PHẦN THỨ HAI - PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG
Chương 1: PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG
1
Cơ sở và nguyên tắc của phân tích khối lượng
Các bước tiến hành và kỹ thuật
2
Định lượng một số mẫu
3
1.1. Cơ sở và nguyên tắc của phân tích khối lượng
PT khối lượng là pp định lượng hóa học = xác định khối
lượng của chất cần xác định hoặc những hợp chất của nó
Có hai nhóm các phương pháp phân tích khối lượng:
Nhóm các phương pháp kết tủa
Nhóm các phương pháp chưng cất.
Đối với nhóm các phương pháp kết tủa:
Đối với nhóm các phương pháp chưng cất
Cấu tử cần xác định được tách ra khỏi mẫu ở dạng khí.
Trong trường hợp này, phép phân tích hoặc là dựa trên
phép xác định khối lượng chất đã được cất ra, hoặc là dựa
trên phép xác định chất còn lại.
1.2. Các bước tiến hành và kỹ thuật phương pháp kết tủa
Chọn mẫu đại diện, chuyển mẫu phân tích thành dạng
Bước 1: Kết tủa cấu tử cần xác định dưới dạng hợp
dung dịch sau đó tiến hành qua các giai đoạn sau:
Bước 2: Lọc và rửa tủa
Bước 3: Chuyển dạng tủa sang dạng cân
Bước 4: Cân
chất thích hợp
Bước 1: Tạo tủa
Chọn dạng tủa và thuốc thử thích hợp
Yêu cầu với thuốc thử:
Có tính chọn lọc cao
Thuốc thử thường được dùng dư
Lượng thuốc thử dư phải được loại bỏ dễ dàng trong
Thuốc thử có khả năng tạo thành dạng cân có hàm
quá trình lọc, rửa, nung
lượng của nguyên tố cần xác định càng nhỏ càng tốt,
điều này giúp giảm sai số khi cân
Chọn điều kiện tạo tủa thích hợp:
Nếu kết tủa thu được là tủa tinh thể:
Tiến hành kết tủa từ dung dịch loãng, nóng, khuấy
Kết tủa ở pH thấp
Sau khi tạo tủa, để yên một thời gian nhằm tạo điều
đều
Tránh hiện tượng quá bão hòa
kiện cho tủa lớn lên (làm muồi tủa)
Nếu kết tủa vô định hình:
Dung dịch mẫu và thuốc thử cần nóng và khá đậm đặc Thuốc thử được thêm nhanh, khuấy đều
Ngay sau khi tạo tủa thêm ngay dd chất điện li mạnh để
phá lớp điện tích kép trên bề mặt hạt keo, làm tủa dễ đông
tụ
Thêm vào dd một lượng nước nóng trước khi lọc để tách
tủa ra khỏi dd, giảm nồng độ của cấu tử lạ
Tủa được lọc ngay
Bước 2: Lọc và rửa tủa
Lọc:
Giấy lọc
Phễu lọc thủy tinh
Rửa tủa: dd rửa:
Nóng (tăng quá trình giải hấp)
Chứa ion chung với kết tủa
Có thể chứa lượng nhỏ acid hoặc baz để giảm sự thủy
phân
Thêm chất điện li mạnh để giảm hiện tượng pepti hóa
Bước 3: Chuyển tủa sang dạng cân
Sấy ở nhiệt độ dưới 2500C (nếu chỉ cần loại nước)
Nung kết tủa ở nhiệt độ từ 600 đến 12000C:
BaSO4: 700 – 8000C Fe(OH)3 → Fe2O3: 9000C Al(OH)3 → Al2O3: 1000 – 11000C CaC2O4 → CaCO3 (6000C) → CaO (1000 – 12000C) Thời gian nung: đến khi tủa có khối lượng không đổi
Bước 4: Cân
Sử dụng cân phân tích
Yêu cầu của dạng kết tủa:
Phải là dạng ít tan, tích số tan phải đủ nhỏ để phản ứng
kết tủa xảy ra một cách định lượng
Dạng kết tủa phải dễ lọc và sau khi rửa phải tinh khiết.
Tuy nhiên dạng kết tủa có thể chứa các chất khác mà
chúng bay hơi khi xử lý nhiệt.
Yêu cầu đối với dạng cân:
Phải là chất hầu như không hút ẩm trong điều kiện môi
trường phòng thí nghiệm
Có thành phần hóa học đúng với công thức hóa học
Mong muốn có phân tử lượng càng lớn càng tốt để
nâng cao độ chính xác của phương pháp phân tích khối
lượng
Công thức tính hàm lượng % của X
x
1 0 0
a F G
• G: lượng cân của mẫu phân tích (g)
• a: khối lượng của dạng cân (g)
• F: hệ số chuyển để tính ra X
F
0.5293
2 26.98154 101.961
Al 2 Al O 2 3
VD:
Ví dụ 1: Kết tủa tinh thể: lượng cân thực tế tiện lợi
để kết tủa = 0.5g
2-
H+
C2O4
t
CaCO3
Ca2+
CaO
CaC2O4
M
M
M
0.5
CaO
CaCO 3
a
0.9
g
CaCO 3 M
100.1 0.5 56.1
a
0.5
g
CaO
Ví dụ 2: Kết tủa vô định hình: lượng cân thực tế
tiện lợi để kết tủa=0.1g
6OH-
to
2Fe(NO3)3
2Fe(OH)3
Fe2O3
M 2
M
M 2
Fe NO (
) .9 3 3
H O 2
Fe O 2 3
0.1 808.01 0.1
) .9 3 3
H O 2
g 0.5
a Fe NO (
) .9 3 3
H O 2
g 0.1
Fe NO ( M
159.7
a Fe NO (
) .9 3 3
H O 2
Fe O 2 3
VD 3: xác định hàm lượng phần trăm của Fe trong
mẫu Fe(NO3)3.9H2O theo khối lượng dạng cân
Fe2O3 được tách ra
;
0.6994
g A
a A1
g Fe
F B
F 2 /
F 2 /
a Fe O 2 3
Fe Fe O 2 3
Fe Fe O 2 3
gFe
100
a Fe NO (
100
) .9 3 3
H O 2
a Fe O 2 3
F 2 / Fe Fe O 2 3
x
%
%
100
x
gFe a Fe NO (
a Fe NO (
) .9 3 3
H O 2
) .9 3 3
H O 2
• Phương pháp tách VD: tính hàm lượng % SiO2 trong mẫu
g
a
A
A
x
%
%
100 a
100 a
Vì dạng cân có cùng công thức với dạng cần xác
định→aA=gA
g
g
100
100
a v i ô
SiO 2
x
%
%
100
x
SiO 2 a v i ô
a SiO 2 a v i ô
1.3. Định lượng một số mẫu
Định lượng Al3+ trong quặng Boxit
Định lượng Fe3+ trong dung dịch Fe2(SO)3
1.3.1. Định lượng Al3+ trong quặng Boxit
Nguyên tắc:
Cân m(g) mẫu quặng, phá mẫu thành dung dịch rồi
chuyển toàn bộ Al3+ thành Al(OH)3 bằng dung dịch (NH3 + NH4Cl) ở pH ≈ 6 -8. Nung Al(OH)3 ở 12000C được
dạng cân Al2O3
Ion cản trở là các chất oxy hoá và các ion có khả năng tạo
kết tủa hydroxyt. Kết tủa Al(OH)3 là một hydroxyt lưỡng tính,
vô định hình màu trắng, nên chỉ kết tủa trong môi trường có
pH thích hợp, tuỳ thuộc vào nồng độ Al3+ban đầu có trong
dung dịch
Kỹ thuật phân tích
M (g) quặng
V (ml) dd Al3+
V’ (ml) Al3+
Đun gần sôi, thêm 2 giọt MR
Thêm từng giọt NH3 đđ
Dd vàng, kết tủa trắng
Dd màu hồng
Rửa tủa bằng NH3 nóng, lọc
Kết tủa trắng
m’ chất rắn sau nung
Kết quả
Nung ở 8000 C, 20-30 phút
Định lượng Fe3+ trong dung dịch Fe2(SO4)3 Nguyên tắc
Dùng NH4OH kết tủa Fe3+ dưới dạng Fe(OH)3, nung
Fe3++3NH3+3HOH
+ Fe(OH)3+3NH4
2Fe(OH)3
Fe2O3+3HOH
Fe(OH)3 thu được Fe2O3
6Fe2O3
4Fe3O4+O2
Tránh nung kéo dài
3Fe2O3+HOH+2NO2
2Fe3O4+2HNO3
Lúc này cho thêm HNO3 để oxi hóa Fe3O4
FeCl3+2HOH Fe(OH)2Cl+2H+ 3Fe3++4HNO3
Fe(OH)2Cl+2HCl 2HOH+Fe3++Cl- - 3Fe3++NO+2HOH+3NO3
Để tránh sự thủy phân Fe2+→Fe3+, thêm HNO3
Trong môi trường acid pH=2-3, 75-90oC, kết thúc ở pH=7-9
Oxi hóa Fe 2+→Fe 3+
Fe(OH)3+3NH4Cl
FeCl3+3HOH+3NH3
Thêm NH4NO3 để tránh tạo hệ keo và tăng sự đông tụ kết tủa vdh, Khi dùng nước rửa NH4Cl, Cl- làm bay hơi Fe
Tách các cation có thể tạo kết tủa với NH3
Loại các anion: silicat, photphat (che Fe3+)
Chỉ kết tủa khi không có lượng lớn các cation gây ra sự
cộng kết cùng với Fe(OH)3
Kỹ thuật phân tích
Acid hóa=HNO3 dung dịch Fe3+ đã loại các ion ngăn cản,
đun nóng 75-90oC, khuấy và thêm NH3 10% đến mùi
nhẹ amoniac. Thêm 100mL nước cất nóng, lọc bằng
giấy lọc không tro. Rửa với NH4NO3 2% nóng đến sạch
Cl-. Sấy kết tủa đến khô, đặt vào chén cân, đốt nóng
chén để than hóa, rồi nung ở 1000oC đến khối lượng
không đổi→cân
