b ng các hình H.5.3
và H.6.3.
T các hình H.5.3 và H.6.3 có nh n xét như sau:
1. ðư ng chu n ñ là d ng ñư ng cong b t ñ i x ng, l ch v phía môi trư ng
axit, ñi m tương ñương có pH nh hơn 7. ði u này r t rõ khi xem xét trong kho ng sai s
0,1%.
2. Bazơ càng m nh thì bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ càng dài và ñ i v i
bazơ y u có pKb > 10 ñư ng cong không có bư c nh y.
3. Các nh n xét khác cũng gi ng như các nh n xét 2, 3 c a ñư ng cong chu n ñ
bazơ m nh b ng axit m nh.
B ng B.4.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml bazơ y u
NH4OH (pKb = 4,74) n ng ñ 0,1N b ng HCl 0,1N
Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u
th c
pH
Chưa chu n ñ 0 III- 24 11,13
50 9,26
90 8,31
99
III- 42
7,26
Trư c ñi m tương
ñương
99,9 III- 27 6,22
T i ñi m tương ñương 100 III- 43 5,28
100,1 III- 27 4,31
101 3,32
110 2,38
Sau ñi m tương ñương
150
III- 38
1,70
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………65
Hình H.5..3: ðư ng chu n ñ bazơ y u NH4OH (pKb = 4,74) 0,1N b ng axit
m nh HCl 0,1N:
Hình H. 6..3: ðư ng chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh:
1. Dietylamin (pKb= 3,02); 2. Amoniac (pKb= 4,74); 3. Anilin (pKb=9,38)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………66
T các hình v H.3.3 - H.6.3 có nh n xét: Khi chu n ñ axit y u b ng bazơ
m nh cũng như khi chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh, trư c ñi m tương ñương, trong
dung d ch ñ u t n t i h ñ m pH nên pH thay ñ i ch m. Do ñó, d dàng nh n th y r ng
vi c chu n ñ axit y u b ng bazơ y u ho c ngư c l i s d n ñ n ñư ng cong chu n ñ
không có bư c nh y (vì trư c và sau ñi m tương ñương trong dung d ch luôn t n t i h
ñ m pH làm pH thay ñ i ch m). Chính vì ñi u này, nên trong th c t khi chu n ñ theo
phương pháp trung hoà ch dùng dung d ch tiêu chu n là các axit, bazơ m nh ñ ñư ng
chu n ñ có bư c nh y ñ l n.
e. ðư ng chu n ñ h n h p nhi u axit ñơn ch c ho c axit ña ch c b ng bazơ m nh
ho c chu n ñ h n h p nhi u bazơ ñơn ch c ho c bazơ ña ch c b ng axit m nh
ðư ng chu n ñ h n h p nhi u axit ñơn ch c cho bư c nh y riêng r g n ñi m
tương ñương ng v i vi c chu n ñ c a t ng axit ch khi các axit này có h ng s axit
khác nhau rõ r t (v i sai s % = 0,1% thì Ka1/Ka2 ≥ 104
), (ví d : h n h p axit HCl (phân
li hoàn toàn) và CH3COOH (Ka = 1,74.10-5
)), n u các h ng s axit Ka1 khác nhau không
nhi u (ví d : các axit h u cơ dãy axit focmic như HCOOH v i Ka = 1,8.10-4
và
CH3COOH v i Ka = 1,74.10-5
) ), thì ñư ng chu n ñ có chung m t bư c nh y. ði u này
cũng ñúng cho chu n ñ axit ña ch c, b i vì axit ña ch c phân li theo t ng n c và m i
n c phân li khác nhau có th ñư c coi là s phân li c a m t axit khác. Ví d :
Axit HnA phân li như sau:
HnA ⇆ Hn-1A-
+ H+
(n c 1),
Hn-1A-
⇆ Hn-2A2-
+ H+
(n c 2),
…
HA(n-1)-
⇆ An-
+ H+
(n c n)
pH c a dung d ch axit HnA ñư c tính theo các bi u th c III- 10 (cho axit m nh) ho c các
bi u th c III- 16 và III- 18 (cho axit y u). Các ion g c mu i Hn-1A-
, Hn-2A2-
,….HA(n-1)-
ñư c g i là các g c mu i lư ng tính và pH c a các dung d ch ch a các ion này ñư c tính
g n ñúng theo bi u th c III- 37.
V i bazơ ña ch c B cũng có th vi t tương t :
B + H+
⇆ BH+
(n c 1)
BH+
+ H+
⇆ BH2
2+
(n c 2)
…..
BHn-1
(n-1)+
+ H+
⇆ BHn
n+
(n c n)
pH c a dung d ch bazơ B ñư c tính theo các bi u th c III- 13 (cho bazơ m nh) ho c các
bi u th c III- 21 và III- 24 (cho axit y u). Các ion g c mu i Hn-1A-
, Hn-2A2-
,….HA(n-1)-
ñư c g i là các g c mu i lư ng tính và pH c a các dung d ch ch a các ion này ñư c tính
g n ñúng theo bi u th c III- 37.
Vi c xây d ng ñư ng chu n ñ cho c hai trư ng h p cũng tương t như khi xây
d ng ñư ng chu n ñ axit b ng bazơ m nh ho c chu n ñ bazơ b ng axit m nh, ch có
khác m t ñi u là ñ i v i axit ña ch c có th coi ñây là h n h p c a nhi u axit ñơn ch c
có cùng n ng ñ mol/lít và tương t ñ i v i bazơ ña ch c có th coi như chu n ñ h n
h p nhi u bazơ ñơn ch c có cùng n ng ñ mol/lít.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………67
Vi c xây d ng ñư ng chu n ñ có th ñư c minh ho qua ví d chu n ñ 20ml
dung d ch axit H3PO4 0,1M (H3A) (v i các h ng s axit: Ka1 = 7,6.10-3
(pKa1 = 2,12); Ka2
= 6,2.10-8
(pKa2 = 7,21); Ka3 = 4,2.10-13
(pKa3 = 12,38)) b ng NaOH 0,1N.
* pH khi chưa chu n ñ :
Vì n c 1 c a axit H3PO4 phân li trung bình nên [H+
] c a dung d ch ñư c xác ñ nh
b ng bi u th c III- 16 v i CH3A = 0,1N:
[H+
]2
+ Ka1[H+
] - Ka1CH3A = 0, thay s s ñư c:
[H+
]2
+ 7,6.10-3
[H+
] - 7,6.10-3
. 0,1 = 0, gi i ra s có:
[H+
] = 3,12.10-2
, pH = 1,50.
N u s d ng bi u th c III- 18, s tính ñư c pH = 1,58, nh hơn pCa + 1,3 = 2,3,
không tho mãn ñi u ki n.
* pH trư c ñi m tương ñương 1:
Trong dung d ch t n t i h n h p H3PO4 và NaH2PO4 t o thành h ñ m pH, nên
pH ñư c tính b ng bi u th c III- 40 v i pKa là pKa1. Ví d , khi chu n ñ 50% c a n c 1,
s có:
pH = 2,12 – lg[(20. 0,1 - 10. 0,1)/(10. 0,1)] = 2,12
* pH t i ñi m tương ñương 1:
Dung d ch ch ch a NaH2PO4 là mu i lư ng tính, nên pH ñư c xác ñ nh b ng
bi u th c III- 37 v i vi c s d ng pKa1 và pKa2 c a axit H3PO4. Thay s s có:
pH = (2,12 + 7,21)/2 = 4,66
* pH sau ñi m tương ñương 1 và ñi m tương ñương 2:
Trong dung d ch t n t i ñ ng th i NaH2PO4 và Na2HPO4 t o thành h ñ m pH,
nên, pH ñư c tính theo bi u th c III- 40 v i pKa = pKa2 v i
[NaH2PO4] = (2VH3PO4 . MH3PO4 – VNaOH . NNaOH)/(VH3PO4 + VNaOH) (III-
44)
[Na2HPO4] = (VNaOH . NNaOH – VH3PO4 . MH3PO4)/(VH3PO4 + VNaOH) (III-
45)
Ví d , khi chu n ñ 50% c a n c 2, s có:
pH = 7,21 – lg[(2. 20. 0,1 – 30. 0,1)/(10. 0,1)] = 7,21
* pH t i ñi m tương ñương 2:
Dung d ch ch ch a Na2HPO4 là m t ch t lư ng tính nên pH dung d ch ñư c xác
ñ nh b ng bi u th c III- 37 v i vi c s d ng pKa2 và pKa3 c a axit H3PO4. Thay s s thu
ñư c:
pH = (7,21 + 12,38)/2 = 9,80
* pH sau ñi m tương ñương 2 và trư c ñi m tương ñương 3:
Trong dung d ch t n t i ñ ng th i Na2HPO4 và Na3PO4 t o thành h ñ m pH, nên,
pH ñư c tính theo bi u th c III- 40 v i pKa = pKa3 v i
[Na2HPO4] = (3VH3PO4 . MH3PO4 – VNaOH . NNaOH)/(VH3PO4 + VNaOH) (III-
46)
[Na3PO4] =(VNaOH . NNaOH – 2VH3PO4 . MH3PO4)/(VH3PO4 + VNaOH) (III-
47)
Ví d , khi chu n ñ 50% c a n c 3, s có:
pH = 12,38 – lg[(3. 20. 0,1 – 50. 0,1)/(10. 0,1)] = 12,38
Vi c tính toán ti p theo không có nghĩa, vì axit HPO4
2-
(pKa3 = 12,38) quá y u,
không th chu n ñ ñư c.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………68
ðư ng chu n ñ axit H3PO4 b ng NaOH ñư c bi u di n b ng hình v H.5.3.
ðư ng này có 3 ñi m tương ñương nhưng ch có hai bư c nh y ng v i vi c chu n ñ
n c 1 và n c 2, còn chu n ñ n c 3 s không có bư c nh y vì axit th 3 quá y u. Tương
t có th xây d ng ñư ng chu n ñ bazơ ña ch c b ng axit m nh v i vi c s d ng bi u
th c III- 48:
pKa + pKb = 14, (III- 48)
trong ñó Ka và Kb là các h ng s axit và bazơ c a m t c p axit bazơ liên h p.
Hình H.7..3: ðư ng chu n ñ axit H3PO4 b ng NaOH
6.3. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh
Là ñư ng bi u di n s ph thu c th ñi n c c dung d ch E lên th tích dung d ch
tiêu chu n ñưa vào trong quá trình chu n ñ (E = f(Vtc)) hay là lên % chu n ñ (E = f(%
chu n ñ )).
Có r t nhi u ph n ng oxi hoá kh ñư c dùng trong chu n ñ , song, có th phân
chúng thành 2 nhóm như sau:
- Ph n ng oxi hoá kh , trong ñó các c p oxi hoá kh trao ñ i s electron như
nhau.
C th , v i các ph n ng riêng ph n III – c1 và III – c2 có m = n, v i a = a’, b = b’,
ví d :
Fe2+
+ Ce4+
= Ce3+
+ Fe3+
Fe3+
+ e = Fe2+
Ce4+
+ e = Ce3+
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………69
ho c v i a ≠ a’, b ≠ b’, ví d :
2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O6
S4O6
2-
+ 2e = 2S2O3
2-
I2 + 2e = 2I¯
- Ph n ng oxi hoá kh , trong ñó các c p oxi hoá kh trao ñ i s electron không
như nhau.
C th , ñ i v i ph n ng riêng ph n III- c1 và III- c2 v i m n, v i a = a’, b = b’,
ví d :
5Fe2+
+ KMnO4 + 8H+
= 5Fe3+
+ K+
+ Mn2+
+ 4H2O
Fe3+
+ e = Fe2+
MnO4
-
+ 8H+
+ 5e = Mn2+
+ 4H2O
ho c v i a ≠ a’, b ≠ b’, ví d :
6Fe2+
+ K2Cr2O7 + 14H+
= 6Fe3+
+ 2K+
+ 2Cr3+
+ 7H2O
Fe3+
+ e = Fe2+
Cr2O7
2-
+ 6e + 14H+
= 2Cr3+
+ 7H2O
ðư ng chu n ñ c a m i nhóm có nh ng ñ c ñi m khác nhau.
Kh năng tham gia ph n ng oxi hoá kh c a các ch t ph thu c r t nhi u vào
ñi u ki n môi trư ng, do ñó, ñ ñơn gi n cho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ , thư ng gi i
h n ñi u ki n ph n ng chu n ñ luôn c ñ nh. Ví d : n u trong ph n ng có s tham gia
c a ion H+
, thư ng qui ư c [H+
] = 1 iong/l.
a. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh c a trư ng h p m = n, a = a’, b = b’
Như v y, ñ i v i h này t n t i: a = a’ = b = b’ = 1. Chu n ñ xác ñ nh ch t kh 1
có th tích Vkh1, n ng ñ Nkh1 b ng dung d ch ch t oxi hoá 2 có n ng ñ Nox2 s theo
phương trình:
kh1 + ox2 = ox1 + kh2 ( III- d )
Th E c a dung d ch có th ñư c xác ñ nh theo bi u th c:
E = E0
ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1]) ( III- 49 )
ho c
E = E0
ox2/kh2 + (0,059/n)lg([ox2]/[kh2]) (III- 50)
Tuy nhiên, c n ch n l a bi u th c thích h p, ñ có th d dàng tính ñư c n ng ñ
c a các ch t trong bi u th c t nh ng d li u chu n ñ . Thông thư ng, d a vào s dư
th a c a các ch t tham gia ph n ng ñ ch n. Ví d : v i chu n ñ xác ñ nh ch t kh 1
b ng ch t oxi hoá 2, khi trong dung d ch còn dư ch t kh 1, ch n bi u th c III- 49, khi
trong dung d ch có dư ch t oxi hoá 2, ch n bi u th c III- 50.
ðư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau:
* E khi chưa chu n ñ :
Trong dung d ch ch có ch t kh 1, nên, E dung d ch ñư c tính d a vào n ng ñ
các ch t oxi hoá kh c a c p 1 (bi u th c III- 49). Thay s có:
E = E0
ox1/kh1 + (0,059/m)lg[0/(Nkh1/m)] (III- 51)
Vì chưa chu n ñ , nên [ox1] = 0 và E = - ∞. Nhưng, trong th c t , E có m t
giá tr xác ñ nh, vì môi trư ng nư c b n thân ion H+
ñóng vai trò ch t oxi hoá, nó s
oxi hoá ch t kh 1 t o ra ch t oxi hoá 1, như v y, [ox1] > 0.
* E trư c ñi m tương ñương:
Lúc này, trong dung d ch dư ch t kh 1, nên tính E theo c p ox1/kh1 (bi u th c
III- 49).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………70
Thay d li u s có bi u th c III- 52:
E = E0
ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1]) =
= E0
ox1/kh1 + (0,059/m)lg{[(Vox2 . Nox2)/m]/[(Vkh1 . Nkh1 – Vox2 . Nox2)/m]} (III-
52)
* E t i ñi m tương ñương (Etñ):
Trong dung d ch n ng ñ c a các ch t oxi hoá cũng như ch t kh c a c hai c p
oxi hoá kh n m tr ng thái cân b ng và r t nh , nên E ñư c tính d a vào c hai phương
trình tính th oxi hoá kh III- 49 và III- 50:
Etñ = E0
ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1])
Etñ = E0
ox2/kh2 + (0,059/m)lg([ox2]/[kh2])
(vì m = n). Nhân c 2 v c a 2 phương trình này v i m, r i c ng chúng
v i nhau, s có:
2mEtñ = mE0
ox1/kh1 + mE0
ox2/kh2 + 0,059 lg([ox1] [ox2]/[kh1] [kh2])
Theo phương trình III- d, t i ñi m tương ñương ph i tho mãn: [kh1] = [ox2] và
[ox1] = [kh2]. Thay [ox2] và [kh2] b ng [kh1] và [ox1] vào phương trình trên, thu ñư c:
2mEtñ = mE0
ox1/kh1 + mE0
ox2/kh2 + 0,059 lg([ox1] [kh1]/[kh1] [ox1])
hay: Etñ = ( E0
ox1/kh1 + E0
ox2/kh2 )/2 (III- 53)
* E sau ñi m tương ñương:
Trong dung d ch dư ch t oxi hoá 2, vì v y, th ñi n c c dung d ch ñư c tính ñơn
gi n d a vào th c a c p oxi hoá kh th 2 (bi u th c III- 50). Thay d li u s có:
E = E0
ox2/kh2 + (0,059/m)lg([ox2]/[kh2])
= E0
ox2/kh2 + (0,059/m)lg{[(Vox2 . Nox2 – Vkh1 . Nkh1)/m]/[(Vkh1 . Nkh1)/m]}
(III- 54)
Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ oxi hoá kh c a trư ng h p m =
n, a = a’, b= b’ thông qua trư ng h p chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng dung d ch
Ce(SO4)2 0,1N. Chu n ñ x y ra theo phương trình:
Fe2+
+ Ce4+
= Ce3+
+ Fe3+
Như v y, m = n = 1. G i c p Fe3+
/Fe2+
là c p ox1/kh1, c p Ce4+
/Ce3+
là c p
ox2/kh2; các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.5.3.
ðư ng chu n ñ có d ng như hình H.8.3.
b. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh v i trư ng h p m ≠ n, a,
= a’, b = b’
Như v y, ñ i v i h này t n t i: a ≠ b. Chu n ñ xác ñ nh ch t kh 1 có th tích
Vkh1, n ng ñ Nkh1 b ng dung d ch ch t oxi hoá 2 có n ng ñ Nox2 s theo phương trình:
akh1 + box2 = aox1 + bkh2 ( III- e )
Th E c a dung d ch có th ñư c xác ñ nh theo các bi u th c III- 49, III- 50. Vi c
ch n l a bi u th c thích h p như ñã nêu trư ng h p trên.
B ng B.5.3: Th ñi n c c dung d ch khi chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng
dung d ch Ce(SO4)2 0,1N ( E0
Fe3+/Fe2+ = 0,77V, E0
Ce4+/Ce3+ = 1,44V)
Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u
th c
E (V)
Chưa chu n ñ 0 III- 51 -
1 0,53
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………71
10 0,71
50 0,77
90 0,83
99 0,89
Trư c ñi m tương
ñương
99,9
III- 52
0,95
T i ñi m tương ñương 100 III- 53 1,10
100,1 1,26
101 1,32
110 1,38
Sau ñi m tương ñương
200
III- 54
1,44
* E khi chưa chu n ñ :
Gi ng trư ng h p trên, th ñi n c c E ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 49.
* E trư c ñi m tương ñương:
Tương t như trên E ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 50.
* E t i ñi m tương ñương (Etñ):
Tương t như ph n trên, có th vi t:
Etñ = E0
ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1])
Etñ = E0
ox2/kh2 + (0,059/n)lg([ox2]/[kh2])
và
[kh1] = (a/b)[ox2]
[ox1] = (a/b)[kh2]
Ti p t c bi n ñ i s có:
(m + n) Etñ = mE0
ox1/kh1 + nE0
ox2/kh2
hay
Etñ = (mE0
ox1/kh1 + nE0
ox2/kh2)/(m + n) (III- 55)
* E sau ñi m tương ñương:
Tương t như ph n 6.3.a trên, E ñư c tính theo bi u th c III- 50. Thay d
li u s có:
E = E0
ox2/kh2 + (0,059/n)lg{[(Vox2 . Nox2 – Vkh1 . Nkh1)/n]/[(Vkh1 . Nkh1)/n]} (III-
56)
Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ oxi hoá kh c a trư ng h p m ≠
n, a,
= a, b,
= b thông qua trư ng h p chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng dung d ch
KMnO4 0,1N trong môi trư ng có [H+
] = 1iongam/l.
Chu n ñ x y ra theo phương trình;
5Fe2+
+ KMnO4 + 8H+
= 5Fe3+
+ K+
+ Mn2+
+ 4H2O
Như v y, c p Fe3+
/Fe2+
là c p ox1/kh1, trao ñ i 1e, t c m = 1, c p MnO4
-
/Mn2+
c p ox2/kh2, trao ñ i 5e, t c n = 5. Các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.6.3.
ðư ng chu n ñ có d ng như hình H.8.3.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………72
B ng B.6.3: Th ñi n c c dung d ch khi chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng
dung d ch KMnO4 0,1M ( E0
Fe3+/Fe2+ = 0,77V, E0
’MnO4-/Mn2+ = 1,51V)
Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u
th c
E (V)
Chưa chu n ñ 0 III- 51 -
1 0,53
10 0,71
50 0,77
90 0,83
99 0,89
Trư c ñi m tương
ñương
99,9
III- 52
0,95
T i ñi m tương ñương 100 III- 55 1,39
100,1 1,48
101 1,49
110 1,50
Sau ñi m tương
ñương
200
III- 56
1,51
T hình H.8.3 có nh n xét:
1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và Etñ khi
hai c p oxi hoá kh trao ñ i s e như nhau (n = m) và b t ñ i x ng khi hai c p oxi hoá
kh trao ñ i s e khác nhau (n ≠ m).
2. G n ñi m tương ñương, E dung d ch thay ñ i m nh khi ñưa m t lư ng nh
dung d ch tiêu chu n vào. Kho ng thay ñ i m nh ñó c a E ñư c g i là bư c nh y c a
ñư ng cong chu n ñ . Bư c nh y ph thu c vào:
- Sai s phân tích: Sai s càng l n thì bư c nh y càng dài,
- ð chênh th oxi hoá kh tiêu chu n c a hai c p oxi hoá kh : S chênh này
càng l n thì bư c nh y càng dài.*
- N ng ñ dung d ch không có nh hư ng ñ n bư c nh y.
6.4. ðư ng chu n ñ k t t a
Trong th c t s d ng r t ít các ph n ng k t t a ñ ti n hành chu n ñ . Ph bi n
nh t là s d ng các ph n ng t o các k t t a AgCl, AgBr, AgI, AgCNS và ñôi khi
BaSO4, PbCrO4 trong vi c xác ñ nh các ion t o nh ng mu i trên. Như v y, phương trình
ph n ng có th vi t dư i d ng t ng quát:
Mn+
+ Xn -
= MX ↓ (III- e)
v i tích s tan:
TMX = [Mn+
] [Xn-
]
ðư ng chu n ñ k t t a là ñư ng bi u di n s ph thu c pX = f(Vtc), ho c pM =
f(Vtc) hay pX = f(% chu n ñ ) hay pM = f(% chu n ñ ).
Khi chu n ñ xác ñ nh ion Xn-
có n ng ñ Nx, th tích Vx b ng dung d ch ion Mn+
có n ng ñ NM, ñư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau:
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* ð chênh th ti u chu n c a hai c p oxi hoá kh càng l n thì h ng s cân b ng K c a
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………73
ph n ng càng l n. V i ph n ng III- c, lgK = am.(Eo
ox1/kh1 - Eo
ox2/kh2)/0,059 ; am là t ng
s electron trao ñ i trong ph n ng.
Hình H. 6.3: ðư ng chu n ñ oxi hoá kh :
a- Chu n ñ ion Fe2+
b ng ion Ce4+
(m = n = 1); b- Chu n ñ ion Fe2+
b ng
ion MnO4
-
(m = 1, n = 5)
* pX khi chưa chu n ñ :
Trong dung d ch ch có ion Xn -
nên pX ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 57:
pX = - lg CX = - lg(NX/n) (III- 57)
(n - ch s ñương lư ng, trong chu n ñ AgNO3 xác ñ nh các ion Cl-
, Br-
, I-
, CNS-
, n =
1).
* pX trư c ñi m tương ñương:
Khi ñưa dung d ch tiêu chu n Mn+
vào dung d ch Xn-
thì n ng ñ Xn-
gi m. pX
ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 58:
pX = -lg[Xn-
] = -lg{[(VXn-NXn- - VMm+NMm+)/(VXn- + VMm+)]/n} (III-
58)
* pX t i ñi m tương ñương:
N ng ñ ion Xn-
và ion Mn+
là tương ñương nhau và ñư c coi là ñ tan c a k t t a
MX (MX↓ ⇆ Mn+
+ Xn-
).
Vì tích s tan TMX = [Xn-
] [Mn+
] = [Xn-
]2
→ [Xn-
] = (TMX)1/2
do ñó:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………74
pX = –(lgTMX)/2 (III- 59)
*pX sau ñi m tương ñương:
Vi c ñưa dư dung d ch tiêu chu n Mn+
vào dung d ch chu n ñ làm cho cân b ng
III- e chuy n d ch sang bên ph i, do ñó n ng ñ ion Xn-
ti p t c gi m. N ng ñ ion Xn-
lúc này là:
[Xn-
] = TMX/ [Mn+
] = TMX/ [(VMm+ . NMm+ - VXn- . NXn-)/ n (VMm+ + VXn-)
t c
pX = - lg[TMX (VMm+ + VXn-).n/(VMm+ . NMm+ - VXn- . NXn-)] (III-
60)
Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ k t t a thông qua trư ng h p
chu n ñ 20 ml Cl-
0,1N b ng dung d ch AgNO3 0,1N (TAgCl = 1,78.10-10
). Chu n ñ x y
ra theo phương trình:
Cl-
+ AgNO3 = AgCl ↓ + NO3
-
Các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.7.3.
B ng B.7.3: pCl dung d ch khi chu n ñ 20 ml Cl-
0,1N b ng dung d ch AgNO3
0,1N (TAgCl = 1,78.10-10
)
Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c pCl
Chưa chu n ñ 0 III- 57 1,00
10 1,04
50 1,48
90 2,28
99 3,30
Trư c ñi m tương
ñương
99,9
III- 58
4,30
T i ñi m tương ñương 100 III- 59 4,87
100,1 5,45
101 6,45
110 7,43
Sau ñi m tương
ñương
150
III- 60
8,95
ðư ng chu n ñ k t t a có d ng như hình v H.9.3.
T hình v H.9.3 có nh n xét:
1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m pX = (-lgTMX )/2 và 100%
chu n ñ .
2. Tương t như phương pháp trung hoà, g n ñi m tương ñương pX thay ñ i
m nh t o ra bư c nh y c a ñư ng cong. Bư c nh y ph thu c vào:
- Sai s phân tích: Sai s càng l n thì bư c nh y càng l n,
- H ng s TMX: TMX càng nh , bư c nh y càng l n.
- N ng ñ các ch t tham gia ph n ng: N ng ñ các ch t tham gia ph n ng
càng l n, bư c nh y càng l n.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………75
Hình H.9.3: ðư ng chu n ñ các halogenua b ng AgNO3:
1. Cl -
0,1N; 2. Br-
0,1N; 3. I-
0,1N; 4. Cl-
0,01N
6.5. ðư ng chu n ñ t o ph c
Trong chu n ñ xác ñ nh các ñ i tư ng nông nghi p, thư ng dùng ph n ng
chu n ñ c a complexon III (Na2H2Y) ñ xác ñ nh các ion kim lo i Mm+
:
Mm+
+ Na2H2Y = MYm-4
+ 2Na+
+ 2H+
, (III- f)
v i kí hi u Na2H2Y là L, pH môi trư ng là c ñ nh và b qua ñi n tích, có th vi t ng n
g n phương trình III- f như sau:
M + L = ML, (III- f’)
v i h ng s cân b ng K:
K = [ML]/[M] [L] (III- 61)
và n ng ñ các ch t trong dung d ch:
CM = [M] + [ML] (III- 62)
CL = [L] + [ML] (III- 63)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………76
Vi c xây d ng ñư ng chu n ñ cho trư ng h p xác ñ nh ion Mm+
có n ng ñ NM
và th tích VM b ng dung d ch tiêu chu n complexon III có n ng ñ NL như sau:
* pM khi chưa chu n ñ :
Khi chưa chu n ñ , dung d ch ch có ion Mm+
. Ch s ñương lư ng n c a ion Mm+
là 2, nên n ng ñ mol/l c a ion Mm+
là:
[M] = CM = NM/2
do ñó:
pM = - lg(NM/2) (III- 64)
* pM trư c ñi m tương ñương:
Khi cho dung d ch tiêu chu n L vào dung d ch chu n ñ , thì n ng ñ ion Mm+
s
gi m. B ng vi c gi i h 3 phương trình III- 61, III- 62, III- 63 có th xác ñ nh ñư c n ng
ñ ion Mm+
. Song, vi c gi i chính xác h 3 phương trình này khá ph c t p. Cách gi i ñơn
gi n g n ñúng như sau:
N u coi ph n ng III- f’ là hoàn toàn thì s mol c a ph i t L b ng s mol c a
ph c ch t ML, nên có th vi t:
[ML] = VL. NL/2(VM + VL)
Do ñó, t bi u th c III- 62 s có:
[M] = [(VM.NM - VL.NL): (VM + VL)]/2
pM = - lg{[(VM .NM - VL.NL): (VM + VL)]/2} (III- 65)
* pM t i ñi m tương ñương:
Theo phương trình III – f’ có:
[L] = [M]
và theo bi u th c III- 62 có:
[ML] = CM – [M] = [VM . NM/2(VM + VL)] – [M]
Thay [L] và [ML] vào bi u th c III- 61 s ñư c:
K = {[VM . NM/2(VM + VL)] – [M]}/[M]. [M] (III- 66)
hay:
K [M]2
+ [M] – VM . NM/2(VM + VL) = 0 (III- 67)
Gi i phương trình III- 67 s có n ng ñ c a ion Mm+
và t ñó suy ra pM.
Trong trư ng h p ph c ch t b n có th coi [ML] ≈ CM thì:
[ML] = CM - [M] ≈ VM . NM/2(VM + VL)
và khi ñó bi u th c III- 66 ñư c vi t thành:
K [M]2
= VM . NM/2(VM + VL)
t ñó:
[M] = [VM . NM/2K (VM + VL)VL)]1/2
hay:
pM = (1/2)lgK – (1/2)lg[VM . NM/2(VM + VL)] (III- 68)
Vi c tính pM theo bi u th c III- 68 ñư c ch p nh n khi lư ng ion Mm+
dư nh
hơn sai s cho phép (thông thư ng v i sai s 1%).
* pM sau ñi m tương ñương:
Trong dung d ch dư L nên có th coi n ng ñ t do c a ion Mm+
là không ñáng k
so v i n ng ñ [ML], t c:
[ML] = VM . NM/2(VM + VL)
[L] = (VL. NL – VM . NM)/2(VM + VL)
thay các giá tr này vào bi u th c III- 61 và bi n ñ i ti p s có:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………77
[M] = [(VM . NM)/2]/[K(VL. NL – VM . NM)/2]
hay:
pM = lgK – lg[VM . NM/(VL . NL – VM . NM)] (III-
69)
Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ t o ph c thông qua trư ng h p
chu n ñ 20 ml Mm+
0,01N b ng dung d ch Na2H2Y 0,01N v i các h ng s K khác nhau
c a ph c ch t MY.
Chu n ñ x y ra theo phương trình III- f.
Các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.8.3.
ðư ng chu n ñ t o ph c ML có d ng như hình v H.10.3.
B ng B.8.3: pM dung d ch khi chu n ñ 20 ml Mm+
0,02N b ng dung d ch complexon
III (Na2H2Y) 0,02N
pM ng v i các h ng s K khác nhauTr ng thái
chu n ñ
%
chu n
ñ
V n d ng
bi u th c
108
1010
1012
1016
1020
Chưa
chu n ñ 0 III- 64 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
50 2,48 2,48 2,48 2,48 2,48
90 3,28 3,28 3,28 3,28 3,28
99 4,30 4,30 4,30 4,30 4,30
Trư c
ñi m tương
ñương
99,9
III- 65
- 5,30 5,30 5,30 5,30
T i ñi m
tương
ñương
100 III- 68 5,15 6,15 7,15 9,15 11,15
100,1 - 7,00 9,00 13,00 17,00
101 6,00 8,00 10,00 14,00 18,00
110 7,00 9,00 11,00 15,00 19,00
Sau ñi m
tương
ñương
150
III- 69
7,70 9,70 11,70 15,70 19,70
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………78
Hình H.10.3: ðư ng chu n ñ complexon III
Qua ñó có nh n xét:
1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và
pM = {lgK – lg[VM . NM/2 (VM + VX)]}/2
2. Tương t như các phương pháp chu n ñ khác, xung quanh ñi m tương ñương
pM thay ñ i nhanh và t o ra bư c nh y. Bư c nh y ph thu c vào:
- Sai s phân tích: Sai s càng l n thì bư c nh y càng l n,
- H ng s cân b ng K: K càng l n, bư c nh y càng l n.
- N ng ñ các ch t tham gia ph n ng: N ng ñ các ch t tham gia ph n ng càng
l n, bư c nh y càng l n.
6.6. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ . ng d ng c a ñư ng chu n ñ
a. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ
T các d ng ñư ng chu n ñ trung hoà, oxi hoá kh , k t t a và t o ph c có nh n
xét chung như sau:
1. ðư ng chu n ñ có 2 d ng: d ng ñ i x ng và d ng b t ñ i x ng qua ñi m ch
s chu n ñ pT (pHtñ , Etñ, pXtñ, pMtñ, pXtñ) và 100% chu n ñ .
D ng ñ i x ng nh n ñư c:
- Trong chu n ñ trung hoà: khi chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh và ngư c
l i.
- Trong chu n ñ oxi hoá kh : khi các c p oxi hoá kh riêng ph n trao ñ i cùng
s electron.
- Trong chu n ñ k t t a và chu n ñ t o ph c: khi các ch t tham gia ph n ng
v i h s phân t như nhau.
D ng b t ñ i x ng nh n ñư c:
- Trong chu n ñ trung hoà: khi chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh ho c chu n
ñ bazơ y u b ng axit m nh.
- Trong chu n ñ oxi hoá kh : khi các c p oxi hoá kh riêng ph n trao ñ i không
cùng s electron.
- Trong chu n ñ k t t a và chu n ñ t o ph c: khi các ch t tham gia ph n ng
v i h s phân t khác nhau.
2. Xung quanh ñi m tương ñương (pT và 100% chu n ñ ), các ñ i lư ng pH, E,
pX, pM… có s thay ñ i m nh tr s ño và t o nên bư c nh y c a ñư ng chu n ñ ∆pH,
∆E, ∆pX ho c ∆pM. ng v i m i sai s cho trư c có m t bư c nh y riêng, bư c nh y
này càng l n khi sai s càng l n, ví d : trong chu n ñ trung hoà ∆pH1% > ∆pH0,1%.
3. Bư c nh y ñư ng chu n ñ ph thu c vào h ng s cân b ng c a ph n ng
chu n ñ . H ng s cân b ng càng l n, bư c nh y càng dài. Ví d : Chu n ñ axit m nh
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………79
b ng bazơ m nh có bư c nh y dài hơn chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh, chu n ñ k t
t a v i TMX càng nh thì bư c nh y càng dài…
4. Bư c nh y ñư ng chu n ñ ph thu c vào n ng ñ dung d ch các ch t tham gia
ph n ng, n ng ñ càng l n bư c nh y càng dài. Riêng trong chu n ñ oxi hóa kh thì
bư c nh y ít ph thu c vào n ng ñ .
5. Khi chu n ñ h n h p nhi u ch t thì thu ñư c ñư ng chu n ñ v i nhi u bư c
nh y tương ng v i t ng ch t, bư c nh y trư c là c a ch t ho t ñ ng m nh hơn. Tuy
v y, các bư c nh y ch rõ ràng tách ra kh i nhau khi h ng s cân b ng c a các ph n ng
mà chúng tham gia khác nhau rõ r t. Ví d : V i sai s 0,1%, các h ng s cân b ng c a
các ph n ng ph i hơn kém nhau 104
l n.
b. ng d ng c a ñư ng chu n ñ
ðư ng chu n ñ có nhi u ng d ng trong th c t như:
1. Xác ñ nh sai s chu n ñ .
Ví d : khi chu n ñ trung hoà ñã d ng chu n ñ t i m t giá tr pHkt nào ñó thì sai
s chu n ñ là bao nhiêu? ð xác ñ nh sai s ch c n dùng ñư ng cong chu n ñ tương
ng. T tr c tung (pH) xác ñ nh pHkt và trên tr c hoành tìm tr s ph n trăm chu n ñ
tương ng v i pHkt, cu i cùng là tính sai s %: sai s % = % chu n ñ - 100.
2. Ch n ch t ch th thích h p ñ ñ m b o chu n ñ v i ñ chính xác cho trư c.
Ch t ch th màu ñư c dùng ph i có kho ng ñ i màu n m trong bư c nh y c a ñư ng
chu n ñ (m c 7.1 chương III) và c g ng sao cho ch s chu n ñ pT n m gi a kho ng
ñ i màu.
3. Ch n cách thao tác chu n ñ thích h p.
ð i v i ñư ng cong chu n ñ ñ i x ng có th chu n ñ theo c 2 chi u mà v n
ñ t ñư c ñ chính xác như nhau n u cùng d ng m t tr s chu n ñ . Ví d : chu n ñ
axit m nh b ng bazơ m nh ho c ngư c l i, n u d ng chu n ñ pH = 5 thì vi c chu n
ñ theo chi u tăng pH (ñưa bazơ vào axit) hay chi u gi m pH (ñưa axit vào bazơ) ñ u
cho k t qu như nhau.
ð i v i ñư ng cong b t ñ i x ng thì ch có m t cách chu n ñ sao cho tr s ñ i
lư ng ño thay ñ i t ph n bi n ñ i ch m sang ph n bi n ñ i nhanh, vì nh hư ng c a
gi t dư là khác nhau m i ph n ñư ng cong. C th : khi chu n ñ axit y u b ng bazơ
m nh thì ph i ñưa bazơ m nh vào axit, chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh thì ph i ñưa
axit m nh vào bazơ, hay, trong chu n ñ oxi hoá kh b trí dung d ch c a c p trao ñ i
electron ít hơn trên buret, ví d , chu n ñ xác ñ nh ion Fe2+
b ng K2Cr2O7 thì ñưa ion
Fe2+
vào dung d ch K2Cr2O7…).
4. Ch n n ng ñ thích h p c a các dung d ch tham gia ph n ng.
Bư c nh y ñư ng cong chu n ñ càng dài khi n ng ñ càng l n, nên tránh s pha
loãng dung d ch chu n ñ m t cách không c n thi t và nên s d ng dung d ch tiêu chu n
có n ng ñ cao. Song, không nên dùng n ng ñ qúa cao c a dung d ch tiêu chu n ñ
tránh sai s gi t dư (gi t dư là gi t dung d ch ch t tham gia ph n ng gây ra s ñ i màu
c a ch th , vì không ph i toàn b gi t này tham gia ph n ng).
Ví d : chu n ñ xác ñ nh NaOH b ng HCl, n u dùng HCl 0,1N h t 20 ml, còn
n u dùng HCl 1N h t 2 ml, thì sai s do gi t dư (1 gi t tương ñương v i 0,03 ml) gây nên
s là:
- Trong trư ng h p dùng HCl 0,1N: e% = (0,03 . 100)/20 = 0,15 %
- Trong trư ng h p dùng HCl 1N: e% = (0,03 . 100)/2 = 1,5 %
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………80
7. CH TH
Có r t ít các ph n ng chu n ñ , mà ñó, b n thân các ch t tham gia ph n ng có
màu và t nó ch th ñi m tương ñương nh s xu t hi n ho c s bi n m t c a ch t màu
này. Ví d : chu n ñ các ch t kh b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4, thì l i d ng màu
tím c a KMnO4 làm ch th ñi m tương ñương, khi màu tím h ng xu t hi n s d ng
chu n ñ . Các ph n ng chu n ñ này ñư c g i là các ph n ng t ch th . Các chu n ñ
lo i này có ñ chính xác r t cao, vì sai s ñây ch là sai s gi t dư.
Trong ñ i b ph n các trư ng h p chu n ñ , nh m xác ñ nh ñi m tương ñương
ph i dùng ch th . Ch th là m t h p ch t hay m t d ng c ño ñư c ñưa vào dung d ch
chu n ñ . T i ñi m tương ñương hay xung quanh ñi m tương ñương, ch th b ng s thay
ñ i tính ch t c a mình báo hi u ñi m k t thúc chu n ñ . Trong phân tích th tích hay
dùng ch th là nh ng ch t màu hay ch t t o màu (g i chung là ch th màu).
7.1. Phân lo i ch th
D a vào s t n t i c a d ng màu, các ch th ñư c chia thành ch th m t màu và
ch th hai màu:
Ch th m t màu là lo i ch th mà trong m t pha ch có m t d ng c a ch th có
màu. Ví d :
- Ch th phenolphtalein, trong dung d ch màu d ng axit c a nó không màu còn
màu d ng bazơ c a nó màu h ng.
- Ch th K2CrO4 dùng trong phương pháp Mo, vì hai d ng K2CrO4 (dung d ch
màu vàng) và Ag2CrO4 (k t t a nâu ñ ) n m hai pha khác nhau.
Ch th hai màu là lo i ch th mà trong m t pha có ñ hai d ng màu c a ch th .
Ví d : ch th metyl ñ , trong dung d ch màu d ng axit c a nó có màu ñ còn màu d ng
bazơ c a nó màu vàng.
D a theo ph n ng c a ch th , các ch th màu ñư c chia thành 4 nhóm:
1. Ch th axit bazơ, là các h u cơ có màu, có tính axit, bazơ y u và màu c a các
d ng axit, d ng bazơ là khác nhau, s chuy n màu là chuy n t màu d ng axit sang màu
d ng bazơ và ngư c l i ph thu c vào pH môi trư ng chu n ñ . Ví d : ch th metyl ñ
nói trên, có màu d ng axit là màu ñ , màu c a d ng bazơ là màu vàng, như v y màu
chuy n t vàng sang ñ khi gi m pH dung d ch và ngư c l i t ñ sang vàng khi tăng pH
dung d ch.
2. Ch th oxi hoá kh , là các ch t màu có tính oxi hoá kh và màu c a các d ng
oxi hoá, d ng kh là khác nhau, s chuy n màu là chuy n t màu d ng oxi hoá sang màu
d ng kh và ngư c l i ph thu c vào ñi n th E c a dung d ch. Ví d : ch th
diphenylamin, trong môi trư ng axit, nó có màu d ng oxi hoá là màu tím than, màu c a
d ng kh là không màu, như v y màu chuy n t tím than sang không màu khi gi m E
dung d ch và ngư c l i t không màu sang tím than khi tăng E dung d ch.
3. Ch th k t t a, là các ch t có th t o các k t t a có màu v i các ch t tham gia
ph n ng chu n ñ . Ví d : chu n ñ xác ñ nh ion Cl-
b ng AgNO3 theo phương pháp Mo
dùng ion CrO4
2-
làm ch th , vì nó t o k t t a màu nâu ñ Ag2CrO4 v i ion Ag+
.
4. Ch th t o ph c, là các hoá ch t có th t o ph c màu v i các ch t tham gia
ph n ng chu n ñ , t c màu ch th t do khác v i màu c a ph c ch t gi a ch th v i
ch t tham gia ph n ng chu n ñ . S chuy n màu là chuy n t màu d ng ch th t do
sang màu d ng ph c ch t c a ch th và ngư c l i ph thu c n ng ñ c a các ch t tham
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………81
gia ph n ng chu n ñ . Ví d : ch th eriocrom T ñen, t i pH = 10, có màu xanh da tr i,
song, ph c ch t c a nó v i ion Mg2+
có màu ñ nho, như v y màu chuy n t xanh da tr i
sang màu ñ nho khi tăng n ng ñ ion Mg2+
và ngư c l i t ñ nho sang xanh da tr i khi
tăng n ng ñ complexon III, hay ch th h tinh b t trong chu n ñ i t d a trên s t o
ph c ch t xanh tím than c a nó v i i t, ch th Fe(NO3)3 trong chu n ñ Fonha d a trên
s t o ph c ch t màu ñ máu c a ion Fe3+
v i ion CNS-
.
Như v y, s ñ i màu c a m i ch th ñ u g n li n v i n ng ñ c a các ch t tham
gia ph n ng chu n ñ , hay nói m t cách khác ph thu c vào tr s c a các ñ i lư ng ño
c a dung d ch, ví d , pH, E, pX, pM… Khi các tr s này thay ñ i d n ñ n màu c a dung
d ch thay ñ i.
7.2. Kho ng ñ i màu c a ch th
Khi chu n ñ , tr s chu n ñ liên t c thay ñ i làm cho các thành ph n c a ch th
thay ñ i d n ñ n màu s c thay ñ i. Tuy v y, trong chu n ñ thư ng dùng m t ñ nh n
bi t s thay ñ i màu mà kh năng c a m t ch có h n, nó ch có th nh n ñư c màu s c
trong nh ng gi i h n nh t ñ nh c a n ng ñ ch t màu. Kho ng n ng ñ gi i h n ñó l i
ph thu c vào tr s chu n ñ . Kho ng tr s chu n ñ mà ñó màu c a ch th thay ñ i
m t con ngư i nh n bi t ñư c, ñư c g i là kho ng ñ i màu c a ch th .
Kho ng ñ i màu c a ch th ph thu c vào ch th m t màu hay hai màu.
a. ð i v i nhóm ch th m t màu
V i lo i ch th này, không có s pha tr n màu gi a các d ng c a ch th , nên s
nh n ñư c màu c a m t ph thu c vào n ng ñ c a d ng mang màu. Thư ng m t nh n
ñư c màu khi trong dung d ch có n ng ñ c a d ng mang màu kho ng 10-5
– 10- 6
mol/lít.
Ví d : v i ch th phenolphtalein ch nh n th y màu h ng khi n ng ñ d ng bazơ c a ch
th này trong dung d ch là > 10- 6
M.
b. ð i v i nhóm ch th hai màu
ñây, có s pha tr n màu, nên, vi c nh n th y thay ñ i màu c a m t ph thu c
vào t l n ng ñ các d ng mang màu c a ch th .
Thư ng m t ch nh n th y màu c a m t d ng nào ñó khi nó chi m kho ng 1/10
t ng lư ng ch t màu. Ví d : v i ch th axit bazơ:
HInd ⇆ H+
+ Ind–
CInd = [HInd] + [Ind–
]
m t nh n th y màu chuy n sang màu c a d ng [Ind-
] khi: ([Ind-
]/CInd ) ≈ 1/10 và không
th y s chuy n n a khi ([Ind-
]/CInd ) ≈ 9/10 và t s này thay ñ i ph thu c vào pH dung
d ch.
* V i ch th axit bazơ:
N u kí hi u ch th axit bazơ có d ng axit là HInd và d ng bazơ là Ind-
, có:
HInd ⇆ H+
+ Ind-
v i h ng s phân li:
KaHInd = [H+
] [Ind-
]/ [HInd] (III- 70)
Bi n ñ i bi u th c III- 70 s có:
pH = pKaHInd - lg{[HInd]/[Ind-
]} (III- 71)
Như trên ñã nói, s ñ i màu mà m t nh n ñư c x y ra khi lư ng c a m t d ng
nào ñó chi m 1/10 t ng lư ng màu, hay t l [Ind-
]/[HInd] bi n ñ i t 1/9 ñ n 9/1. T ñó,
bi u th c III- 71 ñư c vi t thành bi u th c III- 72:
pH = pKaHInd ± 1 (III- 72)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………82
và ñư c g i là kho ng ñ i màu c a ch th HInd; h ng s pKaHInd ñư c g i là ch s ch
th c a ch th axit bazơ.
Ví d : ch th metyl ñ có pKa = 5, thì s ñ i màu c a nó x y ra trong kho ng pH:
4 - 6.
* V i ch th oxi hóa kh :
Thư ng g p các ch th oxi hóa kh là nh ng ch t h u cơ có tính oxi hoá kh :
Indox + ne = Indkh
ñư c ñ c trưng b i th ñi n c c EInd (III- 73):
EInd = E0
Indox / Indkh + (0,059/n)lg{[Indox]/[Indkh]} (III-
73)
V i lí lu n tương t như ph n ch th axit bazơ, s có kho ng ñ i màu c a ch
th oxi hoá kh là:
E = E0
Indox / Indkh ± 0,059/n (III- 74)
và E o
Indox / Indkh ñư c g i là ch s ch th c a ch th oxi hoá kh .
Ví d : ch th diphenylamin (ox + 2e = kh) có Eo
= 0,76V, thì s ñ i màu c a nó
x y ra trong kho ng E: 0,73 – 0,79V.
* V i ch th t o ph c:
S t o ph c màu c a ch th v i ion kim lo i M:
M + aInd = M(Ind)a
( ñây, b qua ñi n tích c a các h t),
ñư c ñ c trưng b i h ng s b n bi u ki n K’b (vì ch th Ind có th ph n ng v i H+
):
K’b = [M(Ind)a]/[M][Ind]a
(III- 75)
S ñ i màu x y ra khi có t l ([Ind]/[M(Ind)a] b ng 1/9 hay 9/1, như v y b ng
vi c bi n ñ i bi u th c III- 75 có:
pM1/9 = lgK’b - 1 và pM9/1 = lgK’b + a (III- 76)
như v y, kho ng ñ i màu c a ch th là t pM1/9 ñ n pM9/1 hay có tr s t lgK’b - 1 ñ n
lgK’b + a. Giá tr lgK’b cũng ñư c g i là ch s ch th c a ch th t o ph c.
* V i ch th k t t a:
Vì dung d ch ch th và s n ph m k t t a gi a ch th v i ch t xác ñ nh thu c hai
pha khác nhau, nên có th coi ch th như là ch th m t màu, do ñó lư ng k t t a cũng
ph i ñ t ñ n m t lư ng nh t ñ nh m t m i nh n ñư c. Vì th , n u chu n ñ v i dung d ch
loãng s r t khó nh n màu.
Kho ng ñ i màu c a ch th tính theo các bi u th c III- 72, III- 74 và III- 76 hoàn
toàn mang tính ch t lí thuy t. Trong th c t , kho ng ñ i màu c a các ch th không như
nhau do s nh y c m c a m t v i t ng lo i màu s c có khác nhau. Ví d : M t nh y c m
v i t t c các lo i màu xanh nhưng r t kém nh y v i màu vàng. Cho nên, ñ i v i m t ch
th , thao tác chu n ñ khác nhau có th cho sai s khác nhau. Ví d : Khi dùng ch th
metyl da cam, n u chu n ñ theo chi u gi m pH, m t có th nh n th y s ñ i màu khi ch
có 5% d ng màu ñ , nhưng chu n ñ theo chi u tăng pH thì ch nh n ñư c màu vàng khi
trong dung d ch có t i 20 – 30% d ng màu vàng, do ñó, sai s chu n ñ s l n hơn sai s
trư ng h p trên.
7.3. Nguyên t c ch n ch th
ð chu n ñ ñ t ñ chính xác cho trư c, c n ch n ch th ñáp ng các yêu c u
sau:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………83
- Ưu tiên ch n các ph n ng t ch th ñ tránh sai s ch th . Ví d : trong chu n
ñ pemanganat dùng luôn màu tím c a ion MnO4
-
làm màu ch th .
- Kho ng ñ i màu c a ch th n m tr n trong ho c ít nh t có m t ph n n m trong
bư c nh y c a ñư ng chu n ñ . Ví d : chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh ho c ngư c
l i v i sai s ± 0,1% (bư c nh y pH t 4,3 ñ n 9,7) có th dùng các ch th metyl da cam
(pKa = 3,46), metyl ñ (pKa = 5), quỳ (pKa = 7), phenolphtalein (pKa = 9)… N u không
có ñư ng chu n ñ thì tính sai s ch th (xem chương V) ñ ch n ch th phù h p.
- Ch th ph i có các màu tương ph n nhau rõ r t (∆λmax ≈ 70nm) như v y m t
m i d dàng nh n th y s chuy n màu. Nh ng c p tương ph n màu m t r t d nh n bi t
ñó là: không màu → có màu, màu xám → có màu ho c xanh ⇆ ñ . ng d ng hi u bi t
này ñ b trí chu n ñ sao cho quan sát màu d nh t, ví d : khi chu n ñ trung hoà axit
m nh b ng bazơ m nh v i ch th phenolphtalein nên ñ bazơ trên, ñ màu ch th
chuy n t không màu sang màu ñ .
- N ng ñ ch th ph i v a ñ ñ m t nh n th y s thay ñ i màu, nhưng, không
quá l n d n ñ n sai s chu n ñ , vì th c ch t ph n ng ch th là ph n ng c nh tranh v i
ph n ng gi a ch t c n xác ñ nh và ch t tiêu chu n.
8. CÁC PHÉP CHU N ð THƯ NG DÙNG
8.1. Chu n ñ trung hoà
ñây, có 2 phép chu n ñ : chu n ñ axit và chu n ñ ki m.
a. Chu n ñ axit
Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là các dung d ch axit m nh, dùng ñ
xác ñ nh các ch t có tính bazơ (các bazơ, các mu i bazơ).
Dung d ch tiêu chu n thư ng ñư c dùng là các dung d ch axit m nh HCl, HNO3
và H2SO4. Các dung d ch này thư ng ñư c pha t các axit HCl, HNO3, H2SO4 ñ c
(TKPT). B i vì, các axit ñ c này không ph i là ch t g c, do chúng d bay hơi (HCl,
HNO3 ñ c) hay d hút m (H2SO4 ñ c), nên dung d ch sau khi pha xong c n ñư c chu n
ñ l i b ng dung d ch các ch t g c như KHCO3 (ðKHCO3 = MKHCO3), Na2CO3 khan
(ðNa2CO3 = MNa2CO3/2), Na2B4O7.10H2O (ðNa2B4O7.10H2O = MNa2B4O7.10H20/2) v i ch th
metyl da cam. M t cách pha khác là dùng các ng fixanan, ví d : ng fixanan HCl,
HNO3, H2SO4.
b. Chu n ñ ki m
Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là các dung d ch ki m m nh, dùng ñ
xác ñ nh các ch t có tính axit (các axit, các mu i axit).
Dung d ch tiêu chu n thư ng là các dung d ch ki m m nh: NaOH, KOH,
Ba(OH)2. Các dung d ch này thư ng ñư c pha t NaOH, KOH, Ba(OH)2 r n, là nh ng
ch t không ph i là ch t g c do chúng d hút m và h p th CO2. Do ñó, dung d ch thu
ñư c sau khi pha c n l c và chu n ñ l i ñ xác ñ nh n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n
g c như dung d ch H2C2O4 (ðH2C2O4 = MH2C2O4/2) v i ch th phenolphtalein và ñư c b o
qu n kín trong các bình b ng polyetylen. Trong nh ng chu n ñ mà lư ng mu i cacbonat
không nh hư ng ñ n k t qu phân tích thì không c n tách cacbonat (ví d : v i chu n ñ
k t thúc t i pH 4), còn các chu n ñ mà lư ng mu i cacbonat có nh hư ng thì c n lo i
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………84
chúng ñi b ng cách cho vào dung d ch NaOH, KOH m t ít mu i BaCl2 và l c l y dung
d ch, sau ñó m i xác ñ nh n ng ñ c a các dung d ch này.
c. Các ch t ch th thư ng dùng trong chu n ñ trung hoà
Thư ng dùng ch th là ch t h u cơ có tính axit y u, bazơ y u và có màu d ng axit
khác màu d ng bazơ (b ng B.9.3).
B ng B.9.3: Các ch t ch th thư ng dùng trong chu n ñ trung hoà
Màu c a các d ngTên ch th Cách pha cho
100ml dung d ch
pKaHInd Kho ng
ñ i màu
(pH)
axit bazơ
Bromthymol
xanh
Metyl da cam
Metyl ñ
Phenol ñ
Phenolphtalein
0,1g trong c n 20%
0,1g trong nư c
0,1g trong c n 60%
0,1g trong c n 20%
0,1g trong c n 50%
7,30
3,46
5,00
8,00
9,00
6,2 – 7,6
3,1 – 4,5
4,2 – 6,2
6,8 – 8,4
8,0 – 10,0
vàng
ñ
ñ
vàng
không
màu
xanh
vàng
chanh
vàng
ñ
ñ
d. ng d ng chu n ñ trung hoà
Chu n ñ trung hoà thư ng ñư c ñùng ñ xác ñ nh các ch t có tính ch t axit,
bazơ. Chu n ñ có th ti n hành chu n ñ tr c ti p ho c chu n ñ ngư c. Trong ñ i b
ph n các trư ng h p, thư ng dùng chu n ñ tr c ti p. Trong trư ng h p xác ñ nh các
ch t ít tan (các mu i không tan), các ch t r n, các ch t khí ho c các ch t ph n ng ch m
v i thu c th (ví d : xác ñ nh este), thư ng ti n hành chu n ñ ngư c.
Ví d : xác ñ nh CaCO3, MgCO3, cho chúng tác d ng v i dung d ch tiêu chu n
HCl l y dư, xác ñ nh k t t a (NH4)3P(Mo3O10)4 (amoni molybdatophotphat), cho ch t này
tác d ng v i dung d ch tiêu chu n NaOH l y dư ho c khi xác ñ nh este thì ñun nóng h n
h p este v i NaOH l y dư; sau ñó lư ng dư c a axit ho c bazơ ñư c xác ñ nh b ng dung
d ch tiêu chu n NaOH ho c HCl.
B ng chu n ñ trung hoà có th xác ñ nh h n h p các bazơ ho c h n h p các axit
v i vi c ch n ch th thích h p d a trên s khác nhau v ñ bazơ, ñ axit c a chúng.
Ví du: chu n ñ xác ñ nh h n h p NaOH và Na2CO3 b ng HCl: v i ch th
phenolphtalein, chu n ñ xác ñ nh NaOH và n c 1 c a Na2CO3, còn v i ch th metyl da
cam s chu n ñ ñ ng th i NaOH và c 2 n c c a Na2CO3. T lư ng tiêu t n HCl c a 2
l n chu n ñ suy ra hàm lư ng NaOH và Na2CO3 trong m u.
8.2. Chu n ñ oxi hoá kh
ñây, cũng có 2 phép chu n ñ : chu n ñ oxi hóa và chu n ñ kh .
a. Chu n ñ oxi hoá
Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là dung d ch các ch t oxi hóa, dùng ñ
xác ñ nh các ch t kh .
Dung d ch tiêu chu n thư ng dùng là KMnO4, K2Cr2O7, I2, Ce(SO4)2, … t ñó
hình thành các phương pháp chu n ñ pemanganat, chu n ñ bicromat, chu n ñ i t…
Các ch t g c thư ng dùng H2C2O4, K2Cr2O7, Ce(SO4)2.
b. Chu n ñ kh
Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là dung d ch các ch t kh , dùng ñ
xác ñ nh các ch t oxi hoá.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………85
Dung d ch tiêu chu n thư ng dùng là FeSO4, Ti2(SO4)3, Na2S2O3… t ñó hình
thành các phương pháp chu n ñ s t (II), chu n ñ titan, chu n ñ thiosunphat…
Các ch t g c thư ng dùng K2Cr2O7, KIO3, Ce(SO4)2.
c. Ch th thư ng dùng trong chu n ñ oxi hoá kh
Trong chu n ñ oxi hoá kh thư ng s d ng 3 lo i ch th : t ch th , ch th
không liên quan ñ n ñi n th dung d ch và ch th có liên quan ñ n ñi n th dung d ch.
* T ch th :
ðó là chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n KMnO4 trong môi trư ng axit. M t gi t
dư KMnO4 làm dung d ch chuy n t không màu sang màu h ng, báo s k t thúc c a
chu n ñ .
* Ch th không liên quan ñ n ñi n th :
Ch t ch th t o ph c màu v i m t d ng oxi hóa kh c a ch t c n xác ñ nh ho c
thu c th . Khi dư m t gi t dung d ch tiêu chu n s x y ra s chuy n màu. Ví d : chu n
ñ i t v i ch th h tinh b t thì s chuy n màu là do vi c t o ra hay m t ñi màu xanh tím
than c a ph c ch t i t – h tinh b t…
* Ch th liên quan ñ n ñi n th :
ðó là các ch th có tính oxi hoá kh . S chuy n màu c a nó liên quan ch t ñ n
th ñi n c c c a dung d ch. Tuỳ theo t ng ph n ng chu n ñ mà ch n ch th thích h p.
M t s ch th thư ng dùng ñư c nêu b ng B.10.3.
B ng B.10.3: Các ch t ch th thư ng dùng trong chu n ñ oxi hóa kh
Màu c a các d ngTên ch th Cách pha cho 100ml
dung d ch
Eo
Ind S e
trao
ñ i
oxi hoá kh
Fe(II)(o–phenan-
throlin)3 (ferroin)
Benzidin
Diphenylamin
Axit N– phenyl-
anthranylic
1,485g o–phenanthrolin +
0,695gFeSO4.7H2O
1g trong H2SO4 ñ c
1g trong H2SO4 ñ c
0,2g trong nư c
1,11
0,92
0,76
1,08
1
1
2
2
xanh
tím
tím
tím ñ
ñ
không
màu
không
màu
không
màu
d. M t s chu n ñ oxi hóa kh thư ng dùng trong phân tích ñ i tư ng nông
nghi p
* Chu n ñ pemanganat (permanganatomet):
ðây là phương pháp chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n KMnO4 và thư ng ti n
hành trong môi trư ng axit (pH ≈ 0) theo phương trình ph n ng:
KMnO4 + 5e + 8H+
= K+
+ Mn2+
+ 4H2O
(tím h ng) (không màu)
Eo
’MnO4-/ Mn2+ = 1,51V, ([H+
] = 1M)
ðKMnO4 = MKMnO4/5
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………86
ð làm môi trư ng cho chu n ñ này, dùng axit H2SO4 mà không dùng axit HCl.
Tương t , chu n ñ không ñư c ti n hành n u m u ch a ion Cl-
, b i vì, th ñi n c c c a
clo EO
Cl2 / 2Cl- = 1,36V, nh hơn th ñi n c c c a c p MnO4
-
/Mn2+
, nên ion MnO4
-
oxi hoá
ñư c ion Cl-
:
2MnO4
-
+ 10Cl-
+ 16H+
= 5Cl2 + 2Mn2+
+ 8H2O
Trong trư ng h p không th lo i tr ñư c ion Cl-
, thì cho vào dung d ch chu n ñ
MnSO4, ñ h n ch nh hư ng c a ion Cl-
.
V i chu n ñ pemanganat không c n dùng ch t ch th , vì b n thân ion MnO4
-
có
màu tím h ng, s xu t hi n ho c m t màu tím h ng báo hi u ñi m k t thúc chu n ñ . Do
ñó trong chu n ñ tr c ti p luôn b trí KMnO4 trên buret.
Pemanganat là m t ch t oxi hóa m nh nên dùng chu n ñ pemanganat có th xác
ñ nh ñư c nhi u ch t b ng nh ng cách chu n ñ khác nhau:
+ Chu n ñ tr c ti p: Xác ñ nh ñư c nh ng ch t tham gia ph n ng tr c ti p v i
ion MnO4
-
như: Sn2+
, Fe2+
, AsO3
3-
, Sb3+
, Ti2+
, Ti3+
, [Fe(CN)6]4-
, NO2
-
, H2O2, H2C2O4,
ancol…
+ Chu n ñ ngư c: Dùng ñ xác ñ nh các ch t kh kém b n trong môi trư ng
axit, do t o ch t bay hơi, d phân hu , như S2-
, SO3
2-
, I-
…. Trong trư ng h p này, cho
KMnO4 dư vào dung d ch chu n ñ và lư ng dư c a KMnO4 ñư c xác ñ nh l i b ng
dung d ch tiêu chu n FeSO4.
Chu n ñ ngư c cũng còn dùng ñ xác ñ nh các ch t oxi hóa như MnO2, PbO2,
K2Cr2O7, H2O2… Trư c tiên, cho các ch t này ph n ng v i dung d ch tiêu chu n
H2C2O4 hay FeSO4 l y dư, sau ñó lư ng dư c a H2C2O4 hay FeSO4 ñư c xác ñ nh b ng
chu n ñ pemanganat.
+ Chu n ñ th : Các ion kim lo i Ca2+
, Sr2+
, Ni2+
, Co2+
, Mn2+
, Cd2+
, Cu2+
…
không ph n ng v i ion MnO4
-
, nhưng l i t o k t t a hoàn toàn v i ion C2O4
2-
, thu l y
k t t a r i hoà tan trong axit H2SO4 và chu n ñ lư ng axit H2C2O4 gi i phóng ra b ng
KMnO4.
+ Cách pha dung d ch tiêu chu n KMnO4: Vì KMnO4 r n d b phân hu b i ánh
sáng và nhi t ñ cao nên nó không ph i là ch t g c. Sau khi hoà tan lư ng cân ñã tính
vào nư c c t, ñ yên trong bóng t i và nơi mát 72 gi r i ch t l y ph n dung d ch trong
ho c l c dung d ch b ng ph u l c s ho c thu tinh (không l c qua gi y l c). Dung d ch
thu ñư c mang chu n ñ l i b ng dung d ch tiêu chu n g c H2C2O4 nhi t ñ 60 – 80o
C
(vì nhi t ñ th p, ph n ng x y ra ch m):
60o
C – 80o
C
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 6H+
= 10CO2 + 2K+
+ 2Mn2+
+ 8H2O
và b o qu n trong các bình màu nâu nơi t i và nhi t ñ th p.
* Chu n ñ bicromat (bicromatomet):
Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n K2Cr2O7 và ti n hành trong môi
trư ng axit (pH ≈ 0) theo phương trình ph n ng:
K2Cr2O7 + 6e + 14H+
= 2K+
+ 2Cr3+
+ 7H2O
Eo
’Cr2O72-/ 2Cr3+ = 1,36V, ([H+
] = 1M)
ðK2Cr2O7 = MK2Cr2O7/ 6
Môi trư ng axit ñư c duy trì b ng axit H2SO4 ho c axit HCl. Khác v i phương
pháp chu n ñ pemanganat, trong chu n ñ này ion Cl-
không gây nh hư ng ñ n k t qu
phân tích. Nhưng khi ti n hành chu n ñ nhi t ñ cao, thì ion Cl-
s gây nh hư ng, vì
lúc này bicromat oxi hóa ñư c ion Cl-
, gi i phóng Cl2.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………87
ð xác ñ nh ñi m tương ñương ph i dùng ch th màu như: diphenylamin,
diphenylbenzidin, natri diphenylaminsulfonat, axit N - phenylantranylic, vì màu da cam
c a ion Cr2O7
2-
có cư ng ñ màu th p và trong chu n ñ , ion màu xanh Cr3+
ñư c t o
thành cũng có cư ng ñ màu th p.
Chu n ñ bicromat ñư c dùng ñ xác ñ nh các ion có tính kh như Fe2+
, Sn2+
…
(chu n ñ tr c ti p) ho c các h p ch t h u cơ (glyxerin, etanol, mùn…) (chu n ñ
ngư c).
Pha dung d ch tiêu chu n K2Cr2O7: B i vì K2Cr2O7 là ch t g c, nên vi c pha
dung d ch tiêu chu n r t ñơn gi n, ch c n cân chính xác lư ng ñã tính r i hoà tan nó
trong bình ñ nh m c có th tích b ng th tích c n pha.
* Chu n ñ i t - thiosunphat:
Là phương pháp chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là dung d ch i t theo phương
trình ph n ng:
I2 + 2e = 2I-
(pH = 0 – 8)
Eo
I2/2I- = 0,54V ,
ðI2 = MI2/2
và dung d ch Na2S2O3 tiêu chu n theo phương trình ph n ng:
S4O6
2-
+ 2e = 2S2O3
2-
Eo
S4O62-/S2O32- = 0,09V
Ph n ng gi a I2 và Na2S2O3 x y ra theo phương tình sau:
I2 + 2Na2S2O3 + 2NaI + Na2S4O6 ,
do ñó ðNa2S2O3 = MNa2S2O3
Phương pháp chu n ñ i t – thiosunphat ñư c s d ng ñ xác ñ nh hàng lo t các
ch t kh và các ch t oxi hóa có tính oxi hoá kh trung bình b ng nhi u cách chu n ñ .
+ Chu n ñ tr c ti p:
Thư ng dùng ñ xác ñ nh các ch t kh (có th oxi hóa kh nh hơn th oxi hóa
kh c a I2) như các ion: S2O3
2-
, CN-
, AsO3
3-
, Sb(III). Các chu n ñ ti n hành trong môi
trư ng axit v i ch th là h tinh b t; khi dư I2, h tinh b t s chuy n t không màu sang
màu xanh tím than.
+ Chu n ñ ngư c:
Dùng ñ chu n ñ nh ng ch t kh d b oxi hoá b i oxi c a không khí (SO3
2-
, S2-
…) ho c nh ng ch t h u cơ (như các d u béo…) có n i ñôi ph n ng ch m v i I2. Sau
khi cho các ch t c n xác ñ nh ph n ng hoàn toàn v i dung d ch tiêu chu n I2 l y dư, thì
lư ng I2 dư ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n Na2S2O3 v i ch th là h tinh b t
(dung d ch chuy n màu t màu xanh tím than sang không màu).
+ Chu n ñ th :
Dùng ñ xác ñ nh các ch t oxi hóa như: ClO3
-
, BrO3
-
, IO3
-
, AsO4
3-
, Cr2O7
2-
,
CrO4
2-
, MnO4
-
, [Fe(CN)6]3-
, Fe3+
, Cu2+
, Cl2, H2O2, MnO2, PbO2… D a trên nguyên t c:
các ch t này oxi hóa ion i tua trong môi trư ng axit ñ gi i phóng ra I2, sau ñó lư ng I2
ñư c xác ñ nh b ng dung d ch tiêu chu n Na2S2O3 v i ch th h tinh b t. B ng cách này
cũng có th chu n ñ các ch t t o k t t a v i ion CrO4
2-
như Ba2+
, Pb2+
…
+ Cách pha dung d ch tiêu chu n I2 và Na2S2O3:
Dung d ch tiêu chu n I2 dùng cho chu n ñ tr c ti p và chu n ñ ngư c ñư c pha
t lư ng i t thăng hoa ñã tính trư c trong dung d ch KI 1% (ñ tăng ñ tan và ñ b n c a
dung d ch, vì ñây x y ra ph n ng I2 + KI ⇆ KI3). Sau ñó, n ng ñ chính xác c a dung
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………88
d ch ñ ơc xác ñ nh b ng dung d ch tiêu chu n Na2S2O3. Dung d ch ñư c b o qu n trong
bình màu và ñ nơi t i, mát.
Trong trư ng h p chu n ñ ngư c có th dùng bi n pháp ñi u ch tr c ti p I2
trong dung d ch b ng ph n ng:
KIO3 + 5KI + 6H+
= 3I2 + 6K+
+ 3H2O
ðKIO3 = MKIO3/6
ñây, ch c n l y chính xác m t lư ng KIO3 (KIO3 là ch t g c) tương ñương v i lư ng
I2 c n có và cho tác d ng v i dung d ch KI dư trong môi trư ng axit H2SO4 ho c axit
HCl.
Dung d ch tiêu chu n Na2S2O3 ñư c pha t Na2S2O3.5H2O. Vì Na2S2O3.5H2O
không ph i là ch t g c nên dung d ch sau khi pha c n ñư c xác ñ nh l i n ng ñ b ng
dung d ch tiêu chu n g c K2Cr2O7, KBrO3 hay KIO3 b ng cách cho các dung d ch tiêu
chu n g c K2Cr2O7, KBrO3, KIO3 ph n ng v i KI dư trong môi trư ng axit:
K2Cr2O7 + 6KI + 14H+
= 3I2 + 8K+
+ 2Cr3+
+ 7H2O
ðK2Cr2O7 = MK2Cr2O7/6
KBrO3 + 6KI + 6H+
= 7K+
+ 3I2 + Br-
+ 3H2O
ðKBrO3 = MKBrO3/6
r i chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra b ng dung d ch Na2S2O3 v i ch th h tinh b t.
Dung d ch Na2S2O3 sau khi pha xong ñư c b sung vài gi t CHCl3 ñ ch ng vi khu n ăn
lưu huỳnh.
Khi s d ng phương pháp i t - thiosunphat c n lưu í:
- Chu n ñ ch ti n hành pH = 0 – 8, b i vì pH th p hơn 0, axit HI có th t
phân h y t o thành I2 (2HI ⇆ H2+I2), còn pH > 8 s x y ra ph n ng:
I2 + 2OH-
⇆ IO-
+ I-
+ H2O
gây m t i t ho c cho ph n ng ph b i kh năng oxi hóa m nh c a IO-
.
- Do ph n ng c a I2 v i ch t kh ho c c a I-
v i ch t oxi hóa thư ng x y ra
ch m, nên c n có th i gian cho ph n ng x y ra hoàn toàn.
- I t d bay hơi, nên không chu n ñ v i dung d ch nóng và khi chu n ñ gián
ti p, ph i ñ y kín bình ph n ng trong khi I2 ph n ng v i ch t kh hay khi ñi u ch I2.
- B m t m t s ch t k t t a, ch t keo có kh năng h p th I2,, nên khi chu n ñ
c n l c kĩ, nh t là g n ñi m tương ñương.
- Ph c ch t i t – h tinh b t ch thu n ngh ch khi n ng ñ i t th p, nên khi chu n
ñ gián ti p ph i chu n ñ không có ch th ñ n khi n ng ñ i t còn r t th p (màu vàng
nh t) m i cho ch th vào và chu n ñ ti p.
- Dung d ch KI d b oxi không khí oxi hóa:
4I-
+ O2 + 2H2O ⇆ I2 + 4OH-
nên trong chu n ñ th c n làm m u tr ng. Cũng do ph n ng này, mà trong chu n ñ
gián ti p s m t màu c a ch th ch c n b n trong 30 giây, vì sau ñó, màu có th s tái
xu t hi n.
- Dung d ch Na2S2O3 không b n trong môi trư ng axit m nh:
Na2S2O3 + 2H+
= 2Na+
+ S ↓ + SO2↑
nên nó ñư c b trí buret và nh t t vào bình ph n ng.
- N ng ñ c a các dung d ch tiêu chu n I2 và Na2S2O3 c n ñư c ki m tra thư ng
xuyên.
* ng d ng chu n ñ oxi hóa kh :
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………89
Dư i ñây trình bày nguyên t c xác ñ nh m t s ion hay h p ch t thư ng g p trong
nông nghi p b ng chu n ñ oxi hóa kh .
+ Xác ñ nh ion Fe3+
:
Ion Fe3+
ñư c kh v ion Fe2+
b ng SnCl2 (lư ng SnCl2 dư ñư c oxi hóa b ng
HgCl2), sau ñó chu n ñ lư ng Fe2+
t o thành b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4 hay
K2Cr2O7 trong môi trư ng axit.
Ion Fe3+
cũng ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ i t – thiosunphat. Trư c h t cho ion
Fe3+
ph n ng v i KI l y dư, r i chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra b ng Na2S2O3 v i ch
th h tinh b t.
+ Xác ñ nh ion Cu2+
:
Ion Cu2+
ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ i t – thiosunphat. Trư c tiên cho Cu2+
tác
d ng v i KI l y dư trong môi trư ng pH 3 – 4 và v i s có m t c a KCNS, sau ñó chu n
ñ lư ng I2 gi i phóng ra b ng Na2S2O3 v i ch th h tinh b t.
+ Xác ñ nh ion Ca2+
:
Ion Ca2+
ñư c xác ñ nh gián ti p b ng chu n ñ pemanganat d a trên vi c th ion
Ca2+
b ng lư ng tương ñương CaC2O4. Sau ñó hoà tan CaC4O4 trong môi trư ng axit
H2SO4 và chu n ñ lư ng axit H2C2O4 gi i phóng ra b ng KMnO4.
+ Xác ñ nh mùn trong ñ t:
Cho ñ t tác d ng v i dung d ch tiêu chu n K2Cr2O7 l y dư trong môi trư ng axit
H2SO4 50% nhi t ñ 200o
C. Lư ng dư c a K2Cr2O7 ñư c chu n ñ l i b ng dung d ch
tiêu chu n FeSO4.
+ Xác ñ nh ch s i t c a d u béo:
Hoà tan d u béo trong clorophoc, cho vào ñó dung d ch I2 l y dư. Sau 15 phút
chu n ñ lư ng i t dư b ng Na2S2O3 v i ch th h tinh b t.
8.3. Chu n ñ k t t a
S lư ng ph n ng t o k t t a nhi u nhưng ch có r t ít các ph n ng tho mãn
các ñi u ki n c a phương pháp phân tích th tích. Trong phân tích các ñ i tư ng nông
nghi p, thư ng ch s d ng ph n ng c a dung d ch tiêu chu n AgNO3 ñ chu n ñ xác
ñ nh các ion nhóm halogenua Cl-
, Br-
, I-
và CNS-
(X-
):
Ag+
+ X-
= AgX↓
Phương pháp chu n ñ này g i là chu n ñ b c (argentomet).
Chu n ñ b c thư ng ñư c ti n hành theo hai cách: chu n ñ tr c ti p (phương
pháp Mo, phương pháp Fajans) và chu n ñ ngư c (phương pháp Fonha).
a. Phương pháp Mo (Mohr)
Dùng ñ xác ñ nh các ion Cl-
, Br-
(X-
) v i ch th K2CrO4. Do các k t t a AgCl,
AgBr có ñ tan nh hơn ñ tan c a k t t a Ag2CrO4 (TAgCl = 1,78 . 10-10
, TAgBr = 1,5 . 10-
12
, TAg2CrO4 = 1,1 . 10-12
), nên các k t t a AgCl, AgBr hình thành trư c và ch khi ñ n
ñi m tương ñương k t t a Ag2CrO4 m i hình thành:
AgNO3 + X-
= AgX↓ + NO3
-
tr ng
2Ag+
+ CrO4
2-
= Ag2CrO4↓
nâu ñ
Trong chu n ñ , b trí AgNO3 trên buret, nên s chuy n màu là t k t t a màu
tr ng sang k t t a màu nâu.
Trong phương pháp Mo c n lưu í:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………90
- Chu n ñ ch ti n hành môi trư ng có pH 6,5 – 10, b i vì môi trư ng ki m
pH > 10 s x y ra ph n ng:
2Ag+
+ 2OH-
= Ag2O↓ + H2O
làm tiêu t n thu c th gây nên sai s , còn trong môi trư ng axit k t t a Ag2CrO4 không
hình thành, nên không có ph n ng ch th .
- Do chu n ñ trong môi trư ng trung tính, nên các ion gây nhi u như CO3
2-
,
PO4
3-
… c n ph i ñư c tách trư c khi chu n ñ .
- ði m k t thúc chu n ñ ph thu c vào n ng ñ ch th , nên c n tính n ng ñ
K2CrO4 c n thi t cho t ng chu n ñ . Ví d : Chu n ñ xác ñ nh ion Cl-
, t i ñi m tương
ñương có:
pCl = - lg(TAgCl)1/2
= 4,88 = pAg+
, t c n ng ñ [Ag+
] = 1,3 . 10-5
M.
Như v y, ñ Ag2CrO4 k t t a, n ng ñ CrO4
2-
t i ñi m tương ñương là:
[CrO4
2-
] = TAg2CrO4/[Ag+
]2
= 1,1.10-12
/(1,3.10-5
)2
= 6,5.10-3
M.
- Không dùng phương pháp này ñ chu n ñ xác ñ nh các ion I-
, CNS-
vì các k t
t a AgI, AgCNS h p ph m nh ion CrO4
2-
nên s chuy n màu c a ch th không rõ ràng.
b. Phương pháp Fonha (Volhard)
Phương pháp d a vào s chu n ñ xác ñ nh ion Ag+
b ng dung d ch tiêu chu n
KCNS hay NH4CNS v i ch th là Fe(NO3)3. T i ñi m tương ñương, trong dung d ch xu t
hi n màu h ng c a ph c ch t [FeCNS]2+
:
Ag+
+ KCNS = AgCNS ↓ + K+
tr ng
KCNS + Fe(NO3)3 = [FeCNS]2+
+ K+
+ 3NO3
-
(t i pH ≈ 1 -
2)
h ng
Phương pháp Fonha dùng ñ chu n ñ tr c ti p CNS-
, nhưng cũng ñư c dùng ñ
xác ñ nh các ion Cl-
, Br-
, I-
(song, ch y u là chu n ñ ion Cl-
) b ng chu n ñ ngư c.
Khi xác ñ nh ion Cl-
, cho vào dung d ch phân tích có pH ≈ 1- 2 dung d ch tiêu
chu n AgNO3 l y dư. Lư ng dư c a ion Ag+
ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ v i dung d ch
tiêu chu n KCNS hay NH4CNS v i ch th là ion Fe3+
như ñã trình bày trên.
So v i phương pháp Mo trong xác ñ nh ion Cl-
, phương pháp Fonha ti n hành
chu n ñ gián ti p nên sai s l n hơn, nhưng có ưu ñi m là chu n ñ ti n hành trong môi
trư ng axit nên nh hư ng c a các ion CO3
2-
, PO4
3-
… không t n t i, do các k t t a
Ag2CO3, Ag3PO4 không hình thành trong môi trư ng axit (pH = 1 - 2).
Phương pháp Fonha cũng ñư c dùng ñ xác ñ nh các ion PO4
3-
, CrO4
2-
…, song,
trư c khi chu n ñ lư ng ion Ag+
dư c n l c b k t t a.
Dung d ch tiêu chu n AgNO3, KCNS, NH4CNS ñư c pha t các hóa ch t tương
ng. Nhưng vì các hóa ch t này không ph i là ch t g c, do b nhi t ñ và ánh sáng phân
hu (AgNO3) ho c b oxi không khí oxi hoá (KCNS, NH4CNS), nên dung d ch pha xong
c n chu n ñ l i b ng dung d ch tiêu chu n g c NaCl theo phương pháp Mo ho c Fonha.
8.4. Chu n ñ complexon
Vi c s d ng r ng rãi thu c th h u cơ vào Hóa phân tích ñã m r ng ph m vi
ng d ng c a chu n ñ t o ph c.
Kho ng 30 năm g n ñây, ñã xu t hi n nhi u công trình nghiên c u v s t o ph c
c a các h p ch t ch a nhóm aminopolycacboxylic, các h p ch t này ñư c g i chung là
các complexon. Thư ng s d ng 3 h p ch t sau:
CH2 – COOH
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………91
N — CH2 – COOH
CH2 – COOH
axit nitriltriaxetic (complexon I)
HOOC – CH2 CH2 – COOH
N  CH2  CH2  N
HOOC – CH2 CH2 – COOH
axit etylendiamintetraaxetic (complexon II , EDTA)
HOOC – CH2 CH2 – COONa
N  CH2  CH2  N
NaOOC – CH2 CH2 – COOH
dinatri etylendiamintetraaxetat (complexon III, Na2EDTA, Na2H2Y, Trilon B…)
Các h p ch t complexon ñ u t o ph c ch t b n v i hàng lo t các ion kim lo i v i
thành ph n phân t 1:1, nên chúng ñ u có th s d ng làm thu c th trong chu n ñ xác
ñ nh các ion kim lo i. Song, h p ch t complexon III ñư c s d ng nhi u nh t, vì ph c
c a nó v i ion kim lo i r t b n (b ng B.11.3), nó d tan trong nư c hơn complexon II và
tinh th Na2EDTA. 2H2O có th ñư c coi là ch t g c. S t o ph c c a complexon III v i
các ion kim lo i ñư c th hi n qua phương trình:
Na2H2Y + Mm+
= MY m-4
+ 2H+
+ 2Na+
ñây, quy ñ nh: ðNa2EDTA = MNa2EDTA/2, nên ðMm+ = MMm+/2.
EDTA là m t axit h u cơ 4 l n axit v i pKa1 = 2,0, pKa2 = 2,76, pKa3 = 6,16 và
pKa4 = 10,26, nên s t o ph c MYm-4
s ph thu c vào pH môi trư ng. Ph c ch t càng
b n thì càng có kh năng hình thành pH th p hơn. D a trên kh năng này có th chia
các ph c ch t thành 3 nhóm:
- Nhóm ph c ch t hình thành môi trư ng axit m nh (pH 1 – 2): g m ph c ch t
c a ñ i b ph n các ion kim lo i n ng hóa tr +3, +4 như Fe3+
, Cr3+
, Th4+
…
- Nhóm ph c ch t hình thành môi trư ng pH > 4: g m ph c ch t c a ñ i b
ph n các ion kim lo i n ng hóa tr +2 như: Zn2+
, Pb2+
, Cu2+
, Co2+
, Ni2+
, Fe2+
…và ion
Al3+
.
- Nhóm các ph c ch t hình thành môi trư ng pH ≥ 10: g m ph c ch t c a các
ion Ca2+
, Mg2+
, Ba2+
, Sr2+
.
ðây là cơ s c a vi c chu n ñ phân ño n các ion kim lo i.
B ng B.11.3. H ng s b n ph c ch t c a m t s ion kim lo i v i
axit etylendiamintetraaxetic
Cation Ph c ch t lg KMYm-4 Cation Ph c ch t lg KMYm-4
Ag+
AgY 3-
7,2 Mn2+
MnY 2-
14,04
Pb2+
PbY 2-
18,04 Al3+
AlY -
16,13
Hg2+
HgY 2-
21,8 Zn2+
ZnY 2-
16,5
Cu2+
CuY 2-
18,8 Ca2+
CaY 2-
10,96
Cd2+
CdY 2-
16,46 Sr2+
SrY 2-
8,63
Ni2+
NiY 2-
18,62 Ba2+
BaY 2-
7,76
Co2+
CoY 2-
16,31 Mg2+
MgY 2-
8,69
Fe2+
FeY 2-
14,33 Cr3+
CrY -
24,0
Fe3+
FeY -
25,1 Th4+
ThY 23,2
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………92
a. Ch th trong phương pháp chu n ñ t o ph c
Các ch t ch th là các h p ch t t o ph c ch t màu v i ion kim lo i:
M + aInd ⇆ M(Ind)a, ( ñây b qua ñi n tích)
nên thư ng g i các ch th màu lo i này là ch th màu kim lo i. T i ñi m tương ñương,
dung d ch tiêu chu n (ví d : dung d ch complexon III) ph n ng v i ph c ch t M(Ind)a:
Na2H2Y + M(Ind)a = MYm-4
+ aInd + 2Na+
+ 2H+
làm màu c a dung d ch chuy n t màu c a ph c ch t M(Ind)a sang màu c a ch th t do
Ind. ð s chuy n màu x y ra, b t bu c ph c ch t MYm-4
ph i b n hơn ph c ch t
M(Ind)a.
Do ph n ng t o các ph c ch t MYm-4
và M(Ind)a ph thu c vào pH môi trư ng,
nên mu n cho ph n ng ch th nh y c n duy trì pH giá tr thích h p b ng dung d ch
ñ m pH.
Trong chu n ñ complexon, thư ng dùng các ch t ch th màu là các h p ch t h u
cơ có tính axit, bazơ và t o ph c ch t màu v i ion kim lo i, như v y ñ i v i m t ch th
có th có nhi u màu ng v i t ng d ng c a ch th : màu d ng axit, màu d ng bazơ, màu
d ng ph c ch t. Cho nên ñ m t ch th tho mãn ñư c ñi u ki n c a ch t ch th (m c
7.2 chương III) c n duy trì pH dung d ch giá tr xác ñ nh. Ví d : V i ch th ericrom T
ñen (H2Ind-
):
pH = 6,3 pH = 11,5
H2 Ind-
⇆ HInd2-
⇆ Ind3-
ñ xanh vàng da cam
và màu c a ph c ch t v i ion kim lo i là màu ñ nho, nên c n ti n hành chu n ñ pH ≈
10 v i dung d ch ñ m amoni, ñ s chuy n màu c a ch th là rõ r t nh t: xanh ⇆ ñ .
M t s ch th thư ng dùng cũng như ph m vi ng d ng c a chúng ñư c trình bày
b ng B.12.3.
b. ng d ng chu n ñ complexon III
Chu n ñ complexon III có th ti n hành theo 3 cách: chu n ñ tr c ti p, chu n
ñ ngư c, chu n ñ th .
* Chu n ñ tr c ti p:
ðư c dùng khi ph n ng t o ph c x y ra nhanh, thu n ngh ch và có ch th thích
h p. b ng B.12.3 trình bày các ion kim lo i ñư c xác ñ nh tr c ti p b ng nh ng ch th
khác nhau.
B ng B.12.3. M t s ch th thư ng dùng trong chu n ñ complexon III
Tên ch th Cách pha ch ch
th
Ion kim lo i ñư c
xác ñ nh tr c ti p
pH môi trư ng
Murexit 1% trong NaCl Ca2+
Cu2+
, Ni2+
, Co2+
pH 12
≈10, ñ m amoni
Eriocrom T ñen 1% trong NaCl Mg2+
, Mn2+
, Zn2+
,
Cd2+
, Pb2+
10, ñ m amoni
Xylenol da cam 0,5% trong etanol Bi3+
, Th4+
Hg2+
, Cd2+
, Zn2+
…
1 – 3
5 – 6
Fluorexon 2% trong nư c Ca2+
12
Axit sunphosalixylic 5% trong nư c Fe3+
2
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………93
* Chu n ñ ngư c:
Dùng ñ xác ñ nh các ion kim lo i t o ph c ch m v i complexon III như Al3+
,
Cr3+
… ho c xác ñ nh các ion d b thu phân, ho c không có ch th thích h p. Trong
trư ng h p này, thư ng cho các ion c n xác ñ nh ph n ng v i lư ng dung d ch tiêu
chu n l y dư, sau ñó lư ng dung d ch tiêu chu n dư ñư c chu n ñ b ng MgSO4 v i ch
th eriocrom T ñen ho c b ng các dung d ch tiêu chu n khác như ZnSO4, Pb(NO3)2… n u
ph c ch t c a các ion này kém b n hơn ph c ch t c a các ch t c n xác ñ nh.
* Chu n ñ th :
Dùng ñ xác ñ nh m t s ion kim lo i t o ph c ch t MYm-4
b n hơn ph c ch t c a
ion Mg2+
(MgY2-
). ñây, cho ion c n xác ñ nh ph n ng v i ph c ch t MgY2-
:
Mm+
+ MgY2-
= MYm-4
+ Mg2+
sau ñó lư ng ion Mg2+
gi i phóng ra ñư c chu n ñ b ng complexon III v i ch th
eriocrom T ñen.
Chu n ñ complexon III cho phép xác ñ nh nhi u ion trong h n h p d a trên s
chu n ñ phân ño n và s che các ion gây nhi u.
Chu n ñ phân ño n d a trên s khác nhau v ñ b n c a các ph c ch t pH
khác nhau. Gi thi t trong h n h p có nhi u ion thì ti n hành chu n ñ xác ñ nh các ion
M4+
t i pH < 1 (Ti4+
, Zr4+
…), chu n ñ các ion M3+
t i pH 2 – 3 (Fe3+
, Bi3+
…), sau ñó
chu n các ion M2+
, Al3+
t i pH 3 – 5, còn các ion Ca2+
, Mg2+
, Sr2+
ñư c chu n ñ cu i
cùng t i pH ≥ 10. Ví d : chu n ñ xác ñ nh h n h p Fe3+
, Mg2+
, ñ u tiên chu n ñ xác
ñ nh ion Fe3+
pH = 2 v i ch th axit sunphosalyxilic, sau ñó chu n ñ ti p ion Mg2+
t i
pH = 10 v i ch th eriocrom T ñen.
Chu n ñ v i s che các ion gây nhi u là d a trên s t o ph c ch t b n c a các
ion gây nhi u v i các ph i t khác nhau; các ph c ch t này b n hơn ph c ch t MYm-4
nên
các ion kim lo i gây nhi u s không tham gia ph n ng v i complexon III. Ví d :
Dùng KCN có th che: Fe3+
, Cd2+
, Hg2+
, Cu2+
, Zn2+
, Ag+
, Ni2+
, Co2+
.
Dùng trietanolanmin ñ che Fe3+
, Al3+
.
Dùng F-
che Al3+ ,
Ti4+
, Fe3+
, Zr4+
…
Tóm l i, chu n ñ complexon III v i các cách thao tác khác nhau cho phép xác
ñ nh hàng lo t các ion và phương pháp này càng ngày càng ñư c ng d ng nhi u trong
phân tích ñ nh lư ng. Dư i ñây là nguyên t c chu n ñ m t s ion thư ng g p trong nông
nghi p.
+ Xác ñ nh ion Fe3+
:
Dung d ch ch a ion Fe3+
ñư c trung hòa v pH = 2 và ñun ñ n nhi t ñ 60o
C. Sau
khi cho vào dung d ch vài tinh th axit sunphosalixylic, thì chu n ñ ion s t (III) b ng
complexon III ñ n khi màu dung d ch chuy n t màu h ng sang không màu ho c màu
vàng nh t (màu c a ph c ch t FeY-
). ð nh hư ng c a màu vàng c a ph c ch t FeY-
là
không ñáng k , c n chu n ñ v i dung d ch loãng (≈ 0,001M).
+ Xác ñ nh ñ c ng c a nư c (Xác ñ nh ion canxi và ion magie):
Dung d ch ch a các ion Ca2+
và Mg2+
thì ñư c ñi u ch nh v pH ≈ 10 b ng dung
d ch ñ m amoni và ñư c chu n ñ b ng complexon III v i ch th eriocrom T ñen (t ñ
sang xanh).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………94
Còn n u xác ñ nh riêng ion Ca2+
, thì dung d ch ñư c ñi u ch nh v pH = 12 (ion
Mg2+
s b k t t a dư i d ng Mg(OH)2 và không tham gia ph n ng) và chu n ñ xác
ñ nh ion Ca2+
b ng complexon III v i ch th murexit (t màu ñ sang màu tím).
+ Xác ñ nh ion Al3+
:
Cho vào dung d ch (pH = 4) ch a ion Al3+
lư ng complexon III l y dư. Sau khi
pha loãng dung d ch và cho thêm pyridin, lư ng complexon III dư ñư c chu n ñ b ng
dung d ch ZnSO4 tiêu chu n v i ch th eriocrom T ñen (t màu xanh sang màu ñ ).
+ Xác ñ nh ion PO4
3-
:
Ion PO4
3-
ñư c k t t a dư i d ng MgNH4PO4. 6H2O và ñư c hòa tan l i b ng axit
HCl. Sau khi cho vào dung d ch lư ng complexon III l y dư và ch nh pH v pH = 10
b ng dung d ch ñ m anioni, thì lư ng dư c a complexon III ñư c chu n ñ b ng dung
d ch tiêu chu n MgSO4 v i ch th eriocrom T ñen ñ n khi dung d ch chuy n t màu xanh
sang màu ñ .
+ Xác ñ nh ion SO4
2-
:
Cho vào dung d ch lư ng BaCl2 l y dư, l c b k t t a BaSO4. Cho vào dung d ch
l c lư ng complexon III l y dư và ñi u ch nh pH v pH = 10 (ñ m amoni),
r i chu n ñ lư ng complexon III dư b ng dung d ch tiêu chu n MgSO4 v i ch th
eriocrom T ñen ñ n khi dung d ch chuy n t màu xanh sang màu ñ .
9. ƯU NHƯ C ðI M C A PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TH TÍCH
Phương pháp phân tích th tích có nh ng ưu như c ñi m chính sau:
- Ưu ñi m:
- Trang thi t b dùng trong phân tích ñơn gi n và không ñ t ti n nên, có kh năng
ph c p cao.
- ð chính xác cao, nên cũng ñư c dùng làm phương pháp chu n ñ ki m tra các
phương pháp khác và ñ ki m tra các dung d ch m .
- Có th dùng ñ phân tích nhi u ion vô cơ.
- T c ñ phân tích cao, cao hơn phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a nhi u
l n.
- Có kh năng t ñ ng hoá, n u s d ng ch th là các công c ño.
- Như c ñi m:
- ð chính xác không b ng phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a.
- Ph ng d ng không l n như phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a. Nhi u
ph n ng t o k t t a không ñư c s d ng trong chu n ñ .
Câu h i ôn t p
1. Nh ng yêu c u c a ph n ng chu n ñ ?
2. Phân lo i các phương pháp chu n ñ ? Cách tính ñương lư ng gam c a các ch t tham
gia ph n ng chu n ñ ?
3. Cách pha ch dung d ch tiêu chu n?
4. Các lo i n ng ñ thư ng dùng trong phân tích th tích? Cách tính k t qu phân tích?
5. ðư ng chu n ñ là gì? Cách xây d ng ñư ng chu n ñ c a t ng ph n ng chu n ñ ?
6. S ñ i màu c a ch th dùng trong chu n ñ ? Cách ch n ch th ?
7. ng d ng ñư ng chu n ñ trong vi c ch n ch th và trong xác ñ nh sai s ch th ?
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………95
8. Các phép chu n ñ thư ng dùng (chu n ñ trung hoà, chu n ñ oxi hóa kh , chu n ñ
k t t a, chu n ñ t o ph c), nguyên t c và ph m vi ng d ng c a chúng?
Bài t p
1. C n cân chính xác bao nhiêu gam H2C2O4.2H2O (TKPT) ñ pha ñư c 2 lít dung d ch
tiêu chu n 0,1N dùng trong chu n ñ xác ñ nh KMnO4 trong môi trư ng axit. (ðáp s :
12,6000gam).
2. Tính s gam Na2CO3 (TKPT) ñ pha 250 ml dung d ch, bi t r ng chu n ñ 20 ml dung
d ch này thì h t 30 ml dung d ch HCl 0,05N n u k t thúc chu n ñ t i pH = 8,3. Cho: các
h ng s axit c a H2CO3 là Ka1 = 4,5.10-7
; Ka2 = 4,8.10-11
. (ðáp s : 1,9875gam).
3. Chu n ñ 20 ml dung d ch h n h p hai axit H2SO4 và H3PO4. N u k t thúc chu n ñ
t i pH = 4,66 thì h t 15 ml dung d ch NaOH 0,1N. N u k t thúc chu n ñ t i pH = 9,8 thì
h t 25 ml dung d ch NaOH 0,1N. Tính n ng ñ mol/l c a m i axit trong h n h p ñ u.
Cho: các pKa c a H3PO4 là pKa1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,38; axit H2SO4 ñi n li
hoàn toàn. (ðáp s : H2SO4 0,0125M, H3PO4 0,05M).
4. Chu n ñ 20 ml dung d ch CH3COOH 0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N. N u phép
chu n ñ m c sai s : ± 1%, thì khi k t thúc chu n ñ pH c a dung d ch b ng bao nhiêu?
Bi t pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : pH –0,1% = 6,76, pH +0,1% = 10,7).
5. Cho 50ml dung d ch NaOH 0,1N vào 90 ml dung d ch CH3COOH 0,07N, tính pH
dung d ch sau ph n ng! C n thêm vào bao nhiêu ml dung d ch NaOH 0,1N n a thì t i
ñi m tương ñương? Bi t pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : pH = 5,34, 13ml NaOH
0,1N).
6. Cân 6 gam m u g m NaOH, Na2CO3 và H2O pha thành 1 lít dung d ch. Bi t r ng,
chu n ñ 25ml dung d ch này thì h t 16,5 ml dung d ch HCl 0,1N n u k t thúc chu n ñ
t i pH 8,3 v i ch th phenolphtalein); còn khi cũng chu n ñ lư ng trên, nhưng k t thúc
chu n ñ t i pH = 4 (ch th metyl da cam) thì h t 20,5 ml dung d ch HCl 0,1N. Tính %
kh i lư ng các ch t trong m u phân tích? Bi t: H2CO3 có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,32.
(ðáp s : 33,33% NaOH, 28,26% Na2CO3, 38,41% H2O).
7. T dung d ch HCl 0,3 N và dung d ch NH4OH 0,2N, tính th tích m i dung d ch c n
l y ñ pha ñư c 250 ml dung d ch ñ m có pH = 8,46. Bi t: pKb c a NH4OH = 4,74. (ðáp
s : 89,3ml HCl, 160,7ml NH4OH).
8. T dung d ch CH3COOH 1M và dung d ch CH3COONa 1M, hãy tính th tích c n l y
các dung d ch ñ pha 250 ml dung d ch ñ m CH3COOH/CH3COONa 1M có pH = 5,08.
Bi t: pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : 83,3ml CH3COOH, 166,7ml CH3COONa).
9. Cân 1,2 gam m u ch a Na2CO3, NaHCO3 và t p ch t trơ hoà thành 250 ml dung d ch.
Chu n ñ 50 ml dung d ch này, n u k t thúc chu n ñ t i pH = 8,3 thì h t 5,7 ml dung
d ch HCl 0,2N, n u k t thúc chu n ñ t i pH = 4 thì h t 15,2 ml dung d ch HCl 0,2 N.
Tính % kh i lư ng c a m i mu i trong m u phân tích. Bi t: H2CO3 có pKa1 = 6,35; pKa2
= 10,32. (ðáp s : 50,35% Na2CO3, 26,6% NaHCO3).
10. Cân 0,588gam K2Cr2O7, hoà thành 300 ml dung d ch. C n bao nhiêu ml dung d ch
này, ñ khi thêm KI dư và H2SO4 loãng r i chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra h t 25,16 ml
dung d ch Na2S2O3 0,1N. (ðáp s : 62,9ml).
11. Hoà tan 4,895 g m u ch ch a KCl và NaCl thành 500 ml dung d ch. Chu n ñ 25 ml
dung d ch này h t 20 ml dung d ch AgNO3 0,1N. Tính % kh i lư ng c a CaCl2 trong
m u. (ðáp s : 76% KCl).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………96
11. Hoà tan 2,062g m u ch ch a CaCl2 và MgCl2 thành 500 ml dung d ch. Chu n ñ 25
ml dung d ch này h t 35 ml dung d ch AgNO3 0,1N. Tính % kh i lư ng c a KCl trong
m u. (ðáp s : 53,83% KCl).
12. Thêm 40 ml dung d ch (NH4)2C2O4 0,1N vào 25 ml dung d ch ch a ion Ca2+
. L c b
k t t a, l y ph n dung d ch. Ti n hành chu n ñ dung d ch này trong môi trư ng H2SO4
loãng h t 15 ml KMnO4 0,15N. Tính s gam ion Ca2+
có trong 1 lít dung d ch. (ðáp s :
1,4g ion Ca2+
).
13. Hoà tan 5 gam m u ch a ion Pb2+
thành dung d ch r i k t t a toàn b lư ng ion Pb2+
dư i d ng PbCrO4. Hoà tan k t t a b ng H2SO4 loãng và thêm KI dư. Chu n ñ lư ng I2
gi i phóng ra h t 25 ml dung d ch Na2S2O3 0,2N. Tính % kh i lư ng Pb trong m u. (ðáp
s : 6,9% Pb).
14. Hòa tan hoàn toàn 0,2425 gam m u ch ch a mu i c a các ion Ca2+
và Mg2+
thành
500 ml dung d ch. L y 20 ml dung d ch này và ñi u ch nh pH ñ n 10 r i chu n ñ h t
11,75ml dung d ch complexon III 0,016N v i ch th eriocrom T ñen. N u chu n ñ 10
ml dung d ch này pH = 12 v i ch th murexit h t 4,85 ml dung d ch Trilon B nói trên.
Tính % kh i lư ng c a Ca và Mg trong ñá vôi. (ðáp s : 32% Ca, 4,06% Mg).
15. Tính s ml dung d ch ch th K2CrO4 0,5M cho vào 20 ml dung d ch NaCl 0,1N, ñ
khi chu n ñ xác ñ nh ion Cl-
b ng dung d ch AgNO3 0,05N thì m c sai s + 0,1%. Bi t:
TAgCl = 1,78.10-10
; T Ag2CrO4 = 1,1.10-12
. (ðáp s : ≈ 0,12ml).
16. Hoà tan 0,0202 gam ñá vôi r i k t t a hoàn toàn ion Ca2+
dư i d ng CaC2O4. Hoà tan
k t t a b ng dung d ch H2SO4 loãng dư r i thêm vào ñó 35 ml dung d ch KMnO4
0,0366N. Lư ng KMnO4 dư ñư c chu n b ng 9,57 ml dung d ch FeSO4 0,1N. Tính %
kh i lư ng c a Ca trong m u phân tích. (ðáp s :31,9%).
17. M t m u nư c khoáng ch ch a mu i hydrocacbonat và sunphat c a các ion Ca2+
và
Mg2+
. Chu n ñ 100ml nư c này v i ch th metyl da cam (pHkt = 4) h t 20,5 ml dung
d ch HCl 0,04N. M t khác, sau khi ñun nóng r i chu n ñ 50 ml nư c khoáng này pH =
10 v i ch th eriocrom T ñen thì h t 20 ml dung d ch Trilon B 0,025N. Tính ñ c ng
toàn ph n và ñ c ng vĩnh c u c a nư c khoáng. (ðáp s : ð c ng t m th i K = 8,2, ñ
c ng vĩnh c u K = 10).
18. Hoà tan 5 gam m u có ch a ñ ng thành 250ml dung d ch ion Cu2+
. L y 25 ml dung
dich này cho tác d ng v i dung d ch KCNS và KI l y dư. Chu n ñ lư ng I2 gi i phóng
ra h t 15 ml dung d ch Na2S2O3 0,1N. Tính % kh i lư ng Cu trong m u. (ðáp s :19,2%
Cu).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………97
Chương IV
PHÂN TÍCH CÔNG C
1. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP
Phân tích công c là cách thư ng g i c a phân tích b ng công c g m các phương
pháp phân tích mà ñó dùng các máy ño ñ ñánh giá và theo dõi các ñ i lư ng v t lí, hoá
h c liên quan ñ n h phân tích. Phân tích công c là lĩnh v c r t r ng bao g m nhi u
phương pháp khác nhau, d a vào tương tác c a ch t c n phân tích v i các tác nhân phân
tích và tính ch t ñ c trưng c a ñ i lư ng ño có th chia thành các nhóm cơ b n sau: các
phương pháp quang h c, các phương pháp ño ñi n t , các phương pháp tách, các phương
pháp nhi t.
1.1. Nhóm phương pháp quang h c
D a trên s tương tác c a ch t c n phân tích v i các b c x ñi n t ho c s phát
ra các b c x ñi n t c a ch t c n phân tích.
V t th ñư c c u t o b i các nguyên t và các phân t . S tương tác c a chúng
v i các b c x ñi n t r t khác nhau và cho các hi u ng quang h c khác nhau. Vi c ño
các hi u ng quang h c này s giúp phân tích ñư c các ch t. D a trên hi u ng quang
h c khi v t ch t tương tác v i b c x ñi n t có th chia các phương pháp quang h c
thành hai nhóm chính:
- Các phương pháp quang ph , là các phương pháp d trên s trao ñ i năng
lư ng gi a v t ch t và b c x ñi n t .
- Các phương pháp không quang ph , là các phương pháp d a trên s thay ñ i
m t s tính ch t quang h c c a b c x ñi n t dư i tác ñ ng c a v t ch t c n nghiên c u,
song, năng lư ng c a b c x ñi n t không b thay ñ i.
a. Các phương pháp quang ph
B c x ñi n t (ánh sáng) là khái ni m r t r ng g m t p h p c a các h t photon
(h t ánh sáng, tia ánh sáng) có năng lư ng khác nhau. X p theo năng lư ng c a tia b c
x ñi n t t cao xu ng th p cao s có các lo i tia chính sau: tia vũ tr , tia dz , tia rơnghen,
tia t ngo i, ánh sáng nhìn th y, tia h ng ngo i, b c x nhi t, sóng vô tuy n, sóng
rañio…
V t ch t nghiên c u luôn ch a các h t electron, proton, neutron. tr ng thái bình thư ng,
các h t này luôn n m trên các quĩ ñ o xác ñ nh ph thu c vào năng lư ng c a nó, nhưng
khi nó nh n thêm năng lư ng (b c x ñi n t , nhi t, công…) nó có th thay ñ i quĩ ñ o
và h u qu là d n ñ n các hi u ng quang h c ti p theo, ñó là v t ch t h p th b c x
ñi n t ho c phát ra b c x ñi n t . Khi v t ch t h p th b c x ñi n t s t o ra quang
ph h p th , còn khi v t ch t phát ra b c x ñi n t s t o ra quang ph phát x . Tuỳ
theo b c x ñi n t mà v t ch t h p th ho c phát ra có th ño ñư c, ñã xây d ng các
phương pháp ño như: quang ph h p th rơnghen, quang ph phát x rơnghen, quang ph
h p th nguyên t , quang ph phát x nguyên t , quang ph h p th phân t vùng t
ngo i và kh ki n, quang ph huỳnh quang, quang ph h p th h ng ngo i, phương pháp
c ng hư ng t h t nhân.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………98
b. Các phương pháp không quang ph
Ngoài năng lư ng c a mình b c x ñi n t còn các tính ch t khác như hư ng
truy n, m t ph ng truy n c a nó. Khi b c x chuy n t môi trư ng này sang môi trư ng
khác các tính ch t này cũng thay ñ i theo, t o ra các hi u ng quang h c như s chi t
quang, s phân c c quang. Vi c ño các hi u ng này cho các phương pháp: phương pháp
ño chi t quang và phương pháp ño phân c c.
1.2. Nhóm các phương pháp ñi n t
D a trên vi c theo dõi các tính ch t ñi n, t c a h c n phân tích ho c tương tác
c a các ch t c n phân tích v i các ñ i lư ng ñi n t , t ñó cho các phương pháp ño ñi n
và các phương pháp ño t .
Phương pháp ño ñi n d a trên các quá trình v t lí, hóa h c x y ra trên ñi n c c và
trong dung d ch gi a hai ñi n c c. Các quá trình này g n li n v i s bi n ñ i các ñ i
lư ng v t lí như: ñi n th (E), dòng ñi n (I, i), ñi n tr (R), ñi n dung (C), tr kháng (L),
ñ d n ñi n (S)… Nh ng ñ i lư ng v t lí k trên ñ u liên quan ñ n n ng ñ và b n ch t
c a ch t phân tích. Thông qua vi c ño các ñ i lư ng v t lí này có th xác ñ nh ñư c
thành ph n ñ nh tính, thành ph n ñ nh lư ng các ch t c n phân tích trong h . D a vào
m i quan h c a ñ i lư ng v t lí ño ñư c v i ch t c n phân tích ñã xây d ng nhi u
phương pháp ño ñi n khác nhau: phương pháp ño ñi n th , phương pháp c c ph ,
phương pháp von – ampe, phương pháp ñi n kh i lư ng, phương pháp ño ñ d n ñi n,
phương pháp ñi n di…
1.3. Nhóm các phương pháp tách
ð i b ph n các phương pháp phân tích hoá h c và nhi u phương pháp phân tích
công c c n có s tách các ph n gây nhi u trư c khi ti n hành các phép ño. Có th tách
ch t gây nhi u ho c thành ph n c n phân tích ra kh i h n h p. Phương pháp tách không
ch lo i b thành ph n gây nhi u mà còn có th làm giàu m u.
Các phương pháp tách thông d ng là phương pháp k t t a, phương pháp ñi n
phân, phương pháp chưng c t, phương pháp chi t, phương pháp s c kí.
1.4. Nhóm các phương pháp nhi t
D a trên s phân hu ho c chuy n c u trúc c a ch t c n phân tích dư i s tác
ñ ng c a nhi t. Nhi t ñ mà ñó di n ra ph n ng hoá h c g i là nhi t ñ phân hu ,
nhi t ñ chuy n hoá, nó bi u th y u t ñ nh tính c a ch t c n phân tích. Kh i lư ng v t
ch t b m t ñi do s phân hu b i nhi t cho bi t y u t ñ nh lư ng c a v t c n phân tích.
Trong khuôn kh cho phép c a giáo trình, dư i ñây ch trình bày v nguyên t c
c a các phương pháp h p th vùng t ngo i và ánh sáng nhìn th y, phương pháp ño ñi n
th và phương pháp chi t.
2. PHƯƠNG PHÁP QUANG PH H P TH PHÂN T VÙNG T NGO I VÀ ÁNH
SÁNG NHÌN TH Y
Trong t nhiên, các phân t luôn luôn có các d ng chuy n ñ ng: chuy n ñ ng
quay c a các phân t , dao ñ ng c a các electron liên k t, s chuy n orbitan c a electron
trong phân t . ng v i các d ng chuy n ñ ng s có các d ng năng lư ng tương ng ñ c
trưng cho phân t . Gi a các d ng chuy n ñ ng, n u so sánh ñ l n năng lư ng thì có:
Năng lư ng chuy n ñ ng quay (Er) nh hơn năng lư ng dao ñ ng (Eo) và năng
lư ng chuy n d ch orbitan (Ee): Er<E0<Ee.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………99
Năng lư ng c a tia t ngo i và ánh sáng nhìn th y tương ñương v i năng lư ng
Ee, nên nó t o nên s d ch chuy n electron t orbian này sang orbitan khác (thay ñ i
tr ng thái orbitan) t o nên quang ph . Khi v t ch t h p th b c x ñi n t có quang ph
h p th vùng t ngo i và kh ki n, thư ng ñư c g i là quang ph h p th d ch chuy n
electron. Vùng ánh sáng t ngo i và ánh sáng nhìn th y g m các sóng có bư c sóng t
200 – 800 nm (2000 – 8000 AO
) có năng lư ng ñ ñ kích thích các electron liên k t d ch
chuy n t orbitan liên k t sang orbitan ph n liên k t.
Vùng ánh sáng này ñư c chia thành 3 vùng nh v i các bư c sóng ánh sáng (λ )
khác nhau:
- Bư c sóng <200nm - vùng t ngo i chân không
- Bư c sóng t 200 ñ n 400nm - vùng t ngo i g n
- Bư c sóng t 400 ñ n 800nm - vùng ánh sáng nhìn th y.
Thông thư ng hay s d ng vùng ánh sáng t ngo i và ánh sáng nhìn th y, vì d
kh ng ch ñi u ki n ño. Phương pháp ño v i d i b c x ñi n t có các bư c sóng t 400
ñ n 800nm còn ñư c g i là phương pháp tr c quang so màu hay ng n g n là phương
pháp so màu.
Phương pháp so màu d a trên s chuy n thành ph n xác ñ nh thành h p ch t h p
th ánh sáng vùng nhìn th y r i ño lư ng h p th ánh sáng, t ñó suy ra hàm lư ng
thành ph n c n phân tích.
2.1. Cơ s lí thuy t c a phương pháp so màu
a. ð nh lu t Bugơ - Lambe- Bia
Gi s t n t i m t môi trư ng ñ ng nh t có chi u dày là l ch a ch t màu có kh
năng h p th ánh sáng. Cho tia sáng ñơn s c có bư c sóng λ và cư ng ñ Io ñi qua môi
trư ng ñó (tia sáng này không b ph n x , khúc x và tán x ). Sau khi b môi trư ng h p
th , dòng sáng y u ñi và ch còn cư ng ñ I. Quan h gi a Io và I ñư c xác ñ nh theo
ñ nh lu t Bugơ - Lambe- Bia:
I/Io=10- ε lC
(IV-
1)
ð t A = -lg I/Io và g i là ñ h p th quang, thì:
A = ε lC (IV- 2)
Trong ñó: - ε là h s h p th n ng ñ , h s này ch ph thu c vào b n ch t c a ch t
màu và bư c sóng ánh sáng h p th , n u n ng ñ C ñư c tính b ng mol/lít thì ε là h s
h p th phân t gam và thư ng không l n hơn 2.105
, n u C tính b ng n ng ñ % thìε là
h s h p th %…
- l là chi u dày c a t ng h p th ánh sáng, ño b ng cm,
- C là n ng ñ ch t màu, có th là n ng ñ M, %, mg/ml…
Như v y, ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia phát bi u như sau: ñ h p th quang c a
dung d ch h p th màu là t l thu n v i chi u dày c a t ng h p th màu và n ng ñ ch t
màu có trong t ng ñó.
ð nh lu t Bugơ - Lambe - Bia còn ñư c g i là ñ nh lu t Lambe - Bia, ñ h p th
quang A còn ñư c g i b ng m t thu t ng khác ñó là m t ñ quang D.
b. Tính ch t c a ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia:
Tính ch t quan tr ng nh t c a ñ nh lu t này ñó là tính c ng tính. Tính c ng tính
này ñư c th hi n theo 3 hư ng sau:
- Tính c ng tính theo chi u dày c a t ng h p th màu:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………100
N u có th chia t ng h p th màu thành n ph n nh thì t ng ñ h p th quang c a
các ti u ph n là ñ h p th quang c a toàn b dung d ch màu. T c:
A = ε lC = εl1C +εl2C + …+ εlnC = εC∑n
i=1 li, (IV-
3)
trong ñó: l = l1 + l2 + …+ ln.
ng d ng tính ch t này, có th tăng ñ h p th quang c a dung d ch màu loãng
b ng vi c s d ng ng màu (cuvet) có kích thư c hơn l n ho c gi m ñ h p th quang
c a dung d ch màu ñ c b ng vi c s d ng cuvet có kích thư c nh l n, ñ vi c ño ñ h p
th quang ñ t ñ chính xác cao. Trong th c t , ch s n xu t các cuvet có ñ dày t 0,1
ñ n 10cm, thư ng là cuvet 1cm. Không dùng các lo i cuvet nh hơn 0,1cm, vì lúc này
r t khó rót dung d ch vào cuvet; không dùng các lo i cuvet l n hơn 10cm, vì lúc này s
khúc x ánh sáng quá l n gây sai s phân tích.
- Tính c ng tính theo n ng ñ ch t h p th màu:
N u có th chia n ng ñ ch t h p th màu thành n ph n nh thì t ng ñ h p th
quang c a các ti u ph n là ñ h p th quang c a toàn b dung d ch màu. T c:
A = ε lC = εlC1 +εlC2 + …+ εlCn = εl∑n
i=1 Ci, (IV-
4)
trong ñó: C = C1 + C2 + …+ Cn
ng d ng tính ch t này, có th tăng ñ h p th quang c a dung d ch màu loãng
b ng vi c cách cho thêm ch t màu ho c gi m ñ h p th quang c a dung d ch màu ñ c
b ng pha loãng dung d ch màu hay l y lư ng ch t màu ít hơn làm phân tích, ñ vi c ño
ñ h p th quang ñ t ñ chính xác cao.
- Tính c ng tính theo thành ph n các ch t h p th màu:
N u trong dung d ch có n ch t h p th màu và m i ch t màu ñ u tuân th ñ nh
lu t Bugơ - Lambe - Bia thì t ng ñ h p th quang c a các ch t màu là ñ h p th quang
c a toàn b dung d ch màu. T c:
A = ε lC = ε1lC1 +ε2lC2 + …+ εnlCn = l.∑n
i=1 εi Ci (IV-
5)
ng d ng tính ch t này có th có th gi i bài toán phân tích nhi u ch t màu trong
dung d ch phân tích.
Dùng máy ño ñ xác ñ nh ñ h p th quang. ð chính xác c a máy ño là cao nh t
khi A = 0,4343. Song, trong kho ng A t 0,15 - 0,7, sai s ño là không ñáng k , do ñó
khi ño A c n ñi u ch nh chi u dày t ng h p th hay n ng ñ ch t màu ñ giá tr A ño
ñư c n m trong kho ng ñó.
Ngoài vi c ño A, còn có th ño truy n quang T%: T% = (I/Io).100. Tuy nhiên,
phép ño này ít ñư c s d ng trong phân tích ñ nh lư ng, vì hàm s T% = f(C) không
tuy n tính như hàm s A = f(C). Thư ng ch dùng ño T% khi căn ch nh máy ño. Lưu í:
T% = 100 thì A = 0.
c. Ph m vi ng d ng c a ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia:
ð nh lu t Bugơ - Lambe - Bia ch tuy n tính trong các ñi u ki n sau:
+ Ánh sáng ñi qua dung d ch màu là ánh sáng ñơn s c, vì ñ i v i các ánh sáng có
các bư c sóng khác nhau thì h s h p th màu c a ch t màu khác nhau d n ñ n ñ h p
th quang ño ñư c s khác nhau. T c, ng v i hai bư c sóngλ 1 vàλ 2 có: Aλ1 =
ε λ1.l.C ≠ Aλ2 = ε λ2.l.C.
+ V i m t kho ng n ng ñ ch t màu. ð th bi u di n s ph thu c A = f(C)
thư ng có các d ng như trong các hình H.1a.4, H.1b.4.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………101
Nguyên nhân t o ra các d ng này như sau:
- D ng 1:
ðây là ñư ng lí thuy t.
- D ng 2:
n ng ñ quá cao, các ch t màu che khu t nhau d n ñ n ñ h p th quang dung
d ch b gi m.
- D ng 2, 3:
n ng ñ quá cao, các ch t màu c u trúc l i t o ra ch t m i có h s h p th
khác v i ch t màu n ng ñ th p, d n ñ n ñ h p th quang dung d ch tăng (d ng 3)
ho c gi m (d ng 2).
- D ng 4:
ð i v i các ch t phân tích mà màu c a nó có ñư c nh t o ph c ch t màu, song,
h ng s b n không ñ l n, thì n ng ñ th p c a ch t c n phân tích ph n ng t o màu
chưa x y ra ho c x y ra không hoàn toàn, d n ñ n ñ h p th quang b gi m. Còn n ng
ñ cao thì nguyên nhân l i như các d ng ñư ng 2, 3.
Do ñó khi ño c n ki m tra s tuy n tính c a ñ nh lu t ñ xác ñ nh kho ng dung
d ch c n ño. ð i v i các d ng ñư ng 2, 3, n ng ñ ño là t 0 ñ n C1, còn v i d ng
ñư ng 4 là t C1 ñ n C2.
a b
Hình H.1a.4, H.1b. 4: M t s d ng ñư ng A = f(C)
+Dung d ch màu là dung d ch th t, t c trong dung d ch không có k t t a, huy n
phù hay nhũ tương, vì các h t này tán x m nh ánh sáng và làm thay ñ i cư ng ñ ánh
sáng ñi ra kh i cuvet chi u vào b phân ño.
+ ði u ki n ño là th ng nh t m i m u, vì ño so màu là phép ño so sánh. Khi
ñi u ki n ño thay ñ i có th d n ñ n:
- N ng ñ ch t màu thay ñ i. Ví d : Khi s d ng dung môi là các ch t d bay
hơi, n u th i gian ño không như nhau, lư ng dung môi bay ñi không như nhau d n ñ n
n ng ñ bi n ñ i khác nhau, t o nên sai s phân tích.
- Thay ñ i d ng ch t màu. Ví d : Khi ño màu vàng c a ion CrO4
2-
, n u pH dung
d ch thay ñ i chuy n sang môi trư ng axit, trong dung d ch hình thành ion Cr2O7
2-
có
màu da cam:
2 CrO4
2-
+ 2H+
= Cr2O7
2-
+ H2O,
vàng da cam
làm sai l ch s ño.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………102
+ Không pha loãng dung d ch màu, nh t là ñ i v i các ph c ch t màu không b n
vì khi pha loãng ph c ch t màu b phân li, ví d : ML ⇆ M + L làm cho ph c ch t màu
thay ñ i v cư ng ñ màu cũng như d ng màu (màu c a d ng ML sang màu c a d ng L)
2.2. Nh ng yêu c u ñ i v i ph c ch t màu
Trong nhi u trư ng h p ch t c n phân tích không có màu ho c cư ng ñ màu
không ñ l n, ph i t o màu cho chúng b ng các ph n ng thích h p. Vi c t o màu
thư ng d a trên các ph n ng t o ph c ch t có màu. Ph n ng ñư c l a ch n ph i tho
mãn các yêu c u sau:
* Ph c ch t ph i có ñ b n l n:
Ph c ch t càng b n thì nh hư ng c a s pha loãng và các ph n ng ph càng
gi m nên phép ño ñ t ñ chính xác cao. Ngoài ra, không c n ph i dùng quá dư thu c th ,
cho phép gi m chi phí phân tích.
* Ph c ch t ph i có h s h p th phân t gam l n:
Ph c ch t có h s h p th gam l n thì phép ño s nh y cao, cho phép phân tích
lư ng nh v i ñ chính xác cao hơn, ví d : ph c ch t [Cu((NH3)4]2+
cóε = 500, còn
ph c ch t c a ion Cu2+
v i dithizon cóε = 5000, do ñó, phép ño v i ph c ch t Cu -
dithizon s nh y hơn 10 l n.
*Ph c ch t ph i có thành ph n xác ñ nh:
T c trong dung d ch ch có m t ph c ch t màu hình thành, b i vì m i ch t màu
có m t giá tr ε và như v y, khi trong dung d ch hình thành nhi u ch t màu thì tính
tuy n tính c a ñ nh lu t Lamba - Bia s b vi ph m khi qui n ng ñ ch t phân tích v m t
d ng ch t màu nào ñó.
Mu n cho trong dung d ch ch t n t i m t ch t màu c n ch n các ñi u ki n ph n
ng thích h p như:
- Dùng thu c th ph i có tính ch n l c cao, t c ch t o màu v i m t ion nh t
ñ nh. Ví d : xác ñ nh ion Fe3+
trong h n h p v i các ion Al3+
, Ca2+
, Mg2+
, thì ch n
thu c th là KCNS và ti n hành ph n ng môi trư ng axit pH = 2, vì ch có ion Fe3+
t o ph c ch t màu, còn các ion khác không ph n ng.
- Thu c th ph i có n ng ñ xác ñ nh ñ b o ñ m ch có m t ph c ch t màu ñư c
hình thành, b i vì ph n ng t o ph c ch t thư ng x y ra theo nhi u b c. Ví d : ph n
ng t o ph c ch t màu gi a ion Fe3+
và ion CNS-
x y ra như sau:
Fe3+
+ 2CNS-
= [Fe(CNS)2 ]+
, khi [CNS-
]dư = 1,2.10-
2
M
Fe3+
+ 3CNS -
= [Fe(CNS)3], khi [CNS-
]dư = 4.10-2
M
Fe3+
+ 4CNS -
= [Fe(CNS)4]-
, khi [CNS-
]dư = 1,6.10-
1
M
Fe3+
+ 5CNS -
= [Fe(CNS)5]2-
, khi [CNS-
]dư = 7.10-1
M
Theo s bi n ñ i c a n ng ñ thu c th mà màu s c c a ph c ch t bi n ñ i t
màu vàng sang màu ñ . Do ñó, ñ ch có m t lo i ph c ch t màu hình thành ph i cho
lư ng dư thu c th như nhau c dung d ch phân tích và dung d ch tiêu chu n.
- pH môi trư ng ph i n ñ nh m t giá tr nh t ñ nh, b i vì các ion kim lo i
trong dung d ch ch u s thu phân:
Mm+
+ H2O ⇄ M(OH)(m-1)+
+ H+
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………103
M(OH)(m-1)+
+ H2O ⇄ M(OH)2
(m-2)+
+ H +
…
và ligand (ph i t ) (L) thư ng là các axit, bazơ nên s t o ph c ch t gi a các cation Mm+
và các ph i t L ph thu c vào pH môi trư ng. Ví d :
Ph n ng t o ph c ch t màu gi a các ion Fe3+
và CNS-
ch x y ra pH < 2,5, vì
pH cao hơn thì ion Fe3+
b thu phân:
Fe3+
+ 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+
Hay ph n ng t o ph c ch t màu gi a ion Fe3+
và axit salyxilic (sal) x y ra như
sau:
Fe3+
+ sal = [Fe(sal)]+
+ 2H+
pH < 4
tím ñ
Fe3+
+ 2sal = [Fe(sal)2]-
+ 4H+
pH 4 → 9
ñ
Fe3+
+ 3sal = [Fe(sal)3]3-
+ 6H+
pH > 9
vàng
Nên, trong phân tích so màu ion Fe3+
v i thu c th axit salyxilic thư ng ti n hành t i pH
= 2 – 2,5.
* Ph c ch t màu ph i b n v i th i gian ñ k p ño ñ h p th quang:
Th i gian thích h p ñ ño là khi ñ h p th quang dung d ch ñ t c c ñ i và
không ñ i. Th i gian b n c a ch t màu càng dài càng t t, ít nh t ph i ñ t t 5 – 10 phút.
ðư ng bi u di n s ph thu c A = f(t) thư ng có 2 d ng H.2a.4 và H.2b.4.
Như v y, v i d ng ñư ng như hình H.2a.4 thì th i gian ño là t 0 – t1, hình
H.2b.4 là t t1 – t2, các kho ng th i gian này ñ u ph i ñ t t 5 ñ n 10 phút tr lên.
N u ph c ch t kém b n v i th i gian thì có th dùng thang màu gi . Thang màu
gi là dãy dung d ch có màu và cư ng ñ màu gi ng màu dung d ch kh o sát nhưng màu
b n hơn. Thang màu gi thư ng ñư c pha t các h p ch t vô cơ. Ví d : kh o sát màu da
cam c a caroten có th dung d ch K2Cr2O7 ñ pha thang màu gi .
a b
Hình H.2a.4 và H.2b.4: ðư ng bi u di n ph thu c A= f(t)
2.3. Ph h p th và ch n bư c sóng ño
* Ph h p th :
Ph h p th là ñư ng bi u di n s ph thu c c a giá tr ñ h p th quang A
ho cε vào bư c sóng ánh sáng. Trong vùng ánh sáng nhìn th y, thư ng g p ph h p th
v i m t c c ñ i (hình H.3.4).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………104
Hình H.3.4: Ph h p th c a thu c th và ph c ch t màu:
1- Thu c th , 2- Ph c ch t màu
Ph h p th là thông tin r t quan tr ng ñư c ng d ng trong phân tích ñ nh tích
và ñ nh lư ng.
Trong phân tích ñ nh tính: Ph h p th là m t thông s ñ c trưng cho m i ch t
nên qua vi c xác ñ nh ph h p th có th xác ñ nh ñư c thành ph n ñ nh tính c a dung
d ch phân tích. Tuy v y, không s d ng ph h p th trong phân tích ñ nh tính các ch t vô
cơ. Trong phân tích các h p ch t h u cơ, cũng ch dùng ph h p th ñ ki m tra ñ s ch
c a các ch t thông qua so sánh ph h p th c a ch t c n phân tích v i ph h p th c a
ch t chu n.
Trong phân tích ñ nh lư ng: Dùng ph h p th ñ ch n bư c sóng ño ñ h p th
quang.
* Ch n bư c sóng ño ñ h p th quang:
Ch n bư c sóng ño ñ h p th quang là m t khâu r t quan tr ng trong phân tích
ñ nh lư ng b ng phương pháp so màu, vì nó có nh hư ng l n ñ n ñ chính xác và ñ
nh y c a phép phân tích. Vi c ch n bư c sóng ño d a trên các nguyên t c sau:
+ Trư ng h p dung d ch ch có ch t phân tích h p th màu còn thu c th không
h p th màu, thì ch n bư c sóng ño (λ ), ñó ñ h p th quang ñ t giá tr c c ñ i, vì
ñây nh hư ng c a bư c sóng ño ñ n k t qu phân tích là nh nh t. Bư c sóng ñoλ ng
v i giá tr A c c ñ i g i làλ max.
+ Trư ng h p thu c th cũng h p th màu, thì có th ch n bư c sóng ño theo 1
trong 2 cách sau:
- Cách th nh t: ch n bư c sóng ño sao cho ñó hi u h s h p th phân t gam
c a ph c ch t màu và c a thu c th (∆ε ) ñ t giá tr c c ñ i.
- Cách th hai: ch n bư c sóng ño sao cho ñó ñ ng th i hi u h s h p th
phân t gam c a ph c ch t màu và c a thu c th (∆ε ) ñ t giá tr c c ñ i và t s ε ph c
ch t màu/ε thu c th cũng ñ t c c ñ i. Trong trư ng h p này, ñôi khi cũng ph i hài lòng v i
∆ε g n v i giá tr c c ñ i.
+ Trư ng h p phân tích h n h p nhi u ch t màu:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………105
D a trên s c ng tính c a ñ nh lu t Lambe - Bia (bi u th c IV- 5), có th xác
ñ nh n ch t màu cùng m t lúc n u ño ñ h p th quang c a dung d ch phân tích n bư c
sóng λ i ( i = 2, 3,…, n) khác nhau. Như v y, khi bi u di n ñ h p th quang t ng bư c
sóng s có n phương trình th hi n m i tương quan Aλ 1, Aλ 2, …., Aλ n v i các n ng
ñ c a n ch t màu. Gi i h phương trình b c nh t này s thu ñư c các giá tr n ng ñ c a
các ch t màu. Thông thư ng hay ch n các bư c sóng ng v i s h p th c c ñ i c a
t ng ch t màu. Ví d : Xác ñ nh ñ ng th i chlorophyl a và chlorophyl b trong dung d ch
d a vào vi c ño ñ h p th quang 2 bư c sóng 662nm (λ max c a chlorophyl a) và
644nm (λ max c a chlorophyl b).
* T o ánh sáng ñơn s c:
Hi n nay, có 3 phương pháp t o ánh sáng ñơn s c, ñó là dùng kính l c, dùng lăng
kính và dùng m ng. Ph bi n nh t là 2 phương pháp dùng kính l c và dùng lăng kính, vì
s n ph m t o ra có giá thành r cho phép s n xu t các máy ño v i giá thành r .
+ Phương pháp dùng kính l c:
ðó là d ng c làm b ng kính trong ñó ñã hoà tan nh ng ch t màu có th h p th
m t ph n ánh sáng tr ng, do ñó, ch cho ph n ánh sáng c n thi t ñi qua. B l c này có ñ
phân gi i 20 – 100 nm tuỳ theo t ng kính l c, vì th , khi c n ño ñ h p th quang m t
bư c sóng c th , không th dùng lo i máy ño v i phương pháp t o ánh sáng ñơn s c
này. Hi n nay, thư ng các máy ño ñư c thi t k v i 5 - 7 kính l c cho vùng ánh sáng
nhìn th y.
+ Phương pháp dùng lăng kính:
ðây là phương pháp tách ánh sáng d a trên s khúc x c a các tia ánh sáng khi ñi
qua lăng kính. Ánh sáng tr ng khi ñi qua lăng kính s b tách ra thành các ánh sáng màu
khác nhau. ð phân gi i ñ t 0,1 - 0,5nm, ñ t ñ chính xác c n thi t cho ño ñ h p th
quang c a m t bư c sóng c th .
2.4. ðo so màu
a. Máy so màu
Máy ño có hai lo i, lo i 1 tia sáng (H.4a.4) và lo i hai tia sáng (H.4b.4). Lo i 1
tia sáng ñơn gi n, r ti n, song, không th t ghi quang ph (ph h p th ), thư ng dùng
trong ño ng d ng, ño phân tích ñ nh lư ng. Lo i 2 tia sáng cho phép t ghi quang ph ,
song, ñ t ti n, thư ng dùng trong nh ng nghiên c u cơ b n g m c nghiên c u phân tích
ñ nh tính và phân tích ñ nh lư ng. ð t o ánh sáng tr ng dùng ñèn s i ñ t vonphram, ñ
t o ánh sáng t ngo i dùng ñèn thu ngân ho c ñèn deuteri. Cuvet dùng cho ño vùng
ánh sáng nhìn th y ñư c làm t thu tinh thư ng, song, cho ño vùng ánh sáng t ngo i
g n ph i làm t thu tinh th ch anh.
a
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………106
b
Hình H.4a.4, H.4b.4: Sơ ñ máy ño so màu: a- lo i 1 tia sáng, b- lo i 2 tia sáng
b. Các phương pháp so màu
* Phương pháp so màu b ng m t:
M t có kh năng ñánh giá m c ñ b ng nhau c a hai cư ng ñ ánh sáng, nên th c
ch t phương pháp so màu b ng m t là dùng m t ñ so sánh cư ng ñ màu c a dung d ch
phân tích v i cư ng ñ màu c a dung dich tiêu chu n. Thư ng phương pháp này có ñ
chích xác không cao (sai s kho ng 5 - 10% ho c l n hơn tuỳ t ng màu), song, ti n hành
ñơn gi n và nhanh, r t thích h p cho phân tích t i hi n trư ng.
ð ti n hành xác ñ nh các ch t có th s d ng các phương pháp sau:
+ Phương pháp d y tiêu chu n:
L y 6 ng nghi m ñ ng nh t, cho vào ñ y dung d ch tiêu chu n c a ch t c n xác
ñ nh v i lư ng tăng d n. Sau ñó, thêm dung d ch thu c th và các hoá ch t c n thi t
khác ñ n th tích b ng nhau s nh n ñư c dãy tiêu chu n v i cư ng ñ màu tăng d n
(ñư c g i là dãy màu chu n). Cho m t lư ng dung d ch phân tích vào ng nghi m khác
(gi ng ng làm dãy tiêu chu n) và cũng ti n hành tương t như ñã làm v i ng tiêu
chu n. ðem so sánh ng phân tích v i dãy màu chu n, n u màu gi ng màu c a ng tiêu
chu n nào thì hàm lư ng ch t phân tích b ng hàm lư ng c a ch t ñó có trong ng tiêu
chu n, n u màu c a ng phân tích n m gi a màu c a hai ng tiêu chu n thì hàm lư ng
ch t phân tích b ng trung bình c ng lư ng ch t ñó có trong hai ng tiêu chu n.
+ Phương pháp pha loãng:
L y 2 ng nghi m như nhau, cho vào ng 1 dung d ch tiêu chu n và vào ng 2
dung d ch phân tích. Ti n hành t o màu như nhau cho c hai ng. N u màu c a hai ng
không như nhau, thì cho thêm dung môi vào ng có màu ñ m hơn ñ n khi màu hai ng
b ng nhau. Ghi th tích c a c hai ng. Lư ng ch t phân tích ñư c tính theo bi u th c
IV- 6:
wpt = wtc.Vpt/Vtc , (IV- 6)
Trong ñó: wtc - là kh i lư ng ch t tiêu chu n, wpt - là kh i lư ng ch t phân tích, Vtc - là
th tích dung d ch c a ng ch a ch t tiêu chu n, Vpt - là th tích dung d ch c a ng ch a
ch t phân tích. Phương pháp này ch dùng cho phân tích các ch t màu b n, không b
phân hu do s pha loãng.
+ Phương pháp chu n ñ so màu:
L y hai ng nghi m như nhau. Cho vào ng th nh t dung d ch phân tích, cho
thêm các thu c th và hoá ch t khác ñ t o màu r i và lên th tích V. Cho vào ng th
hai ch có thu c th và các hoá ch t khác và cũng lên th tích V. Dùng buret nh t ng
gi t dung d ch tiêu chu n n ng ñ cao (ñ cho s thay ñ i th tích sau này là không ñáng
k , <10%) vào ng 2 cho ñ n khi màu c a hai ng như nhau. D a vào lư ng dung d ch
tiêu chu n ñã dùng suy ra hàm lư ng ch t c n phân tích.
* Phương pháp so màu b ng máy:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………107
Dùng máy ñ ño chính xác ñ h p th quang A c a dung dich ch t màu, r i t ñ
h p th quang ño ñư c suy ra ch t c n phân tích theo ñ nh lu t Lambe - Bia. Máy ño có
ñ chính xác r t cao, sai s thư ng không vư t quá 2%, do ñó vi c t o màu ph i ti n
hành trong các bình ñ nh m c dung tích 25 –100ml. Phương pháp ño có ñ nh y l n (có
th ño màu c a dung d ch có n ng ñ 10-6
M), nên ñư c s d ng nhi u trong phân tích vi
lư ng.
Khi ño ph i ch nh bư c sóng ño v giá tr ñã ch n.
Thư ng s d ng hai phương pháp ño: phương pháp ñư ng chu n và phương pháp
thêm vào.
+ Phương pháp ñư ng chu n:
Vi c chu n b các bình màu chu n ñư c ti n hành như làm thang chu n trong
phương pháp so màu b ng m t, song, thay cho vi c dùng ng nghi m s d ng các bình
ñ nh m c có dung tích 25ml, 50ml. 100ml. ðo ñ h p th quang c a dãy chu n và d ng
ñ th ph thu c A = f(C) (qua ñó cũng xác ñ nh gi i h n kho ng tuy n tính c a ñ nh lu t
Lambe-Bia (các hình H.1a.4, H.1b.4). Chu n b bình màu dung d ch phân tích tương t
như trên và ño ñ h p th quang c a nó: Apt. T ñ th bi u di n A = f(C) (các hình
H.1a.4, H.1b.4) và giá tr c a Apt suy ra n ng ñ dung d ch phân tích. Phương pháp
ñư ng chu n r t thích h p cho phân tích hàng lo t m u. Tuy v y, phương pháp này b
nh hư ng b i các ion l có trong dung d ch phân tích.
+ Phương pháp thêm vào:
L y hai bình ñ nh m c. Cho vào bình th nh t dung d ch c n phân tích và ti n
hành ph n ng màu. ðo ñ h p th quang c a dung d ch Apt. Cho vào bình th hai cũng
v i lư ng dung d ch phân tích như bình m t nhưng có thêm m t lư ng xác ñ nh dung
d ch tiêu chu n c a ch t c n xác ñ nh và ti n hành ph n ng hi n màu. ðo ñ h p th
quang c a dung d ch A. Kh i lư ng ch t c n phân tích ñư c xác ñ nh b i bi u th c IV-
7:
wpt = wtc.(Apt/(A – Apt) (IV-
7)
trong ñó: wtc - là kh i lư ng ch t tiêu chu n, wpt - là kh i lư ng ch t phân tích, A - là ñ
h p th quang c a bình g m ch t c n phân tích và ch t tiêu chu n, Apt - là ñ h p th
quang c a bình ch có ch t c n phân tích.
Phương pháp thêm vào ch thích h p cho trư ng h p phân tích ít m u (1 – 2
m u). Phương pháp này ít b nh hư ng b i các ion l có trong dung d ch phân tích.
3. PHƯƠNG PHÁP ðO ðI N TH
3.1. ð t v n ñ
Phương pháp ño ñi n th là d a trên vi c ño th ñi n c c c a ñi n c c nhúng
trong dung d ch phân tích, th c a ñi n c c này là hàm c a n ng ñ ch t c n phân tích:
E = f(C). Như v y, t giá tr th ño ñư c c a ñi n c c có th suy ra n ng ñ ch t c n
phân tích. ði n c c này ñư c g i là ñi n c c ño (ñi n c c làm vi c, ñi n c c ch th ).
Phương pháp ño ñi n th ñư c ti n hành theo cách ño tr c ti p (t c thông qua
hi u ñi n th ño ñư c tính ra hàm lư ng ch t c n phân tích), ví d : ño pH, ño các ion
Ag+
, Cl-
và m t s ion khác ho c cách ño gián ti p, ví d : chu n ñ v i vi c s d ng
phương pháp ño hi u ñi n th ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Cách ño th hai ñư c ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………108
d ng r ng rãi trong chu n ñ trung hoà, chu n ñ k t t a, chu n ñ t o ph c và ñ c bi t
trong chu n ñ oxi hoá kh .
3.2. ði n c c
Có th chia ñi n c c theo cơ ch ho t ñ ng làm hai nhóm chính: 1- nhóm có th
ñi n c c hình thành do x y ra s trao ñ i e trên b n ñi n c c, 2- nhóm ñi n c c có th
ñi n c c hình thành do s trao ñ i ho c khu ch tán ion qua l i b n ñi n c c.
a. Nhóm có th ñi n c c hình thành do x y ra s trao ñ i e trên b n ñi n c c
ðây là các ñi n c c có th ñi n c c ñư c hình thành do ph n ng trao ñ i e x y
ra trên ñi n c c. Th này ñư c xác ñ nh b i các phương trình Nerst I:
E = EO
Mm+/M + (0,059/m)lg[Mm+
], (IV-
8)
cho ph n ng: Mm+
+ me = M, và phương trình Nerst II ho c Nerst - Peterson:
E = EO
ox/kh + [0,059/(m-n)]lg([ox]a
/[kh]a’
), (IV-
9)
ví d : cho ph n ng: aMm+
+ a(m-n)e = a’Mn+
Các ñi n c c lo i này l i ñư c chia thành hai nhóm nh : 1- ñi n c c h ñ ng tính
và 2- ñi n c c h không ñ ng tính.
+ ði n c c h ñ ng tính:
Các ch t tham gia ph n ng ñ u tan trong dung d ch. ði n c c ñư c làm b ng
kim lo i trơ như Pt. Nhóm ñi n c c này dùng ñ ño ñi n th c a h , ñó, x y ra ph n
ng oxi hoá kh :
aox + ane → a’kh ho c aox + amH+
+ ane → a’kh + (m/2)H2O
Th ñi n c c c a ñi n c c ñư c xác ñ nh b i phương trình Nerst II (IV- 9). ði n c c lo i
này ñư c dùng ñ ño n ng ñ c a các ch t tham gia ph n ng oxi hoá kh trong dung
d ch.
+ ði n c c h không ñ ng tính:
M t trong hai ch t tham gia ph n ng oxi hóa kh n m trong d ng r n. ði n c c
dùng trong các trư ng h p này ñư c làm t chính các kim lo i ho t ñ ng M, ho c Pt ph
kim lo i ho t ñ ng, ho c ph ch t không tan c a kim lo i ho t ñ ng. (Khái ni m kim lo i
ho t ñ ng là kim lo i có các ion tham gia ph n ng c n theo dõi). Như v y, có các d ng
tương tác sau:
- Kim lo i M và ion Mm+
ho c ph c ch t c a nó. ði n c c có c u trúc: Mm+
| M,
ñư c g i là ñi n c c lo i I. Th ñi n c c c a ñi n c c ñư c xác ñ nh b i phương trình
Nerst I (IV- 8). ði n c c lo i này ñư c dùng ñ ño n ng ñ c a các ion Mm+
.
- Kim lo i M và mu i không tan MXm ho c các hidroxit M(OH)m không tan. ði n
c c có c u trúc: MXm | M, M(OH)m | M, ñư c g i là ñi n c c lo i II. Th ñi n c c c a
ñi n c c cũng ñư c xác ñ nh b i phương trình Nerst I, tuy nhiên, có s tham gia c a các
anion X ho c các ion OH-
:
E = EO
Mm+/M + (0,059/m)lg[Mm+
], song, do có ph n ng t o k t t a, ví d : MXn,
nên [Mm+
] = TMXm/[X-
]m
. Thay giá tr này vào bi u th c IV- 8 s có: E = EO
Mm+/M +
(0,059/m)lg TMXm/[X-
]m
. Vì TMXm là h ng s , nên nh p lgTMXm v i EO
Mm+/M r i ñ t thành
h ng s m i Eo
’Mm+/M và như v y bi u th c IV- 8 tr thành:
E = EO
’Mm+/M - 0,059lg [X-
]. (IV-
10)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………109
Như v y, n ng ñ anion X-
càng tăng th ñi n c c c a ñi n c c càng gi m. ði n c c lo i
này dùng ñ ño n ng ñ các ion Mn+
, X-
, OH-
.
- Kim lo i M’ t o mu i không tan M’Xm, anion X t o mu i không tan v i ion kim
lo i M’’ dư i d ng M’’Xn, kim lo i M’’ ñóng vai trò như m t ñi n c c. ði n c c có c u
trúc: M’’|M’’Xn | M’Xm, ñư c g i là ñi n c c lo i III. Th ñi n c c c a ñi n c c này
ñư c tính theo bi u th c IV- 8 cho ion M” v i s tham gia c a anion X và ion kim lo i
M’m+
. ði n c c lo i này dùng ñ ño n ng ñ ion c a kim lo i M’.
b. Nhóm có th ñi n c c hình thành do x y ra s trao ñ i ho c khu ch tan
ion qua b n ñi n c c:
ðây là nhóm ñi n c c ho t ñ ng d a trên s trao ñ i, khu ch tán các ion qua
màng. Khi hai bên m t màng trao ñ i có s khác bi t v n ng ñ c a m t ion nào ñó có
th trao ñ i qua màng thì trên màng s xu t hi n m t th ñi n c c. Th ñi n c c này
ñư c g i là th ñi n c c màng và ñư c bi u di n b i bi u th c:
E = EO
+ (RT/nF)lg (C1/C2), (IV- 11)
Trong ñó: R- h ng s khí, T- nhi t ñ Kenvin, F- h ng s Farañây, C1, C2 – n ng ñ c a
ch t c n nghiên c u hai bên b m t màng (luôn ñ t C1> C2).
Các hãng s n xu t ñi n c c luôn s n xu t ñi n c c v i tiêu chu n sao cho RT/nF
≈ 0,059. Trong nhóm này có các ñi n c c thu tinh và ñi n c c màng ch n l c.
+ ði n c c thu tinh:
ði n c c là b u thu tinh m ng bên trong ch a dung d ch có ion trùng v i ion
c n phân tích (ví d HCl dùng cho ño ion H+
). Th ñi n c c c a ñi n c c là k t qu c a
s trao ñ i ion qua màng thu tinh. ði n c c thu tinh có hai lo i: lo i ñi n tr l n và
lo i ñi n tr nh tuỳ theo lo i thu tinh và ñ dày c a màng thu tinh. Hi n nay, ñã s n
xu t ñu c các ñi n c c cho vi c xác ñ nh H+
, các ion kim lo i ki m (Na, K..), các kim
lo i ki m th , k m…
+ ði n c c màng ch n l c:
Màng ñư c dùng ph bi n là màng nh a silicon, trên ñó phân tán các mu i không
tan c a ion c n xác ñ nh, ví d : BaSO4 cho các ion SO4
2-
, AgCl hay AgI cho ion Cl-
hay
ion I-
... Màng có ñ dày kho ng 0,5 – 2mm ñư c g n lên ng thu tinh. Bên trong ng
ch a dung d ch loãng c a ion gi ng như ion c n phân tích, ví d : KI 10-3
M cho xác ñ nh
ion I-
. Hi n nay, ñã s n xu t các lo i ñi n c c khác nhau ph c v xác ñ nh ch n l c
kho ng 50 ion: clorua, iôtua, bromua, xyanua, florua, sunphua, sunphat, photphat,
nitrơrat, canxi , nhôm, k m, niken, magie, ñ ng, b c …
3.3. ðo ñi n th
Không th ño tr c ti p ñư c th ñ ên c c c a m t ñi n c c nào ñó, vì th , ph i s
d ng phép ño so sánh v i m t ñi n c c ñã bi t giá tr th c a nó. ði n c c ñã bi t th c a
nó ñư c g i là ñi n c c so sánh. ði n c c này ph i có th n ñ nh trong ñi u ki n ño.
Như v y, thi t b ño ñi n th g m: ñi n c c làm vi c, ñi n c c so sánh và d ng c ño
hi u ñi n th .
a. ði n c c so sánh
+ ði n c c so sánh tiêu chu n là ñi n c c hydro chu n:
ði n c c có c u trúc là m t thanh Pt ñư c ph m t l p PtO2 nhúng trong dung
d ch có ho t ñ c a H+
= 1 (aH+ =1), c h này ñư c ñ t trong b u khí quy n hydro v i
áp su t 1atm (Pt(PtO2) | aH+, H2). nhi t ñ 20o
C, th ñi n c c c a ñi n c c ñư c qui
ñ nh là b ng 0.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………110
ði n c c tiêu chu n hydro r t c ng k nh, nên trong phân tích ng d ng thư ng
dùng các ñi n c c khác d ch t o và b n hơn như ñi n c c calomen và ñi n c c b c -
b c clorua.
+ ði n c c calomen:
ðây là lo i ñi n c c so sánh t t nh t và ñư c s d ng nhi u nh t. Nó thu c vào
ñi n c c lo i II, có c u trúc là Hg2Cl2(bão hoà),KCl | Hg(Pt). Ph n ng c a ñi n c c là:
Hg2Cl2(r n) + 2e = 2Hg + 2Cl-
Tuỳ theo n ng ñ KCl n p trong ñi n c c mà nó có các giá tr ñi n th khác
nhau. Thông thư ng s d ng các n ng ñ c a KCl: bão hoà, 1M và 0,1M, trong ñó n ng
ñ bão hoà ñư c s d ng nhi u nh t. nhi t ñ 25o
C, th ñi n c c c a các lo i ñi n c c
này như sau:
ði n c c calomen 0,1M KCl +0,335V
ði n c c calomen 1MKCl +0,280V
ði n c c calomen KCl bão hoà +0,241V
+ ði n c c b c-b c clorua:
Cũng thu c vào nhóm các ñi n c c lo i II. ði n c c có c u trúc AgCl(bão
hoà),KCl | Ag, ho c AgCl(bão hoà),KCl | Pt m b c. Ph n ng c a ñi n c c như sau:
AgCl(r n) + e = Ag + Cl-
Th ñi n c c c a nó cũng ph thu c vào n ng ñ KCl n p trong ñi n c c Thư ng
s d ng các lo i ñi n c c v i n ng ñ c a KCl: 0,1M, 1M và bão hoà. nhi t ñ 25o
C,
th ñi n c c c a các lo i ñi n c c này như sau:
ði n c c b c - b c clorua 0,1M KCl +0,290V
ði n c c b c - b c clorua 1M KCl +0,236V
ði n c c b c - b c clorua KCl bão hoà +0,197V
b. ði n c c ño
Có th s d ng các lo i ñi n c c mô t t i m c 3.2 chương IV nó trên. Tuy v y,
tuỳ theo ph n ng c n theo dõi ho c ch t c n xác ñ nh mà ch n l a lo i ñi n c c thích
h p. C th :
+ Theo dõi ph n ng trung hoà:
Thư ng s d ng ñi n c c thu tinh.
+ Theo dõi ph n ng oxi hoá kh :
Thư ng s d ng ñi n c c làm b ng các kim lo i trơ như Pt, Au.
+ Theo dõi ph n ng k t t a và t o ph c:
Thư ng s d ng các lo i ñi n c c lo i II và lo i III.
3.4. ng d ng phương pháp ño ñi n th trong phân tích
B ng phương pháp ño ñi n th có th xác ñ nh ñ nh lư ng tr c ti p ho c gián ti p
các ion, các h p ch t khác nhau. Trong phương pháp tr c ti p, t s ño ñi n th suy ra
n ng ñ ch t c n phân tích. Còn trong phương pháp gián ti p, phương pháp ño ñi n th
ñư c s d ng làm ch th xác ñ nh ñi m tương ñương cho các phép chu n ñ .
Xác ñ nh ñ nh lư ng tr c ti p các ion b ng phương pháp ño ñi n th v i vi c s
d ng các ñi n c c có ñi n th bi u di n b ng phương trình Nerst ñ i v i nhi u ion là
không th th c hi n ñư c, vì ñi n c c ño cho chúng không thu n ngh ch trong kho ng
r ng c a n ng ñ . Do ñó trong th c t , ch có th xác ñ nh tr c ti p ñư c các ion H+
trong kho ng r ng n ng ñ và trong kho ng h p hơn các ion Ag+
v i ñi n c c Ag, ion
clorua v i ñi n c c b c-b c clorua.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………111
S d ng các ñi n c c thu tinh, ñi n c c màng có th cho phép xác ñ nh tr c ti p
ch n l c v ñ nh lư ng ñ i v i các ion ñã nêu trên trong kho ng n ng ñ t 10-1
-10-4
M.
Dư i ñây trình bày m t phép ño có nhi u ng d ng trong th c ti n, ñó là phép ño pH.
ðo pH:
Xác ñ nh pH b ng phương pháp ño ñi n th ñư c ti n hành r t nhanh và ñáng tin
c y. Tuỳ theo máy ño và ñi n c c s d ng, ñ chính xác c a phép ño có th ñ t ± 0,1,
± 0,01, ± 0,001 pH ñi u ki n thư ng trong kho ng r ng c a thang pH cũng như
nhi t ñ cao, áp su t l n. Vi c ño pH có th ñư c t ñ ng hoá hoàn toàn. nhi t ñ
20O
C, pH c a dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c:
pH = (Ex - Ess)/0,059, (IV- 12)
Trong ñó: Ex là hi u ñi n th c a h , Ess là th ñi n c c c a ñi n c c so sánh.
Hi n nay, thư ng dùng ñi n c c ch th ño pH là ñi n c c thu tinh. ð chính xác c a
ñi n c c thu tinh ph thu c vào thành ph n thu tinh ch t o ra nó, ví d : lo i thu tinh
thư ng là thu tinh Na, còn lo i ñ c bi t là có thêm Li2O và m t s oxit khác. ði n c c làm
b ng thu tinh thư ng cho ñ chính xác c a phép ño ± 0,1 pH trong kho ng pH ñ n 10, 11,
còn ñ i v i lo i thu tinh Li có th ñ t ñ chính xác t i ± 0,05 – 0,1 pH trong kho ng pH
ñ n 12, 13. ði n th c a ñi n c c thu tinh là không hoàn toàn tuy n tính v i pH, chúng dao
ñ ng trong kho ng 56 ñ n 58mV cho 1 ñơn v pH, vì th trư c khi ti n hành ño pH dung
d ch phân tích, c n hi u ch nh giá tr c a máy ño b ng các dung d ch chu n pH. Khi hi u
ch nh máy ño c n ch n dung d ch pH chu n có pH n m trong kho ng pHño ± 2. Trong b ng
B.1.4 là m t s dung d ch pH chu n dùng cho hi u ch nh máy ño pH (pH-mét).
B ng B.1.4: M t s dung d ch pH chu n
Dung d ch pH 25O
0,1M HCl
0,01M HCl + 0,09M KCl
0,03 M monokali tactrat
0,1M monokali tactrat
0,05M monokali phtalat
0,01M CH3COOH + 0,01M NaCH3COO
0,025M KH2PO4 + 0,025M Na2HPO4
0,05M Na2B4O7.10H2O
0,05 CaCl2 + 2M NaCl + Ca(OH)2 bão hoà
Ca(OH)2 bão hoà
1,085
2,075
3,567
3,719
4,010
4,714
6,855
9,180
11,82
12,45
4. PHƯƠNG PHÁP CHI T
4.1. Khái ni m
Nguyên t c tách c a các phương pháp chi t là d a trên s hoà tan c a nh ng ch t
c n tách gi a 2 pha ho c 2 tư ng.
Pha là khái ni m ch s t n t i tr ng thái v t ch t, như v y có 3 pha: r n, l ng, khí
tương ng v i 3 tr ng thái c a v t ch t. Tư ng là khái ni m ch ranh gi i t n t i c a các
c u t t o thành pha, ví d : h n h p nư c và d u ho t o chung thành pha l ng g m
tư ng nư c và tư ng d u ho không tr n l n vào nhau.
4.2. Chi t ch t r n b ng ch t l ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………112
Còn g i là phương pháp trích li. ñây, thành ph n ch t gây nhi u ho c thành
ph n c n phân tích ñư c chi t ra kh i h n h p b ng dung môi thích h p.
Ví d : khi phân tích ion Hg2+
dư i d ng k t t a HgS v i thu c th H2S, thì k t
t a thư ng b l n nguyên t S. ð làm s ch k t t a, không th làm cho S bay hơi vì HgS
b thăng hoa theo, do ñó, chi t S b ng CS2 ho c nitrobenzen. Khi phân tích ch t béo
trong nông s n có th chi t nó b ng petrolejete …, sau ñó phân tích ch t béo. Khi phân
tích các mu i hoà tan trong ñ t thì chi t chúng b ng nu c c t …
4.3. Chi t ch t l ng b ng ch t l ng
ðây là phương pháp r t thông d ng, cho phép tách kh i lư ng l n ch t gây nhi u
cũng như lư ng nh ch t c n phân tích. Trong phương pháp này, s d ng dung môi chi t
là các h p ch t h u cơ ñ chi t các ch t hoà tan trong nư c. Sau khi chi t, thư ng d ng
chi t r t phù h p v i m t phép ño nào ñó, ví d : chi t ph c ch t màu ñ h ng Zn -
dithizon vào CCl4, r i ño ñ h p th quang c a dung d ch chi t b ng phương pháp so
màu.
Trong quá trình chi t, ch t b chi t chuy n vào dung môi h u cơ ñ n khi ñ t ñư c
cân b ng. Ví d : v i ch t A, n ng ñ c a chúng hai tư ng h u cơ (hc) và nư c (nc) có
cân b ng như sau: (Anc ) ⇆ (Ahc ) và t s n ng ñ cân b ng c a ch t A trong hai tư ng
ñươc g i là h ng s phân b K:
K = [A]hc/[A]nc (IV-
13)
H ng s này ñư c g i là h ng s phân b lí thuy t và còn ñư c g i là h s phân
b Q.
Trong Hoá phân tích, k t qu phân tích ñư c bi u di n dư i d ng t l toàn ph n
nên thư ng dùng h ng s phân b th c nghi m K’ (còn ñư c g i là t s phân b q) ñư c
xác ñ nh b ng t s n ng ñ phân tích c a ch t A trong tư ng h u cơ (Ahc ) và trong
tư ng nư c (Anc):
K’ = CAhc /CAnc , (IV-
14)
b i vì ch t b chi t trong dung d ch nư c ho c trong dung d ch h u cơ có th t n t i
nhi u d ng. Ví d : khi chi t ion Zn2+
dư i d ng ph c ch t Zn - dithizon, trong tư ng
dung môi h u cơ có ph c ch t Zn - dithizon, trong tư ng nư c: có ion Zn2+
, ph c ch t
Zn - dithizon, do ñó trong ví d này có:
K = [Zn - dithizon]hc/[Zn - dithizon]nc
K’ = [ Zn - dithizon]hc/([Zn2+
] + [Zn - dithizonnc)
Hi u qu c a vi c chi t thư ng ñư c bi u di n b ng % chi t (E%) và ñư c xác
l p như sau:
Gi s s mol c a ch t A là X ñư c phân b thành Xhc mol trong tư ng h u cơ và
Xnc mol trong tư ng nư c, th tích tư ng h u cơ là Vhc và c a tư ng nư c là Vnc thì có:
X = Xhc + Xnc
E% = (Xhc/X).100
V i các d li u trên cũng có:
K’ = (Xhc/Vhc)/(Xnc /Vnc)
T ñó m i quan h gi a E% và K’ ñư c xác l p b i bi u th c IV - 15:
E% = (100. K’)/(K’+Vnc/Vhc) (IV - 15)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………113
Bi u th c IV- 15 cho they, n u h ng s phân b th c nghi m K’ ñ l n ho c th
tích dung môi h u cơ r t l n, thì ch c n chi t m t l n là có th ñ t E% chi t g n 100%.
Song trong th c t , h ng s K’ và lư ng dung môi h u cơ không ñ l n ñ cho phép ch
chi t m t l n, lúc này c n s d ng phương pháp chi t nhi u l n, như v y, hi u qu c a
vi c s d ng dung môi chi t s cao hơn. Ví d : Khi chi t b ng n l n chi t v i th tích
c a hai tư ng không ñ i s có :
E% = 100.{1 - [Vnc/(K’ Vhc+Vnc)]n
} (IV- 16)
T ñó cho th y, khi chia dung môi chi t thành nhi u ph n ñ chi t thì hi u qu
chi t s cao hơn. ði u này r t có l i khi s d ng các dung môi có t l phân b nh ho c
các dung môi ñ t ti n.
Trong Hoá phân tích thư ng chi t tách các ch t vô cơ ra kh i nhau thông qua
vi c chi t các ph c ch t d ng n i ph c (ví d : [Al(8-hydroxiquinolin)3]) ho c các h p
ch t axociat (h t c ng h p) (ví d H[FeCl4]) không mang ñi n tích c a chúng.
Do ph n ng t o ph c ch t thư ng gi i phóng ra ion H+
, nên khi các ion khác
nhau cùng t o ph c v i m t ph i t thì ñ b n c a ph c ch t cũng khác nhau ph thu c
vào pH c a môi trư ng. Vì th , b ng s ñi u ti t pH môi trư ng có th tách ch n l c các
ion ra kh i nhau. Ví d : v i h n h p ion Al3+
và Mn2+
có th cho chúng t o ph c ch t
v i 8-hydroxiquinolin, r i chi t ph c ch t c a ion Al3+
trư c pH 3 – 4 (lúc này s t o
ph c ch t c a ion Mn2+
không x y ra), sau ñó chi t ph c ch t c a ion Mn2+
pH 6 – 7.
Câu h i ôn t p
1. ð nh lu t Bugơ - Lambe – Bia? Ph m vi ng d ng c a chúng?
2. Tính c ng tính c a c a ñ nh lu t Bugơ - Lambe – Bia? và ng d ng tính ch t này?
3. Ph h p th và ng d ng c a nó ?
4. Nguyên t c c a các phương pháp so màu b ng m t và b ng máy?
5. Các lo i ñi n c c dùng trong ño ñi n th dung d ch?
6. Nguyên t c xác ñ nh pH b ng phương pháp ño ñi n th .
7. H ng s phân b , h ng s phân b th c nghi m, % chi t là gì? Bi u th c tính c a chúng?
Bài t p
1. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X theo phương pháp pha loãng. Khi th tích c a ng
màu phân tích và ng màu chu n là V1, thì màu c a ng phân tích nh t hơn. Sau khi cho
thêm V2 ml nư c vào ng màu chu n thì màu c a hai ng là như nhau. Hãy tính kh i
lư ng ch t màu X trong ng phân tích, n u bi t kh i lư ng ch t màu X trong ng chu n
là a mg. (ðáp s : a.V1/(V1 + V2).
2. Xác ñ nh h s h p th ánh sáng ε c a ch t màu X, ñã ño ñ h p th quang c a 2 dung
d ch ch t màu X: ño màu dung d ch 1 có n ng ñ C1 = 10-4
M v i cuvet 5 cm ñư c A =
0,60 và ño màu dung d ch 2 có n ng ñ C2 = 4. 10-4
M v i cuvet 1cm ñư c A = 0,48. H i:
ε có ph thu c vào cuvet và n ng ñ ch t màu không? (ðáp s : không).
3. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X có kh i lư ng mol phân t M theo phương pháp dãy
tiêu chu n, có màu c a ng phân tích gi ng ng màu có ch a V ml dung d ch tiêu chu n
n ng ñ C mol/l. N u th tích dung d ch ch t X ñã l y ñ phân tích là VX ml, thì kh i
lư ng ch t X trong 1 lít dung d ch là bao nhiêu? (ðáp s : a = M.(VC/VX).1).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………114
4. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X có kh i lư ng mol phân t M theo phương pháp dãy
tiêu chu n, có màu c a ng phân tích gi ng ng màu có ch a a mg ch t màu chu n. N u
th tích dung d ch ch t X ñã l y ñ phân tích là VX ml, thì n ng ñ mol/l c a dung d ch
ch t X là bao nhiêu? (ðáp s : a/MVX).
5. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X có kh i lư ng mol phân t M theo phương pháp d y
tiêu chu n, có màu c a ng phân tích n m gi a hai ng màu có ch a a1 và a2 mg ch t
màu chu n. N u th tích dung d ch ch t X ñã l y ñ phân tích là VX ml, thì n ng ñ mol/l
c a dung d ch ch t X là bao nhiêu? (ðáp s : (a1 + a2)/2MVX).
6. ð h p th quang c a hai dung d ch ph c c a ion Cu2+
v i NH3 có n ng ñ C1, C2
ñư c ño cùng bư c sóng trong hai cuvet có ñ dày l1, l2 (l1 ≠ l2). Hai dung d ch này có
cùng ñ h p th quang khi nào? (ðáp s : C1 = l2C2/l1).
7. ð ñ nh lư ng ion Cu2+
, cho nó t o ph c v i NH3 r i so màu b ng m t, k t qu cho
th y màu c a ng kh o sát ñ m hơn màu c a ng tiêu chu n ch a 0,0295 mg ion Cu2+
.
Th tích dung d ch hai ng b ng nhau và b ng 20 ml. N u pha loãng ng kh o sát ñ n th
tích 24 ml thì cư ng ñ màu c a 2 ng b ng nhau. Tính n ng ñ mol/l c a ion Cu2+
trong
dung d ch phân tích ban ñ u bi t r ng ñã l y 4 ml dung d ch phân tích ñ t o màu. (ðáp
s : 1,383.10-4
M).
8. So màu xác ñ nh ion Fe3+
v i thu c th KCNS b ng phương pháp ñư ng chu n, ñã l y
vào các bình ñ nh m c 100 ml l n lư t 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 ml 10-3
M dung d ch ion
Fe3+
. ð h p th quang c a các dung d ch màu tiêu chu n l n lư t là: 0,13; 0,29; 0,40;
0,56; 0,68. Hãy tính n ng ñ M c a dung d ch m u, n u ñ h p th quang c a bình màu
làm t dung d ch m u phân tích là 0,35, bi t r ng khi lên màu ñã l y 15 ml dung d ch
phân tích. (ðáp s : ≈3,5.10-4
M).
9. ðo ñ h p th quang c a dung d ch màu g m 2 ch t màu X và Y t i 2 bư c sóng λ1 và
λ2 ñư c các giá tr tương ng là 0,35 và 0,48. Tính n ng ñ dung d ch theo mol/l c a hai
ch t X, Y. Bi t: v i cuvet 1cm, dung d ch 2.10-4
M c a ch t X có Aλ 1 = 0,22, Aλ 2 = 0,64
và dung d ch 2.10-4
M c a ch t Y có Aλ 1 = 0,46, Aλ 2 = 0,34. (ðáp s : CX = 9,27.10-5
M,
CY = 1,078.10-4
M).
10. Cân 1g m u ch a ion PO4
3-
r i hoà tan thành 1000ml dung d ch. L y 2ml dung d ch
này ñ t o màu xanh molybden thì ño ñư c A = 0,40. Thang màu chu n có các tr s c a
A ng v i các hàm lư ng c a ion PO4
3-
như sau:
mg PO4
3-
0 0,001 0,002 0,003 0,004
A 0,151 0,250 0,352 0,450 0,553
Hãy tính thành ph n % c a ion PO4
3-
trong m u! (ðáp s : 0,0125%).
11. Cho ch t X ñư c phân b trong hai dung môi nư c và dung môi h u cơ v i th tích
b ng nhau. Sau khi ñ t cân b ng, lư ng ch t X trong dung môi nư c là 10mmol và trong
dung môi h u cơ là 50mmol. Hãy tính:
a – H ng s phân b th c nghi m K’.
b- Tính % chi t ( E%), khi các th tích tư ng nư c và tư ng h u cơ b ng nhau.
(ðáp s : K’ = 5, E% = 83,33%).
12. N u chi t 100mmol ch t X t 100 ml dung d ch nư c v i hi u su t 90% b ng 1 l n
chi t và b ng 2 l n chi t thì th tích dung môi h u cơ c n là bao nhiêu? Bi t h ng s
phân b th c nghi m K’ = 5. (ðáp s : 180ml; 63,4ml).
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………115
Chương V
SAI S TRONG HOÁ PHÂN TÍCH
1. SAI S
Trong Hoá phân tích, ñ thu ñư c k t qu cu i cùng ngư i phân tích ph i ti n hành
r t nhi u thao tác và m i thao tác ñó ñ u có th m c sai sót d n ñ n s sai l ch k t qu
phân tích so v i giá tr th c c a m u. Sai s phân tích chính là s sai l ch gi a k t qu
thu ñư c so v i giá tr th c. Sai s là s ki n mà ngay c ngư i phân tích c n th n nh t,
s d ng phương ti n, d ng c cũng như máy móc phân tích hoàn h o nh t cũng không
th tránh ñư c.
Sai s thư ng có ñ l n khác nhau và do nhi u nguyên nhân khác nhau gây nên.
Không th tránh ñư c sai s nhưng có th h n ch tác h i c a nó n u n m ñư c nguyên
nhân và qui lu t phát sinh c a nó ñ ch n gi i pháp phân tích t t nh t.
1.1. Phân lo i sai s
D a vào ñ l n, tính ch t và nguyên nhân gây nên, sai s ñư c chia thành 3 lo i:
- Sai s ng u nhiên,
- Sai s h th ng.
- Sai s ñáng ti c (sai s thô).
a. Sai s ng u nhiên
Là nh ng sai s r t nh và không có qui lu t, thư ng g p trong khi ti n hành t ng
bư c phân tích. H u qu c a nó là làm cho k t qu c a các l n phân tích song song có
khác nhau chút ít, nhưng k t qu trung bình c a các l n phân tích này không gây ra sai s
ñáng k so v i giá tr th c (sai s nh hơn ho c b ng sai s cho phép). T p h p k t qu
c a nhi u l n phân tích l p l i này ñư c g i là t p h p m c sai s ng u nhiên.
Nguyên nhân c a sai s ng u nhiên không th xác ñ nh ñư c, không lí gi i ñư c.
Thư ng qui cho s hình thành sai s này là do nh ng s bi n ñ i r t nh c a môi trư ng
trong qúa trình ño như nh ng thay ñ i nh c a nhi t ñ , áp su t, ñ m… Sai s ng u
nhiên không th lo i b ñư c mà ch có th dùng toán th ng kê ñ xác ñ nh kho ng t n
t i c a giá tr k t qu phân tích.
b. Sai s h th ng
Là lo i sai s có hư ng làm cho k t qu phân tích luôn l n hơn ho c luôn nh hơn
giá tr th c vư t quá sai s cho phép.
Có nhi u nguyên nhân gây ra sai s h th ng như:
* Do d ng c , thi t b ño không chính xác, hoá ch t không s ch:
Gây ra s ño luôn sai v i giá tr th c.
Ví d : Bình ñ nh m c có dung tích ghi trên bình là 100ml, nhưng trong th c t ch
có 99,5ml. Như v y, khi dùng bình này ñ pha hoá ch t, dung d ch thu ñư c luôn có n ng
ñ l n hơn theo tính toán là 100/99,5 l n. Ho c khi pha 1 lit dung d ch CuSO4 0,02N t
CuSO4.5H2O (theo nhãn ghi), nhưng trong th c t do b o qu n CuSO4.5H2O ñã chuy n
thành CuSO4.4H2O; n u pha theo lư ng ñã tính v i CuSO4.5H2O s cho dung d ch có
n ng ñ 0,0216N l n hơn 0,02N.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………116
ð kh c ph c lo i sai s này c n căn ch nh d ng c , thi t b ño, ki m tra hoá ch t
trư c khi ti n hành thí nghi m.
N u sau khi làm thí nghi m m i phát hi n ra sai s thì:
- T t nh t là làm l i phân tích.
- Trong trư ng h p không th làm l i phân tích, thì có th hi u ch nh k t qu b ng
h s ñã xác ñ nh. Trong trư ng h p trên v i s sai s ño c a bình, k t qu phân tích thu
ñư c ñư c hi u ch nh b ng cách nhân v i h s 100/99,5.
* Do phương pháp:
Phép ño luôn cho k t qu l n hơn ho c nh hơn giá tr th c.
Ví d : Dùng ph n ng không hoàn toàn s luôn m c s âm (-). ð kh c ph c lo i
sai s này c n ch n l i phương pháp phân tích, n u không th ch n l i phương pháp, c n
tính toán sai s c a phương pháp ho c làm m u ki m tra v i ñ i tư ng chu n (ch t
chu n) và sau ñó ch nh lí k t q a phân tích theo sai s ñã tính. Ví d : Khi phân tích N
trong các h p ch t h u cơ v i các vòng thơm ch a N b ng phương pháp Kendan
(Kjeldahl); thư ng quá trình công phá m u không chuy n hoá 100% N v NH3, vì th
ph i s d ng các hoá ch t s ch có tính ch t tương t ch t c n phân tích làm m u chu n.
Phân tích m u chu n s cho h s hi u ch nh ñ hi u ch nh k t qu phân tích trong th c
t .
* Do s thiên l ch c a ngư i làm phân tích:
Sai s này do cá nhân ngư i phân tích gây nên do thi u kinh nghi m ho c có s
thiên v khi quan sát và ti n hành thí nghi m ho c tính toán sai. Ví d : Khi chu n ñ ñã
nh n bi t sai v s chuy n màu c a ch th . ð kh c ph c lo i sai s này ngư i phân tích
c n ph i t s a mình cho các thao tác th t chu n xác.
c. Sai s ñáng ti c (sai s thô)
Sai s này thư ng l n, không có qui lu t và gây nh hư ng l n ñ n k t qu cu i
cùng.
Nguyên nhân gây ra sai s này là:
* Do ch n phương pháp phân tích không n ñ nh:
Ví d : Khi so màu ñã ch n ph n ng kém b n v i th i gian ho c b tác ñ ng c a
không khí ho c khi phân tích theo phương pháp kh i lư ng k t tu ñã s d ng k t t a có
kh năng h p th ch t b n qúa l n khó r a s ch… Cách kh c ph c là thay ñ i phương
pháp ho c n ñ nh ñi u ki n ño…
* Do ngư i làm phân tích c u th , không c n th n:
Như khi làm phân tích không tuân th qui trình, khi làm thí nghi m ñã ñánh ñ ,
nh m l n hoá ch t; nh m l n khi tính toán… ð kh c ph c lo i sai s này ngư i phân
tích c n ph i t s a mình cho các thao tác th t chu n xác.
Trên quan ñi m th c ti n sai s cũng có th ñư c chia thành hai nhóm: sai s
ch nh lí ñư c và sai s không ch nh lí ñư c. Sai s h th ng do d ng c , thi t b và hoá
ch t và sai s h th ng do phương pháp là lo i sai s ch nh lí ñư c thông qua con ñư ng
th c nghi m ho c thông qua tính toán. Sai s ng u nhiên là lo i sai s khách quan không
ch nh lí ñư c, song, nó r t nh nên ñư c ch p nh n. Sai s thô là sai s không ch nh lí
ñư c và ph i ñư c lo i ra khi tính toán k t qu .
1.2. Bi u di n k t qu phân tích và sai s
a. Bi u di n k t qu phân tích
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………117
Gi s m t ñ i lư ng c n phân tích có giá tr th c là µ ñư c xác ñ nh n l n v i các
k t qu c a m i l n l p l i là xi ( i = 1, 2,…, n), có th bi u di n sai s b ng sai s tuy t
ñ i ho c sai s tương ñ i.
b. Sai s tuy t ñ i
Sau khi ñã lo i tr sai s thô, k t qu phân tích là giá tr trung bình (x ) c a các
k t qu thu c nh ng l n phân tích l p l i:
_
x = (∑n
i = 2 xi)/n (V-1)
Sai s tuy t ñ i (ký hi u là dx) s là:
dx = x - µ (V- 2)
Như v y, sai s tuy t ñ i có th mang d u âm ho c dương. Thư ng sai s tuy t ñ i ñư c
bi u di n dư i d ng giá tr tuy t ñ i, t c
dx = x - µ  (V- 3)
ñơn v c a dx chính là ñơn v ño k t qu phân tích.
Sai s tuy t ñ i thư ng ñư c dùng khi bi u di n k t qu phân tích dư i d ng
kho ng xác ñ nh x ± dx, ví d : khi cân 100mg m u trên cân phân tích có sai s ±
0,1mg, thì lư ng cân cân ñư c là 100,0 ± 0,1 (mg).
B ng sai s tuy t ñ i có th ñánh giá ñ chính xác c a phép phân tích. Khi xác
ñ nh m t ch tiêu nào ñó c a m t m u b ng các phương pháp khác nhau, thì phương pháp
nào có sai s tuy t ñ i nh hơn s có ñ chính xác cao hơn. Ví d 1: khi cân 100,0mg
m u trên 2 lo i cân cân phân tích có sai s 0,1mg, t c dx = 0,1mg và cân thư ng có sai s
1mg, t c dx = 1mg, như v y cân trên cân phân tích có ñ chính xác cao hơn vì dx nh
hơn.
Tuy nhiên, khi xác ñ nh các ch tiêu khác nhau v i các hàm lư ng khác nhau thì
sai s tuy t ñ i không th cho bi t rõ thông tin v ñ chính xác c a phương pháp ño. Ví
d 2: khi xác ñ nh m u ch a 60,01% SiO2 và m t m u khác ch a 0,10% As ñ u m c sai
s tuy t ñ i dx = 0,05%, rõ ràng không th coi vi c xác ñ nh As có ñ chính xác như là
xác ñ nh SiO2 ch vì có dx như nhau.
M t khác không th dùng sai s tuy t ñ i ñ so sánh ñ chính xác c a các phân
tích mà k t qu ñư c bi u di n v i các ñơn v ño khác nhau. Ví d 3: so sánh k t qu
phân tích c a m u 1 có x1 = 40,0mg, dx = 0,1mg v i m u 2 có x2 = 20,00% và dx =
0,05% là không th th c hi n ñư c.
Vì th , ñ có th ñánh giá t t hơn ñ chính xác và ñ có th so sánh các k t qu
phân tích bi u di n b ng các ñơn v ño khác nhau dùng sai s tương ñ i.
c. Sai s tương ñ i
Là t s gi a sai s tuy t ñ i và giá tr th c µ. Sai s tương ñ i ñư c bi u di n
theo ph n trăm e% ho c sai s %:
e% = (dx/µ).100 (V- 4)
Trong th c t , thư ng không bi t giá tr th c µ tr khi phân tích m u chu n, vì th
sai s tương ñ i thư ng ñư c bi u di n dư i d ng:
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………118
e% = (dx/x).100 (V- 5)
Sai s tương ñ i thư ng dùng ñ bi u di n ñ chính xác c a k t qu phân tích.
Trong ví d 2 nêu trên, sai s e% c a phân tích SiO2 là 0,083%, c a phân tích As là 50%,
như v y, vi c phân tích SiO2 là chính xác hơn phân tích As. Còn v i ví d 3, c hai phép
ño ñ u m c sai s tương ñ i 0,25%, như v y có ñ chính xác như nhau.
Như v y, tuỳ theo yêu c u mà bi u di n k t qu phân tích v i sai s tuy t ñ i
ho c sai s tương ñ i.
2. LÍ THUY T V SAI S
Vi c tính toán sai s phân tích theo các bi u th c V- 1 - V- 5, thư ng ch dùng
cho tính toán k t qu t ng công ño n phân tích. Trong th c t , khi ti n hành phân tích,
ngư i phân tích tri n khai r t nhi u thao tác liên ti p nhau ñ có k t qu cu i cùng. M i
thao tác m c m t sai s nh t ñ nh và sai s này th hi n trong k t qu cu i cùng. S th
hi n c a chúng ñư c xác l p b ng lí thuy t sai s .
N u m i bư c ñi trong phân tích cho k t qu x1, x2,…,xn, sai s dx c a chúng là
dx1, dx2,…, dxn và sai s % c a chúng là ex1, ex2,…, exn , k t qu cu i cùng c a phân tích
là y ñư c bi u di n như là hàm c a các xi: y = f(x1, x2,…, xn), lí thuy t sai s nói như
sau:
y = f(x1, x2,…, xn] →
dy = (δy/δx1).dx1 + (δy/δx2).dx2 + … + (δy/δxn).dxn và
ey = (δlny/δx1).dx1 + (δlny/δx2).dx2 +… + (δlny/δxn).dxn
Như v y, n u quá trình phân tích là t ng ñ i s các công ño n thì:
y = x1 ± x2 → dy = dx1 + dx2 và ey = dy/y (V-
6)
N u quá trình phân tích là giá tr thu ñư c nhân v i h ng s thì:
y = kx → dy = kdx và ey = ex (V- 7)
N u quá trình phân tích là tích ho c thương c a các công ño n thì:
y = x1.x2 ho c y = x1/x2 → dy = ey.y và ey = ex1 + ex2
(V- 8)
N u quá trình phân tích là hàm mũ, hàm căn c a các công ño n thì:
y = xn
→ dy = n.xn-1
.dx và ey = nex (V- 9)
Vi c áp d ng công th c nào ho c t h p các nhóm công th c ph thu c vào vi c
xác ñ nh các m i tương quan trong ti n hành phân tích. Ví d : khi cân m u, trư c tiên
ph i cân bì (x1) r i cân bì + m u (x2), kh i lư ng cân c a m u y = x2 – x1. N u sai s c a
cân là ± dx, áp d ng bi u th c V- 6 s có: dy = dx + dx= 2dx, suy ra ey = [2dx/(x2 -
x1)]100.
ng d ng lí thuy t sai s có th tính ñư c sai s phân tích khi bi t sai s c a t ng
công ño n và xác ñ nh ñư c công ño n nào gây ra sai s l n nh t ñ có bi n pháp làm
gi m sai s phân tích.
Ví d : pha1 lít dung d ch tiêu chu n CuSO4.5H20 10-4
M. Ch n l a cách pha
trong hai cách sau: 1 - pha tr c ti p t lư ng cân, 2- pha loãng t dung d ch m có
n ng ñ 10-3
M, v i vi c s d ng cân phân tích có ñ chính xác ± 0,1mg và các d ng c
thu tinh tiêu chu n, sai s cho phép 0,1%.
Cách 1: Kh i lư ng mol phân t c a CuSO4.5H20 là 249,685g, v y lư ng cân ñ pha1 lít
dung d ch tiêu chu n có n ng ñ 10-4
M là: 249,685. 1. 10-4
g t c 24,9685mg ≈ 25,0mg,
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………119
như v y sai s cân là: 2.0,1.100/25 = 0,8% (theo bi u th c V- 6), quá l n so v i sai s
cho phép 0,1%.
Cách 2: Lư ng cân ñ pha1lít dung d ch tiêu chu n có n ng ñ 10-3
M là: 249,685. 1.10-
3
g t c 249,685mg ≈ 249,7mg, như v y, sai s cân là: 2.0,1.100/249,7 = 0,08% (theo bi u
th c V- 6), nh hơn sai s cho phép (0,1%). N u coi vi c l y 100ml dung d ch 10-3
M này
r i pha loãng thành 1000ml s m c sai s r t nh so v i sai s cho phép, thì theo các bi u
th c V- 6 và V- 7 có sai s c a cách pha th 2 là 0,08% chính là sai s cân, nh hơn sai
s cho phép.
Như v y: khi pha dung d ch có n ng ñ quá nh nên dùng phương pháp pha
loãng t dung d ch m có n ng ñ cao hơn ñ không m c sai s cân quá l n.
3. ð ðÚNG, ð CHÍNH XÁC VÀ ð TIN C Y C A K T QU PHÂN TÍCH
ðây là 3 ch tiêu ñánh giá k t qu phân tích.
3.1. ð ñúng
Phân tích là ñúng khi k t qu thu ñư c trùng v i giá tr th c. S sai l ch gi a k t
qu thu ñư c và giá tr th c th hi n ñ ñúng c a phép phân tích, giá tr này càng nh thì
ñ ñúng càng cao. Trong Hoá phân tích thư ng ñ sai l ch này cho phép nh hơn hay
b ng 0,1%, nh ng trư ng h p c th có th cho phép cao hơn.
3.2. ð chính xác
M t cách g i khác ñó là ñ l p l i hay ñ h i t . Khi ti n hành phân tích nhi u l n
l p l i (i l n) m t m u v i m t phương pháp, các k t qu phân tích thu ñư c thư ng cũng
khác nhau và khác v i giá tr th c m t tr s dxi. Kho ng giá tr mà các k t qu xi phân b
ñư c g i là ñ h i t c a phép phân tích. N u kho ng ñó càng nh , thì phép phân tích có
ñ h i t càng cao; còn kho ng ñó càng l n, thì ñ h i t càng nh hay ñ phân tán cao
(phép phân tích có th m c sai s thô).
3.3. ð tin c y
ð tin c y là tiêu chí ph i h p b i ñ ñúng và ñ h i t . Phép phân tích ñư c coi
là tin c y cao, khi v a cho k t qu có ñ ñúng cao và v a có ñ h i t cao c a các giá tr
xi. Trong phân tích m u th c t , ñ i b ph n các m u không có trư c giá tr th c µ cho
nên thư ng ch n các phương pháp có ñ h i t cao m c dù có th m c sai s h th ng.
Còn phương pháp tuy cho k t qu ñúng, nhưng, ñ phân tán l n không ñư c ch p nh n,
vì khó có cơ s ñ ñ m b o r ng l n phân tích l p l i ti p theo s v n cho ñ ñúng như cũ
(vì thư ng ch có th l p l i m t s l n r t h n ch ).
ð ñúng, ñ h i t và ñ tin c y ñư c ng d ng trong vi c xác ñ nh s l n phân
tích nh c l i t i thi u c n th c hi n. N u phương pháp phân tích có ñ h i t cao thì s
l n nh c l i có th ít còn n u có ñ phân tán cao thì s l n nh c l i ph i nhi u. Thông
thư ng, khi xây d ng phương pháp phân tích m i c n nh c l i ít nh t 7 l n, còn khi phân
tích v i phương pháp ñã ñư c xác ñ nh (khi phân tích hàng lo t m u) có th gi m s l n
nh c l i xu ng 3 ho c 2, vì ch trong nh ng trư ng h p nêu trên m i có th dùng toán
th ng kê ñ xác ñ nh sai s thô, sai s h th ng.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………120
Hình H.1..5 Minh h a ñ ñúng, ñ h i t : a- có ñ ñúng và ñ h i t cao, b-
không có ñ ñúng nhưng có ñ h i t cao, c- có ñ ñúng nhưng không có ñ h i t .
4. TÍNH TOÁN SAI S H TH NG DO PHƯƠNG PHÁP
Như trên ñã nói: sai s h th ng do phương pháp có th tính ñư c và có th s
d ng k t qu sai s tính ñư c ñ ki m tra phương pháp phân tích ho c ñ ch nh lí k t qu
phân tích, nên vi c tính toán sai s h th ng là c n thi t.
Trong phương pháp phân tích hoá h c ho c hóa lí thư ng s d ng các ph n ng
hoá h c thích h p ñ tách ho c chuy n hóa ch t c n phân tích, song, do các ph n ng này
không bao gi hoàn toàn nên có nh hư ng ñ n ñ chính xác c a phép phân tích. Hai
nguyên nhân chính gây sai s h th ng do phương pháp thư ng g p trong Hóa phân tích
là:
- Do s cân b ng c a ph n ng hoá h c.
- Do k t thúc ph n ng không ñúng ñi m tương ñương, ví d : ch th ph n ng
không ñúng ñi m tương ñương.
4.1. Sai s h th ng do s cân b ng c a ph n ng hoá h c gây nên
T t c các ph n ng hoá h c x y ra, ví d gi a hai ch t A (ch t c n phân tích) và
ch t B (thu c th ) theo phương trình (V- a), ñ u có s cân b ng làm cho ph n ng không
hoàn toàn.
A + nB ⇆ ABn (V-
a)
S cân b ng này ñư c ñ c trưng b i h ng s cân b ng K:
K = [ABn]/ [A] [B]n
(V-
10)
(trong ph n ng t o k t t a BAn thì K ñư c thay b ng T và có K = 1/T).
Do v y, sau ph n ng luôn có m t lư ng ch t A dư và ñây chính là ngu n sai s
và ñư c g i là sai s do phương pháp. Sai s này có th tính lí thuy t ñư c t bi u th c
V- 10. T bi u th c V- 10 có:
[A] = [ABn]/K[B]n
(V- 11)
N u g i n ng ñ phân tích c a ch t A là CA, s có:
CA = [A] + [ABn]
thay bi u th c này vào bi u th c V- 11 ñư c:
[A] = (CA – [A])/K.[B]n
≈ CA/K.[B]n
(V-
12)
n u coi [A] ≪ CA.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………121
Như v y, sai s tương ñ i c a phương pháp do ph n ng x y ra không hoàn toàn
s là:
e% = 100[A]/CA= 100/ K[B]n
(V- 13)
(trong ph n ng t o k t t a BAn, e% = T . 100/[B]n
).
N u g i n ng ñ ch t A khi chưa phân tích là CO
A, th tích dung d ch ban ñ u là
VO và th tích dung d ch lúc ñ t cân b ng là Vcb thì sai s tương ñ i còn ñư c bi u di n
như sau:
e% = 100[A] . Vcb/ CO
A . VO
(V- 14)
T hai bi u th c V- 13 và V- 14 cho th y mu n ph n ng x y ra “hoàn toàn” hay
sai s nh nh t cho phép thì c n có K l n, [B] l n (hay ph i dùng thu c th dư) và không
nên làm loãng quá ñi dung d ch khi phân tích.
Nh n xét này ñư c ng d ng nhi u trong phương pháp tách b ng s t o k t t a,
b ng s t o ph c, b ng s chi t… nh m thi t l p ñi u ki n c n ñ cho s cân b ng x y
ra.
Ví d 1: ð ph n ng V- a x y ra “hoàn toàn” v i sai s e ≈ 0,1% thì KAB ph i là
bao nhiêu, n u không dùng dư thu c th B, CO
A = 0,1M, VO = 100ml, Vcb = 200ml.
Gi i:
Theo bài ra có phương trình: A + B = AB. Do không dùng dư thu c th nên
t i ñi m cân b ng: [A] = [B], t bi u th c V- 14 có:
0,1 ≥ 100([A] . 200)/(0,1 . 100)→ [A] ≤ 5 . 10-5
(M)
t c [B] ≤ 5 . 10-5
M
thay [B] ≤ 5 . 10-5
M vào bi u th c V- 13 có K ≥ 2 . 107
.
Ví d 2: Khi làm k t t a 96 mg ion SO4
2-
b ng BaCl2 t i pH = 4, thì sai s phân
tích do ph n ng không hoàn toàn là bao nhiêu? N u [Ba2+
]dư = 10-5
M, V = 200ml,
TBaSO4 = 1,1.10-10
.
Gi i:
BaCl2 + SO4
2-
= BaSO4↓ + 2Cl-
TBaSO4 = [Ba2+
] [SO4
2-
]. T ñó có:
[SO4
2-
] = TBaSO4/[Ba2+
] = 1,1.10-10
/ 10-5
≈ 10-5
. Do ñó sai s e% là:
e% = 100{[SO4
2-
].V.MSO42-}/wSO4
2-
= 100.10-5
. 0,2 . 96/ 96 . 10-3
= -0,2%
4.2. Sai s h th ng do ch th gây nên
Trong quá trình phân tích, nh t là trong chu n ñ thư ng dùng ch th ñ xác ñ nh
ñi m tương ñương (ho c ñi m k t thúc chu n ñ ) c a ph n ng V- a. N u ch th ph n
ng ñúng ñi m tương ñương s có sai s b ng không, song, thư ng ch th ph n ng
trư c ho c sau ñi m tương ñương gây nên sai s ch th và sai s này mang tính ch t sai
s h th ng.
Sai s ch th có th tính ñư c và k t qu c a phép tính này cho cách ch n ch th
thích h p và cách thao tác thích h p. Trong chu n ñ , có th tính sai s tương ñ i e%
theo bi u th c III- 2.
Vi c tính toán sai s ñư c ti n hành theo các bư c sau:
Bư c 1: T ch th ñã dùng tính tr s chu n ñ t i ñi m k t thúc (pTkt: pHkt, Ekt
pXkt …) theo các bi u th c III- 72, III- 74, III- 76 và II- 4.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………122
Bư c 2: T ph n ng chu n ñ tính ch s chu n ñ t i ñi m tương ñương (pT:
pHtñ, Etñ, pXtñ…).
Bư c 3: So sánh pTkt và pT ñ ch n bi u th c tính pTkt (theo m c 3. 6 chương III)
Bư c 4: T bi u th c toán ñã ch n tính th tích dung d ch tiêu chu n ñã dùng và
cu i cùng tính sai s (theo III- 2). Lưu í: Dư dung d ch tiêu chu n m c sai s h th ng
dương (+), dư ch t c n xác ñ nh m c sai s h th ng âm ( -).
Ví d 1: Khi chu n ñ 20ml NH4OH 0,1N b ng HCl 0,1N ñã dùng metyl ñ (pKa
= 5) làm ch th . Hãy tính sai s chu n ñ . Cho pKbNH4OH = 4,74.
Gi i:
Bư c 1: Tính pHkt: D ng chu n ñ khi ch th ñ i màu (vàng→ ñ ) hay khi ñ t
màu ñ b n, t c 2 giá tr pH = pKa ± 1: pH = 6 và pH = 4.
Bư c 2: Tính pHtñ theo bi u th c III- 43:
pHtñ = 7 - (1/2) pKb - (1/2)lgCm =
= 7 - 4, 74/2 - (1/2)lg{(VNH4OH . NNH4OH)/[VNH4OH/(VNH4OH . NNH4OH/ NHCl)]} =
5,28
Bư c 3: So sánh pHkt và pHtñ:
pHkt = 6 > pHtñ → dư NH4OH, k t thúc trư c ñi m tương ñương, v y m c sai s
h th ng -.
pHkt = 4 < pHtñ → dư HCl, k t thúc sau ñi m tương ñương, v y sai s h th ng +.
Bư c 4: Tính ñ l n c a sai s :
a) T i pHkt = 6: S d ng bi u th c III- 42:
pH = pKa – lg{[NH4Cl]/[NH4OH]} = 14 – 4,74 – lg[VHCl . NHCl/(VNH4OH . NNH4OH
– VHCl . NHCl)] → 6 = 9,26 + lg{[(VNH4OH . NNH4OH)/VHCl . NHCl] – 1 ]}
Thay s vào tính, có:
VHCl = 20/(1 + 5,5 . 10-4
) → e% = 100{[ 20/(1 + 5,5 . 10-4
)] – 20}/20 = 0,06 %
b) T i pHkt = 4: S d ng bi u th c III- 38 :
pHkt = 4 = – lg[(VHCl . NHCl – VNH4OH . NNH4OH)/(VHCl + VNH4OH)], thay s vào s
có:
VHCl = 20,04 ml → e% = [(20,04 – 20)/20].100 = +0,2%
Ví d 2: Chu n ñ 20ml ion Fe2+
0,1N b ng dung d ch ion Ce4+
0,1N trong môi
trư ng axit v i ch th [Fe(II)(O-phenanthrolin)2)]2+
(ox + 1e = kh). Hãy tính sai s chu n
ñ . Cho Eo
Fe3+/Fe2+ = 0,77V, Eo
Ce4+/Ce3+`= 1,44V, Eo
Indox/Indkh = 1,11V.
Gi i:
Bư c 1: Tính Ekt: ng d ng bi u th c III-74. Khi d ng chu n ñ dung d ch
chuy n t màu ñ sang màu xanh ho c màu xanh b n, t c 2 giá tr Ekt1 = 1,11 – 0,059
≈ 1,05 và Ekt2 = 1,11 + 0,059 ≈ 1,17.
Bư c 2: Tính Etñ: ng d ng bi u th c III- 53, thay s s có:
Etñ = (Eo
Fe3+/Fe2+ + Eo
Ce4+/Ce3+)/2 = (0,77 + 1,34)/2 = 1,10
Bư c 3: So sánh Ekt v i Etñ th y Ekt1 < Etñ, , như v y, dư ion Fe2+
(m c sai s -);
Ekt2 > Etñ, như v y, dư ion Ce4+
(m c sai s +).
Bư c 4: Tính sai s :
+ T i Ekt1 = 1,05V: S d ng bi u th c III- 52, thay s có:
Ekt1 = Eo
Fe3+/Fe2+ + 0,059lg[VCe4+ . NCe4+/( VFe2+ . NFe2+ - VCe4+ . NCe4+)]
→1,05 = 0,77 + 0,059lg[VCe4+/ ( 20 - VCe4+)] → VCe4+ ≈ 20ml. Như v y, e% ≈ 0%.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………123
+ T i Ekt2 = 1,17V: S d ng bi u th c III- 54, thay s có:
Ekt2 = Eo
Ce4+/Ce3+ + 0,059lg[(VCe4+ . NCe4+ - VFe2+ . NFe2+)/ (VFe2+ . NFe2+)]
→ 1,17 = 1,44 + 0,059lg[(VCe4+ - 20)/20] → VCe4+ ≈ 20ml. Như v y e% ≈ 0%.
Ví d 3: L y 50 ml dung d ch ch a Cl-
, cho vào ñây 0,55 ml K2CrO4 0,1M và
chu n ñ xác ñ nh Cl-
b ng 5 ml AgNO3 0,01N. Hãy tính sai s chu n ñ này! Cho TAgCl
= 1,78.10-10
, TAg2CrO4 = 1,1.10-12
.
Gi i:
Bư c 1: Tính pClkt:
[CrO4
2-
] =(0,55 . 10-1
)/( 50 + 0,55 + 5) ≈ 10-3
M, suy ra: [Ag+
] c n ñ k t t a Ag2CrO4 là:
[Ag+
] = {TAg2CrO4/[CrO4
2-
]}1/2
≈ 10-4,5
M → pAg = 4,5 → pClkt ≈ 5,5.
Bư c 2: Tính pCltñ:
[Cl-
]tñ = (TAgCl)1/2
= 1,33.10-5
→ pCl = 4,88 = pAg
Bư c3: So sánh pClkt và pCltñ cho th y pClkt > pCltñ, t c ñi m k t thúc x y ra sau
ñi m tương ñương.
Bư c 4: Tính sai s :
pAg = - lg[(VAg+ . NAg+ - VCl- . NCl-)/(VAg+ + VCl-)]. Thay s có:
pAg = 4,5 = - lg[(5 . 0,01 - 50 . NCl-)/55] → NCl- = 9,65 . 10-4
N.
Sai s e% là:
e% = 100.(VAg+ . NAg+ - VCl- . NCl-)/(VCl- . NCl-) = 100.(5 . 0,01 - 50 . 9,65 . 10-4
)/(50 .
9,65 . 10-4
) = 3,62%
Câu h i ôn t p
1. Sai s phân tích là gì? S phân lo i sai s và các cách bi u di n sai s ?
2. Lí thuy t v sai s ? ng d ng lí thuy t này?
3. ð ñúng, ñ chính xác, ñ tin c y c a k t qu phân tích? ng d ng các tiêu chu n này
trong vi c xác ñ nh cách ti n hành phân tích?
4. Cách tính sai s h th ng?
Bài t p
1. Sau khi làm k t t a 80mg ion Ca2+
b ng (NH4)2C2O4 t i pH = 10, k t t a ñư c r a 5
l n m i l n 10ml nư c. Hãy tính sai s phân tích ion Ca2+
do s hoà tan c a k t t a khi
r a! Cho TCaC2O4 = 2,3.10-9
. (ðáp s : -0,12%).
2. Tính sai s khi chu n ñ 20 ml dung d ch CH3COOH 0,1N b ng dung d ch NaOH
0,1N v i vi c s d ng phenolphtalein (pKa = 9) làm ch th ñi m k t thúc chu n ñ . Cho
pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : t i pH 8: -4%, t i pH 10: +0,2%).
3. Tính sai s khi chu n ñ 20 ml dung d ch HCl 0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N khi
k t thúc chu n ñ : a) pH = 4; b) pH = 10. (ðáp s : -0,2%, +0,2%)
4. Chu n ñ 20 ml dung d ch Fe2+
0,1N b ng dung d ch tiêu chu n Ce4+
0,1N v i ch th
benzidin (ox + e = kh) s m c sai s là bao nhiêu? Bi t: Eo
Fe3+/Fe2+ = 0,77V, Eo
Ce4+/Ce3+`=
1,44V, Eo
Indox/Indkh = 0,92. (ðáp s : 1. 0,3%, 2. ≈ 0%)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………124
5. Chu n ñ 20 ml dung d ch NaCl 0,1N b ng dung d ch tiêu chu n AgNO3 0,1N v i ch
th K2CrO4 có n ng ñ trong dung d ch trư c khi chu n ñ là 0,1 M thì s m c sai s là
bao nhiêu? Bi t: TAgCl = 1,78. 10-10
; T Ag2CrO4 = 1,1.10-12
. (ðáp s : 0,02%)
6. N u chi t 100mmol ch t X t 200 ml dung d ch nư c b ng 50ml dung môi h u cơ thì
sai s thu h i ch t X là bao nhiêu? Bi t h ng s phân b th c nghi m K’ = 10. (ðáp s :
28,6%).
7. ð ki m tra phương pháp Kejdal xác ñ nh N ñã cân 5 m u m i m u là 0,1320g
(NH4)2SO4 tinh khi t và ñem phân tích. K t qu thu ñư c như sau: 0,0275g, 0,0279g,
0,0281g, 0,0277g, 0,0275g. Hãy tính sai s tuy t ñ i, sai s tương ñ i c a phương pháp!
(ðáp s : d = 0,0026g, sai s % 0,93%).
Tài li u tham kh o
1. Alecxep V. N. (1971): Phân tích ñ nh lư ng, t p I, II, III. NXB Giáo d c, Hà N i.
2. Nguy n Th c Cát, T V ng Nghi, ðào H u Vinh (1980): Cơ s lý thuy t Hoá h c
phân tích. NXB ð i h c và trung h c chuyên nghi p, Hà N i.
3. Eckschlager K. (1971): Chyby chemických rozboru (ti ng Ti p) (Sai s phân tích hoá
h c). NXB Tài li u k thu t, Praha.
4. Tr n T Hi u (1973): Giáo trình Hoá phân tích, t p I, II. Trư ng ð i h c T ng h p
Hà N i.
5. Holzbecher Z. và các tác gi (1968): Analytická chemie (ti ng Ti p ) (Hoá phân tích).
NXB Tài li u k thu t, Praha.
6. Lialikov Iu. X. (1974): Nh ng phương pháp phân tích hoá lý (ti ng Nga). NXB Hoá
h c, Maxcơva.
7. Lurie Ju. (1975): Handbook of Analytical Chemistry. Mir Publishers, Moscow.
8. Murasova V. I., Tananaeva A. N., Khobiakova R. Ph. (1976): Phân tích ñ nh tính
riêng (ti ng Nga). NXB Hoá h c, Maxcơva.
9. H Vi t Quí (2001): Phân tích lí hoá. NXB Giáo d c, Hà N i.
10. Nguy n Trư ng Sơn, Hoàng Xuân L c (1991): Giáo trình Hoá vô cơ - phân tích.
NXB ð i h c và giáo d c chuyên nghi p, Hà N i.
11. Nguy n Văn T u, Vũ Văn Soan (1990): Giáo trình Cơ s lý thuy t Hoá h c. NXB
ð i h c và giáo d c chuyên nghi p, Hà N i.
12. Ph m Ng c Thu , Ph m H ng Anh (1996): Giáo trình Hoá phân tích. Trư ng ð i
h c Nông nghi p I.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………125
Các b ng ph l c
Ph l c 1: Tích s tan c a m t s k t t a
Tên h p ch t Tích s tan
(T)
-lgT Tên h p ch t Tích s tan
(T)
-lgT
AgBr 5,3.10-13
12,28 CuCO3 2,5.10-10
9,60
Ag2CO3 8,2.10-12
11,09 CuC2O4 3,0.10-8
7,50
Ag2C2O4 3,5.10-11
10,46 Cu(OH)2 2,2.10-20
19,66
AgCl 1,78.10-10
9,75 CuS 6,3.10-36
35,20
Ag2CrO4 1,1.10-12
11,95 FeCO3 3,47.10-11
10,46
AgI 8,3.10-17
16,08 FeC2O4 2,0.10-7
6,70
Ag3PO4 1,3.10-20
19,89 FeS 5,0.10-18
17,3
Ag2SO4 1,6.10-5
4,80 Fe(OH)3 3,2.10-38
37,50
Al(OH)3 1,0.10-32
32,00 FePO4 1,3.10-22
21,89
AlPO4 5,8.10-19
18,24 Hg2Cl2 1,3.10-18
17,88
BaCO3 5,1.10-9
8,29 HgO 3,0.10-26
25,52
BaC2O4 1,1.10-7
6,96 HgS (ñen) 1,6.10-52
51,80
BaCrO4 1,2.10-10
9,93 HgS (ñ ) 4,0.10-53
52,40
BaF2 1,1.10-6
5,98 MgCO3 2,1.10-5
4,67
Ba3(PO4)2 6,0.10-39
38,22 MgC2O4 8,6.10-5
4,10
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………126
BaSO4 1,1.10-10
9,97 MgF2 6,5.10-9
8,19
CaCO3 4,8.10-9
8,32 MgNH4PO4 2,5.10-13
12,60
CaC2O4 2,3.10-9
8,64 Mg(OH)2 6,0.10-10
9,22
CaCrO4 7,1.10-4
3,15 Mg3(PO4)2 1,0.10-13
13,00
CaF2 4,0.10-11
10,40 MnCO3 1,8.10-11
10,74
Ca(OH)2 5,5.10-6
5,26 MnC2O4 5,0.10-6
5,30
Ca3(PO4)2 2,0.10-29
28,70 MnNH4PO4 1,0.10-12
12,00
CaSO4 9,1.10-6
5,04 Mn(OH)2 1,9.10-13
12,72
CdCO3 5,2.10-12
11,30 MnS 2,5.10-10
9,60
CdC2O4 1,5.10-8
7,80 NiCO3 1,3.10-7
6,87
Cd(OH)2 5,9.10-15
14,23 NiC2O4 4,0.10-10
9,40
CdS 7,9.10-27
26,10 Ni(OH)2 2,0.10-15
14,70
CoCO3 1,4.10-13
12,84 NiS α 3,2.10-19
18,50
CoC2O4 6,3.10-8
7,20 NiS β 1,1.10-24
24,00
Co(OH)2 2,0.10-15
14,80 PbCO3 7,4.10-14
13,13
CoS α 4,0.10-21
20,4 PbC2O4 4,8.10-10
9,32
CoS β 2,0.10-25
24,70 PbCl2 1,6.10-5
4,79
Cr(OH)3 6,3.10-31
30,20 PbCrO4 1,8.10-14
13,75
CrPO4 (tím) 1,0.10-17
17,00 Pb(OH)2 1,1.10-20
19,96
CrPO4 (l c) 2,4.10-23
22,62 PbS 2,5.10-27
26,60
Ph l c 1: Tích s tan c a m t s k t t a (ti p)
Tên h p ch t Tích s tan
(T)
-lgT Tên h p ch t Tích s tan
(T)
-lgT
PbSO4 1,6.10-8
7,80 Zn(OH)2 7,1.10-18
17,15
PbClF 2,8.10-9
8,55 Zn3(PO4)2 9,1.10-33
32,04
ZnCO3 1,4.10-11
10,84 ZnS α 2,5.10-22
21,60
ZnC2O4 1,5.10-9
8,80 ZnS β 1,6.10-24
23,80
Ph l c 2: H ng s axit, h ng s bazơ c a m t s axit, bazơ
Tên axit Ka pKa
Axetic CH3COOH 1,74.10-5
4,76
Benzoic C6H5COOH 6,2.10-5
4,21
Boric H3BO3 Ka1 5,8.10-10
9,24
Cacbonic H2CO3 Ka1 4,5.10-7
Ka2 4,8.10-11
6,35
10,32
Cloaxetic Cl CH2COOH 1,4.10-3
2,86
Etylendiamintetraaxetic
(HOOCCH2)2 N-CH2-CH2-
N(CH2COOH)2
Ka1 1,0.10-2
Ka2 2,1.10-3
Ka3 5,4.10-7
1,99
2,67
6,27
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………127
Ka4 1,1.10-11
10,95
Focmic H COOH 1,8.10-4
3,75
Oxalic H2C2O4 Ka1 5,6.10-2
Ka2 5,4.10-5
1,25
4,27
Phenol C6H5OH 1,0.10-15
15,0
Photphoric H3PO4 Ka1 7,6.10-3
Ka2 6,2.10-8
Ka3 4,2.10-13
2,12
7,21
12,38
o- Phtalic C6H4(COOH)2 Ka1 1,1.10-3
Ka2 4,0.10-6
2,95
5,40
Salixylic C6H4(OH)COOH 1,1.10-3
2,95
Sunphuric H2SO4 Ka2 1,2.10-2
1,94
Tartric
HOOCCH(OH)CH(OH)COOH
Ka1 9,1.10-4
Ka2 4,3.10-5
3,04
4,37
Xitric
HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH
Ka1 7,4.10-4
Ka2 1,8.10-5
Ka3 4,0.10-7
3,13
4,76
6,40
Ph l c 2: H ng s axit, h ng s bazơ c a m t s axit, bazơ (ti p)
Tªn baz¬ Kb pKb
Amoni hidroxit NH4OH 1,76.10-5
4,76
Anilin C6H5NH2 4,2.10-10
9,38
Dimetylamin (C2H5)2NH 1,1.10-3
2,97
Hidrazin N2H4 9,8.10-7
6,01
Hidroxylamin NH2OH 9,6.10-6
8,02
8-Hidroxychinolin C9H7ON 1,1.10-9
8,99
Piridin C5H5N 1,5.10-9
8,82
Ph l c 3: Th oxi hoá tiêu chu n c a m t s ch t 25o
C
Nguyên t D ng oxi hoá +ne D ng kh Eo,
V
Ag+
+e Ag +0,7994
AgBr +e Ag + Br-
+0,071
Ag(CN)2
-
+e Ag + 2CN-
-0,29
AgCl +e Ag + Cl-
+0,224
Ag
AgI +e Ag + I- -0,152
Al Al3+
+3e Al -1,66
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………128
AlF6
3-
+3e Al + 6F-
-2,07
Ba Ba2+
+2e Ba -2,90
Br Br2 +2e 2Br-
+1,087
Ca Ca2+
+2e Ca -2,87
Cd2+
+2e Cd -0,402
Cd (CN)4
2-
+2e Cd + 4CN-
--1,09Cd
Cd(NH3)4
2+
+2e Cd + 4NH3 -0,61
Ce Ce(SO4)3
2-
+1e Ce3+
+ 3SO4
2-
+1,44
Cl Cl2 +2e 2Cl-
+1,359
Co2+
+2e Co -0,28Co
Co(NH3)6
2+
+2e Co + 6NH3 -0,42
Cr3+
+3e Cr -0,41Cr
Cr2O7
2-
+ 14H+
+6e 2Cr3+
+ 7H2O +1,33
Cu2+
+2e Cu +0,337
Cu2+
+e Cu+
+0,153
Cu+
+e Cu +0,521
Cu (CN)4
2-
+2e Cu + 4CN-
-0,43
Cu
Cu(NH3)4
2+
+2e Cu + 4NH3 -0,07
F F2 +2e 2F-
+0,287
Ph l c 3: Th oxi hoá tiêu chu n c a m t s ch t 25o
C
(ti p)
Nguyªn tè D¹ng oxi ho¸ +ne D¹ng khö Eo,
V
Fe3+
+e Fe2+
+0,771
Fe3+
+3e Fe -0,036
Fe2+
+2e Fe -0,440
Fe
[Fe(CN)6 ]3-
+e [Fe(CN)6 ]4-
+0,356
H 2H+
+2e H2 0,0000
2Hg2+
+2e Hg2
2+
+0,907
Hg2+ +2e Hg +0,850
Hg2
2+
+2e 2Hg +0,792
Hg2Cl2 +2e 2Hg + 2Cl-
+0,2680
Hg
Hg(CN)4
2-
+2e Hg + 4CN-
-0,37
I2 +2e 2I-
+0,536I
I3-
+2e 3I-
+0,545
K K+
+e K -2,925
Mg Mg2+
+2e Mg -2,37
Mn2+
+2e Mn -1,19Mn
MnO4
-
+ 8H+
+5e Mn2+
+ 4H2O +1,51
NO3
-
+ 2H+
+e NO2 + H2O +0,80
NO3
-
+ 4H+
+3e NO + 2H2O +0,96N
NO3
-
+ 10H+
+8e NH4
+
+ 3H2O +0,87
Na Na+
+e Na -2,713
Ni2+
+2e Ni -0,23Ni
Ni(NH3)6
2+
+2e Ni + 6NH3 -0,49
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………129
O2 + 4H+
+4e 2H2O +1,229
O2 +2H+
+2e H2O2 +0,682
O2 + 2H2O +2e 4OH-
+0,401
H2O2 + 2H+
+2e 2H2O +1,77
O
O3 + H2O +2e O2 + 2OH-
+1,24
Pb2+
+2e Pb -0,126
PbBr2 +2e Pb + 2Br-
-0,274
PbCl2 +2e Pb + 2Cl-
-0,266
Pb
PbI2 +2e Pb + 2I-
-0,0,346
S +2e S2-
-0,48
S + 2H+
+2e H2S +0,14
S4O6
2-
+2e 2S2O3
2-
+0,09
SO4
2-
+ 8H+
+6e S + 4H2O +0,36
SO4
2-
+ 4H2O +6e S + 8OH-
-0,75
S
SO4
2-
+ 10H+
+8e H2S + 4H2O +0,31
Sn2+
+2e Sn -0,14Sn
Sn4+
+e Sn2+
+0,15
Ph l c 3: Th oxi hoá tiêu chu n c a m t s ch t 25o
C (ti p)
Nguyªn tè D¹ng oxi ho¸ +ne D¹ng khö Eo,
V
Zn2+
+2e Zn -0,763
Zn (CN)4
2-
+2e Zn + 4CN-
--1,26Zn
Zn(NH3)4
2+
+2e Zn + 4NH3 -1,04
Ph l c 4: Bư c sóng ánh sáng và màu c a chúng
Bư c sóng ánh sáng (nm) Màu s c ánh sáng b h p
th
ánh sáng b sung
400 – 450 Tím Vàng l c
450 – 480 Xanh Vàng
480 – 490 Xanh l c Da cam
490 – 500 L c xanh ð
500 – 560 L c ð g ch
560 – 575 Vàng l c Tím
575 - 590 Vàng Xanh
590 - 625 Da cam Xanh l c
625 - 750 ð L c xanh
Chú thích: ánh sáng b h p th + ánh sáng b sung = ánh sáng tr ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………130
B GIÁO D C VÀ ðÀO T O
TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P I HÀ N I
NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên)
NGUY N TH H NG LINH, BÙI TH VĨNH
GIÁO TRÌNH
HOÁ PHÂN TÍCH
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………131
NHÀ XU T B N NÔNG NGHI P
B GIÁO D C VÀ ðÀO T O
TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P I HÀ N I
NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên)
NGUY N TH H NG LINH, BÙI TH VĨNH
GIÁO TRÌNH
HOÁ PHÂN TÍCH
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………132
NHÀ XU T B N NÔNG NGHI P
HÀ N I - 2007

More Related Content

PDF
18 gt hoa phantich
DOC
Bia sach toi uu hoa tn
PDF
Bai 2
PDF
Bai 1
PDF
Bai3 thay quang
PDF
Luận án: Giải bài toán biên phi tuyến cho phương trình vi phân cấp bốn
PDF
Luận văn: Phân tích bayes theo chuẩn 1 L, HOT, 9đ
PDF
Chuong4-Ly thuyet mau
18 gt hoa phantich
Bia sach toi uu hoa tn
Bai 2
Bai 1
Bai3 thay quang
Luận án: Giải bài toán biên phi tuyến cho phương trình vi phân cấp bốn
Luận văn: Phân tích bayes theo chuẩn 1 L, HOT, 9đ
Chuong4-Ly thuyet mau

Viewers also liked (20)

DOC
Phương pháp giải bài tập sự điện li
PDF
Bảng điểm tổng hợp lớp D6LT - KT3
PPTX
PPTX
Bai thuyet trinh hoa phan tich 2
PPTX
Improving the performance of CODO networks for major oil companies and dealer...
PPTX
El fax por internet de Axiatel
PDF
Creative Email Strategy for the Mobile Age
PPTX
Fotomuntatge cultura audiovisual
PDF
2009_Marquess_JMedChem_5HT4_Agonists
PPT
R proposal 8
PPTX
Energia Fotovoltaica (Solar)
PDF
br_semanadobebe
PDF
Riit broucher 2014
PDF
UKOUG06 - An Introduction To Process Neutral Data Modelling - Presentation
PPTX
Ict4 d sep 23
DOC
La oruga hambrienta, Match up words Spanish
DOCX
Final Management Thesis
PPTX
PDF
Necesidad y utilidad de las estimaciones de poblacion para la gestion cinegética
Phương pháp giải bài tập sự điện li
Bảng điểm tổng hợp lớp D6LT - KT3
Bai thuyet trinh hoa phan tich 2
Improving the performance of CODO networks for major oil companies and dealer...
El fax por internet de Axiatel
Creative Email Strategy for the Mobile Age
Fotomuntatge cultura audiovisual
2009_Marquess_JMedChem_5HT4_Agonists
R proposal 8
Energia Fotovoltaica (Solar)
br_semanadobebe
Riit broucher 2014
UKOUG06 - An Introduction To Process Neutral Data Modelling - Presentation
Ict4 d sep 23
La oruga hambrienta, Match up words Spanish
Final Management Thesis
Necesidad y utilidad de las estimaciones de poblacion para la gestion cinegética
Ad

Similar to tai lieu Hoa phan tich (20)

PDF
Ung dung cua sac ky long sac ky trao doi ion
PDF
Gthoa phan tich_1
PDF
Đề cương ôn tập thi vào cao học KTQD môn Toán Kinh tế 2012
PDF
Gt cac pptoankinhte - (huapro.vn)
PDF
Dai cuong hoa phan tich
PDF
Luận văn: Nghiên cứu tính chất nhiệt của ống nhiệt mao dẫn, HAY
PDF
Download here
PDF
Giaoan hoahoc10
PDF
Giai de thi_mau_7191
PDF
Bg kiem nghiem_va_phan_tich_thuc_pham_co_mui_4536
PDF
[sachsangtao.com] Ky yeu trai he hung vuong mon hoa hoc
PDF
Bao cao ke hoach hoa li 2016 part 2 svth le thi kim thoa
PDF
Chương trình đào tạo bác sĩ nội trú chuyên ngành tai mũi họng chuẩn đầu ra
PDF
Luận văn: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy ép rơm cỏ khô làm thức ăn dự trữ c...
PDF
19 hoa phantich
PDF
19 hoa phantich
DOCX
TUẦN 1 hpt.docx
PDF
Khảo sát thành phần hóa học của cây hương nhu tía
PDF
Phan tich dong thoi na k mg va ca cu ni zn co mn va fe
PDF
Luận văn Nghiên cứu thành phần hóa học dịch chiết hạt cây cam thảo dây Quế Sơ...
Ung dung cua sac ky long sac ky trao doi ion
Gthoa phan tich_1
Đề cương ôn tập thi vào cao học KTQD môn Toán Kinh tế 2012
Gt cac pptoankinhte - (huapro.vn)
Dai cuong hoa phan tich
Luận văn: Nghiên cứu tính chất nhiệt của ống nhiệt mao dẫn, HAY
Download here
Giaoan hoahoc10
Giai de thi_mau_7191
Bg kiem nghiem_va_phan_tich_thuc_pham_co_mui_4536
[sachsangtao.com] Ky yeu trai he hung vuong mon hoa hoc
Bao cao ke hoach hoa li 2016 part 2 svth le thi kim thoa
Chương trình đào tạo bác sĩ nội trú chuyên ngành tai mũi họng chuẩn đầu ra
Luận văn: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy ép rơm cỏ khô làm thức ăn dự trữ c...
19 hoa phantich
19 hoa phantich
TUẦN 1 hpt.docx
Khảo sát thành phần hóa học của cây hương nhu tía
Phan tich dong thoi na k mg va ca cu ni zn co mn va fe
Luận văn Nghiên cứu thành phần hóa học dịch chiết hạt cây cam thảo dây Quế Sơ...
Ad

More from nguyentuanhcmute (8)

PPTX
ĐÀO TAO TIẾT KIỆM NƯỚC.pptx
PPT
AN TOAN HOA CHAT 1.ppt
PPT
Bài giảng Hiệu ứng nhà kính.ppt
PPT
AN TOAN HOA CHAT.ppt
PPT
AN TOAN HOA CHAT.ppt
PPT
Bài giảng Hiệu ứng nhà kính (download tai tailieutuoi.com).ppt
PDF
Bảng tính toán thủy lực của th.s nguyên thị hồng
PDF
Hình họa vẽ kĩ thuật
ĐÀO TAO TIẾT KIỆM NƯỚC.pptx
AN TOAN HOA CHAT 1.ppt
Bài giảng Hiệu ứng nhà kính.ppt
AN TOAN HOA CHAT.ppt
AN TOAN HOA CHAT.ppt
Bài giảng Hiệu ứng nhà kính (download tai tailieutuoi.com).ppt
Bảng tính toán thủy lực của th.s nguyên thị hồng
Hình họa vẽ kĩ thuật

tai lieu Hoa phan tich

  • 1. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………1 Bé gi¸o dôc v ® o t¹o Tr−êng §¹i häc n«ng nghiÖp Hµ Néi -------------------------- Pgs.ts. NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên) Nguy n Th H ng Linh, Bùi Th Vĩnh Gi¸o tr×nh HOÁ PHÂN TÍCH Năm 2007
  • 2. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………2 L i nói ñ u Giáo trình “ Hoá phân tích ” này ñư c biên so n trên cơ s ñ cương môn h c chính th c dùng cho kh i ngành Nông- Lâm- Ngư nghi p ñã ñư c Trư ng ð i h c Nông nghi p I duy t (Quy t ñ nh Qð 25/2004/Qð-ðH1 ngày 14. 1. 2004). Giáo trình nh m cung c p cho sinh viên nh ng ki n th c cơ b n v Hoá phân tích và dành cho sinh viên kh i Nông Lâm Ngư nghi p. ð ti p thu ñư c nh ng n i dung trình bày trong giáo trình, yêu c u sinh viên ph i có ki n th c v toán h c cao c p, toán xác su t th ng kê, v t lí h c, hoá h c ñ i cương, hoá h c vô cơ và hoá h c h u cơ. Dù ñã r t c g ng ñ cho giáo trình có nhi u thông tin, d ñ c và d ti p thu, song, không th tránh kh i nh ng khi m khuy t, chúng tôi r t mong nh n ñư c nh ng í ki n ñóng góp c a b n ñ c và ñ ng nghi p ñ khi tái b n giáo trình ñư c hoàn thi n hơn. Hà N i, 2006 Các tác gi
  • 3. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………3 B ng kí hi u Kí hi u Ti ng Vi t A ñ h p th quang C n ng ñ D m t ñ quang ð ñương lư ng gam E th ñi n c c, hi u ñi n th E% ph n trăm chi t e electron e% sai s ph n trăm I cư ng ñ ánh sáng Ind ch th K h ng s cân b ng K’ h ng s cân b ng bi u ki n, h ng s cân b ng th c nghi m L ph i t , ligand l chi u dài l lít λ bư c sóng ánh sáng M n ng ñ mol/lít (n ng ñ phân t gam) M kim lo i M M khèi l−îng mol ph©n tö (ph©n tö gam), khèi l−îng mol ion (iongam), N nång ®é ®−¬ng l−îng gam p -lg ppb mét phÇn tØ ppm mét phÇn triÖu Q hÖ sè ph©n bè q tØ sè ph©n bè T tÝch sè tan T% ®é truyÒn quang TKHH tinh khiÕt ho¸ häc TKPT tinh khiÕt ph©n tÝch TK tinh khiÕt w khèi l−îng
  • 4. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………4 M c l c Trang L i nói ñ u 1 B ng kí hi u 2 Chương I: Các khái ni m cơ b n c a Hoá phân tích 6 1. Hoá phân tích và vai trò c a nó 6 2. Phân lo i phương pháp phân tích 6 2.1. Phân lo i theo b n ch t c a phương pháp phân tích 6 2.2. Phân lo i theo kh i lư ng và lư ng ch a c a ch t phân tích trong m u 8 2.3. Ch n l a phương pháp phân tích 8 3. Các bư c cơ b n trong Hoá phân tích 8 4. L y m u và x lí m u phân tích 9 4.1. L y m u 9 4.2. L p h sơ m u 10 4.3. Khoáng hoá m u 10 5. Hoá phân tích ñ nh tính 11 5.1. Phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c 11 5.2. Phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ b ng phương pháp hoá h c 16 5.3. Phân tích ñ nh tính các h p ch t b ng phương pháp công c 17 6. Hoá phân tích ñ nh lư ng 18 7. D ng c , thi t b ño và hoá ch t 18 7.1. D ng c thu tinh 18 7.2. Thi t b ño 19 7.3. Hoá ch t s ch, nư c c t 21 8. M t s lo i n ng ñ dung d ch thư ng dùng trong Hoá phân tích 21 Câu h i ôn t p, bài t p 23 Chương II: Phân tích kh i lư ng 24 1. Các khái ni m cơ b n trong phân tích kh i lư ng 24 1.1. Phương pháp tách 24 1.2. Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy 24 1.3. Phương pháp nhi t phân 1.4. Phương pháp k t t a (Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a) 25 2. Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 26 2.1. Yêu c u c a d ng k t t a 26 2.2. Yêu c u c a d ng cân 30 2.3. S gây b n k t t a 31 2.3. M t s kĩ thu t trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 32 2.4. M t s ng d ng c th 35 2.5. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 37 Câu h i ôn t p, bài t p 38 Chương III: Phân tích th tích 39 1. Nh ng khái ni m cơ b n v phân tích th tích 39 2. Yêu c u c a ph n ng chu n ñ 40 3. Phân lo i phương pháp chu n ñ 41 3.1. Phân lo i phương pháp chu n ñ theo lo i ph n ng 41
  • 5. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………5 Trang 3.2. Phân lo i phương pháp theo cách ti n hành chu n ñ 43 4. Cách pha dung d ch tiêu chu n 45 5. Cách tính k t qu phân tích 47 6. ðư ng chu n ñ 48 6.1. ð nh nghĩa 48 6.2. ðư ng chu n ñ trung hoà 48 6.3. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh 63 6.4. ðư ng chu n ñ k t t a 67 6.5. ðư ng chu n ñ t o ph c 70 6.6. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ . ng d ng c a ñư ng chu n ñ 73 7. Ch th 74 7.1. Phân lo i ch th 75 7.2. Kho ng ñ i màu c a ch th 75 7.3. Nguyên t c ch n ch th 77 8. Các phép chu n ñ thư ng dùng 78 8.1. Chu n ñ trung hoà 78 8.2. Chu n ñ oxi hoá kh 79 8.3. Chu n ñ k t t a 83 8.4. Chu n ñ complexon 85 9. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích th tích 88 Câu h i ôn t p, bài t p 89 Chương IV: Phân tích công c 91 1. Phân lo i phương pháp 91 1.1. Nhóm các phương pháp quang h c 91 1.2. Nhóm các phương pháp ñi n t 92 1.3. Nhóm các phương pháp tách 92 1.4. Nhóm các phương pháp nhi t 92 2. Phương pháp quang ph h p th phân t vùng t ngo i và ánh sáng nhìn th y 92 2.1. Cơ s lí thuy t c a phương pháp so màu 93 2.2. Yêu c u ñ i v i ph c ch t màu 95 2.3. Ph h p th và ch n bư c sóng ño 97 2.4. ðo so màu 99 3. Phương pháp ño ñi n th 101 3.1. ð t v n ñ 101 3.2. ði n c c 101 3.3. ðo ñi n th 103 3.4. ng d ng phương pháp ño ñi n th trong phân tích 104 4. Phương pháp chi t 105 4.1. Khái ni m 105 4.2. Chi t ch t r n b ng ch t l ng 105 4.3. Chi t ch t l ng b ng ch t l ng 105 Câu h i ôn t p, bài t p 106 Chương V: Sai s trong Hoá phân tích 108 1. Sai s 108 1.1. Phân lo i sai s 108
  • 6. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………6 1.2. Bi u di n k t qu phân tích và sai s 103 2. Lí thuy t v sai s 111 3. ð ñúng, ñ chính xác và ñ tin c y c a k t qu phân tích 112 3.1. ð ñúng 112 3.2. ð chính xác 112 3.3. ð tin c y 112 4. Tính toán sai s h th ng 113 4.1. Sai s h th ng do s cân b ng c a ph n ng hoá h c gây nên 113 4.2. Sai s h th ng do ch th gây nên 114 Câu h i ôn t p, bài t p 116 Tài li u tham kh o 117 Các b ng ph l c 118
  • 7. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………7 CHƯƠNG I CÁC KHÁI NI M CƠ B N C A HOÁ PHÂN TÍCH 1. HOÁ PHÂN TÍCH VÀ VAI TRÒ C A NÓ Hoá phân tích là môn khoa h c ng d ng s d ng các ki n th c c a Hoá vô cơ, Hoá h u cơ, Hoá lí, Hoá sinh, V t lí... nh m tr l i câu h i v t ch t nghiên c u ñư c c u t o t các thành ph n nào và hàm lư ng c a t ng thành ph n ñó là bao nhiêu. Hoá phân tích ñã ñư c s d ng t r t lâu trong Hoá h c nói chung. Song, ph i t th k 17, v i nh ng cơ s b t ñ u t các công trình c a R. Boyl và sau ñó là c a M. V. Lomonosov, A. L. Lavoisier và R. Fresen, Hóa phân tích m i tr thành m t ngành khoa h c riêng bi t. Trong nh ng th k ti p theo, các nhà khoa h c ñã không ng ng phát tri n ngành h c này theo hư ng phân tích nhanh hơn, chính xác hơn, t ñ ng hoá hơn và giá thành r hơn. Chính vì th , ngoài các phương pháp phân tích hoá h c thông thư ng, các phương pháp phân tích b ng công c ñã phát tri n m nh m và tr thành b ph n không th thi u c a phân tích hi n ñ i như các phương pháp: quang ph , s c kí, c c ph … Trong th c t , Hoá phân tích thâm nh p vào nhi u lĩnh v c khoa h c và là công c nghiên c u c a chúng; ngoài ra, nó cũng chi m m t v trí quan tr ng trong s n xu t. Hoá phân tích thư ng ñư c chia thành hai ph n Hoá phân tích ñ nh tính và Hoá phân tích ñ nh lư ng. Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh tính là xác ñ nh v t ch t nghiên c u ñư c c u t o t các thành ph n nào, còn c a Hoá phân tích ñ nh lư ng là xác ñ nh hàm lư ng c a các thành ph n c u t o nên v t ch t nghiên c u. 2. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Có nhi u phương pháp phân tích, ñ ti n cho s ch n l a, trong Hoá phân tích, thư ng chia các phương pháp phân tích theo hai cách: d a trên b n ch t c a phương pháp phân tích và hàm lư ng ch t c n phân tích ch a trong m u. 2.1. Phân lo i theo b n ch t c a phương pháp phân tích Khi phân tích, thư ng s d ng các tính ch t hoá h c, tính ch t v t lí và các công c ño khác nhau ñ ti n hành phân tích. Do ñó, có các phương pháp: phân tích hoá h c, phân tích hoá lí, phân tích v t lí, phân tích sinh hoá… Các phương pháp này ñư c chia thành 3 nhóm chính: - Phương pháp phân tích hoá h c. - Phương pháp phân tích b ng công c . - Phương pháp phân tích sinh hoá. Trong ñó các phương pháp phân tích hoá h c và phân tích b ng công c là thông d ng nh t. a. Phương pháp phân tích hoá h c Thư ng ñư c g i ng n g n là phân tích hoá h c, ñây, s d ng các ph n ng hoá h c thích h p ñ phân tích ch t c n xác ñ nh. Ví d , khi xác ñ nh Cl- dùng ph n ng: Cl- + AgNO3 = AgCl ↓ + NO3 - , (trong môi trư ng axit HNO3) tr ng
  • 8. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………8 S xu t hi n k t t a tr ng cho bi t trong m u có ion clorua, còn kh i lư ng k t t a cho bi t hàm lư ng c a ion clorua trong m u. Ph n ng trên ñư c g i là ph n ng phân tích, dung d ch AgNO3 ñư c g i là dung d ch thu c th . Phương pháp phân tích hoá h c có ưu ñi m: có ñ chính xác cao, d ng c phân tích ñơn gi n. Tuy nhiên, trong phân tích dùng m t ñ quan sát các hi n tư ng ñã x y ra, nên phương pháp có ñ nh y không cao, ch có th phân tích ñư c các ch t khi hàm lư ng c a nó trong m u l n hơn 10-2 % (b ng B. I.1), ngoài ra không th t ñ ng hoá ñư c quá trình phân tích. Trong nhóm các phương pháp hoá h c có các phương pháp: phương pháp phân tích kh i lư ng (chương II) và phương pháp phân tích th tích (chương III). b. Phương pháp phân tích b ng công c Còn ñư c g i ng n g n là phân tích công c (chương IV). G m các phương pháp phân tích hoá lí và phân tích v t lí. *Phương pháp hoá lí ñây, dùng các công c ñ ño các ñ i lư ng v t lí có liên quan ñ n ph n ng hoá h c ñã x y ra. Ví d : dùng ñi n c c b c ñ ño ñi n th dung d ch c a ph n ng gi a ion Cl- và AgNO3 nói trên, giúp theo dõi ñư c di n bi n c a ph n ng… Phương pháp hoá lí có ñ nh y khá cao, cho phép xác ñ nh ñư c các m u v i hàm lư ng c a ch t phân tích nh t i 10-6 % (b ng B.1.1). Ví d : phương pháp so màu, phương pháp c c ph … * Phương pháp v t lí ñây, s d ng các công c ñ ño các ñ i lư ng v t lí có liên quan ñ n thành ph n c n phân tích. Phương pháp có ñ nh y r t cao, cho phép phân tích các thành ph n r t nh trong m u, ch chi m kho ng 10-8 - 10-9 % (b ng B.1.1). B ng B. 1.1: Gi i h n xác ñ nh c a m t s phương pháp phân tích Phương pháp Hàm lư ng ch t c n phân tích (%) _____________________________________ 102 100 10-3 10-6 10-9 10- 12 Kh i lư ng, chu n ñ --------------- C c ph ------------------ Quang ph phát x --------------------- Quang ph ng n l a ----------------------------- Quang ph h p ph --------------------- Quang ph h p ph nguyên t ----------------------------- Quang ph huỳnh quang ----------------------------- Quang ph kh i ------------------------- Phân tích phóng x ------------------------------- - V i phương pháp v t lí có th ñ ng th i xác ñ nh ñ nh tính và ñ nh lư ng nhi u ch t (phương pháp c c ph , phương pháp quang ph rơn ghen, quang ph phát x , quang ph h p th nguyên t , các phương pháp s c kí….) và ñôi khi không c n ph i phá hu m u (phương pháp quang ph rơn ghen, quang ph phát x …). Phương pháp phân tích công c có ưu ñi m:
  • 9. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………9 - Có ñ nh y cao nên có th dùng ñ phân tích m u v i kh i lư ng nh ho c m u có ch a lư ng nh thành ph n c n phân tích. - Có kh năng t ñ ng hóa cao. Song, như c ñi m c a nhóm phương pháp này là máy ño r t ñ t ti n và chi phí v n hành máy ño l n, ñã h n ch ph n nào s ph c p c a chúng. 2.2. Phân lo i theo kh i lư ng và lư ng ch a c a ch t phân tích trong m u D a vào kh i lư ng m u l y phân tích và lư ng ch a c a ch t phân tích trong m u, ñã xây d ng các phương pháp ghi trong b ng B.2.1. B ng B.2.1: Phân lo i các phương pháp phân tích theo lư ng m u phân tích Tên phương pháp Lư ng ch a ch t phân tích (g) Thành ph n thô lu ng M i Cũ Lư ng m u (g) Chính (1-100%) Ph (0,01-1%) Thành ph n vi lư ng ≤≤≤≤ 0,01% Gram Thư ng lư ng ≥ 10-1 ≥ 10-3 ≥ 10-5 10-5 Xentigram Bán vi lu ng 10-2 - 10-1 10-3 - 10-1 10-5 - 10-3 ≤ 10-5 Miligram Vi lư ng 10-4 - 10-2 10-6 - 10-2 10-8 - 10-4 ≤ 10-5 Microgram Siêu vi lư ng ≤ 10-4 ≤ 10-4 ≤ 10-6 ≤ 10-5 2.3. Ch n l a phương pháp phân tích Khi phân tích, tuỳ theo yêu c u v ñ chính xác, ñi u ki n phòng phân tích cũng như hàm lư ng thành ph n c n phân tích có trong m u v t, kh i lư ng m u v t cũng như ngư ng xác ñ nh c a phương pháp mà ch n phương pháp thích h p. Nguyên t c chung: lư ng m u nhi u, hàm lư ng l n dùng phương pháp kém nh y và ngư c l i lư ng m u ít, hàm lư ng bé dùng phương pháp có ñ nh y cao. Ví d : phương pháp quang ph thích h p cho xác ñ nh 10-6 - 10-8 gam ch t c n phân tích, song, phương pháp chu n ñ thích h p cho vi c xác ñ nh các hàm lư ng c gam, xentigam ch t. V i các m u ch a ch t c n phân tích v i lư ng quá nh ñôi khi v n ph i làm giàu m u trư c khi phân tích. 3. CÁC BƯ C CƠ B N TRONG HOÁ PHÂN TÍCH Quá trình phân tích bao g m 4 bư c: 1 - L y m u 2 - ðưa ph n c n phân tích v d ng mà qua ñó có th ti n hành phân tích ñ nh tính ho c phân tích ñ nh lư ng thông qua theo dõi m t s tính ch t v t lí, hoá h c thích h p. 3 - ðo xác ñ nh 4 - Tính toán k t qu .
  • 10. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………10 Bư c 1: L y m u là vi c làm r t quan tr ng, làm sao l y ñư c m u ñ i di n cho v t c n phân tích (m c 4 chương I, trang 10), ñ k t qu phân tích ph n ánh ñúng tính ch t c a m u. Bư c 2: Bao g m các công ño n nh như chuy n m u thành dung d ch (m c 4 chương I, trang 12), tách các thành ph n gây nhi u, chuy n thành ph n c n xác ñ nh sang d ng mà có th phân tích ñ nh tính ho c xác ñ nh ñ nh lư ng nó. Ví d : xác ñ nh ion Cu2+ di ñ ng trong ñ t, chi t ion Cu2+ t ñ t b ng axit HNO3 1M r i tách ion Cu2+ dư i d ng ph c ch t tan [Cu(NH3)4]2+ , sau ñó chuy n ph c ch t amo ñ ng sang d ng ph c ch t Cu - dithizon (màu ñ ) trong môi trư ng axit ñ ño xác ñ nh b ng phương pháp so màu. Bư c 3: Chính là ño các ñ i lư ng v t lí như kh i lư ng, th tích, cư ng ñ màu, ñ d n ñi n… (các chương II, III, IV) có liên quan ñ n tính ch t và hàm lư ng c a thành ph n c n xác ñ nh. Ví d : ðo cư ng ñ màu ñ c a ph c màu Cu - dithizon nói trên. Bư c 4: T các giá tr ño ñư c c a ñ i lư ng v t lí c n theo dõi suy ra k t qu v ñ nh tính cũng như ñ nh lư ng c a thành ph n c n phân tích. 4. L Y M U VÀ X LÍ M U PHÂN TÍCH M t nhi m v quan tr ng khi ti n hành phân tích là l y m u và x lí m u phân tích, nh ng công vi c này thư ng gây ra sai s , ñôi khi sai s này còn l n hơn nhi u so v i sai s do phương pháp phân tích gây nên. Do ñó, vi c l y m u và x lí m u c n tuân th ñúng qui trình và ñúng yêu c u phân tích. 4.1. L y m u Trong phân tích, r t ít khi có th phân tích toàn b v t th c n nghiên c u. Ví d : khi nghiên c u tính ch t nông hoá c a m t th a ru ng, thành ph n dinh dư ng c a m t kho th c ăn gia súc không th mang phân tích toàn b ñ t c a th a ru ng ho c c kho th c ăn ñó… Do v y, ñ k t qu phân tích có í nghĩa th c ti n c n ti n hành trên m u ñ i di n (m u trung bình). M u ñ i di n là m u ch a thành ph n và t l hàm lư ng gi ng như v t th c n phân tích. Tuy nhiên, khó có th l y ñư c m u ñ i di n ñáp ng yêu c u trên mà ch có th l y ñư c m u có tính ch t g n ñúng v i yêu c u ñó mà thôi. M u phân tích r t ña d ng v nhi u m t như v tr ng thái t n t i, v ñ ñ ng nh t, cũng như kh i lư ng c a m u. Vì th , ñ l y ñư c m u ñ i di n c n tuân th m t s nguyên t c l y m u cho t ng lo i ñ i tư ng. * V t th phân tích có kh i lư ng nh : V i v t th có kh i lư ng nh , có th phân tích toàn b , thì m u l y là toàn b v t th . Ví d : V t máu, m u b nh ph m như nư c dãi c a v t nuôi… * V t th ñ ng tính: Là các v t th mà m i ñi m thành ph n và hàm lư ng c a ch t c n phân tích là như nhau. Ví d : v t th c n phân tích là hoá ch t s ch, m u v t là dung d ch… Trong trư ng h p này, có th l y m u b t c ñi m nào c a v t th . Ví d : khi phân tích hàm lư ng axit HCl trong dung d ch, có th dùng pipet hút dung d ch b t c v trí nào trong bình ch a. * V t th không ñ ng tính: Khi v t th c n phân tích có kh i lư ng l n và không ñ ng tính, thì vi c l y m u d a trên nguyên t c l y m u nhi u ñi m r i tr n l i v i nhau ñ ñư c m u ñ i di n. Tuy nhiên, vi c l y nhi u hay ít ñi m ph thu c vào tr ng thái c a v t c n phân tích.
  • 11. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………11 ð i v i ch t khí, do tính linh ñ ng l n c a các phân t ch t khí, kh i khí d ñ ng nh t hoá trên toàn b không gian, nên có th ch c n l y m u m t ñi m b t kì. Trong trư ng h p riêng bi t, không ñ m b o tính ñ ng nh t c a kh i khí thì l y m u nhi u ñi m r i tr n l i, ví d , khi l y m u nghiên c u nh hư ng c a ch t khí th i t ng khói lò cao. ð i v i ch t l ng, do tính linh ñ ng c a các phân t ch t l ng cũng khá l n, nên khi l y m u ch c n l y m t s lư ng ñi m m u v a ph i theo t ng và theo khu v c r i tr n l i ñ ñư c m u ñ i di n. ð i v i ch t r n, v nguyên t c chung ph i l y m u nhi u ñi m r i tr n l i, sao cho kh i lư ng m u ñ t yêu c u. M i ñi m l y m t lư ng ít nh t ph i b ng 3 l n kh i lư ng c a h t to nh t và lư ng m u l y ch chi m kho ng 1% kh i lư ng c a toàn b các ñi m tr n l i. N u kh i lư ng m u t các ñi m vư t quá kh i lư ng c n l y thì dùng kĩ thu t chia tư ñ gi m b t. Kĩ thu t chia tư là: ñ p ho c thái m u thành các h t nh , m nh nh , r i vun ñ ng thành kh i hình tr . Chia kh i tr thành 4 ph n b ng nhau, b ñi hai ph n ñ i di n và tr n ñ u 2 ph n còn l i v i nhau. N u ph n còn l i v n quá l n, ti p t c s d ng kĩ thu t chia tư ñ gi m b t ti p lư ng m u ñ n khi ñư c kh i lư ng c n thi t. Khi l y m u c n s d ng ñúng các d ng c qui ñ nh cho t ng ñ i tư ng m u. M u phân tích sau khi l y xong c n ñư c b o qu n c n th n trong các d ng c ñ ng m u ñ tránh b ô nhi m b i môi trư ng xung quanh. ðôi khi ph i phơi, s y khô trư c khi b o qu n (ví d : ñ i v i m u sinh v t tươi) ho c x lí sơ b b ng các hoá ch t b o qu n thích h p ñ tránh s chuy n hoá c a thành ph n c n phân tích (ví d : khi phân tích ion Fe2+ trong ñ t thì m u ph i b o qu n trong axit HCl loãng ñ ion Fe2+ không b chuy n thành ion Fe3+ dư i s tác ñ ng c a oxi trong không khí). 4.2. L p h sơ m u Sau khi l y xong, m u phân tích ñư c chia ít nh t thành hai ph n: m t ph n g i ñi phân tích, các ph n còn l i ñư c lưu gi ñ phòng khi m u b h ng, b th t l c trên ñư ng v n chuy n ho c khi c n phân tích thêm ch tiêu ho c khi c n phân tích ki m ch ng. Trên c hai ph n c a m u c n làm h sơ ñ y ñ và như nhau. Trên h sơ ph i ghi rõ: tên m u, ngày l y m u, ngư i l y m u, ñ a ñi m l y m u, cách l y m u, cách sơ ch m u (n u có) và m c ñích c a vi c l y m u (ñ phân tích ch tiêu nào). Vi c l p h sơ c n chính xác ñ không b nh m l n m u cũng như nh m l n k t qu phân tích. Công vi c này càng quan tr ng ñ i v i các v t th c n phân tích theo th i gian. Ví d : khi ñánh giá ch t lư ng c a m t ngu n nư c, ph i phân tích nư c theo ch ñ thu văn và theo dõi trong nhi u năm, do ñó vi c c ñ nh th i ñi m, v trí và cách th c l y m u là r t quan tr ng trong vi c so sánh k t qu sau này. 4.3. Khoáng hoá m u Khi phân tích, nh t là v i các m u r n, thư ng chuy n m u phân tích thành dung d ch. Công vi c này ñư c g i là khoáng hoá m u hay còn g i là công phá m u. Trong khoáng hoá m u thư ng dùng các hoá ch t có tính ch t hoá h c ñ i kháng v i tính ch t hoá h c c a m u c n khoáng hoá. M u ch a thành ph n ch y u là các ch t có tính bazơ thì dùng các axit m nh ñ công phá, ví d , khoáng hoá m u ñ t dùng axit H2SO4 ñ c ph i h p v i các axit HClO4 và HF; m u có tính kh như m u th c v t dùng các ch t có tính oxi hoá hay h n h p các ch t oxi hoá như H2SO4 + K2Cr2O7, H2SO4 + HNO3 hay NaOH + NaNO3…
  • 12. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………12 Trong khoáng hoá m u c n c g ng s d ng càng ít hoá ch t càng t t, hoá ch t càng ñơn gi n càng t t ñ tránh làm b n m u do hoá ch t dùng công phá, gi m s t n h i c a d ng c cũng như tránh ñ c h i cho ngư i phân tích và cho môi tru ng. Do ñó, khi khoáng hoá thư ng ch n các hoá ch t theo tu n t : H2O (ngu i, nóng), axit loãng, bazơ loãng, axit ñ c ho c ki m ñ c, h n h p axit ñ c v i ch t oxi hoá, h n h p ki m ñ c v i ch t oxi hoá… Khi khoáng hoá c n lưu í ñ n ch tiêu phân tích ñ s d ng hoá ch t khoáng hoá và cách khoáng hoá thích h p nh m khoáng hoá m t ph n hay hoàn toàn ch t c n phân tích. Trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p, m c ñ khoáng hoá ph thu c vào ch tiêu c n phân tích như phân tích thành ph n d tiêu hay t ng s …Ví d : ñ xác ñ nh mu i tan trong ñ t, dùng nư c c t ñ chi t mu i hoà tan; ñ phân tích kali d tiêu trong ñ t dùng dung d ch amoni axetat 1M làm dung môi chi t, nhưng, ñ phân tích kali t ng s ph i khoáng hoá m u ñ t b ng cách ñun nó v i h n h p 3 axit ñ c H2SO4, HClO4 và HF. Thư ng dùng hai phương pháp khoáng hoá: khoáng hoá ư t và khoáng hoá khô. Khoáng hoá ư t là cho dung d ch hoá ch t tác ñ ng lên m u nhi t ñ thư ng ho c ñun nóng. Phương pháp này có ưu ñi m: ch dùng các d ng c ñơn gi n, t c ñ ph n ng nhanh. Tuy v y, trong m t s trư ng h p, khoáng hoá ư t không thành công, ví d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo. Khoáng hoá khô là nung m u v i hoá ch t nhi t ñ xác ñ nh phù h p v i tính ch t c a m u v t và hoá ch t khoáng hoá. Phương pháp ñư c s d ng khi phương pháp khoáng hoá ư t không thành công, ví d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo như nói trên. Phương pháp này có ưu ñi m: trong m t lúc công phá ñư c nhi u m u, nhưng, t c ñ ph n ng ch m và ph i dùng các d ng c chuyên dùng ñ ñi u ch nh nhi t ñ khoáng hoá. ðôi khi ph i ph i h p c hai phương pháp khoáng hoá ñ chuy n toàn b m u phân tích vào dung d ch. Cũng như vi c l y m u, vi c khoáng hoá m u có vai trò quy t ñ nh ñ n ch t lư ng phân tích sau này, nên khi khoáng hoá c n ph i ti n hành ñúng qui trình dùng cho t ng ñ i tư ng, t ng ch tiêu phân tích c th . 5. HOÁ PHÂN TÍCH ð NH TÍNH Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh tính là xác ñ nh các thành ph n ch t có trong m u phân tích như: nguyên t , ion, nhóm nguyên t ho c h p ch t t o nên v t ch t ho c m u v t nghiên c u. Hoá phân tích ñ nh tính còn ñư c g i là phân tích ñ nh tính. Phân tích có th ñư c ti n hành b ng s d ng phương pháp hoá h c ho c b ng phương pháp công c . 5.1. Phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c Trong phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c, ñ n nay, t n t i r t nhi u phương pháp, ñó là phân tích theo h th ng và phân tích riêng. Phân tích theo h th ng là chia các ion c n phân tích thành các nhóm b ng các thu c th c th ñư c g i là thu c th nhóm, r i dùng các hoá ch t ñ c thù ñư c g i là thu c th ch n l c ñ tìm t ng ion trong m t nhóm ñã phân l p. Thu c th nhóm là hoá ch t mà trong ñi u ki n xác ñ nh ch có m t nhóm các ion ph n ng. Thu c th ch n l c là hoá ch t mà trong ñi u ki n c th ch có m t ion tham gia ph n ng. Ví d : tách các ion t o k t t a clorua (g m các cation Ag+ , Pb2+ , Hg2 2+ ) ra kh i h n h p các ion b ng
  • 13. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………13 thu c th nhóm HCl 2M. Li tâm l y k t t a, r i nh vào ñó thu c th ch n l c SnCl2 5%, n u k t t a chuy n sang màu ñen ho c xám, ñi u ñó ch ng t có ion Hg2 2+ trong m u: Ag+ + Cl- = AgCl ↓ , tr ng Pb2+ + 2Cl- = PbCl2 ↓ , tr ng Hg2 2+ + 2Cl- = Hg2Cl2 ↓ , tr ng Hg2Cl2↓ + SnCl2 = 2Hg ↓ + SnCl4 ñen Trong phân tích các cation, thư ng s d ng hai h th ng phân tích: h th ng hidrosunphua (H2S), h th ng axit-bazơ. ði m chung c a các phương pháp phân tích theo h th ng là phân tích ñư c tri n khai l n lư t t ng bư c ñ tách các ion theo t ng nhóm b ng các thu c th nhóm, t nhóm ñ u tiên ñ n nhóm cu i cùng. Trong giáo trình này, ch trình bày nguyên t c c a hai h th ng phân tích: h th ng hidrosunphua và h th ng axit-bazơ. * H th ng phân tích hidrosunphua D a trên ñ tan c a các mu i sunphua, clorua, cacbonat và các hydroxit, thu c th nhóm là khí H2S ho c dung d ch H2S bão hoà và các dung d ch HCl, (NH4)2S và (NH4)2CO3. Các cation kim lo i ñư c chia thành 5 nhóm: 1- G m các cation t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà, song, các k t t a này không tan trong amoni polysunphua (NH4)2Sx. Các cation này l i ñư c chia thành 2 nhóm nh : 1a- G m các cation: Ag(I), Pb(II), Hg2(II), Tl(I), t o k t t a clorua. 1b- G m các cation: Hg(II), Cu(II), Cd (II), Bi(III), không t o k t t a clorua. 2- Nhóm các cation t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà, song, các k t t a này tan trong (NH4)2Sx, t o thành các ph c ch t tan, g m các cation: As(III, V), Sb(III, V), Sn (II, IV), Mo(VI), V(V), Se(VI). 3- G m các cation không t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà cũng như k t t a clorua, ch t o k t t a v i (NH4)2S ho c v i H2S trong môi trư ng ki m. Các k t t a này g m hai lo i: 3a- K t t a sunphua c a các cation: Fe(II, III), Ni(II), Co(II), Zn(II), Mn(II). 3b- K t t a hidroxit c a các cation: Al(III), Cr(III), Be(II). 4- G m các cation t o k t t a cacbonat trong môi trư ng ch a NH4Cl, (NH4)2CO3 nhưng không t o k t t a v i các thu c th ñã nêu trên, ñó là các ion Ca(II), Ba(II), Sr(II). 5- G m các cation không t o k t t a v i t t c các thu c th ñã nêu trên, ñó là các ion Mg(II), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I) và NH4 + . Phương pháp hidrosunphua có ưu ñi m là khá ñơn gi n, tách và ch ng minh ñư c nhi u cation v i ñ chính xác cao, song, có như c ñi m là s d ng khí H2S có tính ñ c ñ i v i ngư i phân tích và môi trư ng. * H th ng phân tích axit-bazơ D a trên ñ tan c a các mu i clorua, sunphat và c a các hidroxit trong môi trư ng dư ch t ki m ho c dư NH3, thu c th nhóm là các dung d ch: HCl , H2SO4, NaOH và NH4OH. Các cation kim lo i ñư c chia thành 6 nhóm: 1- G m các cation t o k t t a clorua v i thu c th nhóm là dung d ch HCl, ñó là các ion: Ag(I), Pb(II), Hg2(II), Tl(I).
  • 14. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………14 2- G m các cation t o k t t a sunphat v i thu c th nhóm là dung d ch H2SO4, ñó là các ion: Ca(II), Ba(II), Sr(II). 3- G m các cation t o k t t a hidroxit tan trong NaOH ho c KOH dư, ñó là các cation lư ng tính như Be(II), Zn(II), Al(III), Sn(II, IV), Cr(III). 4- G m các cation t o k t t a hidroxit không tan trong NaOH ho c KOH dư và NH4OH dư, ñó là các ion Mg(II), Sc(III), Bi(III), Mn(II), Fe(II, III). 5- G m các cation t o k t t a hidroxit tan trong NH4OH dư, ñó là các ion Cu(II), Cd (II), Hg(II), Co(II), Ni(II). 6- G m các cation không thu c các nhóm trên, ñó là các ion Li(I), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I) và NH4 + . Phương pháp axit-bazơ có ưu ñi m là khá ñơn gi n và ít ñ c, nhưng, phương pháp này kém nh y hơn phương pháp hidrosunphua. Trong phân tích các anion cũng t n t i nhi u h th ng phân tích, như h th ng s d ng mu i tan c a các ion Ba2+ và Ag+ làm thu c th nhóm. Theo h th ng này các anion ñư c chia thành 3 nhóm: 1- Các ion t o k t t a v i ion Ba2+ : SO4 2- , SO3 2- , SiO3 2- , PO4 3- , CO3 2- , F- , CrO4 2- , BO3 3- . 2- Các ion t o k t t a v i ion Ag+ : Cl- , Br- . I- , CNS- , S2- , CN- , [Fe(CN)6]4- , [Fe(CN)6]3- . 3- Các ion không ph n ng v i các ion Ba2+ và Ag+ : NO2 - , NO3 - , ClO4 - , ClO3 - , MnO4 - . Tuy v y, trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p thư ng ch g p các ion SO4 2- , Cl- , NO3 - , SiO3 2- , PO4 3- , CO3 2- , là các ion d dàng ñ ơc ch ng minh b ng phương pháp phân tích riêng. Ngày nay, các phương pháp phân tích cation và anion theo h th ng ch còn có í nghĩa sư ph m, ít ñư c s d ng, mà thay vào ñó s d ng phương pháp phân tích ñ nh tính riêng. * Phương pháp phân tích ñ nh tính riêng Phân tích các cation theo h th ng ñã nêu trên có ưu ñi m là các hoá ch t dùng trong phân tích ñ u ñơn gi n, ph bi n. Song, vi c phân tích t n nhi u th i gian, lư ng dung d ch thu c th dùng nhi u nên d gây s nhi m b n m u phân tích b ng t p ch t trong hoá ch t dùng làm thu c th , d n ñ n ch t lư ng phân tích có th không ñ m b o. Ngoài ra, phân tích theo h th ng ph i qua nhi u bư c nên dung d ch ñ tìm các cation các nhóm cu i b pha loãng quá nhi u gây khó khăn cho phân tích nh t là khi s d ng các ph n ng có ñ nh y không cao. Ngày nay, v i s hi u bi t v tính ch t hoá h c c a các nguyên t , các h p ch t vô cơ cùng v i s lư ng thu c th ngày càng nhi u và có ñ ch n l c cao và k t h p v i th c th r ng khi phân tích m t s ion không nh t thi t ph i áp d ng hoàn toàn qui trình tách theo h th ng, ñã xây d ng phương pháp phân tích t do hơn, ñó là s d ng t i thi u các ph n ng tách r i dùng thu c th ch n l c ñ tìm th ng ion trong m u, thu c th dùng có th tuỳ í ch n. Cách phân tích như v y g i là phân tích ñ nh tính riêng (g i ng n g n: phân tích riêng), vì vi c phân tích t ng ion là ñ c l p v i nhau. Phương pháp phân tích riêng cho t c ñ phân tích cao và k t qu chính xác, nh t là khi phân tích các dung d ch loãng. Dư i ñây trình bày phương pháp phân tích riêng thư ng dùng trong phân tích m t s ion thư ng g p khi nghiên c u các ñ i tư ng nông nghi p.
  • 15. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………15 + Tìm ion NH4 + : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH dư, s x y ra ph n ng: NH4 + + OH- = NH4OH Khi ñun nóng dung d ch NH4OH b phân hu : to NH4OH = NH3 ↑ + H2O Amoniac bay lên g p gi y quì ñ t m ư t s làm cho màu ñ c a gi y quì chuy n thành màu xanh. Có th tìm ion NH4 + b ng thu c th Nestler (K2HgI4). Hơi NH3 bay lên tác d ng v i thu c th cho k t t a nâu: NH3 + 2K2HgI4 + 3KOH = [Hg2ONH2]I ↓ + 7I- + 2H2O nâu + Tìm ion K+ : Ch nh pH dung d ch phân tích v giá tr 5 – 7. Cho vào dung d ch thu c th natri cobantinitrit Na3[Co(NO2)6], n u có ion K+ trong dung d ch xu t hi n k t t a màu vàng: 2K+ + Na3[Co(NO2)6] = NaK2[Co(NO2)6]↓ + 2Na+ vàng Khi có m t ion NH4 + trong dung d ch phân tích, ph i ñu i hoàn toàn nó ñi trư c khi phân tích ion K+ b ng cách cho vào dung d ch phân tích NaOH dư và ñun nóng. + Tìm ion Na+ : Trung hoà dung d ch phân tích v môi trư ng trung tính r i cho vào dung d ch vài gi t thu c th k m uranylaxetat (Zn(UO2)3(CH3COO)8), n u có ion Na+ s hình thành k t t a màu vàng: Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COO- = Na Zn(UO2)3(CH3COO)9↓ vàng Có th nh n bi t ion K+ , Na+ b ng cách quan sát màu ng n l a c a chúng. Nhúng m t dây Pt s ch vào dung d ch phân tích r i ñ t nó trên ng n l a không màu, n u có ion K+ s th y ng n l a phát màu tím, còn n u có ion Na+ s th y ng n l a màu vàng. N u cùng có c hai ion Na+ và K+ , thì màu vàng s che l p màu tím và nên ñ nh n th y màu tím c n nhìn nó qua kính màu chàm. + Tìm ion Mg2+ : Cho vào dung d ch phân tích các dung d ch (NH4)2CO3 và (NH4)2S ñ k t t a t t c các ion kim lo i tr các ion kim lo i ki m, NH4 + và Mg2+ . Tìm ion Mg2+ trong dung d ch l c b ng thu c th Na2HPO4 trong môi trư ng có NH4Cl và NH4OH: Mg2+ + Na2HPO4 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2Na+ + H2O tr ng N u m u ch a ion PO4 3- thì ph i tách b nó b ng cách cho vào dung d ch phân tích mu i Al(NO3)3 trư c khi làm k t t a m u b ng (NH4)2CO3 và (NH4)2S. + Tìm ion Ca2+ : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K2SO4 6% ñ k t t a các ion Ba2+ , Sr2+ (ion Ca2+ trong ñi u ki n này h u như chưa b k t t a). L c tách k t t a, ñi u ch nh pH dung d ch v pH = 4 b ng dung d ch ñ m axetat và cho vào ñó m t th tích tương ñương c a dinatri etylendiamintetraaxetat (Na2EDTA) 10% ñ che các ion gây nhi u. Sau ñó,
  • 16. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………16 cho vào dung d ch Al(CH3COO)3 dư ñ che Na2EDTA và tìm ion Ca2+ trong dung d ch b ng (NH4)2C2O4: Ca2+ + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 ↓ + 2NH4 + tr ng + Tìm ion Ba2+ : Cho vào dung d ch trung tính c n phân tích tu n t các dung d ch Na2EDTA 10% (l y dư, ñ che các ion kim lo i n ng) và Mg(CH3COO)2 (l y dư, ñ che Na2EDTA dư). Sau ñó, cho vào dung d ch thu c th K2Cr2O7 và dung d ch CH3COONa, n u có ion Ba2+ s xu t hi n k t t a màu vàng BaCrO4: K2Cr2O7 + 2OH- = 2CrO4 2- + 2K+ + H2O Ba2+ + K2CrO4 = BaCrO4 ↓ + 2K+ vàng + Tìm ion Mn2+ : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K2S2O8, axit HNO3 và xúc tác AgNO3. ðun nóng dung d ch, n u dung d ch chuy n sang màu tím, thì trong m u có ion Mn2+ : 2Mn2+ + 5S2O8 2- + 8H2O = 2MnO4 - + 10SO4 2- + 16H+ tím S gây nhi u c a ion Cl- ñư c kh b ng cách cho thêm vào dung d ch phân tích dung d ch AgNO3. S gây nhi u c a ion Fe3+ n ng ñ cao (màu vàng c a ion Fe3+ ) ñư c kh b ng s t o ph c ch t không màu [Fe(PO4)2 ]3- v i vi c cho H3PO4 vào m u phân tích. + Tìm ion Fe3+ : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH và NH4OH dư. Tách k t t a hình thành và hoà tan nó b ng dung d ch HCl, r i tìm ion Fe3+ b ng các ph n ng v i thu c th KCNS hay K4[Fe(CN)6]: Fe3+ + 6KCNS = [Fe(CNS)6]3- + 6K+ ñ máu 4Fe3+ + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 ↓ + 12K+ xanh Berlin + Tìm ion Cu2+ : Cho vào dung d ch phân tích NH4OH ñ c dư và ñun ñ n sôi. Dung d ch thu ñư c ñư c trung hoà b ng axit CH3COOH ñ n khi m t màu h ng c a phenoltalein, r i cho vào ñó thu c th K4[Fe(CN)6]. N u xu t hi n k t t a màu nâu ñ ch ng t dung d ch ch a ion Cu2+ (v i hàm lư ng Cu2+ nh ch nh n th y dung d ch màu h ng): 2Cu2+ + K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6] ↓ + 4K+ nâu ñ + Tìm ion Hg2+ : Cho vào dung d ch phân tích axit HCl ñ k t t a các ion Hg2 2+ , Ag+ và Pb2+ . Dùng CH3COONa ch nh pH dung d ch v pH = 5 và cho vào ñó dung d ch SnCl2. N u có ion Hg2+ , s xu t hi n k t t a ñen: Hg2+ + Sn2+ = Hg ↓ + Sn4+ ñen + Tìm ion SO4 2- : Axit hoá dung d ch phân tích b ng HNO3 loãng (n u có k t t a thì l c b ), thêm t t vào ñó vài gi t Ba(NO3)2. Dung d ch ch a ion SO4 2- s cho k t t a tr ng: Ba2+ + SO4 2- = BaSO4 ↓
  • 17. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………17 tr ng + Tìm ion Cl- : Axit hóa dung d ch phân tích b ng axit HNO3 (n u xu t hi n k t t a thì l c b ), cho ti p vài gi t dung d ch AgNO3. N u có k t t a hình thành ch ng t m u có th ch a các ion Cl- , Br- , I- (X- ): AgNO3 + X- = AgX ↓ + NO3 - Li tâm l y k t t a và cho vào ñó h n h p g m 4 ph n (NH4)2CO3 bão hoà + 1 ph n NH4OH (6M), thì AgCl s tan ra: AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]+ + 2H2O + Cl- Tách dung d ch ra kh i k t t a và cho vào ñó HNO3, n u xu t hi n k t t a ch ng t có ion Ag+ : [Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl ↓ + 2NH4NO3 tr ng gián ti p ch ng minh s t n t i c a ion Cl- . + Tìm ion NO3 - : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO4 dư r i thêm t t t ng gi t H2SO4 ñ c theo thành ng nghi m. N u có ion NO3 - thì b m t ti p xúc gi a hai l p dung d ch và H2SO4 ñ c s có m t vành màu nâu: 2HNO3 + 8FeSO4 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2FeNOSO4 + 4H2O nâu + Tìm ion PO4 3- : Cho vào dung d ch phân tích axit HNO3 dư làm môi trư ng, r i thêm vào ñó thu c th amoni molypdat, n u có ion PO4 3- s xu t hi n k t t a màu vàng (khi lư ng ion PO4 3- ít, ch nh n ñư c dung d ch màu vàng): PO4 3- + 3NH4 + + 12MoO4 2- + 24H+ = (NH4)3[P(Mo3O10)4] ↓ + 12H2O vàng + Tìm ion CO3 2- : Cho vào dung d ch phân tích mu i Hg(II) và KMnO4 ñ lo i b các g c mu i c a các axit d bay hơi khác. Sau ñó, axit hoá dung d ch b ng axit H2SO4 (1: 4) và d n khí CO2 thoát ra vào dung d ch Ba(OH)2 , n u có CO2 s t o thành k t t a màu tr ng BaCO3 : CO3 2- + H2SO4 = CO2↑ + H2O + SO4 2- CO2 ↑ + Ba(OH)2 = BaCO3 ↓ + H2O tr ng 5.2. Phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ b ng phương pháp hoá h c Nhi m v c a phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ là xác ñ nh s t n t i c a m t ch t c th do ñó c n phân tích ñ nh tính các nguyên t , các nhóm ch c c u t o nên h p ch t h u cơ ho c phân tích xác ñ nh c công th c c u t o phân t c a h p ch t h u cơ. Có 3 phương pháp trong phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ: phân tích nguyên t , phân tích c u t o và phân tích phân t . a. Phân tích ñ nh tính các nguyên t trong h p ch t h u cơ * Phân tích C và H Nung h n h p ch t phân tích v i CuO trong ng nghi m thu tinh ch u nhi t. Trong trư ng h p này, C b ñ t cháy thành khí CO2, d n khí này sang bình ñ ng Ba(OH)2, n u có CO2 bình s b v n ñ c; H b ñ t cháy thành nư c, hơi nư c bay lên t o
  • 18. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………18 thành các gi t sương bám lên thành ng nghi m. ð kh ng ñ nh ch c ch n ñó là nư c, có th r c lên các gi t sương b t CuSO4 khan, n u là nư c, màu tr ng c a CuSO4 khan chuy n thành màu xanh c a CuSO4.5H2O. * Phân tích N, S và halogen Nung ch y ch t c n phân tích v i kim lo i Na ho c K, r i hoà tan vào nư c. Trong trư ng h p này N chuy n thành ion CN- , S thành ion S2- , halogen thành các ion halogenua. - Ch ng minh ion CN- : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO4, sau ñó cho thêm vài gi t dung d ch ion Fe3+ . N u có ion CN- , trong dung d ch xu t hi n k t t a màu xanh: 6CN- + Fe2+ = [Fe(CN)6]4- Fe3+ + 3 K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ xanh Berlin - Ch ng minh ion S2- : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch Pb(NO3)2, n u có ion S2- , trong dung d ch xu t hi n k t t a ñen ho c nâu ñen: S2- + Pb(NO3)2 = PbS ↓ + 2NO3 - ñen - Ch ng minh ion Cl- : Ti n hành tìm ion Cl- như m c 5.1 chương I ñã trình bày trên. * Phân tích P M u phân tích ñư c khoáng hoá b ng h n h p axit H2SO4 ñ c và K2Cr2O7. Axit H3PO4 hình thành ñư c ch ng minh như ñã trình bày m c 5.1 chương I. b. Phân tích c u t o các h p ch t h u cơ C u t o c a các h p ch t h u cơ quy t ñ nh tính ch t c a chúng, do ñó có th s d ng các tính ch t này ñ xác ñ nh c u t o c a các h p ch t h u cơ. Thư ng s d ng tính tan c a các h p ch t h u cơ trong các dung môi khác nhau, ph n ng c a các nhóm ch c và ph n ng c a các m ch cacbon. * S d ng tính tan: C u t o khác nhau c a các ch t h u cơ d n ñ n s tan khác nhau c a chúng trong các dung môi khác nhau. Các dung môi ñư c s d ng là: nư c, ete, dung d ch NaOH loãng, dung d ch NaHCO3, dung d ch HCl loãng, H2SO4 ñ c ngu i. B ng vi c s d ng tính tan này có th chia các h p ch t h u cơ thành 8 nhóm. * S d ng ph n ng c a nhóm ch c: ñây, cũng t n t i ph n ng nhóm v i thu c th nhóm và ph n ng ch n l c (hay còn g i là ph n ng phân lo i) v i thu c th ch n l c (hay còn g i là thu c th phân lo i). Ví d : Thu c th phenylhidrazin t o các h p ch t phenylhidrazon v i các h p ch t có nhóm ch c cacbonyl >C=O, do ñó, phenylhidrazin là thu c th nhóm cho các h p ch t ch a nhóm cacbonyl. Các h p ch t rư u, phenol ñ u ph n ng v i kim lo i Na, nên có th nói Na là thu c th nhóm c a các ch t này. Song, phenol có th tham gia các ph n ng th , ví d , v i axit nitơric t o thành các s n ph m nitro có màu vàng, do ñó, trong trư ng h p này có th nói axit nitơric là thu c th ch n l c c a các h p ch t nhóm phenol.
  • 19. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………19 c. Phân tích phân t các h p ch t h u cơ Phương pháp phân tích này d a trên tính ch t v t lí c a ch t c n phân tích. M i m t ch t h u cơ ñ u ñư c ñ c trưng b i các h ng s v t lí như: ñi m tan, ñi m sôi, kh i lư ng riêng, h s chi t quang, ñ quay quang… Theo dõi các ñ i lư ng này cho phép kh ng ñ nh s t n t i c a m t cá th nào ñó ho c xác ñ nh ñ s ch c a chúng. 5.3. Phân tích ñ nh tính các h p ch t b ng phương pháp công c B ng các công c ño, ñó là các máy ño hi n ñ i, có th cùng m t lúc phát hi n nhi u ion, h p ch t d a trên vi c theo dõi các hi n tư ng v t lí g n v i ch t c n phân tích như: s phát x , s h p th ánh sáng c a ion, h p ch t c n phân tích (quang ph phát x , quang ph h p th )…, s kh ho c oxi hoá c a ion c n tìm trên ñi n c c (phương pháp c c ph , phương pháp von - ampe)… Ví d : - Tìm ion Na+ , có th dùng phương pháp quang k ng n l a (thu c nhóm phương pháp quang ph phát x ), ánh sáng màu vàng do nguyên t Na phát ra trong ng n l a có bư c sóng 589nm (5890Ao ), n u máy ño quang k ng n l a có tín hi u bư c sóng này ch ng t có ion Na+ . - Tìm các h p ch t h u cơ có th s d ng quang ph h ng ngo i vùng t n s 700 – 1400cm-1 , ñó, m i ch t h u cơ có ph ñ c trưng c a mình cho phép kh ng ñ nh ñó là ch t nào. Trong khuôn kh giáo trình này, không th trình bày nhi u v nhóm phương pháp công c . ð c gi có quan tâm sâu hơn, xin ñ c các giáo trình ho c sách vi t riêng v lĩnh v c này. 6. HOÁ PHÂN TÍCH ð NH LƯ NG Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh lư ng là xác ñ nh hàm lư ng c a các thành ph n t o nên m u phân tích. ðây là ph n chính c a giáo trình này và ñư c trình bày trong các chương II, III và IV. Vi c phân chia Hoá phân tích thành hai ph n Hoá phân tích ñ nh tính và Hoá phân tích ñ nh lư ng ch mang tính ch t kinh ñi n và tính sư ph m, vì chúng có quan h m t thi t v i nhau. ð làm t t phân tích ñ nh lư ng m u v t c n ph i bi t thành ph n ñ nh tính c a nó thì m i ch n ñư c phương pháp phân tích t i ưu. Ví d : khi phân tích ñ nh lư ng ion Cl- có th dùng phương pháp chu n ñ tr c ti p theo Mo, song, khi có m t c a các ion CO3 2- , PO4 3- ph i dùng phương pháp chu n ñ gián ti p theo Fonha (m c 8.3 chương III). Còn k t qu c a phân tích ñ nh lư ng l i kh ng ñ nh k t qu c a phân tích ñ nh tính ho c thành ph n ñ nh tính. Ví d : khi nói trong m u có ch a 16,2% Al2O3 t c ñã bao hàm c y u t ñ nh tính ñó là m u ch a Al2O3. Tuy v y, ngày nay, v i trang thi t b phân tích ngày càng hoàn thi n cho phép phân tích ñ ng th i c ñ nh tính và ñ nh lư ng m t m u nghiên c u, cùng v i phương pháp phân tích ngày càng hoàn ch nh, phân tích ñ nh tính trong nhi u trư ng h p ñã tr nên không c n thi t. Ví d : thí nghi m phân tích Na nêu trên (m c 5.3 chương I), khi s d ng phương pháp quang ph phát x , bư c sóng ánh sáng phát x 589nm cho bi t ñó là nguyên t Na (y u t ñ nh tính), còn cư ng ñ c a sóng này cho bi t hàm lư ng c a nó
  • 20. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………20 (y u t ñ nh lư ng); như v y khi phân tích ch c n ch nh bư c sóng c a máy ño v giá tr 589nm thì cư ng ñ ánh sáng ño ñư c s ph n ánh hàm lư ng Na trong m u. 7. D NG C , THI T B ðO VÀ HOÁ CH T Trong phân tích thư ng s d ng khá nhi u các lo i d ng c , công c khác nhau dùng ñ ch a dung d ch, ño th tích dung d ch, cân kh i lư ng hoá ch t, ño các ñ i lư ng v t lí c a h phân tích… Dư i ñây là m t s d ng c , công c cơ b n thư ng ñư c dùng trong Hoá phân tích. 7.1. D ng c thu tinh Các d ng c thu tinh dùng trong phân tích ph i làm t thu tinh ch u nhi t và ch u hoá ch t ho c t t nh t t thu tinh th ch anh (tuy nhiên thu tinh th ch anh r t ñ t ti n). Ngày nay, m t s d ng c thu tinh có th ñư c thay b ng nh a t ng h p ch u nhi t và không b hoá ch t ăn mòn như là nh a teflon. Ngoài d ng c làm t thu tinh còn có các d ng c làm t kim lo i ch u ăn mòn như Pt, Ni ho c làm t g m. N u dùng d ng c b ng g m c n làm m u tr ng ñ ki m tra kh năng s d ng c a nó. Nh ng d ng c như bình ñ nh m c, buret, pipet dùng ñ ño chính xác th tích dung d ch. Nh ng d ng c khác như ng ñong, c c chia ñ ch dùng ñ ño g n ñúng th tích. * Bình ñ nh m c: Bình ñ nh m c là bình có th tích xác ñ nh chính xác, ñư c dùng ñ pha dung d ch tiêu chu n. Bình ñ nh m c có d ng hình c u, ñáy b ng, c nh , có nút mài, s ño th tích ñư c ghi trên thân bình (hình H.1.1). Khi s d ng c n ki m tra th tích c a bình, nhi t ñ xác ñ nh th tích và v ch xác ñ nh th tích (trên c bình). Không ñư c ñun nóng bình ñ nh m c, n u c n hoà tan b ng nư c nóng thì ph i ñun riêng và sau khi pha c n ch cho dung d ch ngu i ñ n nhi t ñ phòng r i m i rót vào bình và ñ nh m c ñ n v ch. * Buret Buret là d ng c ño chính xác th tích dung d ch tiêu t n trong quá trình chu n ñ . Buret có d ng ng hình tr có chia v ch xác ñ nh th tích, ph n cu i có van khoá (hình H.2.1). Buret thông thư ng có các lo i v i th tích 10, 25, 50ml ñư c chia v ch ñ n 0,1ml, th tích c a m t gi t kho ng 0,02 - 0,03ml. Microburet có th tích t 1 - 5 ml, ñư c chia v ch ñ n 0,02 ho c 0,01ml. Th tích c a m t gi t ph thu c vào ti t di n ñ u mao qu n c a buret, ti t di n càng nh th tích gi t càng nh . Buret ñư c dùng trong chu n ñ ho c ñư c dùng ñ l y chính xác m t th tích dung d ch. Khi ñ c k t qu trên buret ph i ñ t m m t ngang v i m t thoáng c a dung d ch, tránh nhìn t trên xu ng dư i ho c t dư i lên. Thông thư ng, v i dung d ch không có màu, ñ c v ch xác ñ nh th tích là v ch trùng v i ñáy m t thoáng c a dung d ch trong buret; v i dung d ch màu, nên ñ c v ch xác ñ nh th tích là v ch trùng v i biên trên c a m t thoáng dung d ch trong buret. Sau khi k t thúc chu n ñ , ch kho ng 30 giây m i ñ c k t qu ñ tránh sai s do ph n dung d ch bám trên thành buret t o nên. * Pipet Pipet là d ng c l y th tích chính xác dung d ch. Pipet thông thư ng có 2 lo i: - Lo i hình ng có chia v ch (hình H.3a.1), lo i này cho phép l y m t th tích dung d ch tuỳ í.
  • 21. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………21 - Lo i hình b u (hình H.3b.1), lo i này ch cho l y chính xác th tích dung d ch theo như dung tích ñã ghi trên pipet khi l y tr n c b u. Trong phân tích th tích thư ng dùng pipet b u ñ l y tr n m t th tích dung d ch ch không dùng pipet th ng vì pipet b u có ti t di n ph n v ch ñ c nh hơn nên sai s ñ c nh hơn. Pipet còn ñư c thành 3 lo i A, B, C theo ñ chính xác c a v ch chia ñ , trong ñó kí hi u A có ñ chính xác cao nh t, kí hi u C có ñ chính xác th p nh t. Trong Hoá phân tích, ch dùng pipet có kí hi u A. Khi s d ng pipet c n lưu í: - Vì sai s khi l y tr n th tích c a các lo i pipet là như nhau nên l y pipet tương ng ñ hút lư ng dung d ch c n thi t. Ví d : c n l y 3 - 5ml dung d ch dùng pipet 5ml, l y 6 - 10ml dung d ch dùng pipet 10ml. Tránh hút nhi u l n, ñ sai s l y dung d ch là nh nh t. - Bao gi cũng l y dung d ch t v ch xu t phát. * ng ñong và c c chia ñ Sai s c a các d ng c này là r t l n vư t quá sai s phân tích cho phép nên không dùng chúng ñ l y th tích chính xác dung d ch, ch dùng ñ l y th tích g n ñúng. 7.2. Thi t b ño a. Cân Trong Hoá phân tích, s d ng các lo i cân có ñ chính xác khác nhau, ví d : cân kĩ thu t v i sai s cân ± 0,01g, ± 0,001g, cân phân tích v i sai s cân ± 0,0001g (dùng cho phân tích thông thư ng), ± 0,00001g (dùng cho phân tích bán vi lư ng), ± 0,000001g (dùng cho phân tích vi lư ng) và v i các gi i h n kh i lư ng ñư c cân khác nhau. Tuỳ theo m c ñích mà s d ng cân thích h p. Nguyên t c chung là: - ð c kĩ hư ng d n s d ng cân và gi i h n t i ña c a kh i lư ng ñư c cân, ñ ñ m b o sai s cân và an toàn c a cân. - Khi cân c n xác ñ nh lư ng t i thi u c n cân ñ ñ m b o sai s cân không l n hơn sai s phân tích cho phép. Ví d : v i sai s phân tích ± 0,1%, c n ph i cân bao nhiêu mg m u trên cân phân tích ± 0,0001g, ñ sai s cân không vư t quá sai s cho phép? Gi i: Khi cân ph i cân hai l n: cân bì và cân bì c ng v i kh i lư ng ph i cân a, nên m c hai l n sai s cân. Theo nguyên t c tính sai s (m c 2 chương V), sai s tương ñ i e% = [(2. sai s cân)/a ].100, suy ra: a = 2.0,1. 100: 0,1 = 200mg. V y ph i cân ít nh t 200mg m u.
  • 22. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………22 Hình H.1.1 Hình H.2.1 Hình H.3a.1 Hình H.3b.1 Hình H.4.1 Bình ñ nh m c Buret Pipet th ng Pipet b u ng ñong - Khi c n cân chính xác nh ng hoá ch t như là ch t g c ñ pha dung d ch tiêu chu n ho c hoá ch t là d ng cân trong phân tích kh i lư ng, dùng cân phân tích. Ví d : khi cân H2C2O4.2H2O tinh khi t phân tích… là ch t g c ñ pha dung d ch tiêu chu n g c, BaSO4 là d ng cân trong phân tích xác ñ nh ion SO4 2- … - Khi không c n cân chính xác, như khi cân nh ng hoá ch t d bay hơi, d hút m, d phân hu , dùng cân kĩ thu t. Ví d : khi cân NaOH… b. Các máy ño Như máy ño so màu, máy ño pH…, c n thao tác ñúng theo tài li u hư ng d n s d ng máy. 7.3. Hoá ch t tinh khi t, nư c c t a. Hoá ch t tinh khi t Trong công nghi p hoá ch t, tuỳ theo m c ñích s d ng, hoá ch t s n xu t ra có các m c ñ tinh khi t khác nhau. Có 4 m c ñ tinh khi t: tinh khi t hoá h c (TKHH) (ñ tinh khi t ≥ 99,9%, tinh khi t phân tích (TKPT) (ñ tinh khi t = 99,9%), tinh khi t (TK) (ñ tinh khi t = 95%) và kĩ thu t (KT) (ñ tinh khi t 80 – 85%). Trong phân tích thư ng lư ng dùng hoá ch t có ñ tinh khi t TKPT, trong phân tích vi lư ng và siêu vi lư ng dùng hoá ch t có ñ tinh khi t TKHH. Nhi u khi ngư i phân tích ph i t tinh ch l y hoá ch t b ng cách k t tinh l i hoá ch t ho c chưng c t l i hoá ch t t hoá ch t tinh khi t. M t nguyên t c c n lưu í là: n u c n ñ tinh khi t TKPT ph i ñi t hoá ch t tinh khi t, dùng nư c c t và các hoá ch t ph có ñ tinh khi t TKPT, n u c n ñ tinh khi t TKHH ph i ñi t hoá ch t có ñ tinh khi t TKPT, nư c c t ph i là nư c c t hai l n, các hoá ch t ph ph i có ñ tinh khi t TKHH, các d ng c ph i làm t thu tinh th ch anh ho c các kim lo i trơ như Pt, Au. b. Nư c tinh khi t và c t nư c * Nư c tinh khi t:
  • 23. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………23 G m hai lo i nư c s ch khoáng và nư c c t. Nư c s ch khoáng ñư c tinh ch t nư c s ch dân d ng b ng phương pháp trao ñ i ion. Nư c c t là nư c tinh khi t ñư c tinh ch b ng vi c c t nư c s ch dân d ng. Nư c tinh khi t cũng có các m c ñ tinh khi t tương t như hoá ch t. Trong Hoá phân tích ch dùng nư c có ñ tinh khi t TKPT ho c TKHH. Khi phân tích thư ng lư ng, dùng nư c có ñ tinh khi t TKPT. Nư c này có th ñ t ñư c b ng cách c t 1 l n nư c thư ng (nư c dân d ng) ho c dùng phương pháp trao ñ i ion ñ làm s ch nư c thư ng. Khi phân tích vi lư ng, dùng nư c có ñ tinh khi t TKHH. Nư c này có th ñ t ñư c b ng cách c t l i nư c c t 1 l n ho c nư c s ch khoáng, vì th nư c thu ñư c còn g i là nư c c t 2 l n, nư c này có ñ tinh khi t TKHH. * C t nư c: - Nư c c t 1 l n: Dùng b c t làm t thu tinh thư ng, trư c khi c t cho thêm 0,025g KMnO4 và 2 ml H2SO4 ñ c 95% cho 1 lít nư c. Khi c t b 20 ml nư c ban ñ u cho 1 lít nư c ñem c t. - Nư c c t 2 l n: Dùng b c t làm b ng thu tinh th ch anh, ho c b c t làm t b c, platin. Nư c ñ c t là nư c c t 1 l n ho c nư c ñã qua trao ñ i ion. (Lưu í, nư c c t hai l n không ph i là nư c thu ñư c khi c t hai l n trên b c t b ng thu tinh thư ng, vì trong thu tinh thư ng có nhi u các h p ch t hoá h c khác nhau tan ñư c trong nư c nóng). 8. M T S LO I N NG ð DUNG D CH THƯ NG DÙNG TRONG HOÁ PHÂN TÍCH Trong Hoá phân tích thư ng dùng các n ng ñ mol/lít, n ng ñ ñương lư ng gam, n ng ñ ph n trăm, n ng ñ ph n tri u, n ng ñ ph n t và các dung d ch v i các ñ chu n khác nhau. * N ng ñ mol/lít: Là s mol ch t tan có trong m t lít dung d ch. N ng ñ này còn ñư c g i là n ng ñ phân t gam và ñư c kí hi u là M. N ng ñ mol/lít ñư c tính theo bi u th c I-1: M = w/(M.V) (I-1) Trong ñó: w- kh i lư ng ch t tan (g), M- kh i lư ng mol phân t (phân t gam) ch t tan (g/mol), V- th tích dung d ch (l). N ng ñ mol/lít ñư c dùng ñ bi u di n k t qu phân tích. Ngoài ra, nó còn ñư c s d ng trong tính toán các h ng s cân b ng ho c các ñ i lư ng có liên quan ñ n h ng s cân b ng ph n ng. N ng ñ mol/lít cũng ñư c dùng ñ th hi n n ng ñ c a các dung d ch làm môi trư ng trong các ph n ng hoá h c. * N ng ñ ñương lư ng gam: Là s ñương lư ng gam ch t tan có trong m t lít dung d ch và ñư c kí hi u là N. N ng ñ ñương lư ng gam ñư c tính theo bi u th c I- 2: N = w/(ð.V) (I- 2) Trong ñó: w- kh i lư ng ch t tan (g), ð- ñương lư ng gam ch t tan (g/mol ), V- th tích dung d ch (l). N ng ñ ñương lư ng gam ñư c dùng ñ bi u di n k t qu phân tích trong phân tích th tích.
  • 24. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………24 Trong m t ph n ng hoá h c c th , m i quan h gi a hai n ng ñ mol/lít và n ng ñ ñương lư ng gam ñư c th hi n b ng bi u th c I- 3: N = n.M (I- 3) ñây, n là tr s (ch s ) ñương lư ng, nó cho bi t m t phân t ch t tham gia ph n ng tương ñương v i bao nhiêu ñương lư ng ch t ñó. Ví d : v i ph n ng: H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O , n c a H2SO4 b ng 2, còn c a NaOH b ng 1. * N ng ñ ph n trăm: Là s ph n kh i lư ng ch t tan có trong 100 ph n kh i lư ng dung d ch. N ng ñ này ñư c kí hi u là % và ñư c tính theo bi u th c I- 4: % = [wch t tan/( wch t tan + wdung môi)].100 (I- 4) Trong ñó: wch t tan - kh i lư ng ch t tan (g), wdung môi - kh i lư ng c a dung môi (g). N ng ñ ph n trăm ñư c dùng ñ bi u di n k t qu phân tích. Ngoài ra, nó còn ñư c dùng ñ th hi n n ng ñ c a các dung d ch làm môi trư ng trong các ph n ng hoá h c. * N ng ñ ph n tri u (ppm – part per million) và n ng ñ ph n t (ppb – part per bimillion): Tương t như n ng ñ ph n trăm, n ng ñ ph n tri u là s ph n kh i lư ng ch t tan có trong m t tri u ph n kh i lư ng dung d ch và n ng ñ ph n t là s ph n kh i lư ng ch t tan trong m t t ph n kh i lư ng dung d ch. Các n ng ñ này ñư c tính như sau: ppm = [wch t tan/(wch t tan + wdung môi)].106 ppb = [wch t tan/(wch t tan + wdung môi)].109 Trong ñó: wch t tan - kh i lư ng ch t tan (g), wdung môi - kh i lư ng c a dung môi (g). Song, do ph n ch t tan quá bé so v i ph n dung môi, nên có th tính g n ñúng: ppm = [wch t tan/wdung môi].106 (I- 5) ppb = [wch t tan/wdung môi].109 (I- 6) Trong ñó: wch t tan - kh i lư ng ch t tan (g), wdung môi - kh i lư ng c a dung môi (g). N ng ñ ppm và ppb thư ng ñư c dùng ñ bi u di n n ng ñ c a các dung d ch chu n cũng như k t qu phân tích ñ i v i các lư ng ch a r t nh m c vi lư ng ho c siêu vi lư ng. * ð chu n: Có nhi u lo i ñ chu n khác nhau như mg/ml, µg/ml… ðó là các n ng ñ ñư c bi u di n b ng s mg ho c s µg ch t tan có trong m t ml dung d ch. Các lo i n ng ñ này ñư c dùng ñ bi u di n n ng ñ c a các dung d ch chu n cũng như k t qu phân tích. Câu h i ôn t p 1. Nhi m v c a Hoá phân tích? Hoá phân tích ñ nh tính và ñ nh lư ng là gì? Quan h c a hai lĩnh v c này.
  • 25. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………25 2. M u ñ i di n là gì? Nguyên t c l y m u ñ i di n? 3. N i dung và í nghĩa c a vi c l p h sơ m u? 4. Nguyên t c c a vi c khoáng hoá m u? 5. Các phương pháp khoáng hoá m u? 7. Phương pháp hidrosunphua và phương pháp axit bazơ trong phân tích ñ nh tính các cation là gì? 8. Cách phân tích ñ nh tính các anion theo nhóm? 9. Phân tích ñ nh tính riêng là gì? So sánh phương pháp này v i các phương pháp phân tích theo h th ng? 10. Phân tích ñ nh tính riêng c a m t s cation? anion? 11. Phân lo i hoá ch t, nư c theo ñ tinh khi t? 12. Cách s d ng các d ng c , thi t b thư ng g p trong Hoá phân tích! 13. Các lo i n ng ñ thư ng dùng trong Hoá phân tích và cách pha chúng? Bài t p 1. L y chính xác 100ml dung d ch 0,2M H2SO4 cho vào bình ñ nh m c 250ml và ñi n nư c c t t i v ch. Hãy tính n ng ñ ñương lư ng gam c a dung d ch m i nh n ñư c và s gam H2SO4 có trong 100ml dung d ch này! (ðáp s : 0,16N; 0,7846g). 2. Dung d ch NH3 ñ m ñ c có n ng ñ 26% (d = 0,904). Dung d ch này có n ng ñ mol/lít là bao nhiêu? N u l y 100 ml dung d ch này ñ pha thành dung d ch NH3 1N thì th tích dung d ch sau khi pha loãng là bao nhiêu ml? (ðáp s :13,8M; 1380ml). 3. Tr n 500ml HCl 0,1N v i 250ml HCl 0,2N. Dung d ch thu ñư c có n ng ñ ñương lư ng gam là bao nhiêu? (ðáp s : 0,133N). 4. Tr n 500ml HCl có pH = 1 v i 250ml HCl có pH = 2. Dung d ch thu ñư c có n ng ñ mol/lít là bao nhiêu? (ðáp s : 0,07M). 5. C n cân bao nhiêu mg CuSO4.5H2O ñ pha 100 ml dung d ch 1000ppm Cu? (ðáp s : 390,6 mg). 6. Hòa tan 100mg CaCO3 b ng axit HCl thành 100ml dung d ch. N ng ñ ppm c a ion Ca2+ là bao nhiêu? (ðáp s : 400ppm). 7. C n l y bao nhiêu ml dung d ch Cd2+ 5ppm ñ pha thành 100ml dung d ch Cd2+ 500ppb? (ðáp s : 10ml).
  • 26. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………26 Chương II PHÂN TÍCH KH I LƯ NG 1. CÁC KHÁI NI M CƠ B N TRONG PHÂN TÍCH KH I LƯ NG ðây là phương pháp có l ch s lâu ñ i nh t trong các phương pháp phân tích ñ nh lư ng. Phương pháp này d a trên kh i lư ng cân chính xác c a s n ph m s ch, có công th c hoá h c xác ñ nh ch a nguyên t , ion, ho c thành ph n … c n phân tích ñã ñư c tách ra sau khi chuy n hoá chúng b ng các ph n ng thích h p, ñ t ñó tính ra lư ng ch t c n phân tích có trong m u. Ví d : khi phân tích ion Fe3+ trong dung d ch, làm k t t a nó dư i d ng Fe(OH)3 b ng dung d ch NH4OH. L c l y k t t a và r a s ch. Nung k t t a nhi t ñ 1000o C ñ n kh i lư ng không ñ i, nh m chuy n k t t a thành Fe2O3. ð ngu i m u nung ñ n nhi t ñ phòng, r i cân kh i lư ng c a nó b ng cân phân tích. T kh i lư ng cân tính ra kh i lư ng ion Fe3+ . D a trên cách ti n hành khác nhau, có th chia các phương pháp phân tích kh i lư ng thành 4 nhóm phương pháp chính sau: + Phương pháp tách + Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy + Phương pháp nhi t phân + Phương pháp k t t a 1.1. Phương pháp tách Trong phương pháp này, thành ph n c n xác ñ nh ñư c tách ra tr ng thái t do, r a s ch, làm khô và cân b ng cân phân tích. Ví d : ñ xác ñ nh Au trong các h p kim Au – Cu, hoà tan m t lư ng h p kim trong nư c cư ng thu (HNO3 ñ c + HCl ñ c). Dung d ch thu ñư c cho tác d ng v i hidropeoxit, ion Au3+ s b kh ñ n tr ng thái Au t do và tách ra kh i dung d ch, còn ion Cu2+ không ph n ng: 2Au3+ + 3H2O2 = = 2Au ↓ + 6H+ + 3O2 Sau khi r a s ch, làm khô, lư ng Au ñư c cân b ng cân phân tích và t lư ng cân suy ra hàm lư ng Au có trong h p kim. Phương pháp tách thư ng ñư c dùng trong các ngành s n xu t công nghi p, trong phân tích ñ i tư ng nông nghi p nó ít ñư c dùng. 1.2. Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy Trong phương pháp này, thành ph n c n xác ñ nh ñư c tách ra th khí b ng nh ng ph n ng hoá h c thích h p (ph n ng phân hu , ph n ng ñ t cháy…), sau ñó các ch t khí thoát ra ñư c c t và ñư c h p ph vào bình h p ph . T s tăng kh i lư ng c a bình h p ph suy ra hàm lư ng ch t c n phân tích. Ví d 1: Xác ñ nh CO2 trong ñá vôi. D a vào ph n ng phân hu CaCO3 b ng axit: CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2 ↑ Khí CO2 thoát ra ñư c d n vào bình h p ph ch a h n h p NaOH + Ca(OH)2. ñây, x y ra ph n ng: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
  • 27. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………27 Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3 ↓ do ñó, kh i lư ng bình h p ph tăng lên và t s tăng kh i lư ng này suy ra lư ng CO2 cũng như CaCO3 trong m u. Ví d 2: Xác ñ nh hàm lư ng C và H trong ch t h u cơ. D a vào ph n ng cháy c a ch t h u cơ trong oxi v i s có m t c a ch t xúc tác AgMnO4 ho c h n h p oxit coban (II) và (III)… nhi t ñ 5500 C ñ chuy n C thành CO2 và H thành H2O. D n các khí CO2 và H2O l n lư t qua bình h p ph ch a ch t h p ph H2O như P2O5 , Mg(ClO4)2 khan… r i qua bình h p ph ch a ch t h p ph CO2 như KOH, ho c h n h p NaOH v i Ca(OH)2 phân tán trên s i amiăng (azbest) và t s tăng kh i lư ng các bình h p ph suy ra hàm lư ng C và H trong m u. Phương pháp ñ t cháy thư ng ñư c dùng trong phân tích các ch t h u cơ. Trong phân tích các h p ch t h u cơ, ngoài phân tích C và H, ñôi khi còn ph i phân tích N. Nitơ trong các h p ch t h u cơ khi b ñ t cháy cho các s n ph m nitơ phân t và các oxit c a nó, các oxit này ñư c kh thành nitơ phân t b ng b t ñ ng nhi t ñ 5500 C. ðo th tích khí nitơ và t ñó tính toán hàm lư ng ch a nitơ trong m u. Ngày nay, ñã s n xu t ra máy phân tích t ñ ng C, H, N trong các h p ch t h u cơ. Th i gian phân tích cho m t m u m t kho ng 15 phút. Ch t h u cơ ñư c ñ t b ng oxi s ch trong b u khí quy n heli v i s có m t c a ch t xúc tác. 1.3. Phương pháp nhi t phân Trong phương pháp này, hàm lư ng ch t c n xác ñ nh ñư c suy ra t s gi m kh i lư ng cân c a m u phân tích sau khi s y ho c nung m u. Phương pháp nhi t phân thư ng ñư c dùng ñ xác ñ nh ñ m, thành ph n nư c k t tinh hay các h p ch t d b phân hu khi nung nhi t ñ cao. Ví d 1: Xác ñ nh nư c k t tinh c a mu i bari clorua. Cân trư c m t m u mu i, r i mang s y nhi t ñ 1050 C ñ n kh i lư ng không ñ i, ñ ngu i và cân ph n s n ph m thu ñư c: to BaCl2.xH2O = BaCl2 + xH2O ↑ Trư c khi nung Sau khi nung D a vào s chênh l ch v lư ng cân trư c và sau khi nung suy ra hàm lư ng nư c k t tinh trong m u. Ví d 2: Xác ñ nh hàm lư ng NaHCO3 trong h n h p v i Na2CO3 b ng cách nung m u. Khi nung, NaHCO3 b phân hu : to 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O ↑ + CO2↑ Như v y, b ng s chênh l ch kh i lư ng cân trư c và sau khi nung s tính ñư c lư ng NaHCO3 trong m u. 1.4. Phương pháp k t t a (Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a) Trong phương pháp này, thành ph n c n xác ñ nh ñư c k t t a dư i d ng h p ch t khó tan. K t t a ñư c l c, r a s ch, s y ho c nung ñ chuy n sang d ng có công th c hoá h c xác ñ nh và ñem cân. D a vào lư ng cân tính ra hàm lư ng thành ph n c n xác ñ nh. Ví d : xác ñ nh ion Al3+ trong m u. K t t a ion Al3+ dư i d ng Al(OH)3 b ng NH4OH: Al3+ + 3NH4OH = Al(OH)3 ↓ + 3NH4 +
  • 28. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………28 Sau khi l c, r a s ch, k t t a ñư c nung nhi t ñ 1000o C ñ chuy n sang d ng Al2O3: 1000o C 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O ↑ có thành ph n hoá h c xác ñ nh và cân. T lư ng cân Al2O3 tính ra hàm lư ng ion Al3+ trong m u. Trong 4 phương pháp k trên, phương pháp k t t a thư ng ñư c dùng nhi u ñ ñ nh lư ng các ch t nh t là các h p ch t vô cơ, vì quá trình chuy n thành ph n c n xác ñ nh vào m t h p ch t khó tan d dàng hơn nhi u so v i quá trình tách nó dư i d ng t do, thêm n a, cũng vì các ph n ng t o k t t a có th s d ng trong phân tích có nhi u hơn nhi u so v i các lo i ph n ng khác. Ngoài ra, phương pháp k t t a còn là m t trong nh ng phương pháp tách ch t c n phân tích hay ch t gây nhi u r t hi u qu . Phương pháp k t t a thư ng ñư c s d ng trong phân tích nông nghi p, do v y, dư i ñây s t p trung trình bày v phương pháp này. 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KH I LƯ NG K T T A Ti n trình c a phương pháp k t t a bao g m l n lư t các công ño n sau: Cân m u → Dung d ch → K t t a → L c, r a → S y ho c nung → Cân → Tính toán. T t c các công ño n ñ u có nh hư ng tr c ti p ñ n ñ chính xác c a k t qu phân tích. Song, công ño n làm k t t a có nh hư ng l n nh t ñ n k t qu cũng như ñ n t c ñ phân tích, vì ñ chính xác c a phép phân tích ph thu c r t nhi u vào vi c ch n ch t k t t a, vào lư ng k t t a, vào ñi u ki n th c hi n k t t a… S d ng phương pháp k t t a phù h p s tránh ñư c ho c làm gi m các nh hư ng x u như: s tan c a k t t a, s b n k t t a…, cũng như giúp cho quá trình l c r a d dàng và vi c chuy n d ng k t t a sang d ng cân ñư c thu n l i. 2.1. Yêu c u c a d ng k t t a D ng k t t a là h p ch t ít tan thu ñư c khi cho thu c th thích h p tác d ng v i thành ph n c n xác ñ nh trong dung d ch. Ví d : ñ ñ nh lư ng ion SO4 2- , có th dùng thu c th Ba(NO3)2,và ph n ng x y ra như sau: Ba2+ + SO4 2- = BaSO4 ↓ S n ph m k t t a BaSO4 thu ñư c, ñư c g i là d ng k t t a. Trong hoá h c, m t nguyên t ho c ion… có th ñư c chuy n vào nhi u d ng k t t a khác nhau. Ví d : ion SO4 2- ñư c chuy n vào các d ng k t t a BaSO4, PbSO4, ho c SrSO4…; ion Fe3+ có th chuy n sang các d ng k t t a Fe(OH)3, FePO4, Fe(cuferon)3, FeS… Nhưng, ch có d ng k t t a ñáp ng các yêu c u dư i ñây m i ñư c dùng trong phân tích k t t a: a. D ng k t t a ph i ít tan Khi ph n ng t o k t t a MaXb t các ion Mm+ và Xn- ñã hoàn thành, k t t a và các ion t o ra nó n m trong tr ng thái cân b ng theo II- a: MaXb ↓ aMm+ + bXn- (II- a) Do có tr ng thái cân b ng mà trong dung d ch v n t n t i m t lư ng ch t c n theo dõi d ng hoà tan gây ra m t k t t a, hi n tư ng này ñư c g i là s không hoàn toàn c a ph n ng. Lư ng k t t a b m t do ch t c n phân tích không ñi vào k t t a ñư c tính theo bi u th c II- 1: w = M.C.V (II- 1)
  • 29. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………29 Trong ñó: w - kh i lư ng k t t a b m t (g), M - kh i lư ng c a m t mol phân t ch t k t t a (phân t gam) (g/mol), C – n ng ñ mol/lít c a ion c n phân tích còn l i trong dung d ch (mol/l), V - th tích dung d ch khi ng ng làm k t t a (l). ðây chính là ngu n gây sai s phân tích. N ng ñ c a ion c n phân tích (ví d ion Mm+ ) còn l i trong dung d ch, sau khi ph n ng t o k t t a MaXb ñã x y ra ñư c tính như sau: N u trong 1 lít dung d ch có s mol phân t k t t a MaXb tan ra theo II- a (s còn ñư c g i là ñ tan c a k t t a), thì s có as mol ion Mm+ và bs mol ion Xn- hình thành: MaXb ↓ aMm+ + bXn- s as bs Như v y, CMm+ = as. T ñó cho th y, s không hoàn toàn c a ph n ng t o k t t a ph thu c vào s tan c a k t t a t c ph thu c vào ñ tan c a k t t a. Có r t nhi u y u t nh hư ng ñ n ñ tan c a k t t a, ñây, ch trình bày m t s y u t chính, ñ t ñó tìm cách làm k t t a thích h p. * nh hư ng c a tích s tan ñ n ñ tan c a k t t a T cân b ng II- a, tích s tan c a k t t a MaXb là: TMaXb = [ Mm+ ]a [ Xn- ]b (II- 2) và như trên ñã trình bày, s có [ M m+ ]a = as và [ Xn- ]b = bs. Do ñó, TMaXb ñư c vi t là: TMaXb = (as)a . (bs)b = aa .bb sa+b (II- 3) Trong ñi u ki n v a xét, tr s c a s cũng có th coi là trùng v i ñ tan c a k t t a MaXb, do ñó ñ tan s s là: s = (TMaXb /aa .bb )1/(a+b) (II- 4) Như v y, ñ tan t l thu n v i tích s tan c a k t t a, do ñó, mu n ph n ng phân tích là càng hoàn toàn thì ph i ch n lo i ph n ng cho k t t a có tích s tan càng bé càng t t. Trong trư ng h p phân tích w gam ion Mm+ có kh i lư ng m t mol ion kí hi u là MMm+, v i sai s % (e %) cho trư c và th tích khi d ng k t t a là V lít, thì TMaXb ph i ñ t giá tr : TMaXb ≤ (10-2 .e.w/V.MMm+)a+b .aa .bb (II- 5) Thông thư ng, trong phân tích kh i lư ng k t t a, kh i lư ng ch t phân tích kho ng 0,1g, th tích dung d ch là 0,1lít, kh i lư ng m t mol ion ch t c n phân tích là kho ng 100g, sai s phân tích là 0,1%, thì v i m = n = 1, tích s tan c a k t t a MX c n ñ t là: TMX ≤ 10-10 , hay s ≤ 10-5 M, khi lư ng thu c th là v a ñ . * nh hư ng c a ion chung ñ n ñ tan c a k t t a Ion chung là ion có trong thành ph n k t t a, như v y, vi c b sung ion chung vào dung d ch bão hoà c a k t t a s làm cho ph n ng II- a chuy n d ch v phía t o k t t a và làm gi m ñ tan c a k t t a (nguyên lí Le Chatelire) Ví d : tính ñ tan c a PbSO4 trong nư c và trong dung d ch Na2SO4 10-2 M, cho TPbSO4 = 1,6 . 10-8 - Trong nư c: K t t a PbSO4 phân li: PbSO4 ↓ Pb2+ + SO4 2-
  • 30. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………30 V y, ñ tan c a nó theo bi u th c II- 3 là: T PbSO4 = s.s = s2 → s = (1,6.10-8 )1/2 ≐ 1,3.10-4 M. - Trong dung d ch Na2SO4 10-2 M: Có: [ Pb2+ ] = s, [ SO4 2- ] = s + 10-2 , nên TPbSO4 = s(s + 10-2 ). Gi thi t s ≪10-2 thì TPbSO4 = 10- 2 .s, suy ra: s = 1,6.10-6 M ≪ 10-2 M. Như v y, ñ tan c a PbSO4 trong dung d ch Na2SO4 10-2 M nh hơn ñ tan c a PbSO4 trong nư c kho ng 100 l n. Qua ví d trên cho th y: mu n cho k t t a x y ra hoàn toàn và nh t là ñ i v i các k t t a có tích s tan l n thì c n dùng dư thu c th , tuy nhiên, s dư c n v a ñ , n u không s d n ñ n: - T n kém, - Tăng s h p ph thu c th c a k t t a gây khó khăn cho vi c r a k t t a, - T o ph c ch t tan trong ñi u ki n thu c th dư, gây s tan k t t a, làm m t m u. Ví d : khi làm k t t a ion Al3+ dư i d ng Al(OH)3 (TAl(OH)3 = 1.10-32 ), như v y, theo bi u th c II- 5 k t t a s hoàn toàn v i n ng ñ c a [OH- ] = 10-9 M, t c pH = 5. N u làm k t t a pH≥ 6 s làm cho m t ph n k t t a Al(OH)3 tan ra dư i d ng ph c ch t tan [Al(OH)4] - , gây ra sai s phân tích. * nh hư ng c a ph n ng ph Thư ng hay g p ñó là các ph n ng thu phân và ph n ng t o ph c ch t. + nh hư ng c a ph n ng thu phân: Trong môi trư ng nư c các cation Mm+ cũng như các anion Xn- có th b thu phân mà s thu phân l i ph thu c vào pH môi trư ng. Khi pH tăng lên các cation b thu phân m nh hơn và ngư c l i khi pH gi m ñi thì các anion b thu phân m nh hơn. S thu phân s làm cho n ng ñ t do c a các ion t o k t t a gi m ñi d n ñ n k t t a s tan ra, hay ñ tan c a k t t a tăng. Ví d : Khi làm k t t a ion Ca2+ dư i d ng k t t a CaC2O4: Ca2+ + C2O4 2- = CaC2O4 ↓ n u ti n hành ph n ng t i pH ≤ 5, s d n ñ n các ph n ng: C2O4 2- + H+ = HC2O4 - HC2O4 - + H+ = H2C2O4 làm gi m n ng ñ ion C2O4 2- , d n ñ n k t t a CaC2O4 s tan ra. + nh hư ng c a ph n ng t o ph c: Trong s có m t c a ch t t o ph c, cation Mm+ còn có th t o ph c ch t tan v i các ph i t Ln- : Mm+ + xLn- = [MLx]m-xn làm cho n ng ñ t do c a các ion t o k t t a gi m ñi d n ñ n k t t a s tan ra, hay ñ tan c a k t t a tăng lên. Ví d : khi làm k t t a ion Fe3+ dư i d ng k t t a Fe(OH)3 t i pH = 4 – 5, trong môi trư ng có ñ ion CN- , k t t a s không hình thành, vì ion Fe3+ t o ph c ch t tan [Fe(CN)6]3- làm cho n ng ñ t do c a ion Fe3+ quá bé không ñ ñ k t t a Fe(OH)3. Các phương trình ph n ng trên cho th y s thu phân, s t o ph c ch t ñ u d n ñ n s gi m n ng ñ các ion t o k t t a ([Mm+ ], [Xn- ]), do ñó làm tăng s hoà tan c a k t t a theo phương trình II- a (nguyên lí Le Chatelier).
  • 31. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………31 * nh hư ng c a các y u t khác ñ n ñ tan k t t a Các y u t khác có nh hư ng ñ n ñ tan c a k t t a ñó là: nhi t ñ , kích thư c h t k t t a, s già hóa c a k t t a, tính ch t c a dung môi… + nh hư ng c a nhi t ñ ñ n ñ tan k t t a: ð i b ph n các k t t a có ñ tan tăng khi tăng nhi t ñ c a môi tru ng t o k t t a. + nh hư ng c a kích thư c h t ñ n ñ tan k t t a: Năng lư ng b m t c a h t to nh hơn năng lư ng b m t c a h t nh , do ñó khi tăng kích thư c h t thì ñ tan c a k t t a gi m. + nh hư ng c a s già k t t a ñ n ñ tan c a nó: Khi ñ lâu k t t a trong môi tru ng k t t a (làm già k t t a, làm chín k t t a, làm mu i k t t a) s d n ñ n các hi n tư ng: - Các h t nh s tan ra và các h t l n s l n lên, d n ñ n ñ tan k t t a gi m. - Các h t k t t a ch a nư c k t tinh có th s m t nư c và d n ñ n ñ tan gi m. Ví d : k t t a CaC2O4.2H2O chuy n thành CaC2O4.H2O. - S polime hoá các h t k t t a, nh t là ñ i v i các k t t a sunphua, hidroxit d n ñ n ñ tan c a k t t a gi m. Ví d : các k t t a CuS, ZnS d t o thành m ch: -M-S-M- gây ra s chuy n d ng tinh th và ñ tan gi m. + nh hư ng c a dung môi ñ n ñ tan k t t a: ð i b ph n các k t t a trong môi trư ng nư c (dung môi có tính phân c c l n nh t) ñ u có ñ tan l n hơn trong dung môi h u cơ. Do ñó, khi ti n hành k t t a trong dung môi h u cơ thích h p s làm cho k t t a hoàn toàn hơn so v i khi làm k t t a trong môi trư ng nư c. Ví d : k t t a AgCl, trong H2O, có ñ tan 0,00191g/lít, song, trong môi trư ng etanol, có ñ tan 0,000015g/lít, ho c k t t a CaSO4 (TCaSO4 = 9,1.10-6 ) tan nhi u trong nư c, song, trong môi trư ng có b sung etanol ho c axeton thì ñ tan gi m ñi nhi u l n. Nghiên c u v ñ tan c a k t t a cho th y có y u t làm gi m ñ tan nhưng l i có y u t làm tăng ñ tan. Do ñó, khi s d ng lo i k t t a nào trong phân tích c n xác ñ nh ñi u ki n làm k t t a thích h p, ñ quá trình phân tích ñơn gi n mà v n ñ m b o ñ chính xác cũng như t o ñi u ki n thu n l i cho các công ño n phân tích ti p theo. b. K t t a ph i ch n l c Thông thư ng, ñi cùng v i ion c n xác ñ nh còn có các ion khác có th tham gia ph n ng v i thu c th d n ñ n sai s phân tích, do ñó ch n ph n ng sao cho ch ion c n phân tích tham gia là h t s c quan tr ng ñ ñ m b o k t t a thu ñư c s ch, nói cách khác là tăng ñ ch n l c c a ph n ng phân tích. S k t t a ch n l c có th ñ t ñư c b ng nhi u cách như: * Ch n d ng k t t a thích h p: Khi không có ion gây nhi u, ch n k t t a có ñ tan nh nh t ñ s k t t a là hoàn toàn hơn. Trong trư ng h p có m t các ion gây nhi u, ch n k t t a có ñ ch n l c cao, m c dù có ñ tan l n và làm gi m ñ tan c a k t t a b ng các bi n pháp thích h p như dùng thu c th dư … Ví d : khi làm k t t a Pb2+ trong s có m t các ion Cu2+ , Zn2+ , ch n k t t a PbSO4 (TPbSO4 =1,6.10-8 ) ch không ch n các k t t a PbCO3 (TPbCO3 = 7,49.10-14 ), PbCrO4 (TPbCrO4 = 1,8.10-14 ), PbS (TPbS = 2,5.10-27 ), b i vì các ion Cu2+ , Zn2+ cũng t o k t t a v i các ion CO3 2- , CrO4 2- và S2- . Trong ñi u ki n này, s không hoàn toàn c a k t t a PbSO4 ñư c kh c ph c b ng vi c s d ng dư ion SO4 2- .
  • 32. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………32 * Ch n ñi u ki n k t t a thích h p: Ch n ñi u ki n sao cho ch có ion phân tích ph n ng, như thay ñ i pH môi trư ng... Ví d : phân tích ion SO4 2- trong m u ch a các ion PO4 3- , CO3 2- dư i d ng k t t a BaSO4, c n ti n hành làm k t t a môi trư ng HNO3 hay HCl pH = 4, ñ các ion PO4 3- , CO3 2- không t o các k t t a Ba3(PO4)2, BaCO3 gây nh hư ng ñ n k t qu phân tích. * Che ion gây nhi u: ðây là bi n pháp chuy n ion gây nhi u vào ph c ch t b n và không ph n ng v i thu c th , như v y, ch có ion c n phân tích tham gia ph n ng v i thu c th . Ví d : khi phân tích ion Mg2+ trong s có m t c a các ion Fe3+ , Al3+ dư i d ng k t t a MgNH4PO4.6H2O, cho vào môi trư ng k t t a ion xitrat, như v y các ion Fe3+ , Al3+ s t o ph c ch t b n v i xitrat và không tham gia ph n ng t o k t t a photphat. N u các gi i pháp nêu trên không th ti n hành ñư c, thì ph i tách các ion gây nhi u hay ion phân tích trư c khi làm k t t a. c. D ng k t t a ph i d l c, d r a s ch Mu n v y, nên ch n d ng k t t a tinh th , có b m t ti p xúc nh , ít h p ph ch t b n và không b t kín l gi y l c, ñ d r a s ch và l c nhanh hơn. Các d ng k t t a vô ñ nh hình và nh t là các lo i k t t a keo, như các k t t a hidroxit, ñ u có b m t ti p xúc l n, d h p ph nhi u ch t b n, nên khó l c và khó r a s ch. Ví d : khi ch n l a 2 k t t a có ñ tan tương ñương nhau k t t a vô ñ nh hình Al(OH)3 (TAl(OH)3 = 1.10-32 ) và k t t a tinh th AlPO4 ( TAlPO4 = 5,7.10-19 ), n u có th , ưu tiên k t t a AlPO4. d. D ng k t t a ph i d dàng chuy n hoàn toàn sang d ng cân ðây là y u t cơ b n làm căn c cho s tính toán thành ph n c n xác ñ nh. Do ñó, c n ch n d ng k t t a sao cho khi s y ho c nung s ch thu ñư c m t s n ph m duy nh t, n ñ nh (d ng cân). Ví d : khi phân tích Pb2+ thư ng k t t a nó dư i d ng PbSO4 là d ng d dàng chuy n sang d ng cân PbSO4 ch không dùng d ng PbS (m c dù có ñ tan nh hơn), vì khi s y, nung, d ng PbS không n ñ nh d b oxi trong không khí oxi hóa: to 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2 d n ñ n s n ph m thu ñư c sau khi s y, nung là h n h p PbO và PbS không có công th c hoá h c xác ñ nh, không th làm d ng cân. 2.2. Yêu c u c a d ng cân D ng cân là d ng k t t a sau khi ñã ñem s y ho c nung ñ n kh i lư ng không ñ i. Tuỳ theo b n ch t c a k t t a, d ng k t t a và d ng cân có th có cùng ho c không cùng công th c hoá h c. Ví d : k t t a BaSO4 cho d ng k t t a và d ng cân như nhau, ñ u là BaSO4. Vi c s y ho c nung, trong trư ng h p này, ch làm m t ñi nư c h p ph . Nhưng, ñ i v i d ng k t t a Fe(OH)3, khi nung s thu ñư c d ng cân là Fe2O3: 10000 C 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O ð có th t kh i lư ng d ng cân tính toán ñư c hàm lư ng c a thành ph n c n phân tích, thì d ng cân c n ph i ñ m b o các yêu c u sau: a. D ng cân ph i có công th c hoá h c xác ñ nh ð có th tính ñư c k t qu phân tích b t bu c d ng cân ph i có công th c hoá h c xác ñ nh, k c ph n nư c k t tinh.
  • 33. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………33 Ví d : các k t t a hidroxit hay các k t t a mu i bazơ không th dùng làm d ng cân ñư c vì thành ph n c a chúng không n ñ nh và ph thu c vào ñi u ki n k t t a. C n ph i nung chuy n các k t t a này sang d ng n ñ nh v công th c hoá h c như các d ng oxit, d ng mu i… Ví d : k t t a Fe(OH)3 chuy n thành Fe2O3 như ñã nêu trên. b. D ng cân ph i b n v phương di n hoá h c Như không ñư c h p th hơi nư c hay CO2, không tham gia ph n ng oxi hoá kh v i oxi trong không khí. Ví d : khi phân tích ion Ca2+ dư i d ng k t t a CaC2O4.H2O, có th có các d ng cân: CaC2O4.H2O, CaCO3, CaO, song, không nên dùng d ng CaO vì nó hút m r t m nh, khi cân s m c sai s . c. Hàm lư ng c a thành ph n c n tìm trong d ng cân càng bé càng t t Khi cân s m c sai s cân, do ñó ñ h n ch ñư c nh hư ng c a sai s này thì hàm lư ng c a thành ph n c n tìm trong d ng cân càng bé càng t t. Ví d : khi xác ñ nh ion Al3+ dư i d ng oxit nhôm Al2O3 (M = 101,96) s g p sai s 2,4 l n l n hơn so v i khi xác ñ nh dư i d ng AlPO4 (M = 121,95) n u cùng cân sai m t lư ng như nhau. Nh ng yêu c u nêu trên ñ i v i d ng k t t a và d ng cân cho th y vi c ch n d ng k t t a, d ng cân là r t quan tr ng trong phương pháp k t t a, vì nó quy t ñ nh ñ chính xác cũng như t c ñ c a phép phân tích. 2.3. S gây b n k t t a K t t a thu ñư c ñ trong môi trư ng k t t a s tương tác v i các ion có trong môi trư ng và t o nên s b n k t t a. Có 2 nhóm nguyên nhân chính gây b n k t t a ñó là s c ng k t và s k t t a theo. a. S c ng k t K t t a ñư c hình thành trong quá trình phân tích thư ng kéo vào c u trúc c a mình các t p ch t (các ion l ). Khi các t p ch t cùng k t t a ñ ng th i v i k t t a chính m c dù n ng ñ c a chúng chưa ñ t t i tr ng thái bão hoà, thì hi n tư ng này ñư c g i là s c ng k t – m t y u t gây nên sai s phân tích. Các nguyên nhân gây nên s c ng k t là: s h p ph b m t, s k t vón, s t o tinh th h n h p. *S c ng k t do h p ph : X y ra khi k t t a chính d ng keo trong s dư th a thu c th . Các h t keo h p ph ion ho t ñ ng c a thu c th s d n ñ n s h p ph các ion trái d u. Ví d : k t t a BaSO4 trong ñi u ki n dư ion SO4 2- s h p ph các ion dương. Trong trư ng h p này, th c t cho th y ion gây nhi u nào t o mu i v i thu c th có ñ tan nh hơn, s b h p ph nhi u hơn; v i k t t a BaSO4 nói trên, thì s h p ph ñ i v i các cation như sau: Na+ < K+ < Ca2+ < Pb2+ . Nh m kh c ph c s h p ph , nên ti n hành k t t a v i dung d ch loãng thu c th loãng, k t t a nóng và không nên ñ k t t a quá lâu trong dung d ch. *S c ng k t do hi n tư ng k t vón: Gây b n cơ h c k t t a, b i khi ti n hành k t t a m t ph n ch t gây nhi u ñã b k t t a bao b c. Hi n tư ng này thư ng g p khi k t t a v i dung d ch ñ c, k t t a nhanh và khu y không t t. ð lo i tr s c ng k t này, c n ti n hành k t t a v i dung d ch loãng nóng, k t t a ch m và khu y t t ho c làm k t t a ñ ng tính. N u không thành công, thì ph i s d ng bi n pháp k t t a l i. *S c ng k t do hi n tư ng t o tinh th h n h p: X y ra khi bán kính ion c a ion trong k t t a chính và ion gây nhi u không khác nhau nhi u (ñ sai khác nh hơn 10 – 15%). Lúc này các ion gây nhi u có th thay th
  • 34. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………34 cho ion t o k t t a chính trong m ng tinh th . Ví d : ion MnO4 - có th thay th ion SO4 2- , nên khi k t t a BaSO4 v i s có m t c a ion MnO4 - s thu ñư c tinh th k t t a có ch a ion MnO4 - . S c ng k t này không th lo i b ñư c b ng cách r a ho c k t t a l i mà ch có th lo i b ñư c b ng cách che, kh các ion gây nhi u ñi. Ch ng h n, ví d trên, có th lo i nh hư ng c a ion MnO4 - b ng cách kh nó v ion Mn2+ khi cho axit oxalic vào dung d ch phân tích trư c khi làm k t t a. Trong phân tích, s c ng k t không ph i lúc nào cũng gây h i mà ñôi khi l i có l i. Khi phân tích hàm lư ng nh các ch t, thư ng s d ng s c ng k t ñ “gom” các ch t c n phân tích. Ví d : khi xác ñ nh ion Pb2+ t dung d ch loãng, n ng ñ c a nó nh ñ n m c mà k t t a PbS, là k t t a ít tan nh t c a ion Pb2+ , cũng không hình thành. Cho vào dung d ch phân tích ion Ca2+ và k t t a ion Ca2+ dư i d ng CaCO3, trong ñi u ki n này ion Pb2+ b c ng k t theo. Sau ñó, hoà tan k t t a cacbonat vào axit axetic và phân tích ion Pb2+ b ng các phương pháp thông thư ng. M t ví d khác, ñó là s gom lư ng nh các ion kim lo i hoá tr 2 như Cu2+ , Cd2+ , Mn2+ , Zn2+ trên k t t a Fe(OH)3 ho c Al(OH)3.. B ng s c ng k t có th làm tăng n ng ñ các ch t c n phân tích lên hàng ngàn, hàng v n l n. b. S k t t a theo Ngoài s c ng k t, trong th c t còn g p hi n tư ng k t t a theo làm cho k t t a chính b b n. Hi n tư ng này x y ra khi k t t a chính ñã k t t a xong và không ñư c tách k p th i ra kh i dung d ch, thì sau m t th i gian s hình thành trên k t t a chính k t t a c a các ch t b n m c dù trong ñi u ki n bình thư ng nó không k t t a. Ví d : MgC2O4 là ch t tan, không cùng k t t a v i CaC2O4, nhưng sau khi CaC2O4 ñã k t t a h t và ñ lâu trong dung d ch (kho ng 2 gi ), thì MgC2O4 b k t t a theo. ð kh c ph c s k t t a theo c n tách k p th i k t t a chính trư c khi k t t a theo xu t hi n. 2.4. M t s kĩ thu t trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a Sau khi ñã ch n ñư c ph n ng t o k t t a thích h p, các bư c ti p theo bao g m: ch n d ng thu c th , làm k t t a, l c r a k t t a, s y và nung k t t a ñ chuy n sang d ng cân, cân s n ph m và tính toán. a. Ch n thu c th làm k t t a Khi ñã có ph n ng phân tích, vi c ch n d ng k t t a r t quan tr ng ñ ñ m b o vi c phân tích nhanh và chính xác. Ví d : khi phân tích ion Fe3+ dư i d ng k t t a Fe(OH)3, ch n hoá ch t nào trong s hoá ch t: NaOH, NH4OH, Na2CO3, ure, làm thu c th ? Vi c ch n l a d ng thu c th ph i theo các nguyên t c sau: + Ch n lo i thu c th không b n v i nhi t, như v y, khi s y nung k t t a nó d dàng b phân hu và bay ñi không gây nên sai s phân tích. Ví d : trong trư ng h p phân tích ion Fe3+ nói trên s dùng NH4OH ho c ure. + Ch n lo i thu c th có ñ tan l n, ñ khi r a k t t a thì ph n dư c a thu c th b h p ph b i k t t a d b lo i ñi. Ví d : làm k t t a ion Ba2+ b ng axit H2SO4 ch không dùng Na2SO4, vì H2SO4 có ñ tan l n hơn nên d b ñu i ra kh i k t t a hơn khi r a. + Ch n lo i thu c th cho phép ti n hành k t t a ñ ng tính, ñó chính là gi i pháp ñi u ch thu c th ngay trong dung d ch, như v y, thu c th s xu t hi n m i ch và ph n ng t o k t t a s x y ra m i nơi cùng m t lúc. Ví d : trong trư ng h p phân tích ion Fe3+ nói trên s dùng ure. Khi cho ure vào dung d ch, nó hoà tan nhanh và phân b ñ u trong toàn b không gian. ðun nóng dung d ch, ure b thu phân nhanh t o ra NH4OH:
  • 35. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………35 to CO(NH2) 2 + 3H2O = 2NH4OH + CO2 và ph n ng t o k t t a Fe(OH)3 x y ra t i m i ñi m cùng m t lúc. S k t t a này g i là k t t a ñ ng tính. + Dùng m t lư ng thu c th dư so v i lí thuy t (thư ng dùng dư g p ñôi), vì ñ tan c a k t t a s gi m ñi nhi u, khi trong dung d ch có ion chung. Tuy nhiên, c n lưu í, m t s k t t a có th tan trong thu c th dư. Ví d : các k t t a AgCl, HgI2… tan ñư c trong thu c th dư (Cl- , I- ) do s t o thành các ph c ch t tan [AgCl2]- , [HgI4]2- …, các trư ng h p này, ph i tính toán lư ng thu c th sao cho v a ñ ñ k t t a hoàn toàn và tránh ñư c s hoà tan c a k t t a do s t o ph c ch t tan. b. Làm k t t a Làm k t t a trong c c ch u nhi t. Kh i lư ng k t t a c n n m trong kho ng 200mg, th tích khi k t thúc làm k t t a kho ng 100 - 200ml. Tuỳ theo b n ch t c a k t t a (d ng tinh th , d ng keo hay d ng vô ñ nh hình) mà ch n cách làm k t t a thích h p. * Làm k t t a tinh th S t o thành k t t a bao g m hai qúa trình: s phát sinh các m m k t tinh là trung tâm c a s k t t a và các m m tinh th l n d n lên. + S phát sinh các m m k t tinh là trung tâm c a s k t t a. Các m m k t tinh có th t hình thành trong quá trình làm k t t a, cũng có trư ng h p t o nên b ng các thao tác thích h p như dùng ñũa thu tinh c vào thành bình ñ t o m m tinh th (trư ng h p k t t a MgNH4PO4…) + Các m m tinh th l n d n lên. ð tăng cư ng quá trình này, thư ng ñ yên k t t a trong vài gi ho c lâu hơn (làm mu i k t t a, k t t a). giai ño n này, các tinh th nh s tan ra, còn các tinh th l n s l n lên, vì trong cùng ñi u ki n, dung d ch s bão hoà ñ i v i tinh th l n nhưng có th chưa bão hoà ñ i v i tinh th nh . Như v y, khi làm k t t a tinh th , ñ có k t t a tinh th h t l n, ph i h n ch quá trình t o m m tinh th và ph i có th i gian làm mu i k t t a. ð h n ch s m m tinh th c n làm k t t a ch m b ng cách k t t a v i dung d ch loãng, thu c th loãng ho c làm tăng ñ tan c a k t t a nh k t t a v i dung d ch nóng, thu c th nóng ho c pH thích h p… Sau ñó, s k t t a hoàn toàn ñư c ñ m b o b ng vi c dùng thu c th dư hay b ng ñi u ch nh pH ho c thành ph n dung môi… Ví d : k t t a ion Ca2+ dư i d ng CaC2O4. ð u tiên ñun nóng dung d ch phân tích v i axit oxalic (ñ s m m tinh th ñư c t o thành ít do có ít ion C2O4 2- ), sau ñó trung hoà môi trư ng b ng NH4OH ñ n pH ≥ 5 (tăng lư ng ion C2O4 2- ). ð yên k t t a kho ng 1 gi (làm mu i), r i l c l y k t t a. * Làm k t t a vô ñ nh hình: Ngư c l i v i vi c làm k t t a tinh th , khi làm k t t a vô ñ nh hình c n ph i ti n hành nhanh trong dung d ch nóng v i thu c th dư và khu y t t, có thêm ch t ñi n li ñ h th ng keo nhanh b ñông t và ch ng ñư c s pepti hoá. Như v y, k t t a s dày ñ c, v ng ch c hơn, b m t ti p xúc s bé hơn. Sau khi làm k t t a xong ph i l c ngay, vì ñ lâu k t t a quánh l i gây khó r a. N u có th ñư c, nên làm k t t a ñ ng tính. T nh ng phân tích trên có th th y nh ng thao tác trong phân tích không th ti n hành m t cách tuỳ í mà ph i theo m t qui ñ nh nghiêm ng t ñ ñ m b o cho vi c phân tích ñ t k t q a chính xác. N ng ñ thu c th ñ c, loãng, cho dư nhi u hay ít ho c làm k t t a nhanh hay ch m… là nh ng qui ñ nh mà m i ngư i làm phân tích ph i tuân theo.
  • 36. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………36 c. L c k t t a ð l c k t t a thư ng dùng 3 lo i d ng c l c: ph u l c, c c l c b ng g m và c c l c b ng thu tinh. * Ph u thu tinh: ðư c th i t thu tinh ch u hoá ch t v i các tiêu chu n: góc t o b i hai ñư ng sinh b ng 90o và chi u cao c a ph u t 9 – 12cm. ði v i ph u l c ph i dùng gi y l c không tàn, t c lo i gi y khi ñ t cháy hoàn toàn cho lư ng tro không ñáng k (< 0,0001g, sai s c a cân phân tích). Gi y l c ñư c chia làm 3 lo i tùy theo kích thư c l c a gi y: - Lo i l nh (gi y l c băng xanh) dùng ñ l c gi các k t t a c h t nh . - Lo i l trung bình (gi y l c băng vàng, băng tr ng) dùng ñ l c gi c h t v a. - Lo i l to (gi y l c băng ñ ) dùng ñ l c gi các lo i h t thô. Vi c ch n gi y l c cho phù h p v i c h t là r t quan tr ng nh m lo i tr vi c k t t a chui qua gi y và t o cho vi c l c, r a ñư c nhanh. B l c này có ưu ñi m là r t ph bi n trong phòng thí nghi m. Tuy nhiên, khi chuy n sang d ng cân nh t thi t ph i nung k t t a vì ph i ñ t cháy gi y l c. Ngoài ra, không th s d ng kĩ thu t hút chân không v i b l c này, vì vi c hút chân không s làm th ng gi y l c, gây m t m u. * C c l c b ng g m: Là lo i c c làm b ng g m có ñáy là màng g m x p v i các kích c c a các l h ng khác nhau. Kí hi u cho t ng lo i c c c a các nư c có khác nhau, ví d : A1, A2, A3 (ð c), trong ñó A1 có kích thư c l to nh t, A3 có kích thư c l bé nh t. Ưu ñi m c a lo i c c l c này là cho phép dùng kĩ thu t l c chân không và có th s y ho c nung ñ chuy n d ng k t t a sang d ng cân. * C c l c b ng thu tinh: Là lo i c c làm b ng thu tinh có ñáy là màng thu tinh x p v i các kích c c a các l h ng khác nhau. Kí hi u cho t ng lo i c c c a các nư c có khác nhau, ví d : S1, S2, S3, S4, (Séc), G1, G2, G3, G4 (ð c), trong ñó S4, G4 có l h ng l n nh t và S1, G1 có l h ng bé nh t, thư ng dùng lo i S2, S3 hay G2, G3. Ưu ñi m c a lo i c c l c này là cho phép dùng kĩ thu t l c chân không, song, ch có th s y ñ chuy n d ng k t t a sang d ng cân. Khi l c thư ng k t h p g n r a và l c ñ mau ñ t ñư c k t t a s ch. Trư c tiên, ch t ph n nư c trong lên h th ng l c, cho ti p dung môi vào k t t a và khu y ñ u r i ñ sa l ng. Ch t ti p ph n nư c trong lên h th ng l c. Quá trình này ñư c l p l i kho ng 3 l n, sau ñó m i chuy n toàn b k t t a lên h th ng l c và ti n hành r a k t t a. d. R a k t t a M c ñích c a s r a k t t a là lo i các t p ch t h p ph trên k t t a. Trong khi r a, các k t t a thư ng tan ra cho nên c n ch n dung d ch r a, dung môi r a và cách r a thích h p. Thư ng ch n dung d ch r a như sau: - Dung d ch r a có ch a thu c th , n u thu c th là ch t d bay hơi ho c d b phân hu khi s y và nung k t t a. R a b ng cách này s h n ch ñư c s tan c a k t t a. Ví d : r a k t t a AgCl b ng dung d ch ch a HCl loãng. - Dung d ch r a có ch a ch t ñi n gi i d b bay hơi khi nung. R a b ng dung d ch này s h n ch ñư c hi n tư ng keo tán (pepti hoá) c a các k t t a keo. Ví d : r a k t t a Fe(OH)3, Al(OH)3 b ng dung d ch NH4Cl, NH4NO3.
  • 37. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………37 - Dung d ch r a có ch t ngăn c n s thu phân c a k t t a. Ví d : r a k t t a MgNH4PO4 b ng dung d ch ch a NH4OH ñ h n ch s thu phân c a MgNH4PO4 . - N u k t t a là ch t ít tan, không b thu phân, không b pepti hoá thì ch c n dung d ch r a là nư c c t. Khi r a c n lưu í r ng: v i cùng m t lư ng dung d ch r a, n u chia ra r a làm nhi u l n và trong m i l n r a c n ñ ch y h t nư c r a m i ñ nư c r a m i, thì k t t a mau s ch hơn và ít b tan hơn. ði u này d dàng nh n th y qua bi u th c II- 6: Cn = Co [R/(V + R)]n (II- 6) trong ñó: n – s l n r a V – th tích dung d ch r a R – th tích dung môi b k t t a h p ph C0 – n ng ñ ch t b h p ph khi b t ñ u r a Cn – n ng ñ ch t b h p ph sau l n r a th n. Quá trình r a k t thúc khi không phát hi n ph n ng c a thu c th ho c ion ch th trong nư c l c. Ví d : khi r a k t t a CaC2O4 hình thành t ph n ng gi a ion Ca2+ và thu c th (NH4)2C2O4. Vì k t t a hình thành h p ph ion C2O4 2- nên khi r a ion này s ñư c gi i phóng vào d ch l c. Thu l y d ch l c và nh vào ñó dung d ch ion Ca2+ , n u d ch l c không có ph n ng t o k t t a CaC2O4, ch ng t vi c r a ñã hoàn t t. e. S y và nung k t t a S y và nung nh m ñ chuy n k t t a sang d ng cân. ð i v i k t t a có công th c hoá h c gi ng v i d ng cân thì ch c n s y lo i b nư c nhi t ñ 950 –1050 C. Còn ñ i v i k t t a có công th c không trùng v i công th c d ng cân ho c khi c n ph i ñ t cháy gi y l c, thì sau khi s y khô, k t t a ñư c nung m t nhi t ñ xác ñ nh. Sau th i gian s y, nung kho ng 2 – 3 gi , m u l y ra ñư c ñ trong bình hút m ñ n khi ngu i v nhi t ñ c a phòng cân thì mang cân trên cân phân tích. Sau ñó, mang s y ho c nung m u thêm 30 phút, r i ñ ngu i và cân. N u kh i lư ng cân ñư c không sai khác so v i kh i lư ng cân l n trư c (v i sai s cân cho phép), thì vi c s y nung ñã k t thúc. N u kh i lư ng gi m ñi, thì c n nh c l i quá trình s y, nung ñ n khi kh i lư ng không ñ i. Nhi t ñ nung ph i chính xác, ñ chuy n hoàn toàn d ng k t t a sang d ng cân, nhưng không làm d ng cân ti p t c bi n ñ i. Ví d : ñ chuy n Fe(OH)3 sang Fe2O3 ph i nung nhi t ñ 1000 o C, n u nung nhi t ñ 1200 o C, s t ba oxit s b phân hu thành s t hai oxit, k t qu s thu ñư c h n h p 2 oxit v i công th c hoá h c không xác ñ nh: 1000o C 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O 1200 o C 2Fe2O3 = 4 FeO + O2, f. Cách tính toán k t qu Hàm lư ng c a thành ph n c n xác ñ nh trong m u ñư c tính toán t kh i lư ng c a d ng cân thông qua h s chuy n F. Ví d : ñ xác ñ nh Al3+ trong m u phân tích ñã cân a(g) m u và hoà tan vào dung d ch. K t t a nhôm dư i d ng Al(OH)3 b ng NH4OH. Sau khi nung chuy n Al(OH)3 thành Al2O3 thì cân ñư c b(g). Hãy tính thành ph n ph n trăm nhôm trong m u? Cách gi i: Các ph n ng phân tích ñã x y ra: Al3+ + 3NH4OH = Al(OH)3 + 3NH4 + 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
  • 38. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………38 C 101,96 g Al2O3 có 53,96g Al, v y trong b(g) Al2O3 có x g Al x = (53,96/101,96). b (g) Thành ph n ph n trăm y% c a Al trong m u là: y% = 100.(53,96/ 101,96). b/a Trong công th c trên, t s 53,96/101,96 ñư c xác ñ nh b ng ñ nh lu t thành ph n không ñ i c a các ch t tham gia ph n ng, là m t h ng s và ñư c g i là h s chuy n F. V y h s chuy n F là t s gi a kh i lư ng c a thành ph n c n xác ñ nh có trong m t mol phân t c a d ng cân v i kh i lư ng c a m t mol phân t c a d ng cân. Do ñó, công th c t ng quát ñ tính thành ph n ph n trăm các thành ph n c n xác ñ nh là: y% = 100F. b/a (II- 7) F - h s chuy n. b - kh i lư ng c a d ng cân (g). a - kh i lư ng c a m u l y vào c n phân tích (g). Các phép phân tích khác nhau có h s chuy n khác nhau. Ví d : xác ñ nh Ba2+ qua k t t a BaSO4 có F =137,34/233,40, còn xác ñ nh Fe qua Fe2O3 có F = 111,69/159,69… 2.5. M t s ng d ng c th ng d ng c a phương pháp k t t a r t ña d ng và cho phép phân tích hàng lo t các ion, các h p ch t (b ng B.1.2). Dư i ñây, ch trình bày nguyên t c các phương pháp thư ng dùng trong phân tích m t s ion thư ng g p nông nghi p: * Xác ñ nh ion SO4 2- : D ng k t t a và d ng cân ñ u là BaSO4. M u phân tích ñư c axit hoá ñ n pH = 4 b ng axit HNO3 và làm k t t a ion SO4 2- b ng dung d ch thu c th Ba(NO3)2 l y dư. Trong ñi u ki n này, các ion CO3 2- , PO4 3- không gây nh hư ng ñ n k t q a phân tích. K t t a BaSO4 sau khi ñư c r a s ch b ng nư c c t, thì ñem nung nhi t ñ 700o C ñ n kh i lư ng không ñ i và cân. H s chuy n FSO42- = 0,4116. B ng B.1.2: M t s phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a Nguyên t ñư c xác ñ nh D ng k t t a Tích s tan (T) Nhi t ñ s y, nung (o C) D ng cân H s chuy n (F) Ag AgCl AgBr AgI 1,78.10-10 5,3.10-13 8,3.10-17 130 130 130 AgCl AgBr AgI 0,7526 0,5744 0,4594 Al Al(OH)3 AlPO4 1.10-32 5,75.10-19 1000 1000 Al2O3 AlPO4 0,5292 0,2212 Ba BaCO3 BaCrO4 BaSO4 5,1.10-9 1,2.10-10 1,1.10-10 600 550 700 BaCO3 BaCrO4 BaSO4 0,6959 0,5421 0,5884 Ca CaC2O4.H2O CaC2O4.H2O CaC2O4.H2O CaSO4.H2O 2,3.10-9 9,1.10-6 900 500 105 600 CaO CaCO3 CaC2O4.H2O CaSO4 0,7147 0,4004 0,2743 0,2944
  • 39. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………39 Cl AgCl 1,78.10-10 900 AgCl 0,8141 Co CoNH4PO4.H2O 1100 Co2P2O7 0,4039 Cr BaCrO4 Cr(OH)3 1,2.10-10 6,3.10-31 500 1000 BaCrO4 Cr2O3 0,2052 0,6842 Cu CuCNS 4,8.10-15 110 CuCNS 0,5225 F CaF2 4,0.10-11 500 CaF2 0,4866 Fe Fe(OH)3 3,2.10-38 1000 Fe2O3 0,6994 I AgI 8,3.10-17 130 AgI 0,5405 Mg MgNH4PO4.6H2O 2,5.10-13 1100 Mg2P2O7 0,2184 Mn MgNH4PO4.H2O 1.10-12 1100 Mn2P2O7 0,3871 Ni NiNH4PO4.6H2O 1100 Ni2P2O7 0,4030 P MgNH4PO4.6H2O 2,5.10-13 1100 Mg2P2O7 0,2790 Pb PbCrO4 PbSO4 1,8.10-14 1,6.10-8 140 550 PbCrO4 PbSO4 0,6411 0,6832 S BaSO4 1,1.10-10 700 BaSO4 0,1374 Si SiO2.xH2O 1000 SiO2 0,4674 Zn ZnNH4PO4.6H2O 1100 Zn2P2O7 0,4291 * Xác ñ nh ion Cl- : D ng k t t a và d ng cân ñ u là AgCl. M u phân tích ñư c axit hoá b ng axit HNO3 ñ n pH ≈ 1 và làm k t t a ion Cl- b ng dung d ch thu c th AgNO3. K t t a AgCl sau khi ñư c r a s ch thì s y nhi t ñ 130o C và cân. H s chuy n FCl- = 0,2474. Trong phương pháp này, các ion CO3 2- , PO4 3- không gây nh hư ng ñ n k t qu phân tích. * Xác ñ nh ion PO4 3- : D ng k t t a MgNH4PO4.6H20, d ng cân Mg2P2O7. Cho vào dung d ch phân tích ñã ñư c axit hoá b ng axit HCl thu c th MgCl2 + NH4Cl và sau ñó dùng NH4OH ch nh pH môi trư ng ñ n khi k t t a hoàn toàn ion PO4 3- dư i d ng MgNH4PO4.6H2O. ð k t t a hoàn toàn c n dùng dư NH4OH (kho ng 1/5 th tích dung d ch NH4OH 20%). K t t a ñư c r a b ng dung d ch NH4OH 5% và sau khi s y khô thì ñư c nung nhi t ñ 1100o C ñ chuy n hoàn toàn sang d ng cân Mg2P2O7. H s chuy n FPO43- = 0,8535. Trong trư ng h p có các ion Al3+ , Fe3+ trong m u, c n làm k t t a MgNH4PO4 trong môi trư ng ch a ion xitrat ñ ngăn ng a s t o k t t a FePO4 hay AlPO4. * Xác ñ nh ion SiO3 2- : D ng k t t a H4SiO4 (hay SiO2. 2H2O), d ng cân SiO2. Ion SiO3 2- ñư c k t t a trong môi trư ng ch a 20% axit HCl và 5% gelatin hay agar. Mang nung k t t a thu ñư c nhi t ñ 1000o C ñư c kh i lư ng a (g). Thư ng trong k t t a có l n m t s t p ch t, nên sau khi nung cho ti p vào ph n ch t r n còn l i axit HF và axit H2SO4 ñ c và nung ti p ñ ñu i toàn b SiF4. Kh i lư ng ch t r n còn l i là b (g). T lư ng hao h t (a – b) cho bi t lư ng SiO2 ch a trong m u. H s chuy n FSiO2 = 1,000, FSiO32- = 1,5333. * Xác ñ nh ion Fe3+ : D ng k t t a Fe(OH)3, d ng cân Fe2O3. Cho vào m u phân tích mu i NH4Cl hay NH4NO3 (ñ làm ch t ñi n gi i) và k t t a ion Fe3+ t dung d ch nóng b ng lư ng dư dung d ch thu c th NH3 loãng (1:3). K t t a Fe(OH)3 ñư c l c và r a b ng dung d ch nóng NH4NO3 hay NH4Cl 1% và sau ñó
  • 40. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………40 mang nung nhi t ñ 1000o C ñ chuy n toàn b Fe(OH)3 sang d ng cân Fe2O3. H s chuy n FFe = 0,6994. * Xác ñ nh ion Al3+ : D ng k t t a Al(OH)3, d ng cân Al2O3. Cho vào m u phân tích mu i NH4Cl hay NH4NO3 (ñ làm ch t ñi n gi i) r i k t t a ion Al3+ t dung d ch nóng b ng dung d ch thu c th NH3 loãng (1:3). pH khi d ng k t t a: 5 – 6. K t t a Al(OH)3 ñư c l c và r a b ng dung d ch nóng NH4Cl hay NH4NO3 1% và sau ñó mang nung nhi t ñ 1000o C ñ chuy n hoàn toàn Al(OH)3 sang d ng cân Al2O3. H s chuy n FAl = 0,5293. 2.6. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a có nh ng ưu như c ñi m chính sau: * Ưu ñi m: - Trang thi t b dùng trong phân tích ñơn gi n và không ñ t ti n nên có kh năng ph c p cao. - ð chính xác r t cao, vì khi phân tích ñã tách ñư c ph n c n xác ñ nh ra kh i h n h p, nên ñư c dùng làm phương pháp chu n ñ ki m tra các phương pháp khác và ñ ki m tra các dung d ch m (là dung d ch có n ng ñ ≥ 10-2 M, khi s d ng thì pha loãng thành các dung d ch v i n ng ñ nh hơn). - Có th dùng ñ phân tích h u h t các ion vô cơ. - Phương pháp k t t a còn ñư c s d ng ñ tách các ion ra kh i nhau. * Như c ñi m: - T c ñ phân tích ch m. - ð nh y th p nên không th dùng ñ phân tích lư ng nh ch t c n phân tích n u không làm giàu m u trư c khi phân tích. - Không th t ñ ng hoá ñư c quá trình phân tích. Do ñó, ngày nay, trong phân tích ng d ng ít s d ng phương pháp này. Câu h i ôn t p 1. Trong các công ño n c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a, công ño n nào là quan tr ng nh t? T i sao? 2. D ng k t t a c n ph i tho mãn nh ng ñi u ki n gì? T i sao? 3. D ng cân c n ph i tho mãn nh ng ñi u ki n gì? T i sao? 4. Các y u t nh hư ng ñ n ñ tan c a k t t a? 5. S c ng k t là gì? Cách kh c ph c? và s d ng hi n tư ng này? 6. Nguyên t c chon thu c th trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 7. Hãy nêu cách làm k t t a. 8. Hãy nêu cách l c và r a k t t a. 9. Cách tính toán k t qu phân tích. 10. ng d ng phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a trong phân tích m t s ñ i tư ng nông nghi p.
  • 41. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………41 Bài t p 1. Cân 0,400g m u ch a SO4 2- r i hoà tan thành 200 ml dung d ch. L y 100ml dung d ch này và làm k t t a b ng Ba(NO3)2 l y dư trong môi trư ng axit HNO3. L c l y k t t a, r a s ch và s y khô ñư c 0,1165g. Hãy tính thành ph n % SO4 2- trong m u. (ðáp s : 24%). 2. Cân 0,500g m u ch a Cu2+ , Pb2+ và t p ch t không tham gia ph n ng r i hoà tan thành 250ml dung d ch. L y 100ml dung d ch này cho tác d ng v i axit H2SO4 0,5M l y dư thì thu ñư c 0,151g k t t a. M t khác, khi l y 100ml dung d ch trên cho tác d ng v i H2S dư thì thu ñư c 0,1675g k t t a. Hãy tính thành ph n % Cu2+ và Pb2+ trong m u. (ðáp s : 16,0%Cu2+ , 51,6Pb2+ ). 3. Cân 0,500g m u ch a CO3 2- và SO4 2- r i hoà tan thành 200ml dung d ch. L y100ml dung d ch này ñ làm k t t a v i Ba(NO3)2 l y dư trong môi trư ng ki m y u thì thu ñư c 0,414g k t t a. M t khác, khi làm k t t a dung d ch trên pH = 4 v i Ba(NO3)2 l y dư thì thu ñư c 0,233g k t t a. Hãy tính thành ph n % c a hai ion trên trong m u. (ðáp s : 38,6%CO3 2- , 38,4%SO4 2- ). 4. ð lư ng k t t a MXn m t do ph n ng không hoàn toàn không l n hơn 0,1mg (sai s cân), thì TMXn là bao nhiêu, n u th tích khi ng ng làm k t t a là V lít? (ðáp s : TMXn = [10-4 /(MMXn.V)]n+1 .nn ]). 5. Tính kho ng pH ñ k t t a hoàn toàn ion Fe3+ (khi [Fe3+ ] <10-6 M) trong h n h p v i ion Mg2+ . Gi thi t n ng ñ ion Mg2+ khi d ng k t t a ion Fe3+ là 0,01M. Cho TFe(OH)3 = 3,2.10-38 , TMg(OH)2 = 6,0.10-10 . (ðáp s : 3,5 < pH <10,4). 6. Tính n ng ñ AgNO3 dư c n thi t, ñ khi k t t a ion Cl- thì s m t Cl- do k t t a không hoàn toàn không vư t quá sai s cân (±0,1mg). Bi t th tích khi d ng k t t a là 0,2 lít, TAgCl = 1,78.10-10 . (ðáp s : [AgNO3] = 1,27.10-5 ). 7. Tính lư ng CaC2O4 m t ñi khi r a nó b ng 100ml nư c c t (gi thi t b qua s thu phân). Cho TCaC2O4 = 2,3.10-9 . (ðáp s : ≈ 0,0004g). 8. Cho dung d ch NH3 dư vào 25 ml dung d ch FeCl3. Thu l y k t t a, r a s ch, nung ñ n kh i lư ng không ñ i ñư c 0,1952 gam ch t r n. Tính n ng ñ mol/l c a FeCl3 trong dung d ch phân tích. (ðáp s : ≈ 0,0976M). 9. Tính lư ng AgCl b m t khi r a nó b ng: a- 200ml nư c c t; b- 200ml HCl 0,01M. Cho TAgCl = 1,78.10-10 . (ðáp s : a) 3,8.10-4 g; b) 5,1.10-7 g). .
  • 42. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………42 CHƯƠNG II PHÂN TÍCH TH TÍCH 1. NH NG KHÁI NI M CƠ B N V PHÂN TÍCH TH TÍCH Phương pháp phân tích th tích (phương pháp chu n ñ ) là phương pháp phân tích ñ nh lư ng d a trên vi c ño chính xác th tích dung d ch thu c th có n ng ñ chính xác ph n ng v a ñ v i dung d ch phân tích. T lư ng thu c th tiêu t n tính ra hàm lư ng ch t c n phân tích có trong m u phân tích. Dung d ch thu c th có n ng ñ chính xác g i là dung d ch tiêu chu n. Tính toán k t qu c a phương pháp này là d a vào ñ nh lu t ñương lư ng: “Các ch t tham gia ph n ng theo s ñương lư ng gam b ng nhau”: Vxñ.Nxñ = Vtc.Ntc (III- 1) (trong ñó xñ là ch t c n xác ñ nh, tc là ch t tiêu chu n). Như v y, n u bi t th tích c a dung d ch phân tích Vxñ ñã l y, th tích dung d ch tiêu chu n Vtc có n ng ñ Ntc ñã tiêu t n, s d dàng tính ñư c n ng ñ c a dung d ch c n xác ñ nh Nxñ. ð ño chính xác th tích dung d ch tiêu chu n ñã tham gia ph n ng, s d ng d ng c ño chính xác, ñó là buret. Quá trình ñưa t t dung d ch tiêu chu n t buret vào dung d ch phân tích g i là quá trình chu n ñ hay quá trình ñ nh phân. Tuy v y, trong th c t chu n ñ , nhi u khi ñ ch t c n phân tích trên buret. ði m mà t i ñó dung d ch tiêu chu n tác d ng v a ñ v i dung d ch phân tích g i là ñi m tương ñương. Trong nhi u ph n ng không th dùng m t ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Ví d : v i ph n ng HCl + NaOH = NaCl + H2O, các hoá ch t tham gia ñ u không có màu, nên không th dùng m t ñ xác ñ nh khi nào ñã ñ t ñ n ñi m tương ñương. ð xác ñ nh ñi m tương ñương, c n dùng ch th cho vào bình ph n ng. Ch th là hoá ch t ho c công c ño, nó thay ñ i tính ch t c a mình như màu s c ho c tín hi u ño ngay t i ñi m tương ñương, báo hi u s d ng chu n ñ (k t thúc chu n ñ ). Song, trong th c t nhi u trư ng h p, ch th không ph n ng ñúng ñi m tương ñương d n ñ n sai s chu n ñ và ñư c g i là sai s ch th . Sai s ch th mang tính ch t sai s h th ng do phương pháp (chương V). Ví d : chu n ñ xác ñ nh HCl b ng NaOH v i vi c ñ NaOH trên buret, t i ñi m tương ñương có pH = 7, n u dùng ch th là quì tím (có pKa = 7) thì ph n ng ch th x y ra ñúng ñi m tương ñương và chu n ñ có sai s b ng 0, n u dùng ch th là metyl ñ (có pKa = 5) thì ph n ng ch th x y ra trư c ñi m tương ñương, như v y khi k t thúc chu n ñ trong dung d ch còn m t lư ng dư axit HCl, d n ñ n sai s ch th (sai s âm), còn khi s d ng ch th phenophtalein (có pKa = 9) thì ph n ng ch th x y ra sau ñi m tương ñương, như v y khi k t thúc chu n ñ trong dung d ch còn m t lư ng dư bazơ NaOH, d n ñ n sai s ch th (sai s dương). Sai s ch th ph n trăm (ss%, e%) ñư c tính theo bi u th c III- 2: e% = [(Vkt - Vtñ)/Vtñ].100, (III- 2) trong ñó, Vtñ là th tích dung d ch tiêu chu n c n ñ ñ t ñi m tương ñương, Vkt là th tích dung d ch tiêu chu n ñã dùng khi k t thúc chu n ñ .
  • 43. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………43 T s (Vkt/Vtñ).100 còn ñư c g i là ph n trăm chu n ñ (% chu n ñ ), do ñó sai s ch th % s là: e% = % chu n ñ - 100. 2. YÊU C U C A PH N NG CHU N ð Khác v i phương pháp phân tích kh i lư ng, trong phương pháp phân tích th tích, th i gian chu n ñ ng n và không ñư c phép cho dư thu c th , nên ph n ng chu n ñ ñư c s d ng ph i tho mãn các ñi u ki n sau: a. Ph n ng ph i hoàn toàn Có nghĩa là ph n ch t c n phân tích chưa tham gia ph n ng ph i nh hơn sai s cho phép, hay sai s c a phép cân… Trong Hoá phân tích sai s cho phép thư ng là ± 0,1% ( m t s trư ng h p c th có th cho phép sai s l n hơn như ± 1%, ± 2%,± 5% …). Mu n v y ph n ng ph i có h ng s cân b ng ñ l n. D a vào sai s cho phép có th tính ñ l n c n thi t c a h ng s cân b ng. Ví d : v i ph n ng chu n ñ : A + B = A’ + B’ (III- a) h ng s cân b ng K c a nó ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 3: K = [A’] [B’] [A]-1 [B]-1 (III- 3) Theo phương trình III- a, n ng ñ toàn ph n c a các A và B là: CA = [A] + [A’] CB = [B] + [B’] N u sai s cho phép là - 0,1% thì: [A] = (0,1/100). CA = (1/999). [A’] [B] = ( 0,1/100). CB = (1/999). [B’] Như v y: K ≥ 999. 999 ≈ 106 Khi ph n ng x y ra không hoàn toàn, ph i có bi n pháp thúc ñ y ñ ph n ng x y ra hoàn toàn, ch ng h n dùng ph n ng ph … Ví d : - Trong chu n ñ complexon III (m c 8.4 chương III) xác ñ nh ion kim lo i Mm+ : Mm+ + Na2H2Y = MYm-4 + 2Na+ + 2H+ , pH c a dung d ch luôn gi m, nên ph i dùng h ñ m pH ñ duy trì pH dung d ch giá tr b o ñ m cho ph n ng x y ra hoàn toàn. - V i ph n ng thu n ngh ch: 2Cu2+ + 4I- ⇄ Cu2I2↓ + I2 khi cho thêm KCNS, s n ph m Cu2I2 ñư c thay b ng k t t a Cu2(CNS)2 và gi i phóng KI, làm tăng lư ng KI và gi m lư ng Cu2I2, giúp cho cân b ng x y ra theo chi u thu n: Cu2I2↓ + 2KCNS = Cu2(CNS)2↓ + 2KI b. Ph n ng ch cho m t lo i s n ph m duy nh t, hay ch có m t ph n ng x y ra Có như v y m i xác ñ nh ñư c ñư ng lư ng gam ho c lư ng tiêu t n th c c a các ch t tham gia ph n ng. N u ph n ng có th x y ra theo nhi u hư ng khác nhau, thì ph i gi i h n ñi u ki n ñ ch m t ph n ng ñ nh lư ng x y ra. Ví d : ch n pH môi trư ng, ñ ion MnO4 - ch tham gia 1 trong tham gia 3 ph n ng: pH = 1 MnO4 - + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
  • 44. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………44 pH = 7 MnO4 - + 3H2O + 3e = MnO(OH)2↓ + 4OH¯ pH > 10 MnO4 - + e = MnO4 2- Hay khi chu n ñ chu n ñ ion Cl- b ng AgNO3. ph i duy trì môi trư ng trung tính ho c axit y u, vì trong môi trư ng ki m x y ra ph n ng: 2Ag+ + 2OH- = Ag2O↓ + H2O làm m t m t lư ng thu c th , gây nên sai s . c. Ph n ng ph i ch n l c ñ tránh nh hư ng c a ion gây nhi u N u có các ion gây nhi u thì c n gi i h n ñi u ki n ñ ph n ng x y ra là ch n l c ho c ph i tách, che ion gây nhi u. Ví d : - Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Fe3+ trong ñi u ki n có các ion Al3+ , Mg2+ , Ca2+ c n chu n ñ t i pH = 2, lúc này ch có ion Fe3+ tham gia ph n ng chu n ñ , các ion khác không tham gia nên không gây nên sai s chu n ñ . - Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Ca2+ trong ñi u ki n có ion Mg2+ , c n chu n ñ t i pH = 12, lúc này ch có ion Ca2+ tham gia ph n ng chu n ñ ; còn ion Mg2+ b k t t a dư i d ng Mg(OH)2 không tham gia nên không gây nên sai s chu n ñ . - Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Mg2+ trong ñi u ki n có ion gây nhi u Fe3+ , Cu2+ , có th che các ion Fe3+ , Cu2+ b ng ion CN- dư i d ng các ion ph c ch t tan [Fe(CN)6]3- , [Cu(CN)4]2- , lúc này ch có ion Mg2+ tham gia ph n ng v i complexon III. - Chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Mg2+ trong ñi u ki n có ion gây nhi u Fe3+ , Al3+ , có th tách các ion gây nhi u Fe3+ , Al3+ dư i d ng các k t t a hydroxit Fe(OH)3, Al(OH)3 t i pH = 5 - 6, l c b k t t a s thu ñư c dung d ch ch có ion Mg2+ , sau ñó m i ti n hành chu n ñ . d. T c ñ ph n ng ph i ñ l n ñ ph n ng t c th i ñ t cân b ng Như v y, s tránh ñư c s dư thu c th do tr ng thái quá bão hoà c a nó t i ñi m tương ñương, nguyên nhân gây nên sai s . N u t c ñ ph n ng ch m ph i dùng xúc tác ñ tăng t c ñ hay ch n cách chu n ñ ngư c (m c 3.2 chuơng III). Ví d 1: Dùng xúc tác ñ tăng t c ñ c a ph n ng chu n ñ xác ñ nh H2C2O4 b ng KMnO4 trong môi trư ng axit b ng cách ñun nóng dung d ch ñ n nhi t ñ 60 - 800 C ho c cho vào dung d ch chu n ñ ion Mn2+ . Ví d 2: Ch n cách chu n ñ ngư c ñ chu n ñ complexon III xác ñ nh ion Al3+ . e. Ph i có ch th ñ xác ñ nh ñi m tương ñương N u không có thì dù ph n ng tho mãn các ñi u ki n trên cũng không s d ng ñư c. Ví d : ph n ng Ca2+ + C2O4 2- = CaC2O4↓ tho mãn t t c các ñi u ki n t a ñ n d, song, không dùng ñư c, vì không có ch th màu thích h p ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. 3. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP CHU N ð Các phương pháp chu n ñ thư ng ñư c phân lo i theo hai cách: - D a theo lo i ph n ng hoá h c ñã x y trong chu n ñ . - D a theo cách ti n hành chu n ñ .
  • 45. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………45 3.1. Phân lo i phương pháp chu n ñ theo lo i ph n ng Trong dung d ch, các ion tham gia ph n ng theo hai nhóm ph n ng chính: - Ph n ng trao ñ i g m các ph n ng: trung hoà, k t t a và t o ph c. - Ph n ng oxi hoá kh . Do ñó, các phương pháp chu n ñ ñư c chia thành 4 nhóm: - Chu n ñ trung hoà. - Chu n ñ oxi hoá kh . - Chu n ñ k t t a. - Chu n ñ t o ph c. a. Chu n ñ trung hoà Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng trung hoà c a Bronsted: axit1 + bazơ2 = bazơ1 + axit2, (III- b) Trong môi trư ng nư c, có th vi t ñơn gi n hoá theo Arrhenius: H+ + OH- = H2O Như v y, ñây dung d ch tiêu chu n là các dung d ch axit ho c bazơ và dùng ñ xác ñ nh các ch t có tính bazơ ho c axit. Ví d : xác ñ nh NaOH, Na2CO3 b ng dung d ch tiêu chu n HCl. Trong phép chu n ñ này, ñương lư ng gam (ð) c a ch t tham gia ph n ng ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 4: ð = M/n (III- 4) Trong ñó n là ch s (tr s ) ñương lư ng. ñây, n là s nhóm OH- ho c H+ mà m t phân t ch t tham gia ph n ng cho hay nh n. Ví d : trong ph n ng: H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O ðH2SO4 = MH2SO4/2 ðNaOH = MNaOH, còn trong ph n ng H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O ðH3PO4 = MH3PO4, m c dù axit H3PO4 có ch a 3 proton; còn v i ph n ng: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2 ðNa2CO3 = MNa2CO3/2 b. Chu n ñ oxi hoá kh Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng oxi hoá kh aox1 + b’kh2 = a’kh1 + box2 (III- c) có nghĩa là ñây x y ra hai quá trình : aox1 + ame = a’kh1 (III- c1) box2 + bne = b’kh2 (III- c2) và tho mãn ñi u ki n am = bn (m, n là s electron mà m t phân t ox1 hay ox2 nh n). Trong phương pháp chu n ñ này, dung d ch tiêu chu n là nh ng ch t oxi hoá ho c ch t kh ñ ơc dùng ñ xác ñ nh các ch t mang tính kh ho c có tính oxi hoá. Ví d : chu n ñ ion Fe2+ b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4. ðương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng cũng ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 4 v i n là s electron mà m t phân t ch t tham gia ph n ng nh n ho c như ng. Ví d : trong ph n ng chu n ñ
  • 46. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………46 6Fe2+ + K2Cr2O7 + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O + 2K+ ðFe2+ = MFe2+/1, vì t Fe2+ sang Fe3+ ch như ng m t e, còn ðK2Cr2O7 = MK2Cr2O7/6, vì phân t K2Cr2O7 có 2 Cr(VI), mà m i Cr(VI) nh n 3e ñ thành Cr(III), do ñó c phân t nh n 6e. c. Chu n ñ k t t a Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng t o k t t a: M + nX = MXn ↓ (III- d) (ñ ñơn gi n, ñây b qua ñi n tích c a các ion M và X). M c dù ph n ng t o k t t a có nhi u, song, trong th c t các ph n ng ñư c dùng trong chu n ñ r t ít vì không tìm ñư c ch th thích h p. Trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p, thư ng ch dùng nhóm ph n ng c a AgNO3 v i các ion Cl- , Br- , I- , CNS- (kí hi u chung là X- ): AgNO3 + X- = AgX ↓ + NO3 - ñ xác ñ nh các ion này. ñây, qui ñ nh ñương lư ng gam c a AgNO3 b ng chính kh i lư ng mol phân t c a nó: ðAgNO3 = MAgNO3. * Do ñó ðX- = MX-. d. Chu n ñ t o ph c Là phương pháp chu n ñ d a trên ph n ng t o ph c: Mm+ + tXn- = [MXt]m-nt (III- e) Các ph n ng t o ph c có nhi u, nhưng thư ng dùng các ph n ng c a Hg(NO3)2, Hg(ClO4)2, v i các ion Cl- , Br- , CN- , CNS- (các ion X- ) d a trên s t o h p ch t ph c [HgX2] ít phân li ho c c a AgNO3 v i ion CN- tao h p ch t ph c [Ag(CN)2]- và ñ c bi t là các ph n ng c a nhóm ph i t các ch t h u cơ ch a nhóm CH2 – COOH aminocarboxylic axit ( – N ) (nhóm h p ch t complexon) v i CH2 – COOH các ion kim lo i. Trong ñó quan tr ng nh t là nh t là h p ch t dinatri etylendiamintetraaxetat (complexon III, Na2EDTA, Na2H2Y,…), ch t này tham gia ph n ng v i các ion kim lo i Mm+ t o các ph c ch t b n: Mm+ + Na2H2Y = MYm-4 + 2Na+ + 2H+ Trong các ph n ng chu n ñ này, qui ñ nh ðNa2EDTA = MNa2EDTA/2. Do ñó, ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng tính theo qui ñ nh này mà không d a vào ñi n tích c a ion tham gia ph n ng, t c ðMm+ = MMm+/2. Ví d : v i ph n ng Fe3+ + Na2H2Y = FeY- + 2Na+ + 2H+ thì: ðFe3+ = M Fe3+/2. 3.2. Phân lo i phương pháp theo cách ti n hành chu n ñ D a theo thao tác ti n hành ph n ng gi a ch t c n xác ñ nh và thu c th có th chia các phương pháp chu n ñ thành 2 nhóm: - Chu n ñ tr c ti p. - Chu n ñ gián ti p. a. Chu n ñ tr c ti p Là chu n ñ ch d a vào m t ph n ng duy nh t gi a ch t c n xác ñ nh và dung d ch thu c th . Chính vì th , nên các ph n ng và các thao tác trung gian gi m ñi, do ñó
  • 47. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………47 k t qu chu n ñ tr c ti p thư ng chính xác hơn chu n ñ gián ti p. Ví d : chu n ñ xác ñ nh NaOH b ng dung d ch HCl, hay chu n ñ xác ñ nh ion Cl- b ng AgNO3 v i ch th K2CrO4 (phương pháp Mo) (m c 8.3, chương III). ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ * Vì trong phân tích th tích, dung d ch AgNO3 còn là dung d ch tiêu chu n cho chu n ñ t o ph c xác ñ nh ion CN - : AgNO3 + 2CN- = [Ag(CN)2]- + NO3 - ðAgNO3 = MAgNO3, nên ðCN- = 2MCN-. Chu n ñ tr c ti p ch th c hi n ñư c khi: - Ph n ng phân tích có t c ñ l n (tránh hi n tư ng quá bão hoà ch t tham gia ph n ng ñi m tương ñương). - Ch có m t ph n ng duy nh t gi a ch t c n xác ñ nh và thu c th . - Có ch th thích h p ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Trong chu n ñ này, s ñương lư ng gam c a ch t c n xác ñ nh luôn b ng s ñương lư ng gam thu c th c n dùng cho chu n ñ , t c là Vxñ . Nxñ = Vtc . Ntc. ðương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng ñư c xác ñ nh theo lo i ph n ng chu n ñ ñã x y ra (m c 3.1 chương III). b. Chu n ñ gián ti p ðư c dùng khi ch t c n phân tích không ph n ng tr c ti p ñư c v i dung d ch tiêu chu n ho c không th ti n hành chính xác ph n ng tr c ti p gi a chúng. Tuỳ theo các ph n ng x y ra trong quá trình thao tác chu n ñ mà chia chu n ñ gián ti p thành 3 lo i: - Chu n ñ ngư c. - Chu n ñ th . - Chu n ñ th , ngư c. * Chu n ñ ngư c Còn g i là chu n ñ ngh ch. Là phép chu n ñ s d ng 2 dung d ch tiêu chu n, ñ u tiên cho ch t c n xác ñ nh ph n ng v i m t lư ng chính xác và l y dư c a dung d ch tiêu chu n th nh t, sau ñó lư ng dư c a dung d ch tiêu chu n này ñư c xác ñ nh l i b ng m t dung d ch tiêu chu n th hai. Ví d : xác ñ nh ion Cl- trong môi trư ng axit (phương pháp Fonha) (m c 8.3, chương III, cho nó tác d ng v i dung d ch tiêu chu n AgNO3 l y dư: HNO3 Cl- + AgNO3 = AgCl ↓ + NO3 - , sau ñó chu n ñ l i lư ng AgNO3 dư b ng dung d ch tiêu chu n KCNS: AgNO3 + KCNS = AgCNS ↓ + KNO3 Chu n ñ ngư c thư ng ñư c dùng khi: - Ph n ng gi a ch t c n xác ñ nh và thu c th x y ra ch m. Ví d : ph n ng gi a ion Al3+ v i complexon III, ñây, chu n ñ lư ng dư complexon III b ng dung d ch tiêu chu n ZnSO4: ch m Al3+ + Na2H2Y dư = AlY- + 2Na+ + 2H+ Zn2+ + Na2H2Y dư = ZnY2- + 2Na+ + 2H+
  • 48. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………48 - Khi không có ch th thích h p ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Ví d : ph n ng chu n ñ xác ñ nh ion Cl- nói trên không th dùng K2CrO4 làm ch th vì k t t a nâu Ag2CrO4 không hình thành trong môi trư ng axit. - Khi chu n ñ nh ng ch t d bay hơi, không b n. Ví d : khi xác ñ nh H2O2, ion SO3 2- … b ng KMnO4, cho các ch t ph n ng v i KMnO4 l y dư sau ñó lư ng dư c a KMnO4 ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n ion Fe2+ . Trong chu n ñ ngư c, s ñương lư ng gam c a dung d ch tiêu chu n 1 (tc1) b ng t ng s ñương lư ng gam ch t c n xác ñ nh và s ñương lư ng gam c a tiêu chu n 2 (tc2), t c tho mãn bi u th c: Vxñ . Nxñ = Vtc1 . Ntc1 - Vtc2 . Ntc2 Trong chu n ñ ngư c, các ph n ng x y ra là cùng lo i, do ñó ñương lư ng gam các ch t tham gia ph n ng ñư c tính theo lo i ph n ng chu n ñ ñã s d ng (m c 3.1 chương III). * Chu n ñ th Khi ch t c n xác ñ nh và dung d ch tiêu chu n không ph n ng v i nhau (ví d : ion Ca2+ không ph n ng v i KMnO4) ho c ph n ng không theo m t ñ nh lư ng nh t ñ nh (ví d : ph n ng gi a K2Cr2O7 v i Na2S2O3 trong môi trư ng axit m nh), thì th ñ nh lư ng ch t c n xác ñ nh b ng m t ch t th 3 là ch t có ph n ng ñ nh lư ng v i dung d ch tiêu chu n. Ví d : xác ñ nh ion Pb2+ b ng chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n ion Fe2+ theo phương pháp oxi hoá kh là không th c hi n ñư c, vì ion ion Pb2+ không ph n ng v i ion Fe2+ . Ti n hành chu n ñ như sau: cho vào dung d ch ion Pb2+ lư ng K2CrO4 l y dư , s k t t a ñ nh lư ng ion Pb2+ dư i d ng PbCrO4, sau ñó hoà tan lư ng PbCrO4 thu ñư c trong axit H2SO4 loãng và chu n ñ lư ng ion Cr2O7 2- gi i phóng ra b ng dung d ch tiêu chu n ion Fe2+ : Pb2+ + K2CrO4 = PbCrO4 ↓ + 2K+ (1) (ph n ng th ) 2PbCrO4 + 2H+ = 2Pb2+ + Cr2O7 2- + H2O (2) Cr2O7 2- + 6Fe2+ + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O (3) (ph n ng chu n ñ ) Như v y, thay cho vi c chu n ñ ion Pb2+ , ñã xác ñ nh lư ng ion CrO4 2- tương ñương v i lư ng ion chì. Trong chu n ñ th luôn tho mãn m i quan h : s ñương lư ng gam c a ch t c n xác ñ nh b ng s ñương lư ng gam ch t tiêu chu n: Vxñ . Nxñ = Vtc . Ntc, dù s d ng m t l n hay nhi u l n th . ðương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng ñư c xác ñ nh d a vào cơ ch ph n ng th và ph n ng chu n ñ . Ch ng h n, như ví d trên: ðPb2+ = MPb2+/3, vì theo các ph n ng th (1), (2) trên, thì 2 ion Pb2+ ñư c thay b ng 1 ion Cr2O7 2- , mà theo ph n ng chu n ñ (3) trên thì 1 ion Cr2O7 2- nh n 6e có nghĩa r ng ph n ng c a 1 ion Pb2+ tương ñương v i ph n ng c a 3e. * Chu n ñ th , ngư c ðó là cách chu n ñ ph i h p gi a chu n ñ th v i chu n ñ ngư c. Trong chu n ñ th , ngư c, ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng tính theo phương pháp chu n ñ th còn s ñương lư ng gam c a chúng tính theo phương pháp chu n ñ ngư c.
  • 49. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………49 Ví d : chu n ñ xác ñ nh ion Ca2+ b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4. Cho ion Ca2+ ph n ng v i dung d ch tiêu chu n (NH4)2C2O4 l y dư, l c b k t t a, dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4: Ca2+ + (NH4)2C2O4 dư = CaC2O4↓ + 2NH4 + (ph n ng th ) 5(NH4)2C2O4 dư + 2KMnO4 + 16H+ = 10CO2 + 2Mn2+ + 2K+ + 10NH4 + + 8H2O (ph n ng chu n ñ ) Các ph n ng trên cho th y: 1 ion Ca2+ ñư c th b i s m t ñi c a 1 ion C2O4 2- , 1 ion C2O4 2- khi tham gia ph n ng chu n ñ ñã như ng 2e, do ñó, 1 ion Ca2+ tương ñương v i 2e, suy ra: ðCa2+ = MCa2+/2. Cũng theo các ph n ng trên có: VCa2+.NCa2+ = V(NH4)2C2O4. N(NH4)2C2O4 - VKMnO4.NKMnO4. 4. CÁCH PHA DUNG D CH TIÊU CHU N T t c các hoá ch t dùng trong phân tích ph i ñ m b o ñ s ch tinh khi t phân tích (TKPT) ho c tinh khi t hoá h c (TKHH). Trong phân tích thông thư ng, ch dùng lo i s ch tinh khi t phân tích. ð pha ch m t dung d ch tiêu chu n c n ph i bi t các tiêu chí sau: * Dung d ch tiêu chu n c n pha s dùng cho chu n ñ nào, ñ t ñó xác ñ nh ñương lư ng gam (ð) c a ch t c n pha. Ví d : khi pha dung d ch KMnO4 c n bi t nó dùng cho chu n ñ trong môi trư ng axit hay bazơ; n u dùng chu n ñ trong môi trư ng axit m nh thì: ðKMnO4 = MKMnO4/5, n u dùng chu n ñ trong môi trư ng ki m thì: ðKMnO4 = MKMnO4. * N ng ñ và lư ng dung d ch c n pha là bao nhiêu, ñ t ñó tính lư ng c n cân. Ví d : pha 2 lít dung d ch KMnO4 0,1N dùng cho chu n ñ oxi hoá trong môi trư ng axit m nh. Có: MKMnO4 = 158,038; ðKMnO4 = MKMnO4/5= 31,6075. Như v y, lư ng cân s là: w = ð . N . V = 31,6075 . 0,1 . 2 = 6,3215 g. * Hoá ch t dùng ñ pha là ch t g c hay không ph i là ch t g c, ñ tìm ra cách pha và cách b o qu n. Ch t g c là ch t b o ñ m các tiêu chu n: - Ph i tinh khi t v phương di n hoá h c, ñ tinh khi t ph i ñ t ≥ 99,9%, t c ph i ñ t ñ tinh khi t TKPT ho c TKHH. - Ph i b n tr ng thái r n, tr ng thái l ng cũng như trong dung d ch. ðây là y u t r t quan tr ng, nó ñ m b o cho vi c l y chính xác lư ng hoá ch t ñã tính cũng như s b o qu n chúng sau khi pha. Chính vì th , mà hàng lo t các hoá ch t s ch như NaOH r n (d hút m và hút CO2), HCl 35%, HNO3 65% (d bay hơi), H2SO4 95% (d hút m), KMnO4, AgNO3 (d b ánh sáng phân hu )… không ph i là ch t g c. - Thành ph n c a hóa ch t ph i ng ñúng v i công th c hoá h c, n u có nư c k t tinh thì ph i bi t s phân t nư c k t tinh. Ví d : CuSO4.5H2O, thì ch c ch n 1 phân t CuSO4 ph i ng m 5 phân t H2O… - ðương lư ng gam c a hoá ch t càng l n càng t t, ñ sai s cân là nh nh t. Ví d : gi a H2C2O4.2H2O và H2C2O4, nên dùng H2C2O4.2H2O ñ pha dung d ch axit oxalic tiêu chu n g c, vì có ñương lư ng gam l n hơn.
  • 50. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………50 Khi pha dung d ch tiêu chu n t hoá ch t g c ch c n cân chính xác lư ng ñã tính toán b ng cân phân tích và hoà tan vào bình ñ nh m c có dung tích b ng th tích c n pha s ñư c dung d ch tiêu chu n có n ng ñ c n pha. N u hoá ch t dùng ñ pha không ph i là ch t g c thì ch c n cân tương ñ i chính xác lư ng c n cân ñã ñư c tính thêm t 5 – 10% b ng cân kĩ thu t và ñem pha. Dung d ch thu ñư c có n ng ñ g n ñúng. N ng ñ ñúng c a dung d ch này c n ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n khác. ñây, có 2 cách pha: - Cách 1: Pha dung d ch có n ng ñ chính xác g n b ng v i n ng ñ c n pha. Lư ng cân ñã tính ñư c pha vào trong c c ho c trong bình ñ nh m c thành dung d ch có th tích c n pha, l c b k t t a n u có. Dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ l i ñ ki m tra n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n khác. Ví d : pha1 lít dung d ch NaOH 0,1000N dùng cho chu n ñ trung hoà. Vì NaOH r n d hút m nên nó không ph i là ch t g c. Do v y, khi cân c n cân tăng kho ng 5 – 10% so v i lư ng ph i cân, t c t 4g thành kho ng 4,2g – 4,4g, r i pha vào bình ñ nh m c 1 lít. Dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ l i b ng dung d ch ch t g c H2C2O4 0,1000N ho c dung d ch HCl 0,1000N tiêu chu n ñ xác ñ nh chính xác n ng ñ c a nó. - Cách 2: Pha dung d ch có n ng ñ ñúng v i n ng ñ c n pha N. Lư ng cân ñã tính ñư c pha vào trong c c v i th tích dung môi chính xác (Vml) nh hơn th tích c n pha, ñ thu ñư c dung d ch có n ng ñ N’ cao hơn n ng ñ c n pha N. Dung d ch thu ñư c ñư c chu n ñ l i ñ ki m tra n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n khác, r i t k t qu thu ñư c tính ra lư ng dung môi (VH2O) c n thêm vào lư ng dung d ch còn (V1) l i theo bi u th c III- 5: VH2O (ml) = [(N’/N) – 1]. V1 (ml) (III- 5) ñây: N’ – n ng ñ dung d ch ñã pha. N – n ng ñ dung d ch c n pha. V1 – th tích dung d ch ñã pha còn l i c n pha loãng, b ng th tích dung d ch ban ñ u V tr ñi s ml ñã dùng cho chu n ñ ki m tra. Ví d : pha kho ng1 lít dung d ch NaOH 0,1000N dùng cho ph n ng trung hoà. Cũng như cách 1, cân kho ng 4,2g – 4,4g NaOH r n r i pha vào m t th tích chính xác bé hơn th tích c n pha, ví d : 800 ml. T dung d ch thu ñư c hút 2 l n, m i l n 25 ml, ñ chu n ñ v i dung d ch H2C2O4 0,1000N h t trung bình, ví d : 30,0 ml. Như v y, dung d ch pha có n ng ñ 0,1200N cao hơn n ng ñ c n pha. Do ñó, c n thêm nư c c t vào dung d ch ñã pha, lư ng nư c ñó ñư c tính theo bi u th c III- 5: N’ = 0,1200 ; N = 0,1000; V’ = 800 – (2 . 25) = 750 ml; VH2O c n thêm = 150 ml. Như v y, khi cho thêm 150 ml H2O vào 750 ml dung d ch ñã pha còn l i s có 900 ml dung d ch NaOH v i n ng ñ chính xác 0,1000N. Cách pha th 2 ph c t p hơn cách pha th 1, nhưng r t thu n ti n cho viêc tính toán, nh t là trong phân tích hàng lo t m u, vì ñây, tr s n ng ñ là nh ng s ch n. Hi n nay, v i s hoàn thi n c a công nghi p hoá ch t, ñã s n xu t s n các ng chu n (fixanan) như: ng fixanan HCl 0,1N; KCNS 0,1N … Vi c pha dung d ch tiêu chu n t các ng fixanan r t ñơn gi n: ch c n hoà tan toàn b lư ng ch a trong ng thành m t th tích xác ñ nh theo ch d n s ñư c dung d ch có n ng ñ chính xác như ñã ghi trên ng. Ví d : pha m t ng fixanan HCl 0,1N thành m t lít dung d ch s ñư c dung d ch HCl có n ng ñ chính xác 0,1N mà không c n chu n ñ l i.
  • 51. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………51 5. CÁCH TÍNH K T QU PHÂN TÍCH Phương pháp phân tích th tích là phương pháp d a trên ñ nh lu t ñương lư ng. Trong ph n ng chu n ñ không có s dư th a c a ch t c n xác ñ nh hay thu c th , nói cách khác s ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng là b ng nhau, t c: wA/ðA = wB/ðB , (III- 6) Trong ñó: wA, wB – kh i lư ng c a các ch t A, B tham gia ph n ng, ðA, ðB – ñương lư ng gam c a các ch t A, B. ng d ng các bi u th c I- 2 và III- 6 , có th vi t: wA/ðA = VB . NB . 10-3 (n u cân m t lư ng m u và ñem chu n ñ toàn b , V – tính b ng ml) ho c: VA . NA = VB . NB (khi hút m t lư ng dung d ch m u mang chu n ñ ). T ñó kh i lư ng w (g) c a ch t A ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 7: wA = ðA . VB . NB . 10-3 (g) (III- 7) Ví d 1: Có bao nhiêu gam Ba(OH)2 hoà tan trong 250 ml dung d ch, n u chu n ñ 20 ml dung d ch này h t 22,4 ml dung d ch HCl 0,09884N? Gi i: Ph n ng chu n ñ : Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O do ñó: ðBa(OH)2 = MBa(OH)2/2 = 171,35/2 = 85,675 (g). Áp d ng bi u th c III- 7, kh i lư ng w c a Ba(OH)2 trong 20 ml dung d ch m u là: w = 85,675. 22,4. 0,09884.10-3 = 0,190 (g) và trong 250 ml dung d ch m u là: 0,190.(250 : 20) = 2,275 (g). Ví d 2: Tính ph n trăm H2C2O4 trong m u, n u cân 0,200 g m u và hoà tan vào 50 ml dung d ch. Chu n ñ dung d ch này trong môi trư ng axit h t 30,5 ml KMnO4 0,10N. Gi i: Ph n ng chu n ñ : 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 6H+ = 10CO2 + 2K+ + 2Mn2+ + 8H2O do ñó: ðH2C2O4 = MH2C2O4/2 = 90/2 = 45 Áp d ng bi u th c III- 7, kh i lư ng w c a H2C2O4 trong 0,2000 g m u là: w = 45. 30,5. 0,10. 10-3 = 0,1372 (g). Suy ra% % H2C2O4 trong m u là: % H2C2O4 = (0,1372: 0,2000). 100 = 68,60%. 6. ðƯ NG CHU N ð 6.1. ð nh nghĩa Trong chu n ñ , n ng ñ c a các ch t trong dung d ch luôn thay ñ i. S thay ñ i này d n ñ n hàng lo t các ñ i lư ng v t lí, hoá h c cũng thay ñ i tr s c a mình. Do ñó, theo dõi s thay ñ i c a các ñ i lư ng v t lí, hoá h c có th cho bi t n ng ñ các ch t trong dung d ch. Ví d : khi chu n ñ xác ñ nh HCl b ng NaOH thì hàng lo t các ñ i lư ng như n ng ñ c a HCl, NaOH, H+ , OH- thay ñ i d n ñ n pH dung d ch thay ñ i hay các ñ i lư ng v t lí khác như ñ d n ñi n c a dung d ch, ñi n th dung d ch…thay ñ i ph thu c vào lư ng NaOH ñã ñưa vào h chu n ñ . Do có nhi u ñ i lư ng v t lí, hoá h c g n li n v i h chu n ñ , cho nên, tuỳ t ng phương pháp chu n ñ mà s d ng ñ i lư ng theo dõi thích h p. Thông thư ng, trong phương pháp trung hoà dùng ñ i
  • 52. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………52 lư ng pH, trong phương pháp oxi hoá kh dùng ñ i lư ng ñi n th dung d ch E, trong phương pháp k t t a dùng các ñ i lư ng pX (pX = -lg[Xn- ]), pM (pM = -lg[Mm+ ]), trong phương pháp t o ph c dùng ñ i lư ng pM, pX. ð th bi u di n s ph thu c c a m t ñ i lư ng v t lí, hoá h c nào ñó có liên quan ñ n n ng ñ các ch t tham gia ph n ng chu n ñ lên th tích dung d ch tiêu chu n ñã ñưa vào ñư c g i là ñư ng chu n ñ . Tuy v y, tuỳ theo lo i ph n ng chu n ñ mà ch n m i quan h thích h p. Thông thư ng, trong phương pháp trung hoà ñó là ñư ng bi u di n ph thu c: pH = f(Vtc); trong phương pháp oxi hoá kh : E = f(Vtc); trong phương pháp k t t a, t o ph c: pM = f( Vtc), pX = f(Vtc). Cũng có th bi u di n ñư ng chu n ñ dư i d ng hàm ñ i lư ng ño ph thu c lên % chu n ñ . Tr s c a pH, E, pM, pX… t i ñi m tương ñương ñư c g i là ch s pT. Vi c nghiên c u ñư ng chu n ñ có í nghĩa r t l n trong vi c ti n hành chu n ñ , nó giúp cho vi c xác ñ nh ñ t ñ chính xác cao và ch n ch th thích h p cho chu n ñ . Quá trình chu n ñ tr i qua 4 giai ño n: chưa chu n ñ , chu n ñ trư c ñi m tương ñương, chu n ñ t i ñi m tương ñương, chu n ñ sau ñi m tương ñương. m i giai ño n, thành ph n các ch t trong dung d ch chu n ñ gi ng nhau, nên xây d ng ñư ng chu n ñ chính là thi t l p các bi u th c toán bi u di n s ph thu c c a ñ i lư ng theo dõi c a t ng giai ño n lên th tích dung d ch tiêu chu n ñã s d ng hay lên % chu n ñ . Vi c tính chi ti t ch còn là s thay s vào các bi u th c toán ñã có. 6.2. ðư ng chu n ñ trung hoà Các axit ñư c chia thành các nhóm theo ñ m nh y u c a chúng: axit m nh (Ka≥ 1), axit trung bình Ka t 10-2 – 10-3 , axit y u Ka t 10-4 – 10-10 và r t y u Ka < 10-10 . Tương t , các bazơ cũng ñư c chia thành các nhóm theo ñ m nh y u c a chúng: bazơ m nh (Kb ≥ 1), bazơ trung bình Kb t 10-2 – 10-3 , bazơ y u Kb t 10-4 – 10-10 và r t y u Kb < 10-10 . Ngoài ra, các axit, bazơ tham gia ph n ng chu n ñ trung hoà có th là các axit, bazơ ñơn ch c, ña ch c, có th n m trong h n h p nhi u axit ho c nhi u bazơ, do ñó, trong phương pháp chu n ñ trung hoà có th g p các lo i chu n ñ : chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh và ngư c l i, chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh, chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh, chu n ñ axit y u b ng bazơ y u và ngư c l i, chu n ñ h n h p axit, h n h p bazơ ho c axit ña ch c b ng bazơ m nh hay axit m nh… ðư ng chu n ñ trung hoà là ñư ng bi u di n s ph thu c pH dung d ch lên th tích dung d ch tiêu chu n ñưa vào trong quá trình chu n ñ : pH = f(Vtc) hay là lên % chu n ñ : pH = f(% chu n ñ ). M i d ng chu n ñ khác nhau ñó s có ñư ng chu n ñ khác nhau. Trong th c t s d ng ch c n bi t g n ñúng ñư ng chu n ñ nên trong tính toán cho phép dùng các bi u th c tính g n ñúng pH dung d ch. a. Cách tính pH c a m t s dung d ch Trong dung d ch, có th s d ng ñ nh nghĩa axit, bazơ c a Arrhenius ho c ñ nh nghĩa t ng quát hơn c a Bronsted. Song, vi c ch n ñ nh nghĩa ti n cho tính toán pH dung d ch ph thu c vào t ng trư ng h p c th , ví d : trong môi trư ng nư c, ñ i v i các axit, bazơ ñi n hình như: HCl, H3PO4, NaOH, NH4OH s d ng ñ nh nghĩa c a Arrhenius ñơn gi n hơn, còn ñ i v i các axit, bazơ như ion NH4 + , ion CO3 2- nên s d ng ñ nh nghĩa c a Bronsted. * pH dung d ch axit m nh: Gi thi t có axit m nh HA, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai cân b ng:
  • 53. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………53 HA = H+ + A- H2O ⇆ H+ + OH- T m i quan h cân b ng v t ch t có: CHA = [HA] + [A- ] = [HA] + [H+ ] - [OH- ] = [HA] + [H+ ] - KH2O/[H+ ] (III- 8) Suy ra: [H+ ]2 + [H+ ]([HA] - CHA) - KH2O = 0 (III- 9) N u coi s phân li c a axit m nh HA là hoàn toàn thì [HA] = 0 và KH2O ≪ CHA, s có [H+ ] = CHA ≡ NHA và pH = - lg[H+ ] = -lgCHA (III- 10) Trong th c t , s d ng máy ño pH ñ ño pH dung d ch. Do các máy ño thư ng dùng có ñ chính xác ±0,02pH, vì th vi c tính pH theo bi u th c III- 10 ch có nghĩa khi pH < 6,3, n u pH > 6,3 s không th b qua [OH- ] do nư c phân li và n ng ñ [H+ ] ph i tính theo bi u th c III- 9. * pH dung d ch bazơ m nh: Gi thi t có bazơ m nh BOH, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai cân b ng: BOH = OH- + B+ H2O ⇆ H+ + OH- T m i quan h cân b ng v t ch t có: CBOH = [BOH] + [B+ ] = [BOH] + [OH- ] - [H+ ] = [BOH] + [OH- ] - KH2O/[OH- ] (III- 11) Suy ra: [OH- ]2 + [OH- ]([BOH] - CBOH) - KH2O = 0 (III- 12) N u coi s phân li c a bazơ m nh BOH là hoàn toàn thì [BOH] = 0 và KH2O ≪ CBOH, s có [OH- ] = CBOH ≡ NBOH và pOH = - lg[OH- ] = -lgCBOH, T ñó: pH = 14 - pOH = 14 + lg[OH- ] = 14 + lgCBOH (III- 13) Cũng như trên ñã trình bày, do các máy ño pH thư ng dùng có ñ chính xác ± 0,02pH, vì th vi c tính pH theo bi u th c III- 13 ch có nghĩa khi pH > 7,7, n u pH < 7,7 s không th b qua [H+ ] do nư c phân li và n ng ñ [OH- ] ph i tính theo bi u th c III- 12. * pH dung d ch axit trung bình và y u: Gi thi t có axit HA, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai cân b ng: HA = H+ + A- H2O ⇆ H+ + OH- S phân li c a axit ñư c bi u th b ng h ng s phân li Ka: Ka = ([H+ ][A- ])/[HA] (III- 14) T m i quan h cân b ng v t ch t có:
  • 54. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………54 CHA = [HA] + [A- ] = [HA] + [H+ ] - [OH- ] = [HA] + [H+ ] - KH2O/[H+ ] (III- 8) Thay các m i quan h c a III- 8 vào III- 14 s có: [H+ ] = Ka{CHA - [H+ ] + KH2O/[H+ ]}/{[H+ ] - KH2O/[H+ ]} (III- 15) ð tính ñư c chính xác n ng ñ c a ion H+ c n gi i phương trình b c 3, là ñi u không d th c hi n. Vi c gi i có th ñơn gi n hoá như sau: N u coi [OH- ] ≪ [H+ ], thì CHA = [HA] + [H+ ] và thay nó vào bi u th c III- 15 s có: [H+ ]2 + Ka[H+ ] - KaCHA = 0 (III- 16) Khi s phân li c a HA là không ñáng k (ñ i v i axit y u và r t y u) và CHA ñ l n, có th coi [H+ ] ≪ CHA hay [HA] ≈ CHA, thì bi u th c III- 16 ñư c ñơn gi n hoá thành bi u th c III- 17 và pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 18: [H+ ] = (Ka . CHA )1/2 (III- 17) pH = (1/2)pKa - (1/2)lgCHA (III- 18) Khi ño pH, thư ng m c sai s 5%, nên vi c tính pH theo bi u th c III- 18 ñư c coi là ñúng, n u pH tính ñư c tho mãn ñi u ki n: pH > pCHA + 1,3, ( ñây, pCHA = - lgCHA), n u không, ph i tính [H+ ] theo bi u th c III- 16 ho c bi u th c III- 15. * pH dung d ch bazơ trung bình và y u: Gi thi t có bazơ BOH, theo Arrhenius, trong dung d ch nư c c a nó có hai cân b ng: BOH ⇆ OH- + B+ H2O ⇆ H+ + OH- S phân li c a bazơ ñư c bi u th b ng h ng s phân li Kb: Kb = ([OH- ][B+ ])/[BOH] (III- 19) T m i quan h cân b ng v t ch t có: CBOH = [BOH] + [B+ ] = [BOH] + [OH- ] - [H+ ] = [BOH] + [OH- ] - KH2O/[OH- ] (III- 11) Thay các m i quan h c a III- 11 vào III- 19 s có: [OH- ] = Kb{CBOH - [OH- ] + KH2O/[OH- ]}/{[OH- ] - KH2O/[OH- ]} (III- 20) ð tính ñư c chính xác n ng ñ c a ion OH- cũng c n gi i phương trình b c 3, là ñi u không d th c hi n. Vi c gi i có th ñơn gi n hoá như sau: N u coi [H+ ] ≪ [OH- ], thì CBOH = [BOH] + [OH- ] và thay nó vào bi u th c III- 20 s có: [OH- ]2 + Kb[OH- ] - KbCBOH = 0 (III- 21) N u s phân li c a BOH là không ñáng k (ñ i v i bazơ y u và r t y u) và CBOH ñ l n, có th coi [OH- ] ≪ CBOH hay [BOH] ≈ CBOH, thì bi u th c III- 21 ñư c ñơn gi n hoá thành bi u th c III- 22 và pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 24: [OH- ] = ( Kb . CBOH )1/2 (III - 22) pOH = (1/2)pKb - (1/2)lgCBOH (III - 23) pH = 14 - pOH = 14 - (1/2)pKb + (1/2)lgCBOH (III- 24)
  • 55. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………55 Như ñã nói trên, khi ño pH, thư ng m c sai s 5%, nên vi c tính pOH theo bi u th c III- 24 ñư c coi là ñúng, n u pOH tính ñư c tho mãn ñi u ki n: pOH > pCBOH + 1,3, ( ñây, pCBOH = - lgCBOH)), n u không, ph i tính [OH- ] theo bi u th c III- 21 ho c III- 20. * pH dung d ch ch a c p axit bazơ liên h p c a axit ho c bazơ trung bình và y u: Trong dung d ch nư c, theo Bronsted, c p axit bazơ liên h p c a axit ho c bazơ trung bình và y u v i n ng ñ c a axit là CHA và c a bazơ là CA- s t o ra h ñ m pH. S tưong tác gi a chúng v i nhau th hi n qua các phương trình: HA ⇆ H+ + A- (III- e1) A- + H+ ⇆ HA (III- e2) Các m i quan h này ñư c thi t l p b i h ng s cân b ng Ka (III- 14). T m i quan h cân b ng v t ch t có: CHA = [HA] + [A- ] = [HA] + [H+ ] - [OH- ] → [HA] = CHA - [H+ ] + [OH- ] (III- 25) CA- = [A- ] + [HA] = [A- ] + [OH- ] - [H+ ] → [A- ] = CA- - [OH- ] + [H+ ] (III- 26) Do ñó, phương trình III- 14 ñư c vi t thành: [H+ ] = Ka{CHA - [H+ ] + [OH- ]}/{CA- - [OH- ] + [H+ ]} (III- 27) N u [OH- ] < 5% [H+ ], [H+ ] < 5% CHA và [H+ ] < 5% CA- (5% là sai s c a máy ño pH), các bi u th c III- 25 và III- 26 ñư c ñơn gi n hoá thành: [HA] = CHA và [A- ] = CA-. Thay các giá tr này vào bi u th c III- 27 s có: Ka = {[H+ ] CA-}/CHA (III- 28) Log hoá bi u th c III- 28 và chuy n v s có: pH = pKa - lg(CHA /CA- ) (III- 29) * pH dung d ch mu i thu phân: - Khi trong dung d ch nư c có mu i BA t o b i axit y u HA và bazơ m nh BOH. Mu i BA b thu phân: BA + H2O = HA + B+ + OH- (III- f) Theo Bronsted, có th coi BA như là m t bazơ y u. Do ñó, có th s d ng bi u th c III- 24 v i vi c thay CBOH b ng CBA và pKb = 14 - pKa ñ tính pH dung d ch mu i BA (III- 27). pH = 7 + (1/2)pKa + (1/2)lgCBA (III- 30) - Khi trong dung d ch nư c có mu i BA t o b i bazơ y u BOH và axit m nh HA. Mu i BA b thu phân: BA + H2O = BOH + H+ + A- (III- g) Theo Bronsted, có th coi BA như là m t axit y u. Do ñó, có th s d ng bi u th c III- 18 v i vi c thay CHA b ng CBA và pKa = 14 - pKb ñ tính pH dung d ch mu i BA: pH = 7 - (1/2)pKb - (1/2)lgCBA (III- 31) * pH dung d ch mu i lư ng tính:
  • 56. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………56 ðó là mu i có th ñóng vai trò như m t axit và như m t bazơ. Các mu i này hình thành do trung hoà chưa hoàn toàn các axit ho c các bazơ ña ch c, ví d như các mu i NaH2PO4, NaHCO3… Vi c tính pH dung d ch c a các mu i này có th ñư c minh ho cho trư ng h p mu i BHA hình thành t axit H2A (có hai h ng s phân li Ka1 và Ka2) và bazơ m nh BOH. Trong dung d ch, mu i BHA phân li thành ion HA- , ion này tham gia các ph n ng như m t axit: HA- ⇆ H+ + A2- v i Ka2 = [H+ ].[A2- ]/[HA- ] (III- 32) và như m t bazơ: HA- + H+ ⇆ H2A v i K = [H2A]/[H+ ].[HA- ] = 1/Ka1 (III- 33) Trong dung d ch, n ng ñ [H+ ] s b ng t ng lư ng [H+ ] do HA- phân li ra (t c b ng [A2- ] và nư c phân li ra (t c b ng [OH- ] tr ñi lư ng [H+ ] ñã tham gia ph n ng v i HA- t o H2A (t c b ng [H2A]): [H+ ] = [A2- ] - [H2A] + [OH- ] = [A2- ] - [H2A] + KH2O/[H+ ] (III- 34) Thay [A2- ] và [H2A] t III- 30 vào III- 28 và III- 29 s có: [H+ ] = {Ka1(Ka2[HA- ] + KH2O)/(Ka1 + [HA- ])}1/2 (III- 35) Thông thư ng [HA- ] ≫ KH2O, [HA- ] ≫ Ka1, nên bi u th c III- 35 có th rút g n thành: [H+ ] = (Ka1Ka2)1/2 . Như v y: pH = (pKa1 + pKa2)/2 (III- 36) V i trư ng h p t ng quát c a ion HmAn- : HmAn- ⇆ Hm-1A(n+1)- + H+ và HmAn- + H+ ⇆ Hm+1A(n-1)- , có th vi t: pH = (pKan + pKan+1)/2 (III- 37) Trong ñó: Kan là h ng s axit phân li ra g c mu i HmAn- , Kan+1 là h ng s axit mà g c mu i HmAn- s phân li ñ có g c Hm-1A(n+1)- . b. ðư ng chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh Khi chu n ñ axit m nh HA có th tích dung d ch VHA và n ng ñ NHA (≡CHA) b ng dung d ch bazơ m nh BOH có n ng ñ NBOH (≡CBOH), ví d , chu n ñ 100 ml HCl 0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N, ñư ng chu n ñ ñư c xác ñ nh như sau: * pH khi chưa chu n ñ : Dung d ch ch ch a axit m nh HA phân li hoàn toàn: HA = H+ + A- , nên s d ng bi u th c III- 10 ñ tính pH dung d ch. Thay s , theo ví d nêu trên, có: pH = - lg [H+ ] = -lg CHA = -lg0,1 = 1 * pH trư c ñi m tương ñương: Vi c ñưa BOH vào dung d ch HA ñã d n ñ n ph n ng: HA + BOH = BA + H2O làm gi m n ng ñ axit HA, nhưng, axit v n còn dư và nó quy t ñ nh pH dung d ch. N ng ñ axit HA dư s b ng:
  • 57. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………57 [HA] = (VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VHA + VBOH) Tương t như trên: [H+ ] = [HA]dư, do ñó, pH dung d ch là: pH = - lg[(VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VHA + VBOH)] (III- 38) Thay s , theo ví d nêu trên v i 50% chu n ñ , t c ñã s d ng 50 ml NaOH 0,1N, s có: pH = - lg[(100. 0,1 - 50. 0,1)/(100 + 50)] = 1,48 * pH t i ñi m tương ñương: Toàn b axit HA ñã ñư c trung hoà b ng lư ng v a ñ bazơ m nh BOH, nên, trong dung d ch ch có mu i trung tính BA và H2O. Do ñó, pH dung d ch là pH c a nư c và b ng 7. * pH sau ñi m tương ñương: Lư ng BOH ñưa vào sau ñi m tương ñương tr thành lư ng bazơ dư. BOH là bazơ m nh phân li hoàn toàn: BOH = B+ + OH- nên, pH dung d ch ph thu c vào n ng ñ BOH dư. pH ñư c tính theo bi u th c III- 13. N ng ñ BOH dư là: [BOH] = (VBOH . NBOH - VHA . NHA)/(VHA + VBOH) Do ñó, pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 39: pH = 14 - pOH = 14 - lg[BOH] = 14 – lg[(VBOH . NBOH - VHA . NHA)/(VBOH + VHA)] (III- 39) Thay s , theo ví d nêu trên v i 150% chu n ñ , t c ñã s d ng 150 ml NaOH 0,1N, s có: pH = 14 – lg[(150. 0,1 - 100. 0,1)/(100 + 150)] = 12,30 ng d ng các bi u th c III- 10, III- 38 và III- 39 ñ tính toán pH trong m t s chu n ñ cho các s li u ghi trong b ng B.1.3. Bi u di n các s li u c a b ng B.1.3 trên ñ th , ñư c hình H.1.3. B ng B.1.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml HCl v i các n ng ñ khác nhau b ng NaOH 0,1N pHTr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c HCl 0,1N HCl 0,01N HCl 0,001N Chưa chu n ñ 0 III- 10 1,00 2,00 3,00 50 1,48 2,30 3,30 90 2,30 3,04 4,00 99 3,30 4,04 5,00 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 38 4,30 5,04 6,00 T i ñi m tương ñương 100 7,00 7,00 7,00 100,1 9,70 8,96 8,00 101 10,70 9,96 9,00 110 11,70 10,96 10,00 Sau ñi m tương ñương 150 III- 39 12,30 11,70 10,69
  • 58. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………58 T hình H.1.3 có nh n xét: 1- ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và pH = 7. 2- G n ñi m tương ñương, pH dung d ch thay ñ i m nh khi ñưa m t lư ng nh dung d ch tiêu chu n vào. Kho ng thay ñ i ñó c a pH ñư c g i là bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ . ng v i m t sai s cho trư c (± 0,1%, ± 1%…) s có m t bư c nh y tương ng trên ñư ng cong và rõ ràng sai s càng l n thì bư c nh y càng dài. Ví d : V i NHA = 0,1N, NBOH = 0,1N, v i sai s ± 1% có bư c nh y t pH = 3,3 ñ n pH = 10,7; còn v i sai s ± 0,1% bư c nh y ch còn là t pH = 4,3 ñ n pH = 9,7. Hình H.1..3: ðư ng chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh: 1. HCl 0,001N; 2. HCl 0,01N; 3. HCl 0,1N 3- Bư c nh y ñư ng cong chu n ñ ph thu c vào n ng ñ các ch t tham gia ph n ng, n ng ñ càng l n thì bư c nh y càng dài. Ví d : Cùng sai s ± 0,1% và cùng chu n ñ b ng NaOH 0,1N, v i n ng ñ ban ñ u c a HCl là 0,1N có bư c nh y: pH = 4,3 – 10,7, nhưng v i n ng ñ HCl 0,01N thì bư c nh y ch là: pH = 5,04 – 8,96. Do ñó, không nên pha loãng dung d ch khi chu n ñ . N u có th , nên dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao ñ th i gian chu n ñ không kéo dài. Tuy nhiên, khi dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao c n lưu í ñ n sai s g ot dư (m c 6. 6 chương III).
  • 59. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………59 c. ðư ng chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh Khi chu n ñ bazơ m nh BOH có th tích dung d ch VBOH và n ng ñ NBOH (≡CBOH) b ng dung d ch axit m nh HA có n ng ñ NHA (≡CHA) , ví d , chu n ñ 100 ml NaOH 0,1N b ng dung d ch HCl 0,1N, ñư ng chu n ñ ñư c xác ñ nh như sau: * pH khi chưa chu n ñ : Dung d ch ch ch a bazơ m nh BOH phân li hoàn toàn: BOH = OH- + B+ Do ñó có: [OH- ] = CBOH ≡ NBOH, vì th pH ñư c tính theo III- 13. Thay s , theo ví d nêu trên, s có: pOH = - lg [OH- ] = -lg CBOH = -lg0,1 = 1, do ñó pH = 14 - 1 = 13. * pH trư c ñi m tương ñương: Vi c ñưa HA vào dung d ch BOH ñã d n ñ n ph n ng: BOH + HA = BA + H2O làm gi m n ng ñ bazơ BOH, nhưng, bazơ v n còn dư v i n ng ñ bazơ BOH dư s b ng: [BOH] = (VBOH . NBOH - VHA . NHA)/(VHA + VBOH) Do ñó pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 39. Thay s , theo ví d nêu trên v i 50% chu n ñ , t c ñã s d ng 50 ml HCl 0,1N, s có: pH = 14 – lg[(100. 0,1 - 50. 0,1)/(100 + 50) = 12,52 pH t i ñi m tương ñương: Toàn b lư ng bazơ BOH ñã ñư c trung hoà b ng lư ng v a ñ axit m nh HA nên trong dung d ch ch có mu i trung tính BA và H2O. Do ñó, pH dung d ch là pH c a nư c và b ng 7. * pH sau ñi m tương ñương: Lư ng HA ñưa vào sau ñi m tương ñương tr thành lư ng axit dư. Vì HA là axit m nh phân li hoàn toàn, nên, n ng ñ c a nó ñư c tính theo bi u th c: [HA] = (VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VHA + VBOH) Do ñó pH dung d ch ñư c tính theo III- 38. Thay s , theo ví d nêu trên v i 150% chu n ñ , t c ñã s d ng 150 ml HCl 0,1N, s có: pH = - lg[(150. 0,1 - 100. 0,1)/(100 + 150)] = 1,70 ng d ng các bi u th c III- 13, III- 39 và III- 38 ñ tính toán pH trong m t s chu n ñ thu ñư c các s li u ghi trong b ng B.2.3. B ng B.2.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml NaOH v i các n ng ñ khác nhau b ng HCl 0,1N pHTr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c NaOH 0,1N NaOH 0,01N NaOH 0,001N Chưa chu n ñ 0 III- 13 13,00 12,00 11,00 50 12,52 11,70 10,69 90 11,70 10,96 10,00 99 10,70 9,96 9,00 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 39 9,70 8,96 8,00
  • 60. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………60 T i ñi m tương ñương 100 7,00 7,00 7,00 100,1 4,30 5,04 6,00 101 3,30 4,04 5,00 110 2,30 3,04 4,00 Sau ñi m tương ñương 150 III- 38 1,48 2,30 3,30 Bi u di n các s li u c a b ng B.2.3 trên ñ th , ñư c hình H.2.3. T hình H.2.3, tương t như trong chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh, có nh n xét sau: 1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và pH = 7. ðư ng chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh có d ng ngư c l i (ñ i x ng gương qua tr c ñi qua ñi m 100% chu n ñ ) v i ñư ng chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh (hình H.1.3). 2. G n ñi m tương ñương, pH dung d ch thay ñ i m nh khi ñưa m t lư ng nh dung d ch tiêu chu n vào. Kho ng thay ñ i m nh ñó c a pH ñư c g i là bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ . ng v i m t sai s cho trư c (± 0,1%, ± 1%…) s có m t bư c nh y tương ng trên ñư ng cong và rõ ràng sai s càng l n thì bư c nh y càng dài. Ví d : v i NBOH = 0,1N, NHA = 0,1N, v i sai s ± 1% có bư c nh y t pH = 10,7 ñ n pH = 3,3; còn v i sai s ± 0,1% bư c nh y ch còn là t pH = 9,7 ñ n pH = 4,3. 3. Bư c nh y ñư ng cong chu n ñ ph thu c vào n ng ñ các ch t tham gia ph n ng, n ng ñ càng l n thì bư c nh y càng dài. Ví d : cùng sai s ± 0,1% và cùng chu n ñ b ng HCl 0,1N, v i n ng ñ ban ñ u c a NaOH là 0,1N có bư c nh y: pH = 10,7 - 4,3, nhưng v i n ng ñ NaOH 0,01N thì bư c nh y ch là: pH = 8,96 - 5,04. Do ñó, cũng như khi chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh không nên pha loãng dung d ch khi chu n ñ . N u có th , nên dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao ñ th i gian chu n ñ không kéo dài. Tuy nhiên, khi dùng dung d ch tiêu chu n v i n ng ñ cao c n lưu í ñ n sai s gi t dư (m c 6. 6 chương III).
  • 61. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………61 Hình H.2..3: ðư ng chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh: 1. NaOH 0,001N; 2. NaOH 0,01N; 3. NaOH 0,1N. d. ðư ng chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh Khi chu n ñ axit y u HA v i th tích VHA và n ng ñ NHA (≡CHA) b ng bazơ m nh BOH có n ng ñ NBOH (≡CBOH) theo phương trình: HA + BOH = BA + H2O ðư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau: * pH khi chưa chu n ñ : Trong dung d ch ch có axit y u HA phân li m t ph n: HA ⇆ H+ + A- , nên pH dung d ch ñư c tính theo III- 18 ho c t III- 16, III- 15. * pH trư c ñi m tương ñương: Trong dung d ch có mu i BA và axit y u HA dư t o nên c p axit bazơ liên h p. N u [HA] còn l i l n hơn 0,1% so v i CHA, tính pH dung d ch như ñ i v i h n h p ñ m pH (bi u th c III- 29) và trong trư ng h p này c th là III- 40: pH = pKa - lg([HA]/[BA]) = pKa – lg[(VHA . NHA - VBOH . NBOH)/(VBOH . NBOH)] (III- 40) N u [HA] còn l i nh hơn 0,1% so v i CHA, tính pH dung d ch v i vi c s d ng bi u th c III- 27. * pH t i ñi m tương ñương: Trong dung d ch t n t i mu i BA và H2O. Vì mu i BA là mu i c a axit y u v i m t bazơ m nh, nên, nó b thu phân: BA + H2O ⇆ HA + BOH cho môi trư ng ki m. Do ñó, pH dung d ch mu i BA ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 30 và trong trư ng h p này c th là III- 41: pHtñ = 7 + (1/2)pKa + (1/2)lg[(VHA . NHA)/(VHA + VBOH)] (III- 41) * pH sau ñi m tương ñương: Trong dung d ch dư BOH, là bazơ m nh. N u s dư c a BOH l n hơn 0,1% c a CBOH, có th b qua s thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính g n ñúng theo bi u th c III- 39. N u s dư c a BOH nh hơn 0,1% c a CBOH, không th b qua s thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính theo bi u th c III- 27. K t qu tính pH c a chu n ñ m t s axit y u b ng bazơ m nh ñư c minh ho trong b ng B.3.3 và d ng ñư ng chu n ñ c a chúng ñư c minh h a b ng các hình H.3.3 và H.4.3.
  • 62. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………62 B ng B.3.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml axit y u CH3COOH (pKa = 4,76) n ng ñ 0,1N b ng NaOH 0,1N Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c pH Chưa chu n ñ 0 III- 18 2,88 50 4,76 90 5,72 99 III- 40 6,76 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 27 7,80 T i ñi m tương ñương 100 III- 41 8,73 100,1 III- 27 9,70 101 10,70 110 11,70 Sau ñi m tương ñương 150 III- 39 12,52 Hình H.3..3: ðư ng chu n ñ axit y u CH3COOH (pKa= 4,76) 0,1N b ng bazơ m nh NaOH 0,1N.
  • 63. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………63 Hình H.4..3: ðư ng chu n ñ axit y u khác nhau b ng bazơ m nh: 1. ClCH2COOH (pKa= 2,85); 2. CH3COOH (pKa= 4,76); 3. H3BO3 (pKa= 9,23). T các hình H.3.3 và H.4.3 có nh n xét như sau: 1. ðư ng chu n ñ là d ng ñư ng cong b t ñ i x ng, l ch v phía môi trư ng ki m, ñi m tương ñương có pH l n hơn 7. ði u này r t rõ khi xem xét trong kho ng sai s 0,1%. 2. Axit càng m nh thì bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ càng dài và ñ i v i axit y u có pKa > 10 ñư ng cong không có bư c nh y. 3. Các nh n xét khác cũng gi ng như các nh n xét 2, 3 c a ñư ng cong chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh. e. ðư ng chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh Khi chu n ñ bazơ y u BOH v i th tích VBOH và n ng ñ NBOH (≡CBOH) b ng axit m nh HA có n ng ñ NHA (≡ CHA) theo phương trình: BOH + HA = BA + H2O ðư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau: * pH khi chưa chu n ñ : Trong dung d ch ch có bazơ y u BOH phân li m t ph n: BOH ⇆ OH- + B+ , nên pH dung d ch ñư c tính t III- 24 ho c t III- 21, III- 20. * pH trư c ñi m tương ñương: Trong dung d ch có mu i BA và bazơ y u BOH dư t o nên c p axit bazơ liên h p. N u [BOH] còn l i l n hơn 0,1% so v i CBOH, tính pH dung d ch như ñ i v i h n h p ñ m pH (bi u th c III- 29) và trong trư ng h p này c th là III- 42: pH = pKa - lg([BA]/[BOH]) = 14 - pKb – lg[(VHA . NHA)/(VBOH . NBOH - VHA . NHA)] (III- 42) N u [BOH] còn l i nh hơn 0,1% so v i CBOH tính pH dung d ch theo bi u th c III- 27. * pH t i ñi m tương ñương:
  • 64. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………64 Trong dung d ch t n t i mu i BA và H2O. Vì mu i BA là mu i c a bazơ y u v i m t axit m nh nên nó b thu phân: BA + H2O ⇆ HA + BOH cho môi trư ng axit. Do ñó pH dung d ch mu i BA ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 31 và trong trư ng h p này c th là III- 43: pHtñ = 7 - (1/2)pKb - (1/2)lg[(VBOH . NBOH)/(VBOH + VHA)] (III- 43) * pH sau ñi m tương ñương: Trong dung d ch dư HA, là axit m nh. N u s dư c a HA l n hơn 0,1% c a CBOH, có th b qua s thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính g n ñúng theo bi u th c III- 38. N u s dư c a BOH nh hơn 0,1% c a CBOH, không th b qua s thu phân c a mu i BA và pH dung d ch s ñư c tính theo bi u th c III- 27. K t qu tính pH c a chu n ñ m t s axit y u b ng bazơ m nh ñư c minh ho trong b ng B.4.3 và d ng ñư ng chu n ñ c a chúng ñư c minh h a b ng các hình H.5.3 và H.6.3. T các hình H.5.3 và H.6.3 có nh n xét như sau: 1. ðư ng chu n ñ là d ng ñư ng cong b t ñ i x ng, l ch v phía môi trư ng axit, ñi m tương ñương có pH nh hơn 7. ði u này r t rõ khi xem xét trong kho ng sai s 0,1%. 2. Bazơ càng m nh thì bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ càng dài và ñ i v i bazơ y u có pKb > 10 ñư ng cong không có bư c nh y. 3. Các nh n xét khác cũng gi ng như các nh n xét 2, 3 c a ñư ng cong chu n ñ bazơ m nh b ng axit m nh. B ng B.4.3: S bi n thiên pH dung d ch trong chu n ñ 100ml bazơ y u NH4OH (pKb = 4,74) n ng ñ 0,1N b ng HCl 0,1N Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c pH Chưa chu n ñ 0 III- 24 11,13 50 9,26 90 8,31 99 III- 42 7,26 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 27 6,22 T i ñi m tương ñương 100 III- 43 5,28 100,1 III- 27 4,31 101 3,32 110 2,38 Sau ñi m tương ñương 150 III- 38 1,70
  • 65. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………65 Hình H.5..3: ðư ng chu n ñ bazơ y u NH4OH (pKb = 4,74) 0,1N b ng axit m nh HCl 0,1N: Hình H. 6..3: ðư ng chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh: 1. Dietylamin (pKb= 3,02); 2. Amoniac (pKb= 4,74); 3. Anilin (pKb=9,38)
  • 66. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………66 T các hình v H.3.3 - H.6.3 có nh n xét: Khi chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh cũng như khi chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh, trư c ñi m tương ñương, trong dung d ch ñ u t n t i h ñ m pH nên pH thay ñ i ch m. Do ñó, d dàng nh n th y r ng vi c chu n ñ axit y u b ng bazơ y u ho c ngư c l i s d n ñ n ñư ng cong chu n ñ không có bư c nh y (vì trư c và sau ñi m tương ñương trong dung d ch luôn t n t i h ñ m pH làm pH thay ñ i ch m). Chính vì ñi u này, nên trong th c t khi chu n ñ theo phương pháp trung hoà ch dùng dung d ch tiêu chu n là các axit, bazơ m nh ñ ñư ng chu n ñ có bư c nh y ñ l n. e. ðư ng chu n ñ h n h p nhi u axit ñơn ch c ho c axit ña ch c b ng bazơ m nh ho c chu n ñ h n h p nhi u bazơ ñơn ch c ho c bazơ ña ch c b ng axit m nh ðư ng chu n ñ h n h p nhi u axit ñơn ch c cho bư c nh y riêng r g n ñi m tương ñương ng v i vi c chu n ñ c a t ng axit ch khi các axit này có h ng s axit khác nhau rõ r t (v i sai s % = 0,1% thì Ka1/Ka2 ≥ 104 ), (ví d : h n h p axit HCl (phân li hoàn toàn) và CH3COOH (Ka = 1,74.10-5 )), n u các h ng s axit Ka1 khác nhau không nhi u (ví d : các axit h u cơ dãy axit focmic như HCOOH v i Ka = 1,8.10-4 và CH3COOH v i Ka = 1,74.10-5 ) ), thì ñư ng chu n ñ có chung m t bư c nh y. ði u này cũng ñúng cho chu n ñ axit ña ch c, b i vì axit ña ch c phân li theo t ng n c và m i n c phân li khác nhau có th ñư c coi là s phân li c a m t axit khác. Ví d : Axit HnA phân li như sau: HnA ⇆ Hn-1A- + H+ (n c 1), Hn-1A- ⇆ Hn-2A2- + H+ (n c 2), … HA(n-1)- ⇆ An- + H+ (n c n) pH c a dung d ch axit HnA ñư c tính theo các bi u th c III- 10 (cho axit m nh) ho c các bi u th c III- 16 và III- 18 (cho axit y u). Các ion g c mu i Hn-1A- , Hn-2A2- ,….HA(n-1)- ñư c g i là các g c mu i lư ng tính và pH c a các dung d ch ch a các ion này ñư c tính g n ñúng theo bi u th c III- 37. V i bazơ ña ch c B cũng có th vi t tương t : B + H+ ⇆ BH+ (n c 1) BH+ + H+ ⇆ BH2 2+ (n c 2) ….. BHn-1 (n-1)+ + H+ ⇆ BHn n+ (n c n) pH c a dung d ch bazơ B ñư c tính theo các bi u th c III- 13 (cho bazơ m nh) ho c các bi u th c III- 21 và III- 24 (cho axit y u). Các ion g c mu i Hn-1A- , Hn-2A2- ,….HA(n-1)- ñư c g i là các g c mu i lư ng tính và pH c a các dung d ch ch a các ion này ñư c tính g n ñúng theo bi u th c III- 37. Vi c xây d ng ñư ng chu n ñ cho c hai trư ng h p cũng tương t như khi xây d ng ñư ng chu n ñ axit b ng bazơ m nh ho c chu n ñ bazơ b ng axit m nh, ch có khác m t ñi u là ñ i v i axit ña ch c có th coi ñây là h n h p c a nhi u axit ñơn ch c có cùng n ng ñ mol/lít và tương t ñ i v i bazơ ña ch c có th coi như chu n ñ h n h p nhi u bazơ ñơn ch c có cùng n ng ñ mol/lít.
  • 67. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………67 Vi c xây d ng ñư ng chu n ñ có th ñư c minh ho qua ví d chu n ñ 20ml dung d ch axit H3PO4 0,1M (H3A) (v i các h ng s axit: Ka1 = 7,6.10-3 (pKa1 = 2,12); Ka2 = 6,2.10-8 (pKa2 = 7,21); Ka3 = 4,2.10-13 (pKa3 = 12,38)) b ng NaOH 0,1N. * pH khi chưa chu n ñ : Vì n c 1 c a axit H3PO4 phân li trung bình nên [H+ ] c a dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 16 v i CH3A = 0,1N: [H+ ]2 + Ka1[H+ ] - Ka1CH3A = 0, thay s s ñư c: [H+ ]2 + 7,6.10-3 [H+ ] - 7,6.10-3 . 0,1 = 0, gi i ra s có: [H+ ] = 3,12.10-2 , pH = 1,50. N u s d ng bi u th c III- 18, s tính ñư c pH = 1,58, nh hơn pCa + 1,3 = 2,3, không tho mãn ñi u ki n. * pH trư c ñi m tương ñương 1: Trong dung d ch t n t i h n h p H3PO4 và NaH2PO4 t o thành h ñ m pH, nên pH ñư c tính b ng bi u th c III- 40 v i pKa là pKa1. Ví d , khi chu n ñ 50% c a n c 1, s có: pH = 2,12 – lg[(20. 0,1 - 10. 0,1)/(10. 0,1)] = 2,12 * pH t i ñi m tương ñương 1: Dung d ch ch ch a NaH2PO4 là mu i lư ng tính, nên pH ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 37 v i vi c s d ng pKa1 và pKa2 c a axit H3PO4. Thay s s có: pH = (2,12 + 7,21)/2 = 4,66 * pH sau ñi m tương ñương 1 và ñi m tương ñương 2: Trong dung d ch t n t i ñ ng th i NaH2PO4 và Na2HPO4 t o thành h ñ m pH, nên, pH ñư c tính theo bi u th c III- 40 v i pKa = pKa2 v i [NaH2PO4] = (2VH3PO4 . MH3PO4 – VNaOH . NNaOH)/(VH3PO4 + VNaOH) (III- 44) [Na2HPO4] = (VNaOH . NNaOH – VH3PO4 . MH3PO4)/(VH3PO4 + VNaOH) (III- 45) Ví d , khi chu n ñ 50% c a n c 2, s có: pH = 7,21 – lg[(2. 20. 0,1 – 30. 0,1)/(10. 0,1)] = 7,21 * pH t i ñi m tương ñương 2: Dung d ch ch ch a Na2HPO4 là m t ch t lư ng tính nên pH dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 37 v i vi c s d ng pKa2 và pKa3 c a axit H3PO4. Thay s s thu ñư c: pH = (7,21 + 12,38)/2 = 9,80 * pH sau ñi m tương ñương 2 và trư c ñi m tương ñương 3: Trong dung d ch t n t i ñ ng th i Na2HPO4 và Na3PO4 t o thành h ñ m pH, nên, pH ñư c tính theo bi u th c III- 40 v i pKa = pKa3 v i [Na2HPO4] = (3VH3PO4 . MH3PO4 – VNaOH . NNaOH)/(VH3PO4 + VNaOH) (III- 46) [Na3PO4] =(VNaOH . NNaOH – 2VH3PO4 . MH3PO4)/(VH3PO4 + VNaOH) (III- 47) Ví d , khi chu n ñ 50% c a n c 3, s có: pH = 12,38 – lg[(3. 20. 0,1 – 50. 0,1)/(10. 0,1)] = 12,38 Vi c tính toán ti p theo không có nghĩa, vì axit HPO4 2- (pKa3 = 12,38) quá y u, không th chu n ñ ñư c.
  • 68. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………68 ðư ng chu n ñ axit H3PO4 b ng NaOH ñư c bi u di n b ng hình v H.5.3. ðư ng này có 3 ñi m tương ñương nhưng ch có hai bư c nh y ng v i vi c chu n ñ n c 1 và n c 2, còn chu n ñ n c 3 s không có bư c nh y vì axit th 3 quá y u. Tương t có th xây d ng ñư ng chu n ñ bazơ ña ch c b ng axit m nh v i vi c s d ng bi u th c III- 48: pKa + pKb = 14, (III- 48) trong ñó Ka và Kb là các h ng s axit và bazơ c a m t c p axit bazơ liên h p. Hình H.7..3: ðư ng chu n ñ axit H3PO4 b ng NaOH 6.3. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh Là ñư ng bi u di n s ph thu c th ñi n c c dung d ch E lên th tích dung d ch tiêu chu n ñưa vào trong quá trình chu n ñ (E = f(Vtc)) hay là lên % chu n ñ (E = f(% chu n ñ )). Có r t nhi u ph n ng oxi hoá kh ñư c dùng trong chu n ñ , song, có th phân chúng thành 2 nhóm như sau: - Ph n ng oxi hoá kh , trong ñó các c p oxi hoá kh trao ñ i s electron như nhau. C th , v i các ph n ng riêng ph n III – c1 và III – c2 có m = n, v i a = a’, b = b’, ví d : Fe2+ + Ce4+ = Ce3+ + Fe3+ Fe3+ + e = Fe2+ Ce4+ + e = Ce3+
  • 69. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………69 ho c v i a ≠ a’, b ≠ b’, ví d : 2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O6 S4O6 2- + 2e = 2S2O3 2- I2 + 2e = 2I¯ - Ph n ng oxi hoá kh , trong ñó các c p oxi hoá kh trao ñ i s electron không như nhau. C th , ñ i v i ph n ng riêng ph n III- c1 và III- c2 v i m n, v i a = a’, b = b’, ví d : 5Fe2+ + KMnO4 + 8H+ = 5Fe3+ + K+ + Mn2+ + 4H2O Fe3+ + e = Fe2+ MnO4 - + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O ho c v i a ≠ a’, b ≠ b’, ví d : 6Fe2+ + K2Cr2O7 + 14H+ = 6Fe3+ + 2K+ + 2Cr3+ + 7H2O Fe3+ + e = Fe2+ Cr2O7 2- + 6e + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O ðư ng chu n ñ c a m i nhóm có nh ng ñ c ñi m khác nhau. Kh năng tham gia ph n ng oxi hoá kh c a các ch t ph thu c r t nhi u vào ñi u ki n môi trư ng, do ñó, ñ ñơn gi n cho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ , thư ng gi i h n ñi u ki n ph n ng chu n ñ luôn c ñ nh. Ví d : n u trong ph n ng có s tham gia c a ion H+ , thư ng qui ư c [H+ ] = 1 iong/l. a. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh c a trư ng h p m = n, a = a’, b = b’ Như v y, ñ i v i h này t n t i: a = a’ = b = b’ = 1. Chu n ñ xác ñ nh ch t kh 1 có th tích Vkh1, n ng ñ Nkh1 b ng dung d ch ch t oxi hoá 2 có n ng ñ Nox2 s theo phương trình: kh1 + ox2 = ox1 + kh2 ( III- d ) Th E c a dung d ch có th ñư c xác ñ nh theo bi u th c: E = E0 ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1]) ( III- 49 ) ho c E = E0 ox2/kh2 + (0,059/n)lg([ox2]/[kh2]) (III- 50) Tuy nhiên, c n ch n l a bi u th c thích h p, ñ có th d dàng tính ñư c n ng ñ c a các ch t trong bi u th c t nh ng d li u chu n ñ . Thông thư ng, d a vào s dư th a c a các ch t tham gia ph n ng ñ ch n. Ví d : v i chu n ñ xác ñ nh ch t kh 1 b ng ch t oxi hoá 2, khi trong dung d ch còn dư ch t kh 1, ch n bi u th c III- 49, khi trong dung d ch có dư ch t oxi hoá 2, ch n bi u th c III- 50. ðư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau: * E khi chưa chu n ñ : Trong dung d ch ch có ch t kh 1, nên, E dung d ch ñư c tính d a vào n ng ñ các ch t oxi hoá kh c a c p 1 (bi u th c III- 49). Thay s có: E = E0 ox1/kh1 + (0,059/m)lg[0/(Nkh1/m)] (III- 51) Vì chưa chu n ñ , nên [ox1] = 0 và E = - ∞. Nhưng, trong th c t , E có m t giá tr xác ñ nh, vì môi trư ng nư c b n thân ion H+ ñóng vai trò ch t oxi hoá, nó s oxi hoá ch t kh 1 t o ra ch t oxi hoá 1, như v y, [ox1] > 0. * E trư c ñi m tương ñương: Lúc này, trong dung d ch dư ch t kh 1, nên tính E theo c p ox1/kh1 (bi u th c III- 49).
  • 70. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………70 Thay d li u s có bi u th c III- 52: E = E0 ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1]) = = E0 ox1/kh1 + (0,059/m)lg{[(Vox2 . Nox2)/m]/[(Vkh1 . Nkh1 – Vox2 . Nox2)/m]} (III- 52) * E t i ñi m tương ñương (Etñ): Trong dung d ch n ng ñ c a các ch t oxi hoá cũng như ch t kh c a c hai c p oxi hoá kh n m tr ng thái cân b ng và r t nh , nên E ñư c tính d a vào c hai phương trình tính th oxi hoá kh III- 49 và III- 50: Etñ = E0 ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1]) Etñ = E0 ox2/kh2 + (0,059/m)lg([ox2]/[kh2]) (vì m = n). Nhân c 2 v c a 2 phương trình này v i m, r i c ng chúng v i nhau, s có: 2mEtñ = mE0 ox1/kh1 + mE0 ox2/kh2 + 0,059 lg([ox1] [ox2]/[kh1] [kh2]) Theo phương trình III- d, t i ñi m tương ñương ph i tho mãn: [kh1] = [ox2] và [ox1] = [kh2]. Thay [ox2] và [kh2] b ng [kh1] và [ox1] vào phương trình trên, thu ñư c: 2mEtñ = mE0 ox1/kh1 + mE0 ox2/kh2 + 0,059 lg([ox1] [kh1]/[kh1] [ox1]) hay: Etñ = ( E0 ox1/kh1 + E0 ox2/kh2 )/2 (III- 53) * E sau ñi m tương ñương: Trong dung d ch dư ch t oxi hoá 2, vì v y, th ñi n c c dung d ch ñư c tính ñơn gi n d a vào th c a c p oxi hoá kh th 2 (bi u th c III- 50). Thay d li u s có: E = E0 ox2/kh2 + (0,059/m)lg([ox2]/[kh2]) = E0 ox2/kh2 + (0,059/m)lg{[(Vox2 . Nox2 – Vkh1 . Nkh1)/m]/[(Vkh1 . Nkh1)/m]} (III- 54) Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ oxi hoá kh c a trư ng h p m = n, a = a’, b= b’ thông qua trư ng h p chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng dung d ch Ce(SO4)2 0,1N. Chu n ñ x y ra theo phương trình: Fe2+ + Ce4+ = Ce3+ + Fe3+ Như v y, m = n = 1. G i c p Fe3+ /Fe2+ là c p ox1/kh1, c p Ce4+ /Ce3+ là c p ox2/kh2; các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.5.3. ðư ng chu n ñ có d ng như hình H.8.3. b. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh v i trư ng h p m ≠ n, a, = a’, b = b’ Như v y, ñ i v i h này t n t i: a ≠ b. Chu n ñ xác ñ nh ch t kh 1 có th tích Vkh1, n ng ñ Nkh1 b ng dung d ch ch t oxi hoá 2 có n ng ñ Nox2 s theo phương trình: akh1 + box2 = aox1 + bkh2 ( III- e ) Th E c a dung d ch có th ñư c xác ñ nh theo các bi u th c III- 49, III- 50. Vi c ch n l a bi u th c thích h p như ñã nêu trư ng h p trên. B ng B.5.3: Th ñi n c c dung d ch khi chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng dung d ch Ce(SO4)2 0,1N ( E0 Fe3+/Fe2+ = 0,77V, E0 Ce4+/Ce3+ = 1,44V) Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c E (V) Chưa chu n ñ 0 III- 51 - 1 0,53
  • 71. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………71 10 0,71 50 0,77 90 0,83 99 0,89 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 52 0,95 T i ñi m tương ñương 100 III- 53 1,10 100,1 1,26 101 1,32 110 1,38 Sau ñi m tương ñương 200 III- 54 1,44 * E khi chưa chu n ñ : Gi ng trư ng h p trên, th ñi n c c E ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 49. * E trư c ñi m tương ñương: Tương t như trên E ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 50. * E t i ñi m tương ñương (Etñ): Tương t như ph n trên, có th vi t: Etñ = E0 ox1/kh1 + (0,059/m)lg([ox1]/[kh1]) Etñ = E0 ox2/kh2 + (0,059/n)lg([ox2]/[kh2]) và [kh1] = (a/b)[ox2] [ox1] = (a/b)[kh2] Ti p t c bi n ñ i s có: (m + n) Etñ = mE0 ox1/kh1 + nE0 ox2/kh2 hay Etñ = (mE0 ox1/kh1 + nE0 ox2/kh2)/(m + n) (III- 55) * E sau ñi m tương ñương: Tương t như ph n 6.3.a trên, E ñư c tính theo bi u th c III- 50. Thay d li u s có: E = E0 ox2/kh2 + (0,059/n)lg{[(Vox2 . Nox2 – Vkh1 . Nkh1)/n]/[(Vkh1 . Nkh1)/n]} (III- 56) Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ oxi hoá kh c a trư ng h p m ≠ n, a, = a, b, = b thông qua trư ng h p chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng dung d ch KMnO4 0,1N trong môi trư ng có [H+ ] = 1iongam/l. Chu n ñ x y ra theo phương trình; 5Fe2+ + KMnO4 + 8H+ = 5Fe3+ + K+ + Mn2+ + 4H2O Như v y, c p Fe3+ /Fe2+ là c p ox1/kh1, trao ñ i 1e, t c m = 1, c p MnO4 - /Mn2+ c p ox2/kh2, trao ñ i 5e, t c n = 5. Các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.6.3. ðư ng chu n ñ có d ng như hình H.8.3.
  • 72. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………72 B ng B.6.3: Th ñi n c c dung d ch khi chu n ñ 20 ml FeSO4 0,1N b ng dung d ch KMnO4 0,1M ( E0 Fe3+/Fe2+ = 0,77V, E0 ’MnO4-/Mn2+ = 1,51V) Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c E (V) Chưa chu n ñ 0 III- 51 - 1 0,53 10 0,71 50 0,77 90 0,83 99 0,89 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 52 0,95 T i ñi m tương ñương 100 III- 55 1,39 100,1 1,48 101 1,49 110 1,50 Sau ñi m tương ñương 200 III- 56 1,51 T hình H.8.3 có nh n xét: 1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và Etñ khi hai c p oxi hoá kh trao ñ i s e như nhau (n = m) và b t ñ i x ng khi hai c p oxi hoá kh trao ñ i s e khác nhau (n ≠ m). 2. G n ñi m tương ñương, E dung d ch thay ñ i m nh khi ñưa m t lư ng nh dung d ch tiêu chu n vào. Kho ng thay ñ i m nh ñó c a E ñư c g i là bư c nh y c a ñư ng cong chu n ñ . Bư c nh y ph thu c vào: - Sai s phân tích: Sai s càng l n thì bư c nh y càng dài, - ð chênh th oxi hoá kh tiêu chu n c a hai c p oxi hoá kh : S chênh này càng l n thì bư c nh y càng dài.* - N ng ñ dung d ch không có nh hư ng ñ n bư c nh y. 6.4. ðư ng chu n ñ k t t a Trong th c t s d ng r t ít các ph n ng k t t a ñ ti n hành chu n ñ . Ph bi n nh t là s d ng các ph n ng t o các k t t a AgCl, AgBr, AgI, AgCNS và ñôi khi BaSO4, PbCrO4 trong vi c xác ñ nh các ion t o nh ng mu i trên. Như v y, phương trình ph n ng có th vi t dư i d ng t ng quát: Mn+ + Xn - = MX ↓ (III- e) v i tích s tan: TMX = [Mn+ ] [Xn- ] ðư ng chu n ñ k t t a là ñư ng bi u di n s ph thu c pX = f(Vtc), ho c pM = f(Vtc) hay pX = f(% chu n ñ ) hay pM = f(% chu n ñ ). Khi chu n ñ xác ñ nh ion Xn- có n ng ñ Nx, th tích Vx b ng dung d ch ion Mn+ có n ng ñ NM, ñư ng chu n ñ ñư c xây d ng như sau: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ * ð chênh th ti u chu n c a hai c p oxi hoá kh càng l n thì h ng s cân b ng K c a
  • 73. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………73 ph n ng càng l n. V i ph n ng III- c, lgK = am.(Eo ox1/kh1 - Eo ox2/kh2)/0,059 ; am là t ng s electron trao ñ i trong ph n ng. Hình H. 6.3: ðư ng chu n ñ oxi hoá kh : a- Chu n ñ ion Fe2+ b ng ion Ce4+ (m = n = 1); b- Chu n ñ ion Fe2+ b ng ion MnO4 - (m = 1, n = 5) * pX khi chưa chu n ñ : Trong dung d ch ch có ion Xn - nên pX ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 57: pX = - lg CX = - lg(NX/n) (III- 57) (n - ch s ñương lư ng, trong chu n ñ AgNO3 xác ñ nh các ion Cl- , Br- , I- , CNS- , n = 1). * pX trư c ñi m tương ñương: Khi ñưa dung d ch tiêu chu n Mn+ vào dung d ch Xn- thì n ng ñ Xn- gi m. pX ñư c xác ñ nh b ng bi u th c III- 58: pX = -lg[Xn- ] = -lg{[(VXn-NXn- - VMm+NMm+)/(VXn- + VMm+)]/n} (III- 58) * pX t i ñi m tương ñương: N ng ñ ion Xn- và ion Mn+ là tương ñương nhau và ñư c coi là ñ tan c a k t t a MX (MX↓ ⇆ Mn+ + Xn- ). Vì tích s tan TMX = [Xn- ] [Mn+ ] = [Xn- ]2 → [Xn- ] = (TMX)1/2 do ñó:
  • 74. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………74 pX = –(lgTMX)/2 (III- 59) *pX sau ñi m tương ñương: Vi c ñưa dư dung d ch tiêu chu n Mn+ vào dung d ch chu n ñ làm cho cân b ng III- e chuy n d ch sang bên ph i, do ñó n ng ñ ion Xn- ti p t c gi m. N ng ñ ion Xn- lúc này là: [Xn- ] = TMX/ [Mn+ ] = TMX/ [(VMm+ . NMm+ - VXn- . NXn-)/ n (VMm+ + VXn-) t c pX = - lg[TMX (VMm+ + VXn-).n/(VMm+ . NMm+ - VXn- . NXn-)] (III- 60) Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ k t t a thông qua trư ng h p chu n ñ 20 ml Cl- 0,1N b ng dung d ch AgNO3 0,1N (TAgCl = 1,78.10-10 ). Chu n ñ x y ra theo phương trình: Cl- + AgNO3 = AgCl ↓ + NO3 - Các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.7.3. B ng B.7.3: pCl dung d ch khi chu n ñ 20 ml Cl- 0,1N b ng dung d ch AgNO3 0,1N (TAgCl = 1,78.10-10 ) Tr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c pCl Chưa chu n ñ 0 III- 57 1,00 10 1,04 50 1,48 90 2,28 99 3,30 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 58 4,30 T i ñi m tương ñương 100 III- 59 4,87 100,1 5,45 101 6,45 110 7,43 Sau ñi m tương ñương 150 III- 60 8,95 ðư ng chu n ñ k t t a có d ng như hình v H.9.3. T hình v H.9.3 có nh n xét: 1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m pX = (-lgTMX )/2 và 100% chu n ñ . 2. Tương t như phương pháp trung hoà, g n ñi m tương ñương pX thay ñ i m nh t o ra bư c nh y c a ñư ng cong. Bư c nh y ph thu c vào: - Sai s phân tích: Sai s càng l n thì bư c nh y càng l n, - H ng s TMX: TMX càng nh , bư c nh y càng l n. - N ng ñ các ch t tham gia ph n ng: N ng ñ các ch t tham gia ph n ng càng l n, bư c nh y càng l n.
  • 75. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………75 Hình H.9.3: ðư ng chu n ñ các halogenua b ng AgNO3: 1. Cl - 0,1N; 2. Br- 0,1N; 3. I- 0,1N; 4. Cl- 0,01N 6.5. ðư ng chu n ñ t o ph c Trong chu n ñ xác ñ nh các ñ i tư ng nông nghi p, thư ng dùng ph n ng chu n ñ c a complexon III (Na2H2Y) ñ xác ñ nh các ion kim lo i Mm+ : Mm+ + Na2H2Y = MYm-4 + 2Na+ + 2H+ , (III- f) v i kí hi u Na2H2Y là L, pH môi trư ng là c ñ nh và b qua ñi n tích, có th vi t ng n g n phương trình III- f như sau: M + L = ML, (III- f’) v i h ng s cân b ng K: K = [ML]/[M] [L] (III- 61) và n ng ñ các ch t trong dung d ch: CM = [M] + [ML] (III- 62) CL = [L] + [ML] (III- 63)
  • 76. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………76 Vi c xây d ng ñư ng chu n ñ cho trư ng h p xác ñ nh ion Mm+ có n ng ñ NM và th tích VM b ng dung d ch tiêu chu n complexon III có n ng ñ NL như sau: * pM khi chưa chu n ñ : Khi chưa chu n ñ , dung d ch ch có ion Mm+ . Ch s ñương lư ng n c a ion Mm+ là 2, nên n ng ñ mol/l c a ion Mm+ là: [M] = CM = NM/2 do ñó: pM = - lg(NM/2) (III- 64) * pM trư c ñi m tương ñương: Khi cho dung d ch tiêu chu n L vào dung d ch chu n ñ , thì n ng ñ ion Mm+ s gi m. B ng vi c gi i h 3 phương trình III- 61, III- 62, III- 63 có th xác ñ nh ñư c n ng ñ ion Mm+ . Song, vi c gi i chính xác h 3 phương trình này khá ph c t p. Cách gi i ñơn gi n g n ñúng như sau: N u coi ph n ng III- f’ là hoàn toàn thì s mol c a ph i t L b ng s mol c a ph c ch t ML, nên có th vi t: [ML] = VL. NL/2(VM + VL) Do ñó, t bi u th c III- 62 s có: [M] = [(VM.NM - VL.NL): (VM + VL)]/2 pM = - lg{[(VM .NM - VL.NL): (VM + VL)]/2} (III- 65) * pM t i ñi m tương ñương: Theo phương trình III – f’ có: [L] = [M] và theo bi u th c III- 62 có: [ML] = CM – [M] = [VM . NM/2(VM + VL)] – [M] Thay [L] và [ML] vào bi u th c III- 61 s ñư c: K = {[VM . NM/2(VM + VL)] – [M]}/[M]. [M] (III- 66) hay: K [M]2 + [M] – VM . NM/2(VM + VL) = 0 (III- 67) Gi i phương trình III- 67 s có n ng ñ c a ion Mm+ và t ñó suy ra pM. Trong trư ng h p ph c ch t b n có th coi [ML] ≈ CM thì: [ML] = CM - [M] ≈ VM . NM/2(VM + VL) và khi ñó bi u th c III- 66 ñư c vi t thành: K [M]2 = VM . NM/2(VM + VL) t ñó: [M] = [VM . NM/2K (VM + VL)VL)]1/2 hay: pM = (1/2)lgK – (1/2)lg[VM . NM/2(VM + VL)] (III- 68) Vi c tính pM theo bi u th c III- 68 ñư c ch p nh n khi lư ng ion Mm+ dư nh hơn sai s cho phép (thông thư ng v i sai s 1%). * pM sau ñi m tương ñương: Trong dung d ch dư L nên có th coi n ng ñ t do c a ion Mm+ là không ñáng k so v i n ng ñ [ML], t c: [ML] = VM . NM/2(VM + VL) [L] = (VL. NL – VM . NM)/2(VM + VL) thay các giá tr này vào bi u th c III- 61 và bi n ñ i ti p s có:
  • 77. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………77 [M] = [(VM . NM)/2]/[K(VL. NL – VM . NM)/2] hay: pM = lgK – lg[VM . NM/(VL . NL – VM . NM)] (III- 69) Có th minh ho vi c xây d ng ñư ng chu n ñ t o ph c thông qua trư ng h p chu n ñ 20 ml Mm+ 0,01N b ng dung d ch Na2H2Y 0,01N v i các h ng s K khác nhau c a ph c ch t MY. Chu n ñ x y ra theo phương trình III- f. Các s li u tính toán ñư c ghi trong b ng B.8.3. ðư ng chu n ñ t o ph c ML có d ng như hình v H.10.3. B ng B.8.3: pM dung d ch khi chu n ñ 20 ml Mm+ 0,02N b ng dung d ch complexon III (Na2H2Y) 0,02N pM ng v i các h ng s K khác nhauTr ng thái chu n ñ % chu n ñ V n d ng bi u th c 108 1010 1012 1016 1020 Chưa chu n ñ 0 III- 64 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 50 2,48 2,48 2,48 2,48 2,48 90 3,28 3,28 3,28 3,28 3,28 99 4,30 4,30 4,30 4,30 4,30 Trư c ñi m tương ñương 99,9 III- 65 - 5,30 5,30 5,30 5,30 T i ñi m tương ñương 100 III- 68 5,15 6,15 7,15 9,15 11,15 100,1 - 7,00 9,00 13,00 17,00 101 6,00 8,00 10,00 14,00 18,00 110 7,00 9,00 11,00 15,00 19,00 Sau ñi m tương ñương 150 III- 69 7,70 9,70 11,70 15,70 19,70
  • 78. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………78 Hình H.10.3: ðư ng chu n ñ complexon III Qua ñó có nh n xét: 1. ðư ng chu n ñ là ñư ng cong ñ i x ng qua ñi m 100% chu n ñ và pM = {lgK – lg[VM . NM/2 (VM + VX)]}/2 2. Tương t như các phương pháp chu n ñ khác, xung quanh ñi m tương ñương pM thay ñ i nhanh và t o ra bư c nh y. Bư c nh y ph thu c vào: - Sai s phân tích: Sai s càng l n thì bư c nh y càng l n, - H ng s cân b ng K: K càng l n, bư c nh y càng l n. - N ng ñ các ch t tham gia ph n ng: N ng ñ các ch t tham gia ph n ng càng l n, bư c nh y càng l n. 6.6. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ . ng d ng c a ñư ng chu n ñ a. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ T các d ng ñư ng chu n ñ trung hoà, oxi hoá kh , k t t a và t o ph c có nh n xét chung như sau: 1. ðư ng chu n ñ có 2 d ng: d ng ñ i x ng và d ng b t ñ i x ng qua ñi m ch s chu n ñ pT (pHtñ , Etñ, pXtñ, pMtñ, pXtñ) và 100% chu n ñ . D ng ñ i x ng nh n ñư c: - Trong chu n ñ trung hoà: khi chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh và ngư c l i. - Trong chu n ñ oxi hoá kh : khi các c p oxi hoá kh riêng ph n trao ñ i cùng s electron. - Trong chu n ñ k t t a và chu n ñ t o ph c: khi các ch t tham gia ph n ng v i h s phân t như nhau. D ng b t ñ i x ng nh n ñư c: - Trong chu n ñ trung hoà: khi chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh ho c chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh. - Trong chu n ñ oxi hoá kh : khi các c p oxi hoá kh riêng ph n trao ñ i không cùng s electron. - Trong chu n ñ k t t a và chu n ñ t o ph c: khi các ch t tham gia ph n ng v i h s phân t khác nhau. 2. Xung quanh ñi m tương ñương (pT và 100% chu n ñ ), các ñ i lư ng pH, E, pX, pM… có s thay ñ i m nh tr s ño và t o nên bư c nh y c a ñư ng chu n ñ ∆pH, ∆E, ∆pX ho c ∆pM. ng v i m i sai s cho trư c có m t bư c nh y riêng, bư c nh y này càng l n khi sai s càng l n, ví d : trong chu n ñ trung hoà ∆pH1% > ∆pH0,1%. 3. Bư c nh y ñư ng chu n ñ ph thu c vào h ng s cân b ng c a ph n ng chu n ñ . H ng s cân b ng càng l n, bư c nh y càng dài. Ví d : Chu n ñ axit m nh
  • 79. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………79 b ng bazơ m nh có bư c nh y dài hơn chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh, chu n ñ k t t a v i TMX càng nh thì bư c nh y càng dài… 4. Bư c nh y ñư ng chu n ñ ph thu c vào n ng ñ dung d ch các ch t tham gia ph n ng, n ng ñ càng l n bư c nh y càng dài. Riêng trong chu n ñ oxi hóa kh thì bư c nh y ít ph thu c vào n ng ñ . 5. Khi chu n ñ h n h p nhi u ch t thì thu ñư c ñư ng chu n ñ v i nhi u bư c nh y tương ng v i t ng ch t, bư c nh y trư c là c a ch t ho t ñ ng m nh hơn. Tuy v y, các bư c nh y ch rõ ràng tách ra kh i nhau khi h ng s cân b ng c a các ph n ng mà chúng tham gia khác nhau rõ r t. Ví d : V i sai s 0,1%, các h ng s cân b ng c a các ph n ng ph i hơn kém nhau 104 l n. b. ng d ng c a ñư ng chu n ñ ðư ng chu n ñ có nhi u ng d ng trong th c t như: 1. Xác ñ nh sai s chu n ñ . Ví d : khi chu n ñ trung hoà ñã d ng chu n ñ t i m t giá tr pHkt nào ñó thì sai s chu n ñ là bao nhiêu? ð xác ñ nh sai s ch c n dùng ñư ng cong chu n ñ tương ng. T tr c tung (pH) xác ñ nh pHkt và trên tr c hoành tìm tr s ph n trăm chu n ñ tương ng v i pHkt, cu i cùng là tính sai s %: sai s % = % chu n ñ - 100. 2. Ch n ch t ch th thích h p ñ ñ m b o chu n ñ v i ñ chính xác cho trư c. Ch t ch th màu ñư c dùng ph i có kho ng ñ i màu n m trong bư c nh y c a ñư ng chu n ñ (m c 7.1 chương III) và c g ng sao cho ch s chu n ñ pT n m gi a kho ng ñ i màu. 3. Ch n cách thao tác chu n ñ thích h p. ð i v i ñư ng cong chu n ñ ñ i x ng có th chu n ñ theo c 2 chi u mà v n ñ t ñư c ñ chính xác như nhau n u cùng d ng m t tr s chu n ñ . Ví d : chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh ho c ngư c l i, n u d ng chu n ñ pH = 5 thì vi c chu n ñ theo chi u tăng pH (ñưa bazơ vào axit) hay chi u gi m pH (ñưa axit vào bazơ) ñ u cho k t qu như nhau. ð i v i ñư ng cong b t ñ i x ng thì ch có m t cách chu n ñ sao cho tr s ñ i lư ng ño thay ñ i t ph n bi n ñ i ch m sang ph n bi n ñ i nhanh, vì nh hư ng c a gi t dư là khác nhau m i ph n ñư ng cong. C th : khi chu n ñ axit y u b ng bazơ m nh thì ph i ñưa bazơ m nh vào axit, chu n ñ bazơ y u b ng axit m nh thì ph i ñưa axit m nh vào bazơ, hay, trong chu n ñ oxi hoá kh b trí dung d ch c a c p trao ñ i electron ít hơn trên buret, ví d , chu n ñ xác ñ nh ion Fe2+ b ng K2Cr2O7 thì ñưa ion Fe2+ vào dung d ch K2Cr2O7…). 4. Ch n n ng ñ thích h p c a các dung d ch tham gia ph n ng. Bư c nh y ñư ng cong chu n ñ càng dài khi n ng ñ càng l n, nên tránh s pha loãng dung d ch chu n ñ m t cách không c n thi t và nên s d ng dung d ch tiêu chu n có n ng ñ cao. Song, không nên dùng n ng ñ qúa cao c a dung d ch tiêu chu n ñ tránh sai s gi t dư (gi t dư là gi t dung d ch ch t tham gia ph n ng gây ra s ñ i màu c a ch th , vì không ph i toàn b gi t này tham gia ph n ng). Ví d : chu n ñ xác ñ nh NaOH b ng HCl, n u dùng HCl 0,1N h t 20 ml, còn n u dùng HCl 1N h t 2 ml, thì sai s do gi t dư (1 gi t tương ñương v i 0,03 ml) gây nên s là: - Trong trư ng h p dùng HCl 0,1N: e% = (0,03 . 100)/20 = 0,15 % - Trong trư ng h p dùng HCl 1N: e% = (0,03 . 100)/2 = 1,5 %
  • 80. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………80 7. CH TH Có r t ít các ph n ng chu n ñ , mà ñó, b n thân các ch t tham gia ph n ng có màu và t nó ch th ñi m tương ñương nh s xu t hi n ho c s bi n m t c a ch t màu này. Ví d : chu n ñ các ch t kh b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4, thì l i d ng màu tím c a KMnO4 làm ch th ñi m tương ñương, khi màu tím h ng xu t hi n s d ng chu n ñ . Các ph n ng chu n ñ này ñư c g i là các ph n ng t ch th . Các chu n ñ lo i này có ñ chính xác r t cao, vì sai s ñây ch là sai s gi t dư. Trong ñ i b ph n các trư ng h p chu n ñ , nh m xác ñ nh ñi m tương ñương ph i dùng ch th . Ch th là m t h p ch t hay m t d ng c ño ñư c ñưa vào dung d ch chu n ñ . T i ñi m tương ñương hay xung quanh ñi m tương ñương, ch th b ng s thay ñ i tính ch t c a mình báo hi u ñi m k t thúc chu n ñ . Trong phân tích th tích hay dùng ch th là nh ng ch t màu hay ch t t o màu (g i chung là ch th màu). 7.1. Phân lo i ch th D a vào s t n t i c a d ng màu, các ch th ñư c chia thành ch th m t màu và ch th hai màu: Ch th m t màu là lo i ch th mà trong m t pha ch có m t d ng c a ch th có màu. Ví d : - Ch th phenolphtalein, trong dung d ch màu d ng axit c a nó không màu còn màu d ng bazơ c a nó màu h ng. - Ch th K2CrO4 dùng trong phương pháp Mo, vì hai d ng K2CrO4 (dung d ch màu vàng) và Ag2CrO4 (k t t a nâu ñ ) n m hai pha khác nhau. Ch th hai màu là lo i ch th mà trong m t pha có ñ hai d ng màu c a ch th . Ví d : ch th metyl ñ , trong dung d ch màu d ng axit c a nó có màu ñ còn màu d ng bazơ c a nó màu vàng. D a theo ph n ng c a ch th , các ch th màu ñư c chia thành 4 nhóm: 1. Ch th axit bazơ, là các h u cơ có màu, có tính axit, bazơ y u và màu c a các d ng axit, d ng bazơ là khác nhau, s chuy n màu là chuy n t màu d ng axit sang màu d ng bazơ và ngư c l i ph thu c vào pH môi trư ng chu n ñ . Ví d : ch th metyl ñ nói trên, có màu d ng axit là màu ñ , màu c a d ng bazơ là màu vàng, như v y màu chuy n t vàng sang ñ khi gi m pH dung d ch và ngư c l i t ñ sang vàng khi tăng pH dung d ch. 2. Ch th oxi hoá kh , là các ch t màu có tính oxi hoá kh và màu c a các d ng oxi hoá, d ng kh là khác nhau, s chuy n màu là chuy n t màu d ng oxi hoá sang màu d ng kh và ngư c l i ph thu c vào ñi n th E c a dung d ch. Ví d : ch th diphenylamin, trong môi trư ng axit, nó có màu d ng oxi hoá là màu tím than, màu c a d ng kh là không màu, như v y màu chuy n t tím than sang không màu khi gi m E dung d ch và ngư c l i t không màu sang tím than khi tăng E dung d ch. 3. Ch th k t t a, là các ch t có th t o các k t t a có màu v i các ch t tham gia ph n ng chu n ñ . Ví d : chu n ñ xác ñ nh ion Cl- b ng AgNO3 theo phương pháp Mo dùng ion CrO4 2- làm ch th , vì nó t o k t t a màu nâu ñ Ag2CrO4 v i ion Ag+ . 4. Ch th t o ph c, là các hoá ch t có th t o ph c màu v i các ch t tham gia ph n ng chu n ñ , t c màu ch th t do khác v i màu c a ph c ch t gi a ch th v i ch t tham gia ph n ng chu n ñ . S chuy n màu là chuy n t màu d ng ch th t do sang màu d ng ph c ch t c a ch th và ngư c l i ph thu c n ng ñ c a các ch t tham
  • 81. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………81 gia ph n ng chu n ñ . Ví d : ch th eriocrom T ñen, t i pH = 10, có màu xanh da tr i, song, ph c ch t c a nó v i ion Mg2+ có màu ñ nho, như v y màu chuy n t xanh da tr i sang màu ñ nho khi tăng n ng ñ ion Mg2+ và ngư c l i t ñ nho sang xanh da tr i khi tăng n ng ñ complexon III, hay ch th h tinh b t trong chu n ñ i t d a trên s t o ph c ch t xanh tím than c a nó v i i t, ch th Fe(NO3)3 trong chu n ñ Fonha d a trên s t o ph c ch t màu ñ máu c a ion Fe3+ v i ion CNS- . Như v y, s ñ i màu c a m i ch th ñ u g n li n v i n ng ñ c a các ch t tham gia ph n ng chu n ñ , hay nói m t cách khác ph thu c vào tr s c a các ñ i lư ng ño c a dung d ch, ví d , pH, E, pX, pM… Khi các tr s này thay ñ i d n ñ n màu c a dung d ch thay ñ i. 7.2. Kho ng ñ i màu c a ch th Khi chu n ñ , tr s chu n ñ liên t c thay ñ i làm cho các thành ph n c a ch th thay ñ i d n ñ n màu s c thay ñ i. Tuy v y, trong chu n ñ thư ng dùng m t ñ nh n bi t s thay ñ i màu mà kh năng c a m t ch có h n, nó ch có th nh n ñư c màu s c trong nh ng gi i h n nh t ñ nh c a n ng ñ ch t màu. Kho ng n ng ñ gi i h n ñó l i ph thu c vào tr s chu n ñ . Kho ng tr s chu n ñ mà ñó màu c a ch th thay ñ i m t con ngư i nh n bi t ñư c, ñư c g i là kho ng ñ i màu c a ch th . Kho ng ñ i màu c a ch th ph thu c vào ch th m t màu hay hai màu. a. ð i v i nhóm ch th m t màu V i lo i ch th này, không có s pha tr n màu gi a các d ng c a ch th , nên s nh n ñư c màu c a m t ph thu c vào n ng ñ c a d ng mang màu. Thư ng m t nh n ñư c màu khi trong dung d ch có n ng ñ c a d ng mang màu kho ng 10-5 – 10- 6 mol/lít. Ví d : v i ch th phenolphtalein ch nh n th y màu h ng khi n ng ñ d ng bazơ c a ch th này trong dung d ch là > 10- 6 M. b. ð i v i nhóm ch th hai màu ñây, có s pha tr n màu, nên, vi c nh n th y thay ñ i màu c a m t ph thu c vào t l n ng ñ các d ng mang màu c a ch th . Thư ng m t ch nh n th y màu c a m t d ng nào ñó khi nó chi m kho ng 1/10 t ng lư ng ch t màu. Ví d : v i ch th axit bazơ: HInd ⇆ H+ + Ind– CInd = [HInd] + [Ind– ] m t nh n th y màu chuy n sang màu c a d ng [Ind- ] khi: ([Ind- ]/CInd ) ≈ 1/10 và không th y s chuy n n a khi ([Ind- ]/CInd ) ≈ 9/10 và t s này thay ñ i ph thu c vào pH dung d ch. * V i ch th axit bazơ: N u kí hi u ch th axit bazơ có d ng axit là HInd và d ng bazơ là Ind- , có: HInd ⇆ H+ + Ind- v i h ng s phân li: KaHInd = [H+ ] [Ind- ]/ [HInd] (III- 70) Bi n ñ i bi u th c III- 70 s có: pH = pKaHInd - lg{[HInd]/[Ind- ]} (III- 71) Như trên ñã nói, s ñ i màu mà m t nh n ñư c x y ra khi lư ng c a m t d ng nào ñó chi m 1/10 t ng lư ng màu, hay t l [Ind- ]/[HInd] bi n ñ i t 1/9 ñ n 9/1. T ñó, bi u th c III- 71 ñư c vi t thành bi u th c III- 72: pH = pKaHInd ± 1 (III- 72)
  • 82. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………82 và ñư c g i là kho ng ñ i màu c a ch th HInd; h ng s pKaHInd ñư c g i là ch s ch th c a ch th axit bazơ. Ví d : ch th metyl ñ có pKa = 5, thì s ñ i màu c a nó x y ra trong kho ng pH: 4 - 6. * V i ch th oxi hóa kh : Thư ng g p các ch th oxi hóa kh là nh ng ch t h u cơ có tính oxi hoá kh : Indox + ne = Indkh ñư c ñ c trưng b i th ñi n c c EInd (III- 73): EInd = E0 Indox / Indkh + (0,059/n)lg{[Indox]/[Indkh]} (III- 73) V i lí lu n tương t như ph n ch th axit bazơ, s có kho ng ñ i màu c a ch th oxi hoá kh là: E = E0 Indox / Indkh ± 0,059/n (III- 74) và E o Indox / Indkh ñư c g i là ch s ch th c a ch th oxi hoá kh . Ví d : ch th diphenylamin (ox + 2e = kh) có Eo = 0,76V, thì s ñ i màu c a nó x y ra trong kho ng E: 0,73 – 0,79V. * V i ch th t o ph c: S t o ph c màu c a ch th v i ion kim lo i M: M + aInd = M(Ind)a ( ñây, b qua ñi n tích c a các h t), ñư c ñ c trưng b i h ng s b n bi u ki n K’b (vì ch th Ind có th ph n ng v i H+ ): K’b = [M(Ind)a]/[M][Ind]a (III- 75) S ñ i màu x y ra khi có t l ([Ind]/[M(Ind)a] b ng 1/9 hay 9/1, như v y b ng vi c bi n ñ i bi u th c III- 75 có: pM1/9 = lgK’b - 1 và pM9/1 = lgK’b + a (III- 76) như v y, kho ng ñ i màu c a ch th là t pM1/9 ñ n pM9/1 hay có tr s t lgK’b - 1 ñ n lgK’b + a. Giá tr lgK’b cũng ñư c g i là ch s ch th c a ch th t o ph c. * V i ch th k t t a: Vì dung d ch ch th và s n ph m k t t a gi a ch th v i ch t xác ñ nh thu c hai pha khác nhau, nên có th coi ch th như là ch th m t màu, do ñó lư ng k t t a cũng ph i ñ t ñ n m t lư ng nh t ñ nh m t m i nh n ñư c. Vì th , n u chu n ñ v i dung d ch loãng s r t khó nh n màu. Kho ng ñ i màu c a ch th tính theo các bi u th c III- 72, III- 74 và III- 76 hoàn toàn mang tính ch t lí thuy t. Trong th c t , kho ng ñ i màu c a các ch th không như nhau do s nh y c m c a m t v i t ng lo i màu s c có khác nhau. Ví d : M t nh y c m v i t t c các lo i màu xanh nhưng r t kém nh y v i màu vàng. Cho nên, ñ i v i m t ch th , thao tác chu n ñ khác nhau có th cho sai s khác nhau. Ví d : Khi dùng ch th metyl da cam, n u chu n ñ theo chi u gi m pH, m t có th nh n th y s ñ i màu khi ch có 5% d ng màu ñ , nhưng chu n ñ theo chi u tăng pH thì ch nh n ñư c màu vàng khi trong dung d ch có t i 20 – 30% d ng màu vàng, do ñó, sai s chu n ñ s l n hơn sai s trư ng h p trên. 7.3. Nguyên t c ch n ch th ð chu n ñ ñ t ñ chính xác cho trư c, c n ch n ch th ñáp ng các yêu c u sau:
  • 83. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………83 - Ưu tiên ch n các ph n ng t ch th ñ tránh sai s ch th . Ví d : trong chu n ñ pemanganat dùng luôn màu tím c a ion MnO4 - làm màu ch th . - Kho ng ñ i màu c a ch th n m tr n trong ho c ít nh t có m t ph n n m trong bư c nh y c a ñư ng chu n ñ . Ví d : chu n ñ axit m nh b ng bazơ m nh ho c ngư c l i v i sai s ± 0,1% (bư c nh y pH t 4,3 ñ n 9,7) có th dùng các ch th metyl da cam (pKa = 3,46), metyl ñ (pKa = 5), quỳ (pKa = 7), phenolphtalein (pKa = 9)… N u không có ñư ng chu n ñ thì tính sai s ch th (xem chương V) ñ ch n ch th phù h p. - Ch th ph i có các màu tương ph n nhau rõ r t (∆λmax ≈ 70nm) như v y m t m i d dàng nh n th y s chuy n màu. Nh ng c p tương ph n màu m t r t d nh n bi t ñó là: không màu → có màu, màu xám → có màu ho c xanh ⇆ ñ . ng d ng hi u bi t này ñ b trí chu n ñ sao cho quan sát màu d nh t, ví d : khi chu n ñ trung hoà axit m nh b ng bazơ m nh v i ch th phenolphtalein nên ñ bazơ trên, ñ màu ch th chuy n t không màu sang màu ñ . - N ng ñ ch th ph i v a ñ ñ m t nh n th y s thay ñ i màu, nhưng, không quá l n d n ñ n sai s chu n ñ , vì th c ch t ph n ng ch th là ph n ng c nh tranh v i ph n ng gi a ch t c n xác ñ nh và ch t tiêu chu n. 8. CÁC PHÉP CHU N ð THƯ NG DÙNG 8.1. Chu n ñ trung hoà ñây, có 2 phép chu n ñ : chu n ñ axit và chu n ñ ki m. a. Chu n ñ axit Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là các dung d ch axit m nh, dùng ñ xác ñ nh các ch t có tính bazơ (các bazơ, các mu i bazơ). Dung d ch tiêu chu n thư ng ñư c dùng là các dung d ch axit m nh HCl, HNO3 và H2SO4. Các dung d ch này thư ng ñư c pha t các axit HCl, HNO3, H2SO4 ñ c (TKPT). B i vì, các axit ñ c này không ph i là ch t g c, do chúng d bay hơi (HCl, HNO3 ñ c) hay d hút m (H2SO4 ñ c), nên dung d ch sau khi pha xong c n ñư c chu n ñ l i b ng dung d ch các ch t g c như KHCO3 (ðKHCO3 = MKHCO3), Na2CO3 khan (ðNa2CO3 = MNa2CO3/2), Na2B4O7.10H2O (ðNa2B4O7.10H2O = MNa2B4O7.10H20/2) v i ch th metyl da cam. M t cách pha khác là dùng các ng fixanan, ví d : ng fixanan HCl, HNO3, H2SO4. b. Chu n ñ ki m Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là các dung d ch ki m m nh, dùng ñ xác ñ nh các ch t có tính axit (các axit, các mu i axit). Dung d ch tiêu chu n thư ng là các dung d ch ki m m nh: NaOH, KOH, Ba(OH)2. Các dung d ch này thư ng ñư c pha t NaOH, KOH, Ba(OH)2 r n, là nh ng ch t không ph i là ch t g c do chúng d hút m và h p th CO2. Do ñó, dung d ch thu ñư c sau khi pha c n l c và chu n ñ l i ñ xác ñ nh n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n g c như dung d ch H2C2O4 (ðH2C2O4 = MH2C2O4/2) v i ch th phenolphtalein và ñư c b o qu n kín trong các bình b ng polyetylen. Trong nh ng chu n ñ mà lư ng mu i cacbonat không nh hư ng ñ n k t qu phân tích thì không c n tách cacbonat (ví d : v i chu n ñ k t thúc t i pH 4), còn các chu n ñ mà lư ng mu i cacbonat có nh hư ng thì c n lo i
  • 84. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………84 chúng ñi b ng cách cho vào dung d ch NaOH, KOH m t ít mu i BaCl2 và l c l y dung d ch, sau ñó m i xác ñ nh n ng ñ c a các dung d ch này. c. Các ch t ch th thư ng dùng trong chu n ñ trung hoà Thư ng dùng ch th là ch t h u cơ có tính axit y u, bazơ y u và có màu d ng axit khác màu d ng bazơ (b ng B.9.3). B ng B.9.3: Các ch t ch th thư ng dùng trong chu n ñ trung hoà Màu c a các d ngTên ch th Cách pha cho 100ml dung d ch pKaHInd Kho ng ñ i màu (pH) axit bazơ Bromthymol xanh Metyl da cam Metyl ñ Phenol ñ Phenolphtalein 0,1g trong c n 20% 0,1g trong nư c 0,1g trong c n 60% 0,1g trong c n 20% 0,1g trong c n 50% 7,30 3,46 5,00 8,00 9,00 6,2 – 7,6 3,1 – 4,5 4,2 – 6,2 6,8 – 8,4 8,0 – 10,0 vàng ñ ñ vàng không màu xanh vàng chanh vàng ñ ñ d. ng d ng chu n ñ trung hoà Chu n ñ trung hoà thư ng ñư c ñùng ñ xác ñ nh các ch t có tính ch t axit, bazơ. Chu n ñ có th ti n hành chu n ñ tr c ti p ho c chu n ñ ngư c. Trong ñ i b ph n các trư ng h p, thư ng dùng chu n ñ tr c ti p. Trong trư ng h p xác ñ nh các ch t ít tan (các mu i không tan), các ch t r n, các ch t khí ho c các ch t ph n ng ch m v i thu c th (ví d : xác ñ nh este), thư ng ti n hành chu n ñ ngư c. Ví d : xác ñ nh CaCO3, MgCO3, cho chúng tác d ng v i dung d ch tiêu chu n HCl l y dư, xác ñ nh k t t a (NH4)3P(Mo3O10)4 (amoni molybdatophotphat), cho ch t này tác d ng v i dung d ch tiêu chu n NaOH l y dư ho c khi xác ñ nh este thì ñun nóng h n h p este v i NaOH l y dư; sau ñó lư ng dư c a axit ho c bazơ ñư c xác ñ nh b ng dung d ch tiêu chu n NaOH ho c HCl. B ng chu n ñ trung hoà có th xác ñ nh h n h p các bazơ ho c h n h p các axit v i vi c ch n ch th thích h p d a trên s khác nhau v ñ bazơ, ñ axit c a chúng. Ví du: chu n ñ xác ñ nh h n h p NaOH và Na2CO3 b ng HCl: v i ch th phenolphtalein, chu n ñ xác ñ nh NaOH và n c 1 c a Na2CO3, còn v i ch th metyl da cam s chu n ñ ñ ng th i NaOH và c 2 n c c a Na2CO3. T lư ng tiêu t n HCl c a 2 l n chu n ñ suy ra hàm lư ng NaOH và Na2CO3 trong m u. 8.2. Chu n ñ oxi hoá kh ñây, cũng có 2 phép chu n ñ : chu n ñ oxi hóa và chu n ñ kh . a. Chu n ñ oxi hoá Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là dung d ch các ch t oxi hóa, dùng ñ xác ñ nh các ch t kh . Dung d ch tiêu chu n thư ng dùng là KMnO4, K2Cr2O7, I2, Ce(SO4)2, … t ñó hình thành các phương pháp chu n ñ pemanganat, chu n ñ bicromat, chu n ñ i t… Các ch t g c thư ng dùng H2C2O4, K2Cr2O7, Ce(SO4)2. b. Chu n ñ kh Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là dung d ch các ch t kh , dùng ñ xác ñ nh các ch t oxi hoá.
  • 85. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………85 Dung d ch tiêu chu n thư ng dùng là FeSO4, Ti2(SO4)3, Na2S2O3… t ñó hình thành các phương pháp chu n ñ s t (II), chu n ñ titan, chu n ñ thiosunphat… Các ch t g c thư ng dùng K2Cr2O7, KIO3, Ce(SO4)2. c. Ch th thư ng dùng trong chu n ñ oxi hoá kh Trong chu n ñ oxi hoá kh thư ng s d ng 3 lo i ch th : t ch th , ch th không liên quan ñ n ñi n th dung d ch và ch th có liên quan ñ n ñi n th dung d ch. * T ch th : ðó là chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n KMnO4 trong môi trư ng axit. M t gi t dư KMnO4 làm dung d ch chuy n t không màu sang màu h ng, báo s k t thúc c a chu n ñ . * Ch th không liên quan ñ n ñi n th : Ch t ch th t o ph c màu v i m t d ng oxi hóa kh c a ch t c n xác ñ nh ho c thu c th . Khi dư m t gi t dung d ch tiêu chu n s x y ra s chuy n màu. Ví d : chu n ñ i t v i ch th h tinh b t thì s chuy n màu là do vi c t o ra hay m t ñi màu xanh tím than c a ph c ch t i t – h tinh b t… * Ch th liên quan ñ n ñi n th : ðó là các ch th có tính oxi hoá kh . S chuy n màu c a nó liên quan ch t ñ n th ñi n c c c a dung d ch. Tuỳ theo t ng ph n ng chu n ñ mà ch n ch th thích h p. M t s ch th thư ng dùng ñư c nêu b ng B.10.3. B ng B.10.3: Các ch t ch th thư ng dùng trong chu n ñ oxi hóa kh Màu c a các d ngTên ch th Cách pha cho 100ml dung d ch Eo Ind S e trao ñ i oxi hoá kh Fe(II)(o–phenan- throlin)3 (ferroin) Benzidin Diphenylamin Axit N– phenyl- anthranylic 1,485g o–phenanthrolin + 0,695gFeSO4.7H2O 1g trong H2SO4 ñ c 1g trong H2SO4 ñ c 0,2g trong nư c 1,11 0,92 0,76 1,08 1 1 2 2 xanh tím tím tím ñ ñ không màu không màu không màu d. M t s chu n ñ oxi hóa kh thư ng dùng trong phân tích ñ i tư ng nông nghi p * Chu n ñ pemanganat (permanganatomet): ðây là phương pháp chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n KMnO4 và thư ng ti n hành trong môi trư ng axit (pH ≈ 0) theo phương trình ph n ng: KMnO4 + 5e + 8H+ = K+ + Mn2+ + 4H2O (tím h ng) (không màu) Eo ’MnO4-/ Mn2+ = 1,51V, ([H+ ] = 1M) ðKMnO4 = MKMnO4/5
  • 86. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………86 ð làm môi trư ng cho chu n ñ này, dùng axit H2SO4 mà không dùng axit HCl. Tương t , chu n ñ không ñư c ti n hành n u m u ch a ion Cl- , b i vì, th ñi n c c c a clo EO Cl2 / 2Cl- = 1,36V, nh hơn th ñi n c c c a c p MnO4 - /Mn2+ , nên ion MnO4 - oxi hoá ñư c ion Cl- : 2MnO4 - + 10Cl- + 16H+ = 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O Trong trư ng h p không th lo i tr ñư c ion Cl- , thì cho vào dung d ch chu n ñ MnSO4, ñ h n ch nh hư ng c a ion Cl- . V i chu n ñ pemanganat không c n dùng ch t ch th , vì b n thân ion MnO4 - có màu tím h ng, s xu t hi n ho c m t màu tím h ng báo hi u ñi m k t thúc chu n ñ . Do ñó trong chu n ñ tr c ti p luôn b trí KMnO4 trên buret. Pemanganat là m t ch t oxi hóa m nh nên dùng chu n ñ pemanganat có th xác ñ nh ñư c nhi u ch t b ng nh ng cách chu n ñ khác nhau: + Chu n ñ tr c ti p: Xác ñ nh ñư c nh ng ch t tham gia ph n ng tr c ti p v i ion MnO4 - như: Sn2+ , Fe2+ , AsO3 3- , Sb3+ , Ti2+ , Ti3+ , [Fe(CN)6]4- , NO2 - , H2O2, H2C2O4, ancol… + Chu n ñ ngư c: Dùng ñ xác ñ nh các ch t kh kém b n trong môi trư ng axit, do t o ch t bay hơi, d phân hu , như S2- , SO3 2- , I- …. Trong trư ng h p này, cho KMnO4 dư vào dung d ch chu n ñ và lư ng dư c a KMnO4 ñư c xác ñ nh l i b ng dung d ch tiêu chu n FeSO4. Chu n ñ ngư c cũng còn dùng ñ xác ñ nh các ch t oxi hóa như MnO2, PbO2, K2Cr2O7, H2O2… Trư c tiên, cho các ch t này ph n ng v i dung d ch tiêu chu n H2C2O4 hay FeSO4 l y dư, sau ñó lư ng dư c a H2C2O4 hay FeSO4 ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ pemanganat. + Chu n ñ th : Các ion kim lo i Ca2+ , Sr2+ , Ni2+ , Co2+ , Mn2+ , Cd2+ , Cu2+ … không ph n ng v i ion MnO4 - , nhưng l i t o k t t a hoàn toàn v i ion C2O4 2- , thu l y k t t a r i hoà tan trong axit H2SO4 và chu n ñ lư ng axit H2C2O4 gi i phóng ra b ng KMnO4. + Cách pha dung d ch tiêu chu n KMnO4: Vì KMnO4 r n d b phân hu b i ánh sáng và nhi t ñ cao nên nó không ph i là ch t g c. Sau khi hoà tan lư ng cân ñã tính vào nư c c t, ñ yên trong bóng t i và nơi mát 72 gi r i ch t l y ph n dung d ch trong ho c l c dung d ch b ng ph u l c s ho c thu tinh (không l c qua gi y l c). Dung d ch thu ñư c mang chu n ñ l i b ng dung d ch tiêu chu n g c H2C2O4 nhi t ñ 60 – 80o C (vì nhi t ñ th p, ph n ng x y ra ch m): 60o C – 80o C 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 6H+ = 10CO2 + 2K+ + 2Mn2+ + 8H2O và b o qu n trong các bình màu nâu nơi t i và nhi t ñ th p. * Chu n ñ bicromat (bicromatomet): Là phép chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n K2Cr2O7 và ti n hành trong môi trư ng axit (pH ≈ 0) theo phương trình ph n ng: K2Cr2O7 + 6e + 14H+ = 2K+ + 2Cr3+ + 7H2O Eo ’Cr2O72-/ 2Cr3+ = 1,36V, ([H+ ] = 1M) ðK2Cr2O7 = MK2Cr2O7/ 6 Môi trư ng axit ñư c duy trì b ng axit H2SO4 ho c axit HCl. Khác v i phương pháp chu n ñ pemanganat, trong chu n ñ này ion Cl- không gây nh hư ng ñ n k t qu phân tích. Nhưng khi ti n hành chu n ñ nhi t ñ cao, thì ion Cl- s gây nh hư ng, vì lúc này bicromat oxi hóa ñư c ion Cl- , gi i phóng Cl2.
  • 87. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………87 ð xác ñ nh ñi m tương ñương ph i dùng ch th màu như: diphenylamin, diphenylbenzidin, natri diphenylaminsulfonat, axit N - phenylantranylic, vì màu da cam c a ion Cr2O7 2- có cư ng ñ màu th p và trong chu n ñ , ion màu xanh Cr3+ ñư c t o thành cũng có cư ng ñ màu th p. Chu n ñ bicromat ñư c dùng ñ xác ñ nh các ion có tính kh như Fe2+ , Sn2+ … (chu n ñ tr c ti p) ho c các h p ch t h u cơ (glyxerin, etanol, mùn…) (chu n ñ ngư c). Pha dung d ch tiêu chu n K2Cr2O7: B i vì K2Cr2O7 là ch t g c, nên vi c pha dung d ch tiêu chu n r t ñơn gi n, ch c n cân chính xác lư ng ñã tính r i hoà tan nó trong bình ñ nh m c có th tích b ng th tích c n pha. * Chu n ñ i t - thiosunphat: Là phương pháp chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n là dung d ch i t theo phương trình ph n ng: I2 + 2e = 2I- (pH = 0 – 8) Eo I2/2I- = 0,54V , ðI2 = MI2/2 và dung d ch Na2S2O3 tiêu chu n theo phương trình ph n ng: S4O6 2- + 2e = 2S2O3 2- Eo S4O62-/S2O32- = 0,09V Ph n ng gi a I2 và Na2S2O3 x y ra theo phương tình sau: I2 + 2Na2S2O3 + 2NaI + Na2S4O6 , do ñó ðNa2S2O3 = MNa2S2O3 Phương pháp chu n ñ i t – thiosunphat ñư c s d ng ñ xác ñ nh hàng lo t các ch t kh và các ch t oxi hóa có tính oxi hoá kh trung bình b ng nhi u cách chu n ñ . + Chu n ñ tr c ti p: Thư ng dùng ñ xác ñ nh các ch t kh (có th oxi hóa kh nh hơn th oxi hóa kh c a I2) như các ion: S2O3 2- , CN- , AsO3 3- , Sb(III). Các chu n ñ ti n hành trong môi trư ng axit v i ch th là h tinh b t; khi dư I2, h tinh b t s chuy n t không màu sang màu xanh tím than. + Chu n ñ ngư c: Dùng ñ chu n ñ nh ng ch t kh d b oxi hoá b i oxi c a không khí (SO3 2- , S2- …) ho c nh ng ch t h u cơ (như các d u béo…) có n i ñôi ph n ng ch m v i I2. Sau khi cho các ch t c n xác ñ nh ph n ng hoàn toàn v i dung d ch tiêu chu n I2 l y dư, thì lư ng I2 dư ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n Na2S2O3 v i ch th là h tinh b t (dung d ch chuy n màu t màu xanh tím than sang không màu). + Chu n ñ th : Dùng ñ xác ñ nh các ch t oxi hóa như: ClO3 - , BrO3 - , IO3 - , AsO4 3- , Cr2O7 2- , CrO4 2- , MnO4 - , [Fe(CN)6]3- , Fe3+ , Cu2+ , Cl2, H2O2, MnO2, PbO2… D a trên nguyên t c: các ch t này oxi hóa ion i tua trong môi trư ng axit ñ gi i phóng ra I2, sau ñó lư ng I2 ñư c xác ñ nh b ng dung d ch tiêu chu n Na2S2O3 v i ch th h tinh b t. B ng cách này cũng có th chu n ñ các ch t t o k t t a v i ion CrO4 2- như Ba2+ , Pb2+ … + Cách pha dung d ch tiêu chu n I2 và Na2S2O3: Dung d ch tiêu chu n I2 dùng cho chu n ñ tr c ti p và chu n ñ ngư c ñư c pha t lư ng i t thăng hoa ñã tính trư c trong dung d ch KI 1% (ñ tăng ñ tan và ñ b n c a dung d ch, vì ñây x y ra ph n ng I2 + KI ⇆ KI3). Sau ñó, n ng ñ chính xác c a dung
  • 88. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………88 d ch ñ ơc xác ñ nh b ng dung d ch tiêu chu n Na2S2O3. Dung d ch ñư c b o qu n trong bình màu và ñ nơi t i, mát. Trong trư ng h p chu n ñ ngư c có th dùng bi n pháp ñi u ch tr c ti p I2 trong dung d ch b ng ph n ng: KIO3 + 5KI + 6H+ = 3I2 + 6K+ + 3H2O ðKIO3 = MKIO3/6 ñây, ch c n l y chính xác m t lư ng KIO3 (KIO3 là ch t g c) tương ñương v i lư ng I2 c n có và cho tác d ng v i dung d ch KI dư trong môi trư ng axit H2SO4 ho c axit HCl. Dung d ch tiêu chu n Na2S2O3 ñư c pha t Na2S2O3.5H2O. Vì Na2S2O3.5H2O không ph i là ch t g c nên dung d ch sau khi pha c n ñư c xác ñ nh l i n ng ñ b ng dung d ch tiêu chu n g c K2Cr2O7, KBrO3 hay KIO3 b ng cách cho các dung d ch tiêu chu n g c K2Cr2O7, KBrO3, KIO3 ph n ng v i KI dư trong môi trư ng axit: K2Cr2O7 + 6KI + 14H+ = 3I2 + 8K+ + 2Cr3+ + 7H2O ðK2Cr2O7 = MK2Cr2O7/6 KBrO3 + 6KI + 6H+ = 7K+ + 3I2 + Br- + 3H2O ðKBrO3 = MKBrO3/6 r i chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra b ng dung d ch Na2S2O3 v i ch th h tinh b t. Dung d ch Na2S2O3 sau khi pha xong ñư c b sung vài gi t CHCl3 ñ ch ng vi khu n ăn lưu huỳnh. Khi s d ng phương pháp i t - thiosunphat c n lưu í: - Chu n ñ ch ti n hành pH = 0 – 8, b i vì pH th p hơn 0, axit HI có th t phân h y t o thành I2 (2HI ⇆ H2+I2), còn pH > 8 s x y ra ph n ng: I2 + 2OH- ⇆ IO- + I- + H2O gây m t i t ho c cho ph n ng ph b i kh năng oxi hóa m nh c a IO- . - Do ph n ng c a I2 v i ch t kh ho c c a I- v i ch t oxi hóa thư ng x y ra ch m, nên c n có th i gian cho ph n ng x y ra hoàn toàn. - I t d bay hơi, nên không chu n ñ v i dung d ch nóng và khi chu n ñ gián ti p, ph i ñ y kín bình ph n ng trong khi I2 ph n ng v i ch t kh hay khi ñi u ch I2. - B m t m t s ch t k t t a, ch t keo có kh năng h p th I2,, nên khi chu n ñ c n l c kĩ, nh t là g n ñi m tương ñương. - Ph c ch t i t – h tinh b t ch thu n ngh ch khi n ng ñ i t th p, nên khi chu n ñ gián ti p ph i chu n ñ không có ch th ñ n khi n ng ñ i t còn r t th p (màu vàng nh t) m i cho ch th vào và chu n ñ ti p. - Dung d ch KI d b oxi không khí oxi hóa: 4I- + O2 + 2H2O ⇆ I2 + 4OH- nên trong chu n ñ th c n làm m u tr ng. Cũng do ph n ng này, mà trong chu n ñ gián ti p s m t màu c a ch th ch c n b n trong 30 giây, vì sau ñó, màu có th s tái xu t hi n. - Dung d ch Na2S2O3 không b n trong môi trư ng axit m nh: Na2S2O3 + 2H+ = 2Na+ + S ↓ + SO2↑ nên nó ñư c b trí buret và nh t t vào bình ph n ng. - N ng ñ c a các dung d ch tiêu chu n I2 và Na2S2O3 c n ñư c ki m tra thư ng xuyên. * ng d ng chu n ñ oxi hóa kh :
  • 89. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………89 Dư i ñây trình bày nguyên t c xác ñ nh m t s ion hay h p ch t thư ng g p trong nông nghi p b ng chu n ñ oxi hóa kh . + Xác ñ nh ion Fe3+ : Ion Fe3+ ñư c kh v ion Fe2+ b ng SnCl2 (lư ng SnCl2 dư ñư c oxi hóa b ng HgCl2), sau ñó chu n ñ lư ng Fe2+ t o thành b ng dung d ch tiêu chu n KMnO4 hay K2Cr2O7 trong môi trư ng axit. Ion Fe3+ cũng ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ i t – thiosunphat. Trư c h t cho ion Fe3+ ph n ng v i KI l y dư, r i chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra b ng Na2S2O3 v i ch th h tinh b t. + Xác ñ nh ion Cu2+ : Ion Cu2+ ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ i t – thiosunphat. Trư c tiên cho Cu2+ tác d ng v i KI l y dư trong môi trư ng pH 3 – 4 và v i s có m t c a KCNS, sau ñó chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra b ng Na2S2O3 v i ch th h tinh b t. + Xác ñ nh ion Ca2+ : Ion Ca2+ ñư c xác ñ nh gián ti p b ng chu n ñ pemanganat d a trên vi c th ion Ca2+ b ng lư ng tương ñương CaC2O4. Sau ñó hoà tan CaC4O4 trong môi trư ng axit H2SO4 và chu n ñ lư ng axit H2C2O4 gi i phóng ra b ng KMnO4. + Xác ñ nh mùn trong ñ t: Cho ñ t tác d ng v i dung d ch tiêu chu n K2Cr2O7 l y dư trong môi trư ng axit H2SO4 50% nhi t ñ 200o C. Lư ng dư c a K2Cr2O7 ñư c chu n ñ l i b ng dung d ch tiêu chu n FeSO4. + Xác ñ nh ch s i t c a d u béo: Hoà tan d u béo trong clorophoc, cho vào ñó dung d ch I2 l y dư. Sau 15 phút chu n ñ lư ng i t dư b ng Na2S2O3 v i ch th h tinh b t. 8.3. Chu n ñ k t t a S lư ng ph n ng t o k t t a nhi u nhưng ch có r t ít các ph n ng tho mãn các ñi u ki n c a phương pháp phân tích th tích. Trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p, thư ng ch s d ng ph n ng c a dung d ch tiêu chu n AgNO3 ñ chu n ñ xác ñ nh các ion nhóm halogenua Cl- , Br- , I- và CNS- (X- ): Ag+ + X- = AgX↓ Phương pháp chu n ñ này g i là chu n ñ b c (argentomet). Chu n ñ b c thư ng ñư c ti n hành theo hai cách: chu n ñ tr c ti p (phương pháp Mo, phương pháp Fajans) và chu n ñ ngư c (phương pháp Fonha). a. Phương pháp Mo (Mohr) Dùng ñ xác ñ nh các ion Cl- , Br- (X- ) v i ch th K2CrO4. Do các k t t a AgCl, AgBr có ñ tan nh hơn ñ tan c a k t t a Ag2CrO4 (TAgCl = 1,78 . 10-10 , TAgBr = 1,5 . 10- 12 , TAg2CrO4 = 1,1 . 10-12 ), nên các k t t a AgCl, AgBr hình thành trư c và ch khi ñ n ñi m tương ñương k t t a Ag2CrO4 m i hình thành: AgNO3 + X- = AgX↓ + NO3 - tr ng 2Ag+ + CrO4 2- = Ag2CrO4↓ nâu ñ Trong chu n ñ , b trí AgNO3 trên buret, nên s chuy n màu là t k t t a màu tr ng sang k t t a màu nâu. Trong phương pháp Mo c n lưu í:
  • 90. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………90 - Chu n ñ ch ti n hành môi trư ng có pH 6,5 – 10, b i vì môi trư ng ki m pH > 10 s x y ra ph n ng: 2Ag+ + 2OH- = Ag2O↓ + H2O làm tiêu t n thu c th gây nên sai s , còn trong môi trư ng axit k t t a Ag2CrO4 không hình thành, nên không có ph n ng ch th . - Do chu n ñ trong môi trư ng trung tính, nên các ion gây nhi u như CO3 2- , PO4 3- … c n ph i ñư c tách trư c khi chu n ñ . - ði m k t thúc chu n ñ ph thu c vào n ng ñ ch th , nên c n tính n ng ñ K2CrO4 c n thi t cho t ng chu n ñ . Ví d : Chu n ñ xác ñ nh ion Cl- , t i ñi m tương ñương có: pCl = - lg(TAgCl)1/2 = 4,88 = pAg+ , t c n ng ñ [Ag+ ] = 1,3 . 10-5 M. Như v y, ñ Ag2CrO4 k t t a, n ng ñ CrO4 2- t i ñi m tương ñương là: [CrO4 2- ] = TAg2CrO4/[Ag+ ]2 = 1,1.10-12 /(1,3.10-5 )2 = 6,5.10-3 M. - Không dùng phương pháp này ñ chu n ñ xác ñ nh các ion I- , CNS- vì các k t t a AgI, AgCNS h p ph m nh ion CrO4 2- nên s chuy n màu c a ch th không rõ ràng. b. Phương pháp Fonha (Volhard) Phương pháp d a vào s chu n ñ xác ñ nh ion Ag+ b ng dung d ch tiêu chu n KCNS hay NH4CNS v i ch th là Fe(NO3)3. T i ñi m tương ñương, trong dung d ch xu t hi n màu h ng c a ph c ch t [FeCNS]2+ : Ag+ + KCNS = AgCNS ↓ + K+ tr ng KCNS + Fe(NO3)3 = [FeCNS]2+ + K+ + 3NO3 - (t i pH ≈ 1 - 2) h ng Phương pháp Fonha dùng ñ chu n ñ tr c ti p CNS- , nhưng cũng ñư c dùng ñ xác ñ nh các ion Cl- , Br- , I- (song, ch y u là chu n ñ ion Cl- ) b ng chu n ñ ngư c. Khi xác ñ nh ion Cl- , cho vào dung d ch phân tích có pH ≈ 1- 2 dung d ch tiêu chu n AgNO3 l y dư. Lư ng dư c a ion Ag+ ñư c xác ñ nh b ng chu n ñ v i dung d ch tiêu chu n KCNS hay NH4CNS v i ch th là ion Fe3+ như ñã trình bày trên. So v i phương pháp Mo trong xác ñ nh ion Cl- , phương pháp Fonha ti n hành chu n ñ gián ti p nên sai s l n hơn, nhưng có ưu ñi m là chu n ñ ti n hành trong môi trư ng axit nên nh hư ng c a các ion CO3 2- , PO4 3- … không t n t i, do các k t t a Ag2CO3, Ag3PO4 không hình thành trong môi trư ng axit (pH = 1 - 2). Phương pháp Fonha cũng ñư c dùng ñ xác ñ nh các ion PO4 3- , CrO4 2- …, song, trư c khi chu n ñ lư ng ion Ag+ dư c n l c b k t t a. Dung d ch tiêu chu n AgNO3, KCNS, NH4CNS ñư c pha t các hóa ch t tương ng. Nhưng vì các hóa ch t này không ph i là ch t g c, do b nhi t ñ và ánh sáng phân hu (AgNO3) ho c b oxi không khí oxi hoá (KCNS, NH4CNS), nên dung d ch pha xong c n chu n ñ l i b ng dung d ch tiêu chu n g c NaCl theo phương pháp Mo ho c Fonha. 8.4. Chu n ñ complexon Vi c s d ng r ng rãi thu c th h u cơ vào Hóa phân tích ñã m r ng ph m vi ng d ng c a chu n ñ t o ph c. Kho ng 30 năm g n ñây, ñã xu t hi n nhi u công trình nghiên c u v s t o ph c c a các h p ch t ch a nhóm aminopolycacboxylic, các h p ch t này ñư c g i chung là các complexon. Thư ng s d ng 3 h p ch t sau: CH2 – COOH
  • 91. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………91 N — CH2 – COOH CH2 – COOH axit nitriltriaxetic (complexon I) HOOC – CH2 CH2 – COOH N  CH2  CH2  N HOOC – CH2 CH2 – COOH axit etylendiamintetraaxetic (complexon II , EDTA) HOOC – CH2 CH2 – COONa N  CH2  CH2  N NaOOC – CH2 CH2 – COOH dinatri etylendiamintetraaxetat (complexon III, Na2EDTA, Na2H2Y, Trilon B…) Các h p ch t complexon ñ u t o ph c ch t b n v i hàng lo t các ion kim lo i v i thành ph n phân t 1:1, nên chúng ñ u có th s d ng làm thu c th trong chu n ñ xác ñ nh các ion kim lo i. Song, h p ch t complexon III ñư c s d ng nhi u nh t, vì ph c c a nó v i ion kim lo i r t b n (b ng B.11.3), nó d tan trong nư c hơn complexon II và tinh th Na2EDTA. 2H2O có th ñư c coi là ch t g c. S t o ph c c a complexon III v i các ion kim lo i ñư c th hi n qua phương trình: Na2H2Y + Mm+ = MY m-4 + 2H+ + 2Na+ ñây, quy ñ nh: ðNa2EDTA = MNa2EDTA/2, nên ðMm+ = MMm+/2. EDTA là m t axit h u cơ 4 l n axit v i pKa1 = 2,0, pKa2 = 2,76, pKa3 = 6,16 và pKa4 = 10,26, nên s t o ph c MYm-4 s ph thu c vào pH môi trư ng. Ph c ch t càng b n thì càng có kh năng hình thành pH th p hơn. D a trên kh năng này có th chia các ph c ch t thành 3 nhóm: - Nhóm ph c ch t hình thành môi trư ng axit m nh (pH 1 – 2): g m ph c ch t c a ñ i b ph n các ion kim lo i n ng hóa tr +3, +4 như Fe3+ , Cr3+ , Th4+ … - Nhóm ph c ch t hình thành môi trư ng pH > 4: g m ph c ch t c a ñ i b ph n các ion kim lo i n ng hóa tr +2 như: Zn2+ , Pb2+ , Cu2+ , Co2+ , Ni2+ , Fe2+ …và ion Al3+ . - Nhóm các ph c ch t hình thành môi trư ng pH ≥ 10: g m ph c ch t c a các ion Ca2+ , Mg2+ , Ba2+ , Sr2+ . ðây là cơ s c a vi c chu n ñ phân ño n các ion kim lo i. B ng B.11.3. H ng s b n ph c ch t c a m t s ion kim lo i v i axit etylendiamintetraaxetic Cation Ph c ch t lg KMYm-4 Cation Ph c ch t lg KMYm-4 Ag+ AgY 3- 7,2 Mn2+ MnY 2- 14,04 Pb2+ PbY 2- 18,04 Al3+ AlY - 16,13 Hg2+ HgY 2- 21,8 Zn2+ ZnY 2- 16,5 Cu2+ CuY 2- 18,8 Ca2+ CaY 2- 10,96 Cd2+ CdY 2- 16,46 Sr2+ SrY 2- 8,63 Ni2+ NiY 2- 18,62 Ba2+ BaY 2- 7,76 Co2+ CoY 2- 16,31 Mg2+ MgY 2- 8,69 Fe2+ FeY 2- 14,33 Cr3+ CrY - 24,0 Fe3+ FeY - 25,1 Th4+ ThY 23,2
  • 92. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………92 a. Ch th trong phương pháp chu n ñ t o ph c Các ch t ch th là các h p ch t t o ph c ch t màu v i ion kim lo i: M + aInd ⇆ M(Ind)a, ( ñây b qua ñi n tích) nên thư ng g i các ch th màu lo i này là ch th màu kim lo i. T i ñi m tương ñương, dung d ch tiêu chu n (ví d : dung d ch complexon III) ph n ng v i ph c ch t M(Ind)a: Na2H2Y + M(Ind)a = MYm-4 + aInd + 2Na+ + 2H+ làm màu c a dung d ch chuy n t màu c a ph c ch t M(Ind)a sang màu c a ch th t do Ind. ð s chuy n màu x y ra, b t bu c ph c ch t MYm-4 ph i b n hơn ph c ch t M(Ind)a. Do ph n ng t o các ph c ch t MYm-4 và M(Ind)a ph thu c vào pH môi trư ng, nên mu n cho ph n ng ch th nh y c n duy trì pH giá tr thích h p b ng dung d ch ñ m pH. Trong chu n ñ complexon, thư ng dùng các ch t ch th màu là các h p ch t h u cơ có tính axit, bazơ và t o ph c ch t màu v i ion kim lo i, như v y ñ i v i m t ch th có th có nhi u màu ng v i t ng d ng c a ch th : màu d ng axit, màu d ng bazơ, màu d ng ph c ch t. Cho nên ñ m t ch th tho mãn ñư c ñi u ki n c a ch t ch th (m c 7.2 chương III) c n duy trì pH dung d ch giá tr xác ñ nh. Ví d : V i ch th ericrom T ñen (H2Ind- ): pH = 6,3 pH = 11,5 H2 Ind- ⇆ HInd2- ⇆ Ind3- ñ xanh vàng da cam và màu c a ph c ch t v i ion kim lo i là màu ñ nho, nên c n ti n hành chu n ñ pH ≈ 10 v i dung d ch ñ m amoni, ñ s chuy n màu c a ch th là rõ r t nh t: xanh ⇆ ñ . M t s ch th thư ng dùng cũng như ph m vi ng d ng c a chúng ñư c trình bày b ng B.12.3. b. ng d ng chu n ñ complexon III Chu n ñ complexon III có th ti n hành theo 3 cách: chu n ñ tr c ti p, chu n ñ ngư c, chu n ñ th . * Chu n ñ tr c ti p: ðư c dùng khi ph n ng t o ph c x y ra nhanh, thu n ngh ch và có ch th thích h p. b ng B.12.3 trình bày các ion kim lo i ñư c xác ñ nh tr c ti p b ng nh ng ch th khác nhau. B ng B.12.3. M t s ch th thư ng dùng trong chu n ñ complexon III Tên ch th Cách pha ch ch th Ion kim lo i ñư c xác ñ nh tr c ti p pH môi trư ng Murexit 1% trong NaCl Ca2+ Cu2+ , Ni2+ , Co2+ pH 12 ≈10, ñ m amoni Eriocrom T ñen 1% trong NaCl Mg2+ , Mn2+ , Zn2+ , Cd2+ , Pb2+ 10, ñ m amoni Xylenol da cam 0,5% trong etanol Bi3+ , Th4+ Hg2+ , Cd2+ , Zn2+ … 1 – 3 5 – 6 Fluorexon 2% trong nư c Ca2+ 12 Axit sunphosalixylic 5% trong nư c Fe3+ 2
  • 93. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………93 * Chu n ñ ngư c: Dùng ñ xác ñ nh các ion kim lo i t o ph c ch m v i complexon III như Al3+ , Cr3+ … ho c xác ñ nh các ion d b thu phân, ho c không có ch th thích h p. Trong trư ng h p này, thư ng cho các ion c n xác ñ nh ph n ng v i lư ng dung d ch tiêu chu n l y dư, sau ñó lư ng dung d ch tiêu chu n dư ñư c chu n ñ b ng MgSO4 v i ch th eriocrom T ñen ho c b ng các dung d ch tiêu chu n khác như ZnSO4, Pb(NO3)2… n u ph c ch t c a các ion này kém b n hơn ph c ch t c a các ch t c n xác ñ nh. * Chu n ñ th : Dùng ñ xác ñ nh m t s ion kim lo i t o ph c ch t MYm-4 b n hơn ph c ch t c a ion Mg2+ (MgY2- ). ñây, cho ion c n xác ñ nh ph n ng v i ph c ch t MgY2- : Mm+ + MgY2- = MYm-4 + Mg2+ sau ñó lư ng ion Mg2+ gi i phóng ra ñư c chu n ñ b ng complexon III v i ch th eriocrom T ñen. Chu n ñ complexon III cho phép xác ñ nh nhi u ion trong h n h p d a trên s chu n ñ phân ño n và s che các ion gây nhi u. Chu n ñ phân ño n d a trên s khác nhau v ñ b n c a các ph c ch t pH khác nhau. Gi thi t trong h n h p có nhi u ion thì ti n hành chu n ñ xác ñ nh các ion M4+ t i pH < 1 (Ti4+ , Zr4+ …), chu n ñ các ion M3+ t i pH 2 – 3 (Fe3+ , Bi3+ …), sau ñó chu n các ion M2+ , Al3+ t i pH 3 – 5, còn các ion Ca2+ , Mg2+ , Sr2+ ñư c chu n ñ cu i cùng t i pH ≥ 10. Ví d : chu n ñ xác ñ nh h n h p Fe3+ , Mg2+ , ñ u tiên chu n ñ xác ñ nh ion Fe3+ pH = 2 v i ch th axit sunphosalyxilic, sau ñó chu n ñ ti p ion Mg2+ t i pH = 10 v i ch th eriocrom T ñen. Chu n ñ v i s che các ion gây nhi u là d a trên s t o ph c ch t b n c a các ion gây nhi u v i các ph i t khác nhau; các ph c ch t này b n hơn ph c ch t MYm-4 nên các ion kim lo i gây nhi u s không tham gia ph n ng v i complexon III. Ví d : Dùng KCN có th che: Fe3+ , Cd2+ , Hg2+ , Cu2+ , Zn2+ , Ag+ , Ni2+ , Co2+ . Dùng trietanolanmin ñ che Fe3+ , Al3+ . Dùng F- che Al3+ , Ti4+ , Fe3+ , Zr4+ … Tóm l i, chu n ñ complexon III v i các cách thao tác khác nhau cho phép xác ñ nh hàng lo t các ion và phương pháp này càng ngày càng ñư c ng d ng nhi u trong phân tích ñ nh lư ng. Dư i ñây là nguyên t c chu n ñ m t s ion thư ng g p trong nông nghi p. + Xác ñ nh ion Fe3+ : Dung d ch ch a ion Fe3+ ñư c trung hòa v pH = 2 và ñun ñ n nhi t ñ 60o C. Sau khi cho vào dung d ch vài tinh th axit sunphosalixylic, thì chu n ñ ion s t (III) b ng complexon III ñ n khi màu dung d ch chuy n t màu h ng sang không màu ho c màu vàng nh t (màu c a ph c ch t FeY- ). ð nh hư ng c a màu vàng c a ph c ch t FeY- là không ñáng k , c n chu n ñ v i dung d ch loãng (≈ 0,001M). + Xác ñ nh ñ c ng c a nư c (Xác ñ nh ion canxi và ion magie): Dung d ch ch a các ion Ca2+ và Mg2+ thì ñư c ñi u ch nh v pH ≈ 10 b ng dung d ch ñ m amoni và ñư c chu n ñ b ng complexon III v i ch th eriocrom T ñen (t ñ sang xanh).
  • 94. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………94 Còn n u xác ñ nh riêng ion Ca2+ , thì dung d ch ñư c ñi u ch nh v pH = 12 (ion Mg2+ s b k t t a dư i d ng Mg(OH)2 và không tham gia ph n ng) và chu n ñ xác ñ nh ion Ca2+ b ng complexon III v i ch th murexit (t màu ñ sang màu tím). + Xác ñ nh ion Al3+ : Cho vào dung d ch (pH = 4) ch a ion Al3+ lư ng complexon III l y dư. Sau khi pha loãng dung d ch và cho thêm pyridin, lư ng complexon III dư ñư c chu n ñ b ng dung d ch ZnSO4 tiêu chu n v i ch th eriocrom T ñen (t màu xanh sang màu ñ ). + Xác ñ nh ion PO4 3- : Ion PO4 3- ñư c k t t a dư i d ng MgNH4PO4. 6H2O và ñư c hòa tan l i b ng axit HCl. Sau khi cho vào dung d ch lư ng complexon III l y dư và ch nh pH v pH = 10 b ng dung d ch ñ m anioni, thì lư ng dư c a complexon III ñư c chu n ñ b ng dung d ch tiêu chu n MgSO4 v i ch th eriocrom T ñen ñ n khi dung d ch chuy n t màu xanh sang màu ñ . + Xác ñ nh ion SO4 2- : Cho vào dung d ch lư ng BaCl2 l y dư, l c b k t t a BaSO4. Cho vào dung d ch l c lư ng complexon III l y dư và ñi u ch nh pH v pH = 10 (ñ m amoni), r i chu n ñ lư ng complexon III dư b ng dung d ch tiêu chu n MgSO4 v i ch th eriocrom T ñen ñ n khi dung d ch chuy n t màu xanh sang màu ñ . 9. ƯU NHƯ C ðI M C A PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TH TÍCH Phương pháp phân tích th tích có nh ng ưu như c ñi m chính sau: - Ưu ñi m: - Trang thi t b dùng trong phân tích ñơn gi n và không ñ t ti n nên, có kh năng ph c p cao. - ð chính xác cao, nên cũng ñư c dùng làm phương pháp chu n ñ ki m tra các phương pháp khác và ñ ki m tra các dung d ch m . - Có th dùng ñ phân tích nhi u ion vô cơ. - T c ñ phân tích cao, cao hơn phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a nhi u l n. - Có kh năng t ñ ng hoá, n u s d ng ch th là các công c ño. - Như c ñi m: - ð chính xác không b ng phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a. - Ph ng d ng không l n như phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a. Nhi u ph n ng t o k t t a không ñư c s d ng trong chu n ñ . Câu h i ôn t p 1. Nh ng yêu c u c a ph n ng chu n ñ ? 2. Phân lo i các phương pháp chu n ñ ? Cách tính ñương lư ng gam c a các ch t tham gia ph n ng chu n ñ ? 3. Cách pha ch dung d ch tiêu chu n? 4. Các lo i n ng ñ thư ng dùng trong phân tích th tích? Cách tính k t qu phân tích? 5. ðư ng chu n ñ là gì? Cách xây d ng ñư ng chu n ñ c a t ng ph n ng chu n ñ ? 6. S ñ i màu c a ch th dùng trong chu n ñ ? Cách ch n ch th ? 7. ng d ng ñư ng chu n ñ trong vi c ch n ch th và trong xác ñ nh sai s ch th ?
  • 95. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………95 8. Các phép chu n ñ thư ng dùng (chu n ñ trung hoà, chu n ñ oxi hóa kh , chu n ñ k t t a, chu n ñ t o ph c), nguyên t c và ph m vi ng d ng c a chúng? Bài t p 1. C n cân chính xác bao nhiêu gam H2C2O4.2H2O (TKPT) ñ pha ñư c 2 lít dung d ch tiêu chu n 0,1N dùng trong chu n ñ xác ñ nh KMnO4 trong môi trư ng axit. (ðáp s : 12,6000gam). 2. Tính s gam Na2CO3 (TKPT) ñ pha 250 ml dung d ch, bi t r ng chu n ñ 20 ml dung d ch này thì h t 30 ml dung d ch HCl 0,05N n u k t thúc chu n ñ t i pH = 8,3. Cho: các h ng s axit c a H2CO3 là Ka1 = 4,5.10-7 ; Ka2 = 4,8.10-11 . (ðáp s : 1,9875gam). 3. Chu n ñ 20 ml dung d ch h n h p hai axit H2SO4 và H3PO4. N u k t thúc chu n ñ t i pH = 4,66 thì h t 15 ml dung d ch NaOH 0,1N. N u k t thúc chu n ñ t i pH = 9,8 thì h t 25 ml dung d ch NaOH 0,1N. Tính n ng ñ mol/l c a m i axit trong h n h p ñ u. Cho: các pKa c a H3PO4 là pKa1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,38; axit H2SO4 ñi n li hoàn toàn. (ðáp s : H2SO4 0,0125M, H3PO4 0,05M). 4. Chu n ñ 20 ml dung d ch CH3COOH 0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N. N u phép chu n ñ m c sai s : ± 1%, thì khi k t thúc chu n ñ pH c a dung d ch b ng bao nhiêu? Bi t pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : pH –0,1% = 6,76, pH +0,1% = 10,7). 5. Cho 50ml dung d ch NaOH 0,1N vào 90 ml dung d ch CH3COOH 0,07N, tính pH dung d ch sau ph n ng! C n thêm vào bao nhiêu ml dung d ch NaOH 0,1N n a thì t i ñi m tương ñương? Bi t pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : pH = 5,34, 13ml NaOH 0,1N). 6. Cân 6 gam m u g m NaOH, Na2CO3 và H2O pha thành 1 lít dung d ch. Bi t r ng, chu n ñ 25ml dung d ch này thì h t 16,5 ml dung d ch HCl 0,1N n u k t thúc chu n ñ t i pH 8,3 v i ch th phenolphtalein); còn khi cũng chu n ñ lư ng trên, nhưng k t thúc chu n ñ t i pH = 4 (ch th metyl da cam) thì h t 20,5 ml dung d ch HCl 0,1N. Tính % kh i lư ng các ch t trong m u phân tích? Bi t: H2CO3 có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,32. (ðáp s : 33,33% NaOH, 28,26% Na2CO3, 38,41% H2O). 7. T dung d ch HCl 0,3 N và dung d ch NH4OH 0,2N, tính th tích m i dung d ch c n l y ñ pha ñư c 250 ml dung d ch ñ m có pH = 8,46. Bi t: pKb c a NH4OH = 4,74. (ðáp s : 89,3ml HCl, 160,7ml NH4OH). 8. T dung d ch CH3COOH 1M và dung d ch CH3COONa 1M, hãy tính th tích c n l y các dung d ch ñ pha 250 ml dung d ch ñ m CH3COOH/CH3COONa 1M có pH = 5,08. Bi t: pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : 83,3ml CH3COOH, 166,7ml CH3COONa). 9. Cân 1,2 gam m u ch a Na2CO3, NaHCO3 và t p ch t trơ hoà thành 250 ml dung d ch. Chu n ñ 50 ml dung d ch này, n u k t thúc chu n ñ t i pH = 8,3 thì h t 5,7 ml dung d ch HCl 0,2N, n u k t thúc chu n ñ t i pH = 4 thì h t 15,2 ml dung d ch HCl 0,2 N. Tính % kh i lư ng c a m i mu i trong m u phân tích. Bi t: H2CO3 có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,32. (ðáp s : 50,35% Na2CO3, 26,6% NaHCO3). 10. Cân 0,588gam K2Cr2O7, hoà thành 300 ml dung d ch. C n bao nhiêu ml dung d ch này, ñ khi thêm KI dư và H2SO4 loãng r i chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra h t 25,16 ml dung d ch Na2S2O3 0,1N. (ðáp s : 62,9ml). 11. Hoà tan 4,895 g m u ch ch a KCl và NaCl thành 500 ml dung d ch. Chu n ñ 25 ml dung d ch này h t 20 ml dung d ch AgNO3 0,1N. Tính % kh i lư ng c a CaCl2 trong m u. (ðáp s : 76% KCl).
  • 96. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………96 11. Hoà tan 2,062g m u ch ch a CaCl2 và MgCl2 thành 500 ml dung d ch. Chu n ñ 25 ml dung d ch này h t 35 ml dung d ch AgNO3 0,1N. Tính % kh i lư ng c a KCl trong m u. (ðáp s : 53,83% KCl). 12. Thêm 40 ml dung d ch (NH4)2C2O4 0,1N vào 25 ml dung d ch ch a ion Ca2+ . L c b k t t a, l y ph n dung d ch. Ti n hành chu n ñ dung d ch này trong môi trư ng H2SO4 loãng h t 15 ml KMnO4 0,15N. Tính s gam ion Ca2+ có trong 1 lít dung d ch. (ðáp s : 1,4g ion Ca2+ ). 13. Hoà tan 5 gam m u ch a ion Pb2+ thành dung d ch r i k t t a toàn b lư ng ion Pb2+ dư i d ng PbCrO4. Hoà tan k t t a b ng H2SO4 loãng và thêm KI dư. Chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra h t 25 ml dung d ch Na2S2O3 0,2N. Tính % kh i lư ng Pb trong m u. (ðáp s : 6,9% Pb). 14. Hòa tan hoàn toàn 0,2425 gam m u ch ch a mu i c a các ion Ca2+ và Mg2+ thành 500 ml dung d ch. L y 20 ml dung d ch này và ñi u ch nh pH ñ n 10 r i chu n ñ h t 11,75ml dung d ch complexon III 0,016N v i ch th eriocrom T ñen. N u chu n ñ 10 ml dung d ch này pH = 12 v i ch th murexit h t 4,85 ml dung d ch Trilon B nói trên. Tính % kh i lư ng c a Ca và Mg trong ñá vôi. (ðáp s : 32% Ca, 4,06% Mg). 15. Tính s ml dung d ch ch th K2CrO4 0,5M cho vào 20 ml dung d ch NaCl 0,1N, ñ khi chu n ñ xác ñ nh ion Cl- b ng dung d ch AgNO3 0,05N thì m c sai s + 0,1%. Bi t: TAgCl = 1,78.10-10 ; T Ag2CrO4 = 1,1.10-12 . (ðáp s : ≈ 0,12ml). 16. Hoà tan 0,0202 gam ñá vôi r i k t t a hoàn toàn ion Ca2+ dư i d ng CaC2O4. Hoà tan k t t a b ng dung d ch H2SO4 loãng dư r i thêm vào ñó 35 ml dung d ch KMnO4 0,0366N. Lư ng KMnO4 dư ñư c chu n b ng 9,57 ml dung d ch FeSO4 0,1N. Tính % kh i lư ng c a Ca trong m u phân tích. (ðáp s :31,9%). 17. M t m u nư c khoáng ch ch a mu i hydrocacbonat và sunphat c a các ion Ca2+ và Mg2+ . Chu n ñ 100ml nư c này v i ch th metyl da cam (pHkt = 4) h t 20,5 ml dung d ch HCl 0,04N. M t khác, sau khi ñun nóng r i chu n ñ 50 ml nư c khoáng này pH = 10 v i ch th eriocrom T ñen thì h t 20 ml dung d ch Trilon B 0,025N. Tính ñ c ng toàn ph n và ñ c ng vĩnh c u c a nư c khoáng. (ðáp s : ð c ng t m th i K = 8,2, ñ c ng vĩnh c u K = 10). 18. Hoà tan 5 gam m u có ch a ñ ng thành 250ml dung d ch ion Cu2+ . L y 25 ml dung dich này cho tác d ng v i dung d ch KCNS và KI l y dư. Chu n ñ lư ng I2 gi i phóng ra h t 15 ml dung d ch Na2S2O3 0,1N. Tính % kh i lư ng Cu trong m u. (ðáp s :19,2% Cu).
  • 97. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………97 Chương IV PHÂN TÍCH CÔNG C 1. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP Phân tích công c là cách thư ng g i c a phân tích b ng công c g m các phương pháp phân tích mà ñó dùng các máy ño ñ ñánh giá và theo dõi các ñ i lư ng v t lí, hoá h c liên quan ñ n h phân tích. Phân tích công c là lĩnh v c r t r ng bao g m nhi u phương pháp khác nhau, d a vào tương tác c a ch t c n phân tích v i các tác nhân phân tích và tính ch t ñ c trưng c a ñ i lư ng ño có th chia thành các nhóm cơ b n sau: các phương pháp quang h c, các phương pháp ño ñi n t , các phương pháp tách, các phương pháp nhi t. 1.1. Nhóm phương pháp quang h c D a trên s tương tác c a ch t c n phân tích v i các b c x ñi n t ho c s phát ra các b c x ñi n t c a ch t c n phân tích. V t th ñư c c u t o b i các nguyên t và các phân t . S tương tác c a chúng v i các b c x ñi n t r t khác nhau và cho các hi u ng quang h c khác nhau. Vi c ño các hi u ng quang h c này s giúp phân tích ñư c các ch t. D a trên hi u ng quang h c khi v t ch t tương tác v i b c x ñi n t có th chia các phương pháp quang h c thành hai nhóm chính: - Các phương pháp quang ph , là các phương pháp d trên s trao ñ i năng lư ng gi a v t ch t và b c x ñi n t . - Các phương pháp không quang ph , là các phương pháp d a trên s thay ñ i m t s tính ch t quang h c c a b c x ñi n t dư i tác ñ ng c a v t ch t c n nghiên c u, song, năng lư ng c a b c x ñi n t không b thay ñ i. a. Các phương pháp quang ph B c x ñi n t (ánh sáng) là khái ni m r t r ng g m t p h p c a các h t photon (h t ánh sáng, tia ánh sáng) có năng lư ng khác nhau. X p theo năng lư ng c a tia b c x ñi n t t cao xu ng th p cao s có các lo i tia chính sau: tia vũ tr , tia dz , tia rơnghen, tia t ngo i, ánh sáng nhìn th y, tia h ng ngo i, b c x nhi t, sóng vô tuy n, sóng rañio… V t ch t nghiên c u luôn ch a các h t electron, proton, neutron. tr ng thái bình thư ng, các h t này luôn n m trên các quĩ ñ o xác ñ nh ph thu c vào năng lư ng c a nó, nhưng khi nó nh n thêm năng lư ng (b c x ñi n t , nhi t, công…) nó có th thay ñ i quĩ ñ o và h u qu là d n ñ n các hi u ng quang h c ti p theo, ñó là v t ch t h p th b c x ñi n t ho c phát ra b c x ñi n t . Khi v t ch t h p th b c x ñi n t s t o ra quang ph h p th , còn khi v t ch t phát ra b c x ñi n t s t o ra quang ph phát x . Tuỳ theo b c x ñi n t mà v t ch t h p th ho c phát ra có th ño ñư c, ñã xây d ng các phương pháp ño như: quang ph h p th rơnghen, quang ph phát x rơnghen, quang ph h p th nguyên t , quang ph phát x nguyên t , quang ph h p th phân t vùng t ngo i và kh ki n, quang ph huỳnh quang, quang ph h p th h ng ngo i, phương pháp c ng hư ng t h t nhân.
  • 98. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………98 b. Các phương pháp không quang ph Ngoài năng lư ng c a mình b c x ñi n t còn các tính ch t khác như hư ng truy n, m t ph ng truy n c a nó. Khi b c x chuy n t môi trư ng này sang môi trư ng khác các tính ch t này cũng thay ñ i theo, t o ra các hi u ng quang h c như s chi t quang, s phân c c quang. Vi c ño các hi u ng này cho các phương pháp: phương pháp ño chi t quang và phương pháp ño phân c c. 1.2. Nhóm các phương pháp ñi n t D a trên vi c theo dõi các tính ch t ñi n, t c a h c n phân tích ho c tương tác c a các ch t c n phân tích v i các ñ i lư ng ñi n t , t ñó cho các phương pháp ño ñi n và các phương pháp ño t . Phương pháp ño ñi n d a trên các quá trình v t lí, hóa h c x y ra trên ñi n c c và trong dung d ch gi a hai ñi n c c. Các quá trình này g n li n v i s bi n ñ i các ñ i lư ng v t lí như: ñi n th (E), dòng ñi n (I, i), ñi n tr (R), ñi n dung (C), tr kháng (L), ñ d n ñi n (S)… Nh ng ñ i lư ng v t lí k trên ñ u liên quan ñ n n ng ñ và b n ch t c a ch t phân tích. Thông qua vi c ño các ñ i lư ng v t lí này có th xác ñ nh ñư c thành ph n ñ nh tính, thành ph n ñ nh lư ng các ch t c n phân tích trong h . D a vào m i quan h c a ñ i lư ng v t lí ño ñư c v i ch t c n phân tích ñã xây d ng nhi u phương pháp ño ñi n khác nhau: phương pháp ño ñi n th , phương pháp c c ph , phương pháp von – ampe, phương pháp ñi n kh i lư ng, phương pháp ño ñ d n ñi n, phương pháp ñi n di… 1.3. Nhóm các phương pháp tách ð i b ph n các phương pháp phân tích hoá h c và nhi u phương pháp phân tích công c c n có s tách các ph n gây nhi u trư c khi ti n hành các phép ño. Có th tách ch t gây nhi u ho c thành ph n c n phân tích ra kh i h n h p. Phương pháp tách không ch lo i b thành ph n gây nhi u mà còn có th làm giàu m u. Các phương pháp tách thông d ng là phương pháp k t t a, phương pháp ñi n phân, phương pháp chưng c t, phương pháp chi t, phương pháp s c kí. 1.4. Nhóm các phương pháp nhi t D a trên s phân hu ho c chuy n c u trúc c a ch t c n phân tích dư i s tác ñ ng c a nhi t. Nhi t ñ mà ñó di n ra ph n ng hoá h c g i là nhi t ñ phân hu , nhi t ñ chuy n hoá, nó bi u th y u t ñ nh tính c a ch t c n phân tích. Kh i lư ng v t ch t b m t ñi do s phân hu b i nhi t cho bi t y u t ñ nh lư ng c a v t c n phân tích. Trong khuôn kh cho phép c a giáo trình, dư i ñây ch trình bày v nguyên t c c a các phương pháp h p th vùng t ngo i và ánh sáng nhìn th y, phương pháp ño ñi n th và phương pháp chi t. 2. PHƯƠNG PHÁP QUANG PH H P TH PHÂN T VÙNG T NGO I VÀ ÁNH SÁNG NHÌN TH Y Trong t nhiên, các phân t luôn luôn có các d ng chuy n ñ ng: chuy n ñ ng quay c a các phân t , dao ñ ng c a các electron liên k t, s chuy n orbitan c a electron trong phân t . ng v i các d ng chuy n ñ ng s có các d ng năng lư ng tương ng ñ c trưng cho phân t . Gi a các d ng chuy n ñ ng, n u so sánh ñ l n năng lư ng thì có: Năng lư ng chuy n ñ ng quay (Er) nh hơn năng lư ng dao ñ ng (Eo) và năng lư ng chuy n d ch orbitan (Ee): Er<E0<Ee.
  • 99. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………99 Năng lư ng c a tia t ngo i và ánh sáng nhìn th y tương ñương v i năng lư ng Ee, nên nó t o nên s d ch chuy n electron t orbian này sang orbitan khác (thay ñ i tr ng thái orbitan) t o nên quang ph . Khi v t ch t h p th b c x ñi n t có quang ph h p th vùng t ngo i và kh ki n, thư ng ñư c g i là quang ph h p th d ch chuy n electron. Vùng ánh sáng t ngo i và ánh sáng nhìn th y g m các sóng có bư c sóng t 200 – 800 nm (2000 – 8000 AO ) có năng lư ng ñ ñ kích thích các electron liên k t d ch chuy n t orbitan liên k t sang orbitan ph n liên k t. Vùng ánh sáng này ñư c chia thành 3 vùng nh v i các bư c sóng ánh sáng (λ ) khác nhau: - Bư c sóng <200nm - vùng t ngo i chân không - Bư c sóng t 200 ñ n 400nm - vùng t ngo i g n - Bư c sóng t 400 ñ n 800nm - vùng ánh sáng nhìn th y. Thông thư ng hay s d ng vùng ánh sáng t ngo i và ánh sáng nhìn th y, vì d kh ng ch ñi u ki n ño. Phương pháp ño v i d i b c x ñi n t có các bư c sóng t 400 ñ n 800nm còn ñư c g i là phương pháp tr c quang so màu hay ng n g n là phương pháp so màu. Phương pháp so màu d a trên s chuy n thành ph n xác ñ nh thành h p ch t h p th ánh sáng vùng nhìn th y r i ño lư ng h p th ánh sáng, t ñó suy ra hàm lư ng thành ph n c n phân tích. 2.1. Cơ s lí thuy t c a phương pháp so màu a. ð nh lu t Bugơ - Lambe- Bia Gi s t n t i m t môi trư ng ñ ng nh t có chi u dày là l ch a ch t màu có kh năng h p th ánh sáng. Cho tia sáng ñơn s c có bư c sóng λ và cư ng ñ Io ñi qua môi trư ng ñó (tia sáng này không b ph n x , khúc x và tán x ). Sau khi b môi trư ng h p th , dòng sáng y u ñi và ch còn cư ng ñ I. Quan h gi a Io và I ñư c xác ñ nh theo ñ nh lu t Bugơ - Lambe- Bia: I/Io=10- ε lC (IV- 1) ð t A = -lg I/Io và g i là ñ h p th quang, thì: A = ε lC (IV- 2) Trong ñó: - ε là h s h p th n ng ñ , h s này ch ph thu c vào b n ch t c a ch t màu và bư c sóng ánh sáng h p th , n u n ng ñ C ñư c tính b ng mol/lít thì ε là h s h p th phân t gam và thư ng không l n hơn 2.105 , n u C tính b ng n ng ñ % thìε là h s h p th %… - l là chi u dày c a t ng h p th ánh sáng, ño b ng cm, - C là n ng ñ ch t màu, có th là n ng ñ M, %, mg/ml… Như v y, ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia phát bi u như sau: ñ h p th quang c a dung d ch h p th màu là t l thu n v i chi u dày c a t ng h p th màu và n ng ñ ch t màu có trong t ng ñó. ð nh lu t Bugơ - Lambe - Bia còn ñư c g i là ñ nh lu t Lambe - Bia, ñ h p th quang A còn ñư c g i b ng m t thu t ng khác ñó là m t ñ quang D. b. Tính ch t c a ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia: Tính ch t quan tr ng nh t c a ñ nh lu t này ñó là tính c ng tính. Tính c ng tính này ñư c th hi n theo 3 hư ng sau: - Tính c ng tính theo chi u dày c a t ng h p th màu:
  • 100. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………100 N u có th chia t ng h p th màu thành n ph n nh thì t ng ñ h p th quang c a các ti u ph n là ñ h p th quang c a toàn b dung d ch màu. T c: A = ε lC = εl1C +εl2C + …+ εlnC = εC∑n i=1 li, (IV- 3) trong ñó: l = l1 + l2 + …+ ln. ng d ng tính ch t này, có th tăng ñ h p th quang c a dung d ch màu loãng b ng vi c s d ng ng màu (cuvet) có kích thư c hơn l n ho c gi m ñ h p th quang c a dung d ch màu ñ c b ng vi c s d ng cuvet có kích thư c nh l n, ñ vi c ño ñ h p th quang ñ t ñ chính xác cao. Trong th c t , ch s n xu t các cuvet có ñ dày t 0,1 ñ n 10cm, thư ng là cuvet 1cm. Không dùng các lo i cuvet nh hơn 0,1cm, vì lúc này r t khó rót dung d ch vào cuvet; không dùng các lo i cuvet l n hơn 10cm, vì lúc này s khúc x ánh sáng quá l n gây sai s phân tích. - Tính c ng tính theo n ng ñ ch t h p th màu: N u có th chia n ng ñ ch t h p th màu thành n ph n nh thì t ng ñ h p th quang c a các ti u ph n là ñ h p th quang c a toàn b dung d ch màu. T c: A = ε lC = εlC1 +εlC2 + …+ εlCn = εl∑n i=1 Ci, (IV- 4) trong ñó: C = C1 + C2 + …+ Cn ng d ng tính ch t này, có th tăng ñ h p th quang c a dung d ch màu loãng b ng vi c cách cho thêm ch t màu ho c gi m ñ h p th quang c a dung d ch màu ñ c b ng pha loãng dung d ch màu hay l y lư ng ch t màu ít hơn làm phân tích, ñ vi c ño ñ h p th quang ñ t ñ chính xác cao. - Tính c ng tính theo thành ph n các ch t h p th màu: N u trong dung d ch có n ch t h p th màu và m i ch t màu ñ u tuân th ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia thì t ng ñ h p th quang c a các ch t màu là ñ h p th quang c a toàn b dung d ch màu. T c: A = ε lC = ε1lC1 +ε2lC2 + …+ εnlCn = l.∑n i=1 εi Ci (IV- 5) ng d ng tính ch t này có th có th gi i bài toán phân tích nhi u ch t màu trong dung d ch phân tích. Dùng máy ño ñ xác ñ nh ñ h p th quang. ð chính xác c a máy ño là cao nh t khi A = 0,4343. Song, trong kho ng A t 0,15 - 0,7, sai s ño là không ñáng k , do ñó khi ño A c n ñi u ch nh chi u dày t ng h p th hay n ng ñ ch t màu ñ giá tr A ño ñư c n m trong kho ng ñó. Ngoài vi c ño A, còn có th ño truy n quang T%: T% = (I/Io).100. Tuy nhiên, phép ño này ít ñư c s d ng trong phân tích ñ nh lư ng, vì hàm s T% = f(C) không tuy n tính như hàm s A = f(C). Thư ng ch dùng ño T% khi căn ch nh máy ño. Lưu í: T% = 100 thì A = 0. c. Ph m vi ng d ng c a ñ nh lu t Bugơ - Lambe - Bia: ð nh lu t Bugơ - Lambe - Bia ch tuy n tính trong các ñi u ki n sau: + Ánh sáng ñi qua dung d ch màu là ánh sáng ñơn s c, vì ñ i v i các ánh sáng có các bư c sóng khác nhau thì h s h p th màu c a ch t màu khác nhau d n ñ n ñ h p th quang ño ñư c s khác nhau. T c, ng v i hai bư c sóngλ 1 vàλ 2 có: Aλ1 = ε λ1.l.C ≠ Aλ2 = ε λ2.l.C. + V i m t kho ng n ng ñ ch t màu. ð th bi u di n s ph thu c A = f(C) thư ng có các d ng như trong các hình H.1a.4, H.1b.4.
  • 101. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………101 Nguyên nhân t o ra các d ng này như sau: - D ng 1: ðây là ñư ng lí thuy t. - D ng 2: n ng ñ quá cao, các ch t màu che khu t nhau d n ñ n ñ h p th quang dung d ch b gi m. - D ng 2, 3: n ng ñ quá cao, các ch t màu c u trúc l i t o ra ch t m i có h s h p th khác v i ch t màu n ng ñ th p, d n ñ n ñ h p th quang dung d ch tăng (d ng 3) ho c gi m (d ng 2). - D ng 4: ð i v i các ch t phân tích mà màu c a nó có ñư c nh t o ph c ch t màu, song, h ng s b n không ñ l n, thì n ng ñ th p c a ch t c n phân tích ph n ng t o màu chưa x y ra ho c x y ra không hoàn toàn, d n ñ n ñ h p th quang b gi m. Còn n ng ñ cao thì nguyên nhân l i như các d ng ñư ng 2, 3. Do ñó khi ño c n ki m tra s tuy n tính c a ñ nh lu t ñ xác ñ nh kho ng dung d ch c n ño. ð i v i các d ng ñư ng 2, 3, n ng ñ ño là t 0 ñ n C1, còn v i d ng ñư ng 4 là t C1 ñ n C2. a b Hình H.1a.4, H.1b. 4: M t s d ng ñư ng A = f(C) +Dung d ch màu là dung d ch th t, t c trong dung d ch không có k t t a, huy n phù hay nhũ tương, vì các h t này tán x m nh ánh sáng và làm thay ñ i cư ng ñ ánh sáng ñi ra kh i cuvet chi u vào b phân ño. + ði u ki n ño là th ng nh t m i m u, vì ño so màu là phép ño so sánh. Khi ñi u ki n ño thay ñ i có th d n ñ n: - N ng ñ ch t màu thay ñ i. Ví d : Khi s d ng dung môi là các ch t d bay hơi, n u th i gian ño không như nhau, lư ng dung môi bay ñi không như nhau d n ñ n n ng ñ bi n ñ i khác nhau, t o nên sai s phân tích. - Thay ñ i d ng ch t màu. Ví d : Khi ño màu vàng c a ion CrO4 2- , n u pH dung d ch thay ñ i chuy n sang môi trư ng axit, trong dung d ch hình thành ion Cr2O7 2- có màu da cam: 2 CrO4 2- + 2H+ = Cr2O7 2- + H2O, vàng da cam làm sai l ch s ño.
  • 102. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………102 + Không pha loãng dung d ch màu, nh t là ñ i v i các ph c ch t màu không b n vì khi pha loãng ph c ch t màu b phân li, ví d : ML ⇆ M + L làm cho ph c ch t màu thay ñ i v cư ng ñ màu cũng như d ng màu (màu c a d ng ML sang màu c a d ng L) 2.2. Nh ng yêu c u ñ i v i ph c ch t màu Trong nhi u trư ng h p ch t c n phân tích không có màu ho c cư ng ñ màu không ñ l n, ph i t o màu cho chúng b ng các ph n ng thích h p. Vi c t o màu thư ng d a trên các ph n ng t o ph c ch t có màu. Ph n ng ñư c l a ch n ph i tho mãn các yêu c u sau: * Ph c ch t ph i có ñ b n l n: Ph c ch t càng b n thì nh hư ng c a s pha loãng và các ph n ng ph càng gi m nên phép ño ñ t ñ chính xác cao. Ngoài ra, không c n ph i dùng quá dư thu c th , cho phép gi m chi phí phân tích. * Ph c ch t ph i có h s h p th phân t gam l n: Ph c ch t có h s h p th gam l n thì phép ño s nh y cao, cho phép phân tích lư ng nh v i ñ chính xác cao hơn, ví d : ph c ch t [Cu((NH3)4]2+ cóε = 500, còn ph c ch t c a ion Cu2+ v i dithizon cóε = 5000, do ñó, phép ño v i ph c ch t Cu - dithizon s nh y hơn 10 l n. *Ph c ch t ph i có thành ph n xác ñ nh: T c trong dung d ch ch có m t ph c ch t màu hình thành, b i vì m i ch t màu có m t giá tr ε và như v y, khi trong dung d ch hình thành nhi u ch t màu thì tính tuy n tính c a ñ nh lu t Lamba - Bia s b vi ph m khi qui n ng ñ ch t phân tích v m t d ng ch t màu nào ñó. Mu n cho trong dung d ch ch t n t i m t ch t màu c n ch n các ñi u ki n ph n ng thích h p như: - Dùng thu c th ph i có tính ch n l c cao, t c ch t o màu v i m t ion nh t ñ nh. Ví d : xác ñ nh ion Fe3+ trong h n h p v i các ion Al3+ , Ca2+ , Mg2+ , thì ch n thu c th là KCNS và ti n hành ph n ng môi trư ng axit pH = 2, vì ch có ion Fe3+ t o ph c ch t màu, còn các ion khác không ph n ng. - Thu c th ph i có n ng ñ xác ñ nh ñ b o ñ m ch có m t ph c ch t màu ñư c hình thành, b i vì ph n ng t o ph c ch t thư ng x y ra theo nhi u b c. Ví d : ph n ng t o ph c ch t màu gi a ion Fe3+ và ion CNS- x y ra như sau: Fe3+ + 2CNS- = [Fe(CNS)2 ]+ , khi [CNS- ]dư = 1,2.10- 2 M Fe3+ + 3CNS - = [Fe(CNS)3], khi [CNS- ]dư = 4.10-2 M Fe3+ + 4CNS - = [Fe(CNS)4]- , khi [CNS- ]dư = 1,6.10- 1 M Fe3+ + 5CNS - = [Fe(CNS)5]2- , khi [CNS- ]dư = 7.10-1 M Theo s bi n ñ i c a n ng ñ thu c th mà màu s c c a ph c ch t bi n ñ i t màu vàng sang màu ñ . Do ñó, ñ ch có m t lo i ph c ch t màu hình thành ph i cho lư ng dư thu c th như nhau c dung d ch phân tích và dung d ch tiêu chu n. - pH môi trư ng ph i n ñ nh m t giá tr nh t ñ nh, b i vì các ion kim lo i trong dung d ch ch u s thu phân: Mm+ + H2O ⇄ M(OH)(m-1)+ + H+
  • 103. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………103 M(OH)(m-1)+ + H2O ⇄ M(OH)2 (m-2)+ + H + … và ligand (ph i t ) (L) thư ng là các axit, bazơ nên s t o ph c ch t gi a các cation Mm+ và các ph i t L ph thu c vào pH môi trư ng. Ví d : Ph n ng t o ph c ch t màu gi a các ion Fe3+ và CNS- ch x y ra pH < 2,5, vì pH cao hơn thì ion Fe3+ b thu phân: Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ Hay ph n ng t o ph c ch t màu gi a ion Fe3+ và axit salyxilic (sal) x y ra như sau: Fe3+ + sal = [Fe(sal)]+ + 2H+ pH < 4 tím ñ Fe3+ + 2sal = [Fe(sal)2]- + 4H+ pH 4 → 9 ñ Fe3+ + 3sal = [Fe(sal)3]3- + 6H+ pH > 9 vàng Nên, trong phân tích so màu ion Fe3+ v i thu c th axit salyxilic thư ng ti n hành t i pH = 2 – 2,5. * Ph c ch t màu ph i b n v i th i gian ñ k p ño ñ h p th quang: Th i gian thích h p ñ ño là khi ñ h p th quang dung d ch ñ t c c ñ i và không ñ i. Th i gian b n c a ch t màu càng dài càng t t, ít nh t ph i ñ t t 5 – 10 phút. ðư ng bi u di n s ph thu c A = f(t) thư ng có 2 d ng H.2a.4 và H.2b.4. Như v y, v i d ng ñư ng như hình H.2a.4 thì th i gian ño là t 0 – t1, hình H.2b.4 là t t1 – t2, các kho ng th i gian này ñ u ph i ñ t t 5 ñ n 10 phút tr lên. N u ph c ch t kém b n v i th i gian thì có th dùng thang màu gi . Thang màu gi là dãy dung d ch có màu và cư ng ñ màu gi ng màu dung d ch kh o sát nhưng màu b n hơn. Thang màu gi thư ng ñư c pha t các h p ch t vô cơ. Ví d : kh o sát màu da cam c a caroten có th dung d ch K2Cr2O7 ñ pha thang màu gi . a b Hình H.2a.4 và H.2b.4: ðư ng bi u di n ph thu c A= f(t) 2.3. Ph h p th và ch n bư c sóng ño * Ph h p th : Ph h p th là ñư ng bi u di n s ph thu c c a giá tr ñ h p th quang A ho cε vào bư c sóng ánh sáng. Trong vùng ánh sáng nhìn th y, thư ng g p ph h p th v i m t c c ñ i (hình H.3.4).
  • 104. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………104 Hình H.3.4: Ph h p th c a thu c th và ph c ch t màu: 1- Thu c th , 2- Ph c ch t màu Ph h p th là thông tin r t quan tr ng ñư c ng d ng trong phân tích ñ nh tích và ñ nh lư ng. Trong phân tích ñ nh tính: Ph h p th là m t thông s ñ c trưng cho m i ch t nên qua vi c xác ñ nh ph h p th có th xác ñ nh ñư c thành ph n ñ nh tính c a dung d ch phân tích. Tuy v y, không s d ng ph h p th trong phân tích ñ nh tính các ch t vô cơ. Trong phân tích các h p ch t h u cơ, cũng ch dùng ph h p th ñ ki m tra ñ s ch c a các ch t thông qua so sánh ph h p th c a ch t c n phân tích v i ph h p th c a ch t chu n. Trong phân tích ñ nh lư ng: Dùng ph h p th ñ ch n bư c sóng ño ñ h p th quang. * Ch n bư c sóng ño ñ h p th quang: Ch n bư c sóng ño ñ h p th quang là m t khâu r t quan tr ng trong phân tích ñ nh lư ng b ng phương pháp so màu, vì nó có nh hư ng l n ñ n ñ chính xác và ñ nh y c a phép phân tích. Vi c ch n bư c sóng ño d a trên các nguyên t c sau: + Trư ng h p dung d ch ch có ch t phân tích h p th màu còn thu c th không h p th màu, thì ch n bư c sóng ño (λ ), ñó ñ h p th quang ñ t giá tr c c ñ i, vì ñây nh hư ng c a bư c sóng ño ñ n k t qu phân tích là nh nh t. Bư c sóng ñoλ ng v i giá tr A c c ñ i g i làλ max. + Trư ng h p thu c th cũng h p th màu, thì có th ch n bư c sóng ño theo 1 trong 2 cách sau: - Cách th nh t: ch n bư c sóng ño sao cho ñó hi u h s h p th phân t gam c a ph c ch t màu và c a thu c th (∆ε ) ñ t giá tr c c ñ i. - Cách th hai: ch n bư c sóng ño sao cho ñó ñ ng th i hi u h s h p th phân t gam c a ph c ch t màu và c a thu c th (∆ε ) ñ t giá tr c c ñ i và t s ε ph c ch t màu/ε thu c th cũng ñ t c c ñ i. Trong trư ng h p này, ñôi khi cũng ph i hài lòng v i ∆ε g n v i giá tr c c ñ i. + Trư ng h p phân tích h n h p nhi u ch t màu:
  • 105. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………105 D a trên s c ng tính c a ñ nh lu t Lambe - Bia (bi u th c IV- 5), có th xác ñ nh n ch t màu cùng m t lúc n u ño ñ h p th quang c a dung d ch phân tích n bư c sóng λ i ( i = 2, 3,…, n) khác nhau. Như v y, khi bi u di n ñ h p th quang t ng bư c sóng s có n phương trình th hi n m i tương quan Aλ 1, Aλ 2, …., Aλ n v i các n ng ñ c a n ch t màu. Gi i h phương trình b c nh t này s thu ñư c các giá tr n ng ñ c a các ch t màu. Thông thư ng hay ch n các bư c sóng ng v i s h p th c c ñ i c a t ng ch t màu. Ví d : Xác ñ nh ñ ng th i chlorophyl a và chlorophyl b trong dung d ch d a vào vi c ño ñ h p th quang 2 bư c sóng 662nm (λ max c a chlorophyl a) và 644nm (λ max c a chlorophyl b). * T o ánh sáng ñơn s c: Hi n nay, có 3 phương pháp t o ánh sáng ñơn s c, ñó là dùng kính l c, dùng lăng kính và dùng m ng. Ph bi n nh t là 2 phương pháp dùng kính l c và dùng lăng kính, vì s n ph m t o ra có giá thành r cho phép s n xu t các máy ño v i giá thành r . + Phương pháp dùng kính l c: ðó là d ng c làm b ng kính trong ñó ñã hoà tan nh ng ch t màu có th h p th m t ph n ánh sáng tr ng, do ñó, ch cho ph n ánh sáng c n thi t ñi qua. B l c này có ñ phân gi i 20 – 100 nm tuỳ theo t ng kính l c, vì th , khi c n ño ñ h p th quang m t bư c sóng c th , không th dùng lo i máy ño v i phương pháp t o ánh sáng ñơn s c này. Hi n nay, thư ng các máy ño ñư c thi t k v i 5 - 7 kính l c cho vùng ánh sáng nhìn th y. + Phương pháp dùng lăng kính: ðây là phương pháp tách ánh sáng d a trên s khúc x c a các tia ánh sáng khi ñi qua lăng kính. Ánh sáng tr ng khi ñi qua lăng kính s b tách ra thành các ánh sáng màu khác nhau. ð phân gi i ñ t 0,1 - 0,5nm, ñ t ñ chính xác c n thi t cho ño ñ h p th quang c a m t bư c sóng c th . 2.4. ðo so màu a. Máy so màu Máy ño có hai lo i, lo i 1 tia sáng (H.4a.4) và lo i hai tia sáng (H.4b.4). Lo i 1 tia sáng ñơn gi n, r ti n, song, không th t ghi quang ph (ph h p th ), thư ng dùng trong ño ng d ng, ño phân tích ñ nh lư ng. Lo i 2 tia sáng cho phép t ghi quang ph , song, ñ t ti n, thư ng dùng trong nh ng nghiên c u cơ b n g m c nghiên c u phân tích ñ nh tính và phân tích ñ nh lư ng. ð t o ánh sáng tr ng dùng ñèn s i ñ t vonphram, ñ t o ánh sáng t ngo i dùng ñèn thu ngân ho c ñèn deuteri. Cuvet dùng cho ño vùng ánh sáng nhìn th y ñư c làm t thu tinh thư ng, song, cho ño vùng ánh sáng t ngo i g n ph i làm t thu tinh th ch anh. a
  • 106. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………106 b Hình H.4a.4, H.4b.4: Sơ ñ máy ño so màu: a- lo i 1 tia sáng, b- lo i 2 tia sáng b. Các phương pháp so màu * Phương pháp so màu b ng m t: M t có kh năng ñánh giá m c ñ b ng nhau c a hai cư ng ñ ánh sáng, nên th c ch t phương pháp so màu b ng m t là dùng m t ñ so sánh cư ng ñ màu c a dung d ch phân tích v i cư ng ñ màu c a dung dich tiêu chu n. Thư ng phương pháp này có ñ chích xác không cao (sai s kho ng 5 - 10% ho c l n hơn tuỳ t ng màu), song, ti n hành ñơn gi n và nhanh, r t thích h p cho phân tích t i hi n trư ng. ð ti n hành xác ñ nh các ch t có th s d ng các phương pháp sau: + Phương pháp d y tiêu chu n: L y 6 ng nghi m ñ ng nh t, cho vào ñ y dung d ch tiêu chu n c a ch t c n xác ñ nh v i lư ng tăng d n. Sau ñó, thêm dung d ch thu c th và các hoá ch t c n thi t khác ñ n th tích b ng nhau s nh n ñư c dãy tiêu chu n v i cư ng ñ màu tăng d n (ñư c g i là dãy màu chu n). Cho m t lư ng dung d ch phân tích vào ng nghi m khác (gi ng ng làm dãy tiêu chu n) và cũng ti n hành tương t như ñã làm v i ng tiêu chu n. ðem so sánh ng phân tích v i dãy màu chu n, n u màu gi ng màu c a ng tiêu chu n nào thì hàm lư ng ch t phân tích b ng hàm lư ng c a ch t ñó có trong ng tiêu chu n, n u màu c a ng phân tích n m gi a màu c a hai ng tiêu chu n thì hàm lư ng ch t phân tích b ng trung bình c ng lư ng ch t ñó có trong hai ng tiêu chu n. + Phương pháp pha loãng: L y 2 ng nghi m như nhau, cho vào ng 1 dung d ch tiêu chu n và vào ng 2 dung d ch phân tích. Ti n hành t o màu như nhau cho c hai ng. N u màu c a hai ng không như nhau, thì cho thêm dung môi vào ng có màu ñ m hơn ñ n khi màu hai ng b ng nhau. Ghi th tích c a c hai ng. Lư ng ch t phân tích ñư c tính theo bi u th c IV- 6: wpt = wtc.Vpt/Vtc , (IV- 6) Trong ñó: wtc - là kh i lư ng ch t tiêu chu n, wpt - là kh i lư ng ch t phân tích, Vtc - là th tích dung d ch c a ng ch a ch t tiêu chu n, Vpt - là th tích dung d ch c a ng ch a ch t phân tích. Phương pháp này ch dùng cho phân tích các ch t màu b n, không b phân hu do s pha loãng. + Phương pháp chu n ñ so màu: L y hai ng nghi m như nhau. Cho vào ng th nh t dung d ch phân tích, cho thêm các thu c th và hoá ch t khác ñ t o màu r i và lên th tích V. Cho vào ng th hai ch có thu c th và các hoá ch t khác và cũng lên th tích V. Dùng buret nh t ng gi t dung d ch tiêu chu n n ng ñ cao (ñ cho s thay ñ i th tích sau này là không ñáng k , <10%) vào ng 2 cho ñ n khi màu c a hai ng như nhau. D a vào lư ng dung d ch tiêu chu n ñã dùng suy ra hàm lư ng ch t c n phân tích. * Phương pháp so màu b ng máy:
  • 107. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………107 Dùng máy ñ ño chính xác ñ h p th quang A c a dung dich ch t màu, r i t ñ h p th quang ño ñư c suy ra ch t c n phân tích theo ñ nh lu t Lambe - Bia. Máy ño có ñ chính xác r t cao, sai s thư ng không vư t quá 2%, do ñó vi c t o màu ph i ti n hành trong các bình ñ nh m c dung tích 25 –100ml. Phương pháp ño có ñ nh y l n (có th ño màu c a dung d ch có n ng ñ 10-6 M), nên ñư c s d ng nhi u trong phân tích vi lư ng. Khi ño ph i ch nh bư c sóng ño v giá tr ñã ch n. Thư ng s d ng hai phương pháp ño: phương pháp ñư ng chu n và phương pháp thêm vào. + Phương pháp ñư ng chu n: Vi c chu n b các bình màu chu n ñư c ti n hành như làm thang chu n trong phương pháp so màu b ng m t, song, thay cho vi c dùng ng nghi m s d ng các bình ñ nh m c có dung tích 25ml, 50ml. 100ml. ðo ñ h p th quang c a dãy chu n và d ng ñ th ph thu c A = f(C) (qua ñó cũng xác ñ nh gi i h n kho ng tuy n tính c a ñ nh lu t Lambe-Bia (các hình H.1a.4, H.1b.4). Chu n b bình màu dung d ch phân tích tương t như trên và ño ñ h p th quang c a nó: Apt. T ñ th bi u di n A = f(C) (các hình H.1a.4, H.1b.4) và giá tr c a Apt suy ra n ng ñ dung d ch phân tích. Phương pháp ñư ng chu n r t thích h p cho phân tích hàng lo t m u. Tuy v y, phương pháp này b nh hư ng b i các ion l có trong dung d ch phân tích. + Phương pháp thêm vào: L y hai bình ñ nh m c. Cho vào bình th nh t dung d ch c n phân tích và ti n hành ph n ng màu. ðo ñ h p th quang c a dung d ch Apt. Cho vào bình th hai cũng v i lư ng dung d ch phân tích như bình m t nhưng có thêm m t lư ng xác ñ nh dung d ch tiêu chu n c a ch t c n xác ñ nh và ti n hành ph n ng hi n màu. ðo ñ h p th quang c a dung d ch A. Kh i lư ng ch t c n phân tích ñư c xác ñ nh b i bi u th c IV- 7: wpt = wtc.(Apt/(A – Apt) (IV- 7) trong ñó: wtc - là kh i lư ng ch t tiêu chu n, wpt - là kh i lư ng ch t phân tích, A - là ñ h p th quang c a bình g m ch t c n phân tích và ch t tiêu chu n, Apt - là ñ h p th quang c a bình ch có ch t c n phân tích. Phương pháp thêm vào ch thích h p cho trư ng h p phân tích ít m u (1 – 2 m u). Phương pháp này ít b nh hư ng b i các ion l có trong dung d ch phân tích. 3. PHƯƠNG PHÁP ðO ðI N TH 3.1. ð t v n ñ Phương pháp ño ñi n th là d a trên vi c ño th ñi n c c c a ñi n c c nhúng trong dung d ch phân tích, th c a ñi n c c này là hàm c a n ng ñ ch t c n phân tích: E = f(C). Như v y, t giá tr th ño ñư c c a ñi n c c có th suy ra n ng ñ ch t c n phân tích. ði n c c này ñư c g i là ñi n c c ño (ñi n c c làm vi c, ñi n c c ch th ). Phương pháp ño ñi n th ñư c ti n hành theo cách ño tr c ti p (t c thông qua hi u ñi n th ño ñư c tính ra hàm lư ng ch t c n phân tích), ví d : ño pH, ño các ion Ag+ , Cl- và m t s ion khác ho c cách ño gián ti p, ví d : chu n ñ v i vi c s d ng phương pháp ño hi u ñi n th ñ xác ñ nh ñi m tương ñương. Cách ño th hai ñư c ng
  • 108. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………108 d ng r ng rãi trong chu n ñ trung hoà, chu n ñ k t t a, chu n ñ t o ph c và ñ c bi t trong chu n ñ oxi hoá kh . 3.2. ði n c c Có th chia ñi n c c theo cơ ch ho t ñ ng làm hai nhóm chính: 1- nhóm có th ñi n c c hình thành do x y ra s trao ñ i e trên b n ñi n c c, 2- nhóm ñi n c c có th ñi n c c hình thành do s trao ñ i ho c khu ch tán ion qua l i b n ñi n c c. a. Nhóm có th ñi n c c hình thành do x y ra s trao ñ i e trên b n ñi n c c ðây là các ñi n c c có th ñi n c c ñư c hình thành do ph n ng trao ñ i e x y ra trên ñi n c c. Th này ñư c xác ñ nh b i các phương trình Nerst I: E = EO Mm+/M + (0,059/m)lg[Mm+ ], (IV- 8) cho ph n ng: Mm+ + me = M, và phương trình Nerst II ho c Nerst - Peterson: E = EO ox/kh + [0,059/(m-n)]lg([ox]a /[kh]a’ ), (IV- 9) ví d : cho ph n ng: aMm+ + a(m-n)e = a’Mn+ Các ñi n c c lo i này l i ñư c chia thành hai nhóm nh : 1- ñi n c c h ñ ng tính và 2- ñi n c c h không ñ ng tính. + ði n c c h ñ ng tính: Các ch t tham gia ph n ng ñ u tan trong dung d ch. ði n c c ñư c làm b ng kim lo i trơ như Pt. Nhóm ñi n c c này dùng ñ ño ñi n th c a h , ñó, x y ra ph n ng oxi hoá kh : aox + ane → a’kh ho c aox + amH+ + ane → a’kh + (m/2)H2O Th ñi n c c c a ñi n c c ñư c xác ñ nh b i phương trình Nerst II (IV- 9). ði n c c lo i này ñư c dùng ñ ño n ng ñ c a các ch t tham gia ph n ng oxi hoá kh trong dung d ch. + ði n c c h không ñ ng tính: M t trong hai ch t tham gia ph n ng oxi hóa kh n m trong d ng r n. ði n c c dùng trong các trư ng h p này ñư c làm t chính các kim lo i ho t ñ ng M, ho c Pt ph kim lo i ho t ñ ng, ho c ph ch t không tan c a kim lo i ho t ñ ng. (Khái ni m kim lo i ho t ñ ng là kim lo i có các ion tham gia ph n ng c n theo dõi). Như v y, có các d ng tương tác sau: - Kim lo i M và ion Mm+ ho c ph c ch t c a nó. ði n c c có c u trúc: Mm+ | M, ñư c g i là ñi n c c lo i I. Th ñi n c c c a ñi n c c ñư c xác ñ nh b i phương trình Nerst I (IV- 8). ði n c c lo i này ñư c dùng ñ ño n ng ñ c a các ion Mm+ . - Kim lo i M và mu i không tan MXm ho c các hidroxit M(OH)m không tan. ði n c c có c u trúc: MXm | M, M(OH)m | M, ñư c g i là ñi n c c lo i II. Th ñi n c c c a ñi n c c cũng ñư c xác ñ nh b i phương trình Nerst I, tuy nhiên, có s tham gia c a các anion X ho c các ion OH- : E = EO Mm+/M + (0,059/m)lg[Mm+ ], song, do có ph n ng t o k t t a, ví d : MXn, nên [Mm+ ] = TMXm/[X- ]m . Thay giá tr này vào bi u th c IV- 8 s có: E = EO Mm+/M + (0,059/m)lg TMXm/[X- ]m . Vì TMXm là h ng s , nên nh p lgTMXm v i EO Mm+/M r i ñ t thành h ng s m i Eo ’Mm+/M và như v y bi u th c IV- 8 tr thành: E = EO ’Mm+/M - 0,059lg [X- ]. (IV- 10)
  • 109. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………109 Như v y, n ng ñ anion X- càng tăng th ñi n c c c a ñi n c c càng gi m. ði n c c lo i này dùng ñ ño n ng ñ các ion Mn+ , X- , OH- . - Kim lo i M’ t o mu i không tan M’Xm, anion X t o mu i không tan v i ion kim lo i M’’ dư i d ng M’’Xn, kim lo i M’’ ñóng vai trò như m t ñi n c c. ði n c c có c u trúc: M’’|M’’Xn | M’Xm, ñư c g i là ñi n c c lo i III. Th ñi n c c c a ñi n c c này ñư c tính theo bi u th c IV- 8 cho ion M” v i s tham gia c a anion X và ion kim lo i M’m+ . ði n c c lo i này dùng ñ ño n ng ñ ion c a kim lo i M’. b. Nhóm có th ñi n c c hình thành do x y ra s trao ñ i ho c khu ch tan ion qua b n ñi n c c: ðây là nhóm ñi n c c ho t ñ ng d a trên s trao ñ i, khu ch tán các ion qua màng. Khi hai bên m t màng trao ñ i có s khác bi t v n ng ñ c a m t ion nào ñó có th trao ñ i qua màng thì trên màng s xu t hi n m t th ñi n c c. Th ñi n c c này ñư c g i là th ñi n c c màng và ñư c bi u di n b i bi u th c: E = EO + (RT/nF)lg (C1/C2), (IV- 11) Trong ñó: R- h ng s khí, T- nhi t ñ Kenvin, F- h ng s Farañây, C1, C2 – n ng ñ c a ch t c n nghiên c u hai bên b m t màng (luôn ñ t C1> C2). Các hãng s n xu t ñi n c c luôn s n xu t ñi n c c v i tiêu chu n sao cho RT/nF ≈ 0,059. Trong nhóm này có các ñi n c c thu tinh và ñi n c c màng ch n l c. + ði n c c thu tinh: ði n c c là b u thu tinh m ng bên trong ch a dung d ch có ion trùng v i ion c n phân tích (ví d HCl dùng cho ño ion H+ ). Th ñi n c c c a ñi n c c là k t qu c a s trao ñ i ion qua màng thu tinh. ði n c c thu tinh có hai lo i: lo i ñi n tr l n và lo i ñi n tr nh tuỳ theo lo i thu tinh và ñ dày c a màng thu tinh. Hi n nay, ñã s n xu t ñu c các ñi n c c cho vi c xác ñ nh H+ , các ion kim lo i ki m (Na, K..), các kim lo i ki m th , k m… + ði n c c màng ch n l c: Màng ñư c dùng ph bi n là màng nh a silicon, trên ñó phân tán các mu i không tan c a ion c n xác ñ nh, ví d : BaSO4 cho các ion SO4 2- , AgCl hay AgI cho ion Cl- hay ion I- ... Màng có ñ dày kho ng 0,5 – 2mm ñư c g n lên ng thu tinh. Bên trong ng ch a dung d ch loãng c a ion gi ng như ion c n phân tích, ví d : KI 10-3 M cho xác ñ nh ion I- . Hi n nay, ñã s n xu t các lo i ñi n c c khác nhau ph c v xác ñ nh ch n l c kho ng 50 ion: clorua, iôtua, bromua, xyanua, florua, sunphua, sunphat, photphat, nitrơrat, canxi , nhôm, k m, niken, magie, ñ ng, b c … 3.3. ðo ñi n th Không th ño tr c ti p ñư c th ñ ên c c c a m t ñi n c c nào ñó, vì th , ph i s d ng phép ño so sánh v i m t ñi n c c ñã bi t giá tr th c a nó. ði n c c ñã bi t th c a nó ñư c g i là ñi n c c so sánh. ði n c c này ph i có th n ñ nh trong ñi u ki n ño. Như v y, thi t b ño ñi n th g m: ñi n c c làm vi c, ñi n c c so sánh và d ng c ño hi u ñi n th . a. ði n c c so sánh + ði n c c so sánh tiêu chu n là ñi n c c hydro chu n: ði n c c có c u trúc là m t thanh Pt ñư c ph m t l p PtO2 nhúng trong dung d ch có ho t ñ c a H+ = 1 (aH+ =1), c h này ñư c ñ t trong b u khí quy n hydro v i áp su t 1atm (Pt(PtO2) | aH+, H2). nhi t ñ 20o C, th ñi n c c c a ñi n c c ñư c qui ñ nh là b ng 0.
  • 110. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………110 ði n c c tiêu chu n hydro r t c ng k nh, nên trong phân tích ng d ng thư ng dùng các ñi n c c khác d ch t o và b n hơn như ñi n c c calomen và ñi n c c b c - b c clorua. + ði n c c calomen: ðây là lo i ñi n c c so sánh t t nh t và ñư c s d ng nhi u nh t. Nó thu c vào ñi n c c lo i II, có c u trúc là Hg2Cl2(bão hoà),KCl | Hg(Pt). Ph n ng c a ñi n c c là: Hg2Cl2(r n) + 2e = 2Hg + 2Cl- Tuỳ theo n ng ñ KCl n p trong ñi n c c mà nó có các giá tr ñi n th khác nhau. Thông thư ng s d ng các n ng ñ c a KCl: bão hoà, 1M và 0,1M, trong ñó n ng ñ bão hoà ñư c s d ng nhi u nh t. nhi t ñ 25o C, th ñi n c c c a các lo i ñi n c c này như sau: ði n c c calomen 0,1M KCl +0,335V ði n c c calomen 1MKCl +0,280V ði n c c calomen KCl bão hoà +0,241V + ði n c c b c-b c clorua: Cũng thu c vào nhóm các ñi n c c lo i II. ði n c c có c u trúc AgCl(bão hoà),KCl | Ag, ho c AgCl(bão hoà),KCl | Pt m b c. Ph n ng c a ñi n c c như sau: AgCl(r n) + e = Ag + Cl- Th ñi n c c c a nó cũng ph thu c vào n ng ñ KCl n p trong ñi n c c Thư ng s d ng các lo i ñi n c c v i n ng ñ c a KCl: 0,1M, 1M và bão hoà. nhi t ñ 25o C, th ñi n c c c a các lo i ñi n c c này như sau: ði n c c b c - b c clorua 0,1M KCl +0,290V ði n c c b c - b c clorua 1M KCl +0,236V ði n c c b c - b c clorua KCl bão hoà +0,197V b. ði n c c ño Có th s d ng các lo i ñi n c c mô t t i m c 3.2 chương IV nó trên. Tuy v y, tuỳ theo ph n ng c n theo dõi ho c ch t c n xác ñ nh mà ch n l a lo i ñi n c c thích h p. C th : + Theo dõi ph n ng trung hoà: Thư ng s d ng ñi n c c thu tinh. + Theo dõi ph n ng oxi hoá kh : Thư ng s d ng ñi n c c làm b ng các kim lo i trơ như Pt, Au. + Theo dõi ph n ng k t t a và t o ph c: Thư ng s d ng các lo i ñi n c c lo i II và lo i III. 3.4. ng d ng phương pháp ño ñi n th trong phân tích B ng phương pháp ño ñi n th có th xác ñ nh ñ nh lư ng tr c ti p ho c gián ti p các ion, các h p ch t khác nhau. Trong phương pháp tr c ti p, t s ño ñi n th suy ra n ng ñ ch t c n phân tích. Còn trong phương pháp gián ti p, phương pháp ño ñi n th ñư c s d ng làm ch th xác ñ nh ñi m tương ñương cho các phép chu n ñ . Xác ñ nh ñ nh lư ng tr c ti p các ion b ng phương pháp ño ñi n th v i vi c s d ng các ñi n c c có ñi n th bi u di n b ng phương trình Nerst ñ i v i nhi u ion là không th th c hi n ñư c, vì ñi n c c ño cho chúng không thu n ngh ch trong kho ng r ng c a n ng ñ . Do ñó trong th c t , ch có th xác ñ nh tr c ti p ñư c các ion H+ trong kho ng r ng n ng ñ và trong kho ng h p hơn các ion Ag+ v i ñi n c c Ag, ion clorua v i ñi n c c b c-b c clorua.
  • 111. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………111 S d ng các ñi n c c thu tinh, ñi n c c màng có th cho phép xác ñ nh tr c ti p ch n l c v ñ nh lư ng ñ i v i các ion ñã nêu trên trong kho ng n ng ñ t 10-1 -10-4 M. Dư i ñây trình bày m t phép ño có nhi u ng d ng trong th c ti n, ñó là phép ño pH. ðo pH: Xác ñ nh pH b ng phương pháp ño ñi n th ñư c ti n hành r t nhanh và ñáng tin c y. Tuỳ theo máy ño và ñi n c c s d ng, ñ chính xác c a phép ño có th ñ t ± 0,1, ± 0,01, ± 0,001 pH ñi u ki n thư ng trong kho ng r ng c a thang pH cũng như nhi t ñ cao, áp su t l n. Vi c ño pH có th ñư c t ñ ng hoá hoàn toàn. nhi t ñ 20O C, pH c a dung d ch ñư c xác ñ nh b ng bi u th c: pH = (Ex - Ess)/0,059, (IV- 12) Trong ñó: Ex là hi u ñi n th c a h , Ess là th ñi n c c c a ñi n c c so sánh. Hi n nay, thư ng dùng ñi n c c ch th ño pH là ñi n c c thu tinh. ð chính xác c a ñi n c c thu tinh ph thu c vào thành ph n thu tinh ch t o ra nó, ví d : lo i thu tinh thư ng là thu tinh Na, còn lo i ñ c bi t là có thêm Li2O và m t s oxit khác. ði n c c làm b ng thu tinh thư ng cho ñ chính xác c a phép ño ± 0,1 pH trong kho ng pH ñ n 10, 11, còn ñ i v i lo i thu tinh Li có th ñ t ñ chính xác t i ± 0,05 – 0,1 pH trong kho ng pH ñ n 12, 13. ði n th c a ñi n c c thu tinh là không hoàn toàn tuy n tính v i pH, chúng dao ñ ng trong kho ng 56 ñ n 58mV cho 1 ñơn v pH, vì th trư c khi ti n hành ño pH dung d ch phân tích, c n hi u ch nh giá tr c a máy ño b ng các dung d ch chu n pH. Khi hi u ch nh máy ño c n ch n dung d ch pH chu n có pH n m trong kho ng pHño ± 2. Trong b ng B.1.4 là m t s dung d ch pH chu n dùng cho hi u ch nh máy ño pH (pH-mét). B ng B.1.4: M t s dung d ch pH chu n Dung d ch pH 25O 0,1M HCl 0,01M HCl + 0,09M KCl 0,03 M monokali tactrat 0,1M monokali tactrat 0,05M monokali phtalat 0,01M CH3COOH + 0,01M NaCH3COO 0,025M KH2PO4 + 0,025M Na2HPO4 0,05M Na2B4O7.10H2O 0,05 CaCl2 + 2M NaCl + Ca(OH)2 bão hoà Ca(OH)2 bão hoà 1,085 2,075 3,567 3,719 4,010 4,714 6,855 9,180 11,82 12,45 4. PHƯƠNG PHÁP CHI T 4.1. Khái ni m Nguyên t c tách c a các phương pháp chi t là d a trên s hoà tan c a nh ng ch t c n tách gi a 2 pha ho c 2 tư ng. Pha là khái ni m ch s t n t i tr ng thái v t ch t, như v y có 3 pha: r n, l ng, khí tương ng v i 3 tr ng thái c a v t ch t. Tư ng là khái ni m ch ranh gi i t n t i c a các c u t t o thành pha, ví d : h n h p nư c và d u ho t o chung thành pha l ng g m tư ng nư c và tư ng d u ho không tr n l n vào nhau. 4.2. Chi t ch t r n b ng ch t l ng
  • 112. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………112 Còn g i là phương pháp trích li. ñây, thành ph n ch t gây nhi u ho c thành ph n c n phân tích ñư c chi t ra kh i h n h p b ng dung môi thích h p. Ví d : khi phân tích ion Hg2+ dư i d ng k t t a HgS v i thu c th H2S, thì k t t a thư ng b l n nguyên t S. ð làm s ch k t t a, không th làm cho S bay hơi vì HgS b thăng hoa theo, do ñó, chi t S b ng CS2 ho c nitrobenzen. Khi phân tích ch t béo trong nông s n có th chi t nó b ng petrolejete …, sau ñó phân tích ch t béo. Khi phân tích các mu i hoà tan trong ñ t thì chi t chúng b ng nu c c t … 4.3. Chi t ch t l ng b ng ch t l ng ðây là phương pháp r t thông d ng, cho phép tách kh i lư ng l n ch t gây nhi u cũng như lư ng nh ch t c n phân tích. Trong phương pháp này, s d ng dung môi chi t là các h p ch t h u cơ ñ chi t các ch t hoà tan trong nư c. Sau khi chi t, thư ng d ng chi t r t phù h p v i m t phép ño nào ñó, ví d : chi t ph c ch t màu ñ h ng Zn - dithizon vào CCl4, r i ño ñ h p th quang c a dung d ch chi t b ng phương pháp so màu. Trong quá trình chi t, ch t b chi t chuy n vào dung môi h u cơ ñ n khi ñ t ñư c cân b ng. Ví d : v i ch t A, n ng ñ c a chúng hai tư ng h u cơ (hc) và nư c (nc) có cân b ng như sau: (Anc ) ⇆ (Ahc ) và t s n ng ñ cân b ng c a ch t A trong hai tư ng ñươc g i là h ng s phân b K: K = [A]hc/[A]nc (IV- 13) H ng s này ñư c g i là h ng s phân b lí thuy t và còn ñư c g i là h s phân b Q. Trong Hoá phân tích, k t qu phân tích ñư c bi u di n dư i d ng t l toàn ph n nên thư ng dùng h ng s phân b th c nghi m K’ (còn ñư c g i là t s phân b q) ñư c xác ñ nh b ng t s n ng ñ phân tích c a ch t A trong tư ng h u cơ (Ahc ) và trong tư ng nư c (Anc): K’ = CAhc /CAnc , (IV- 14) b i vì ch t b chi t trong dung d ch nư c ho c trong dung d ch h u cơ có th t n t i nhi u d ng. Ví d : khi chi t ion Zn2+ dư i d ng ph c ch t Zn - dithizon, trong tư ng dung môi h u cơ có ph c ch t Zn - dithizon, trong tư ng nư c: có ion Zn2+ , ph c ch t Zn - dithizon, do ñó trong ví d này có: K = [Zn - dithizon]hc/[Zn - dithizon]nc K’ = [ Zn - dithizon]hc/([Zn2+ ] + [Zn - dithizonnc) Hi u qu c a vi c chi t thư ng ñư c bi u di n b ng % chi t (E%) và ñư c xác l p như sau: Gi s s mol c a ch t A là X ñư c phân b thành Xhc mol trong tư ng h u cơ và Xnc mol trong tư ng nư c, th tích tư ng h u cơ là Vhc và c a tư ng nư c là Vnc thì có: X = Xhc + Xnc E% = (Xhc/X).100 V i các d li u trên cũng có: K’ = (Xhc/Vhc)/(Xnc /Vnc) T ñó m i quan h gi a E% và K’ ñư c xác l p b i bi u th c IV - 15: E% = (100. K’)/(K’+Vnc/Vhc) (IV - 15)
  • 113. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………113 Bi u th c IV- 15 cho they, n u h ng s phân b th c nghi m K’ ñ l n ho c th tích dung môi h u cơ r t l n, thì ch c n chi t m t l n là có th ñ t E% chi t g n 100%. Song trong th c t , h ng s K’ và lư ng dung môi h u cơ không ñ l n ñ cho phép ch chi t m t l n, lúc này c n s d ng phương pháp chi t nhi u l n, như v y, hi u qu c a vi c s d ng dung môi chi t s cao hơn. Ví d : Khi chi t b ng n l n chi t v i th tích c a hai tư ng không ñ i s có : E% = 100.{1 - [Vnc/(K’ Vhc+Vnc)]n } (IV- 16) T ñó cho th y, khi chia dung môi chi t thành nhi u ph n ñ chi t thì hi u qu chi t s cao hơn. ði u này r t có l i khi s d ng các dung môi có t l phân b nh ho c các dung môi ñ t ti n. Trong Hoá phân tích thư ng chi t tách các ch t vô cơ ra kh i nhau thông qua vi c chi t các ph c ch t d ng n i ph c (ví d : [Al(8-hydroxiquinolin)3]) ho c các h p ch t axociat (h t c ng h p) (ví d H[FeCl4]) không mang ñi n tích c a chúng. Do ph n ng t o ph c ch t thư ng gi i phóng ra ion H+ , nên khi các ion khác nhau cùng t o ph c v i m t ph i t thì ñ b n c a ph c ch t cũng khác nhau ph thu c vào pH c a môi trư ng. Vì th , b ng s ñi u ti t pH môi trư ng có th tách ch n l c các ion ra kh i nhau. Ví d : v i h n h p ion Al3+ và Mn2+ có th cho chúng t o ph c ch t v i 8-hydroxiquinolin, r i chi t ph c ch t c a ion Al3+ trư c pH 3 – 4 (lúc này s t o ph c ch t c a ion Mn2+ không x y ra), sau ñó chi t ph c ch t c a ion Mn2+ pH 6 – 7. Câu h i ôn t p 1. ð nh lu t Bugơ - Lambe – Bia? Ph m vi ng d ng c a chúng? 2. Tính c ng tính c a c a ñ nh lu t Bugơ - Lambe – Bia? và ng d ng tính ch t này? 3. Ph h p th và ng d ng c a nó ? 4. Nguyên t c c a các phương pháp so màu b ng m t và b ng máy? 5. Các lo i ñi n c c dùng trong ño ñi n th dung d ch? 6. Nguyên t c xác ñ nh pH b ng phương pháp ño ñi n th . 7. H ng s phân b , h ng s phân b th c nghi m, % chi t là gì? Bi u th c tính c a chúng? Bài t p 1. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X theo phương pháp pha loãng. Khi th tích c a ng màu phân tích và ng màu chu n là V1, thì màu c a ng phân tích nh t hơn. Sau khi cho thêm V2 ml nư c vào ng màu chu n thì màu c a hai ng là như nhau. Hãy tính kh i lư ng ch t màu X trong ng phân tích, n u bi t kh i lư ng ch t màu X trong ng chu n là a mg. (ðáp s : a.V1/(V1 + V2). 2. Xác ñ nh h s h p th ánh sáng ε c a ch t màu X, ñã ño ñ h p th quang c a 2 dung d ch ch t màu X: ño màu dung d ch 1 có n ng ñ C1 = 10-4 M v i cuvet 5 cm ñư c A = 0,60 và ño màu dung d ch 2 có n ng ñ C2 = 4. 10-4 M v i cuvet 1cm ñư c A = 0,48. H i: ε có ph thu c vào cuvet và n ng ñ ch t màu không? (ðáp s : không). 3. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X có kh i lư ng mol phân t M theo phương pháp dãy tiêu chu n, có màu c a ng phân tích gi ng ng màu có ch a V ml dung d ch tiêu chu n n ng ñ C mol/l. N u th tích dung d ch ch t X ñã l y ñ phân tích là VX ml, thì kh i lư ng ch t X trong 1 lít dung d ch là bao nhiêu? (ðáp s : a = M.(VC/VX).1).
  • 114. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………114 4. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X có kh i lư ng mol phân t M theo phương pháp dãy tiêu chu n, có màu c a ng phân tích gi ng ng màu có ch a a mg ch t màu chu n. N u th tích dung d ch ch t X ñã l y ñ phân tích là VX ml, thì n ng ñ mol/l c a dung d ch ch t X là bao nhiêu? (ðáp s : a/MVX). 5. So màu b ng m t xác ñ nh ch t X có kh i lư ng mol phân t M theo phương pháp d y tiêu chu n, có màu c a ng phân tích n m gi a hai ng màu có ch a a1 và a2 mg ch t màu chu n. N u th tích dung d ch ch t X ñã l y ñ phân tích là VX ml, thì n ng ñ mol/l c a dung d ch ch t X là bao nhiêu? (ðáp s : (a1 + a2)/2MVX). 6. ð h p th quang c a hai dung d ch ph c c a ion Cu2+ v i NH3 có n ng ñ C1, C2 ñư c ño cùng bư c sóng trong hai cuvet có ñ dày l1, l2 (l1 ≠ l2). Hai dung d ch này có cùng ñ h p th quang khi nào? (ðáp s : C1 = l2C2/l1). 7. ð ñ nh lư ng ion Cu2+ , cho nó t o ph c v i NH3 r i so màu b ng m t, k t qu cho th y màu c a ng kh o sát ñ m hơn màu c a ng tiêu chu n ch a 0,0295 mg ion Cu2+ . Th tích dung d ch hai ng b ng nhau và b ng 20 ml. N u pha loãng ng kh o sát ñ n th tích 24 ml thì cư ng ñ màu c a 2 ng b ng nhau. Tính n ng ñ mol/l c a ion Cu2+ trong dung d ch phân tích ban ñ u bi t r ng ñã l y 4 ml dung d ch phân tích ñ t o màu. (ðáp s : 1,383.10-4 M). 8. So màu xác ñ nh ion Fe3+ v i thu c th KCNS b ng phương pháp ñư ng chu n, ñã l y vào các bình ñ nh m c 100 ml l n lư t 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 ml 10-3 M dung d ch ion Fe3+ . ð h p th quang c a các dung d ch màu tiêu chu n l n lư t là: 0,13; 0,29; 0,40; 0,56; 0,68. Hãy tính n ng ñ M c a dung d ch m u, n u ñ h p th quang c a bình màu làm t dung d ch m u phân tích là 0,35, bi t r ng khi lên màu ñã l y 15 ml dung d ch phân tích. (ðáp s : ≈3,5.10-4 M). 9. ðo ñ h p th quang c a dung d ch màu g m 2 ch t màu X và Y t i 2 bư c sóng λ1 và λ2 ñư c các giá tr tương ng là 0,35 và 0,48. Tính n ng ñ dung d ch theo mol/l c a hai ch t X, Y. Bi t: v i cuvet 1cm, dung d ch 2.10-4 M c a ch t X có Aλ 1 = 0,22, Aλ 2 = 0,64 và dung d ch 2.10-4 M c a ch t Y có Aλ 1 = 0,46, Aλ 2 = 0,34. (ðáp s : CX = 9,27.10-5 M, CY = 1,078.10-4 M). 10. Cân 1g m u ch a ion PO4 3- r i hoà tan thành 1000ml dung d ch. L y 2ml dung d ch này ñ t o màu xanh molybden thì ño ñư c A = 0,40. Thang màu chu n có các tr s c a A ng v i các hàm lư ng c a ion PO4 3- như sau: mg PO4 3- 0 0,001 0,002 0,003 0,004 A 0,151 0,250 0,352 0,450 0,553 Hãy tính thành ph n % c a ion PO4 3- trong m u! (ðáp s : 0,0125%). 11. Cho ch t X ñư c phân b trong hai dung môi nư c và dung môi h u cơ v i th tích b ng nhau. Sau khi ñ t cân b ng, lư ng ch t X trong dung môi nư c là 10mmol và trong dung môi h u cơ là 50mmol. Hãy tính: a – H ng s phân b th c nghi m K’. b- Tính % chi t ( E%), khi các th tích tư ng nư c và tư ng h u cơ b ng nhau. (ðáp s : K’ = 5, E% = 83,33%). 12. N u chi t 100mmol ch t X t 100 ml dung d ch nư c v i hi u su t 90% b ng 1 l n chi t và b ng 2 l n chi t thì th tích dung môi h u cơ c n là bao nhiêu? Bi t h ng s phân b th c nghi m K’ = 5. (ðáp s : 180ml; 63,4ml).
  • 115. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………115 Chương V SAI S TRONG HOÁ PHÂN TÍCH 1. SAI S Trong Hoá phân tích, ñ thu ñư c k t qu cu i cùng ngư i phân tích ph i ti n hành r t nhi u thao tác và m i thao tác ñó ñ u có th m c sai sót d n ñ n s sai l ch k t qu phân tích so v i giá tr th c c a m u. Sai s phân tích chính là s sai l ch gi a k t qu thu ñư c so v i giá tr th c. Sai s là s ki n mà ngay c ngư i phân tích c n th n nh t, s d ng phương ti n, d ng c cũng như máy móc phân tích hoàn h o nh t cũng không th tránh ñư c. Sai s thư ng có ñ l n khác nhau và do nhi u nguyên nhân khác nhau gây nên. Không th tránh ñư c sai s nhưng có th h n ch tác h i c a nó n u n m ñư c nguyên nhân và qui lu t phát sinh c a nó ñ ch n gi i pháp phân tích t t nh t. 1.1. Phân lo i sai s D a vào ñ l n, tính ch t và nguyên nhân gây nên, sai s ñư c chia thành 3 lo i: - Sai s ng u nhiên, - Sai s h th ng. - Sai s ñáng ti c (sai s thô). a. Sai s ng u nhiên Là nh ng sai s r t nh và không có qui lu t, thư ng g p trong khi ti n hành t ng bư c phân tích. H u qu c a nó là làm cho k t qu c a các l n phân tích song song có khác nhau chút ít, nhưng k t qu trung bình c a các l n phân tích này không gây ra sai s ñáng k so v i giá tr th c (sai s nh hơn ho c b ng sai s cho phép). T p h p k t qu c a nhi u l n phân tích l p l i này ñư c g i là t p h p m c sai s ng u nhiên. Nguyên nhân c a sai s ng u nhiên không th xác ñ nh ñư c, không lí gi i ñư c. Thư ng qui cho s hình thành sai s này là do nh ng s bi n ñ i r t nh c a môi trư ng trong qúa trình ño như nh ng thay ñ i nh c a nhi t ñ , áp su t, ñ m… Sai s ng u nhiên không th lo i b ñư c mà ch có th dùng toán th ng kê ñ xác ñ nh kho ng t n t i c a giá tr k t qu phân tích. b. Sai s h th ng Là lo i sai s có hư ng làm cho k t qu phân tích luôn l n hơn ho c luôn nh hơn giá tr th c vư t quá sai s cho phép. Có nhi u nguyên nhân gây ra sai s h th ng như: * Do d ng c , thi t b ño không chính xác, hoá ch t không s ch: Gây ra s ño luôn sai v i giá tr th c. Ví d : Bình ñ nh m c có dung tích ghi trên bình là 100ml, nhưng trong th c t ch có 99,5ml. Như v y, khi dùng bình này ñ pha hoá ch t, dung d ch thu ñư c luôn có n ng ñ l n hơn theo tính toán là 100/99,5 l n. Ho c khi pha 1 lit dung d ch CuSO4 0,02N t CuSO4.5H2O (theo nhãn ghi), nhưng trong th c t do b o qu n CuSO4.5H2O ñã chuy n thành CuSO4.4H2O; n u pha theo lư ng ñã tính v i CuSO4.5H2O s cho dung d ch có n ng ñ 0,0216N l n hơn 0,02N.
  • 116. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………116 ð kh c ph c lo i sai s này c n căn ch nh d ng c , thi t b ño, ki m tra hoá ch t trư c khi ti n hành thí nghi m. N u sau khi làm thí nghi m m i phát hi n ra sai s thì: - T t nh t là làm l i phân tích. - Trong trư ng h p không th làm l i phân tích, thì có th hi u ch nh k t qu b ng h s ñã xác ñ nh. Trong trư ng h p trên v i s sai s ño c a bình, k t qu phân tích thu ñư c ñư c hi u ch nh b ng cách nhân v i h s 100/99,5. * Do phương pháp: Phép ño luôn cho k t qu l n hơn ho c nh hơn giá tr th c. Ví d : Dùng ph n ng không hoàn toàn s luôn m c s âm (-). ð kh c ph c lo i sai s này c n ch n l i phương pháp phân tích, n u không th ch n l i phương pháp, c n tính toán sai s c a phương pháp ho c làm m u ki m tra v i ñ i tư ng chu n (ch t chu n) và sau ñó ch nh lí k t q a phân tích theo sai s ñã tính. Ví d : Khi phân tích N trong các h p ch t h u cơ v i các vòng thơm ch a N b ng phương pháp Kendan (Kjeldahl); thư ng quá trình công phá m u không chuy n hoá 100% N v NH3, vì th ph i s d ng các hoá ch t s ch có tính ch t tương t ch t c n phân tích làm m u chu n. Phân tích m u chu n s cho h s hi u ch nh ñ hi u ch nh k t qu phân tích trong th c t . * Do s thiên l ch c a ngư i làm phân tích: Sai s này do cá nhân ngư i phân tích gây nên do thi u kinh nghi m ho c có s thiên v khi quan sát và ti n hành thí nghi m ho c tính toán sai. Ví d : Khi chu n ñ ñã nh n bi t sai v s chuy n màu c a ch th . ð kh c ph c lo i sai s này ngư i phân tích c n ph i t s a mình cho các thao tác th t chu n xác. c. Sai s ñáng ti c (sai s thô) Sai s này thư ng l n, không có qui lu t và gây nh hư ng l n ñ n k t qu cu i cùng. Nguyên nhân gây ra sai s này là: * Do ch n phương pháp phân tích không n ñ nh: Ví d : Khi so màu ñã ch n ph n ng kém b n v i th i gian ho c b tác ñ ng c a không khí ho c khi phân tích theo phương pháp kh i lư ng k t tu ñã s d ng k t t a có kh năng h p th ch t b n qúa l n khó r a s ch… Cách kh c ph c là thay ñ i phương pháp ho c n ñ nh ñi u ki n ño… * Do ngư i làm phân tích c u th , không c n th n: Như khi làm phân tích không tuân th qui trình, khi làm thí nghi m ñã ñánh ñ , nh m l n hoá ch t; nh m l n khi tính toán… ð kh c ph c lo i sai s này ngư i phân tích c n ph i t s a mình cho các thao tác th t chu n xác. Trên quan ñi m th c ti n sai s cũng có th ñư c chia thành hai nhóm: sai s ch nh lí ñư c và sai s không ch nh lí ñư c. Sai s h th ng do d ng c , thi t b và hoá ch t và sai s h th ng do phương pháp là lo i sai s ch nh lí ñư c thông qua con ñư ng th c nghi m ho c thông qua tính toán. Sai s ng u nhiên là lo i sai s khách quan không ch nh lí ñư c, song, nó r t nh nên ñư c ch p nh n. Sai s thô là sai s không ch nh lí ñư c và ph i ñư c lo i ra khi tính toán k t qu . 1.2. Bi u di n k t qu phân tích và sai s a. Bi u di n k t qu phân tích
  • 117. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………117 Gi s m t ñ i lư ng c n phân tích có giá tr th c là µ ñư c xác ñ nh n l n v i các k t qu c a m i l n l p l i là xi ( i = 1, 2,…, n), có th bi u di n sai s b ng sai s tuy t ñ i ho c sai s tương ñ i. b. Sai s tuy t ñ i Sau khi ñã lo i tr sai s thô, k t qu phân tích là giá tr trung bình (x ) c a các k t qu thu c nh ng l n phân tích l p l i: _ x = (∑n i = 2 xi)/n (V-1) Sai s tuy t ñ i (ký hi u là dx) s là: dx = x - µ (V- 2) Như v y, sai s tuy t ñ i có th mang d u âm ho c dương. Thư ng sai s tuy t ñ i ñư c bi u di n dư i d ng giá tr tuy t ñ i, t c dx = x - µ  (V- 3) ñơn v c a dx chính là ñơn v ño k t qu phân tích. Sai s tuy t ñ i thư ng ñư c dùng khi bi u di n k t qu phân tích dư i d ng kho ng xác ñ nh x ± dx, ví d : khi cân 100mg m u trên cân phân tích có sai s ± 0,1mg, thì lư ng cân cân ñư c là 100,0 ± 0,1 (mg). B ng sai s tuy t ñ i có th ñánh giá ñ chính xác c a phép phân tích. Khi xác ñ nh m t ch tiêu nào ñó c a m t m u b ng các phương pháp khác nhau, thì phương pháp nào có sai s tuy t ñ i nh hơn s có ñ chính xác cao hơn. Ví d 1: khi cân 100,0mg m u trên 2 lo i cân cân phân tích có sai s 0,1mg, t c dx = 0,1mg và cân thư ng có sai s 1mg, t c dx = 1mg, như v y cân trên cân phân tích có ñ chính xác cao hơn vì dx nh hơn. Tuy nhiên, khi xác ñ nh các ch tiêu khác nhau v i các hàm lư ng khác nhau thì sai s tuy t ñ i không th cho bi t rõ thông tin v ñ chính xác c a phương pháp ño. Ví d 2: khi xác ñ nh m u ch a 60,01% SiO2 và m t m u khác ch a 0,10% As ñ u m c sai s tuy t ñ i dx = 0,05%, rõ ràng không th coi vi c xác ñ nh As có ñ chính xác như là xác ñ nh SiO2 ch vì có dx như nhau. M t khác không th dùng sai s tuy t ñ i ñ so sánh ñ chính xác c a các phân tích mà k t qu ñư c bi u di n v i các ñơn v ño khác nhau. Ví d 3: so sánh k t qu phân tích c a m u 1 có x1 = 40,0mg, dx = 0,1mg v i m u 2 có x2 = 20,00% và dx = 0,05% là không th th c hi n ñư c. Vì th , ñ có th ñánh giá t t hơn ñ chính xác và ñ có th so sánh các k t qu phân tích bi u di n b ng các ñơn v ño khác nhau dùng sai s tương ñ i. c. Sai s tương ñ i Là t s gi a sai s tuy t ñ i và giá tr th c µ. Sai s tương ñ i ñư c bi u di n theo ph n trăm e% ho c sai s %: e% = (dx/µ).100 (V- 4) Trong th c t , thư ng không bi t giá tr th c µ tr khi phân tích m u chu n, vì th sai s tương ñ i thư ng ñư c bi u di n dư i d ng:
  • 118. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………118 e% = (dx/x).100 (V- 5) Sai s tương ñ i thư ng dùng ñ bi u di n ñ chính xác c a k t qu phân tích. Trong ví d 2 nêu trên, sai s e% c a phân tích SiO2 là 0,083%, c a phân tích As là 50%, như v y, vi c phân tích SiO2 là chính xác hơn phân tích As. Còn v i ví d 3, c hai phép ño ñ u m c sai s tương ñ i 0,25%, như v y có ñ chính xác như nhau. Như v y, tuỳ theo yêu c u mà bi u di n k t qu phân tích v i sai s tuy t ñ i ho c sai s tương ñ i. 2. LÍ THUY T V SAI S Vi c tính toán sai s phân tích theo các bi u th c V- 1 - V- 5, thư ng ch dùng cho tính toán k t qu t ng công ño n phân tích. Trong th c t , khi ti n hành phân tích, ngư i phân tích tri n khai r t nhi u thao tác liên ti p nhau ñ có k t qu cu i cùng. M i thao tác m c m t sai s nh t ñ nh và sai s này th hi n trong k t qu cu i cùng. S th hi n c a chúng ñư c xác l p b ng lí thuy t sai s . N u m i bư c ñi trong phân tích cho k t qu x1, x2,…,xn, sai s dx c a chúng là dx1, dx2,…, dxn và sai s % c a chúng là ex1, ex2,…, exn , k t qu cu i cùng c a phân tích là y ñư c bi u di n như là hàm c a các xi: y = f(x1, x2,…, xn), lí thuy t sai s nói như sau: y = f(x1, x2,…, xn] → dy = (δy/δx1).dx1 + (δy/δx2).dx2 + … + (δy/δxn).dxn và ey = (δlny/δx1).dx1 + (δlny/δx2).dx2 +… + (δlny/δxn).dxn Như v y, n u quá trình phân tích là t ng ñ i s các công ño n thì: y = x1 ± x2 → dy = dx1 + dx2 và ey = dy/y (V- 6) N u quá trình phân tích là giá tr thu ñư c nhân v i h ng s thì: y = kx → dy = kdx và ey = ex (V- 7) N u quá trình phân tích là tích ho c thương c a các công ño n thì: y = x1.x2 ho c y = x1/x2 → dy = ey.y và ey = ex1 + ex2 (V- 8) N u quá trình phân tích là hàm mũ, hàm căn c a các công ño n thì: y = xn → dy = n.xn-1 .dx và ey = nex (V- 9) Vi c áp d ng công th c nào ho c t h p các nhóm công th c ph thu c vào vi c xác ñ nh các m i tương quan trong ti n hành phân tích. Ví d : khi cân m u, trư c tiên ph i cân bì (x1) r i cân bì + m u (x2), kh i lư ng cân c a m u y = x2 – x1. N u sai s c a cân là ± dx, áp d ng bi u th c V- 6 s có: dy = dx + dx= 2dx, suy ra ey = [2dx/(x2 - x1)]100. ng d ng lí thuy t sai s có th tính ñư c sai s phân tích khi bi t sai s c a t ng công ño n và xác ñ nh ñư c công ño n nào gây ra sai s l n nh t ñ có bi n pháp làm gi m sai s phân tích. Ví d : pha1 lít dung d ch tiêu chu n CuSO4.5H20 10-4 M. Ch n l a cách pha trong hai cách sau: 1 - pha tr c ti p t lư ng cân, 2- pha loãng t dung d ch m có n ng ñ 10-3 M, v i vi c s d ng cân phân tích có ñ chính xác ± 0,1mg và các d ng c thu tinh tiêu chu n, sai s cho phép 0,1%. Cách 1: Kh i lư ng mol phân t c a CuSO4.5H20 là 249,685g, v y lư ng cân ñ pha1 lít dung d ch tiêu chu n có n ng ñ 10-4 M là: 249,685. 1. 10-4 g t c 24,9685mg ≈ 25,0mg,
  • 119. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………119 như v y sai s cân là: 2.0,1.100/25 = 0,8% (theo bi u th c V- 6), quá l n so v i sai s cho phép 0,1%. Cách 2: Lư ng cân ñ pha1lít dung d ch tiêu chu n có n ng ñ 10-3 M là: 249,685. 1.10- 3 g t c 249,685mg ≈ 249,7mg, như v y, sai s cân là: 2.0,1.100/249,7 = 0,08% (theo bi u th c V- 6), nh hơn sai s cho phép (0,1%). N u coi vi c l y 100ml dung d ch 10-3 M này r i pha loãng thành 1000ml s m c sai s r t nh so v i sai s cho phép, thì theo các bi u th c V- 6 và V- 7 có sai s c a cách pha th 2 là 0,08% chính là sai s cân, nh hơn sai s cho phép. Như v y: khi pha dung d ch có n ng ñ quá nh nên dùng phương pháp pha loãng t dung d ch m có n ng ñ cao hơn ñ không m c sai s cân quá l n. 3. ð ðÚNG, ð CHÍNH XÁC VÀ ð TIN C Y C A K T QU PHÂN TÍCH ðây là 3 ch tiêu ñánh giá k t qu phân tích. 3.1. ð ñúng Phân tích là ñúng khi k t qu thu ñư c trùng v i giá tr th c. S sai l ch gi a k t qu thu ñư c và giá tr th c th hi n ñ ñúng c a phép phân tích, giá tr này càng nh thì ñ ñúng càng cao. Trong Hoá phân tích thư ng ñ sai l ch này cho phép nh hơn hay b ng 0,1%, nh ng trư ng h p c th có th cho phép cao hơn. 3.2. ð chính xác M t cách g i khác ñó là ñ l p l i hay ñ h i t . Khi ti n hành phân tích nhi u l n l p l i (i l n) m t m u v i m t phương pháp, các k t qu phân tích thu ñư c thư ng cũng khác nhau và khác v i giá tr th c m t tr s dxi. Kho ng giá tr mà các k t qu xi phân b ñư c g i là ñ h i t c a phép phân tích. N u kho ng ñó càng nh , thì phép phân tích có ñ h i t càng cao; còn kho ng ñó càng l n, thì ñ h i t càng nh hay ñ phân tán cao (phép phân tích có th m c sai s thô). 3.3. ð tin c y ð tin c y là tiêu chí ph i h p b i ñ ñúng và ñ h i t . Phép phân tích ñư c coi là tin c y cao, khi v a cho k t qu có ñ ñúng cao và v a có ñ h i t cao c a các giá tr xi. Trong phân tích m u th c t , ñ i b ph n các m u không có trư c giá tr th c µ cho nên thư ng ch n các phương pháp có ñ h i t cao m c dù có th m c sai s h th ng. Còn phương pháp tuy cho k t qu ñúng, nhưng, ñ phân tán l n không ñư c ch p nh n, vì khó có cơ s ñ ñ m b o r ng l n phân tích l p l i ti p theo s v n cho ñ ñúng như cũ (vì thư ng ch có th l p l i m t s l n r t h n ch ). ð ñúng, ñ h i t và ñ tin c y ñư c ng d ng trong vi c xác ñ nh s l n phân tích nh c l i t i thi u c n th c hi n. N u phương pháp phân tích có ñ h i t cao thì s l n nh c l i có th ít còn n u có ñ phân tán cao thì s l n nh c l i ph i nhi u. Thông thư ng, khi xây d ng phương pháp phân tích m i c n nh c l i ít nh t 7 l n, còn khi phân tích v i phương pháp ñã ñư c xác ñ nh (khi phân tích hàng lo t m u) có th gi m s l n nh c l i xu ng 3 ho c 2, vì ch trong nh ng trư ng h p nêu trên m i có th dùng toán th ng kê ñ xác ñ nh sai s thô, sai s h th ng.
  • 120. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………120 Hình H.1..5 Minh h a ñ ñúng, ñ h i t : a- có ñ ñúng và ñ h i t cao, b- không có ñ ñúng nhưng có ñ h i t cao, c- có ñ ñúng nhưng không có ñ h i t . 4. TÍNH TOÁN SAI S H TH NG DO PHƯƠNG PHÁP Như trên ñã nói: sai s h th ng do phương pháp có th tính ñư c và có th s d ng k t qu sai s tính ñư c ñ ki m tra phương pháp phân tích ho c ñ ch nh lí k t qu phân tích, nên vi c tính toán sai s h th ng là c n thi t. Trong phương pháp phân tích hoá h c ho c hóa lí thư ng s d ng các ph n ng hoá h c thích h p ñ tách ho c chuy n hóa ch t c n phân tích, song, do các ph n ng này không bao gi hoàn toàn nên có nh hư ng ñ n ñ chính xác c a phép phân tích. Hai nguyên nhân chính gây sai s h th ng do phương pháp thư ng g p trong Hóa phân tích là: - Do s cân b ng c a ph n ng hoá h c. - Do k t thúc ph n ng không ñúng ñi m tương ñương, ví d : ch th ph n ng không ñúng ñi m tương ñương. 4.1. Sai s h th ng do s cân b ng c a ph n ng hoá h c gây nên T t c các ph n ng hoá h c x y ra, ví d gi a hai ch t A (ch t c n phân tích) và ch t B (thu c th ) theo phương trình (V- a), ñ u có s cân b ng làm cho ph n ng không hoàn toàn. A + nB ⇆ ABn (V- a) S cân b ng này ñư c ñ c trưng b i h ng s cân b ng K: K = [ABn]/ [A] [B]n (V- 10) (trong ph n ng t o k t t a BAn thì K ñư c thay b ng T và có K = 1/T). Do v y, sau ph n ng luôn có m t lư ng ch t A dư và ñây chính là ngu n sai s và ñư c g i là sai s do phương pháp. Sai s này có th tính lí thuy t ñư c t bi u th c V- 10. T bi u th c V- 10 có: [A] = [ABn]/K[B]n (V- 11) N u g i n ng ñ phân tích c a ch t A là CA, s có: CA = [A] + [ABn] thay bi u th c này vào bi u th c V- 11 ñư c: [A] = (CA – [A])/K.[B]n ≈ CA/K.[B]n (V- 12) n u coi [A] ≪ CA.
  • 121. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………121 Như v y, sai s tương ñ i c a phương pháp do ph n ng x y ra không hoàn toàn s là: e% = 100[A]/CA= 100/ K[B]n (V- 13) (trong ph n ng t o k t t a BAn, e% = T . 100/[B]n ). N u g i n ng ñ ch t A khi chưa phân tích là CO A, th tích dung d ch ban ñ u là VO và th tích dung d ch lúc ñ t cân b ng là Vcb thì sai s tương ñ i còn ñư c bi u di n như sau: e% = 100[A] . Vcb/ CO A . VO (V- 14) T hai bi u th c V- 13 và V- 14 cho th y mu n ph n ng x y ra “hoàn toàn” hay sai s nh nh t cho phép thì c n có K l n, [B] l n (hay ph i dùng thu c th dư) và không nên làm loãng quá ñi dung d ch khi phân tích. Nh n xét này ñư c ng d ng nhi u trong phương pháp tách b ng s t o k t t a, b ng s t o ph c, b ng s chi t… nh m thi t l p ñi u ki n c n ñ cho s cân b ng x y ra. Ví d 1: ð ph n ng V- a x y ra “hoàn toàn” v i sai s e ≈ 0,1% thì KAB ph i là bao nhiêu, n u không dùng dư thu c th B, CO A = 0,1M, VO = 100ml, Vcb = 200ml. Gi i: Theo bài ra có phương trình: A + B = AB. Do không dùng dư thu c th nên t i ñi m cân b ng: [A] = [B], t bi u th c V- 14 có: 0,1 ≥ 100([A] . 200)/(0,1 . 100)→ [A] ≤ 5 . 10-5 (M) t c [B] ≤ 5 . 10-5 M thay [B] ≤ 5 . 10-5 M vào bi u th c V- 13 có K ≥ 2 . 107 . Ví d 2: Khi làm k t t a 96 mg ion SO4 2- b ng BaCl2 t i pH = 4, thì sai s phân tích do ph n ng không hoàn toàn là bao nhiêu? N u [Ba2+ ]dư = 10-5 M, V = 200ml, TBaSO4 = 1,1.10-10 . Gi i: BaCl2 + SO4 2- = BaSO4↓ + 2Cl- TBaSO4 = [Ba2+ ] [SO4 2- ]. T ñó có: [SO4 2- ] = TBaSO4/[Ba2+ ] = 1,1.10-10 / 10-5 ≈ 10-5 . Do ñó sai s e% là: e% = 100{[SO4 2- ].V.MSO42-}/wSO4 2- = 100.10-5 . 0,2 . 96/ 96 . 10-3 = -0,2% 4.2. Sai s h th ng do ch th gây nên Trong quá trình phân tích, nh t là trong chu n ñ thư ng dùng ch th ñ xác ñ nh ñi m tương ñương (ho c ñi m k t thúc chu n ñ ) c a ph n ng V- a. N u ch th ph n ng ñúng ñi m tương ñương s có sai s b ng không, song, thư ng ch th ph n ng trư c ho c sau ñi m tương ñương gây nên sai s ch th và sai s này mang tính ch t sai s h th ng. Sai s ch th có th tính ñư c và k t qu c a phép tính này cho cách ch n ch th thích h p và cách thao tác thích h p. Trong chu n ñ , có th tính sai s tương ñ i e% theo bi u th c III- 2. Vi c tính toán sai s ñư c ti n hành theo các bư c sau: Bư c 1: T ch th ñã dùng tính tr s chu n ñ t i ñi m k t thúc (pTkt: pHkt, Ekt pXkt …) theo các bi u th c III- 72, III- 74, III- 76 và II- 4.
  • 122. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………122 Bư c 2: T ph n ng chu n ñ tính ch s chu n ñ t i ñi m tương ñương (pT: pHtñ, Etñ, pXtñ…). Bư c 3: So sánh pTkt và pT ñ ch n bi u th c tính pTkt (theo m c 3. 6 chương III) Bư c 4: T bi u th c toán ñã ch n tính th tích dung d ch tiêu chu n ñã dùng và cu i cùng tính sai s (theo III- 2). Lưu í: Dư dung d ch tiêu chu n m c sai s h th ng dương (+), dư ch t c n xác ñ nh m c sai s h th ng âm ( -). Ví d 1: Khi chu n ñ 20ml NH4OH 0,1N b ng HCl 0,1N ñã dùng metyl ñ (pKa = 5) làm ch th . Hãy tính sai s chu n ñ . Cho pKbNH4OH = 4,74. Gi i: Bư c 1: Tính pHkt: D ng chu n ñ khi ch th ñ i màu (vàng→ ñ ) hay khi ñ t màu ñ b n, t c 2 giá tr pH = pKa ± 1: pH = 6 và pH = 4. Bư c 2: Tính pHtñ theo bi u th c III- 43: pHtñ = 7 - (1/2) pKb - (1/2)lgCm = = 7 - 4, 74/2 - (1/2)lg{(VNH4OH . NNH4OH)/[VNH4OH/(VNH4OH . NNH4OH/ NHCl)]} = 5,28 Bư c 3: So sánh pHkt và pHtñ: pHkt = 6 > pHtñ → dư NH4OH, k t thúc trư c ñi m tương ñương, v y m c sai s h th ng -. pHkt = 4 < pHtñ → dư HCl, k t thúc sau ñi m tương ñương, v y sai s h th ng +. Bư c 4: Tính ñ l n c a sai s : a) T i pHkt = 6: S d ng bi u th c III- 42: pH = pKa – lg{[NH4Cl]/[NH4OH]} = 14 – 4,74 – lg[VHCl . NHCl/(VNH4OH . NNH4OH – VHCl . NHCl)] → 6 = 9,26 + lg{[(VNH4OH . NNH4OH)/VHCl . NHCl] – 1 ]} Thay s vào tính, có: VHCl = 20/(1 + 5,5 . 10-4 ) → e% = 100{[ 20/(1 + 5,5 . 10-4 )] – 20}/20 = 0,06 % b) T i pHkt = 4: S d ng bi u th c III- 38 : pHkt = 4 = – lg[(VHCl . NHCl – VNH4OH . NNH4OH)/(VHCl + VNH4OH)], thay s vào s có: VHCl = 20,04 ml → e% = [(20,04 – 20)/20].100 = +0,2% Ví d 2: Chu n ñ 20ml ion Fe2+ 0,1N b ng dung d ch ion Ce4+ 0,1N trong môi trư ng axit v i ch th [Fe(II)(O-phenanthrolin)2)]2+ (ox + 1e = kh). Hãy tính sai s chu n ñ . Cho Eo Fe3+/Fe2+ = 0,77V, Eo Ce4+/Ce3+`= 1,44V, Eo Indox/Indkh = 1,11V. Gi i: Bư c 1: Tính Ekt: ng d ng bi u th c III-74. Khi d ng chu n ñ dung d ch chuy n t màu ñ sang màu xanh ho c màu xanh b n, t c 2 giá tr Ekt1 = 1,11 – 0,059 ≈ 1,05 và Ekt2 = 1,11 + 0,059 ≈ 1,17. Bư c 2: Tính Etñ: ng d ng bi u th c III- 53, thay s s có: Etñ = (Eo Fe3+/Fe2+ + Eo Ce4+/Ce3+)/2 = (0,77 + 1,34)/2 = 1,10 Bư c 3: So sánh Ekt v i Etñ th y Ekt1 < Etñ, , như v y, dư ion Fe2+ (m c sai s -); Ekt2 > Etñ, như v y, dư ion Ce4+ (m c sai s +). Bư c 4: Tính sai s : + T i Ekt1 = 1,05V: S d ng bi u th c III- 52, thay s có: Ekt1 = Eo Fe3+/Fe2+ + 0,059lg[VCe4+ . NCe4+/( VFe2+ . NFe2+ - VCe4+ . NCe4+)] →1,05 = 0,77 + 0,059lg[VCe4+/ ( 20 - VCe4+)] → VCe4+ ≈ 20ml. Như v y, e% ≈ 0%.
  • 123. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………123 + T i Ekt2 = 1,17V: S d ng bi u th c III- 54, thay s có: Ekt2 = Eo Ce4+/Ce3+ + 0,059lg[(VCe4+ . NCe4+ - VFe2+ . NFe2+)/ (VFe2+ . NFe2+)] → 1,17 = 1,44 + 0,059lg[(VCe4+ - 20)/20] → VCe4+ ≈ 20ml. Như v y e% ≈ 0%. Ví d 3: L y 50 ml dung d ch ch a Cl- , cho vào ñây 0,55 ml K2CrO4 0,1M và chu n ñ xác ñ nh Cl- b ng 5 ml AgNO3 0,01N. Hãy tính sai s chu n ñ này! Cho TAgCl = 1,78.10-10 , TAg2CrO4 = 1,1.10-12 . Gi i: Bư c 1: Tính pClkt: [CrO4 2- ] =(0,55 . 10-1 )/( 50 + 0,55 + 5) ≈ 10-3 M, suy ra: [Ag+ ] c n ñ k t t a Ag2CrO4 là: [Ag+ ] = {TAg2CrO4/[CrO4 2- ]}1/2 ≈ 10-4,5 M → pAg = 4,5 → pClkt ≈ 5,5. Bư c 2: Tính pCltñ: [Cl- ]tñ = (TAgCl)1/2 = 1,33.10-5 → pCl = 4,88 = pAg Bư c3: So sánh pClkt và pCltñ cho th y pClkt > pCltñ, t c ñi m k t thúc x y ra sau ñi m tương ñương. Bư c 4: Tính sai s : pAg = - lg[(VAg+ . NAg+ - VCl- . NCl-)/(VAg+ + VCl-)]. Thay s có: pAg = 4,5 = - lg[(5 . 0,01 - 50 . NCl-)/55] → NCl- = 9,65 . 10-4 N. Sai s e% là: e% = 100.(VAg+ . NAg+ - VCl- . NCl-)/(VCl- . NCl-) = 100.(5 . 0,01 - 50 . 9,65 . 10-4 )/(50 . 9,65 . 10-4 ) = 3,62% Câu h i ôn t p 1. Sai s phân tích là gì? S phân lo i sai s và các cách bi u di n sai s ? 2. Lí thuy t v sai s ? ng d ng lí thuy t này? 3. ð ñúng, ñ chính xác, ñ tin c y c a k t qu phân tích? ng d ng các tiêu chu n này trong vi c xác ñ nh cách ti n hành phân tích? 4. Cách tính sai s h th ng? Bài t p 1. Sau khi làm k t t a 80mg ion Ca2+ b ng (NH4)2C2O4 t i pH = 10, k t t a ñư c r a 5 l n m i l n 10ml nư c. Hãy tính sai s phân tích ion Ca2+ do s hoà tan c a k t t a khi r a! Cho TCaC2O4 = 2,3.10-9 . (ðáp s : -0,12%). 2. Tính sai s khi chu n ñ 20 ml dung d ch CH3COOH 0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N v i vi c s d ng phenolphtalein (pKa = 9) làm ch th ñi m k t thúc chu n ñ . Cho pKa c a CH3COOH = 4,76. (ðáp s : t i pH 8: -4%, t i pH 10: +0,2%). 3. Tính sai s khi chu n ñ 20 ml dung d ch HCl 0,1N b ng dung d ch NaOH 0,1N khi k t thúc chu n ñ : a) pH = 4; b) pH = 10. (ðáp s : -0,2%, +0,2%) 4. Chu n ñ 20 ml dung d ch Fe2+ 0,1N b ng dung d ch tiêu chu n Ce4+ 0,1N v i ch th benzidin (ox + e = kh) s m c sai s là bao nhiêu? Bi t: Eo Fe3+/Fe2+ = 0,77V, Eo Ce4+/Ce3+`= 1,44V, Eo Indox/Indkh = 0,92. (ðáp s : 1. 0,3%, 2. ≈ 0%)
  • 124. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………124 5. Chu n ñ 20 ml dung d ch NaCl 0,1N b ng dung d ch tiêu chu n AgNO3 0,1N v i ch th K2CrO4 có n ng ñ trong dung d ch trư c khi chu n ñ là 0,1 M thì s m c sai s là bao nhiêu? Bi t: TAgCl = 1,78. 10-10 ; T Ag2CrO4 = 1,1.10-12 . (ðáp s : 0,02%) 6. N u chi t 100mmol ch t X t 200 ml dung d ch nư c b ng 50ml dung môi h u cơ thì sai s thu h i ch t X là bao nhiêu? Bi t h ng s phân b th c nghi m K’ = 10. (ðáp s : 28,6%). 7. ð ki m tra phương pháp Kejdal xác ñ nh N ñã cân 5 m u m i m u là 0,1320g (NH4)2SO4 tinh khi t và ñem phân tích. K t qu thu ñư c như sau: 0,0275g, 0,0279g, 0,0281g, 0,0277g, 0,0275g. Hãy tính sai s tuy t ñ i, sai s tương ñ i c a phương pháp! (ðáp s : d = 0,0026g, sai s % 0,93%). Tài li u tham kh o 1. Alecxep V. N. (1971): Phân tích ñ nh lư ng, t p I, II, III. NXB Giáo d c, Hà N i. 2. Nguy n Th c Cát, T V ng Nghi, ðào H u Vinh (1980): Cơ s lý thuy t Hoá h c phân tích. NXB ð i h c và trung h c chuyên nghi p, Hà N i. 3. Eckschlager K. (1971): Chyby chemických rozboru (ti ng Ti p) (Sai s phân tích hoá h c). NXB Tài li u k thu t, Praha. 4. Tr n T Hi u (1973): Giáo trình Hoá phân tích, t p I, II. Trư ng ð i h c T ng h p Hà N i. 5. Holzbecher Z. và các tác gi (1968): Analytická chemie (ti ng Ti p ) (Hoá phân tích). NXB Tài li u k thu t, Praha. 6. Lialikov Iu. X. (1974): Nh ng phương pháp phân tích hoá lý (ti ng Nga). NXB Hoá h c, Maxcơva. 7. Lurie Ju. (1975): Handbook of Analytical Chemistry. Mir Publishers, Moscow. 8. Murasova V. I., Tananaeva A. N., Khobiakova R. Ph. (1976): Phân tích ñ nh tính riêng (ti ng Nga). NXB Hoá h c, Maxcơva. 9. H Vi t Quí (2001): Phân tích lí hoá. NXB Giáo d c, Hà N i. 10. Nguy n Trư ng Sơn, Hoàng Xuân L c (1991): Giáo trình Hoá vô cơ - phân tích. NXB ð i h c và giáo d c chuyên nghi p, Hà N i. 11. Nguy n Văn T u, Vũ Văn Soan (1990): Giáo trình Cơ s lý thuy t Hoá h c. NXB ð i h c và giáo d c chuyên nghi p, Hà N i. 12. Ph m Ng c Thu , Ph m H ng Anh (1996): Giáo trình Hoá phân tích. Trư ng ð i h c Nông nghi p I.
  • 125. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………125 Các b ng ph l c Ph l c 1: Tích s tan c a m t s k t t a Tên h p ch t Tích s tan (T) -lgT Tên h p ch t Tích s tan (T) -lgT AgBr 5,3.10-13 12,28 CuCO3 2,5.10-10 9,60 Ag2CO3 8,2.10-12 11,09 CuC2O4 3,0.10-8 7,50 Ag2C2O4 3,5.10-11 10,46 Cu(OH)2 2,2.10-20 19,66 AgCl 1,78.10-10 9,75 CuS 6,3.10-36 35,20 Ag2CrO4 1,1.10-12 11,95 FeCO3 3,47.10-11 10,46 AgI 8,3.10-17 16,08 FeC2O4 2,0.10-7 6,70 Ag3PO4 1,3.10-20 19,89 FeS 5,0.10-18 17,3 Ag2SO4 1,6.10-5 4,80 Fe(OH)3 3,2.10-38 37,50 Al(OH)3 1,0.10-32 32,00 FePO4 1,3.10-22 21,89 AlPO4 5,8.10-19 18,24 Hg2Cl2 1,3.10-18 17,88 BaCO3 5,1.10-9 8,29 HgO 3,0.10-26 25,52 BaC2O4 1,1.10-7 6,96 HgS (ñen) 1,6.10-52 51,80 BaCrO4 1,2.10-10 9,93 HgS (ñ ) 4,0.10-53 52,40 BaF2 1,1.10-6 5,98 MgCO3 2,1.10-5 4,67 Ba3(PO4)2 6,0.10-39 38,22 MgC2O4 8,6.10-5 4,10
  • 126. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………126 BaSO4 1,1.10-10 9,97 MgF2 6,5.10-9 8,19 CaCO3 4,8.10-9 8,32 MgNH4PO4 2,5.10-13 12,60 CaC2O4 2,3.10-9 8,64 Mg(OH)2 6,0.10-10 9,22 CaCrO4 7,1.10-4 3,15 Mg3(PO4)2 1,0.10-13 13,00 CaF2 4,0.10-11 10,40 MnCO3 1,8.10-11 10,74 Ca(OH)2 5,5.10-6 5,26 MnC2O4 5,0.10-6 5,30 Ca3(PO4)2 2,0.10-29 28,70 MnNH4PO4 1,0.10-12 12,00 CaSO4 9,1.10-6 5,04 Mn(OH)2 1,9.10-13 12,72 CdCO3 5,2.10-12 11,30 MnS 2,5.10-10 9,60 CdC2O4 1,5.10-8 7,80 NiCO3 1,3.10-7 6,87 Cd(OH)2 5,9.10-15 14,23 NiC2O4 4,0.10-10 9,40 CdS 7,9.10-27 26,10 Ni(OH)2 2,0.10-15 14,70 CoCO3 1,4.10-13 12,84 NiS α 3,2.10-19 18,50 CoC2O4 6,3.10-8 7,20 NiS β 1,1.10-24 24,00 Co(OH)2 2,0.10-15 14,80 PbCO3 7,4.10-14 13,13 CoS α 4,0.10-21 20,4 PbC2O4 4,8.10-10 9,32 CoS β 2,0.10-25 24,70 PbCl2 1,6.10-5 4,79 Cr(OH)3 6,3.10-31 30,20 PbCrO4 1,8.10-14 13,75 CrPO4 (tím) 1,0.10-17 17,00 Pb(OH)2 1,1.10-20 19,96 CrPO4 (l c) 2,4.10-23 22,62 PbS 2,5.10-27 26,60 Ph l c 1: Tích s tan c a m t s k t t a (ti p) Tên h p ch t Tích s tan (T) -lgT Tên h p ch t Tích s tan (T) -lgT PbSO4 1,6.10-8 7,80 Zn(OH)2 7,1.10-18 17,15 PbClF 2,8.10-9 8,55 Zn3(PO4)2 9,1.10-33 32,04 ZnCO3 1,4.10-11 10,84 ZnS α 2,5.10-22 21,60 ZnC2O4 1,5.10-9 8,80 ZnS β 1,6.10-24 23,80 Ph l c 2: H ng s axit, h ng s bazơ c a m t s axit, bazơ Tên axit Ka pKa Axetic CH3COOH 1,74.10-5 4,76 Benzoic C6H5COOH 6,2.10-5 4,21 Boric H3BO3 Ka1 5,8.10-10 9,24 Cacbonic H2CO3 Ka1 4,5.10-7 Ka2 4,8.10-11 6,35 10,32 Cloaxetic Cl CH2COOH 1,4.10-3 2,86 Etylendiamintetraaxetic (HOOCCH2)2 N-CH2-CH2- N(CH2COOH)2 Ka1 1,0.10-2 Ka2 2,1.10-3 Ka3 5,4.10-7 1,99 2,67 6,27
  • 127. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………127 Ka4 1,1.10-11 10,95 Focmic H COOH 1,8.10-4 3,75 Oxalic H2C2O4 Ka1 5,6.10-2 Ka2 5,4.10-5 1,25 4,27 Phenol C6H5OH 1,0.10-15 15,0 Photphoric H3PO4 Ka1 7,6.10-3 Ka2 6,2.10-8 Ka3 4,2.10-13 2,12 7,21 12,38 o- Phtalic C6H4(COOH)2 Ka1 1,1.10-3 Ka2 4,0.10-6 2,95 5,40 Salixylic C6H4(OH)COOH 1,1.10-3 2,95 Sunphuric H2SO4 Ka2 1,2.10-2 1,94 Tartric HOOCCH(OH)CH(OH)COOH Ka1 9,1.10-4 Ka2 4,3.10-5 3,04 4,37 Xitric HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH Ka1 7,4.10-4 Ka2 1,8.10-5 Ka3 4,0.10-7 3,13 4,76 6,40 Ph l c 2: H ng s axit, h ng s bazơ c a m t s axit, bazơ (ti p) Tªn baz¬ Kb pKb Amoni hidroxit NH4OH 1,76.10-5 4,76 Anilin C6H5NH2 4,2.10-10 9,38 Dimetylamin (C2H5)2NH 1,1.10-3 2,97 Hidrazin N2H4 9,8.10-7 6,01 Hidroxylamin NH2OH 9,6.10-6 8,02 8-Hidroxychinolin C9H7ON 1,1.10-9 8,99 Piridin C5H5N 1,5.10-9 8,82 Ph l c 3: Th oxi hoá tiêu chu n c a m t s ch t 25o C Nguyên t D ng oxi hoá +ne D ng kh Eo, V Ag+ +e Ag +0,7994 AgBr +e Ag + Br- +0,071 Ag(CN)2 - +e Ag + 2CN- -0,29 AgCl +e Ag + Cl- +0,224 Ag AgI +e Ag + I- -0,152 Al Al3+ +3e Al -1,66
  • 128. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………128 AlF6 3- +3e Al + 6F- -2,07 Ba Ba2+ +2e Ba -2,90 Br Br2 +2e 2Br- +1,087 Ca Ca2+ +2e Ca -2,87 Cd2+ +2e Cd -0,402 Cd (CN)4 2- +2e Cd + 4CN- --1,09Cd Cd(NH3)4 2+ +2e Cd + 4NH3 -0,61 Ce Ce(SO4)3 2- +1e Ce3+ + 3SO4 2- +1,44 Cl Cl2 +2e 2Cl- +1,359 Co2+ +2e Co -0,28Co Co(NH3)6 2+ +2e Co + 6NH3 -0,42 Cr3+ +3e Cr -0,41Cr Cr2O7 2- + 14H+ +6e 2Cr3+ + 7H2O +1,33 Cu2+ +2e Cu +0,337 Cu2+ +e Cu+ +0,153 Cu+ +e Cu +0,521 Cu (CN)4 2- +2e Cu + 4CN- -0,43 Cu Cu(NH3)4 2+ +2e Cu + 4NH3 -0,07 F F2 +2e 2F- +0,287 Ph l c 3: Th oxi hoá tiêu chu n c a m t s ch t 25o C (ti p) Nguyªn tè D¹ng oxi ho¸ +ne D¹ng khö Eo, V Fe3+ +e Fe2+ +0,771 Fe3+ +3e Fe -0,036 Fe2+ +2e Fe -0,440 Fe [Fe(CN)6 ]3- +e [Fe(CN)6 ]4- +0,356 H 2H+ +2e H2 0,0000 2Hg2+ +2e Hg2 2+ +0,907 Hg2+ +2e Hg +0,850 Hg2 2+ +2e 2Hg +0,792 Hg2Cl2 +2e 2Hg + 2Cl- +0,2680 Hg Hg(CN)4 2- +2e Hg + 4CN- -0,37 I2 +2e 2I- +0,536I I3- +2e 3I- +0,545 K K+ +e K -2,925 Mg Mg2+ +2e Mg -2,37 Mn2+ +2e Mn -1,19Mn MnO4 - + 8H+ +5e Mn2+ + 4H2O +1,51 NO3 - + 2H+ +e NO2 + H2O +0,80 NO3 - + 4H+ +3e NO + 2H2O +0,96N NO3 - + 10H+ +8e NH4 + + 3H2O +0,87 Na Na+ +e Na -2,713 Ni2+ +2e Ni -0,23Ni Ni(NH3)6 2+ +2e Ni + 6NH3 -0,49
  • 129. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………129 O2 + 4H+ +4e 2H2O +1,229 O2 +2H+ +2e H2O2 +0,682 O2 + 2H2O +2e 4OH- +0,401 H2O2 + 2H+ +2e 2H2O +1,77 O O3 + H2O +2e O2 + 2OH- +1,24 Pb2+ +2e Pb -0,126 PbBr2 +2e Pb + 2Br- -0,274 PbCl2 +2e Pb + 2Cl- -0,266 Pb PbI2 +2e Pb + 2I- -0,0,346 S +2e S2- -0,48 S + 2H+ +2e H2S +0,14 S4O6 2- +2e 2S2O3 2- +0,09 SO4 2- + 8H+ +6e S + 4H2O +0,36 SO4 2- + 4H2O +6e S + 8OH- -0,75 S SO4 2- + 10H+ +8e H2S + 4H2O +0,31 Sn2+ +2e Sn -0,14Sn Sn4+ +e Sn2+ +0,15 Ph l c 3: Th oxi hoá tiêu chu n c a m t s ch t 25o C (ti p) Nguyªn tè D¹ng oxi ho¸ +ne D¹ng khö Eo, V Zn2+ +2e Zn -0,763 Zn (CN)4 2- +2e Zn + 4CN- --1,26Zn Zn(NH3)4 2+ +2e Zn + 4NH3 -1,04 Ph l c 4: Bư c sóng ánh sáng và màu c a chúng Bư c sóng ánh sáng (nm) Màu s c ánh sáng b h p th ánh sáng b sung 400 – 450 Tím Vàng l c 450 – 480 Xanh Vàng 480 – 490 Xanh l c Da cam 490 – 500 L c xanh ð 500 – 560 L c ð g ch 560 – 575 Vàng l c Tím 575 - 590 Vàng Xanh 590 - 625 Da cam Xanh l c 625 - 750 ð L c xanh Chú thích: ánh sáng b h p th + ánh sáng b sung = ánh sáng tr ng
  • 130. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………130 B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P I HÀ N I NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên) NGUY N TH H NG LINH, BÙI TH VĨNH GIÁO TRÌNH HOÁ PHÂN TÍCH
  • 131. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………131 NHÀ XU T B N NÔNG NGHI P B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P I HÀ N I NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên) NGUY N TH H NG LINH, BÙI TH VĨNH GIÁO TRÌNH HOÁ PHÂN TÍCH
  • 132. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………132 NHÀ XU T B N NÔNG NGHI P HÀ N I - 2007