Báo cáo thực hành hóa phân tích 4 trắc quang

Nguyên tắc Mẫu được phân hủy bằng pesunfat trong môi trường axit để chuyển các dạng của photpho có trong mẫu thành octo photphat.. Tổng photpho được xác định thông qua việc xác định oct

Bài 1: PHÂN HỦY MẪU BẰNG PESUNFAT VÀ XÁC ĐỊNH TỔNG

PHOTPHO TRONG NƯỚC (SMEWW 4500-P B).

1.1 Nguyên tắc

Mẫu được phân hủy bằng pesunfat trong môi trường axit để chuyển các dạng của photpho có trong mẫu thành octo photphat Tổng photpho được xác định thông qua việc xác định octo photphat tạo thành trong dung dịch phân hủy bằng phương pháp axit ascorbic

1.2 Bảo quản mẫu: Axit hóa mẫu đến pH < 2 bằng H2SO4 hoặc HCl và bảo quản ở 4C hoặc làm lạnh sâu mà không cần thêm bất cứ hóa chất bảo quản nào

1.3 Thiết bị, dụng cụ

 Autoclave hoặc thiết bị phân hủy mẫu (100-1100C)

 Chai thủy tinh có nút vặn chịu nhiệt

 Máy quang phổ UV-VIS

1.4 Hóa chất

 Chỉ thị phenolphtalein: 1% trong etanol

 Dung dịch H2SO4 10 N: cẩn thận thêm 300 ml H2SO4 (98 %, d = 1,84 g/ml) vào

600 ml nước cất và pha loãng đến 1000 ml

 (NH4)2S2O8 hoặc K2S2O8 rắn

 Dung dịch NaOH 1 M: hòa tan 40 g NaOH trong nước và pha loãng đến 1000 ml

1.5 Quy trình phân hủy mẫu

Lấy 50,0 ml mẫu cho vào chai thủy tinh có nút vặn, thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng thì thêm từng giọt dung dịch H2SO4 10

N đến khi mất màu hồng Thêm 1 ml dung dịch H2SO4 10 N và 0,4 g (NH4)2S2O8

hoặc 0,5 g K2S2O8 rắn, vặn chặt nút Cho mẫu vào autoclave hoặc thiết bị phân hủy mẫu và đun nóng ở 100-1100C trong khoảng 30 phút Để nguội đến nhiệt độ phòng Thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein và trung hòa bằng NaOH 1 M đến khi vừa xuất

hiện màu hồng Chuyển toàn bộ mẫu sang bình định mức và định mức đến 100 ml bằng nước cất

(Lưu ý:  Nếu dùng dung dịch pesunfat thì phải chuẩn bị trước khi sử dụng

 Trong trường hợp xuất hiện kết tủa khi trung hòa bằng NaOH thì không được lọc

bỏ kết tủa) P trong dung dịch phân hủy (ở dạng octo photphat) được xác định bằng

phương pháp axit ascorbic Xây dựng đường chuẩn với nồng độ photphat trong khoảng 0,05 ÷ 1,0 mg P-PO43- /l)

Kết quả thí nghiệm: Thu được Photpho trong dung dịch phân hủy được xác định bằng phương pháp axit ascorbic ở bài tiếp theo.

Bài 2: XÁC ĐỊNH PHOTPHO TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

AXIT ASCORBIC (SMEWW 4500-P E) 2.1 Nguyên tắc

Amoni molypdat và kali antimonyl tatrat phản ứng với octo photphat trong môi trường axit tạo thành axit dị đa photpho molypdic Axit dị đa này bị khử thành xanh molypden bằng axit ascorbic Đo mật độ quang của dung dịch ở bước sóng

880 nm có thể xác định được nồng độ P

Tùy thuộc vào việc xử lý mẫu nước cần phân tích mà kết quả xác định P có thể được phân thành:

 Photpho phản ứng (photpho hoạt động): bao gồm octo photphat, các photphat ngưng tụ khác như pyro -, tripoly -, hecxa, meta photphat, một số hợp chất photphat hữu cơ

 Photpho thủy phân trong axit: bao gồm các poly photphat không có phản ứng tạo sản phẩm xanh molypden Các dạng photpho này sẽ bị chuyển thành photpho phản ứng, sau khi đun sôi trong axit một thời gian

 Photpho tổng: gồm tất cả các dạng hợp chất chứa photpho trong nước ở dạng tan hay các hạt chất rắn Để xác định tổng P, cần phân hủy mẫu nước bằng một trong các phương pháp sau:

Phân hủy bằng hỗn hợp H2SO4 - HNO3

Phân hủy bằng pesunfat

2.2 Yếu tố ảnh hưởng

 Asen (> 0,1 mg/L) ảnh hưởng đến việc xác định P bằng phương pháp này, do asen cũng tạo ra sản phẩm có màu xanh tương tự như P

với nồng độ 10 mg/L

 S 2- , SiO32- không ảnh hưởng ở khoảng nồng độ 1,0  10 mg/L

2.3 Bảo quản mẫu

 Xác định các dạng photpho hòa tan: lọc mẫu ngay sau khi lấy và bảo quản ở  -10C hoặc bằng cách thêm 40 mg HgCl2 trong 1 lít mẫu (việc thêm HgCl2 sẽ bảo quản mẫu được lâu hơn nhưng khuyến cáo không nên dùng vì lý do môi trường)

 Xác định các dạng của photpho: bảo quản lạnh ở  -10C, không được axit hóa

 Xác định tổng photpho: axit hóa mẫu đến pH < 2 bằng H2SO4 hay HCl và bảo quản ở 4C hoặc làm lạnh sâu mà không cần thêm bất cứ hóa chất bảo quản nào

2.4 Dụng cụ hóa chất.

2 4.1 Dụng cụ – Thiết bị

 Máy quang phổ UV-VIS

 Các dụng cụ thủy tinh để pha chế và bảo quản, thuốc thử

2.4.2 Hóa chất.

 Dung dịch H2SO4 5 N: pha loãng 70 ml H2SO4 (98 %, d = 1,84 g/ml) thành 500 ml bằng nước cất

 Dung dịch kali antimonyl tatrat: hòa tan 1,3715 g K(SbO)C4H4O6.½H2O vào 400

ml nước cất trong bình định mức 500 ml, sau đó định mức thành 500 ml Bảo quản trong bình có nút thủy tinh

 Dung dịch amoni molypdat: hòa tan 20 g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 500 ml nước cất Bảo quản dung dịch trong bình thủy tinh có nút

 Dung dịch axit ascorbic 0,01 M: hòa tan 1,76 g axit ascorbic trong 100 ml nước cất Dung dịch bền trong 1 tuần khi bảo quản ở 4oC

 Dung dịch thuốc thử hỗn hợp: trộn cẩn thận theo thứ tự sau: 50 ml dung dịch

H2SO4 5 N, 5 ml dung dịch kali antimonyl tatrat, 15 ml dung dịch amoni molypdat

và 30 ml dung dịch axit ascorbic Lắc đều sau khi thêm mỗi thuốc thử Nếu trong

quá trình trộn hỗn hợp, dung dịch bị đục, thì lắc và để yên vài phút đến trong, sau

đó mới thêm tiếp dung dịch thuốc thử mới vào Thuốc thử hỗn hợp bền trong 4 giờ

ml bằng nước cất 1,00 ml dung dịch này chứa 50,0 g P-PO43- (nồng độ: 50 mg

P-PO43- /L)

 Dung dịch photphat trung gian: pha loãng 10,0 ml dung dịch photphat gốc thành

100 ml bằng nước cất 1,00 ml dung dịch này chứa 5,0 g P- PO4 3  (nồng độ: 5,0

mg P-PO43- /L)

 Dung dịch photphat làm việc: pha loãng 5,0 ml dung dịch photphat trung gian thành 100 ml bằng nước cất 1,00 ml dung dịch này chứa 0,25 g P- PO4 3- (nồng độ: 0,25 mg P-PO43- /L)

2.5 Quy trình phân tích

Lấy 10,0 ml mẫu vào ống nghiệm hay bình tam giác, thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng, thì thêm từng giọt H2SO4 5 N đến lúc mất màu Thêm 1,6 ml dung dịch thuốc thử hỗn hợp, lắc cẩn thận Để yên 10 phút (nhưng không quá 30 phút), rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng 880 nm, với dung dịch mẫu trắng làm dung dịch so sánh

Xây dựng đường chuẩn:

 Pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0,01 ÷ 0,25 mg P-PO43- /L theo bảng sau:

Bảng: Dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0,01 ÷ 0,25 mg P-PO43- /L

STT

Thể tích dd phptphat làm việc

Thể tích dd thuốc thử hỗn hợp

Nồng độ photphat (mg P-PO43-/

 Cách tiến hành xác định photphat trong các mẫu chuẩn như quy trình trên

 Mẫu trắng: tương tự như mẫu chuẩn nhưng thay dung dịch làm việc bằng nước cất

 Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CP-PO43-)

 Kết quả thí nghiệm

Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CP-PO43-)

0,02

Từ dữ liệu trên ta có đồ thị đường chuẩn như sau:

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

f(x) = 0.11 x − 0.11 R² = 1

Đường chuẩn xác định photpho trong nước

- Phương trình đường chuẩn y =0,6223x + 0.0017, hệ số tương quan r = 0,9998

Nồng độ photphat trong mẫu được xác định dựa vào phương trình đường chuẩn.

-Đo độ hấp thụ quang (A) của mẫu là 0,026 (Abs)

Theo phường trình đường chuẩn ta có:

y =0,6223x + 0.0017

 Amẫu = 0,6223Cmẫu + 0.0017

 0,026 = 0,6223Cmẫu + 0.0017

 Cmẫu = 0,039 (M)

Vậy hàm lượng photpho trong nước được xác định bằng phương pháp axit ascorbic là: Cmẫu = 0,039 (M)

Bài 3: XÁC ĐỊNH OXY HÒA TAN TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG

PHÁP WINKLER 3.1 Khái niệm DO.

DO (Dessolved Oxygen) là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các thủy sinh Trong các chất khí hòa tan trong nước, oxy hòa tan đóng một vai trò rất quan trọng oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là điều kiện không thể thiếu của quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật Khi nước

bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan trong nước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ thấp hơn so với DO bảo hòa tại điều kiện đó Vì vậy DO được sử dụng như một thong số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của các nguồn nước DO có nghĩa lớn đối với quá trình tự làm sạch của sông Đơn vị tính của DO thường dùng là mg/l

3.2 Nguyên tắc.

Trong môi trường kiềm, DO sẽ oxy hóa Mn(II) được thêm vào đến Mn(IV):

MnSO4 + KOH = Mn(OH)2 + K2SO4

Mn(OH)2 + O2 = 2H2MnO3

Tiếp đó, Mn(IV) sẽ oxy hóa I- them vài đến I2 trong môi trường acid:

H2MnO3 + 2KI + 2H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + 3H2O + I2

cách chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3, chỉ thị tinh bột:

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI

3.3 Các ion cản trở.

Các tác nhân oxy hóa như NO2- , Fe3+: do khả năng oxy hóa I-, thêm vào với phản ứng (1.3), đưa đến kết quả lớn hơn ( sai số dương)

Các tác nhân khử như SO32-, Fe2+, S2-: do khả năng khử I2 tạo ra từ phản ứng (1.3), đưa đến kết quả nhỏ hơn ( sai số âm)

Phương pháp Winkler cải tiến: sử dụng NaN3 (natri azit) để loại trừ sự cản trở của NO2- Khi đó, lúc acid hóa:

NaN3 + H+ = HN3 + Na+

HN3 + NO2- + H+ = N2 + N2O + H2O

3.4 Tiến hành

đầu hút sát đáy chai và mẫu dâng đầy dần, để mẫu tràn khỏi chai một ít Đậy nút chai cho tràn mẫu thừa

- Dùng pipet thêm 1ml dd MnSO4 vào, cho đầu pipet gần sát đáy chai rồi từ từ thả thuốc thử và kéo lên dần

- Đậy nút chai, trộn đều bằng cách lật đảo chai vài lần

- Thêm 1ml H2SO4 (hay H3PO4) đậm đặc (cho acid chảy dọc xuống từ cổ chai)

- Đậy nút chai, lắc để trộn lẫn vài lần, cho đến khi tan hết kết tủa bông

bình)

- Chuẩn độ mỗi bình bằng Na2S2O3 0,01N chuẩn, chỉ thị tinh bột (Cho dung dịch Na2S2O3 đến khi có màu vàng rơm rồi mới them chỉ thị và chuẩn độ tiếp cho đến khi màu xanh biến mất)

Chú ý: nếu mẫu lấy ở hiện trường xa PTN thì phải cố định oxy bằng các bước từ

(1) đến (5) và bảo quản lạnh

3.5 Tính toán

Nồng độ DO được tính theo công thức:

DO (mg/l) = 50.(V −2) 80 X V Trong đó: X là thể tích Na2S2O3 0,01N tiêu tốn, ml

V là thể tích chai Winkler, ml

 Kết quả thí nghiệm

Sau khi chuẩn độ 2 bình bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,01N, ta có thể tích

Na2S2O3 tiêu tốn lần lượt là 0,4ml; 0,4ml và thể tích chai Winkler là 150ml

Từ kết quả trên ta thấy nồng độ DO của bình 1 và bình 2 bằng nhau do thể tích chuẩn độ 2 bình bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,01N bằng nhau

Trong môi trường kiềm, DO sẽ oxy hóa Mn(II) được thêm vào đến Mn(IV):

MnSO4 + 2KOH = Mn(OH)2 + K2SO4

2Mn(OH)2 + O2 = 2H2MnO3

10-3 (mmol)  2.10-3

Tiếp đó, Mn(IV) sẽ oxy hóa I- them vài đến I2 trong môi trường acid:

H2MnO3 + 2KI + 2H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + 3H2O + I2

2.10-3

cách chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3, chỉ thị tinh bột:

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI 2.10-3

4.10-3(mmol)

Số mmol của Na2S2O3 (C M Na

2S2O3

=C N Na

2S2O3do số e trao đổi n=1)

n Na2S2O3= CM.V = 0,01.0,4= 4.10-3 (mmol)

Theo phương trình trên ta có:

n O2 = 1.10-3 (mmol)

Khối lượng của oxi có trong nước

m O2 = 1.10-3.32 = 0,032 (mg).

Nồng độ DO trong mẫu nước phân tích là:

DO (mg/L) = m O2

V Winkler=

0,032 150.10− 3=0,213 (mg/L).

Bài 4: XÁC ĐỊNH ĐỒNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG VI SAI 4.1 Cơ sở phương pháp.

Hàm lượng đồng trong hợp kim được xác định theo phương pháp quang phổ

đo quang vi sai ở dạng phức Cu(NH3)42+ Phức này có cực đại hấp phụ ở bước sóng cực đại 620nm Độ hấp thụ quang dung dịch phân tích được đo với dung dịch so sánh là dung dịch phức chất có nồng độ Co đã biết Có hai cách xác định nồng độ theo phương pháp đo vi sai là phương pháp đồ thị chuẩn và phương pháp tính

4.2 Cách tiến hành.

4.2.1 Phương pháp đồ thị chuẩn.

Chuẩn bị 5 bình định mức loại 25ml pha chế dãy dung dịch chuẩn có thành phần như bảng sau:

tại bước sóng 620 nm Giả sử ta đo được độ hấp thụ quang của dung dịch nghiên cứu là Ax’ ta sẽ có biểu thức như sau:

Ax’ = Ax - A0 = ɛl(Cx – C0)

Dựa vào đồ thị chuẩn A’- C ta dễ dàng tính được nồng độ CX

 Kết quả thí nghiệm

A’1 = 0,105

A’2 = 0,211

A’3 = 0,322

A’4 = 0,428

A’x = -0,047

 Xác định đồng theo phương pháp đồ thị chuẩn

Áp dụng công thức pha loãng C1V1 = C2V2 ta tính được nồng độ và mật độ quang sau khi đo như sau:

Nồng độ C

Mật độ

quang A

(Abs)

Từ dữ liệu trên ta có đường chuẩn như sau:

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

f(x) = 54 x − 0.11 R² = 1

Xác định Cu2+ bằng phương pháp đồ thị chuẩn

Phương trình đường chuẩn: y = 54x – 0,1115 với hệ số tương quan r = 0,99995

Hàm lượng Cu2+ được xác định dựa trên phương trình đường chuẩn

y = 54x – 0,1115

Ax’ = 54CCu2+ – 0,1115

-0,047 = 54CCu2+ – 0,1115

CCu2+ = 1,194.10-3 (M)

Vậy hàm lượng CuSO4 được xác định dựa trên phương trình đường chuẩn là:

CCu2+ = 1,194.10-3 (M)

4.2.2 Phương pháp tính.

Chuẩn bị 3 bình định mức có dung tích 25ml pha chế một dung dịch có thành phần như sau:

Dung dịch chuẩn Dung dịch so

sánh

MKT

Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở trên ở bước sóng 620nm

Từ biểu thức (2) (3) ta có: A x ' Ai ' = Cx−C 0 Ci−C 0 Suy ra Cx = Ax ' Ai '(Ci - C0) + C0

Hay có thể viết: Cx = F.Ax’ + C0 (F=Ci−C 0 Ai )

Như vậy với phương pháp tính toán ta chỉ cần đo độ hấp thụ quang của dung dịch phân tích và độ hấp thụ quang của một dung dịch chuẩn có nồng độ Ci thay cho việc phải đo độ hấp thụ quang của nhiều dung dịch chuẩn như phương pháp đồ thị chuẩn Từ các kết quả thu được tính toán nồng độ CuSO4 trong mẫu kiểm tra theo phương pháp tính

 Kết quả thí nghiệm

Ai’= 0,204 (Abs)

Ax’= -0,047 (Abs)

Áp dụng công thức pha loãng C1V1 = C2V2 ta tính được nồng độ CuSO4 sau khi định mức 25ml và đo được mật độ quang như sau:

Dung dịch chuẩn Dung dịch sao sánh

Nồng độ CuSO4 đã định

Vậy nồng độ CuSO4 trong mẫu kiểm tra là:

Cx = Ax ' Ai '(Ci - C0) + C0

= −0.0470.204 (0,006 – 0,002) + 0,002

= 1,078.10-3 (M).

 Nhận xét: Như vậy có hai cách xác định nồng độ CuSO4 theo phương pháp vi sai

là phương pháp đồ thị chuẩn với kết quả CCu2+ = 1,194.10-3 (M) và phương pháp tính với kết quả CCu2+ = 1,078.10-3(M) Việc hai kết quả trên có sự chệnh lệch có thể do: