XÁC ĐỊNH SẮT TRONG NƯỚC BẰNG 1,10-PHENANTROLINPhương pháp dãy chuẩn Hàm lượng sắt có trong nước thiên nhiên tùy thuộc rất nhiều vào nguồn nước, những vùng mà nguồn nước chảy qua.. Để xác
Trang 1XÁC ĐỊNH SẮT TRONG NƯỚC BẰNG 1,10-PHENANTROLIN
Phương pháp dãy chuẩn
Hàm lượng sắt có trong nước thiên nhiên tùy thuộc rất nhiều vào nguồn nước, những vùng mà nguồn nước chảy qua Ngoài ra còn phụ thuộc vào độ pH và sự
có mặt của một số chất như CO32-, CO2, O2, S2- và các chất hữu cơ tan trong nước, mà chúng có thể khử hoặc oxy hóa sắt làm cho sắt tồn tại ở số oxy hoá (+2) hoặc (+3) của dạng tan hoặc dạng kết tủa
Để xác định sắt, người ta thường dùng phương pháp so màu với các thuốc thử thiocyanat, acid salicylic hoặc acid sulfosalicylic, 1,10-phenantrolin…
Khi phân tích, hàm lượng sắt ở các dạng khác nhau tùy thuộc rất nhiều vào quy cách lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu Mẫu phải đựng trong bình polyethylen
để tránh hiện tượng hấp phụ làm mất sắt và phải phân tích ngay sau khi lấy mẫu
Để xác định tổng hàm lượng sắt khi lấy mẫu phải xử lý mẫu bằng 25 mL HNO3 đậm đặc cho 1 lit nước, còn nếu để xác định sắt ở các dạng khác nhau thì phải
xử lý bằng 25 mL dung dịch đệm acetat (gồm 28 g NaCH3COO.3H2O và 25 mL CH3COOH 6M trong 500 mL) mẫu lấy xong đem phân tích ngay không để quá một ngày
Trong bài thực tập này, chúng ta sẽ xác định hàm lượng Fe2+ và Fe3+ trong nước bằng thuốc thử 1,10-phenantrolin
I NGUYÊN TẮC
Ion Fe2+ tạo phức màu đỏ cam với 3 phân tử 1,10-phenantrolin gọi tên là Ferroin
Fe2+
3 Fe
2+
3 +
Phức tồn tại dạng cation và tồn tại trong khoảng pH rộng từ 2.0 – 9.0, có hấp thu cực đại ở 508nm và hệ số hấp thu phân tử (ε) tại đó bằng 1.1*104 L.mol-1.cm
-1 Phức rất bền, có cường độ màu không thay đổi trong nhiều tháng Khoảng tuân theo định luật Beer là 0.13 – 5 µg/mL
Định luật Lambert Beer đuợc phát biểu dưới dạng biểu thức sau:
I
I
A lg o ε với A là độ hấp thu (mật độ quang), Io và I lần lượt là cường độ
Trang 2bức xạ trước và sau hấp thu; ε là độ hấp thu phân tử, l là chiều dày dung dịch mẫu cho bức xạ truyền qua và c là nồng độ chất phân tích trong dung dịch mẫu đo
Do chỉ có phản ứng màu chọn lọc giữa 1,10-phenantrolin với Fe2+ (tức là
Fe3+ mặc dù cũng phản ứng với 1,10-phenantrolin nhưng phức lại không có màu) nên ta có thể xác định được lượng Fe2+ khi có mặt Fe3+ Để xác định được tổng hàm lượng sắt ta khử ion Fe3+ về Fe2+ bằng các chất khử như hyroxylamin, hydrazin hoặc acid ascorbic
Trong bài thực tập này, ta xác định Fe2+ và tổng hàm lượng Fe Từ các dữ kiện đó ta tính được hàm lượng Fe3+
II HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ
1 Hóa chất
(NH4)2Fe(SO4).6H2O loại tinh khiết phân tích (chọn những tinh thể còn tốt, màu
đặc Dung dịch này chứa 1mg Fe/mL có thể kiểm tra nồng độ Fe bằng phép chuẩn độ oxy hóa khử, chất chuẩn là K2Cr2O7 hay KMnO4 khi dùng pha loãng dung dịch này 100 lần để có nồng độ 10µg Fe/mL
2 Dụng cụ
Máy so màu Prolabo, bình định mức 50 mL, pipet các loại
III CÁCH TIẾN HÀNH
1 Lập đồ thị chuẩn
Lấy vào 8 bình định mức 50.00mL chính xác các thể tích theo bảng 1
Bảng 1: Dựng đồ thị chuẩn Fe
Trang 3H2O Thêm đến vạch mức Phức này ổn định sau 10 phút
2 Chuẩn bị dung dịch xác định
Dùng pipet lấy một thể tích thích hợp mẫu thử vào hai bình định mức 50.00mL được
tiếp 1.00mL phenantrolin, dùng nước cất định mức đến vạch mức Sau 10 phút đo độ hấp thu của dụng dịch với dung dịch so sánh được chuẩn bị tương tự như hai dung dịch trên với thể tích nước cất bằng thể tích mẫu thử
Lưu ý: “thể tích thích hợp mẫu thử” trong trường hợp này được hiểu như thể tích mẫu chứa lượng Fe sao cho độ hấp thu vủa dung dịch mẫu nằm trong khoảng 1/3-2/3
độ hấp thu của dãy chuẩn
mẫu ở các thời điểm khác nhau Tuy nhiên để đảm bảo độ đúng của phép phân tích, nên chuẩn bị chuẩn và mẫu đồng thời
3 Đo đuờng chuẩn và mẫu:
Đo độ hấp thu quang học của các dung dịch chuẩn ở λmax 508 nm, cuvet 1cm
IV TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ KẾT QỦA
1 Dựng đồ thị sự phụ thuộc của A theo C.
Xác định lượng Fe(II) và tổng sắt
Lượng Fe(III) tính từ hiệu hai giá trị trên
Hãy biểu diễn lượng sắt ra mg/L hay ppm
2 Tính toán kết qủa theo phương pháp bình phương tối thiểu từ phương trình tuyến tính bậc nhất
A = a + bC
Trong đó C là nồng độ tính theo µg/mL
a, b là các hệ số hồi quy
Tính các hệ số a, b:
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
−
−
=
−
−
=
2 2
2
2 2
) (
) (
i i
i i i i
i
i i
i i i
i
C C
n
A C C A
C a
C C
n
A C A
C n b
Tính phương sai dư:
2
2 2
−
−
−
n
C A b A a A
n là số điểm trên đường chuẩn f = n – 2 là số bậc tự do.
Trang 4Tính độ lệch chuẩn cho các hệ số hồi quy a và b:
−
=
−
=
2 2
2
2 2
) (
) (
i i
i re
a
i i
re b
C C
n
C S
S
C C
n
n S
S
Biện luận về hệ số a: khoảng tin cậy εa tính theo công thức:
n
S
f
a = 0.95, ×
ε
tra hệ số Student trong bảng ở xác suất 0.95 độ tự do f = n – 2
n
S
f
b = 0.95, ×
ε
Từ các giá trị trên, thiết lập phương trình hồi quy như sau:
A = (a ± εa) + (b ± εb)C
Tính nồng độ chưa biết của Cx theo công thức:
b
a A
x
−
= Tính sai số của mẫu xác định theo phương pháp lan truyền sai số
2
2
) (
1 1
∑
− +
+
=
i i
i x re
x
C C
n b
A A n m
n b
S S
n: là số điểm trên đường chuẩn
m: số lần đo mẫu xác định
x
A ; giá trị trung bình của Ax của mẫu thử
i
A : giá trị trung bình của A của các điểm trên đường chuẩn.