Phương pháp phân tích khối lượng pdf

PHƯƠNG PHÁP LÀM BAY HƠI Phương pháp trực tiếp Chất phân tích ảnh hưởng bởi : ► nhiệt độ ► thuốc thử  Chất bay hơi Chất bay hơi  hấp phụ  xác định khối lượng Ex: Định lượng bicarbonat

5 Cách tính kết quả

6 Các giai đoạn của phương pháp

7 Ứng dụng

Lịch sử

Theodore W Richard (1868 –

1928) đã phát triển và cải tiến

nhiều kỹ thuật phân tích khối

lượng của bạc và clo và xác định

25 nguyên tử khối

 người Mỹ đầu tiên nhận giải Nobel hóa học năm 1914

Theodore W Richard (1868 – 1928)

Theodore W Richards (1868

-1928) and his graduate students at

Harvard developed or refined many

of the techniques of gravimetric

analysis of silver and chlorine

These techniques →

determine the atomic weights of

25 of the elements and

→ determining the chloride

content by gravimetric methods.

From this work Richards became

the first American to receive the

Nobel Prize in Chemistry in 1914.

4

Nguyên tắc

Phân tích khối lượng: Phương pháp

định lượng dựa trên sự xác định khối lượng của :

7

PHÂN LOẠI

- Xác định tro

- Phương pháp tách

- Phương pháp điện trọng lượng

- Bay hơi trực tiếp

- Bay hơi gián tiếp

PHƯƠNG PHÁP LÀM BAY HƠI

Phương pháp trực tiếp

Chất phân tích ảnh hưởng bởi :

► nhiệt độ

► thuốc thử

 Chất bay hơi

Chất bay hơi  hấp phụ  xác định khối lượng Ex: Định lượng bicarbonat natri trong viên kháng

acid

Thiết bị dùng để xác định bicarbonat natri trong viên antacid

PHƯƠNG PHÁP LÀM BAY HƠI

Phương pháp gián tiếp

Mẫu dạng tủa  cân : p1

P1  sấy ở nhiệt độ thích hợp  cân : p2

Hiệu số p1 – p2  hàm lượng của chất

Áp dụng:

- Xác định độ ẩm của mẫu

- Xác định nước kết tinh

- Lượng mất sau khi nung

PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA

Chất phân tích + thuốc thử  Tủa.Tủa  tách ra  rửa  sấy  cân

Aùp dụng : Phương pháp này được áp dụng cho các hợp chất ion

Thí dụ : AgN03 + NaCl  AgCl

Cách tính kết quả

phân tích

°Phương pháp làm kết tủa

100 )

(

a

pA

C

100 )

(

% A  ap  F 

C

p:khối lượng dạng cân

a: khối lượng mẫu

Chemical Methods

17

Thí dụ

2NaI + Pb(NO 3 ) 2  PbI 2 + 2NaNO 3

Vấn đề đặt ra: Cần bao nhiêu Pb(NO3)2 để chuyển 1,0 g NaI thành PbI2 ?

Khối lượng phân tử

 Pb(NO3)2 = 331,2 g/mol

 NaI = 149,9 g/mol

27

Thí du ï :

Tính hàm lượng % của P có trong 0,3516g chất tẩy rửa bán trên thị trường.

Bước 1: Cân mẫu phân tích → 0,3516 g

Bước 2: Chuyển thành dạng tinh khiết có thể cân được

→ Hòa tan mẫu → chuyển thành dạng

Mg 2 P 2 O 7

29

Bước 3

Thu được khối lượng dạng cân

dạng tủa (MgNH4PO4, 6H2O  )  sấy

 bình hút ẩm  dạng cân (Mg2P2O7)

 cân (lượng cân không đổi)

32

Giải

Khốl lượng P = m(g) dạng cân x yếu tố

chuyển đổi 1 x tỷ lệ tỷ lượng x yếu tố chuyển đổi 2

lượng dạng cân = 0,2116 g

P mol 1

P g

30,974 2

đổi chuyển

tố yếu

7

O 2

P 2

Mg mol

1

P mol 2

lượng tỷ

lệ Tỷ

g 57 222,

7

O 2

P 2

Mg mol

1 1

đổi chuyển

tố yếu







Giải

% 17,107

100 3516

0,

0,06015

0,2161 P

100 mẫu

của lượng

Khối

A của lượng

Khối P

của

% lượng Hàm

0,06015

0,060147 222,57

30,974

2

0,2161

Thừa số chuyển F (yếu tố khối

lượng) = hằng số

Aùp dụng đối với phương pháp tạo tủa

m g chất phân tích = m g dạng cân x F

F : bao gồm 2 yếu tố chuyển đổi và 1 yếu tố tỷ lượng

39

CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG

PHÁP TẠO TỦA

Xác định lượng mẫu

°Kết tủa dạng tinh thể

°Kết tủa dạng vô định hình

0,5 B

MA

M n

m

0,1 B

MA

M n

m

Thí dụ : Tính lượng mẫu CaC03 đem định lượng trong trường hợp sản phẩm thu được là một kết tủa CaC2O4

0,5 B

MA

M n

m

0,89g a

0,5 1

56,

100,1 a

0,5 CaO

CaCO

M 1

1 a

Vì dạng cân là một tủa tinh thể 

lượng mẫu đem phân tích sẽ tính bằng cách áp dụng công thức:

Thí dụ : Tính lượng mẫu Fe(NO3)3,9H2O cần thiết khi đem phân tích khối lượng Dạng cân là Fe2O3 (tủa vô định hình)

2Fe(NO3)3  2Fe(OH)2  Fe2O3

0g 0,500 a

0,1 1

2 a

0,1 3

O 2 Fe M

O 2

H 9

, 3

) 3 Fe(NO M

1

2 a

Chuyển mẫu về dạng hòa tan

Mẫu + dung môi  dung dịch

THUỐC THỬ

Thuốc thử vô cơ

Nguyên tắc

Mẫu + thuốc thử  muối, oxyt 

Đặc điểm: Thuốc thử vô cơ tạo tủa

chọn lọc nhưng không đặc hiệu

Dạng tủa: Cromat, halogenid, hydroxyt, oxalat, oxyt…

Chất phân tích Thuốc thử Dạng tủa Dạng cân

Ba 2+ (NH4)2CrO4 BaCrO4 BaCrO4

Pb 2+ K2CrO4 PbCrO4 PbCrO4

TỦA CÁC ANION VÔ CƠ

Chất phân tích Thuốc thử Dạng tủa Dạng cân

CN - AgNO3 AgCN AgCN

I - AgNO3 AgI AgI

Br - AgNO3 AgBr AgBr

Cl - AgNO3 AgCl AgCl

ClO3- FeSO4/AgNO3 AgCl AgCl

SCN - SO2/CuSO4 CuSCN CuSCN

SO42- BaCl2 BaSO4 BaSO4

THUỐC THỬ HỮU CƠ

Thuốc thử Chất cần phân tích Dạng tủa Dạng cân

Co(C10H6O2N)3 Co hoặc CoSO4

THUỐC THỬ CHỌN LỌC VỚI NHÓM

CHỨC Thuốc thử Nhóm chức hữu cơ cần phân tích Dạng cân

Dinitro-2,4-phénylhydrazin Carbonyl RCHO

R-CH=NNHC6H3(NO2)2

Quinoléin Carbonyl thơm ArCHO CO2

Iodur metyl/Ag + Methoxy ROCH3, ethoxyROC2H5 AgI

BaCl2/HNO3 A sulfamic RNHSO3H BaSO4

Sn  Nitro thơm RNO2 Sn 4+

Cu  Hợp chất azo Cu 2+

SỰ KẾT TỦA

Mẫu + thuốc thử  dạng tủa  dạng cân

Dạng tủa

- Độ tan nhỏ

- Tinh khiết cao

- Tinh thể đủ lớn

- Dễ chuyển sang dạng cân

Dạng cân

- Bền: không bị hút ẩm, bị phá hủy

- Có công thức xác định  tính F

- F đủ nhỏ

51

Chọn thuốc thử

-Thuốc thử chuyên biệt hay chọn lọc

- Dễ lọc, dễ rửa

- Có độ tan thấp  loại thuốc thử dư dễ dàng

- Trơ với môi trường

Lượng thuốc thử

Thường phải cho dư từ 10 – 15% tính

toán theo lý thuyết

-Diện tích bề mặt tủa càng lớn  tủa hấp phụ càng nhiều

- Nhiệt độ càng thấp  bẩn bám càng nhiều

Xử lý

- Tạo tinh thể lớn

- Tăng nhiệt độ trong quá trình tạo tủa

- Rửa tủa

56

58

Nội hấp

Khi ion của tủa và tạp chất có cùng kích thước, có cùng điện tích  ion tạp kết tủa vào tinh thể lưới của tủa  tinh thể hỗn hợp

Thí dụ : Trong dung dịch để tạo tủa

BaSO4 có tạp Pb 2+ Ion Pb 2+ se õ tạo tủa vào tủa BaSO4

Xử lý : Chọn thuốc thử khác

Hậu tủa

Trong quá trình tạo tủa nếu để thời gian quá lâu (tạo thành tủa có tinh thể lớn)  tạp bám vào tủa

Ex: Tủa CaC2O4 có hậu tủa MgC2O4

Xử lý

- Khống chế thời gian vừa phải

- Kết tinh lại

Tủa tinh thể Tủa vô định hình

- Dung dịch mẫu và thuốc

thử loãng - Dung dịch mẫu và thuốc thử phải đậm đặc

- Thêm chậm thuốc thử và

khuấy đều - Khuấy mạnh, Thêm chất điện ly

- Tăng nhiệt độ - Gia nhiệt trong quá trình

tạo và rửa tủa

Tạo kết tủa

- Phểu lọc: Phểu lọc xốp,dùng phổ

biến trong phòng thí nghiệm

Hardened low ash : 0.015% ash maximum

The filter papers are made from super-refined cellulose and linters

Acid-washed, for quantitative routine methods,

for analytical and gravimetric applications

Extremely low ash content ≤ 0.01%

α-Cellulose content above 95%

Smooth surface

Schleicher Schuell

Applications

Grade 589/1 (black ribbon) - Food industry

Grade 589/2 (white ribbon) - Food Industry

Grade 589/3 (blue ribbon) - Food Industry

Grade 598/1 (black ribbon)

Grade 589/5 (red ribbon) - Environmental Analysis

Jons Jacob Berzelius (1779 - 1848),

considered the leading chemist of his time,

developed much of the apparatus and

many of the techniques of

19th century analytical chemistry.

Examples include the use of

ashless filter paper in gravimetry, the use

of hydrofluoric acid to decompose

silicates, and the use of the metric system

in weight determinations He performed thousands of analyses of pure

compounds to determine the atomic weights of most of the elements known then

Berzelius also developed our present system of symbols for elements and compounds

68

RỬA TỦA

Loại tạp bẩn ra khỏi tủa

Các loại dung dịch rửa

- dung dịch tạo kết tủa

- dung dịch chất điện ly

- dung dịch ngăn cản sự thủy phân

- nước đơn thuần

Lớp điện tích kép[AgCl:Ag] +

SẤY VÀ NUNG

Tủa  lọc  rửa  sấy ở nhiệt độ thích hợp  trọng lượng không đổi

Yêu cầu nhiệt độ

Tuỳ thuộc vào bản chất của tủa

-110  C : loại nước và chất bẩn dễ bay hơi

- Nếu tủa là chất dễ bị phân hủy  dùng hoá chất để loại nước

Aûnh hưởng của nhiệt độ

Ex: Dạng tủa thu được sau phản ứng

CaC2O4,2H2O ,

Ở 135 ˜C  mất 1 phân tử nước  CaC2O4,H2O ,

Ở 225 ˜C  CaC2O4,H2O ,  CaC2O4 khan

450 ˜C : CaC2O4 khan  CaCO3

Giữ ở 450 ˜C : , CaCO3  CaO

73

Giai đoạn xác định lượng cân thu

đượcDùng cân phân tích cân được đến

0,1 mg ( cân 4 số lẻ)

77

Technique for Handling a Weighing Bottle with a Paper Loop

http://www.ecs.umass.edu/cee/reckhow/courses/572/572bk15/572BK15.html

Ứng dụng

Xác định nước kết tinh và nước hút ẩm :

Dược điển Việt Nam III có tiêu chuẩn ”Giảm khối lượng do sấy khô” trong các chuyên luận để xác định nước hút ẩm hoặc cả nước hút ẩm và nước kết tinh với nhiệt độ như sau:

105 0 C  5 0 C : T xác định độ ẩm

120 0 C  200 0 C : T  Loại nước kết tinh

Để tính kết quả, áp dụng công thức:

% (kl/kl) H2O =

100 1

2

p p

p 

Xác định hàm lượng Ba 2+ hay SO42- :

Để tạo tủa BaSO4 dùng dung dịch H2SO4 hay muối sulfat nếu mẫu là Ba 2+

Dùng dung dịch BaCl2 nếu mẫu là SO4

2-Cách tiến hành :

Cân mẫu

Chuyển mẫu về dạng hòa tan

Thêm dung dịch thuốc thử có nồng độ thích hợp đã đun nóng kết hợp khuấy Đun cách thủy.

Để yên cho tủa kết tinh Lọc Rửa tủa bằng nước nóng

Nung - cân - tính kết quả

Định lượng Clorur, Bromur, Iodur:

Cho dung dịch AgNO3 vào một dung dịch chứa ion

Cl - , Br - , I -  các tủa bạc halogenur Rửa tủa, sấy và cân  tính kết quả

Ex : định lượng dung dịch NaCl

NaCl + AgNO3  AgCl + NaNO3

Thêm nước vào mẫu Thêm HNO3

Cho dung dịch AgNO3 khuấy mạnh

Đun cách thủy – Để yên trong bóng tối

Lọc và rửa tủa bằng dung dịch HNO3 ,nước nóng

Sấy 120 - 140  / 2h Tính kết quả

Tính kết quả

Tính % chloride có trong mẫu Thừa số chuyển được tính theo công thức:

Khối lượng của Cl - trong mỗi mẫu :

mCl = mAgCl  thừa số chuyển Phần trăm của Cl - được tính :

Thi dụ : Dược điển Việt nam III trang 39 có

chuyên luận Cafein ngậm một phân tử nước

(C8H10O2N4,1H2O), M= 212,21 Sấy 80 o C 

khối lượng không đổi, nước hút ẩm và nước kết tinh mất đi Cân mẫu trước và sau khi sấy  tỷ lệ % khối lượng bị giảm

Tính theo đúng công thức thì hàm lượng nước kết tinh trong cafein là 8,48% nhưng

vì có hút ẩm nên Dược điển cho phép tối đa là 9%.

84