Giáo trình Hoá phân tích - PGS.TS. Nguyễn Trường Sơn

Nội dung text: Giáo trình Hoá phân tích - PGS.TS. Nguyễn Trường Sơn

1. Bégi¸odôcv®ot¹o Tr−êng§¹ihäcn«ngnghiÖpHNéi Pgs.ts. NGUY N TR ƯNG S ƠN (Ch biên) Nguy n Th H ng Linh, Bùi Th V ĩnh Gi¸otr×nh HOÁ PHÂN TÍCH Năm 2007 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 1
2. Li nói ñu Giáo trình “ Hoá phân tích ” này ñưc biên so n trên c ơ s ñ c ươ ng môn h c chính th c dùng cho kh i ngành Nông- Lâm- Ng ư nghi p ñã ñưc Tr ưng ði h c Nông nghi p I duy t (Quy t ñnh Q ð 25/2004/Q ð-ðH1 ngày 14. 1. 2004). Giáo trình nh m cung c p cho sinh viên nh ng ki n th c c ơ b n v Hoá phân tích và dành cho sinh viên kh i Nông Lâm Ng ư nghi p. ð ti p thu ñưc 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 ñi c ươ ng, hoá h c vô c ơ và hoá h c h u c ơ. Dù ñã r t c g ng ñ cho giáo trình có nhi u thông tin, d ñc và d ti p thu, song, không th tránh kh i nh ng khi m khuy t, chúng tôi r t mong nh n ñưc nh ng í ki n ñóng góp c a b n ñc và ñng nghi p ñ khi tái b n giáo trình ñưc hoàn thi n h ơn. Hà N i, 2006 Các tác gi Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 2
3. Bng kí hi u Kí hi u Ti ng Vi t A ñ h p th quang C nng ñ D mt ñ quang ð ñươ ng l ưng gam E th ñin c c, hi u ñin th E% ph n tr ăm chi t e electron e% sai s ph n tr ăm I cưng ñ ánh sáng Ind ch th K hng s cân b ng K’ hng 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 bưc sóng ánh sáng M nng ñ mol/lít (n ng ñ phân t gam) M kim lo i M M khèil−îngmolph©ntö(ph©ntögam),khèi l−îngmolion(iongam), N nång®é®−¬ngl−înggam p lg ppb métphÇntØ ppm métphÇntriÖu Q hÖsèph©nbè q tØsèph©nbè T tÝchsètan T% ®étruyÒnquang TKHH tinhkhiÕtho¸häc TKPT tinhkhiÕtph©ntÝch TK tinhkhiÕt w khèil−îng Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 3
4. Mc l c Trang Li nói ñu 1 Bng kí hi u 2 Ch ươ ng I: Các khái ni m c ơ b n c a Hoá phân tích 6 1. Hoá phân tích và vai trò c a nó 6 2. Phân lo i ph ươ ng pháp phân tích 6 2.1. Phân lo i theo b n ch t c a ph ươ ng pháp phân tích 6 2.2. Phân lo i theo kh i l ưng và l ưng ch a c a ch t phân tích trong m u 8 2.3. Ch n l a ph ươ ng pháp phân tích 8 3. Các b ưc c ơ 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 s ơ m u 10 4.3. Khoáng hoá m u 10 5. Hoá phân tích ñnh tính 11 5.1. Phân tích ñnh tính các h p ch t vô c ơ b ng ph ươ ng pháp hoá h c 11 5.2. Phân tích ñnh tính các h p ch t h u c ơ b ng ph ươ ng pháp hoá h c 16 5.3. Phân tích ñnh tính các h p ch t b ng ph ươ ng pháp công c 17 6. Hoá phân tích ñnh l ưng 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 cht s ch, n ưc c t 21 8. M t s lo i n ng ñ dung d ch th ưng dùng trong Hoá phân tích 21 Câu h i ôn t p, bài t p 23 Ch ươ ng II: Phân tích kh i l ưng 24 1. Các khái ni m c ơ b n trong phân tích kh i l ưng 24 1.1. Ph ươ ng pháp tách 24 1.2. Ph ươ ng pháp ch ưng c t ho c ñt cháy 24 1.3. Ph ươ ng pháp nhi t phân 1.4. Ph ươ ng pháp k t t a (Ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng k t t a) 25 2. Ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng 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 k ĩ thu t trong ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng k t t a 32 2.4. M t s ng d ng c th 35 2.5. Ưu nh ưc ñim c a ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng k t t a 37 Câu h i ôn t p, bài t p 38 Ch ươ ng III: Phân tích th tích 39 1. Nh ng khái ni m c ơ 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 ph ươ ng pháp chu n ñ 41 3.1. Phân lo i ph ươ ng pháp chu n ñ theo lo i ph n ng 41 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 4
5. Trang 3.2. Phân lo i ph ươ ng 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. ðưng chu n ñ 48 6.1. ðnh ngh ĩa 48 6.2. ðưng chu n ñ trung hoà 48 6.3. ðưng chu n ñ oxi hoá kh 63 6.4. ðưng chu n ñ k t t a 67 6.5. ðưng chu n ñ t o ph c 70 6.6. Nh n xét chung v ñưng chu n ñ. ng d ng c a ñưng chu n ñ 73 7. Ch th 74 7.1. Phân lo i ch th 75 7.2. Kho ng ñi màu c a ch th 75 7.3. Nguyên t c ch n ch th 77 8. Các phép chu n ñ th ưng 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 nh ưc ñim c a ph ươ ng pháp phân tích th tích 88 Câu h i ôn t p, bài t p 89 Ch ươ ng IV: Phân tích công c 91 1. Phân lo i ph ươ ng pháp 91 1.1. Nhóm các ph ươ ng pháp quang h c 91 1.2. Nhóm các ph ươ ng pháp ñin t 92 1.3. Nhóm các ph ươ ng pháp tách 92 1.4. Nhóm các ph ươ ng pháp nhi t 92 2. Ph ươ ng pháp quang ph h p th phân t vùng t ngo i và ánh sáng nhìn th y 92 2.1. C ơ s lí thuy t c a ph ươ ng pháp so màu 93 2.2. Yêu c u ñi v i ph c ch t màu 95 2.3. Ph h p th và ch n b ưc sóng ño 97 2.4. ðo so màu 99 3. Ph ươ ng pháp ño ñin th 101 3.1. ðt v n ñ 101 3.2. ðin c c 101 3.3. ðo ñin th 103 3.4. ng d ng ph ươ ng pháp ño ñin th trong phân tích 104 4. Ph ươ ng 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 Ch ươ ng V: Sai s trong Hoá phân tích 108 1. Sai s 108 1.1. Phân lo i sai s 108 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 5
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 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 6
7. CHƯƠ NG I CÁC KHÁI NI M CƠ BN CA HOÁ PHÂN TÍCH 1. HOÁ PHÂN TÍCH VÀ VAI TRÒ CA NÓ Hoá phân tích là môn khoa h c ng d ng s d ng các ki n th c c a Hoá vô c ơ, Hoá h u c ơ, Hoá lí, Hoá sinh, V t lí nh m tr l i câu h i v t ch t nghiên c u ñưc c u to t các thành ph n nào và hàm l ưng c a t ng thành ph n ñó là bao nhiêu. Hoá phân tích ñã ñưc s d ng t r t lâu trong Hoá h c nói chung. Song, ph i t th k 17, v i nh ng c ơ s b t ñu 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 hc 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 h ưng phân tích nhanh h ơn, chính xác h ơn, t ñng hoá h ơn và giá thành r h ơn. Chính vì th , ngoài các ph ươ ng pháp phân tích hoá h c thông th ưng, các ph ươ ng 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 ñi nh ư các ph ươ ng pháp: quang ph , s c kí, c c ph Trong th c t , Hoá phân tích thâm nh p vào nhi u l ĩnh v c khoa h c và là công c nghiên c u c a chúng; ngoài ra, nó c ũng chi m m t v trí quan tr ng trong s n xu t. Hoá phân tích th ưng ñưc chia thành hai ph n Hoá phân tích ñnh tính và Hoá phân tích ñnh l ưng. Nhi m v c a Hoá phân tích ñnh tính là xác ñnh v t ch t nghiên cu ñưc c u t o t các thành ph n nào, còn c a Hoá phân tích ñnh l ưng là xác ñnh hàm l ưng c a các thành ph n c u t o nên v t ch t nghiên c u. 2. PHÂN LO I PH ƯƠ NG PHÁP PHÂN TÍCH Có nhi u ph ươ ng pháp phân tích, ñ ti n cho s ch n l a, trong Hoá phân tích, th ưng chia các ph ươ ng pháp phân tích theo hai cách: d a trên b n ch t c a ph ươ ng pháp phân tích và hàm l ưng ch t c n phân tích ch a trong m u. 2.1. Phân lo i theo bn ch t c a ph ươ ng pháp phân tích Khi phân tích, th ưng 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 ph ươ ng pháp: phân tích hoá h c, phân tích hoá lí, phân tích v t lí, phân tích sinh hoá Các ph ươ ng pháp này ñưc chia thành 3 nhóm chính: - Ph ươ ng pháp phân tích hoá h c. - Ph ươ ng pháp phân tích b ng công c . - Ph ươ ng pháp phân tích sinh hoá. Trong ñó các ph ươ ng pháp phân tích hoá h c và phân tích b ng công c là thông dng nh t. a. Ph ươ ng pháp phân tích hoá h c Th ưng ñưc g i ng n g n là phân tích hoá h c, ñây, s d ng các ph n ng hoá hc thích h p ñ phân tích ch t c n xác ñnh. Ví d , khi xác ñnh Cl - dùng ph n ng: - - Cl + AgNO 3 = AgCl ↓ + NO 3 , (trong môi trưng axit HNO 3) tr ng Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 7
8. S xu t hi n k t t a tr ng cho bi t trong m u có ion clorua, còn kh i l ưng k t ta cho bi t hàm l ưng c a ion clorua trong m u. Ph n ng trên ñưc g i là ph n ng phân tích , dung d ch AgNO 3 ñưc g i là dung d ch thu c th . Ph ươ ng pháp phân tích hoá h c có ưu ñim: có ñ chính xác cao, d ng c phân tích ñơ n gi n. Tuy nhiên, trong phân tích dùng m t ñ quan sát các hi n t ưng ñã x y ra, nên ph ươ ng pháp có ñ nh y không cao, ch có th phân tích ñưc các ch t khi hàm lưng c a nó trong m u l n h ơn 10 -2 % ( bng B. I.1 ), ngoài ra không th t ñng hoá ñưc quá trình phân tích. Trong nhóm các ph ươ ng pháp hoá h c có các ph ươ ng pháp: ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng (ch ươ ng II) và ph ươ ng pháp phân tích th tích (ch ươ ng III). b. Ph ươ ng pháp phân tích b ng công c Còn ñưc g i ng n g n là phân tích công c (ch ươ ng IV). G m các ph ươ ng pháp phân tích hoá lí và phân tích v t lí. *Ph ươ ng pháp hoá lí ñây, dùng các công c ñ ño các ñi l ưng v t lí có liên quan ñn ph n ng hoá hc ñã x y ra. Ví d : dùng ñin c c b c ñ ño ñin th dung d ch c a ph n ng gi a ion - Cl và AgNO 3 nói trên, giúp theo dõi ñưc di n bi n c a ph n ng Ph ươ ng pháp hoá lí có ñ nh y khá cao, cho phép xác ñnh ñưc các m u v i hàm l ưng c a ch t phân tích -6 nh t i 10 % ( bng B.1.1 ). Ví d : phươ ng pháp so màu, ph ươ ng pháp c c ph * Ph ươ ng pháp v t lí ñây, s d ng các công c ñ ño các ñi l ưng v t lí có liên quan ñn thành phn cn phân tích. Ph ươ ng pháp có ñ nh y r t cao, cho phép phân tích các thành ph n r t -8 -9 nh trong m u, ch chi m kho ng 10 - 10 % ( bng B.1.1 ). Bng B. 1.1: Gi i h n xác ñnh c a m t s ph ươ ng pháp phân tích Ph ươ ng pháp Hàm l ưng ch t c n phân tích (%) ___ 10 2 10 0 10 -3 10 -6 10 -9 10 - 12 Kh i l ưng, chu n ñ Cc 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 hu ỳnh quang Quang ph kh i Phân tích phóng x - Vi ph ươ ng pháp v t lí có th ñng th i xác ñnh ñnh tính và ñnh l ưng nhi u ch t (ph ươ ng pháp c c ph , ph ươ ng pháp quang ph r ơn ghen, quang ph phát x , quang ph h p th nguyên t , các ph ươ ng pháp s c kí .) và ñôi khi không c n ph i phá hu m u (ph ươ ng pháp quang ph r ơn ghen, quang ph phát x ). Ph ươ ng pháp phân tích công c có ưu ñim: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 8
9. - Có ñ nh y cao nên có th dùng ñ phân tích m u v i kh i l ưng nh ho c m u có ch a l ưng nh thành ph n c n phân tích. - Có kh n ăng t ñng hóa cao. Song, nh ưc ñim c a nhóm ph ươ ng pháp này là máy ño r t ñt 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 l ưng và l ưng ch a c a ch t phân tích trong mu Da vào kh i l ưng m u l y phân tích và l ưng ch a c a ch t phân tích trong mu, ñã xây d ng các ph ươ ng pháp ghi trong b ng B.2.1. Bng B.2.1: Phân lo i các ph ươ ng pháp phân tích theo l ưng m u phân tích Tên ph ươ ng pháp Lưng ch a ch t phân tích Lưng (g) m u (g) Thành ph n thô lu ng Thành ph n Mi Cũ Chính Ph vi l ưng (1-100%) (0,01-1%) ≤≤≤ 0,01% Gram Th ưng l ưng ≥ 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 l ưng 10 -4 - 10 -2 10 -6 - 10 -2 10 -8 - 10 -4 ≤ 10 -5 Microgram Siêu vi l ưng ≤ 10 -4 ≤ 10 -4 ≤ 10 -6 ≤ 10 -5 2.3. Ch n l a ph ươ ng pháp phân tích Khi phân tích, tu ỳ theo yêu c u v ñ chính xác, ñiu ki n phòng phân tích c ũng nh ư hàm l ưng thành ph n c n phân tích có trong m u v t, kh i l ưng m u v t c ũng nh ư ng ưng xác ñnh c a ph ươ ng pháp mà ch n ph ươ ng pháp thích h p. Nguyên t c chung: lưng m u nhi u, hàm l ưng l n dùng ph ươ ng pháp kém nh y và ng ưc l i l ưng m u ít, hàm l ưng bé dùng ph ươ ng pháp có ñ nh y cao. Ví d : phươ ng pháp quang ph thích hp cho xác ñnh 10 -6 - 10 -8 gam ch t c n phân tích, song, ph ươ ng pháp chu n ñ thích hp cho vi c xác ñnh các hàm l ưng c gam, xentigam ch t. Vi các m u ch a ch t c n phân tích v i l ưng quá nh ñôi khi vn ph i làm giàu mu tr ưc khi phân tích. 3. CÁC BƯC CƠ BN TRONG HOÁ PHÂN TÍCH Quá trình phân tích bao g m 4 b ưc: 1 - L y m u 2 - ðư a ph n c n phân tích v d ng mà qua ñó có th ti n hành phân tích ñnh tính ho c phân tích ñnh l ưng thông qua theo dõi m t s tính ch t v t lí, hoá h c thích hp. 3 - ðo xác ñnh 4 - Tính toán k t qu . Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 9
10. Bưc 1: L y m u là vi c làm r t quan tr ng, làm sao l y ñưc m u ñi di n cho vt c n phân tích (m c 4 ch ươ ng I, trang 10), ñ k t qu phân tích ph n ánh ñúng tính ch t c a m u. Bưc 2: Bao g m các công ñon nh nh ư chuy n m u thành dung d ch (m c 4 ch ươ ng I, trang 12), tách các thành ph n gây nhi u, chuy n thành ph n c n xác ñnh sang dng mà có th phân tích ñnh tính ho c xác ñnh ñnh l ưng nó. Ví d : xác ñnh ion Cu 2+ 2+ 2+ di ñng trong ñt, chi t ion Cu t ñt b ng axit HNO 3 1M r i tách ion Cu dưi d ng 2+ ph c ch t tan [Cu(NH 3)4] , sau ñó chuy n ph c ch t amo ñng sang d ng ph c ch t Cu - dithizon (màu ñ) trong môi tr ưng axit ñ ño xác ñnh b ng ph ươ ng pháp so màu. Bưc 3: Chính là ño các ñi l ưng v t lí nh ư kh i l ưng, th tích, c ưng ñ màu, ñ d n ñin (các ch ươ ng II, III, IV) có liên quan ñn tính ch t và hàm l ưng c a thành ph n c n xác ñnh. Ví d : ðo c ưng ñ màu ñ c a ph c màu Cu - dithizon nói trên. Bưc 4: T các giá tr ño ñưc c a ñi l ưng v t lí c n theo dõi suy ra k t qu v ñnh tính c ũng nh ư ñnh l ưng c a thành ph n c n phân tích. 4. L Y MU VÀ X LÍ MU PHÂN TÍCH Mt 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 th ưng gây ra sai s , ñôi khi sai s này còn l n h ơn nhi u so vi sai s do ph ươ ng 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 d ưng c a m t kho th c ăn gia súc không th mang phân tích toàn b ñt 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 ngh ĩa th c ti n c n ti n hành trên mu ñi di n (m u trung bình). M u ñi di n là m u ch a thành ph n và t l hàm l ưng gi ng nh ư v t th c n phân tích. Tuy nhiên, khó có th l y ñưc m u ñi di n ñáp ng yêu cu trên mà ch có th l y ñưc m u có tính ch t g n ñúng v i yêu c u ñó mà thôi. Mu phân tích r t ña d ng v nhi u m t nh ư v tr ng thái t n t i, v ñ ñng nh t, cũng nh ư kh i l ưng c a m u. Vì th , ñ l y ñưc m u ñi di n c n tuân th m t s nguyên t c l y m u cho t ng lo i ñi t ưng. * V t th phân tích có kh i l ưng nh : Vi v t th có kh i l ưng 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 nh ư n ưc dãi c a v t nuôi * V t th ñng tính: Là các v t th mà m i ñim thành ph n và hàm l ưng c a ch t c n phân tích là nh ư nhau. Ví d : vt th c n phân tích là hoá ch t s ch, m u v t là dung d ch Trong tr ưng h p này, có th l y m u b t c ñim nào c a vt th . Ví d : khi phân tích hàm lưng 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 ñng tính: Khi v t th c n phân tích có kh i l ưng l n và không ñng tính, thì vi c l y m u da trên nguyên t c l y m u nhi u ñim r i tr n l i v i nhau ñ ñưc m u ñi di n. Tuy nhiên, vi c l y nhi u hay ít ñim ph thu c vào tr ng thái c a v t c n phân tích. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 10
11. ði v i ch t khí, do tính linh ñng l n c a các phân t ch t khí, kh i khí d ñng nh t hoá trên toàn b không gian, nên có th ch c n l y m u m t ñim b t kì. Trong tr ưng h p riêng bi t, không ñm b o tính ñng nh t c a kh i khí thì l y m u nhi u ñim r i tr n l i, ví d , khi l y m u nghiên c u nh h ưng c a ch t khí th i t ng khói lò cao. ði v i ch t l ng, do tính linh ñng c a các phân t ch t l ng c ũng khá l n, nên khi l y m u ch c n l y m t s l ưng ñim m u v a ph i theo t ng và theo khu v c r i tr n l i ñ ñưc m u ñi di n. ði v i ch t r n, v nguyên t c chung ph i l y m u nhi u ñim r i tr n l i, sao cho kh i l ưng m u ñt yêu c u. M i ñim l y m t l ưng ít nh t ph i b ng 3 l n kh i lưng c a h t to nh t và l ưng m u l y ch chi m kho ng 1% kh i l ưng c a toàn b các ñim tr n l i. N u kh i l ưng m u t các ñim v ưt quá kh i l ưng c n l y thì dùng k ĩ thu t chia t ư ñ gi m b t. Kĩ thu t chia t ư là: ñp ho c thái m u thành các h t nh , mnh nh , r i vun ñng thành kh i hình tr . Chia kh i tr thành 4 ph n b ng nhau, b ñi hai ph n ñi di n và tr n ñu 2 ph n còn l i v i nhau. N u ph n còn l i v n quá l n, ti p tc s d ng k ĩ thu t chia t ư ñ gi m b t ti p l ưng m u ñn khi ñưc kh i l ưng c n thi t. Khi l y m u c n s d ng ñúng các d ng c qui ñnh cho t ng ñi t ưng m u. Mu phân tích sau khi l y xong c n ñưc b o qu n c n th n trong các d ng c ñng m u ñ tránh b ô nhi m b i môi tr ưng xung quanh. ðôi khi ph i ph ơi, s y khô tr ưc khi b o qu n (ví d : ñi v i m u sinh v t t ươ i) ho c x lí s ơ b b ng các hoá ch t bo 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 Fe 2+ trong ñt thì m u ph i b o qu n trong axit HCl loãng ñ ion Fe 2+ không b chuy n thành ion Fe 3+ d ưi s tác ñng c a oxi trong không khí). 4.2. L p h s ơ m u Sau khi l y xong, m u phân tích ñưc chia ít nh t thành hai ph n: m t ph n g i ñi phân tích, các ph n còn l i ñưc l ưu gi ñ phòng khi m u b h ng, b th t l c trên ñưng vn 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 s ơ ñy ñ và nh ư nhau. Trên h s ơ ph i ghi rõ: tên m u, ngày l y m u, ng ưi l y m u, ña ñim l y m u, cách l y m u, cách s ơ 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 s ơ c n chính xác ñ không b nh m l n m u c ũng nh ư nh m l n k t qu phân tích. Công vi c này càng quan tr ng ñi v i các v t th c n phân tích theo th i gian. Ví d : khi ñánh giá ch t l ưng c a mt ngu n n ưc, ph i phân tích n ưc theo ch ñ thu v ăn và theo dõi trong nhi u n ăm, do ñó vi c c ñnh th i ñim, v trí và cách th c ly 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, th ưng chuy n m u phân tích thành dung dch. Công vi c này ñưc g i là khoáng hoá m u hay còn g i là công phá m u. Trong khoáng hoá mu th ưng dùng các hoá ch t có tính ch t hoá h c ñi kháng vi 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 baz ơ thì dùng các axit m nh ñ công phá, ví d , khoáng hoá m u ñt dùng axit H2SO 4 ñc ph i h p v i các axit HClO 4 và HF; m u có tính kh nh ư m u th c v t dùng các ch t có tính oxi hoá hay h n h p các ch t oxi hoá nh ư H 2SO 4 + K 2Cr 2O7, H 2SO 4 + HNO 3 hay NaOH + NaNO 3 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 11
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 ñơ n 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 ca d ng c c ũng nh ư tránh ñc h i cho ng ưi phân tích và cho môi tru ng. Do ñó, khi khoáng hoá th ưng ch n các hoá ch t theo tu n t : H 2O (ngu i, nóng), axit loãng, baz ơ loãng, axit ñc ho c ki m ñc, h n h p axit ñc v i ch t oxi hoá, h n h p ki m ñc v i ch t oxi hoá Khi khoáng hoá c n l ưu í ñn 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 ñi t ưng nông nghi p, m c ñ khoáng hoá ph thu c vào ch tiêu c n phân tích nh ư phân tích thành ph n d tiêu hay t ng s Ví d : ñ xác ñnh mu i tan trong ñt, dùng n ưc c t ñ chi t mu i hoà tan; ñ phân tích kali d tiêu trong ñt dùng dung d ch amoni axetat 1M làm dung môi chi t, nh ưng, ñ phân tích kali t ng s ph i khoáng hoá m u ñt b ng cách ñun nó v i h n h p 3 axit ñc H 2SO 4, HClO 4 và HF. Th ưng dùng hai ph ươ ng pháp khoáng hoá: khoáng hoá ưt và khoáng hoá khô. Khoáng hoá ưt là cho dung d ch hoá ch t tác ñng lên m u nhi t ñ th ưng ho c ñun nóng. Ph ươ ng pháp này có ưu ñim: ch dùng các d ng c ñơ n gi n, t c ñ ph n ng nhanh. Tuy v y, trong m t s tr ưng h p, khoáng hoá ưt 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 ñnh phù h p v i tính ch t c a m u v t và hoá ch t khoáng hoá. Ph ươ ng pháp ñưc s d ng khi ph ươ ng pháp khoáng hoá ưt không thành công, ví d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo nh ư nói trên. Ph ươ ng pháp này có ưu ñim: trong m t lúc công phá ñưc nhi u m u, nh ưng, t c ñ ph n ng ch m và ph i dùng các d ng c chuyên dùng ñ ñiu ch nh nhi t ñ khoáng hoá. ðôi khi ph i ph i h p c hai ph ươ ng pháp khoáng hoá ñ chuy n toàn b m u phân tích vào dung d ch. Cũng nh ư vi c l y m u, vi c khoáng hoá m u có vai trò quy t ñnh ñn ch t lưng phân tích sau này, nên khi khoáng hoá c n ph i ti n hành ñúng qui trình dùng cho tng ñi t ưng, t ng ch tiêu phân tích c th . 5. HOÁ PHÂN TÍCH ðNH TÍNH Nhi m v c a Hoá phân tích ñnh tính là xác ñnh các thành ph n ch t có trong mu phân tích nh ư: nguyên t , ion, nhóm nguyên t ho c h p ch t t o nên v t ch t ho c mu v t nghiên c u. Hoá phân tích ñnh tính còn ñưc g i là phân tích ñnh tính . Phân tích có th ñưc ti n hành b ng s d ng ph ươ ng pháp hoá h c ho c b ng ph ươ ng pháp công c . 5.1. Phân tích ñnh tính các h p ch t vô c ơ b ng ph ươ ng pháp hoá h c Trong phân tích ñnh tính các h p ch t vô c ơ b ng ph ươ ng pháp hoá h c, ñn nay, tn t i r t nhi u ph ươ ng 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 ñưc g i là thu c th nhóm, r i dùng các hoá ch t ñc thù ñưc 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 ñiu ki n xác ñnh ch có m t nhóm các ion ph n ng . Thu c th ch n l c là hoá ch t mà trong ñiu ki n c th ch có m t ion tham gia ph n ng . Ví d : tách các + 2+ 2+ ion t o k t t a clorua (g m các cation Ag , Pb , Hg 2 ) ra kh i h n h p các ion b ng Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 12
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 SnCl 2 5%, 2+ nu k t t a chuy n sang màu ñen ho c xám, ñiu ñó ch ng t có ion Hg 2 trong m u: Ag + + Cl - = AgCl ↓ , tr ng 2+ - Pb + 2Cl = PbCl 2 ↓ , tr ng 2+ - Hg 2 + 2Cl = Hg 2Cl 2 ↓ , tr ng Hg 2Cl 2↓ + SnCl 2 = 2Hg ↓ + SnCl 4 ñen Trong phân tích các cation, th ưng s d ng hai h th ng phân tích: h th ng hidrosunphua (H 2S), h th ng axit-baz ơ. ðim chung c a các ph ươ ng pháp phân tích theo h th ng là phân tích ñưc tri n khai l n l ưt t ng b ưc ñ tách các ion theo t ng nhóm b ng các thu c th nhóm, t nhóm ñu tiên ñn 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-baz ơ. * H th ng phân tích hidrosunphua Da trên ñ tan c a các mu i sunphua, clorua, cacbonat và các hydroxit, thu c th nhóm là khí H 2S ho c dung d ch H 2S bão hoà và các dung d ch HCl, (NH 4)2S và (NH 4)2CO 3. Các cation kim lo i ñưc chia thành 5 nhóm: 1- G m các cation t o k t t a sunphua trong môi tr ưng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H 2S bão hoà, song, các k t t a này không tan trong amoni polysunphua (NH 4)2Sx. Các cation này l i ñưc chia thành 2 nhóm nh : 1a- G m các cation: Ag(I), Pb(II), Hg 2(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 tr ưng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H 2S bão hoà, song, các k t t a này tan trong (NH 4)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 tr ưng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà c ũng nh ư k t t a clorua, ch t o k t t a v i (NH 4)2S ho c vi H 2S trong môi tr ưng 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 tr ưng ch a NH 4Cl, (NH 4)2CO 3 nh ưng 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 NH 4 . Ph ươ ng pháp hidrosunphua có ưu ñim là khá ñơ n gi n, tách và ch ng minh ñưc nhi u cation v i ñ chính xác cao, song, có nh ưc ñim là s d ng khí H 2S có tính ñc ñi v i ng ưi phân tích và môi tr ưng. * H th ng phân tích axit-baz ơ Da trên ñ tan c a các mu i clorua, sunphat và c a các hidroxit trong môi tr ưng d ư ch t ki m ho c d ư NH 3, thu c th nhóm là các dung d ch: HCl , H 2SO 4, NaOH và NH 4OH. Các cation kim lo i ñưc 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), Hg 2(II), Tl(I). Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 13
14. 2- G m các cation t o k t t a sunphat v i thu c th nhóm là dung d ch H2SO 4, 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 d ư, ñó là các cation l ưng tính nh ư 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 d ư và NH 4OH d ư, 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 NH 4OH d ư, 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 NH 4 . Ph ươ ng pháp axit-baz ơ có ưu ñim là khá ñơ n gi n và ít ñc, nh ưng, ph ươ ng pháp này kém nh y h ơn ph ươ ng pháp hidrosunphua. Trong phân tích các anion c ũng t n t i nhi u h th ng phân tích, nh ư h th ng s dng mu i tan c a các ion Ba 2+ và Ag + làm thu c th nhóm. Theo h th ng này các anion ñưc chia thành 3 nhóm: 2+ 2- 2- 2- 3- 2- - 2- 1- Các ion t o k t t a v i ion Ba : SO 4 , SO 3 , SiO 3 , PO 4 , CO 3 , F , CrO 4 , 3- BO 3 . + - - - - 2- - 4- 2- Các ion t o k t t a v i ion Ag : Cl , Br . I , CNS , S , CN , [Fe(CN) 6] , 3- [Fe(CN) 6] . 2+ + - - - - 3- Các ion không ph n ng v i các ion Ba và Ag : NO 2 , NO 3 , ClO 4 , ClO 3 , - MnO 4 . 2- Tuy v y, trong phân tích các ñi t ưng nông nghi p th ưng ch g p các ion SO 4 , - - 2- 3- 2- Cl , NO 3 , SiO 3 , PO 4 , CO 3 , là các ion d dàng ñơc ch ng minh b ng ph ươ ng pháp phân tích riêng. Ngày nay, các ph ươ ng pháp phân tích cation và anion theo h th ng ch còn có í ngh ĩa s ư ph m, ít ñưc s d ng, mà thay vào ñó s d ng ph ươ ng pháp phân tích ñnh tính riêng. * Ph ươ ng pháp phân tích ñnh tính riêng Phân tích các cation theo h th ng ñã nêu trên có ưu ñim là các hoá ch t dùng trong phân tích ñu ñơ n gi n, ph bi n. Song, vi c phân tích t n nhi u th i gian, l ưng 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 ñn ch t l ưng phân tích có th không ñm b o. Ngoài ra, phân tích theo h th ng ph i qua nhi u b ưc nên dung d ch ñ tìm các cation các nhóm cu i b pha loãng quá nhi u gây khó kh ăn 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 c ơ cùng v i s l ưng 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 ph ươ ng pháp phân tích t do h ơn, 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 tu ỳ í ch n. Cách phân tích nh ư v y g i là phân tích ñnh tính riêng (g i ng n gn: phân tích riêng) , vì vi c phân tích t ng ion là ñc l p v i nhau. Ph ươ ng 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. Dưi ñây trình bày ph ươ ng pháp phân tích riêng th ưng dùng trong phân tích m t s ion th ưng g p khi nghiên c u các ñi t ưng nông nghi p. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 14
15. + + Tìm ion NH 4 : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH d ư, s x y ra ph n ng: + - NH 4 + OH = NH 4OH Khi ñun nóng dung d ch NH 4OH b phân hu : t o NH 4OH = NH 3 ↑ + H 2O Amoniac bay lên g p gi y quì ñ t m ưt s làm cho màu ñ c a gi y quì chuy n thành màu xanh. + Có th tìm ion NH 4 b ng thu c th Nestler (K 2HgI 4). H ơi NH 3 bay lên tác d ng vi thu c th cho k t t a nâu: - NH 3 + 2K 2HgI 4 + 3KOH = [Hg 2ONH 2]I ↓ + 7I + 2H 2O nâu + Tìm ion K +: Chnh pH dung d ch phân tích v giá tr 5 – 7. Cho vào dung d ch thu c th natri + cobantinitrit Na 3[Co(NO 2)6], n u có ion K trong dung d ch xu t hi n k t t a màu vàng: + + 2K + Na 3[Co(NO 2)6] = NaK 2[Co(NO 2)6]↓ + 2Na vàng + Khi có m t ion NH 4 trong dung d ch phân tích, ph i ñui hoàn toàn nó ñi tr ưc khi phân tích ion K + b ng cách cho vào dung d ch phân tích NaOH d ư và ñun nóng. + Tìm ion Na +: Trung hoà dung d ch phân tích v môi tr ưng trung tính r i cho vào dung d ch vài + gi t thu c th k m uranylaxetat (Zn(UO 2)3(CH 3COO) 8), n u có ion Na s hình thành k t ta màu vàng: + - Na + Zn(UO 2)3(CH 3COO) 8 + CH 3COO = Na Zn(UO 2)3(CH 3COO) 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 mt dây Pt s ch vào dung d ch phân tích r i ñt 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 cn nhìn nó qua kính màu chàm. + Tìm ion Mg 2+ : Cho vào dung d ch phân tích các dung d ch (NH 4)2CO 3 và (NH 4)2S ñ k t t a t t + 2+ 2+ c các ion kim lo i tr các ion kim lo i ki m, NH 4 và Mg . Tìm ion Mg trong dung dch l c b ng thu c th Na 2HPO 4 trong môi tr ưng có NH 4Cl và NH 4OH: 2+ + Mg + Na 2HPO 4 + NH 4OH = MgNH 4PO 4↓ + 2Na + H 2O tr ng 3- Nu m u ch a ion PO 4 thì ph i tách b nó b ng cách cho vào dung d ch phân tích mu i Al(NO 3)3 tr ưc khi làm k t t a m u b ng (NH 4)2CO 3 và (NH 4)2S. + Tìm ion Ca 2+ : 2+ 2+ Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K 2SO 4 6% ñ k t t a các ion Ba , Sr (ion Ca 2+ trong ñiu ki n này h u nh ư ch ưa b k t t a). L c tách k t t a, ñiu ch nh pH dung d ch v pH = 4 b ng dung d ch ñm axetat và cho vào ñó m t th tích t ươ ng ñươ ng ca dinatri etylendiamintetraaxetat (Na 2EDTA) 10% ñ che các ion gây nhi u. Sau ñó, Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 15
16. 2+ cho vào dung d ch Al(CH 3COO) 3 d ư ñ che Na 2EDTA và tìm ion Ca trong dung d ch bng (NH 4)2C2O4: 2+ + Ca + (NH 4)2C2O4 = CaC 2O4 ↓ + 2NH 4 tr ng + Tìm ion Ba 2+ : Cho vào dung d ch trung tính c n phân tích tu n t các dung d ch Na 2EDTA 10% (l y d ư, ñ che các ion kim lo i n ng) và Mg(CH 3COO) 2 (l y d ư, ñ che Na 2EDTA d ư). 2+ Sau ñó, cho vào dung d ch thu c th K 2Cr 2O7 và dung d ch CH 3COONa, n u có ion Ba s xut hi n k t t a màu vàng BaCrO 4: - 2- + K2Cr 2O7 + 2OH = 2CrO 4 + 2K + H 2O 2+ + Ba + K 2CrO 4 = BaCrO 4 ↓ + 2K vàng + Tìm ion Mn 2+ : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K 2S2O8, axit HNO 3 và xúc tác AgNO 3. ðun nóng dung d ch, n u dung d ch chuy n sang màu tím, thì trong m u có ion Mn 2+ : 2+ 2- - 2- + 2Mn + 5S 2O8 + 8H 2O = 2MnO 4 + 10SO 4 + 16H tím S gây nhi u c a ion Cl - ñưc kh b ng cách cho thêm vào dung d ch phân tích 3+ 3+ dung d ch AgNO 3. S gây nhi u c a ion Fe n ng ñ cao (màu vàng c a ion Fe ) 3- ñưc kh b ng s t o ph c ch t không màu [Fe(PO 4)2 ] v i vi c cho H 3PO 4 vào m u phân tích. + Tìm ion Fe 3+ : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH và NH 4OH d ư. Tách k t t a hình thành và hoà tan nó b ng dung d ch HCl, r i tìm ion Fe 3+ b ng các ph n ng v i thu c th KCNS hay K 4[Fe(CN) 6]: 3+ 3- + Fe + 6KCNS = [Fe(CNS) 6] + 6K ñ máu 3+ + 4Fe + 3K 4[Fe(CN) 6] = Fe 4[Fe(CN) 6]3 ↓ + 12K xanh Berlin + Tìm ion Cu 2+ : Cho vào dung d ch phân tích NH 4OH ñc d ư và ñun ñn sôi. Dung d ch thu ñưc ñưc trung hoà b ng axit CH 3COOH ñn khi m t màu h ng c a phenoltalein, r i cho vào ñó thu c th K 4[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 Cu 2+ (v i hàm l ưng Cu 2+ nh ch nh n th y dung d ch màu h ng): 2+ + 2Cu + K 4[Fe(CN) 6] = Cu 2[Fe(CN) 6] ↓ + 4K nâu ñ + Tìm ion Hg 2+ : 2+ + 2+ Cho vào dung d ch phân tích axit HCl ñ k t t a các ion Hg 2 , Ag và Pb . Dùng CH 3COONa ch nh pH dung d ch v pH = 5 và cho vào ñó dung d ch SnCl 2. N u có ion Hg 2+ , s xu t hi n k t t a ñen: Hg 2+ + Sn 2+ = Hg ↓ + Sn 4+ ñen 2- + Tìm ion SO 4 : Axit hoá dung d ch phân tích b ng HNO 3 loãng (n u có k t t a thì l c b ), thêm 2- t t vào ñó vài gi t Ba(NO 3)2. Dung d ch ch a ion SO 4 s cho k t t a tr ng: 2+ 2- Ba + SO 4 = BaSO 4 ↓ Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 16
17. tr ng + Tìm ion Cl - : Axit hóa dung d ch phân tích b ng axit HNO 3 (n u xu t hi n k t t a thì l c b ), cho ti p vài gi t dung d ch AgNO 3. N u có k t t a hình thành ch ng t m u có th ch a các ion Cl -, Br -, I - (X -): - - AgNO 3 + X = AgX ↓ + NO 3 Li tâm l y k t t a và cho vào ñó h n h p g m 4 ph n (NH 4)2CO 3 bão hoà + 1 ph n NH 4OH (6M), thì AgCl s tan ra: + - AgCl + 2NH 4OH = [Ag(NH 3)2] + 2H 2O + Cl Tách dung d ch ra kh i k t t a và cho vào ñó HNO 3, n u xu t hi n k t t a ch ng t có ion Ag + : [Ag(NH 3)2]Cl + 2HNO 3 = AgCl ↓ + 2NH 4NO 3 tr ng gián ti p ch ng minh s t n t i c a ion Cl -. - + Tìm ion NO 3 : Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO 4 d ư r i thêm t t t ng gi t H 2SO 4 - ñc theo thành ng nghi m. N u có ion NO 3 thì b m t ti p xúc gi a hai l p dung d ch và H 2SO 4 ñc s có m t vành màu nâu: 2HNO 3 + 8FeSO 4 + 3H 2SO 4 = 3Fe 2(SO 4)3 + 2FeNOSO 4 + 4H 2O nâu 3- + Tìm ion PO 4 : Cho vào dung d ch phân tích axit HNO 3 d ư làm môi tr ưng, r i thêm vào ñó 3- thu c th amoni molypdat, n u có ion PO 4 s xu t hi n k t t a màu vàng (khi l ưng ion 3- PO 4 ít, ch nh n ñưc dung d ch màu vàng): 3- + 2- + PO 4 + 3NH 4 + 12MoO 4 + 24H = (NH 4)3[P(Mo 3O10 )4] ↓ + 12H 2O vàng 2- + Tìm ion CO 3 : Cho vào dung d ch phân tích mu i Hg(II) và KMnO 4 ñ lo i b các g c mu i c a các axit d bay h ơi khác. Sau ñó, axit hoá dung d ch b ng axit H 2SO 4 (1: 4) và d n khí CO 2 thoát ra vào dung d ch Ba(OH) 2 , n u có CO 2 s t o thành k t t a màu tr ng BaCO 3 : 2- 2- CO 3 + H 2SO 4 = CO 2↑ + H 2O + SO 4 CO 2 ↑ + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + H 2O tr ng 5.2. Phân tích ñnh tính các h p ch t h u c ơ b ng ph ươ ng pháp hoá h c Nhi m v c a phân tích ñnh tính các h p ch t h u c ơ là xác ñnh s t n t i c a mt ch t c th do ñó c n phân tích ñnh tính các nguyên t , các nhóm ch c c u t o nên hp ch t h u c ơ ho c phân tích xác ñnh c công th c c u t o phân t c a h p ch t h u cơ. Có 3 ph ươ ng pháp trong phân tích ñnh tính các h p ch t h u c ơ: phân tích nguyên t, phân tích c u t o và phân tích phân t . a. Phân tích ñnh tính các nguyên t trong h p ch t h u c ơ * 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 tr ưng h p này, C b ñt cháy thành khí CO 2, d n khí này sang bình ñng Ba(OH) 2, nu có CO 2 bình s b v n ñc; H b ñt cháy thành n ưc, h ơi n ưc bay lên t o Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 17
18. thành các gi t s ươ ng bám lên thành ng nghi m. ð kh ng ñnh ch c ch n ñó là n ưc, có th r c lên các gi t s ươ ng b t CuSO 4 khan, n u là n ưc, màu tr ng c a CuSO 4 khan chuy n thành màu xanh c a CuSO 4.5H 2O. * 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 n ưc. Trong tr ưng h p này N chuy n thành ion CN -, S thành ion S 2-, halogen thành các ion halogenua. - Ch ng minh ion CN -: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO 4, sau ñó cho thêm vài gi t dung dch ion Fe 3+ . N u có ion CN -, trong dung d ch xu t hi n k t t a màu xanh: - 2+ 4- 6CN + Fe = [Fe(CN) 6] 3+ Fe + 3 K4[Fe(CN) 6] = KFe[Fe(CN) 6]↓ xanh Berlin - Ch ng minh ion S 2-: 2- Cho vào dung d ch phân tích dung d ch Pb(NO 3)2, n u có ion S , trong dung d ch xu t hi n k t t a ñen ho c nâu ñen: 2- - S + Pb(NO 3)2 = PbS ↓ + 2NO 3 ñen - Ch ng minh ion Cl -: Ti n hành tìm ion Cl - nh ư m c 5.1 ch ươ ng I ñã trình bày trên. * Phân tích P Mu phân tích ñưc khoáng hoá b ng h n h p axit H 2SO 4 ñc và K 2Cr 2O7. Axit H3PO 4 hình thành ñưc ch ng minh nh ư ñã trình bày m c 5.1 ch ươ ng I. b. Phân tích c u t o các h p ch t h u c ơ Cu t o c a các h p ch t h u c ơ quy t ñnh tính ch t c a chúng, do ñó có th s dng các tính ch t này ñ xác ñnh c u t o c a các h p ch t h u c ơ. Th ưng s d ng tính tan c a các h p ch t h u c ơ 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: Cu t o khác nhau c a các ch t h u c ơ d n ñn s tan khác nhau c a chúng trong các dung môi khác nhau. Các dung môi ñưc s d ng là: n ưc, ete, dung d ch NaOH loãng, dung d ch NaHCO 3, dung d ch HCl loãng, H 2SO 4 ñc ngu i. B ng vi c s d ng tính tan này có th chia các h p ch t h u c ơ thành 8 nhóm. * S d ng ph n ng c a nhóm ch c: ñây, c ũng 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 r ưu, phenol ñu 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 , vi axit nit ơric t o thành các s n ph m nitro có màu vàng, do ñó, trong tr ưng h p này có th nói axit nit ơric là thu c th ch n l c c a các h p ch t nhóm phenol. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 18
19. c. Phân tích phân t các h p ch t h u c ơ Ph ươ ng pháp phân tích này d a trên tính ch t v t lí c a ch t c n phân tích. M i mt ch t h u c ơ ñu ñưc ñc tr ưng b i các h ng s v t lí nh ư: ñim tan, ñim sôi, kh i lưng riêng, h s chi t quang, ñ quay quang Theo dõi các ñi l ưng này cho phép kh ng ñnh s t n t i c a m t cá th nào ñó ho c xác ñnh ñ s ch c a chúng. 5.3. Phân tích ñnh tính các h p ch t b ng ph ươ ng pháp công c Bng các công c ño, ñó là các máy ño hi n ñi, 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 t ưng v t lí g n v i ch t c n phân tích nh ư: 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 ñin c c (ph ươ ng pháp cc ph , ph ươ ng pháp von - ampe) Ví d : - Tìm ion Na +, có th dùng ph ươ ng pháp quang k ng n l a (thu c nhóm ph ươ ng pháp quang ph phát x ), ánh sáng màu vàng do nguyên t Na phát ra trong ng n l a có bưc sóng 589nm (5890A o), n u máy ño quang k ng n l a có tín hi u b ưc sóng này ch ng t có ion Na +. - Tìm các h p ch t h u c ơ 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 c ơ có ph ñc tr ưng c a mình cho phép kh ng ñnh ñó là ch t nào. Trong khuôn kh giáo trình này, không th trình bày nhi u v nhóm ph ươ ng pháp công c . ðc gi có quan tâm sâu h ơn, xin ñc các giáo trình ho c sách vi t riêng v l ĩnh vc này. 6. HOÁ PHÂN TÍCH ðNH LƯNG Nhi m v c a Hoá phân tích ñnh l ưng là xác ñnh hàm l ưng c a các thành ph n t o nên m u phân tích. ðây là ph n chính c a giáo trình này và ñưc trình bày trong các ch ươ ng II, III và IV. Vi c phân chia Hoá phân tích thành hai ph n Hoá phân tích ñnh tính và Hoá phân tích ñnh l ưng ch mang tính ch t kinh ñin và tính s ư ph m, vì chúng có quan h m t thi t v i nhau. ð làm t t phân tích ñnh l ưng m u v t c n ph i bi t thành ph n ñnh tính ca nó thì m i ch n ñưc ph ươ ng pháp phân tích t i ưu. Ví d : khi phân tích ñnh lưng ion Cl - có th dùng ph ươ ng pháp chu n ñ tr c ti p theo Mo, song, khi có m t c a 2- 3- các ion CO 3 , PO 4 ph i dùng ph ươ ng pháp chu n ñ gián ti p theo Fonha (m c 8.3 ch ươ ng III). Còn k t qu c a phân tích ñnh l ưng li kh ng ñnh k t qu c a phân tích ñnh tính ho c thành ph n ñnh tính. Ví d : khi nói trong m u có ch a 16,2% Al 2O3 t c ñã bao hàm c y u t ñnh tính ñó là m u ch a Al 2O3. Tuy v y, ngày nay, v i trang thi t b phân tích ngày càng hoàn thi n cho phép phân tích ñng th i c ñnh tính và ñnh l ưng m t m u nghiên c u, cùng v i ph ươ ng pháp phân tích ngày càng hoàn ch nh, phân tích ñnh tính trong nhi u tr ưng h p ñã tr nên không c n thi t. Ví d : thí nghi m phân tích Na nêu trên (m c 5.3 ch ươ ng I), khi s d ng ph ươ ng pháp quang ph phát x , b ưc sóng ánh sáng phát x 589nm cho bi t ñó là nguyên t Na (y u t ñnh tính), còn c ưng ñ c a sóng này cho bi t hàm l ưng c a nó Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 19
20. (y u t ñnh l ưng); nh ư v y khi phân tích ch c n ch nh b ưc sóng c a máy ño v giá tr 589nm thì c ưng ñ ánh sáng ño ñưc s ph n ánh hàm l ưng Na trong m u. 7. D NG C, THI T B ðO VÀ HOÁ CH T Trong phân tích th ưng 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 l ưng hoá ch t, ño các ñi l ưng vt lí c a h phân tích D ưi ñây là m t s d ng c , công c c ơ b n th ưng ñưc 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 ñt ti n). Ngày nay, m t s d ng c thu tinh có th ñưc thay b ng nh a t ng h p ch u nhi t và không b hoá ch t ăn mòn nh ư là nh a teflon. Ngoài dng c làm t thu tinh còn có các dng c làm t kim lo i ch u ăn mòn nh ư Pt, Ni ho c làm t g m. N u dùng d ng c bng g m c n làm m u tr ng ñ ki m tra kh n ăng s d ng c a nó. Nhng d ng c nh ư bình ñnh m c, buret, pipet dùng ñ ño chính xác th tích dung dch. Nh ng d ng c khác nh ư ng ñong, c c chia ñ ch dùng ñ ño g n ñúng th tích. * Bình ñnh m c: Bình ñnh m c là bình có th tích xác ñnh chính xác, ñưc dùng ñ pha dung dch tiêu chu n. Bình ñnh m c có d ng hình c u, ñáy b ng, c nh , có nút mài, s ño th tích ñưc 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 ñnh th tích và v ch xác ñnh th tích (trên c bình). Không ñưc ñun nóng bình ñnh m c, n u c n hoà tan b ng nưc nóng thì ph i ñun riêng và sau khi pha c n ch cho dung d ch ngu i ñn nhi t ñ phòng r i m i rót vào bình và ñnh m c ñn 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 ñnh th tích, ph n cu i có van khoá (hình H.2.1 ). Buret thông th ưng có các lo i v i th tích 10, 25, 50ml ñưc chia v ch ñn 0,1ml, th tích c a m t gi t kho ng 0,02 - 0,03ml. Microburet có th tích t 1 - 5 ml, ñưc chia v ch ñn 0,02 ho c 0,01ml. Th tích c a m t gi t ph thu c vào ti t di n ñu mao qu n c a buret, ti t di n càng nh th tích gi t càng nh . Buret ñưc dùng trong chu n ñ ho c ñưc dùng ñ l y chính xác m t th tích dung d ch. Khi ñc 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 d ưi ho c t d ưi lên. Thông th ưng, v i dung d ch không có màu, ñc v ch xác ñnh 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 ñc v ch xác ñnh th tích là v ch trùng v i biên trên c a mt thoáng dung d ch trong buret. Sau khi k t thúc chu n ñ, ch kho ng 30 giây m i ñc 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 th ưng có 2 lo i: - Loi hình ng có chia v ch ( hình H.3a.1 ), lo i này cho phép l y m t th tích dung d ch tu ỳ í. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 20
21. - Loi hình b u ( hình H.3b.1 ), lo i này ch cho l y chính xác th tích dung d ch theo nh ư dung tích ñã ghi trên pipet khi l y tr n c b u. Trong phân tích th tích th ưng 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 ñc nh h ơn nên sai s ñc nh h ơn. Pipet còn ñưc 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 l ưu í: - Vì sai s khi l y tr n th tích c a các lo i pipet là nh ư nhau nên l y pipet t ươ ng ng ñ hút lưng dung d ch c n thi t. Ví d : cn l y 3 - 5ml dung d ch dùng pipet 5ml, ly 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 c ũng 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 v ưt 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 k ĩ thu t vi sai s cân ± 0,01g, ± 0,001g, cân phân tích v i sai s cân ± 0,0001g (dùng cho phân tích thông th ưng), ± 0,00001g (dùng cho phân tích bán vi l ưng), ± 0,000001g (dùng cho phân tích vi l ưng) và v i các gi i h n kh i l ưng ñưc cân khác nhau. Tu ỳ theo mc ñích mà s d ng cân thích h p. Nguyên t c chung là: - ðc k ĩ h ưng d n s d ng cân và gi i h n t i ña c a kh i l ưng ñưc cân, ñ ñm b o sai s cân và an toàn c a cân. - Khi cân c n xác ñnh l ưng t i thi u c n cân ñ ñm 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 v ưt 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 l ưng ph i cân a, nên m c hai l n sai s cân. Theo nguyên t c tính sai s (m c 2 ch ươ ng V), sai s t ươ ng ñi 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. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 21
22. Hình H.1.1 Hình H.2.1 Hình H.3a.1 Hình H.3b.1 Hình H.4.1 Bình ñnh m c Buret Pipet th ng Pipet b u ng ñong - Khi c n cân chính xác nh ng hoá ch t nh ư 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 l ưng, dùng cân phân tích . Ví d : khi cân H 2C2O4.2H 2O tinh khi t phân tích là ch t g c ñ pha dung d ch tiêu chu n g c, 2- BaSO 4 là d ng cân trong phân tích xác ñnh ion SO 4 - Khi không c n cân chính xác, nh ư khi cân nh ng hoá ch t d bay h ơi, d hút m, d phân hu , dùng cân k ĩ thu t. Ví d : khi cân NaOH b. Các máy ño Nh ư máy ño so màu, máy ño pH , c n thao tác ñúng theo tài li u h ưng d n s dng máy. 7.3. Hoá ch t tinh khi t, n ưc c t a. Hoá ch t tinh khi t Trong công nghi p hoá ch t, tu ỳ theo m c ñích s d ng, hoá ch t s n xu t ra có các mc 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 k ĩ thu t (KT) ( ñ tinh khi t 80 – 85%). Trong phân tích th ưng lưng dùng hoá ch t có ñ tinh khi t TKPT, trong phân tích vi l ưng và siêu vi l ưng dùng hoá ch t có ñ tinh khi t TKHH. Nhi u khi ng ưi 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 ch ưng c t l i hoá ch t t hoá ch t tinh khi t. M t nguyên t c c n l ưu í là: n u cn ñ tinh khi t TKPT ph i ñi t hoá ch t tinh khi t, dùng n ưc 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, n ưc c t ph i là n ưc 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 tr ơ nh ư Pt, Au. b. N ưc tinh khi t và c t n ưc * N ưc tinh khi t: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 22
23. Gm hai lo i n ưc s ch khoáng và n ưc c t. N ưc s ch khoáng ñưc tinh ch t nưc s ch dân d ng b ng ph ươ ng pháp trao ñi ion. N ưc c t là n ưc tinh khi t ñưc tinh ch b ng vi c c t n ưc s ch dân d ng. Nưc tinh khi t c ũng có các m c ñ tinh khi t t ươ ng t nh ư hoá ch t. Trong Hoá phân tích ch dùng n ưc có ñ tinh khi t TKPT ho c TKHH. Khi phân tích th ưng l ưng, dùng n ưc có ñ tinh khi t TKPT. N ưc này có th ñt ñưc b ng cách c t 1 l n n ưc th ưng (n ưc dân d ng) ho c dùng ph ươ ng pháp trao ñi ion ñ làm s ch n ưc th ưng. Khi phân tích vi l ưng, dùng n ưc có ñ tinh khi t TKHH. N ưc này có th ñt ñưc bng cách c t l i n ưc c t 1 l n ho c n ưc s ch khoáng, vì th n ưc thu ñưc còn g i là nưc ct 2 l n, n ưc này có ñ tinh khi t TKHH. * C t n ưc: - N ưc c t 1 l n: Dùng b c t làm t thu tinh th ưng, tr ưc khi c t cho thêm 0,025g KMnO 4 và 2 ml H 2SO 4 ñc 95% cho 1 lít n ưc. Khi c t b 20 ml n ưc ban ñu cho 1 lít n ưc ñem c t. - N ưc 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. Nưc ñ c t là n ưc c t 1 l n ho c n ưc ñã qua trao ñi ion. (L ưu í, n ưc c t hai l n không ph i là n ưc thu ñưc khi c t hai l n trên b c t b ng thu tinh th ưng, vì trong thu tinh th ưng có nhi u các h p ch t hoá h c khác nhau tan ñưc trong n ưc nóng). 8. M T S LO I NNG ð DUNG DCH TH ƯNG DÙNG TRONG HOÁ PHÂN TÍCH Trong Hoá phân tích th ưng dùng các n ng ñ mol/lít, n ng ñ ñươ ng l ưng gam, n ng ñ ph n tr ăm, 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 ñưc g i là n ng ñ phân t gam và ñưc kí hi u là M. Nng ñ mol/lít ñưc tính theo bi u th c I-1: M = w/(M.V) (I-1) Trong ñó: w- kh i l ưng ch t tan (g), M- kh i l ưng mol phân t (phân t gam) ch t tan (g/mol), V- th tích dung d ch (l). Nng ñ mol/lít ñưc dùng ñ bi u di n k t qu phân tích. Ngoài ra, nó còn ñưc s d ng trong tính toán các h ng s cân b ng ho c các ñi l ưng có liên quan ñn h ng s cân b ng ph n ng. N ng ñ mol/lít c ũng ñưc dùng ñ th hi n n ng ñ c a các dung dch làm môi tr ưng trong các ph n ng hoá h c. * N ng ñ ñươ ng l ưng gam: Là s ñươ ng l ưng gam ch t tan có trong m t lít dung d ch và ñưc kí hi u là N. Nng ñ ñươ ng l ưng gam ñưc tính theo bi u th c I- 2: N = w/(ð.V) (I- 2) Trong ñó: w- kh i l ưng ch t tan (g), ð- ñươ ng l ưng gam ch t tan (g/mol ), V- th tích dung d ch (l). Nng ñ ñươ ng l ưng gam ñưc dùng ñ bi u di n k t qu phân tích trong phân tích th tích. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 23
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 nng ñ ñươ ng l ưng gam ñưc th hi n b ng bi u th c I- 3: N = n.M (I- 3) ñây, n là tr s (ch s ) ñươ ng l ưng, nó cho bi t m t phân t ch t tham gia ph n ng tươ ng ñươ ng v i bao nhiêu ñươ ng l ưng ch t ñó. Ví d : vi ph n ng: H2SO 4 + 2NaOH = Na 2SO 4 + 2H 2O , n c a H 2SO 4 b ng 2, còn c a NaOH b ng 1. * Nng ñ ph n tr ăm: Là s ph n kh i l ưng ch t tan có trong 100 ph n kh i l ưng dung d ch. N ng ñ này ñưc kí hi u là % và ñưc tính theo bi u th c I- 4: % = [w ch t tan /( wch t tan + wdung môi)].100 (I- 4) Trong ñó: w ch t tan - kh i l ưng ch t tan (g), wdung môi - kh i l ưng c a dung môi (g). Nng ñ ph n tr ăm ñưc dùng ñ bi u di n k t qu phân tích. Ngoài ra, nó còn ñưc dùng ñ th hi n n ng ñ c a các dung d ch làm môi tr ưng trong các ph n ng hoá hc. * Nng ñ ph n tri u (ppm – part per million) và n ng ñ ph n t (ppb – part per bimillion): Tươ ng t nh ư n ng ñ ph n tr ăm, n ng ñ ph n tri u là s ph n kh i l ưng ch t tan có trong m t tri u ph n kh i l ưng dung d ch và n ng ñ ph n t là s ph n kh i lưng ch t tan trong mt t ph n kh i l ưng dung d ch. Các n ng ñ này ñưc tính nh ư sau: 6 ppm = [wch t tan /(wch t tan + wdung môi)].10 9 ppb = [wch t tan /(wch t tan + wdung môi)].10 Trong ñó: wch t tan - kh i l ưng ch t tan (g), w dung môi - kh i l ưng 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: 6 ppm = [w ch t tan /wdung môi].10 (I- 5) 9 ppb = [wch t tan /wdung môi].10 (I- 6) Trong ñó: wch t tan - kh i l ưng ch t tan (g), w dung môi - kh i l ưng c a dung môi (g). Nng ñ ppm và ppb th ưng ñưc dùng ñ bi u di n n ng ñ c a các dung d ch chu n cũng nh ư k t qu phân tích ñi v i các l ưng ch a r t nh m c vi l ưng ho c siêu vi lưng. * ð chu n: Có nhi u lo i ñ chu n khác nhau nh ư mg/ml, g/ml ðó là các n ng ñ ñưc bi u di n b ng s mg ho c s g ch t tan có trong m t ml dung d ch. Các lo i nng ñ này ñưc dùng ñ bi u di n n ng ñ c a các dung d ch chu n cũng nh ư k t qu phân tích. Câu h i ôn t p 1. Nhi m v c a Hoá phân tích? Hoá phân tích ñnh tính và ñnh l ưng là gì? Quan h ca hai l ĩnh v c này. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 24
25. 2. M u ñi di n là gì? Nguyên t c l y mu ñi di n? 3. N i dung và í ngh ĩa c a vi c l p h s ơ m u? 4. Nguyên t c c a vi c khoáng hoá m u? 5. Các ph ươ ng pháp khoáng hoá m u? 7. Ph ươ ng pháp hidrosunphua và ph ươ ng pháp axit baz ơ trong phân tích ñnh tính các cation là gì? 8. Cách phân tích ñnh tính các anion theo nhóm? 9. Phân tích ñnh tính riêng là gì? So sánh ph ươ ng pháp này v i các ph ươ ng pháp phân tích theo h th ng? 10. Phân tích ñnh tính riêng c a m t s cation? anion? 11. Phân lo i hoá ch t, n ưc theo ñ tinh khi t? 12. Cách s d ng các dng c , thi t b th ưng g p trong Hoá phân tích! 13. Các lo i n ng ñ th ưng dùng trong Hoá phân tích và cách pha chúng? Bài t p 1. L y chính xác 100ml dung d ch 0,2M H 2SO 4 cho vào bình ñnh m c 250ml và ñin nưc c t t i v ch. Hãy tính n ng ñ ñươ ng l ưng gam c a dung d ch m i nh n ñưc và s gam H 2SO 4 có trong 100ml dung d ch này! ( ðáp s : 0,16N; 0,7846g). 2. Dung d ch NH 3 ñm ñc 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 NH 3 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 ñưc có n ng ñ ñươ ng lưng 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 ñưc có n ng ñ mol/lít là bao nhiêu? ( ðáp s : 0,07M). 5. C n cân bao nhiêu mg CuSO 4.5H 2O ñ pha 100 ml dung d ch 1000ppm Cu? ( ðáp s : 390,6 mg). 6. Hòa tan 100mg CaCO 3 b ng axit HCl thành 100ml dung d ch. Nng ñ ppm c a ion Ca 2+ là bao nhiêu? (ðáp s : 400ppm). 7. C n l y bao nhiêu ml dung d ch Cd 2+ 5ppm ñ pha thành 100ml dung d ch Cd 2+ 500ppb? ( ðáp s : 10ml). Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 25
26. Ch ươ ng II PHÂN TÍCH KH I LƯNG 1. CÁC KHÁI NI M CƠ BN TRONG PHÂN TÍCH KH I LƯNG ðây là ph ươ ng pháp có l ch s lâu ñi nh t trong các ph ươ ng pháp phân tích ñnh lưng. Ph ươ ng pháp này d a trên kh i lưng cân chính xác ca s n ph m s ch, có công th c hoá h c xác ñnh ch a nguyên t , ion, ho c thành ph n c n phân tích ñã ñưc tách ra sau khi chuy n hoá chúng b ng các ph n ng thích h p, ñ t ñó tính ra l ưng ch t c n phân tích có trong m u. 3+ Ví d : khi phân tích ion Fe trong dung d ch, làm k t t a nó d ưi d ng Fe(OH) 3 o bng dung d ch NH 4OH. L c l y k t t a và r a s ch. Nung k t t a nhi t ñ 1000 C ñn khi l ưng không ñi, nh m chuy n k t t a thành Fe 2O3. ð ngu i m u nung ñn nhi t ñ phòng, r i cân kh i l ưng c a nó b ng cân phân tích. T kh i l ưng cân tính ra kh i lưng ion Fe 3+ . Da trên cách ti n hành khác nhau, có th chia các ph ươ ng pháp phân tích kh i lưng thành 4 nhóm ph ươ ng pháp chính sau: + Ph ươ ng pháp tách + Ph ươ ng pháp ch ưng c t ho c ñt cháy + Ph ươ ng pháp nhi t phân + Ph ươ ng pháp k t t a 1.1. Ph ươ ng pháp tách Trong ph ươ ng pháp này, thành ph n c n xác ñnh ñưc tách ra tr ng thái t do, ra s ch, làm khô và cân b ng cân phân tích. Ví d : ñ xác ñnh Au trong các h p kim Au – Cu, hoà tan m t l ưng h p kim trong n ưc c ưng thu (HNO 3 ñc + HCl ñc). Dung d ch thu ñưc cho tác d ng v i hidropeoxit, ion Au 3+ s b kh ñn tr ng thái Au t do và tách ra kh i dung d ch, còn ion Cu 2+ không ph n ng: 3+ + 2Au + 3H 2O2 = = 2Au ↓ + 6H + 3O 2 Sau khi r a s ch, làm khô, l ưng Au ñưc cân b ng cân phân tích và t l ưng cân suy ra hàm l ưng Au có trong h p kim. Ph ươ ng pháp tách th ưng ñưc dùng trong các ngành s n xu t công nghi p, trong phân tích ñi t ưng nông nghi p nó ít ñưc dùng. 1.2. Ph ươ ng pháp ch ưng c t ho c ñt cháy Trong ph ươ ng pháp này, thành ph n c n xác ñnh ñưc 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 ñt cháy ), sau ñó các ch t khí thoát ra ñưc c t và ñưc h p ph vào bình h p ph . T s t ăng kh i l ưng ca bình h p ph suy ra hàm l ưng ch t c n phân tích. Ví d 1: Xác ñnh CO 2 trong ñá vôi. D a vào ph n ng phân hu CaCO 3 bng axit: + 2+ CaCO 3 + 2H = Ca + H 2O + CO 2 ↑ Khí CO 2 thoát ra ñưc 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 + CO 2 = Na 2CO 3 + H 2O Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 26
27. Na 2CO 3 + Ca(OH) 2 = 2NaOH + CaCO 3 ↓ do ñó, kh i l ưng bình h p ph t ăng lên và t s t ăng kh i l ưng này suy ra l ưng CO 2 cũng nh ư CaCO 3 trong m u. Ví d 2: Xác ñnh hàm l ưng C và H trong ch t h u c ơ. D a vào ph n ng cháy ca ch t h u c ơ trong oxi v i s có m t c a ch t xúc tác AgMnO 4 ho c h n h p oxit 0 coban (II) và (III) nhi t ñ 550 C ñ chuy n C thành CO 2 và H thành H 2O. D n các khí CO 2 và H 2O l n l ưt qua bình h p ph ch a ch t h p ph H 2O nh ư P 2O5 , Mg(ClO 4)2 khan ri qua bình h p ph ch a ch t h p ph CO 2 nh ư KOH, ho c h n h p NaOH v i Ca(OH) 2 phân tán trên s i ami ăng (azbest) và t s t ăng kh i l ưng các bình h p ph suy ra hàm l ưng C và H trong m u. Ph ươ ng pháp ñt cháy th ưng ñưc dùng trong phân tích các ch t h u c ơ. Trong phân tích các h p ch t h u c ơ, ngoài phân tích C và H, ñôi khi còn ph i phân tích N. Nit ơ trong các h p ch t h u c ơ khi b ñt cháy cho các s n ph m nit ơ phân t và các oxit c a nó, các oxit này ñưc kh thành nit ơ phân t b ng b t ñng nhi t ñ 550 0C. ðo th tích khí nit ơ và t ñó tính toán hàm l ưng ch a nit ơ trong m u. Ngày nay, ñã s n xu t ra máy phân tích t ñng 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 c ơ ñưc ñt b ng oxi sch trong b u khí quy n heli v i s có m t c a ch t xúc tác. 1.3. Ph ươ ng pháp nhi t phân Trong ph ươ ng pháp này, hàm l ưng ch t c n xác ñnh ñưc suy ra t s gi m kh i l ưng cân c a m u phân tích sau khi s y ho c nung m u. Ph ươ ng pháp nhi t phân th ưng ñưc dùng ñ xác ñnh ñ m, thành ph n n ưc kt tinh hay các h p ch t d b phân hu khi nung nhi t ñ cao. Ví d 1: Xác ñnh n ưc k t tinh c a mu i bari clorua. Cân tr ưc m t m u mu i, ri mang s y nhi t ñ 105 0C ñn kh i l ưng không ñi, ñ ngu i và cân ph n s n ph m thu ñưc: t o BaCl 2.xH 2O = BaCl 2 + xH 2O ↑ Tr ưc khi nung Sau khi nung Da vào s chênh l ch v l ưng cân tr ưc và sau khi nung suy ra hàm l ưng n ưc kt tinh trong m u. Ví d 2: Xác ñnh hàm l ưng NaHCO 3 trong h n h p v i Na 2CO 3 bng cách nung mu. Khi nung, NaHCO 3 b phân hu : t o 2NaHCO 3 = Na 2CO 3 + H 2O ↑ + CO 2↑ Nh ư v y, b ng s chênh l ch kh i l ưng cân tr ưc và sau khi nung s tính ñưc l ưng NaHCO 3 trong m u. 1.4. Ph ươ ng pháp k t t a (Ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng k t t a) Trong ph ươ ng pháp này, thành ph n c n xác ñnh ñưc k t t a d ưi d ng hp ch t khó tan. K t t a ñưc 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 ñnh và ñem cân. D a vào l ưng cân tính ra hàm l ưng thành ph n c n xác ñnh. 3+ 3+ Ví d : xác ñnh ion Al trong m u. K t t a ion Al d ưi d ng Al(OH) 3 bng NH 4OH: 3+ + Al + 3NH 4OH = Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 27
28. o Sau khi l c, r a s ch, k t t a ñưc nung nhi t ñ 1000 C ñ chuy n sang d ng Al 2O3: 1000 oC 2Al(OH) 3 = Al 2O3 + 3H 2O ↑ 3+ có thành ph n hoá h c xác ñnh và cân. T l ưng cân Al 2O3 tính ra hàm l ưng ion Al trong m u. Trong 4 ph ươ ng pháp k trên, ph ươ ng pháp k t t a th ưng ñưc dùng nhi u ñ ñnh l ưng các ch t nh t là các h p ch t vô c ơ, vì quá trình chuy n thành ph n c n xác ñnh vào m t h p ch t khó tan d dàng h ơn nhi u so v i quá trình tách nó d ưi d ng t do, thêm n a, c ũng 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, ph ươ ng pháp k t t a còn là m t trong nh ng ph ươ ng pháp tách ch t c n phân tích hay ch t gây nhi u r t hi u qu . Ph ươ ng pháp k t t a th ưng ñưc s d ng trong phân tích nông nghi p, do v y, dưi ñây s t p trung trình bày v ph ươ ng pháp này. 2. PHƯƠ NG PHÁP PHÂN TÍCH KH I LƯNG KT TA Ti n trình c a ph ươ ng pháp k t t a bao g m l n l ưt các công ñon sau: Cân m u → Dung d ch → K t t a → L c, r a → S y ho c nung → Cân → Tính toán. Tt c các công ñon ñu có nh h ưng tr c ti p ñn ñ chính xác c a k t qu phân tích. Song, công ñon làm k t t a có nh h ưng l n nh t ñn k t qu c ũng nh ư ñn tc 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 l ưng k t t a, vào ñiu ki n th c hi n k t t a S d ng ph ương pháp kt t a phù h p s tránh ñưc ho c làm gi m các nh h ưng x u nh ư: s tan c a k t t a, s b n k t t a , c ũng nh ư giúp cho quá trình l c r a d dàng và vi c chuy n d ng k t ta sang d ng cân ñưc thu n l i. 2.1. Yêu c u c a d ng k t t a Dng k t t a là h p ch t ít tan thu ñưc khi cho thu c th thích h p tác d ng v i thành ph n c n xác ñnh trong dung d ch. 2- Ví d : ñ ñnh l ưng ion SO 4 , có th dùng thu c th Ba(NO 3)2, và ph n ng x y ra nh ư sau: 2+ 2- Ba + SO 4 = BaSO 4 ↓ Sn ph m k t t a BaSO 4 thu ñưc, ñưc g i là d ng k t t a. Trong hoá h c, m t nguyên t ho c ion có th ñưc chuy n vào nhi u d ng k t 2- ta khác nhau. Ví d : ion SO 4 ñưc chuy n vào các d ng k t t a BaSO 4, PbSO 4, ho c 3+ SrSO 4 ; ion Fe có th chuy n sang các d ng k t t a Fe(OH)3, FePO 4, Fe(cuferon) 3, FeS Nh ưng, ch có d ng k t t a ñáp ng các yêu c u d ưi ñây m i ñưc dùng trong phân tích k t t a: a. D ng k t t a ph i ít tan m+ n- Khi ph n ng t o k t t a MaXb t các ion M và X 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: m+ n- MaXb ↓
    aM + bX (II- a) Do có tr ng thái cân b ng mà trong dung d ch v n t n t i m t l ưng ch t c n theo dõi dng hoà tan gây ra m t k t t a, hi n t ưng này ñưc g i là s không hoàn toàn c a ph n ng . L ưng kt t a b m t do ch t c n phân tích không ñi vào k t t a ñưc tính theo bi u th c II- 1: w = M.C.V (II- 1) Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 28
29. Trong ñó: w - kh i l ưng k t t a b m t (g), M - kh i l ưng c a m t mol phân t ch t k t ta (phân t gam) (g/mol), C – n ng ñ mol/lít ca ion c n phân tích còn l i trong dung dch (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. Nng ñ c a ion c n phân tích (ví d ion M m+ ) còn l i trong dung d ch, sau khi ph n ng t o k t t a M aXb ñã x y ra ñưc tính nh ư sau: Nu trong 1 lít dung d ch có s mol phân t k t t a M aXb tan ra theo II- a (s còn ñưc g i là ñ tan c a k t t a), thì s có as mol ion M m+ và bs mol ion X n- hình thành: m+ n- MaXb ↓
    aM + bX s as bs Nh ư v y, C Mm+ = 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 h ưng ñn ñ tan c a k t t a, ñây, ch trình bày m t s yu t chính, ñ t ñó tìm cách làm k t t a thích h p. *nh h ưng c a tích s tan ñn ñ tan c a k t t a T cân b ng II- a, tích s tan c a k t t a M aXb là: m+ a n- b TMaXb = [ M ] [ X ] (II- 2) m+ a n- b và như trên ñã trình bày, s có [ M ] = as và [ X ] = bs. Do ñó, T MaXb ñưc vi t là: a b a b a+b TMaXb = (as) . (bs) = a .b s (II- 3) Trong ñiu ki n v a xét, tr s c a s c ũng có th coi là trùng v i ñ tan c a k t t a M aXb, do ñó ñ tan s s là: a b 1/(a+b) s = (T MaXb /a .b ) (II- 4) Nh ư 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 tr ưng h p phân tích w gam ion M m+ có kh i l ưng m t mol ion kí hi u là MMm+ , v i sai s % (e %) cho tr ưc và th tích khi d ng k t t a là V lít, thì T MaXb ph i ñt giá tr : -2 a+b a b TMaXb ≤ (10 .e.w/V.M Mm+ ) .a .b (II- 5) Thông th ưng, trong phân tích kh i l ưng k t t a, kh i l ưng ch t phân tích kho ng 0,1g, th tích dung d ch là 0,1lít, kh i l ưng 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 -10 -5 ñt là: T MX ≤ 10 , hay s ≤ 10 M, khi l ưng thu c th là v a ñ. * nh h ưng c a ion chung ñn 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) -2 Ví d : tính ñ tan c a PbSO 4 trong n ưc và trong dung d ch Na 2SO 4 10 M, cho -8 TPbSO4 = 1,6 . 10 - Trong n ưc: Kt t a PbSO 4 phân li: 2+ 2- PbSO 4 ↓
    Pb + SO 4 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 29
30. Vy, ñ tan c a nó theo bi u th c II- 3 là: 2 -8 1/2 -4 T PbSO4 = s.s = s → s = (1,6.10 ) ≐ 1,3.10 M. -2 - Trong dung d ch Na 2SO 4 10 M: Có: 2+ 2- -2 -2 -2 - [ Pb ] = s, [ SO 4 ] = s + 10 , nên T PbSO4 = s(s + 10 ). Gi thi t s ≪10 thì T PbSO4 = 10 2.s, suy ra: s = 1,6.10 -6M ≪ 10 -2M. -2 Nh ư v y, ñ tan c a PbSO 4 trong dung d ch Na 2SO 4 10 M nh h ơn ñ tan c a PbSO 4 trong n ưc 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 ñi v i các kt t a có tích s tan l n thì c n dùng d ư thu c th , tuy nhiên, s d ư c n v a ñ, n u không s d n ñn: - T n kém, - T ăng s h p ph thu c th c a k t t a gây khó kh ăn cho vi c r a k t t a, - T o ph c ch t tan trong ñiu ki n thu c th d ư, gây s tan k t t a, làm m t m u. 3+ -32 Ví d : khi làm k t t a ion Al d ưi d ng Al(OH) 3 (T Al(OH)3 = 1.10 ), nh ư 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 -9M, t c pH = 5. Nu làm k t ta pH ≥ 6 s làm cho m t ph n k t t a Al(OH) 3 tan ra d ưi d ng ph c ch t tan - [Al(OH) 4] , gây ra sai s phân tích. * nh h ưng c a ph n ng ph Th ưng hay g p ñó là các ph n ng thu phân và ph n ng t o ph c ch t. + nh h ưng c a ph n ng thu phân: Trong môi tr ưng n ưc các cation M m+ c ũng nh ư các anion X n- có th b thu phân mà s thu phân l i ph thu c vào pH môi tr ưng. Khi pH t ăng lên các cation b thu phân m nh h ơn và ng ưc l i khi pH gi m ñi thì các anion b thu phân m nh h ơn. 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 ñn k t t a s tan ra, hay ñ tan c a k t t a t ăng. Ví d : Khi làm k t t a ion Ca 2+ d ưi d ng k t t a CaC 2O4: 2+ 2- Ca + C 2O4 = CaC 2O4 ↓ nu ti n hành ph n ng t i pH ≤ 5, s d n ñn các ph n ng: 2- + - C2O4 + H = HC 2O4 - + HC 2O4 + H = H 2C2O4 2- làm gi m n ng ñ ion C 2O4 , d n ñn k t t a CaC 2O4 s tan ra. + nh h ưng c a ph n ng t o ph c: Trong s có m t c a ch t t o ph c, cation M m+ còn có th t o ph c ch t tan v i các ph i t L n-: m+ n- m-xn M + xL = [ML x] làm cho n ng ñ t do c a các ion t o k t t a gi m ñi d n ñn k t t a s tan ra, hay ñ 3+ tan c a k t t a t ăng lên. Ví d : khi làm k t t a ion Fe d ưi d ng k t t a Fe(OH) 3 t i pH = 4 – 5, trong môi tr ưng có ñ ion CN -, k t t a s không hình thành, vì ion Fe 3+ t o ph c 3- 3+ ch t tan [Fe(CN) 6] làm cho n ng ñ t do c a ion Fe quá bé không ñ ñ k t t a Fe(OH) 3. Các ph ươ ng trình ph n ng trên cho th y s thu phân, s t o ph c ch t ñu d n ñn s gi m n ng ñ các ion t o k t t a ([M m+ ], [X n-]), do ñó làm t ăng s hoà tan c a k t ta theo ph ươ ng trình II- a (nguyên lí Le Chatelier). Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 30
31. * nh h ưng c a các y u t khác ñn ñ tan k t t a Các y u t khác có nh h ưng ñn ñ tan c a k t t a ñó là: nhi t ñ, kích th ưc ht kt t a, s già hóa c a k t t a, tính ch t c a dung môi + nh h ưng c a nhi t ñ ñn ñ tan k t t a: ði b ph n các k t t a có ñ tan t ăng khi t ăng nhi t ñ c a môi tru ng t o k t ta. + nh h ưng c a kích th ưc h t ñn ñ tan k t t a: Năng l ưng b m t c a h t to nh h ơn n ăng l ưng b m t c a h t nh , do ñó khi tăng kích th ưc h t thì ñ tan c a k t t a gi m. + nh h ưng c a s già k t t a ñn 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 ñn các hi n t ưng: - Các h t nh s tan ra và các h t l n s l n lên, d n ñn ñ tan k t t a gi m. - Các h t k t t a ch a n ưc k t tinh có th s m t n ưc và d n ñn ñ tan gi m. Ví d : kt t a CaC 2O4.2H 2O chuy n thành CaC 2O4.H 2O. - S polime hoá các h t k t t a, nh t là ñi v i các k t t a sunphua, hidroxit d n ñn 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 h ưng c a dung môi ñn ñ tan k t t a: ði b ph n các k t t a trong môi tr ưng n ưc (dung môi có tính phân c c l n nh t) ñu có ñ tan l n h ơn trong dung môi h u c ơ. Do ñó, khi ti n hành k t t a trong dung môi h u c ơ thích h p s làm cho k t t a hoàn toàn h ơn so v i khi làm k t t a trong môi tr ưng n ưc. Ví d : kt t a AgCl, trong H 2O, có ñ tan 0,00191g/lít, song, trong môi -6 tr ưng etanol, có ñ tan 0,000015g/lít, ho c k t t a CaSO 4 (T CaSO4 = 9,1.10 ) tan nhi u trong n ưc, song, trong môi tr ưng 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 nh ưng l i có yu t làm t ăng ñ tan. Do ñó, khi s d ng lo i k t t a nào trong phân tích c n xác ñnh ñiu ki n làm k t t a thích h p, ñ quá trình phân tích ñơ n gi n mà v n ñm b o ñ chính xác c ũng nh ư t o ñiu ki n thu n l i cho các công ñon phân tích ti p theo. b. K t t a ph i ch n l c Thông th ưng, ñi cùng v i ion c n xác ñnh còn có các ion khác có th tham gia ph n ng v i thu c th d n ñn sai s phân tích, do ñó ch n ph n ng sao cho ch ion cn phân tích tham gia là h t s c quan tr ng ñ ñm b o k t t a thu ñưc s ch, nói cách khác là t ăng ñ ch n l c c a ph n ng phân tích. S k t t a ch n l c có th ñt ñưc bng nhi u cách nh ư: * 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 h ơn. Trong tr ưng h p có m t các ion gây nhi u, ch n k t t a có ñ ch n l c cao, mc 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 nh ư dùng thu c th d ư Ví d : khi làm k t t a Pb 2+ trong s có m t các ion Cu 2+ , Zn 2+ , -8 ch n k t t a PbSO 4 (T PbSO4 =1,6.10 ) ch không ch n các k t t a PbCO 3 (T PbCO3 = -14 -14 -27 2+ 2+ 7,49.10 ), PbCrO 4 (T PbCrO4 = 1,8.10 ), PbS (T PbS = 2,5.10 ), b i vì các ion Cu , Zn 2- 2- 2- cũng t o k t t a v i các ion CO 3 , CrO 4 và S . Trong ñiu ki n này, s không hoàn 2- toàn c a k t t a PbSO 4 ñưc kh c ph c b ng vi c s d ng d ư ion SO 4 . Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 31
32. * Ch n ñiu ki n k t t a thích h p: Ch n ñiu ki n sao cho ch có ion phân tích ph n ng, nh ư thay ñi pH môi 2- 3- 2- tr ưng Ví d : phân tích ion SO 4 trong m u ch a các ion PO 4 , CO 3 d ưi d ng k t ta BaSO 4, c n ti n hành làm k t t a môi tr ưng HNO 3 hay HCl pH = 4, ñ các ion 3- 2- PO 4 , CO 3 không t o các k t t a Ba 3(PO 4)2, BaCO 3 gây nh h ưng ñn 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 , nh ư 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 Mg 2+ trong s có m t c a các ion Fe 3+ , Al 3+ d ưi d ng k t t a 3+ 3+ MgNH 4PO 4.6H 2O, cho vào môi tr ưng k t t a ion xitrat, nh ư v y các ion Fe , Al s to ph c ch t b n v i xitrat và không tham gia ph n ng t o k t t a photphat. Nu các gi i pháp nêu trên không th ti n hành ñưc, thì ph i tách các ion gây nhi u hay ion phân tích tr ưc 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 bn và không b t kín l gi y l c, ñ d r a s ch và l c nhanh h ơn. Các d ng k t t a vô ñnh hình và nh t là các lo i k t t a keo, nh ư các k t t a hidroxit, ñu có b m t ti p xúc ln, 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 -32 có ñ tan t ươ ng ñươ ng nhau k t t a vô ñnh hình Al(OH) 3 (T Al(OH)3 = 1.10 ) và k t t a -19 tinh th AlPO 4 ( T AlPO4 = 5,7.10 ), n u có th , ưu tiên k t t a AlPO 4. d. D ng k t t a ph i d dàng chuy n hoàn toàn sang d ng cân ðây là y u t c ơ b n làm c ăn c cho s tính toán thành ph n c n xác ñnh. Do ñó, cn ch n d ng k t t a sao cho khi s y ho c nung s ch thu ñưc m t s n ph m duy nh t, 2+ n ñnh (d ng cân). Ví d : khi phân tích Pb th ưng k t t a nó d ưi d ng PbSO 4 là d ng d dàng chuy n sang d ng cân PbSO 4 ch không dùng d ng PbS (m c dù có ñ tan nh hơn), vì khi s y, nung, d ng PbS không n ñnh d b oxi trong không khí oxi hóa: to 2PbS + 3O 2 = 2PbO + 2SO 2 dn ñn s n ph m thu ñưc sau khi s y, nung là h n h p PbO và PbS không có công th c hoá h c xác ñnh, không th làm d ng cân. 2.2. Yêu c u c a d ng cân Dng cân là d ng k t t a sau khi ñã ñem s y ho c nung ñn kh i l ưng không ñi. Tu ỳ 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 : kt t a BaSO 4 cho d ng k t t a và d ng cân nh ư nhau, ñu là BaSO 4. Vi c sy ho c nung, trong tr ưng h p này, ch làm m t ñi n ưc h p ph . Nh ưng, ñi v i d ng kt t a Fe(OH) 3, khi nung s thu ñưc d ng cân là Fe 2O3: 1000 0C 2Fe(OH) 3 = Fe 2O3 + 3H 2O ð có th t kh i l ưng d ng cân tính toán ñưc hàm l ưng ca thành ph n c n phân tích, thì d ng cân c n ph i ñm b o các yêu c u sau: a. D ng cân ph i có công th c hoá h c xác ñnh ð có th tính ñưc k t qu phân tích b t bu c d ng cân ph i có công th c hoá hc xác ñnh, k c ph n n ưc k t tinh. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 32
33. Ví d : các k t t a hidroxit hay các k t t a mu i baz ơ không th dùng làm d ng cân ñưc vì thành ph n c a chúng không n ñnh và ph thu c vào ñiu ki n k t t a. C n ph i nung chuy n các k t t a này sang d ng n ñnh v công th c hoá h c nh ư các d ng oxit, d ng mu i Ví d : kt t a Fe(OH) 3 chuy n thành Fe 2O3 nh ư ñã nêu trên. b. D ng cân ph i b n v ph ươ ng di n hoá h c Nh ư không ñưc h p th h ơi n ưc hay CO 2, không tham gia ph n ng oxi hoá kh v i oxi trong không khí. Ví d : khi phân tích ion Ca 2+ dưi d ng k t t a CaC 2O4.H 2O, có th có các d ng cân: CaC 2O4.H 2O, CaCO 3, CaO, song, không nên dùng dng CaO vì nó hút m r t m nh, khi cân s m c sai s . c. Hàm l ưng 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 ñưc nh h ưng c a sai s này thì hàm l ưng c a thành ph n c n tìm trong d ng cân càng bé càng t t. Ví d : khi xác ñnh 3+ ion Al d ưi d ng oxit nhôm Al 2O3 (M = 101,96) s g p sai s 2,4 l n l n h ơn so v i khi xác ñnh d ưi d ng AlPO 4 (M = 121,95) n u cùng cân sai m t l ưng nh ư nhau. Nh ng yêu c u nêu trên ñi v i d ng k t t a và d ng cân cho th y vi c ch n d ng kt t a, d ng cân là r t quan tr ng trong ph ươ ng pháp k t t a, vì nó quy t ñnh ñ chính xác c ũng nh ư t c ñ c a phép phân tích. 2.3. S gây b n k t t a Kt t a thu ñưc ñ trong môi tr ưng k t t a s t ươ ng tác v i các ion có trong môi tr ưng 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 Kt t a ñưc hình thành trong quá trình phân tích th ưng 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 ñng th i v i k t t a chính mc dù n ng ñ c a chúng ch ưa ñt t i tr ng thái bão hoà, thì hi n t ưng này ñưc g i là s c ng k t – mt 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 : Xy ra khi k t t a chính d ng keo trong s d ư th a thu c th . Các h t keo h p ph ion ho t ñng c a thu c th s d n ñn s h p ph các ion trái d u. Ví d : kt t a 2- BaSO 4 trong ñiu ki n d ư ion SO 4 s h p ph các ion d ươ ng. Trong tr ưng h p này, th c t cho th y ion gây nhi u nào t o mu i vi thu c th có ñ tan nh h ơn, s b h p + ph nhi u h ơn; v i k t t a BaSO 4 nói trên, thì s h p ph ñi v i các cation nh ư sau: Na < K + < Ca 2+ < Pb 2+ . 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 t ưng k t vón: Gây b n c ơ 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 kt t a bao b c. Hi n t ưng này th ưng g p khi k t t a v i dung d ch ñc, 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 ñng 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 t ưng t o tinh th h n h p: Xy 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 h ơn 10 – 15%). Lúc này các ion gây nhi u có th thay th Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 33
34. - 2- cho ion t o k t t a chính trong m ng tinh th . Ví d : ion MnO 4 có th thay th ion SO 4 , - nên khi k t t a BaSO 4 v i s có m t c a ion MnO 4 s thu ñưc tinh th k t t a có ch a - ion MnO 4 . S c ng k t này không th lo i b ñưc b ng cách r a ho c k t t a l i mà ch có th lo i b ñưc b ng cách che, kh các ion gây nhi u ñi. Ch ng h n, ví d trên, có - 2+ th lo i nh h ưng c a ion MnO 4 b ng cách kh nó v ion Mn khi cho axit oxalic vào dung d ch phân tích tr ưc khi làm k t t a. Trong phân tích, s c ng k t không ph i lúc nào c ũng gây h i mà ñôi khi l i có li. Khi phân tích hàm l ưng nh các ch t, th ưng s d ng s c ng k t ñ “gom” các cht c n phân tích. Ví d : khi xác ñnh ion Pb 2+ t dung d ch loãng, n ng ñ c a nó nh ñn m c mà k t t a PbS, là k t t a ít tan nh t c a ion Pb 2+ , c ũng không hình thành. Cho 2+ 2+ vào dung d ch phân tích ion Ca và k t t a ion Ca d ưi d ng CaCO 3, trong ñiu ki n này ion Pb 2+ b c ng k t theo. Sau ñó, hoà tan k t t a cacbonat vào axit axetic và phân tích ion Pb 2+ b ng các ph ươ ng pháp thông th ưng. M t ví d khác, ñó là s gom l ưng 2+ 2+ 2+ 2+ nh các ion kim lo i hoá tr 2 nh ư Cu , Cd , Mn , Zn trên k t t a Fe(OH) 3 ho c Al(OH) 3. . B ng s c ng k t có th làm t ăng 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 t ưng k t t a theo làm cho k t t a chính b b n. Hi n t ưng này x y ra khi k t t a chính ñã k t t a xong và không ñưc tách kp 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 ca các ch t b n m c dù trong ñiu ki n bình th ưng nó không k t t a. Ví d : MgC 2O4 là ch t tan, không cùng k t t a v i CaC 2O4, nh ưng sau khi CaC 2O4 ñã k t t a h t và ñ lâu trong dung d ch (kho ng 2 gi ), thì MgC 2O4 b k t t a theo. ð kh c ph c s k t t a theo cn tách k p th i k t t a chính tr ưc khi k t t a theo xu t hi n. 2.4. M t s k ĩ thu t trong ph ươ ng pháp phân tích khi l ưng k t t a Sau khi ñã ch n ñưc ph n ng t o k t t a thích h p, các b ưc 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 dng 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 ñm b o vi c phân tích nhanh và chính xác. Ví d : khi phân tích ion Fe 3+ d ưi d ng k t t a Fe(OH) 3, ch n hoá ch t nào trong s hoá ch t: NaOH, NH 4OH, Na 2CO 3, ure, làm thu c th ? Vi c ch n la 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, nh ư 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 tr ưng h p phân 3+ tích ion Fe nói trên s dùng NH 4OH 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 d ư c a thu c th 2+ b h p ph b i k t t a d b lo i ñi. Ví d : làm k t t a ion Ba b ng axit H 2SO 4 ch không dùng Na 2SO 4, vì H 2SO 4 có ñ tan l n h ơn nên d b ñui ra kh i k t t a hơn khi ra. + Ch n lo i thu c th cho phép ti n hành k t t a ñng tính, ñó chính là gi i pháp ñiu ch thu c th ngay trong dung d ch, nh ư 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 n ơi cùng m t lúc. Ví d : trong tr ưng h p phân tích ion Fe 3+ nói trên s dùng ure. Khi cho ure vào dung d ch, nó hoà tan nhanh và phân b ñu trong toàn b không gian. ðun nóng dung d ch, ure b thu phân nhanh t o ra NH 4OH: Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 34
35. t o CO(NH 2) 2 + 3H 2O = 2NH 4OH + CO 2 và ph n ng t o k t t a Fe(OH) 3 x y ra t i m i ñim cùng m t lúc. S k t t a này g i là kt t a ñng tính . + Dùng m t l ưng thu c th d ư so v i lí thuy t (th ưng dùng d ư 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 l ưu í, m t s k t t a có th tan trong thu c th d ư. Ví d : các k t - - ta AgCl, HgI 2 tan ñưc trong thu c th d ư (Cl , I ) do s t o thành các ph c ch t tan - 2- [AgCl 2] , [HgI 4] , các tr ưng h p này, ph i tính toán l ưng thu c th sao cho v a ñ ñ k t t a hoàn toàn và tránh ñưc 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 l ưng k t t a c n n m trong kho ng 200mg, th tích khi k t thúc làm k t t a khong 100 - 200ml. Tu ỳ theo b n ch t c a k t ta (d ng tinh th , d ng keo hay d ng vô ñnh 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, c ũng có tr ưng h p t o nên b ng các thao tác thích h p nh ư dùng ñũa thu tinh c vào thành bình ñ t o m m tinh th (tr ưng h p k t t a MgNH 4PO 4 ) + Các m m tinh th l n d n lên. ð t ăng c ưng quá trình này, th ưng ñ yên k t t a trong vài gi ho c lâu h ơn (làm mu i k t t a, k t t a). giai ñon này, các tinh th nh s tan ra, còn các tinh th ln s l n lên, vì trong cùng ñiu ki n, dung d ch s bão hoà ñi v i tinh th l n nh ưng có th ch ưa bão hoà ñi v i tinh th nh . Nh ư v y, khi làm k t t a tinh th , ñ có kt 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 cn 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 hp Sau ñó, s k t t a hoàn toàn ñưc ñm b o b ng vi c dùng thu c th d ư hay b ng ñiu ch nh pH ho c thành ph n dung môi 2+ Ví d : kt t a ion Ca d ưi d ng CaC 2O4. ðu tiên ñun nóng dung d ch phân tích 2- vi axit oxalic ( ñ s m m tinh th ñưc t o thành ít do có ít ion C 2O4 ), sau ñó trung 2- hoà môi tr ưng b ng NH 4OH ñn pH ≥ 5 (t ăng l ưng ion C 2O4 ). 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 ñnh hình: Ng ưc l i v i vi c làm k t t a tinh th , khi làm k t t a vô ñnh hình cn ph i ti n hành nhanh trong dung d ch nóng vi thu c th d ư và khu y t t, có thêm ch t ñin li ñ h th ng keo nhanh b ñông t và ch ng ñưc s pepti hoá. Nh ư v y, k t t a s dày ñc, vng ch c h ơn, b m t ti p xúc s bé h ơn. 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 ñưc, nên làm k t t a ñng 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 tu ỳ í mà ph i theo m t qui ñnh nghiêm ng t ñ ñm b o cho vi c phân tích ñt k t q a chính xác. N ng ñ thu c th ñc, loãng, cho d ư nhi u hay ít ho c làm kt t a nhanh hay ch m là nh ng qui ñnh mà m i ng ưi làm phân tích ph i tuân theo. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 35
36. c. L c k t t a ð l c k t t a th ưng dùng 3 lo i d ng c l c: ph u l c, c c l c b ng g m và c c lc b ng thu tinh. * Ph u thu tinh: ðưc th i t thu tinh ch u hoá ch t v i các tiêu chu n: góc t o b i hai ñưng sinh b ng 90 o 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 ñt cháy hoàn toàn cho l ưng tro không ñáng k (< 0,0001g, sai s c a cân phân tích). Gi y l c ñưc chia làm 3 lo i tùy theo kích th ưc l c a gi y: - Lo i l nh (gi y l c b ăng xanh) dùng ñ l c gi các k t t a c h t nh . - Lo i l trung bình (gi y l c b ăng vàng, b ăng tr ng) dùng ñ lc gi c h t v a. - Lo i l to (gi y l c b ăng 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 ñưc nhanh. B l c này có ưu ñim 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 ñt cháy gi y l c. Ngoài ra, không th s d ng k ĩ 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 hng khác nhau. Kí hi u cho t ng lo i c c c a các n ưc có khác nhau, ví d : A1, A2, A3 (ðc), trong ñó A1 có kích th ưc l to nh t, A3 có kích th ưc l bé nh t. Ưu ñim c a lo i c c l c này là cho phép dùng k ĩ 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 n ưc có khác nhau, ví d : S 1, S2, S3, S4, (Séc), G1, G2, G3, G4 ( ðc), trong ñó S4, G4 có l h ng l n nh t và S1, G1 có l h ng bé nh t, th ưng dùng lo i S2, S3 hay G2, G3. Ưu ñim c a lo i c c l c này là cho phép dùng k ĩ thu t l c chân không, song, ch có th s y ñ chuy n d ng k t t a sang dng cân. Khi l c th ưng k t h p g n r a và l c ñ mau ñt ñưc k t t a s ch. Tr ưc tiên, ch t ph n n ưc trong lên h th ng l c, cho ti p dung môi vào k t t a và khu y ñu r i ñ sa l ng. Ch t ti p ph n n ưc trong lên h th ng l c. Quá trình này ñưc l p l i kho ng 3 ln, 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 Mc 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 ra, các k t t a th ưng tan ra cho nên c n ch n dung d ch r a, dung môi r a và cách r a thích h p. Th ưng ch n dung d ch r a nh ư sau: - Dung d ch r a có ch a thu c th , n u thu c th là ch t d bay h ơi 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 ñưc s tan c a k t t a. Ví d : ra k t t a AgCl b ng dung d ch ch a HCl loãng. - Dung d ch r a có ch a ch t ñin gi i d b bay h ơi khi nung . R a b ng dung dch này s h n ch ñưc hi n t ưng keo tán (pepti hoá) c a các k t t a keo. Ví d : ra kt t a Fe(OH) 3, Al(OH) 3 b ng dung d ch NH 4Cl, NH 4NO 3. Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 36
37. - Dung d ch r a có ch t ng ăn c n s thu phân c a k t t a. Ví d : ra k t t a MgNH 4PO 4 b ng dung d ch ch a NH 4OH ñ h n ch s thu phân c a MgNH 4PO 4 . - 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 n ưc c t. Khi r a c n l ưu í r ng: v i cùng m t l ưng 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 n ưc r a m i ñ n ưc r a m i, thì k t t a mau sch h ơn và ít b tan h ơn. ðiu này d dàng nh n th y qua bi u th c II- 6: n Cn = C o [R/(V + R)] (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 bt ñu ra 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 2+ th trong n ưc l c. Ví d : khi r a k t t a CaC 2O4 hình thành t ph n ng gi a ion Ca và 2- thu c th (NH 4)2C2O4. Vì k t t a hình thành h p ph ion C 2O4 nên khi r a ion này s ñưc gi i phóng vào d ch l c. Thu l y d ch l c và nh vào ñó dung d ch ion Ca 2+ , n u dch l c không có ph n ng t o k t t a CaC 2O4, ch ng t vi c r a ñã hoàn t t. e. S y và nung k t t a Sy và nung nh m ñ chuy n k t t a sang d ng cân. ði 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 n ưc nhi t ñ 95 0 –105 0C. Còn ñi vi 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 ñt cháy gi y l c, thì sau khi s y khô, k t t a ñưc nung m t nhi t ñ xác ñnh. Sau th i gian sy, nung kho ng 2 – 3 gi , m u l y ra ñưc ñ trong bình hút m ñn 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 l ưng cân ñưc không sai khác so v i kh i l ưng cân l n tr ưc (v i sai s cân cho phép), thì vi c s y nung ñã k t thúc. N u kh i l ưng gi m ñi, thì c n nh c l i quá trình s y, nung ñn khi kh i l ưng không ñi. Nhi t ñ nung ph i chính xác, ñ chuy n hoàn toàn d ng k t t a sang d ng cân, nh ưng không làm d ng cân ti p t c bi n ñi. Ví d : ñ chuy n Fe(OH) 3 sang Fe 2O3 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 st hai oxit, kt qu s thu ñưc h n h p 2 oxit v i công th c hoá h c không xác ñnh: 1000 oC 2Fe(OH) 3 = Fe 2O3 + 3H 2O 1200 o C 2Fe 2O3 = 4 FeO + O 2, f. Cách tính toán k t qu Hàm l ưng c a thành ph n c n xác ñnh trong m u ñưc tính toán t kh i l ưng ca d ng cân thông qua h s chuy n F. Ví d : ñ xác ñnh Al 3+ trong m u phân tích ñã cân a(g) m u và hoà tan vào dung dch. K t t a nhôm d ưi d ng Al(OH) 3 bng NH 4OH. Sau khi nung chuy n Al(OH) 3 thành Al2O3 thì cân ñưc b(g). Hãy tính thành ph n ph n tr ăm nhôm trong m u? Cách gi i: Các ph n ng phân tích ñã x y ra: 3+ + Al + 3NH 4OH = Al(OH) 3 + 3NH 4 2Al(OH) 3 = Al 2O3 + 3H 2O Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 37
38. C 101,96 g Al 2O3 có 53,96g Al, v y trong b(g) Al 2O3 có x g Al x = (53,96/101,96). b (g) Thành ph n ph n tr ăm 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 ñưc xác ñnh b ng ñnh lu t thành ph n không ñi c a các ch t tham gia ph n ng, là m t h ng s và ñưc g i là h s chuy n F. Vy h s chuy n F là t s gi a kh i l ưng c a thành ph n c n xác ñnh có trong mt mol phân t c a d ng cân v i kh i l ưng 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 tr ăm các thành ph n c n xác ñnh là: y% = 100F. b/a (II- 7) F - h s chuy n. b - kh i l ưng c a d ng cân (g). a - kh i l ưng 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 ñnh Ba 2+ qua k t t a BaSO 4 có F =137,34/233,40, còn xác ñnh Fe qua Fe 2O3 có F = 111,69/159,69 2.5. M t s ng d ng c th ng d ng c a ph ươ ng 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 ( bng B.1.2 ). Dưi ñây, ch trình bày nguyên t c các ph ươ ng pháp th ưng dùng trong phân tích mt s ion th ưng g p nông nghi p: 2- * Xác ñnh ion SO 4 : Dng k t t a và d ng cân ñu là BaSO 4. 2- Mu phân tích ñưc axit hoá ñn pH = 4 b ng axit HNO 3 và làm k t t a ion SO 4 2- 3- bng dung d ch thu c th Ba(NO 3)2 ly d ư. Trong ñiu ki n này, các ion CO 3 , PO 4 không gây nh h ưng ñn k t q a phân tích. K t t a BaSO 4 sau khi ñưc ra s ch b ng nưc c t, thì ñem nung nhi t ñ 700 oC ñn kh i l ưng không ñi và cân. H s chuy n FSO4 2- = 0,4116. Bng B.1.2: M t s ph ươ ng pháp phân tích kh i l ưng k t t a Nguyên t Dng k t t a Tích s Nhi t ñ Dng cân H s ñưc xác tan (T) sy, nung chuy n ñnh (oC) (F) Ag AgCl 1,78.10 -10 130 AgCl 0,7526 AgBr 5,3.10 -13 130 AgBr 0,5744 AgI 8,3.10 -17 130 AgI 0,4594 -32 Al Al(OH) 3 1.10 1000 Al 2O3 0,5292 -19 AlPO 4 5,75.10 1000 AlPO 4 0,2212 -9 Ba BaCO 3 5,1.10 600 BaCO 3 0,6959 -10 BaCrO 4 1,2.10 550 BaCrO 4 0,5421 -10 BaSO 4 1,1.10 700 BaSO 4 0,5884 -9 Ca CaC 2O4.H 2O 2,3.10 900 CaO 0,7147 CaC 2O4.H 2O 500 CaCO 3 0,4004 CaC 2O4.H 2O 105 CaC 2O4.H 2O 0,2743 -6 CaSO 4.H 2O 9,1.10 600 CaSO 4 0,2944 Tr ưng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích 38