Giáo trình Hóa phân tích - ĐH Nông Nghiệp

Chia sẻ: 124357689 124357689 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

575
lượt xem 195
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu trúc nội dung giáo trình gồm có 5 chương như sau: Chương 1 - Các khái niệm cơ bản của Hóa phân tích, chương 2 - phân tích khối lượng, chương 3 - phân tích thể tích, chương 4 - phân tích công cụ, chương 5 - sai số trong hóa phân tích. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hóa phân tích - ĐH Nông Nghiệp

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