intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu phương pháp phân tích định lượng (Tái bản lần thứ nhất): Phần 1

Chia sẻ: Cố Linh Thư | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:234

8
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Nghiên cứu phương pháp phân tích định lượng" được biên soạn cho sinh viên các ngành công nghệ hóa học, thực phẩm, sinh học, vật liệu và dệt nhuộm dùng làm tài liệu học tập và tham khảo. Phần 1 của tài liệu trình bày những nội dung về: đại cương hóa phân tích; nhắc lại một số kiến thức cần cho hóa phân tích; hằng số đặc trưng của các cân bằng hóa học đơn giản trong nước; hằng số đặc trưng điều kiện của các cân bằng hóa học trong nước;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu phương pháp phân tích định lượng (Tái bản lần thứ nhất): Phần 1

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Nguyễn Thị Thu Vân P H Â N T ÍC H D ỊN H L tftfN G (T á i b ả n lầ n th ứ n h ấ t) nanm G BM tạom rcM b ị THƯ VIỆN ,-r - — .-____ ĩ 4 30026345 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC Q u ố c GIA TP HỒ CHÍ MINH - 2010
  2. M ự c LỤC Lời nói đầu 9 Phần mở đầu Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH 11 1 .1 Nội dung và yêu cầu của hóa phân tích 11 1.2 Phân loại các phương pháp phân tích 12 1.3 Các loại phản ứng hóa học dùng trong hóa phân tích 18 1.4 Các giai đoạn của một phương pháp phân tích 22 Chương 2 NHẮC LẠI MỘT SỐ KIẾN THỨC CẨN CHO HÓA PHÂN TÍCH 25 2.1 Dung dịch - nồng độ dung dịch 25 2.2 Cân bằng hóa học - định luật tác dụng khối lượng 31 2.3 Định luật tác dụng đương lượng 32 Chương 3 HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỬA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIAN t r o n g N ư ớ c 34 3.1 Cân bằng trao đổi điện tử 34 3.2 Cân bằng trao dổi tiểu phân 39 3.3 Úng dụng 46 Chương 4 HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG ĐIỀU KIỆN CỬA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG NƯỚC 58 4.1 Khái niệm về cân bằng nhiễu 58 4.2 Hằng số đặc trưng điều kiện của cân bằng trao dổi điện tử 61 4.3 Hằng số đặc trứng điều kiện của bán cân bằng trao đổi tiểu phân 67 4.4 Úng dụng 72
  3. Chương 5 XỬ LÝ SỐ T.TF.TTTHựC n g h iệm t h e o p h ư ơ n g p h á p t h ố n g Kê 79 5.1 Các dại lượng thống kê và các loại sai sô' trong hóa phân tích 80 5.2 Sự phân phôi của sai số ngẫu nhiên - đường cong sai số chuẩn 84 5.3 ứng dụng 88 P h ầ n hai CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA HỌC 95 Chương 6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 97 6.1 Nguyên tắc 97 6 .2 Các giai đoạn của phương pháp phân tích khối lượng kết tủa 98 6 .3 Úng dụng 110 Chương 7 (■ 113 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH (PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ) 113 7.1 Một số khái niệm 113 7.2 Đường chuẩn độ 114 7.3 Chất chỉ thị trong phương pháp phân tích thể tích ' 118 7.4 Các cách chuẩn độ thông dụng . 125 7.5 Cách tính kết quả troíig phương pháp phân tích thể tích 126 7.6 Sai số hệ thống trong phướng pháp phân tích thể tích 128 7.7 Các phản ứng rihiiắn độ thông dung trong hóa phân tích 144 P h ẩ n ba CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH P H ổ NGHIỆM 161 Chương 8 KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ 163 8.1 Bức xạ điện từ 163 8.2 Tương tác giữa bức xạ diện từ và vật chất 165 8.3 Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế 171
  4. 8.4 Định luật Lambert - Beer 183 Chương 9 PHỔ NGUYÊN TỬ - PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ 191 9.1 Phổ phát xạ nguyên tử 192 9.2 Phổ hấp thu nguyên tử 208 9.3 Các yếu 'tố khác ảnh hưởng đến phổ phát xạ và hấp thu nguyên tử ngọn lửa 21 0 Chương 10 PHỔ TỬ NGOẠI - KHẢ KIÊN 213 1 0 .1 Cơ sở lý thuyết 213 1 0 .2 Sự hấp thu bức xạ tử ngoại - khả kiến của hợp chất vô cơ và phức chất 221 10.3 Sự hấp thu bức xạ tử ngoại - khả kiến của hợp chất hữu cơ 224 10.4 Kỹ thuật thực nghiệm và ứng dụng 231 Chương 1 ĩ PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ PHỔ RAMAN 238 11.1 Phổ hồng ngoại 238 11.2 Hấp thu hồng ngoại của một số hợp chất hữu cơ và vô cơ 253 11.3 Kỹ thuật thực nghiêm và ứng dụng phương pháp quang phổ hồng ngoại 269 11.4 Một số khái niệm về phổ khuếch tán tán xạ tổ hợp (phổ raman) 274 Chương 12 PHỔ HUỲNH QUANG VÀ LÂN QUANG 281 12.1 Sự tạo thành phổ huỳnh quang và lân quang 281 12.2 Đặc điểm của quá trình phát quang 284 12.3 Thiết bị phân tích huỳnh quang và lản quang 287 12.4 Úng dụng của phổ huỳnh quang và lân quang 289
  5. Chương 13 PHÓ CỘNG HƯỞNG Từ 291 13.1 Cộng hưởng từ hạt nhân 291 13.2 Cộng hưởng từ điện tử 330 Chương 14 PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ (P hổ k h ối lượng) 333 14.1 Các giai đoạn hình thành khối phổ 333 14.2 lon hóa bầng va chạm điện tử - các yếu tô' chi phôi đến sự phân mảnh 337 14.3 Khối phổ của một sô' hợp chất hữu cơ 348 14.4 Kỹ thuật thực nghiệm và ứng dụng 355 P h ầ n bốn CÁC PHƯƠNG PHÁP PHẨN TÍCH ĐIỆN HÓA 359 Chương ĩ 5 KHÁI QUÁT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA 361 15!1 Một số khái niệm 361 15.2 Các thuyết của quá trình điện hóa 367 15.3 Phân loại các phương pháp phân tích điện hóa 382 Chương 16 PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN KHỐI LƯỢNG VÀ ĐO ĐIỆN LƯỢNG 384 16.1 Phương pháp điện khôi lượng 384 16.2 Sơ lược về phương pháp đo điện lượng 396 Chương 17 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DựA VÀO VIỆC ĐO THẾ 399 17.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp 399 17.2 Điện cực dùng trong phương pháp phân tích đo thê 401 17.3 Kỹ thuật thực nghiệm và ứng dụng 413 Chương ĩ 8 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VOLT - AMPERE 422 18.1 Cơ sở của phương pháp 422 18.2 Kỹ thuật thực nghiệm và ứng dụng 431
  6. Phần năm PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ 443 Chương 19 445 CÁC VẤN ĐỂ CHƯNG CỬA PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ 445 19.1 Đại cương về phương pháp sắc ký 445 19.2 Peak sắc ký 452 19.3 Các đại lượng cơ bản của sắc ký 456 19.4 Tối ưu hóa quá trình sắc ký 467 19.5 Kỹ thuật thực nghiệm và ứng dụng 471 Chương 20 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ 479 20.1 Sắc ký hấp phụ lỏng (trên cột) 479 20.2 Sắc ký phân bố (trên cột) 483 20.3 Sắc ký trao đổi ion 486 20.4 Sắc ký rây phân tử 496 20.5 Sắc ký trên bản mỏng 498 20.6 Sắc ký giấy 505 20.7 Sắc ký khí 507 20.8 Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 516 20.9 Úng dụng 521 Chương 21 PHƯƠNG PHÁP TÁCH BẰNG ĐIỆN DI MAO QUẢN 523 21.1 Lý thuyết của quá trình tách bkng điện dí mao quản 523 21.2 Kỹ thuật thực nghiệm 532 Tài liệu tham khảo 540
  7. Lời n ó i đ ầ u Hóa p h à n tích là m ột phần của khoa học hóa học, và là m ôt trong những môn học mà sinh viên khoa Hóa của các trường đại học khoa học tự nhiên và kỹ thuật đều p h ả i học. N gày nay, nhờ sự p h á t triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử oà tin học, các th iế t bị phân tích hóa học đã được hiện đại hóa, cho phép ta xác đ ịn h nhanh chóng các m ẫu p h â n tích chứa hàm lượng rất nhỏ với độ chính xác % cao. N h iều phòng th í nghiệm của các trường đại học, các viện, các trung tâm và các xí nghiệp được trang bị ngày càng nhiều các thiết bị p h â n tích và đ ể có th ề điều khiển các thiết bị này, đòi hỏi p h ả i có m ột số hiểu biết nhất định về cơ sở lý thuyết và kỹ th u ậ t vận hành chủng. Quyến sách P H Â N TÍC H Đ ỊN H LƯỢNG được biền soạn cho sinh viên các ngành công nghệ hóa học, thực phẩm , sinh học, vật liệu và dệt nhuộm thuộc Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPH CM dùng làm tài liệu học tập và tham khảo. Trong phạm vi m ật môn học m ang tính chất cơ sớ, phẩn lý thuyết nhằm trang bị cho sịnh viên m ột số kiến thức cần th iết dế' có th ể đi vào nghiên cứu các phương pháp p h â n tích định lượng cụ thể. Cùng với các phương pháp p h â n tích hóa học chúng tôi còn giới thiệu một số phương pháp p h â n tích d ụ n g cụ thông d ụ n g trong nhóm phương phap phân tích phổ, phương pháp phân tích điện và phương p h á p sác kỷ. Trong một số p h ẩ n cần tính toán, chẳng hạn n h ư việc xác định nồng độ cân bằng hoặc vẽ đường chuẩn độ lý ìhuyết (hai trong các nhiệm vụ quail trọng của hóa p h â n tích m à m uốn thực hiện chúng thường p h ả i giải các đa thức có bậc rất cao), ngoài việc cung cấp cho người đọc các phương trình có bậc đầy đủ và có th ể giải chúng khá dễ dàng bàng phương tiện tin học, chúng tôi căng giới thiệu .cáe điều kiện cần th iết đ ể có th ể hạ bậc phương trình, giúp giải nhanh các phương trình với sai sô chấp nhận được.
  8. N goải p h ẩ n sử dụng chung, các chưưng 12, 13, 14, 18, 2G và 21 được viết riêng cho sinh viên ngành hóa hữu cơ, hóa ỉỳ (phục vụ cho chuyên đê “các phương ph á p p h â n tích hiện đ ạ i”).' Mặc dà đã cố gắng h ế t sức, trong quá trin h biên soạn kh ô n g th ể tránh khỏi các thiếu sót, rất m ong nhận được các ý kiến đóng góp của độc giả. Đ ịa chỉ liên hệ: Phòng T h í nghiệm H óa p h â n tích - Khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc g ia TPHCM, 268 L ý Thường K iệt Q.ĨC. E m ail: nguyenvanbk@ yahoo.com Thạc sĩ - Giảng viên chính Nguyễn Thị Thu Vân
  9. PHẦN NỞ Dfitl C hư ơng ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH m 1.1 Nộ! DUNG VÀ YÊU CẦU CỦA HÓA PHÂN TÍCH Hóa học phân tích, hiểu theo nghĩa rộng, không những chỉ là khoa học về các PPPT định tính và định lượng các chất mà còn là khoa học về các phương pháp kiểm tra những quá trình hóa lý và kỹ thuật hóa học. P hân tích đ ịn h tinh (PTĐT) nhằm xác định sự hiện diện của các cấu tử (ion, nguyên tô' hay nhóm nguyên tố) trong mẫu phân tích và đồng thời đánh giá sơ bộ hàm lượng của chúng: đa lượng, vi lượng, vết,... PTĐT phần lớn dựa vào sự chuyển chất phân tích thành một chất mới nào đó có những tính chất dặc trưng như có màu, có cấu trúc tinh th ể hoặc vô định hình, có trạng thái vật lý nhất định... P hân tích định ỉượng (PTĐL) có nhiệm vụ xác định chính xác hàm lượng của những câu tử trong mẫu. Phương pháp PTĐL dựa trên phép do các đặc tính hóa học, vật lý hoậc hóa lý của các chất hoặc của các phản ứng hóa học. Các phương pháp PTĐL bao gồm PPHH, PPVL, PPH L. Vai trò chủ yếu của hóa phân tích là PTĐL. Tuy nhiên trong thực t ế muôn xác định hàm lượiig một mẫu chưa biết thành phần rất phức tạp, vì sự có mặt của ion hay nguyên tô' này thường cản trở việc xác định cấu tử khác. Do đó, dù có yêu cầu hay không, vối một mẫu chưa biết thành phần, phải tiến hành PTĐT trước để có thể chọn
  10. 12 CHƯƠNG 1 được phương pháp định lượng thích hợp và cho kết quả chính xác. Các phương pháp PTĐT và định lượng cho phép xác định hàm lượng các nguyên tố riêng rẽ trong các chất phân tích được gọi là các PPPT nguyên tố, để xác định các nhóm định chức được gọi là p h â n tich nhóm chức. Dựa vào các PPPT, người ta dã tìm ra những định luật hóa học quan trọng như định luật thành phần không đổi, định luật tỷ lệ bội, định luật tác dụng đương lượng, xác định được nguyên tử khổì của một số nguyên tố, thành lập được công thức hóa học của rất nhiều hợp chất... Hóa học phân tích tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các môn khoa học tự nhiên như địa hóa học, địa chất học, khoáng vật học, vật lý học, sinh vật học, y học, hóa kỹ thuật, công nghiệp luyện kim... và không chĩ thế, hóa học phân tích còn là cơ sở cho việc kiểm nghiệm hóa học trong nghiên cứu, sản xuất (kiểm tra nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm), xáy dựng các phương pháp kiểm tra tự động các quá trình kỹ thuật... Vai trò của hóa phân tích ngày càng cao cũng có nghĩa là các yêu cầu đôi với ngành và người làm công tác phân tích ngày càng khắt khe hơn. Với ngành phân tích, phải luôn luôn phát triển hầu theo kịp đà phát triển của các ngành khác, Với người phân tích, do có sự tương quan giữa các ngành khoa học tự nhiên nên người phân tích phải có kiến thức về các môn toán, lý, hóa đại cương, hóa vô cơ, hóa lý và tin học để có thể nắm vững nguyên tắc của phương pháp và có th ể đi sâu vào các phương pháp mới dựa trên các căn bản sẵn có. Ngoài ra trong phần thực nghiệm, người phân tích cần có những đức tính như cẩn thận, kiên nhẫn, chính xác, sạch sẽ, trung thực và có khả nãng phán đoán kết quả phân tích. 1.2 PHÂN LOẠI CÁC PHUtiNG PHÁP PHÂN TÍCH(PPPT) Có nhiều cách phân loại các PPPT, trong đó phổ biến nhất là cách phân loại dựa vào bản chất (hay đặc điểm) của phương pháp hoặc dựa vào hàm lượng của cấu tử trong mẫu phân tích. . 1- Phân loạỉ theo bản chất của phương pháp Khi phần loại theo bản chất của phương pháp, hóa phần tích bao gồm các phương pháp như sau:
  11. DẠI CƯƠNG VẾ HÓA PHÀN TÍCH 13 P h ư ơ n g p h á p h ó a h ọ c (P P H H ) Dùng phản ứng hóa học để chuyển cấu tử khảo sát thành hợp chât mới mà với tính chát đặc trưng nào đó của hợp chảt mới, ta có thế xác định được sự hiện diện và hàm lượng của cấu tử khảo sát. Ví dụ: trong môi trường ammoniac, với hàm lượng thích hợp N i2+ tham gia phản ứng hóa học với dimethyl glyoxim (DMG) cho xuất hiện tủa có màu đỏ son. Như vậy, khi cho đung dịch DMG tác dụng với dung dịch phân tích: Nếu dung dịch (DD) tủa đỏ son, kết luận có N i2* trong DD phân tích (định tính). - Tách và cân tỏa ta xác định được hàm lượng N i2+ trong mẫu (định lượng). P h ư ơ n g p h á p v ậ t lý (P P V L ) Phương pháp vật lý là các PPPT dùng để phát hiện hoặc xác định thành phần của chất cần nghiên cứu mà không cần phải sử dụng các phản ứng hóa học. Các phương pháp này có thể là các phương pháp dựa trên việc nghiên cứu các tính chất quang, điện, từ, nhiệt hoặc các tính chất vật lý khác. PPVL có một số- ưu điểm so với các PPHH như có thể tách được các nguyên tố khó bị tách bởi PPHH, dễ áp dụng cho các quá trình tự động hóa P h ư ơ n g p h á p h ỏ a lý (P P H L ) Phương pháp hóa lý là PPPT dựa trên sự kết hợp giữa PPVL và PPHH: sau khi thực hiện phản ứng hóa học giữa cấu tử khảo sát và thuôc thử, dựa vào việc khảo sát lý tính của hợp chất thu được hay DD tạo ra để định tính hoặc định lượng mẫu. Mặc dù xuất hiện khá lâu sau các PPPT hóa học, các PPPT hóa lý lại được phát triển và hiện đại hóa với tốc độ rất nhanh, được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học và trong cả các phòng thí nghiệm nhà máy, xí nghiệp. Nguyên tác chung của phương pháp là dùng biện pháp thích hợp tác động lên đô'i tượng nghiên cứu và ghi nhận sự thay đổi các tham sô' hóa lý của đối tương nghiên cứu sau khi được tác động. Đ ể quan sát và ghi nhận các tham số hóa lý đòi hỏi phải sử dụng các đụng cụ hoặc th iết bị khá tinh vi, phức tạp. Vì lý do này, các PPPT vật lý và hóa lý thường được gọi là PPPT dụng cụ hoặc gọi theo thói quen là
  12. 14 CHƯƠNG 1 PPPT hóa lý. Các PPPT dụng cụ thường được chia thành các nhóm sau đây: (1) PPPT phổ nghiệm; (2) PPPT điện hóa; (3) PPPT sắc ký và (4) là các PPPT khác. Các phương pháp phổ nghiệm (PPPN) Các PPPN là các PPPT mà kết quả khảo sát có th ể được biểu diễn dưới dạng phổ. Thuộc nhóm phương pháp này gồm có các phương p h á p quang p h ổ (quang học) dựa trên sự nghiên cứu các phổ phát xạ, hấp thu và tán xạ ánh sáng. Phương pháp này còn bao gồm phương pháp khối p h ổ (phương pháp nghiên cứu các chất bằng cách đo chính xác khôi lượng phân tử của chất đó) và phương p h á p p h ổ cộng hưởng từ dựa trên sự tương tác của nguyên tử, phân tử chất khảo sát với từ trường. Ngoài các phương pháp trên, nhóm các PPPT phổ còn bao gồm PPPT dựa trên việc đo chiết su ấ t khúc xạ của vật chất; PPPT hàm lượng các chất dựa trên sự đo độ p h â n cực do sự quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng và phương pháp hấp đục là phương pháp dựa trên sự đo lượng ánh sáng do một huyền phù không màu hấp thu. Các phưóng pháp diện hóa (PPĐH) Ngày nay đã có tới khoảng ba mươi PPPT điện hóa khác nhau mà cơ sở của phương pháp hoặc dựa trên các quy luật, hiện tượng có liên quan đến phản ứng điện hóa xảy ra trên ranh giới tiếp xúc giữa các cực và DD phân tích, hoặc dựa vào tính chất điện hóa của DD tạo nên môi trường giữa các điện cực, hoặc dựa trên các ứng dụng của phản ứng điện hóa. Nhiều tác giả đề nghị chia các PPPT điện hóa thành hai nhóm lớn: ( 1 ) nhóm các phương pháp dựa trên các quá trình điện cực và (2 ) nhóm các phương pháp không dùng các phản ứng điện cực. Các phương pháp thuộc nhóm một dược chia thành hai phân nhóm: a) Phân nhóm gồm các phương pháp trong đó các phản ứng điện cực ở trạng thái cân bằng bao gồm phương pháp đo th ế và chuẩn độ điện th ế với đòng bằng không. b) Phận nhóm dựa trên sự điện phân (đòng khác không), bao gồm phương pháp volt - ampere, chuẩn độ ampere, chuẩn độ điện thế với dòng không đổi, phương pháp điện khối lượng dòng không đổi hoặc th ế không đổi, phương pháp cực phổ cổ điển, cực phổ dòng xoay
  13. DẠI CƯƠNG VẾ HÓA PHẢN TÍCH 15 chiều, phương pháp điện hóa hòa tan... Các phương pháp không dùng phản ứng điện cực bao gồm các phương pháp điện dẫn và chuẩn độ điện dẫn, phương pháp xác định hằng SỐ’ điện môi tương đối, phương pháp điện dẫn cao tần và chuẩn độ điện đẫn cao tần... Các phương pháp sắc ký (PPSK) Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự chuyển dịch của hỗn hợp phân tích qua lớp chất bất động ở trạng thái rắn hoặc trạng thái lỏng tẩm trên chất mang rắn (được gọi là pha tĩnh) và sự chuyển dịch đó được thực hiện bằng một chất lỏng hoặc chất khí có khả năng di chuyển (gọi là pha động). Các PPPT sắc ký cụ thể bao gồm nhóm sắc ký hấp phụ {rắn-khí, rắn-lỏng); nhóm ốắc ký phân bố (lỏng-lỏng, lỏng-khí), sắc ký trao đổi ion và sắc ký rây phân tử. Quá trình tách sắc ký có thể xảy ra trên cột hoặc trên mặt phảng như giấy, bản mỏng. Phương pháp sắc ký được sử dụng rộng rãi để tách những chất vô cơ và hữu cơ giống nhau về thành phần và tính, chất, đặc biệt là có thể tách được các nguyên tố đất hiếm và những nguyên tố phóng xạ với hiệu quả khá cao: Ngoài khả nãng tách, PPSK còn được đùng định tính và định lượng rất nhiều loại mẫu thuộc các lĩnh vực khoa học và công nghiệp khảc nhau. Cảc PPPT hóa lý th á c Ngoài các nhóm phương pháp trên, thuộc nhóm PPPT dụng cụ còn có PPPT phóng xạ dựa trên sự do các bức xạ của các nguyên tử có hoạt tính phóng xạ, các PPPT nhiệt, PPPT nhiệt điện, p p đo độ dẫn nhiệt, p p chuẩn độ nhiệt lượng và một số PPPT khác. ư u điểm cửa các PP PT d ụ n g cụ là độ nhạy cao, tốc độ p h â n tích nhanh, lượng m ẫu p h â n tích bé... khi so sánh nó với P P P T hóa học: Chl tiêu so sánh Phường pháp hóa học Phương pháp dụng cụ Lượng mẫu Lớn (kém nhạy) Nhỏ (nhạy) Tinh chọn lọc Khống cao Cao Thời gian Chậm Nhanh Độ chfnh xác Chính xác n Chính xác (*) Dụng cụ Đơn giản, rẻ tiền Tđi tân, đắt tiền Người phân tích Trinh độ kỹ thuật cao
  14. 16 CHƯCNG 1 (*) N ếu hàm lượng cấu tã trong m ẫ u khảo sát không quá bé, độ chính xác của hất kỳ PP PT nào cũng không th ể vượt quá độ chính xác của P P P T hóa học. P h ư ơ n g p h á p v i s in h Dùng để định lượng vết cấu tử dựa trên hiệu ứng của chúng với tốc độ phát triển cua vi sinh vật. P h ư ơ n g p h á p p h â n tíc h đ ộ n g h ọ c Phương pháp định tírh và dinh lượng các nguyên tố dựa vào việc sữ dụng các phản ứng xúc tác. Vì tốc độ của các phản ứng hóa học phụ thuộc vào nồng độ của các chất phản ứng nên đo tốc độ phản ứng có thể xác định nồng độ của chất phản ứng. PPPT động học có độ nhạy đặc biệt cao, gấp nhiều lần độ nhạy so với các PPPT khác ( 10“ 5 - 1CT6 ng/ml). C ác p h ư ơ n g p h á p k h á c Ngoài các phương pháp kể trên, còn một số phương pháp khác, chủ yếu dùng cho PTĐT. Phương pháp nghiền Mẫu phân tích và thuốc thử rắn được nghiền trong cối sứ; nguyên tô" cần tìm được phát hiện dựa vào sự tạo thằnh các hợp chất đặc trưng cỏ màu sắc hay có mùi khác nhau. Ví dụ, nghiền mẫu ban đầu vứi KSCN, nếu thấy xuất hiện màu đỏ máu tức là mẫu chứa các hợp chát của Fe3’ còn khi nghiền hóa học acetat với N a 2 SƠ4 sẽ có mùi giấm do acid acetic sinh ra. Phương pháp nhô giọt PPPT dựa vào hiện tượng mao dẫn và hấp phụ. Các phản ứng được thực hiện trên các tấm sứ, thủy tinh hoặc giấy lọc. Khi sử dụng giấy lọc, chất lỏng thấm vào giấy còn hợp chất màu được tạo thành bị hấp phụ ở một phần nhỏ của giấy lọc làm tăng độ nhạy của phản ứng. Ví dụ, để xác định ion Mn2+, người ta chấm một giọt DD phân tích lên tờ giấy lọc và cho vết ẩm bão hòa với hơi amoniac. Thêm một giọt DD benzidine trong acid acetic. Mn(OH ) 2 tạo thành được oxy hóa thành Mn(OH >3 và Mn(OH >4 nhờ oxy của không khí. Ở pH5, các hợp chất này oxy hóa benzidine và tạo thành màu ranh của xanh benzidine.
  15. ĐẠI CƯƠNG V Ế HÓA PHẢN TÍCH 17 Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa Một sô kim loại phát ra bức xạ có màu đặc trưng khi được, đốt trên ngọn lửa xanh của đèn khí. Ví dụ: Na: lửa vàng Ca: lửa đỏ gạch K: lửa đỏ tím Ba: lửa đỏ lục Phương pháp soi tinh thể dưới kính hiển vì Dùng kính hiển vi có thể phân biệt được các dạn 17 tinh thể của các hợp chất khác nhau như: Phân biệt SrCr0 4 với BaCr0 4 Phân biệt CuS0 4 với B aS0 4 nhờ tinh thể của chúng có cấu trúc khác nhau đặc trưng Phương pháp điều ch ế ngọc borax hay phosphate Một số’ oxyt kim loại có thể tạo hợp chất với borax hay phosphat có màu đặc trưng dưới ngọn lửa tính oxy hóa/khử hay ở trạng thái nóng/nguội. Ví dụ: Cu*Borax dạng ngọc màu xanh đậm khi nguội Mn-Borax màu tím ở ngọn lửa oxy hóa 2- Phân ỉoạỉ theo lượng mẫu phân tích hay kỹ thuật phân tích Tùy hàm lượng của câu tử trong mẫu và tùy PPPT, lượng mẫu phân tích cũng khác nhau. Ta phân biệt: P h ă n tíc h th ô Dùng dụng cụ cỡ 50-5 OOml và tách chất rắn khỏi chất lỏng bằng cách lọc. Lượng mẫu sử dụng từ 1-10 g hay 1-10 ml P h â n t í c h b á n v i lư ợ n g Dùng dụng cụ < 50ml và thường tách chất rắn khỏi chất lỏng bằng cách ly tâm. Lượng mẫu sử dụng từ 10 " 3 - l g hay 10 - 1 - lm l. P h â n tíc h VI lư ợ n g Dùng dụng cụ < lm l và thường dùng cách quan sát dưới kính hiển vi hay dùng phản ứng giọt. Lượng mẫu sử dụng từ 10" 6 - 10“3g hay 1CT3 - 10 - 1 ml. P h ả n tíc h s iê u v i lư ợ n g Phân tích dưới kính hiển vi điện tử và môi trường đặc biệt với lượng mẫu sử dụng < 1 0 ' 6 g hay < 1 0 ' 3 ml.
  16. 18 CHƯƠNG 1 Phân tích bán vi lượng ngày càng phát triển vì dùng ít mẫu, kỹ thuật tương đối đơn giản, có thể dùng trong phòng th í nghiệm hay nơi sản xuất. Phân tích vi lượng và siêu vi lượng đòi hỏi những điều kiện thực nghiệm nghiêm ngặt hơn. 1.2.3 Phân lo ạ i Ếheo hàm lượng chât khảo sát P h ă n t í c h đ a lư ợ n g Bao gồm phân tích lượng lớn với hàm lượng chất khảo sát 0,1-100% và p h â n tích lượng nhỏ (hàm lường chất khảo sát 0 ,0 1 -0 , 1 %). P h â n t í c h v i lư ợ n g Còn gọi là PPPT vết, khi hàm lượng chất khảo sát < 0,01 %. Ngoài các cách phân loại nói trên, người ta còn phân loại các PPPT theo trạng thái chất khảo sát. Theo cách phân loại này, ta có p h â n tích lối ướt (mẫu phân tích ở dạng DD) hoặc p h â n tích lối khô (mẫu phần tích ở trạng thái rắn). 1.3 CÁC LOẠI PHẢN ỨNG HÓA HỌC DÙNG TRONG HÓA PHÂN TÍCH Những biến đổi hóa học kèm theo sự thay dổi thành phần hóa học, cấu tạo của các chất và được đùng trong hóa phân tích để PTĐT hoặc PTĐL gọi là những p h ả n ứng p h â n tích. Ngoài hai nhiệm vụ chinh nói trên, những phản ứng phân tích còn được sử đụng để hòa tan, chuyển dạng oxy hóa hoặc dạng khử, tách các nguyên tô' hoặc hợp chất của chúng, che các nguyên tố ngăn cản sự xác định và giải che các nguyên tô' đang ô dưới dạng bị che... 1- Các loại phản ứng dùng trong hóa phân tích Các loại phản ứng dừng trong hóa phân tích có th ể được chia thành hai nhóm chính: P h ả n ứ n g oxy h ó a k h ử Phản ứng oxy hóa khử là phản ứng trao đổi điện tử giữa đôi oxy hóa/khử, thường được dùng trong hóa phân tích để: 1- Định tính: 2Fe3+ + 21" — 2 Fe2+ + I2T I 2 xuất hiện làm xanh giấy tẩm tinh bột
  17. ĐẠI CƯƠNG VẾ HÓA PHÂN TÍCH 19 2- Hòa tan: 3Cu + 8 HNO3 — 3Cu(N0 3 ) 2 + 2 N 0 T + 4H20 NO + I/ 2 O2 — N 0 2T khói nâu 3- Định lượng: M n04" + 5Fe2+ + 8 H+ — Mn2+ + 5Fe3+ + 4H20 (sử dụng DD MnC>4 ~ có nồng độ biết trước để xác định DD Fe2+ có nồng độ chưa biết hoặc ngược lạỉ) P h ả n ứ n g tr a o
  18. 20 CHƯƠNG 1 2 - Định lượng: Ca2+ + H 2 Y2” — CaY2- + 2H+ 3- Hòa tan: AgCli + 2NH4OH — [Ag(NH3)2]+ + c r + 2H2O 4- Che cấu tử dưới dạng phức bền: + Loại N i2+: N ì 2+ + 4 C N " ----- ► [NÍ(CN)4]2“ + Đ ể tránh tạo tủa CuS vì: [C u(NH3^ 2++ H2S CuS 5' Giải che (trả các ion bị che về trạng tftái tự do): 2 Ag + + [Ni(CN)4]2“ — ► 2 [Ag(CN)2r + Ni2+ Ngoài các acid, và baz, DD của n h iều m uối củng có tin h acid hoặc tín h kiềm . N ếu d u n g m ôi là nước, g iữ a những ỉon của m uối với nhữ ng ion của nước sẽ xảy ra p h ả n ứng tương tác gọi là sự th ủ y phân. Quá trình thủy p h â n thường là quá trìn h th u ậ n nghịch. Ví dụ: Ba(CH 3 COO) 2 + 2H20 CH3COOH + Ba2+ + 20H" NH4CI + H20 NH4OH + H+ + cr A12S3 + 6HaO 2 A1(0 H >3 + 3 H2S Theo nghĩa rộng, sự thủy p h â n lậ p h ả n ứng tương tác giữa nhữ ng chất khác nhau (muối, hidrua*11, hợp chất chứa oxy,.J với nhữ ng ion cửa nước, kèm. theo sự p h á hủy cân bàng đ iện ly của nước ưà ỉàm thay đổi p H cửa DD. T rong hóa p h â n tích, các p h ả n ứng tầ ủ y p h â n được sử d ụ n g để: 1- Tạo tủa hidrữxid: m ột số thuốc th à n h ư (N H ^C O s, (NHt^S, NaCHaCOO, d ễ bị th ủ y p k â n tạo th à n h ion hidroxyl tự do, tạo cho DD có các giá trị p H xác đ ịn h . N gười ta sử d ụ n g các hidroxyl tự do sin h ra đ ể tạo tủa hidroxid nh iều catian bằng DD nước của các m uối th ủ y p h â n k ể trên. 2 - Tách các chất ra khỏi n h a u dựa vào m ức độ th ủ y p h â n khác nhau của các chất khác nhau. ' '- ' 3- Phát hiện các m uối amoni bị thủy p h â n tạo thành amoniac tự dợ. (’) H ulrua (hidror) ỉà hợp chắt cùa kim loại kiềm hoặc kiềm thổ với hidro - ví dự; NaH CaH2.
  19. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH 21 4- P hát hiện các ion mà m uối của chúng ■khi thủy p h â n tạo th à n h các hợp chất không tan. Ví dụ: BeCl2 kh i thủy p h â n tạo thành B e 0 2 Cl2 ị. 2- Yêu cầu đối với thuốc thử dùng trong hóa học phân tích Đ ộ tin h k h iế t Độ tinh khiết là khái niệm dùng biểu diễn hàm lượng hợp chất chính X trong thuốc thử. Tùy vào hàm lượng này, người ta phân biệt: 1 - Hóa chất kỹ thuật với X < 99 % 2- Hóa chất tinh khiết (P) với 99,0 % < X < 99,9 % 3- Hóa chất tinh khiết phân tích (PA) với 99,90 % < X < 99,99 % 4- Hóa chất tinh khiết hóa học với 99,990 % < x < 99,999 % . 5- Hóa chẩt tinh khiết quang học hay đặc biệt với 99,9990%
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2