ĐẠI CƯƠNG hóa PHÂN TÍCH

Về phương tiện có thể hiểu đó là: dụng cụ, thuốc thử, chất chuẩn, thiết bị, v..v…Phương pháp và phương tiện của phân tích thay đổi thường xuyên để đưa ra những hướng mới, sử

ĐẠI CƯƠNG HÓA PHÂN TÍCH

Mục tiêu học tập

• Trình bày được đối tượng, chức năng

và phân loại của hóa học phân tích

• Nêu được nội dung của hóa học phân

tích

• Giải thích được các bước thực hiện

của qui trình phân tích

LỊCH SỬ

Từ thuật giả kim (Alchemy) đến hóa học (chemistry)

- Đất đá nóng chảy thành kim loại

- Hai chất pha trộn với nhau bốc cháy

- Nước ép từ một số cây cỏ chữa trị bệnh Con người bắt đầu suy nghĩ kết hợp quan sát với thử nghiệm để cố gắng tìm hiểu bản chất thế giới = nhà giả kim thuật (Alchemist)

- Thay đổi các kim loại phổ biến thành vàng

- Tìm ra một loại thuốc mà có thể chữa bá bệnh, thuốc “cải lão hoàn đồng”

Đến năm 1600 , các nhà giả kim thuật đã học cách quan sát và thử nghiệm để có thông tin hữu ích hơn cả ma thuật và phép thuật được gán cho trước đó bởi thuật giả kim Họ đã học được cách tạo ra giả thuyết, thu thập chứng

cứ và đi đén kết luận HÓA HỌC ra đời

LỊCH SỬ

- Phân tích hệ thống các nguyên tố bởi Justus von Liebig (Đức, 1803 – 1873)

Nhóm Ion Thuốc thử Đặc điểm

I Cl - , Br - , I - , SCN - AgNO3/HNO3 Tủa

II SO42- , CO32- , PO43- ,

BO2- , C2O4

tan/acid trừ BaSO4

III NO3- , MnO4- Không có thuốc thử

nhóm

GiỚI THIỆU MỘT SỐ KHÁI NiỆM Hóa phân tích là khoa học nghiên cứu về các

phương pháp xác định THÀNH PHẦN HÓA HỌC của chất và CẤU TRÚC của các hợp phần có trong

chất phân tích

• Định tính: nghĩa là có thể xác định xem chất phân tích được cấu tạo bởi những nguyên tố nào, nhóm chức nào, và phân tích xem các nguyên tố và các nhóm chức đó được sắp xếp và liên kết với nhau như thế nào (phân tích cấu trúc)

• Định lượng: dùng các phương pháp phân tích để xác định thành phần định lượng của các nguyên tố, các hợp chất hóa học trong chất phân tích

GiỚI THIỆU MỘT SỐ KHÁI NiỆM

Hóa phân tích là khoa học về các phương pháp phân tích hóa học và trong mức độ nhất định xác định cấu trúc hóa học

Về phương tiện có thể hiểu đó là: dụng cụ, thuốc thử, chất chuẩn, thiết bị, v v…Phương pháp và phương tiện của phân tích thay đổi thường xuyên để đưa ra những hướng mới, sử dụng những nguyên tắc mới nhằm giải quyết những vấn đề hiện tại và cả trong những lĩnh vực đã giải thích từ xa xưa

1 Giải quyết các vấn đề chung của phân tích hóa

học:

CHỨC NĂNG CỦA HÓA PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

phát triển và hoàn thiện những luận thuyết về các phương

pháp phân tích

2 Nghiên cứu các phương pháp phân tích hóa học:

định tính và định lượng một hệ thống chưa biết

3 Giải quyết các nhiệm vụ cụ thể của phân tích hóa học

CHỨC NĂNG CỦA HÓA PHÂN TÍCH HIỆN ĐẠI

Phát triển sản phẩm

Kiểm tra chất luợng sản phẩm

Nghiên cứu

y học và

lâm sàng

kiểm sóat các chất ô nhiễm

Phân tích bán vi lượng

0,01 – 0,1 g 0,1 – 0,3 ml

Phân tích siêu vi lượng

10-6 -10-12 g

10-6 -10-3 ml

1/ Theo thể tích và khối lượng chất phân tích:

2/ Theo bản chất các hợp phần của chất xác định:

• Phân tích đồng vị: nghiên cứu các nguyên tố nhân tạo (14C, 18O), hoặc cấu trúc HH (13C NMR)

• Phân tích nguyên tố (nguyên tử - ion): CxHyOzNt,

%C, %H

• Phân tích phân tử: sắc ký

• Phân tích nhóm chức: phản ứng, FTIR

• Phân tích chất: có nhiều cái chung với phân tích phân tử hay hay phân tích pha

• Phân tích pha: tách và xác định các hệ dị thể tham gia trong thành phần cấu trúc (ZnS + ZnO/khoáng)

PHÂN LOẠI

3/ Theo bản chất của phương pháp :

• Phương pháp phân tích hóa học cổ điển (“phân tích

ướt”): PP phân tích KL & PP phân tích TT (HPT1)

• Phương pháp phân tích công cụ (Instrumental

analysis) (HPT2)

PHÂN LOẠI

Kỹ thuật Đặc điểm được đo Độ lớn vật lý

Quang phổ

(Spectrometry)

Cường độ sóng điện từ bị hấp thu hay phát xạ bởi chất phân tích

Kỹ thuật Đặc điểm được đo Độ lớn vật lý

D G, D H Calory

HOÁ PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

• Phương pháp hóa học

• Phương pháp vật lý, hóa lý

HOÁ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG

• Phương pháp phân tích khối lượng

• Phương pháp phân tích thể tích (chuẩn độ)

• Phương pháp phân tích công cụ (phương pháp hóa

lý, vật lý)

HPT 2

HPT 1 Quantitative analysis

Instrumental analysis

HOÁ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG

• Phương pháp phân tích khối lượng

Khối lượng của chất phân tích / sản phảm phản ứng được xác định

• Phương pháp phân tích thể tích (chuẩn độ)

Thể tích / khối lượng của dung dịch chuẩn độ

đã phản ứng hoàn toàn với mẫu thử được xác định Hiện nay những phương pháp này vẫn còn sử dụng trong nhiều PTN, nhưng do tính kém chính xác và tốn thời gian nên đã được thay thế dần bằng phương pháp phân tích công cụ

HPT 1

Quantitative analysis

HOÁ PHÂN TÍCH CÔNG CỤ

Instrumental analysis

HOÁ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG

• Phương pháp phân tích công cụ (phương pháp hóa

lý, vật lý): đo lường độ lớn vật lý của mẫu đo

Độ dẫn Thế điện cực Độ hấp thu ánh sáng Cường độ phát xạ ánh sáng Khối lượng phân tử, khối lượng ion…

HPT 2

Instrumental analysis

HOÁ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG Instrumental analysis

CHUYÊN ĐỀ CHO CÁC HỌC PHẦN TỰ CHỌN

ĐỊNH HƯỚNG CHUYÊN NGÀNH

PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ TRONG XÁC

ĐỊNH CẤU TRÚC HÓA HỌC

• UV

• IR

• MS

• NMR

QUI TRÌNH PHÂN TÍCH HÓA HỌC

• xác định rõ mục tiêu: KTCL, tinh khiết, …

• yêu cầu phân tích: ĐT hay ĐL

Xác định đối tượng

• cỡ mẫu phân tích

• phương tiện, yêu cầu

Lựa chọn phương pháp

• "ở đâu

• "khi nào", "thế nào"

lấy mẫu thử

• tách̉ các chất cản trở

• tách̉ chất phân tích có tính định lượng

Xử lý mẫu thử

• Phương tiện phù hợp

• SOP

Tiến hành đo

• Thống kê mô tả

Xử lý kết quả

• Tính đặc hiệu,

• độ đúng, độ chính xác Đánh giá qui trình

HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1 Thiết kế một qui trình phân tích

• Thiết lập tiêu chuẩn cho một qui trình phân tích

(độ chính xác, độ đúng, độ nhạy, chi phí, quy

mô thực hiện, tiến độ thực hiện…)

• Xác định các yếu tố cản trở

• Lựa chọn phương pháp

• Thiết lập các tiêu chuẩn thẩm định

• Cách lấy mẫu

2 Thực hiện đánh giá của cơ sở bên ngoài (PTN

độc lập)

HÓA PHÂN TÍCH VỚI NGÀNH DƯỢC

Vật lý Hóa học Sinh học

HƯỚNG PHÁT TRIỂN Các chuyên ngành của khoa học phân tích

Phân tích môi

trường

Phân tích khoáng liệu

Phân tích hợp kim

Phân tích lâm

sàng

Phân tích thực phẩm

Phân tích mỹ

phẩm

Dược sĩ cần trang bị những kiến thức vững

vàng về Hóa học phân tích

CHƯƠNG TRÌNH KHUNG

Cân bằng HH và phản ứng dùng trong HPT

Phương pháp phân tích khối lượng

Đại cương về PP phân tích thể tích,

Phương pháp acid - base

Phương pháp oxy hóa khử

Phương pháp tạo kết tủa

Phương pháp tạo phức

PGS Vĩnh Định

TS Nguyên H Lạc Thủy

TS Ngô Thanh Diệp

TS Phan Thanh Dũng

TS Nguyên H Lạc Thủy

TS Phan Thanh Dũng PGS Võ T Bạch Huệ PGS Nguyễn Đức Tuấn PGS Vĩnh Định

TS Phan Thanh Dũng

CEM 262: Quantitative Analysis

Description: Preparation and quantitative analysis of chemical compounds Credit: 3 Credits (2 hours lecture, 1 hour recitation, 3 hours laboratory per

week)

Lecture topics:

1 Solution descriptions

2 Titrimetry including volumetric calculations

3 Significant figures; calculation of means and standard deviations; accuracy and precision; random, systematic, and gross errors; sample vs

population; confidence limits; Q test for rejecting outliers

4 Chemical equilibrium & activity

5 Solution chemistry of acids, bases and salts; equilibrium constants: Ka,

Kb, & Kw

6 Buffers, Henderson-Hasselbalch equation

7 Acid-base indicators & titration curves

8 Polyfunctional acids and bases

CHƯƠNG TRÌNH KHUNG

HPT 2

1 Chuẩn độ điện thế PGS Vĩnh Định

2 Chuẩn độ Ampe TS Phan văn Hồ Nam

3 Đại cương quang phổ PGS Võ T Bạch Huệ

4 Quang phổ UV-Vis TS Ng Hữu lạc Thủy

5 Quang phổ IR PGS Vĩnh Định

6 Quang phổ huỳnh quang PGS Vĩnh Định

Bài Tên GV

7 Quang phổ nguyên tử PGS Vĩnh Định

8 Các phương pháp chiết tách PGS Nguyễn Đức Tuấn

9 Đại cương sắc ký PGS Nguyễn Đức Tuấn

10 SKLM – SKC – SKG PGS Nguyễn Đức Tuấn

11 SKLHNC TS Phan Thanh Dũng

CHƯƠNG TRÌNH KHUNG

HPT 2

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

số liệu thu được

có gần với giá trị

thực có của mẫu

?

giá trị thực nằm ở khoảng nào của các số liệu thực

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

Đọc kết quả đo: ???

Các loại sai số

1/ SAI SỐ NGẪU NHIÊN

gây nên bởi những nguyên nhân không xác định được, không biết trước, không cố định, không theo qui luật nên không thể hiệu chỉnh hay loại trừ mà chỉ

có thể hạn chế bằng cách tăng số lần phân tích và

thao tác một cách cẩn thận đồng thời đánh giá các số liệu thực nghiệm bằng “thống kê mô tả” (Descriptive

stastistics) Sai số ngẫu nhiên ảnh hưởng đến độ

chính xác của phương pháp

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

n

x Xtb

SD

n

i

%100

%

Xtb

SD CV

RSD  

)1(

S

n

i

tb i

1/ SAI SỐ NGẪU NHIÊN

Độ chính xác

Hệ số biến thiên dùng để:

- đánh giá độ phân tán của dãy giá trị đo so với giá trị trung bình

- hoặc để so sánh độ chính xác của các dãy giá trị đo

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

n

x Xtb

SD

n

i

%100

%

Xtb

SD CV

RSD  

)1(

S

n

i

tb i

1/ SAI SỐ NGẪU NHIÊN

Độ chính xác

Hàm fx trong MS Excel:

- Xtb: AVERAGE

- S 2 : VAR

- SD: STDEV

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

1/ SAI SỐ NGẪU NHIÊN

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

1/ SAI SỐ NGẪU NHIÊN

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

1/ SAI SỐ NGẪU NHIÊN

- Ảnh hưởng đến độ đúng của giá trị thực nghiệm

Độ đúng: là mức độ sát gần của các giá trị tìm thấy so

với giá trị thật khi áp dụng qui trình được đề xuất trên cùng một mẫu thử đã được làm đồng nhất trong cùng điều kiện tiến hành

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

XÁC ĐỊNH SAI SỐ HỆ

THỐNG

Đới với mẫu đã biết trước hàm lượng:

Căn cứ vào k = (n-1) và P (95%) tìm

Nếu tlt > ttn : khơng có sai sớ hệ thớng

M

Xtb

t tn 



XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

Sai số ngẫu nhiên (Sai số không

xác định): xử lí theo thống kê

toán học

Sai số hệ thống (Sai số xác

định): tìm cách khắc phục và loại

trừ

Sai số thô: loại bằng chuẩn

Dixon hoặc test T

Khi kết quả đo khác xa với giá trị trung bình hay giá trị thực của mẫu

Số liệu nghi ngờ là: 126,7 mg

Xác định xem giá trị đo này có phải là sai số thô ?

2 1

x x

x

x Qtn

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

LOẠI SAI SỐ THÔ - bảng kiểm định T

Loại sai sớ thơ bằng test T

Các sai sớ thơ thường rơi vào các giá trị cực

để loại trừ:

Tlt : căn cứ vào n và vào P tra được Tlt

Ttn < Tlt : sớ liệu được giữ lại

Ttn > Tlt : sớ liệu bị loại trừ

SD X

X

T tn  ( max  tb) /

SD X

48

1 Sắp xếp lại các số liệu theo thứ tự tăng dần

2 Loại trừ số liệu không phù hợp bằng chuẩn Q hay

3 Tính giá trị trung bình X TB SD; RSD

4 Xác định giới hạn tin cậïy e, khỏang tin cậy µ

5 Báo cáo kết quả m = X TB  e

Các bước đánh giá kết quả phân

tích

6 So sánh 2 dãy số liệu: chuẩn F hoặc chuẩn T

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

49

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

Ví dụ: 3,080; 3,094; 3,107; 3,056; 3,112; 3,174; 3,198 (g/l)

50

SO SÁNH HAI PHƯƠNG SAI (TEST F)

nA: số lần thực nghiệm của dãy số liệu A,

nB: số lần thực nghiệm của dãy số liệu B,

B

A tn

S

S

F 

Tính Ftn:

So sánh giá trị Ftn với Flt

Flt phụ thuộc vào bậc tự do của hai thí nghiệm A và B và xác xuất thống kê (0,90; 0,95) (Bảng 3.4; nA: hàng ngang; nB: hàng dọc)

Flt > Ftn: không có sự khác biệt về độ lặp lại của A và B

Flt < Ftn: độ lặp lại của hai thí nghiệm A và B khác nhau

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

Kết quả phân tích bằng phương pháp A có:

Kết quả phân tích bằng phương pháp B có:

Bước 1: so sánh hai phương sai và

Bước 2: có hai trường hợp

XỬ LÝ SỐ LiỆU PHÂN TÍCH

53

SO SÁNH HAI SỐ TRUNG BÌNH -

TEST T

) /

1 ( )

/ 1

pool

tbB tbA

tn

n n

S

X

X t

B B

A

A pool

n n

S n

S

n SD

Trường hợp 1: hai phương sai khơng khác nhau

tlt được tra từ bảng (3.1) với đợ tự do (nA + nB -2) và P = 0,95

Trong MS Excel:

• ttn = t Stat

• tlt = t Critical

54

SO SÁNH HAI SỐ TRUNG BÌNH -

TEST T

n S

n S

X

X t

/ 1

/ /

/ /

2 2

2 2

2 2

B A

A A

B B

A A

n n

S n

n S

n S

n S

56

SO SÁNH HAI SỐ TRUNG BÌNH -

TEST T

S/C trong sách t.56,