Tài liệu CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH doc

Các loại phản ứng hoá học dùng trong hoá phân tích IV.. GV: Trần T Phương Thảo - Hoá học phân tích là khoa học nghiên cứu : „ Các phương pháp phân tích định tính „ Các phương pháp phân t

ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH

CHƯƠNG 1

GV: Trần T Phương Thảo -

NỘI DUNG CHÍNH

(2LT)

I Nội dung và yêu cầu của hoá phân tích

II Phân loại các phương pháp phân tích III Các loại phản ứng hoá học dùng trong hoá phân tích

IV Các giai đoạn của một phương pháp phân tích

1 Giới thiệu về Hóa phân tích

2 Các yêu cầu của Hóa phân tích

I NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU

CỦA HOÁ PHÂN TÍCH

Kiểm tra xem mẫu nước có đạt tiêu chuẩnkhông?

„ Mẫu nước có sự hiện diện của các ion

đó hay không? → Phân tích định tính

nhiêu? Có vượt chỉ mức cho phép hay không → Phân tích định lượng

1 Giới thiệu về Hóa phân tích

GV: Trần T Phương Thảo -

Hoá học phân tích là khoa học nghiên cứu :

„ Các phương pháp phân tích định tính

„ Các phương pháp phân tích định lượng

„ Các phương pháp kiểm tra các quá trình hóa lý và kỹ thuật hoá học.

1 Giới thiệu về Hóa phân tích

† Nhận danh cấu tử trong mẫu phân

tích.

† Đánh giá sơ bộ hàm lượng (đa lượng

(> 0,01%), vi lượng (vết))

BẰNG CÁCH:

† Chuyển chất phân tích về chất mới có

đặc trưng có thể nhận biết được

(màu, tinh thể, trạng thái vật lý xác

Phân tích định tính

8 GV: Trần T Phương Thảo -

Phân tích định tính

NH 4 + + OH - t

o

NH 3 + H 2 O

có khí mùi khai sinh ra

làm xanh quỳ tím

Có ion NH 4 + trong dd

tủa vàng

Test for Lead Pb(NO3)2

„ Vai trò chính trong HPT→ tuy nhiên do

độ phức tạp của mẫu trong thực tế mà tacần phải nhận danh mẫu trước thì mới cóthể tiến hành chọn PPĐL phù hợp

Phân tích định lượng

„ Kiểm tra quy trình công nghệ hóa học

„ Kiểm tra chất lượng sản phẩm

….

Các phương pháp kiểm tra

các quá trình hóa lý và kỹ

thuật hoá học.

GV: Trần T Phương Thảo -

„ Phát triển ngang tầm với các ngành KH khác

„ Có kiến thức về các môn khoa học tự nhiên

và tin học → nắm vững nguyên tắc củaphương pháp, phát triển pp mới trên cáccăn bản có sẵn

„ Có tính cẩn thận, kiên nhẫn, chính xác, sạch sẽ, trung thực và khả năng phán đoánkết quả phân tích

2 Các yêu cầu của hóa phân tích

II PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

và xác định thành phần các chất dựa trên tính chất vật lý : quang, điện, nhiệt, từ

PP hoá lý (PP PT dụng cụ) Kết hợp PP hóa học và vật lý

PP vi sinh Định lượng vết cấu tử dựa trên hiệu ứng của chúng với tốc độ phát triển của VSV

PP phân tích động học

PP phân tích dựa vào các phản ứng xúc tác

PP khác

- pp nghiền

- pp nhỏ giọt

- pp điều chế ngọc borat hay

phosphat

- pp soi tinh thể

PP phân tích dụng cụ

PHÂN LOẠI THEO LƯỢNG MẪU PHÂN TÍCH HAY KỸ THUẬT PHÂN TÍCH

Phân tích thô

1 – 10 g hay 1-10 ml

Phân tích bán vi lượng

10 -3 – 1 g hay 10 -1 -1 ml

Phân tích vi lượng

10 -6 – 10 -3 g hay 10 -3 -10 -1 ml

Phân tích siêu vi lượng

< 10 -6 g hay < 10 -3 ml

Phân tích lượng nhỏ (0.01 – 0.1%)

Blue solution

ƒ Tính chất vật lý và thành phần hoá học có mối liên quan với nhau.

„ Vừa kết hợp PPHH và PPVL

„ Sử dụng dụng cụ và thiết bị khá tinh

vi, phức tạp → gọi là PPPT dụng cụ

„ Gồm có: pp phổ nghiệm, pp điện hoá, pp sắc ký và một số pp khác.

c Phương pháp hóa lý

GV: Trần T Phương Thảo -

ƒ Thực hiện pứhh

ƒ Kết hợp máy đo quang phổ thấy được để

đo cường độ màu của phức

ƒ Nồng độ Fe càng nhiều thì cường độ màu

Test for Iron (FeCl3)

Test for Co2+ (e.g Co(NO3)2)

solution

Blue solution

GV: Trần T Phương Thảo -

„ PP VẬT LÝ và PP HÓA LÝ: không còn ranh giới rõ ràng.

„ PPVL + PPHL: ghép chung thành

PP phân tích dụng cụ.

NHẬN XÉT

„ PP soi tinh thể dưới kính hiển vi

„ Phân biệt CuSO 4 và BaSO 4

PP soi tinh thể dưới kính hiển vi

„ Mẫu phân tích và thuốc thử rắn đượcnghiền trong cối sứ

„ Nguyên tố cần phát hiện sẽ tạo hợp chấtmới với thuốc thử

„ Hợp chất mới có tính chất đặc trưng: màu, mùi…để nhận diện

PP nghiền

GV: Trần T Phương Thảo -

„ Dựa vào hiện tượng mao dẫn và hấp phụ

lọc…

„ Giấy lọc: chất lỏng thấm vào giấy, sảnphẩm mang màu tạo thành bị hấp phụ ở một phần nhỏ của giấy làm tăng độ nhạycủa pứ

PP nhỏ giọt

Nhận biết [Fe(CN) 6 ] 4- và SCN - trong cùng một mẫu

PP nhỏ giọt

Giấy lọc tẩm FeCl 3

Màu xanh của phức

Phức màu

đỏ máu

xung quanh

GV: Trần T Phương Thảo -

„ Một số kim loại phát ra bức xạ có màu đặctrưng khi đốt trên ngọn lửa xanh của đènkhí

2 Phân loại theo lượng mẫu phân

tích hay kỹ thuật phân tích

PPPT Cách thực hiện Lượng mẫu Dụng cụ

Thô Tách rắn khỏi lỏngbằng lọc

(1-10g) hoặc 1-10ml 50-500ml

Bán

vi lượng ly tâm

(10 -3 -1g) hoặc 10 -1 -1ml <50ml

Vi lượng hay phản ứng giọtkính hiển vi

10 -6 -10 -3 g

10 -3 -10 -1 ml <1ml

GV: Trần T Phương Thảo -

3 Theo hàm lượng chất khảo sát

„ Phân tích đa lượng:

… phân tích lượng lớn (0,1 - 100%)

… phân tích lượng nhỏ (0,01 - 0,1%)

„ Phân tích vi lượng (vết) : chất khảo sát có hàm lượng nhỏ hơn 0,01%

„ Phân tích lối ướt : mẫu dạng dd

„ Phân tích lối khô : mẫu dạng rắn

4 Theo trạng thái

chất khảo sát

GV: Trần T Phương Thảo -

1 Giới thiệu phản ứng hóa học

2 Phân loại phản ứng hóa học

3 Yêu cầu của phản ứng hóa học

III CÁC LOẠI PƯHH DÙNG

TRONG HPT

Phản ứng phân tích là phản ứng hoá học dùng trong PTĐT và PTĐL:

C + X? → A + B

1 Giới thiệu phản ứng hóa học

GV: Trần T Phương Thảo -

„ PưHH là quá trình tạo ra sự thay đổi thànhphần hoá học, cấu tạo của các chất

„ Nhiệm vụ PưHH:

… Hoà tan hoá chất, mẫu…

… Chuyển chất từ dạng oxy hoá sang dạng khử và ngược lại

… Tách, che và giải che các nguyên tố…

1 Giới thiệu phản ứng hóa học

„ Pứ làm thay đổi số oxy hóa của một số nguyên tố: phản ứng trao đổi điện tử (Pứoxy hóa khử)

„ Phản ứng không làm thay đổi số oxy hóa của các nguyên tố: phản ứng traođổi tiểu phân:

… Pứ acid – baz

Pứ tạo phức

2 Phân loại phản ứng hóa học

GV: Trần T Phương Thảo -

PHẢN ỨNG HÓA HỌC DÙNG TRONG HÓA PHÂN TÍCH

CÁC LOẠI PHẢN ỨNG HÓA HỌC DÙNG TRONG HPT

Phản ứng oxy hóa – khử Phản ứng trao đổi tiểu phân

Phản ứng acid - baz Phản ứng tạo tủa Phản ứng tạo phức

„ Hòa tan mẫu:

Phản ứng oxy hóa khử

3Cu + 8 HNO3 + 2NO + 4H 3Cu(NO3)2

Fe2+ + K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 ↓

kalihexacianoferat (III) xanh turbin

Phản ứng tạo tủa

„ Định lượng:

SO42- + BaCl2 → BaSO4↓ + 2Cl

-„ Tách nhóm:

Vd: tách Ag+, Pb2+, Hg22+ ra khỏi hỗn hợp dd của chúng với Fe3+, Al3+,

Phản ứng tạo tủa

GV: Trần T Phương Thảo -

„ Ký hiệu: [ M Lx]n+

„ M: thường là nguyên tố kim loại chuyển tiếp (phụ tầng d chưa lấp đầy điện tử)

„ Ligand L : nguyên tố hoặc nhóm nguyên tố có electron tự do

Phản ứng tạo phức

Phản ứng tạo phức

GV: Trần T Phương Thảo -

3.1 Yêu cầu của PỨ phân tích

3.2 Yêu cầu của thuốc thử trong hoá phân tích

3.3 Yêu cầu của dd chuẩn (thuốc thử có nồng độ chính xác)

3 Yêu cầu của phản ứng HH

GV: Trần T Phương Thảo -

YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC THUỐC THỬ DÙNG TRONG HPT

Độ tinh khiết cao H/ chất kỹ thuật X ≤ 99%

- Độ loãng giới hạn : thể tích dung môi tối đa (ml) dùng để hòa tan 1 g cấu tử

X mà vẫn còn phát hiện được X

Tính chọn lọc (đặc hiệu) cao

„ Tinh khiết, tính chọn lọc cao

„ Tính nhạy cao: có khả năng phát hiện X dù ở hàm lượng thấp

… Giới hạn phát hiện (μg/ml)

… Độ loãng giới hạn (ml/g)

… Thời gian dấu hiệu nhận biết

3.2 Yêu cầu của thuốc thử trong

hoá phân tích

GV: Trần T Phương Thảo -

„ Giới hạn phát hiện (μg/ml): lượng

X tối thiểu (ppm) mà thuốc thử vẫn còn khả năng phát hiện được

Ví dụ: Giới hạn phát hiện của SCNđối với Fe3+ là 0,25 (μg/ml)

-3.2 Yêu cầu của thuốc thử trong

hoá phân tích

„ Độ loãng giới hạn (ml/g): thể tích dung môi tối đa hoà tan 1g X mà vẫn còn phát hiện được X

„ Thời gian dấu hiệu nhận biết xuất hiện:

Ví dụ: SCN- phát hiện Fe3+ nhạy hơn

NH4OH do tủa đỏ nâu xuất hiện chậm hơn

3.2 Yêu cầu của thuốc thử trong

hoá phân tích

GV: Trần T Phương Thảo -

„ Dạng bột mịn có thể cân chính xác tới 0,1 - 1mg

cân

3.3 Yêu cầu của dd chuẩn C

1 Giai đoạn chọn mẫu

2 Giai đoạn chuyển mẫu thành dd

3 Chọn phương pháp thích hợp và thực hiện phản ứng

4 Kiểm chứng kết quả và xử lý kết quả phân tích

IV CÁC GIAI ĐOẠN CỦA MỘT

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

GV: Trần T Phương Thảo -

Phải có tính chất đại diện cho toàn lô hàng.

„ Chọn mẫu riêng: chọn ngẫu nhiên ở các

vị trí (đơn vị) khác nhau của lô hàng

„ Chọn mẫu ban đầu: chọn đại diện ở các

vị trí (đơn vị) khác nhau của mẫu riêng → mẫu chung

„ Chọn mẫu trung bình:

mẫu chung → nghiền → rây → trộn

1 Giai đoạn chọn mẫu

Mẫu trung bình thí nghiệm chia làm 3 phần:

… Nơi giao hàng giữ

… Nơi nhận hàng giữ

… Nơi phân tích giữ

1 Giai đoạn chọn mẫu

GV: Trần T Phương Thảo -

1 Giai đoạn chọn mẫu

Nếu mẫu chung quá lớn

1000oC → hoà tan bằng dung môi thích

2 Giai đoạn chuyển mẫu thành dd

GV: Trần T Phương Thảo -

Yêu cầu pp: độ nhạy, độ chọn lọc, tốc độ phân tích cao và cho kết quả gần kết quả thực.

„ Thực hiện phản ứng với thuốc thử thíchhợp theo điều kiện xác định

„ Quan sát dấu hiệu đặc trưng xuất hiện → định tính.

„ Đo thể tích, cân khối lượng hợp chất tạo

ra → định lượng.

3 Chọn phương pháp thích hợp và

thực hiện phản ứng

„ PTĐT: kiểm tra bằng phản ứng đặc hiệu khác.

nhận, biểu diễn kết quả theo yêu cầu

4 Kiểm chứng kết quả

và xử lý kết quả phân tích

3 Sắt trong dd là Fe3+: tùy hàm lượng Fe3+

có thể dùng:

Nếu [Fe3+] > 10-3M: dùng PP hóa học.

… PP phân tích khối lượng

… PP phân tích thể tích (chuẩn độ oxy

hóa khử, chuẩn tạo tạo phức với

EDTA…)

Nếu hàm lượng sắt (III) quá bé:

… Dùng PP so màu (PP quang phổ hấp

thu thấy được)

GV: Trần T Phương Thảo -

VD: Để xác định hàm lượng SiO2; Al2O3,

Fe2O3, CaO, MgO; K2O và Na2O trong một mẫu cao lanh, người ta cân 0,3000 g mẫu, chuyển vào chén Ni và thêm vào 3g KOH Nung chảy hỗn hợp nói trên ở nhiệt độ thích hợp, làm nguội và hòa tan khối rắn thu được bằng acid HCl

tan mẫu?

„ Cơ cạn 2 lần, lọc tủa SiO2; nung; cân và xác định hàm lượng của nĩ trong mẫu.

„ Dùng EDTA để chuẩn độ Al3+, Ca2+, Mg2+ ởđiều kiện thích hợp

„ Dùng 1,10- phenanthroline tạo phức đỏ cam với ion Fe (dạng Fe2+ ) rồi đem đo quang và

so sánh với các dung dịch chứa Fe2+ đã biết trước nồng độ

„ Đo cường độ phát xạ của nguyên tử K và

Na trong mẫu rồi so sánh với chuẩn để biết hàm lượng

… Theo kỹ thuật phân tích

24,4%Al2O3, 6,5%Fe2O3, 0,51%CaO,

1,07%MgO; 3,2%K2O & 0,10%Na2O)