Bài giảng các khái niệm cơ bản của hóa phân tích

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA HÓA PHÂN TÍCH NỘI DUNG 1.. Các bước cơ bản trong hóa phân tích 4.. Mục đích vai trò của hóa phân tích - Nguồn gốc hóa phân tích - Hóa phân tích định t

BÀI GIẢNG HÓA PHÂN TÍCH

Giảng viên : Nguyễn Thị Hiển

Bộ môn Hóa Học – Khoa Môi Trường

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CỦA HÓA PHÂN TÍCH

NỘI DUNG

1 Mục đích, vai trò của hóa phân tích

2 Phân loại phương pháp phân tích

3 Các bước cơ bản trong hóa phân tích

4 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị đo

5 Các loại nồng độ trong hóa phân tích

1 Mục đích vai trò của hóa phân tích

- Nguồn gốc hóa phân tích

- Hóa phân tích định tính

- Hóa phân tích định lượng

2 Phân loại phương pháp phân tích

+ Phân loại theo bản chất của phương pháp

- Phương pháp phân tích hóa học: độ chính xác cao (0,1% -0,01%), độ nhạy chưa cao, chỉ dùng khi hàm lượng chất cần PT trong mẫu lớn hơn 10-2%

- Phương pháp phân tích công cụ: độ chính xác chưa cao, độ nhạy cao (cho phép xác định các thành phần rất nhỏ trong mẫu, 10-8- 10-9 %)

+ Phương pháp hóa lí: pp so mầu, pp điện hóa…

+ Phương pháp vật lí: pp quang phổ hấp thụ nguyên tử, pp quang phổ phát xạ…

- Phương pháp sinh hóa

2 Phân loại phương pháp phân tích

+ Phân loại theo khối lượng mẫu và lượng chứa chất cần phân tích trong mẫu: gam : phân tích thường lượng

xentigam : phân tích bán vi lượng

miligam : phân tích vi lượng

microgam : phân tích siêu vi lượng

3 Các bước cơ bản trong hóa phân tích

Lấy mẫu → chuyển mẫu thành dung dịch phân tích → đo xác định → tính kết quả

Bước 1: Lấy mẫu và xử lí mẫu: mẫu lấy để phân tích phải đảm bảo tính đại diện, tùy đối tượng, tùy mục đích sẽ có nguyên tắc khác nhau.

Mẫu sau khi lấy về phải lập hồ sơ của mẫu và bảo quản đúng cách.

3 Các bước cơ bản trong hóa phân tích

Bước 2: Khoáng hóa mẫu: chuyển mẫu thành dung dịch phân tích

Yêu cầu:

- Chọn hóa chất có tính chất đối kháng với tính chất của mẫu

- Sử dụng hóa chất từ đơn giản đến phức tạp

Các phương pháp khoáng hóa:

- Khoáng hóa ướt

- Khoáng hóa khô

Sau khi khoáng hóa và chuyển mẫu thành dung dịch phân tích cần tách các chất gây nhiễu hoặc chuyển chất cần phân tích sang dạng có thể xác định được bằng các pp định tính, định lượng

3 Các bước cơ bản trong hóa phân tích

Bước 3 : sử dụng các phương pháp phân tích để đo xác định yếu tố cần phân tích sao cho thích hợp.

Bước 4: Tính toán kết quả.

4 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị đo

4.1 Hóa chất

Phân hạng hóa chất: dựa vào độ tinh khiết để phân hạng

- Hóa chất tinh khiết hóa học (TKHH) (độ tinh khiết ≥ 99,9%)

- Hóa chất tinh khiết phân tích (TKPT) (độ tinh khiết = 99%)

- Hóa chất tinh khiết (độ tinh khiết = 95%)

- Hóa chất kỹ thuật (độ tinh khiết từ 80-85%)

Nước tinh khiết: gồm nước sạch (trao đổi ion) và nước cất (1 lần, 2 lần) Mức độ tinh khiết của nước phân hạng giống như hóa chất.

+ Trong phân tích thường lượng dùng hóa chất TKPT

Trong phân tích vi lượng và siêu vi lượng dùng hóa chất TKHH

4 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị đo

Dụng cụ: gồm các dụng cụ thủy tinh và các máy đo

- Buret, pipet, bình định mức: dùng để đo chính xác thể tích dd

- Ống đong, cốc, bình chuẩn độ (bình tam giác): đo thể tích gần đúng

- Máy đo: so màu, đo pH, đo độ dẫn điện, đo điện thế…

- Cân: Cân phân tích (sai số ± 10-4g, ± 10-5g, ± 10-6g)

Cân kỹ thuật (sai số ± 10-2g, ± 10-3g)

4 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị đo

Chú ý: + Sử dụng dụng cụ đúng qui cách, đúng thao tác

+ Khi cân cần xác định khối lượng mẫu hoặc lựa chọn cân để đảm bảo sai số của việc cân không vượt quá sai số cho phép của phương pháp phân tích (thường =0,1%)

5 Một số loại nồng độ dùng trong phân tích

mct: khối lượng chất tan (gam)

mdd: Khối lượng dung dịch (gam)

Vmldd: thể tích dung dịch, coi bằng thể tích dung môi (nước) khi lượng chất tan nhỏ, coi như không đáng kể.

Khối lượng riêng của nước là 1g/ml, nên có thể thay: mdd (g) = Vdd (ml)

(5) Nồng độ mol/lít: CM

(6) Nồng độ đương lượng gam: CN hoặc N

n : là chỉ số đương lượng của chất tan.

mct: khối lượng chất tan

Mct: khối lượng mol của chất tan

Đct: đương lượng mol của chất tan, Đct = Mct/n

Tính chỉ số đương lượng:

∗ mỗi phản ứng có cách tính khác nhau

- Phản ứng axit-bazo: n là số nhóm OH- hoặc H+ của 1 phân tử chất đã p/ư H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O

Chỉ số đương lượng của NaOH là 1, của H3PO4 là 1

H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O

Chỉ số đương lượng của NaOH là 1, của H3PO4 là 3,

- Phản ứng oxy hoá khử: n là số elctron cho (hoặc nhận) của 1 đơn vị chất p/ư.

Chỉ số đương lượng của KMnO4 là 5 : Mn+7 + 5e → Mn+2

Chỉ số đương lượng của KMnO4 là 1 : Mn+7 + 1e → Mn+6

- Phản ứng kết tủa: n tính theo qui ước.

- Ví dụ: AgNO3 + Cl- = AgCl ↓ + NO3-

- Qui ước ĐAgNO3 = MAgNO3 , theo đó tính ĐCl-= MCl- (tức n = 1)

- Phản ứng tạo phức: n tính theo qui ước

- Ví dụ: Al3+ + Na2H2Y = AlY- + Na2+ +2H+

- Qui ước ĐNa2H2Y = MNa2H2Y /2 , theo đó ĐAl3+ =MAl3+/2 (n=2)

Bài tập 1

Cho biết chỉ số đương lượng của các chất trong các phản ứng chuẩn độ sau: H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2

NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2

NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + H2O

Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + NaI

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4 ↓ + KNO3

Đáp án Bài tập 1

Chỉ số đương lượng của các chất trong các pu chuẩn độ là:

H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2

2AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4 ↓ + 2KNO3

n=1 n=2

Bài tập 2:

Tính nồng độ C%, CM, N, ppm, ppb của sản phẩm tạo ra khi cho 100ml dung dịch H2SO4 0,02M tác dụng với 100ml dung dịch NaOH 0,02M Biết phản ứng hoàn toàn tạo ra muối trung hòa.

Đáp án Bài tập 2:

Số mol NaOH : 0,1*0,02 = 0,002 mol

Phản ứng: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

Chỉ số đương lượng: n=1 n=2 n=2

Theo pu: số mol NaOH = 2*số mol H2SO4 ⇒ axit dư sau phản ứng

Sản phẩm là Na2SO4: có số mol = ½ số mol của NaOH: 0,001 mol.