Giáo trình hóa phân tích - Chương 1 Các khái niệm cơ bản của hóa phân tích

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

658
lượt xem 256
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo giáo trình hóa phân tích gồm 5 chương được biên soạn trên cơ sở đề cương môn học chính thức dùng cho khối ngành nông lâm ngư nghiệp . Giáo trình nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về hóa phân tích và dành cho sinh viên khối nông lâm ngư nghiệp

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hóa phân tích - Chương 1 Các khái niệm cơ bản của hóa phân tích

Bé gi¸o dôc v ® o t¹o Tr−êng §¹i häc n«ng nghiÖp Hµ Néi -------------------------- Pgs.ts. NGUY N TRƯ NG SƠN (Ch biên) Nguy n Th H ng Linh, Bùi Th Vĩnh Gi¸o tr×nh HOÁ PHÂN TÍCH Năm 2007 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………1
L i nói ñ u Giáo trình “ Hoá phân tích ” này ñư c biên so n trên cơ s ñ cương môn h c chính th c dùng cho kh i ngành Nông- Lâm- Ngư nghi p ñã ñư c Trư ng ð i h c Nông nghi p I duy t (Quy t ñ nh Qð 25/2004/Qð-ðH1 ngày 14. 1. 2004). Giáo trình nh m cung c p cho sinh viên nh ng ki n th c cơ b n v Hoá phân tích và dành cho sinh viên kh i Nông Lâm Ngư nghi p. ð ti p thu ñư c nh ng n i dung trình bày trong giáo trình, yêu c u sinh viên ph i có ki n th c v toán h c cao c p, toán xác su t th ng kê, v t lí h c, hoá h c ñ i cương, hoá h c vô cơ và hoá h c h u cơ. Dù ñã r t c g ng ñ cho giáo trình có nhi u thông tin, d ñ c và d ti p thu, song, không th tránh kh i nh ng khi m khuy t, chúng tôi r t mong nh n ñư c nh ng í ki n ñóng góp c a b n ñ c và ñ ng nghi p ñ khi tái b n giáo trình ñư c hoàn thi n hơn. Hà N i, 2006 Các tác gi Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………2
B ng kí hi u Kí hi u Ti ng Vi t A ñ h p th quang C n ng ñ D m t ñ quang ñương lư ng gam ð E th ñi n c c, hi u ñi n th E% ph n trăm chi t e electron e% sai s ph n trăm I cư ng ñ ánh sáng Ind ch th K h ng s cân b ng K’ h ng s cân b ng bi u ki n, h ng s cân b ng th c nghi m L ph i t , ligand l chi u dài l lít bư c sóng ánh sáng λ M n ng ñ mol/lít (n ng ñ phân t gam) M kim lo i M M khèi l−îng mol ph©n tö (ph©n tö gam), khèi l−îng mol ion (iongam), N nång ®é ®−¬ng l−îng gam p -lg ppb mét phÇn tØ ppm mét phÇn triÖu Q hÖ sè ph©n bè q tØ sè ph©n bè T tÝch sè tan T% ®é truyÒn quang TKHH tinh khiÕt ho¸ häc TKPT tinh khiÕt ph©n tÝch TK tinh khiÕt w khèi l−îng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………3
M cl c Trang L i nói ñ u 1 B ng kí hi u 2 Chương I: Các khái ni m cơ b n c a Hoá phân tích 6 1. Hoá phân tích và vai trò c a nó 6 2. Phân lo i phương pháp phân tích 6 2.1. Phân lo i theo b n ch t c a phương pháp phân tích 6 2.2. Phân lo i theo kh i lư ng và lư ng ch a c a ch t phân tích trong m u 8 2.3. Ch n l a phương pháp phân tích 8 3. Các bư c cơ b n trong Hoá phân tích 8 4. L y m u và x lí m u phân tích 9 4.1. L y m u 9 4.2. L p h sơ m u 10 4.3. Khoáng hoá m u 10 5. Hoá phân tích ñ nh tính 11 5.1. Phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c 11 5.2. Phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ b ng phương pháp hoá h c 16 5.3. Phân tích ñ nh tính các h p ch t b ng phương pháp công c 17 6. Hoá phân tích ñ nh lư ng 18 7. D ng c , thi t b ño và hoá ch t 18 7.1. D ng c thu tinh 18 7.2. Thi t b ño 19 7.3. Hoá ch t s ch, nư c c t 21 8. M t s lo i n ng ñ dung d ch thư ng dùng trong Hoá phân tích 21 Câu h i ôn t p, bài t p 23 Chương II: Phân tích kh i lư ng 24 1. Các khái ni m cơ b n trong phân tích kh i lư ng 24 1.1. Phương pháp tách 24 1.2. Phương pháp chưng c t ho c ñ t cháy 24 1.3. Phương pháp nhi t phân 1.4. Phương pháp k t t a (Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a) 25 2. Phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 26 2.1. Yêu c u c a d ng k t t a 26 2.2. Yêu c u c a d ng cân 30 2.3. S gây b n k t t a 31 2.3. M t s kĩ thu t trong phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 32 2.4. M t s ng d ng c th 35 2.5. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích kh i lư ng k t t a 37 Câu h i ôn t p, bài t p 38 Chương III: Phân tích th tích 39 1. Nh ng khái ni m cơ b n v phân tích th tích 39 2. Yêu c u c a ph n ng chu n ñ 40 3. Phân lo i phương pháp chu n ñ 41 3.1. Phân lo i phương pháp chu n ñ theo lo i ph n ng 41 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………4
Trang 3.2. Phân lo i phương pháp theo cách ti n hành chu n ñ 43 4. Cách pha dung d ch tiêu chu n 45 5. Cách tính k t qu phân tích 47 6. ðư ng chu n ñ 48 6.1. ð nh nghĩa 48 6.2. ðư ng chu n ñ trung hoà 48 6.3. ðư ng chu n ñ oxi hoá kh 63 6.4. ðư ng chu n ñ k t t a 67 6.5. ðư ng chu n ñ t o ph c 70 6.6. Nh n xét chung v ñư ng chu n ñ . ng d ng c a ñư ng chu n ñ 73 7. Ch th 74 7.1. Phân lo i ch th 75 7.2. Kho ng ñ i màu c a ch th 75 7.3. Nguyên t c ch n ch th 77 8. Các phép chu n ñ thư ng dùng 78 8.1. Chu n ñ trung hoà 78 8.2. Chu n ñ oxi hoá kh 79 8.3. Chu n ñ k t t a 83 8.4. Chu n ñ complexon 85 9. Ưu như c ñi m c a phương pháp phân tích th tích 88 Câu h i ôn t p, bài t p 89 Chương IV: Phân tích công c 91 1. Phân lo i phương pháp 91 1.1. Nhóm các phương pháp quang h c 91 1.2. Nhóm các phương pháp ñi n t 92 1.3. Nhóm các phương pháp tách 92 1.4. Nhóm các phương pháp nhi t 92 2. Phương pháp quang ph h p th phân t vùng t ngo i và ánh sáng nhìn th y 92 2.1. Cơ s lí thuy t c a phương pháp so màu 93 2.2. Yêu c u ñ i v i ph c ch t màu 95 2.3. Ph h p th và ch n bư c sóng ño 97 2.4. ðo so màu 99 3. Phương pháp ño ñi n th 101 3.1. ð t v n ñ 101 3.2. ði n c c 101 3.3. ðo ñi n th 103 3.4. ng d ng phương pháp ño ñi n th trong phân tích 104 4. Phương pháp chi t 105 4.1. Khái ni m 105 4.2. Chi t ch t r n b ng ch t l ng 105 4.3. Chi t ch t l ng b ng ch t l ng 105 Câu h i ôn t p, bài t p 106 Chương V: Sai s trong Hoá phân tích 108 1. Sai s 108 1.1. Phân lo i sai s 108 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………5
1.2. Bi u di n k t qu phân tích và sai s 103 2. Lí thuy t v sai s 111 3. ð ñúng, ñ chính xác và ñ tin c y c a k t qu phân tích 112 3.1. ð ñúng 112 3.2. ð chính xác 112 3.3. ð tin c y 112 4. Tính toán sai s h th ng 113 4.1. Sai s h th ng do s cân b ng c a ph n ng hoá h c gây nên 113 4.2. Sai s h th ng do ch th gây nên 114 Câu h i ôn t p, bài t p 116 Tài li u tham kh o 117 Các b ng ph l c 118 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………6
CHƯƠNG I CÁC KHÁI NI M CƠ B N C A HOÁ PHÂN TÍCH 1. HOÁ PHÂN TÍCH VÀ VAI TRÒ C A NÓ Hoá phân tích là môn khoa h c ng d ng s d ng các ki n th c c a Hoá vô cơ, Hoá h u cơ, Hoá lí, Hoá sinh, V t lí... nh m tr l i câu h i v t ch t nghiên c u ñư c c u t o t các thành ph n nào và hàm lư ng c a t ng thành ph n ñó là bao nhiêu. Hoá phân tích ñã ñư c s d ng t r t lâu trong Hoá h c nói chung. Song, ph i t th k 17, v i nh ng cơ s b t ñ u t các công trình c a R. Boyl và sau ñó là c a M. V. Lomonosov, A. L. Lavoisier và R. Fresen, Hóa phân tích m i tr thành m t ngành khoa h c riêng bi t. Trong nh ng th k ti p theo, các nhà khoa h c ñã không ng ng phát tri n ngành h c này theo hư ng phân tích nhanh hơn, chính xác hơn, t ñ ng hoá hơn và giá thành r hơn. Chính vì th , ngoài các phương pháp phân tích hoá h c thông thư ng, các phương pháp phân tích b ng công c ñã phát tri n m nh m và tr thành b ph n không th thi u c a phân tích hi n ñ i như các phương pháp: quang ph , s c kí, c c ph … Trong th c t , Hoá phân tích thâm nh p vào nhi u lĩnh v c khoa h c và là công c nghiên c u c a chúng; ngoài ra, nó cũng chi m m t v trí quan tr ng trong s n xu t. Hoá phân tích thư ng ñư c chia thành hai ph n Hoá phân tích ñ nh tính và Hoá phân tích ñ nh lư ng. Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh tính là xác ñ nh v t ch t nghiên c u ñư c c u t o t các thành ph n nào, còn c a Hoá phân tích ñ nh lư ng là xác ñ nh hàm lư ng c a các thành ph n c u t o nên v t ch t nghiên c u. 2. PHÂN LO I PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Có nhi u phương pháp phân tích, ñ ti n cho s ch n l a, trong Hoá phân tích, thư ng chia các phương pháp phân tích theo hai cách: d a trên b n ch t c a phương pháp phân tích và hàm lư ng ch t c n phân tích ch a trong m u. 2.1. Phân lo i theo b n ch t c a phương pháp phân tích Khi phân tích, thư ng s d ng các tính ch t hoá h c, tính ch t v t lí và các công c ño khác nhau ñ ti n hành phân tích. Do ñó, có các phương pháp: phân tích hoá h c, phân tích hoá lí, phân tích v t lí, phân tích sinh hoá… Các phương pháp này ñư c chia thành 3 nhóm chính: - Phương pháp phân tích hoá h c. - Phương pháp phân tích b ng công c . - Phương pháp phân tích sinh hoá. Trong ñó các phương pháp phân tích hoá h c và phân tích b ng công c là thông d ng nh t. a. Phương pháp phân tích hoá h c Thư ng ñư c g i ng n g n là phân tích hoá h c, ñây, s d ng các ph n ng hoá h c thích h p ñ phân tích ch t c n xác ñ nh. Ví d , khi xác ñ nh Cl- dùng ph n ng: Cl- + AgNO3 = AgCl ↓ + NO3-, (trong môi trư ng axit HNO3) tr ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………7
S xu t hi n k t t a tr ng cho bi t trong m u có ion clorua, còn kh i lư ng k t t a cho bi t hàm lư ng c a ion clorua trong m u. Ph n ng trên ñư c g i là ph n ng phân tích, dung d ch AgNO3 ñư c g i là dung d ch thu c th . Phương pháp phân tích hoá h c có ưu ñi m: có ñ chính xác cao, d ng c phân tích ñơn gi n. Tuy nhiên, trong phân tích dùng m t ñ quan sát các hi n tư ng ñã x y ra, nên phương pháp có ñ nh y không cao, ch có th phân tích ñư c các ch t khi hàm lư ng c a nó trong m u l n hơn 10-2 % (b ng B. I.1), ngoài ra không th t ñ ng hoá ñư c quá trình phân tích. Trong nhóm các phương pháp hoá h c có các phương pháp: phương pháp phân tích kh i lư ng (chương II) và phương pháp phân tích th tích (chương III). b. Phương pháp phân tích b ng công c Còn ñư c g i ng n g n là phân tích công c (chương IV). G m các phương pháp phân tích hoá lí và phân tích v t lí. *Phương pháp hoá lí ñây, dùng các công c ñ ño các ñ i lư ng v t lí có liên quan ñ n ph n ng hoá h c ñã x y ra. Ví d : dùng ñi n c c b c ñ ño ñi n th dung d ch c a ph n ng gi a ion Cl- và AgNO3 nói trên, giúp theo dõi ñư c di n bi n c a ph n ng… Phương pháp hoá lí có ñ nh y khá cao, cho phép xác ñ nh ñư c các m u v i hàm lư ng c a ch t phân tích nh t i 10-6 % (b ng B.1.1). Ví d : phương pháp so màu, phương pháp c c ph … * Phương pháp v t lí ñây, s d ng các công c ñ ño các ñ i lư ng v t lí có liên quan ñ n thành ph n c n phân tích. Phương pháp có ñ nh y r t cao, cho phép phân tích các thành ph n r t nh trong m u, ch chi m kho ng 10-8 - 10-9% (b ng B.1.1). B ng B. 1.1: Gi i h n xác ñ nh c a m t s phương pháp phân tích Phương pháp Hàm lư ng ch t c n phân tích (%) _____________________________________ 102 100 10-3 10-6 10-9 10- 12 Kh i lư ng, chu n ñ --------------- C c ph ------------------ Quang ph phát x --------------------- Quang ph ng n l a ----------------------------- Quang ph h p ph --------------------- Quang ph h p ph nguyên t ----------------------------- Quang ph huỳnh quang ----------------------------- Quang ph kh i ------------------------- Phân tích phóng x ------------------------------- - V i phương pháp v t lí có th ñ ng th i xác ñ nh ñ nh tính và ñ nh lư ng nhi u ch t (phương pháp c c ph , phương pháp quang ph rơn ghen, quang ph phát x , quang ph h p th nguyên t , các phương pháp s c kí….) và ñôi khi không c n ph i phá hu m u (phương pháp quang ph rơn ghen, quang ph phát x …). Phương pháp phân tích công c có ưu ñi m: Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………8
- Có ñ nh y cao nên có th dùng ñ phân tích m u v i kh i lư ng nh ho c m u có ch a lư ng nh thành ph n c n phân tích. - Có kh năng t ñ ng hóa cao. Song, như c ñi m c a nhóm phương pháp này là máy ño r t ñ t ti n và chi phí v n hành máy ño l n, ñã h n ch ph n nào s ph c p c a chúng. 2.2. Phân lo i theo kh i lư ng và lư ng ch a c a ch t phân tích trong mu D a vào kh i lư ng m u l y phân tích và lư ng ch a c a ch t phân tích trong m u, ñã xây d ng các phương pháp ghi trong b ng B.2.1. B ng B.2.1: Phân lo i các phương pháp phân tích theo lư ng m u phân tích Tên phương pháp Lư ng ch a ch t phân tích Lư ng (g) mu (g) Thành ph n thô lu ng Thành ph n Cũ vi lư ng Mi Chính Ph ≤ 0,01% (1-100%) (0,01-1%) 10-5 ≥ 10-1 ≥ 10-3 ≥ 10-5 Gram Thư ng lư ng 10-2 - 10-1 -3 -1 10-5 - 10-3 ≤ 10-5 Xentigram Bán vi lu ng 10 - 10 10-4 - 10-2 10-6 - 10-2 10-8 - 10-4 ≤ 10-5 Miligram Vi lư ng ≤ 10-4 ≤ 10-4 ≤ 10-6 ≤ 10-5 Microgram Siêu vi lư ng 2.3. Ch n l a phương pháp phân tích Khi phân tích, tuỳ theo yêu c u v ñ chính xác, ñi u ki n phòng phân tích cũng như hàm lư ng thành ph n c n phân tích có trong m u v t, kh i lư ng m u v t cũng như ngư ng xác ñ nh c a phương pháp mà ch n phương pháp thích h p. Nguyên t c chung: lư ng m u nhi u, hàm lư ng l n dùng phương pháp kém nh y và ngư c l i lư ng m u ít, hàm lư ng bé dùng phương pháp có ñ nh y cao. Ví d : phương pháp quang ph thích h p cho xác ñ nh 10-6 - 10-8 gam ch t c n phân tích, song, phương pháp chu n ñ thích h p cho vi c xác ñ nh các hàm lư ng c gam, xentigam ch t. V i các m u ch a ch t c n phân tích v i lư ng quá nh ñôi khi v n ph i làm giàu m u trư c khi phân tích. 3. CÁC BƯ C CƠ B N TRONG HOÁ PHÂN TÍCH Quá trình phân tích bao g m 4 bư c: 1-L ym u 2 - ðưa ph n c n phân tích v d ng mà qua ñó có th ti n hành phân tích ñ nh tính ho c phân tích ñ nh lư ng thông qua theo dõi m t s tính ch t v t lí, hoá h c thích h p. 3 - ðo xác ñ nh 4 - Tính toán k t qu . Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………9
Bư c 1: L y m u là vi c làm r t quan tr ng, làm sao l y ñư c m u ñ i di n cho v t c n phân tích (m c 4 chương I, trang 10), ñ k t qu phân tích ph n ánh ñúng tính ch t c a m u. Bư c 2: Bao g m các công ño n nh như chuy n m u thành dung d ch (m c 4 chương I, trang 12), tách các thành ph n gây nhi u, chuy n thành ph n c n xác ñ nh sang d ng mà có th phân tích ñ nh tính ho c xác ñ nh ñ nh lư ng nó. Ví d : xác ñ nh ion Cu2+ di ñ ng trong ñ t, chi t ion Cu2+ t ñ t b ng axit HNO3 1M r i tách ion Cu2+ dư i d ng ph c ch t tan [Cu(NH3)4]2+, sau ñó chuy n ph c ch t amo ñ ng sang d ng ph c ch t Cu - dithizon (màu ñ ) trong môi trư ng axit ñ ño xác ñ nh b ng phương pháp so màu. Bư c 3: Chính là ño các ñ i lư ng v t lí như kh i lư ng, th tích, cư ng ñ màu, ñ d n ñi n… (các chương II, III, IV) có liên quan ñ n tính ch t và hàm lư ng c a thành ph n c n xác ñ nh. Ví d : ðo cư ng ñ màu ñ c a ph c màu Cu - dithizon nói trên. Bư c 4: T các giá tr ño ñư c c a ñ i lư ng v t lí c n theo dõi suy ra k t qu v ñ nh tính cũng như ñ nh lư ng c a thành ph n c n phân tích. 4. L Y M U VÀ X LÍ M U PHÂN TÍCH M t nhi m v quan tr ng khi ti n hành phân tích là l y m u và x lí m u phân tích, nh ng công vi c này thư ng gây ra sai s , ñôi khi sai s này còn l n hơn nhi u so v i sai s do phương pháp phân tích gây nên. Do ñó, vi c l y m u và x lí m u c n tuân th ñúng qui trình và ñúng yêu c u phân tích. 4.1. L y m u Trong phân tích, r t ít khi có th phân tích toàn b v t th c n nghiên c u. Ví d : khi nghiên c u tính ch t nông hoá c a m t th a ru ng, thành ph n dinh dư ng c a m t kho th c ăn gia súc không th mang phân tích toàn b ñ t c a th a ru ng ho c c kho th c ăn ñó… Do v y, ñ k t qu phân tích có í nghĩa th c ti n c n ti n hành trên m u ñ i di n (m u trung bình). M u ñ i di n là m u ch a thành ph n và t l hàm lư ng gi ng như v t th c n phân tích. Tuy nhiên, khó có th l y ñư c m u ñ i di n ñáp ng yêu c u trên mà ch có th l y ñư c m u có tính ch t g n ñúng v i yêu c u ñó mà thôi. M u phân tích r t ña d ng v nhi u m t như v tr ng thái t n t i, v ñ ñ ng nh t, cũng như kh i lư ng c a m u. Vì th , ñ l y ñư c m u ñ i di n c n tuân th m t s nguyên t c l y m u cho t ng lo i ñ i tư ng. * V t th phân tích có kh i lư ng nh : V i v t th có kh i lư ng nh , có th phân tích toàn b , thì m u l y là toàn b v t th . Ví d : V t máu, m u b nh ph m như nư c dãi c a v t nuôi… * V t th ñ ng tính: Là các v t th mà m i ñi m thành ph n và hàm lư ng c a ch t c n phân tích là như nhau. Ví d : v t th c n phân tích là hoá ch t s ch, m u v t là dung d ch… Trong trư ng h p này, có th l y m u b t c ñi m nào c a v t th . Ví d : khi phân tích hàm lư ng axit HCl trong dung d ch, có th dùng pipet hút dung d ch b t c v trí nào trong bình ch a. * V t th không ñ ng tính: Khi v t th c n phân tích có kh i lư ng l n và không ñ ng tính, thì vi c l y m u d a trên nguyên t c l y m u nhi u ñi m r i tr n l i v i nhau ñ ñư c m u ñ i di n. Tuy nhiên, vi c l y nhi u hay ít ñi m ph thu c vào tr ng thái c a v t c n phân tích. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………10
ð i v i ch t khí, do tính linh ñ ng l n c a các phân t ch t khí, kh i khí d ñ ng nh t hoá trên toàn b không gian, nên có th ch c n l y m u m t ñi m b t kì. Trong trư ng h p riêng bi t, không ñ m b o tính ñ ng nh t c a kh i khí thì l y m u nhi u ñi m r i tr n l i, ví d , khi l y m u nghiên c u nh hư ng c a ch t khí th i t ng khói lò cao. ð i v i ch t l ng, do tính linh ñ ng c a các phân t ch t l ng cũng khá l n, nên khi l y m u ch c n l y m t s lư ng ñi m m u v a ph i theo t ng và theo khu v c r i tr n l i ñ ñư c m u ñ i di n. ð i v i ch t r n, v nguyên t c chung ph i l y m u nhi u ñi m r i tr n l i, sao cho kh i lư ng m u ñ t yêu c u. M i ñi m l y m t lư ng ít nh t ph i b ng 3 l n kh i lư ng c a h t to nh t và lư ng m u l y ch chi m kho ng 1% kh i lư ng c a toàn b các ñi m tr n l i. N u kh i lư ng m u t các ñi m vư t quá kh i lư ng c n l y thì dùng kĩ thu t chia tư ñ gi m b t. Kĩ thu t chia tư là: ñ p ho c thái m u thành các h t nh , m nh nh , r i vun ñ ng thành kh i hình tr . Chia kh i tr thành 4 ph n b ng nhau, b ñi hai ph n ñ i di n và tr n ñ u 2 ph n còn l i v i nhau. N u ph n còn l i v n quá l n, ti p t c s d ng kĩ thu t chia tư ñ gi m b t ti p lư ng m u ñ n khi ñư c kh i lư ng c n thi t. Khi l y m u c n s d ng ñúng các d ng c qui ñ nh cho t ng ñ i tư ng m u. M u phân tích sau khi l y xong c n ñư c b o qu n c n th n trong các d ng c ñ ng m u ñ tránh b ô nhi m b i môi trư ng xung quanh. ðôi khi ph i phơi, s y khô trư c khi b o qu n (ví d : ñ i v i m u sinh v t tươi) ho c x lí sơ b b ng các hoá ch t b o qu n thích h p ñ tránh s chuy n hoá c a thành ph n c n phân tích (ví d : khi phân tích ion Fe2+ trong ñ t thì m u ph i b o qu n trong axit HCl loãng ñ ion Fe2+ không b chuy n thành ion Fe3+ dư i s tác ñ ng c a oxi trong không khí). 4.2. L p h sơ m u Sau khi l y xong, m u phân tích ñư c chia ít nh t thành hai ph n: m t ph n g i ñi phân tích, các ph n còn l i ñư c lưu gi ñ phòng khi m u b h ng, b th t l c trên ñư ng v n chuy n ho c khi c n phân tích thêm ch tiêu ho c khi c n phân tích ki m ch ng. Trên c hai ph n c a m u c n làm h sơ ñ y ñ và như nhau. Trên h sơ ph i ghi rõ: tên m u, ngày l y m u, ngư i l y m u, ñ a ñi m l y m u, cách l y m u, cách sơ ch m u (n u có) và m c ñích c a vi c l y m u (ñ phân tích ch tiêu nào). Vi c l p h sơ c n chính xác ñ không b nh m l n m u cũng như nh m l n k t qu phân tích. Công vi c này càng quan tr ng ñ i v i các v t th c n phân tích theo th i gian. Ví d : khi ñánh giá ch t lư ng c a m t ngu n nư c, ph i phân tích nư c theo ch ñ thu văn và theo dõi trong nhi u năm, do ñó vi c c ñ nh th i ñi m, v trí và cách th c l y m u là r t quan tr ng trong vi c so sánh k t qu sau này. 4.3. Khoáng hoá m u Khi phân tích, nh t là v i các m u r n, thư ng chuy n m u phân tích thành dung d ch. Công vi c này ñư c g i là khoáng hoá m u hay còn g i là công phá m u. Trong khoáng hoá m u thư ng dùng các hoá ch t có tính ch t hoá h c ñ i kháng v i tính ch t hoá h c c a m u c n khoáng hoá. M u ch a thành ph n ch y u là các ch t có tính bazơ thì dùng các axit m nh ñ công phá, ví d , khoáng hoá m u ñ t dùng axit H2SO4 ñ c ph i h p v i các axit HClO4 và HF; m u có tính kh như m u th c v t dùng các ch t có tính oxi hoá hay h n h p các ch t oxi hoá như H2SO4 + K2Cr2O7, H2SO4 + HNO3 hay NaOH + NaNO3… Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………11
Trong khoáng hoá m u c n c g ng s d ng càng ít hoá ch t càng t t, hoá ch t càng ñơn gi n càng t t ñ tránh làm b n m u do hoá ch t dùng công phá, gi m s t n h i c a d ng c cũng như tránh ñ c h i cho ngư i phân tích và cho môi tru ng. Do ñó, khi khoáng hoá thư ng ch n các hoá ch t theo tu n t : H2O (ngu i, nóng), axit loãng, bazơ loãng, axit ñ c ho c ki m ñ c, h n h p axit ñ c v i ch t oxi hoá, h n h p ki m ñ c v i ch t oxi hoá… Khi khoáng hoá c n lưu í ñ n ch tiêu phân tích ñ s d ng hoá ch t khoáng hoá và cách khoáng hoá thích h p nh m khoáng hoá m t ph n hay hoàn toàn ch t c n phân tích. Trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p, m c ñ khoáng hoá ph thu c vào ch tiêu c n phân tích như phân tích thành ph n d tiêu hay t ng s …Ví d : ñ xác ñ nh mu i tan trong ñ t, dùng nư c c t ñ chi t mu i hoà tan; ñ phân tích kali d tiêu trong ñ t dùng dung d ch amoni axetat 1M làm dung môi chi t, nhưng, ñ phân tích kali t ng s ph i khoáng hoá m u ñ t b ng cách ñun nó v i h n h p 3 axit ñ c H2SO4, HClO4 và HF. Thư ng dùng hai phương pháp khoáng hoá: khoáng hoá ư t và khoáng hoá khô. Khoáng hoá ư t là cho dung d ch hoá ch t tác ñ ng lên m u nhi t ñ thư ng ho c ñun nóng. Phương pháp này có ưu ñi m: ch dùng các d ng c ñơn gi n, t c ñ ph n ng nhanh. Tuy v y, trong m t s trư ng h p, khoáng hoá ư t không thành công, ví d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo. Khoáng hoá khô là nung m u v i hoá ch t nhi t ñ xác ñ nh phù h p v i tính ch t c a m u v t và hoá ch t khoáng hoá. Phương pháp ñư c s d ng khi phương pháp khoáng hoá ư t không thành công, ví d , khoáng hoá m u th c v t ch a nhi u xenlulo như nói trên. Phương pháp này có ưu ñi m: trong m t lúc công phá ñư c nhi u m u, nhưng, t c ñ ph n ng ch m và ph i dùng các d ng c chuyên dùng ñ ñi u ch nh nhi t ñ khoáng hoá. ðôi khi ph i ph i h p c hai phương pháp khoáng hoá ñ chuy n toàn b m u phân tích vào dung d ch. Cũng như vi c l y m u, vi c khoáng hoá m u có vai trò quy t ñ nh ñ n ch t lư ng phân tích sau này, nên khi khoáng hoá c n ph i ti n hành ñúng qui trình dùng cho t ng ñ i tư ng, t ng ch tiêu phân tích c th . 5. HOÁ PHÂN TÍCH ð NH TÍNH Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh tính là xác ñ nh các thành ph n ch t có trong m u phân tích như: nguyên t , ion, nhóm nguyên t ho c h p ch t t o nên v t ch t ho c m u v t nghiên c u. Hoá phân tích ñ nh tính còn ñư c g i là phân tích ñ nh tính. Phân tích có th ñư c ti n hành b ng s d ng phương pháp hoá h c ho c b ng phương pháp công c . 5.1. Phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c Trong phân tích ñ nh tính các h p ch t vô cơ b ng phương pháp hoá h c, ñ n nay, t n t i r t nhi u phương pháp, ñó là phân tích theo h th ng và phân tích riêng. Phân tích theo h th ng là chia các ion c n phân tích thành các nhóm b ng các thu c th c th ñư c g i là thu c th nhóm, r i dùng các hoá ch t ñ c thù ñư c g i là thu c th ch n l c ñ tìm t ng ion trong m t nhóm ñã phân l p. Thu c th nhóm là hoá ch t mà trong ñi u ki n xác ñ nh ch có m t nhóm các ion ph n ng. Thu c th ch n l c là hoá ch t mà trong ñi u ki n c th ch có m t ion tham gia ph n ng. Ví d : tách các ion t o k t t a clorua (g m các cation Ag+, Pb2+, Hg22+) ra kh i h n h p các ion b ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………12
thu c th nhóm HCl 2M. Li tâm l y k t t a, r i nh vào ñó thu c th ch n l c SnCl2 5%, n u k t t a chuy n sang màu ñen ho c xám, ñi u ñó ch ng t có ion Hg22+ trong m u: Ag+ + Cl- = AgCl ↓ , tr ng Pb2+ + 2Cl- = PbCl2 ↓ , tr ng 2+ - = Hg2Cl2 ↓ , Hg2 + 2Cl tr n g Hg2Cl2↓ + SnCl2 = 2Hg ↓ + SnCl4 ñen Trong phân tích các cation, thư ng s d ng hai h th ng phân tích: h th ng hidrosunphua (H2S), h th ng axit-bazơ. ði m chung c a các phương pháp phân tích theo h th ng là phân tích ñư c tri n khai l n lư t t ng bư c ñ tách các ion theo t ng nhóm b ng các thu c th nhóm, t nhóm ñ u tiên ñ n nhóm cu i cùng. Trong giáo trình này, ch trình bày nguyên t c c a hai h th ng phân tích: h th ng hidrosunphua và h th ng axit-bazơ. * H th ng phân tích hidrosunphua D a trên ñ tan c a các mu i sunphua, clorua, cacbonat và các hydroxit, thu c th nhóm là khí H2S ho c dung d ch H2S bão hoà và các dung d ch HCl, (NH4)2S và (NH4)2CO3. Các cation kim lo i ñư c chia thành 5 nhóm: 1- G m các cation t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà, song, các k t t a này không tan trong amoni polysunphua (NH4)2Sx. Các cation này l i ñư c chia thành 2 nhóm nh : 1a- G m các cation: Ag(I), Pb(II), Hg2(II), Tl(I), t o k t t a clorua. 1b- G m các cation: Hg(II), Cu(II), Cd (II), Bi(III), không t o k t t a clorua. 2- Nhóm các cation t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà, song, các k t t a này tan trong (NH4)2Sx, t o thành các ph c ch t tan, g m các cation: As(III, V), Sb(III, V), Sn (II, IV), Mo(VI), V(V), Se(VI). 3- G m các cation không t o k t t a sunphua trong môi trư ng axit v i thu c th nhóm là dung d ch H2S bão hoà cũng như k t t a clorua, ch t o k t t a v i (NH4)2S ho c v i H2S trong môi trư ng ki m. Các k t t a này g m hai lo i: 3a- K t t a sunphua c a các cation: Fe(II, III), Ni(II), Co(II), Zn(II), Mn(II). 3b- K t t a hidroxit c a các cation: Al(III), Cr(III), Be(II). 4- G m các cation t o k t t a cacbonat trong môi trư ng ch a NH4Cl, (NH4)2CO3 nhưng không t o k t t a v i các thu c th ñã nêu trên, ñó là các ion Ca(II), Ba(II), Sr(II). 5- G m các cation không t o k t t a v i t t c các thu c th ñã nêu trên, ñó là các ion Mg(II), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I) và NH4+. Phương pháp hidrosunphua có ưu ñi m là khá ñơn gi n, tách và ch ng minh ñư c nhi u cation v i ñ chính xác cao, song, có như c ñi m là s d ng khí H2S có tính ñ c ñ i v i ngư i phân tích và môi trư ng. * H th ng phân tích axit-bazơ D a trên ñ tan c a các mu i clorua, sunphat và c a các hidroxit trong môi trư ng dư ch t ki m ho c dư NH3, thu c th nhóm là các dung d ch: HCl , H2SO4, NaOH và NH4OH. Các cation kim lo i ñư c chia thành 6 nhóm: 1- G m các cation t o k t t a clorua v i thu c th nhóm là dung d ch HCl, ñó là các ion: Ag(I), Pb(II), Hg2(II), Tl(I). Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………13
2- G m các cation t o k t t a sunphat v i thu c th nhóm là dung d ch H2SO4, ñó là các ion: Ca(II), Ba(II), Sr(II). 3- G m các cation t o k t t a hidroxit tan trong NaOH ho c KOH dư, ñó là các cation lư ng tính như Be(II), Zn(II), Al(III), Sn(II, IV), Cr(III). 4- G m các cation t o k t t a hidroxit không tan trong NaOH ho c KOH dư và NH4OH dư, ñó là các ion Mg(II), Sc(III), Bi(III), Mn(II), Fe(II, III). 5- G m các cation t o k t t a hidroxit tan trong NH4OH dư, ñó là các ion Cu(II), Cd (II), Hg(II), Co(II), Ni(II). 6- G m các cation không thu c các nhóm trên, ñó là các ion Li(I), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I) và NH4+. Phương pháp axit-bazơ có ưu ñi m là khá ñơn gi n và ít ñ c, nhưng, phương pháp này kém nh y hơn phương pháp hidrosunphua. Trong phân tích các anion cũng t n t i nhi u h th ng phân tích, như h th ng s d ng mu i tan c a các ion Ba2+ và Ag+ làm thu c th nhóm. Theo h th ng này các anion ñư c chia thành 3 nhóm: 1- Các ion t o k t t a v i ion Ba2+: SO42-, SO32-, SiO32-, PO43-, CO32- , F-, CrO42-, 3- BO3 . 2- Các ion t o k t t a v i ion Ag+: Cl-, Br-. I-, CNS-, S2-, CN-, [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6]3-. 3- Các ion không ph n ng v i các ion Ba2+ và Ag+: NO2-, NO3-, ClO4-, ClO3-, MnO4-. Tuy v y, trong phân tích các ñ i tư ng nông nghi p thư ng ch g p các ion SO42-, Cl-, NO3-, SiO32-, PO43-, CO32-, là các ion d dàng ñ ơc ch ng minh b ng phương pháp phân tích riêng. Ngày nay, các phương pháp phân tích cation và anion theo h th ng ch còn có í nghĩa sư ph m, ít ñư c s d ng, mà thay vào ñó s d ng phương pháp phân tích ñ nh tính riêng. * Phương pháp phân tích ñ nh tính riêng Phân tích các cation theo h th ng ñã nêu trên có ưu ñi m là các hoá ch t dùng trong phân tích ñ u ñơn gi n, ph bi n. Song, vi c phân tích t n nhi u th i gian, lư ng dung d ch thu c th dùng nhi u nên d gây s nhi m b n m u phân tích b ng t p ch t trong hoá ch t dùng làm thu c th , d n ñ n ch t lư ng phân tích có th không ñ m b o. Ngoài ra, phân tích theo h th ng ph i qua nhi u bư c nên dung d ch ñ tìm các cation các nhóm cu i b pha loãng quá nhi u gây khó khăn cho phân tích nh t là khi s d ng các ph n ng có ñ nh y không cao. Ngày nay, v i s hi u bi t v tính ch t hoá h c c a các nguyên t , các h p ch t vô cơ cùng v i s lư ng thu c th ngày càng nhi u và có ñ ch n l c cao và k t h p v i th c th r ng khi phân tích m t s ion không nh t thi t ph i áp d ng hoàn toàn qui trình tách theo h th ng, ñã xây d ng phương pháp phân tích t do hơn, ñó là s d ng t i thi u các ph n ng tách r i dùng thu c th ch n l c ñ tìm th ng ion trong m u, thu c th dùng có th tuỳ í ch n. Cách phân tích như v y g i là phân tích ñ nh tính riêng (g i ng n g n: phân tích riêng), vì vi c phân tích t ng ion là ñ c l p v i nhau. Phương pháp phân tích riêng cho t c ñ phân tích cao và k t qu chính xác, nh t là khi phân tích các dung d ch loãng. Dư i ñây trình bày phương pháp phân tích riêng thư ng dùng trong phân tích m t s ion thư ng g p khi nghiên c u các ñ i tư ng nông nghi p. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………14
+ Tìm ion NH4+: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH dư, s x y ra ph n ng: NH4+ + OH- = NH4OH Khi ñun nóng dung d ch NH4OH b phân hu : to NH4OH = NH3 ↑ + H2O Amoniac bay lên g p gi y quì ñ t m ư t s làm cho màu ñ c a gi y quì chuy n thành màu xanh. Có th tìm ion NH4+ b ng thu c th Nestler (K2HgI4). Hơi NH3 bay lên tác d ng v i thu c th cho k t t a nâu: NH3 + 2K2HgI4 + 3KOH = [Hg2ONH2]I ↓ + 7I- + 2H2O nâu + Tìm ion K+: Ch nh pH dung d ch phân tích v giá tr 5 – 7. Cho vào dung d ch thu c th natri cobantinitrit Na3[Co(NO2)6], n u có ion K+ trong dung d ch xu t hi n k t t a màu vàng: 2K+ + Na3[Co(NO2)6] = NaK2[Co(NO2)6]↓ + 2Na+ vàng + Khi có m t ion NH4 trong dung d ch phân tích, ph i ñu i hoàn toàn nó ñi trư c khi phân tích ion K+ b ng cách cho vào dung d ch phân tích NaOH dư và ñun nóng. + Tìm ion Na+: Trung hoà dung d ch phân tích v môi trư ng trung tính r i cho vào dung d ch vài gi t thu c th k m uranylaxetat (Zn(UO2)3(CH3COO)8), n u có ion Na+ s hình thành k t t a màu vàng: Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COO- = Na Zn(UO2)3(CH3COO)9↓ vàng Có th nh n bi t ion K+, Na+ b ng cách quan sát màu ng n l a c a chúng. Nhúng m t dây Pt s ch vào dung d ch phân tích r i ñ t nó trên ng n l a không màu, n u có ion K+ s th y ng n l a phát màu tím, còn n u có ion Na+ s th y ng n l a màu vàng. N u cùng có c hai ion Na+ và K+, thì màu vàng s che l p màu tím và nên ñ nh n th y màu tím c n nhìn nó qua kính màu chàm. + Tìm ion Mg2+: Cho vào dung d ch phân tích các dung d ch (NH4)2CO3 và (NH4)2S ñ k t t a t t c các ion kim lo i tr các ion kim lo i ki m, NH4+ và Mg2+. Tìm ion Mg2+ trong dung d ch l c b ng thu c th Na2HPO4 trong môi trư ng có NH4Cl và NH4OH: Mg2+ + Na2HPO4 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2Na+ + H2O tr ng 3- N u m u ch a ion PO4 thì ph i tách b nó b ng cách cho vào dung d ch phân tích mu i Al(NO3)3 trư c khi làm k t t a m u b ng (NH4)2CO3 và (NH4)2S. + Tìm ion Ca2+: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K2SO4 6% ñ k t t a các ion Ba2+, Sr2+ (ion Ca2+ trong ñi u ki n này h u như chưa b k t t a). L c tách k t t a, ñi u ch nh pH dung d ch v pH = 4 b ng dung d ch ñ m axetat và cho vào ñó m t th tích tương ñương c a dinatri etylendiamintetraaxetat (Na2EDTA) 10% ñ che các ion gây nhi u. Sau ñó, Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………15
cho vào dung d ch Al(CH3COO)3 dư ñ che Na2EDTA và tìm ion Ca2+ trong dung d ch b ng (NH4)2C2O4: Ca2+ + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 ↓ + 2NH4+ tr ng + Tìm ion Ba2+: Cho vào dung d ch trung tính c n phân tích tu n t các dung d ch Na2EDTA 10% (l y dư, ñ che các ion kim lo i n ng) và Mg(CH3COO)2 (l y dư, ñ che Na2EDTA dư). Sau ñó, cho vào dung d ch thu c th K2Cr2O7 và dung d ch CH3COONa, n u có ion Ba2+ s xu t hi n k t t a màu vàng BaCrO4: K2Cr2O7 + 2OH- = 2CrO42- + 2K+ + H2O Ba2+ + K2CrO4 = BaCrO4 ↓ + 2K+ vàng + Tìm ion Mn2+: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch K2S2O8, axit HNO3 và xúc tác AgNO3. ðun nóng dung d ch, n u dung d ch chuy n sang màu tím, thì trong m u có ion Mn2+: 2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O = 2MnO4- + 10SO42- + 16H+ tím S gây nhi u c a ion Cl- ñư c kh b ng cách cho thêm vào dung d ch phân tích dung d ch AgNO3. S gây nhi u c a ion Fe3+ n ng ñ cao (màu vàng c a ion Fe3+) ñư c kh b ng s t o ph c ch t không màu [Fe(PO4)2 ]3- v i vi c cho H3PO4 vào m u phân tích. + Tìm ion Fe3+: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch NaOH và NH4OH dư. Tách k t t a hình thành và hoà tan nó b ng dung d ch HCl, r i tìm ion Fe3+ b ng các ph n ng v i thu c th KCNS hay K4[Fe(CN)6]: Fe3+ + 6KCNS = [Fe(CNS)6]3- + 6K+ ñ máu 4Fe + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 ↓ + 12K+ 3+ xanh Berlin 2+ + Tìm ion Cu : Cho vào dung d ch phân tích NH4OH ñ c dư và ñun ñ n sôi. Dung d ch thu ñư c ñư c trung hoà b ng axit CH3COOH ñ n khi m t màu h ng c a phenoltalein, r i cho vào ñó thu c th K4[Fe(CN)6]. N u xu t hi n k t t a màu nâu ñ ch ng t dung d ch ch a ion Cu2+ (v i hàm lư ng Cu2+ nh ch nh n th y dung d ch màu h ng): 2Cu2+ + K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6] ↓ + 4K+ nâu ñ + Tìm ion Hg2+: Cho vào dung d ch phân tích axit HCl ñ k t t a các ion Hg22+, Ag+ và Pb2+. Dùng CH3COONa ch nh pH dung d ch v pH = 5 và cho vào ñó dung d ch SnCl2. N u có ion Hg2+, s xu t hi n k t t a ñen: Hg2+ + Sn2+ = Hg ↓ + Sn4+ ñen + Tìm ion SO42-: Axit hoá dung d ch phân tích b ng HNO3 loãng (n u có k t t a thì l c b ), thêm t t vào ñó vài gi t Ba(NO3)2. Dung d ch ch a ion SO42- s cho k t t a tr ng: Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓ Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………16
tr n g - + Tìm ion Cl : Axit hóa dung d ch phân tích b ng axit HNO3 (n u xu t hi n k t t a thì l c b ), cho ti p vài gi t dung d ch AgNO3. N u có k t t a hình thành ch ng t m u có th ch a các ion Cl-, Br-, I- (X-): AgNO3 + X- = AgX ↓ + NO3- Li tâm l y k t t a và cho vào ñó h n h p g m 4 ph n (NH4)2CO3 bão hoà + 1 ph n NH4OH (6M), thì AgCl s tan ra: AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]+ + 2H2O + Cl- Tách dung d ch ra kh i k t t a và cho vào ñó HNO3, n u xu t hi n k t t a ch ng t có ion Ag+ : [Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl ↓ + 2NH4NO3 tr n g gián ti p ch ng minh s t n t i c a ion Cl-. + Tìm ion NO3-: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO4 dư r i thêm t t t ng gi t H2SO4 ñ c theo thành ng nghi m. N u có ion NO3- thì b m t ti p xúc gi a hai l p dung d ch và H2SO4 ñ c s có m t vành màu nâu: 2HNO3 + 8FeSO4 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2FeNOSO4 + 4H2O nâu 3- + Tìm ion PO4 : Cho vào dung d ch phân tích axit HNO3 dư làm môi trư ng, r i thêm vào ñó thu c th amoni molypdat, n u có ion PO43- s xu t hi n k t t a màu vàng (khi lư ng ion PO43- ít, ch nh n ñư c dung d ch màu vàng): PO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ = (NH4)3[P(Mo3O10)4] ↓ + 12H2O vàng 2- + Tìm ion CO3 : Cho vào dung d ch phân tích mu i Hg(II) và KMnO4 ñ lo i b các g c mu i c a các axit d bay hơi khác. Sau ñó, axit hoá dung d ch b ng axit H2SO4 (1: 4) và d n khí CO2 thoát ra vào dung d ch Ba(OH)2 , n u có CO2 s t o thành k t t a màu tr ng BaCO3 : CO32- + H2SO4 = CO2↑ + H2O + SO42- = BaCO3 ↓ + H2O CO2 ↑ + Ba(OH)2 tr ng 5.2. Phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ b ng phương pháp hoá h c Nhi m v c a phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ là xác ñ nh s t n t i c a m t ch t c th do ñó c n phân tích ñ nh tính các nguyên t , các nhóm ch c c u t o nên h p ch t h u cơ ho c phân tích xác ñ nh c công th c c u t o phân t c a h p ch t h u cơ. Có 3 phương pháp trong phân tích ñ nh tính các h p ch t h u cơ: phân tích nguyên t , phân tích c u t o và phân tích phân t . a. Phân tích ñ nh tính các nguyên t trong h p ch t h u cơ * Phân tích C và H Nung h n h p ch t phân tích v i CuO trong ng nghi m thu tinh ch u nhi t. Trong trư ng h p này, C b ñ t cháy thành khí CO2, d n khí này sang bình ñ ng Ba(OH)2, n u có CO2 bình s b v n ñ c; H b ñ t cháy thành nư c, hơi nư c bay lên t o Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………17
thành các gi t sương bám lên thành ng nghi m. ð kh ng ñ nh ch c ch n ñó là nư c, có th r c lên các gi t sương b t CuSO4 khan, n u là nư c, màu tr ng c a CuSO4 khan chuy n thành màu xanh c a CuSO4.5H2O. * Phân tích N, S và halogen Nung ch y ch t c n phân tích v i kim lo i Na ho c K, r i hoà tan vào nư c. Trong trư ng h p này N chuy n thành ion CN-, S thành ion S2-, halogen thành các ion halogenua. - Ch ng minh ion CN-: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch FeSO4, sau ñó cho thêm vài gi t dung d ch ion Fe3+. N u có ion CN-, trong dung d ch xu t hi n k t t a màu xanh: 6CN- + Fe2+ = [Fe(CN)6]4- Fe3+ + 3 K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ xanh Berlin - Ch ng minh ion S2-: Cho vào dung d ch phân tích dung d ch Pb(NO3)2, n u có ion S2-, trong dung d ch xu t hi n k t t a ñen ho c nâu ñen: S2- + Pb(NO3)2 = PbS ↓ + 2NO3- ñen - Ch ng minh ion Cl-: Ti n hành tìm ion Cl- như m c 5.1 chương I ñã trình bày trên. * Phân tích P M u phân tích ñư c khoáng hoá b ng h n h p axit H2SO4 ñ c và K2Cr2O7. Axit H3PO4 hình thành ñư c ch ng minh như ñã trình bày m c 5.1 chương I. b. Phân tích c u t o các h p ch t h u cơ C u t o c a các h p ch t h u cơ quy t ñ nh tính ch t c a chúng, do ñó có th s d ng các tính ch t này ñ xác ñ nh c u t o c a các h p ch t h u cơ. Thư ng s d ng tính tan c a các h p ch t h u cơ trong các dung môi khác nhau, ph n ng c a các nhóm ch c và ph n ng c a các m ch cacbon. * S d ng tính tan: C u t o khác nhau c a các ch t h u cơ d n ñ n s tan khác nhau c a chúng trong các dung môi khác nhau. Các dung môi ñư c s d ng là: nư c, ete, dung d ch NaOH loãng, dung d ch NaHCO3, dung d ch HCl loãng, H2SO4 ñ c ngu i. B ng vi c s d ng tính tan này có th chia các h p ch t h u cơ thành 8 nhóm. * S d ng ph n ng c a nhóm ch c: ñây, cũng t n t i ph n ng nhóm v i thu c th nhóm và ph n ng ch n l c (hay còn g i là ph n ng phân lo i) v i thu c th ch n l c (hay còn g i là thu c th phân lo i). Ví d : Thu c th phenylhidrazin t o các h p ch t phenylhidrazon v i các h p ch t có nhóm ch c cacbonyl >C=O, do ñó, phenylhidrazin là thu c th nhóm cho các h p ch t ch a nhóm cacbonyl. Các h p ch t rư u, phenol ñ u ph n ng v i kim lo i Na, nên có th nói Na là thu c th nhóm c a các ch t này. Song, phenol có th tham gia các ph n ng th , ví d , v i axit nitơric t o thành các s n ph m nitro có màu vàng, do ñó, trong trư ng h p này có th nói axit nitơric là thu c th ch n l c c a các h p ch t nhóm phenol. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………18
c. Phân tích phân t các h p ch t h u cơ Phương pháp phân tích này d a trên tính ch t v t lí c a ch t c n phân tích. M i m t ch t h u cơ ñ u ñư c ñ c trưng b i các h ng s v t lí như: ñi m tan, ñi m sôi, kh i lư ng riêng, h s chi t quang, ñ quay quang… Theo dõi các ñ i lư ng này cho phép kh ng ñ nh s t n t i c a m t cá th nào ñó ho c xác ñ nh ñ s ch c a chúng. 5.3. Phân tích ñ nh tính các h p ch t b ng phương pháp công c B ng các công c ño, ñó là các máy ño hi n ñ i, có th cùng m t lúc phát hi n nhi u ion, h p ch t d a trên vi c theo dõi các hi n tư ng v t lí g n v i ch t c n phân tích như: s phát x , s h p th ánh sáng c a ion, h p ch t c n phân tích (quang ph phát x , quang ph h p th )…, s kh ho c oxi hoá c a ion c n tìm trên ñi n c c (phương pháp c c ph , phương pháp von - ampe)… Ví d : - Tìm ion Na+, có th dùng phương pháp quang k ng n l a (thu c nhóm phương pháp quang ph phát x ), ánh sáng màu vàng do nguyên t Na phát ra trong ng n l a có bư c sóng 589nm (5890Ao), n u máy ño quang k ng n l a có tín hi u bư c sóng này ch ng t có ion Na+. - Tìm các h p ch t h u cơ có th s d ng quang ph h ng ngo i vùng t n s 700 – 1400cm-1, ñó, m i ch t h u cơ có ph ñ c trưng c a mình cho phép kh ng ñ nh ñó là ch t nào. Trong khuôn kh giáo trình này, không th trình bày nhi u v nhóm phương pháp công c . ð c gi có quan tâm sâu hơn, xin ñ c các giáo trình ho c sách vi t riêng v lĩnh v c này. 6. HOÁ PHÂN TÍCH ð NH LƯ NG Nhi m v c a Hoá phân tích ñ nh lư ng là xác ñ nh hàm lư ng c a các thành ph n t o nên m u phân tích. ðây là ph n chính c a giáo trình này và ñư c trình bày trong các chương II, III và IV. Vi c phân chia Hoá phân tích thành hai ph n Hoá phân tích ñ nh tính và Hoá phân tích ñ nh lư ng ch mang tính ch t kinh ñi n và tính sư ph m, vì chúng có quan h m t thi t v i nhau. ð làm t t phân tích ñ nh lư ng m u v t c n ph i bi t thành ph n ñ nh tính c a nó thì m i ch n ñư c phương pháp phân tích t i ưu. Ví d : khi phân tích ñ nh lư ng ion Cl- có th dùng phương pháp chu n ñ tr c ti p theo Mo, song, khi có m t c a các ion CO32-, PO43- ph i dùng phương pháp chu n ñ gián ti p theo Fonha (m c 8.3 chương III). Còn k t qu c a phân tích ñ nh lư ng l i kh ng ñ nh k t qu c a phân tích ñ nh tính ho c thành ph n ñ nh tính. Ví d : khi nói trong m u có ch a 16,2% Al2O3 t c ñã bao hàm c y u t ñ nh tính ñó là m u ch a Al2O3. Tuy v y, ngày nay, v i trang thi t b phân tích ngày càng hoàn thi n cho phép phân tích ñ ng th i c ñ nh tính và ñ nh lư ng m t m u nghiên c u, cùng v i phương pháp phân tích ngày càng hoàn ch nh, phân tích ñ nh tính trong nhi u trư ng h p ñã tr nên không c n thi t. Ví d : thí nghi m phân tích Na nêu trên (m c 5.3 chương I), khi s d ng phương pháp quang ph phát x , bư c sóng ánh sáng phát x 589nm cho bi t ñó là nguyên t Na (y u t ñ nh tính), còn cư ng ñ c a sóng này cho bi t hàm lư ng c a nó Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………19
(y u t ñ nh lư ng); như v y khi phân tích ch c n ch nh bư c sóng c a máy ño v giá tr 589nm thì cư ng ñ ánh sáng ño ñư c s ph n ánh hàm lư ng Na trong m u. 7. D NG C , THI T B ðO VÀ HOÁ CH T Trong phân tích thư ng s d ng khá nhi u các lo i d ng c , công c khác nhau dùng ñ ch a dung d ch, ño th tích dung d ch, cân kh i lư ng hoá ch t, ño các ñ i lư ng v t lí c a h phân tích… Dư i ñây là m t s d ng c , công c cơ b n thư ng ñư c dùng trong Hoá phân tích. 7.1. D ng c thu tinh Các d ng c thu tinh dùng trong phân tích ph i làm t thu tinh ch u nhi t và ch u hoá ch t ho c t t nh t t thu tinh th ch anh (tuy nhiên thu tinh th ch anh r t ñ t ti n). Ngày nay, m t s d ng c thu tinh có th ñư c thay b ng nh a t ng h p ch u nhi t và không b hoá ch t ăn mòn như là nh a teflon. Ngoài d ng c làm t thu tinh còn có các d ng c làm t kim lo i ch u ăn mòn như Pt, Ni ho c làm t g m. N u dùng d ng c b ng g m c n làm m u tr ng ñ ki m tra kh năng s d ng c a nó. Nh ng d ng c như bình ñ nh m c, buret, pipet dùng ñ ño chính xác th tích dung d ch. Nh ng d ng c khác như ng ñong, c c chia ñ ch dùng ñ ño g n ñúng th tích. * Bình ñ nh m c: Bình ñ nh m c là bình có th tích xác ñ nh chính xác, ñư c dùng ñ pha dung d ch tiêu chu n. Bình ñ nh m c có d ng hình c u, ñáy b ng, c nh , có nút mài, s ño th tích ñư c ghi trên thân bình (hình H.1.1). Khi s d ng c n ki m tra th tích c a bình, nhi t ñ xác ñ nh th tích và v ch xác ñ nh th tích (trên c bình). Không ñư c ñun nóng bình ñ nh m c, n u c n hoà tan b ng nư c nóng thì ph i ñun riêng và sau khi pha c n ch cho dung d ch ngu i ñ n nhi t ñ phòng r i m i rót vào bình và ñ nh m c ñ n v ch. * Buret Buret là d ng c ño chính xác th tích dung d ch tiêu t n trong quá trình chu n ñ . Buret có d ng ng hình tr có chia v ch xác ñ nh th tích, ph n cu i có van khoá (hình H.2.1). Buret thông thư ng có các lo i v i th tích 10, 25, 50ml ñư c chia v ch ñ n 0,1ml, th tích c a m t gi t kho ng 0,02 - 0,03ml. Microburet có th tích t 1 - 5 ml, ñư c chia v ch ñ n 0,02 ho c 0,01ml. Th tích c a m t gi t ph thu c vào ti t di n ñ u mao qu n c a buret, ti t di n càng nh th tích gi t càng nh . Buret ñư c dùng trong chu n ñ ho c ñư c dùng ñ l y chính xác m t th tích dung d ch. Khi ñ c k t qu trên buret ph i ñ t m m t ngang v i m t thoáng c a dung d ch, tránh nhìn t trên xu ng dư i ho c t dư i lên. Thông thư ng, v i dung d ch không có màu, ñ c v ch xác ñ nh th tích là v ch trùng v i ñáy m t thoáng c a dung d ch trong buret; v i dung d ch màu, nên ñ c v ch xác ñ nh th tích là v ch trùng v i biên trên c a m t thoáng dung d ch trong buret. Sau khi k t thúc chu n ñ , ch kho ng 30 giây m i ñ c k t qu ñ tránh sai s do ph n dung d ch bám trên thành buret t o nên. * Pipet Pipet là d ng c l y th tích chính xác dung d ch. Pipet thông thư ng có 2 lo i: - Lo i hình ng có chia v ch (hình H.3a.1), lo i này cho phép l y m t th tích dung d ch tuỳ í. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình Hoá Phân tích…………………………………………20