Giáo trình T.H Hóa Phân Tích

T.H Hóa Phân Tích - ĐH Đà Nẵng

Họ và tên: Lê Thị Mùi

- Năm sinh: 1955

- Cơ quan công tác: Bộ môn Hóa phân tích - Khoa Hóa - Trường Đại học Sưphạm Đà Nẵng

- Email: lemui55@yahoo.com.vn

II PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH:

- Giáo trình có thể dùng tham khảo cho các ngành:

+ Chuyên hóa sư phạm+ Hóa kỹ thuật

+ Sinh môi trường+ Địa lý - Tài nguyên môi trường

- Các trường có thể sử dụng: Bách khoa, Sư phạm

- Yêu cầu kiến thức trước khi học môn này: Hóa đại cương, Hóa vô cơ

- Giáo trình này chưa xuất bản in

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LỜI NÓI ĐẦU

Phân tích định lượng có nhiệm vụ xác định thành phần định lượng của các cấu

tử có trong đối tượng phân tích Các cấu tử ở đây có thể là các nguyên tố, các hợpchất hoặc có thể là các gốc hoặc các nhóm chức (trong phân tích hữu cơ) Có thể nóiphần chủ yếu của hóa phân tích là phân tích định lượng

Phương pháp phân tích định lượng có thể chia thành hai nhóm: các phươngpháp hóa học và các phương pháp vật lý Ở giáo trình thực tập này chỉ đề cập đến cácphương pháp hóa học Các phương pháp hóa học chủ yếu dựa trên việc áp dụng cácphản ứng hóa học có liên quan đến cấu tử phân tích Các phương pháp hóa học khácnhau về phương pháp đo lượng thuốc thử hoặc sản phẩm tạo thành trong phản ứng,bao gồm:

- Phương pháp phân tích khối lượng dựa trên việc cân lượng sản phẩm phảnứng

- Phương pháp phân tích thể tích dựa trên việc đo chính xác thể tích dung dịchthuốc thử có nồng độ đã biết và từ đó tính lượng cấu tử cần xác định

Để giúp cho sinh viên khoa Hóa trường Đại học Sư phạm có những kiến thức

cơ bản về thực nghiệm phân tích định lượng hóa học, chúng tôi biên soạn giáo trình

“thực tập hóa học phân tích định lượng” này

Tuy nhiên, giáo trình đề cập đến nhiều phương pháp nên không tránh khỏi cónhững sai sót Chúng tôi rất mong được sự góp ý chân thành của bạn đọc

Đà Nẵng, tháng 9 năm 2006 Tác giả

PHẦN I

KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG

I NHỮNG ĐIỀU CHÚ Ý KHI LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG.

Trong phân tích định lượng, vấn đề quan trọng đặt ra cho chúng ta là phải tiếnhành phân tích như thế nào để có được kết quả phân tích tốt nhất, đáp ứng được yêucầu mong muốn

Kết quả phân tích không chính xác, trong rất nhiều trường hợp gây tác hại rấtlớn cho các công trình nghiên cứu khoa học, cho các quá trình sản xuất của các nhàmáy v.v

Chúng ta cần chú rằng, khi làm những thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác cao thìmỗi sai sót nhỏ trong quá trình thực hiện đều có thể gây sai số cho kết quả phân tích

Vì vậy, yêu cầu trước tiên và cơ bản nhất đối với người làm phân tích là tác phongcẩn thận, chính xác, phải triệt để tuân theo những qui tắc hết sức thông thường như:

- Chỗ làm việc phải sạch sẽ khô ráo, dụng cụ và hóa chất phải sắp xếp gọngàng, ngăn nắp và thuận tiện cho việc sử dụng

- Dụng cụ trước khi dùng phải rửa thật sạch Khi làm phải tuân theo đúng cácqui tắc về kỹ thuật thực hành một cách có suy nghĩ các động tác cũng như các điềukiện trong qui trình thí nghiệm

- Phải bảo đảm thực hiện cẩn thận mọi giai đoạn và động tác trong quá trìnhphân tích Nhiều khi chỉ một sai sót nhỏ, ví dụ: vô ý để dung dịch bắn ra ngoài vàigiọt thôi, kết quả phân tích đã có thể coi là không có giá trị (và phải làm lại) Cho nêntrong quá trình thí nghiệm, mỗi sinh viên cần tự rèn luyện cho mình có được tácphong làm việc cẩn thận, chính xác, biến nó thành thói quen hằng ngày

Tuy nhiên tập được những thói quen đó vẫn chưa phải là đầy đủ Ngay cảnhững người hoàn toàn không học về hóa học cũng có thể thực hiện được nhữngđộng tác kỹ thuật trong phân tích Nhưng họ không thể giải quyết được những vấn đềvấp váp dù là nhỏ nếu không có người hướng dẫn Họ không thể tự mình chọn đượcnhững phương pháp tốt nhất để nghiên cứu một chất, không thể sáng tạo ra nhữngphương pháp phân tích mới và không thể có nhận xét chính xác về các kết quả thuđược Tất cả những cái đó đòi hỏi phải có những nhận thức cơ bản về lý thuyết phântích và cũng cần phải chú ý đúng mức đến việc nghiên cứu phần lý thuyết này

Khi bắt tay vào một thí nghiệm phân tích, trước hết tìm hiểu thật thấu đáo các

cơ chế phản ứng hóa học xảy ra, ý nghĩa của các điều kiện đã nêu trong tài liệuhướng dẫn, mục đích của từng giai đoạn, từng động tác trong quá trình phân tíchv.v Làm như vậy chúng ta mới tránh được sự máy móc hoặc tùy tiện trong khi phântích và mới có thể đạt kết quả chính xác Cuối cùng vấn đề ghi chép trong khi làm thínghiệm cũng cần chú ý đến

Bất cứ trường hợp nào cũng không được ghi các số liệu, các phép tính vào mẫugiấy rời hay lòng bàn tay, mà phải ghi ngay vào sổ tay thí nghiệm Sổ tay đó là tàiliệu căn bản để kiểm tra lại kết quả phân tích trong trường hợp còn nghi ngờ

II CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG.

Có ba nhóm phương pháp lớn: Phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý vàphương pháp vật lý Trong tài liệu này chỉ giới thiệu về phương pháp hóa học.Phương pháp hóa học dựa vào phản ứng hóa học xảy ra giữa thuốc thử và chất cầntìm Phương pháp gồm:

1 Phân tích khối lượng: Là phương pháp cổ điển, nhưng đồng thời là phương

pháp tiêu chuẩn dùng để kiểm tra các phương pháp định lượng khác Căn cứ vàolượng cân được và công thức hóa học của các sản phẩm của quá trình phân tích, ta cóthể biết được khối lượng các thành phần của chất định tìm

2 Phân tích thể tích: Phương pháp này dựa vào phản ứng hóa học xảy ra giữa

dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ và dung dịch chất cần phân tích Căn cứ vàonồng độ và thể tích dung dịch thuốc thử đã dùng ta có thể xác định được hàm lượngchất cần phân tích

Tuy phương pháp này kém chính xác hơn phương pháp phân tích khối lượngnhưng đòi hỏi dụng cụ đơn giản và cho kết quả rất nhanh nên được ứng dụng rộng rãitrong thực tế

Dựa vào các phản ứng trong phân tích thể tích người ta chia ra làm 4 phươngpháp chính:

- Phương pháp trung hòa

- Phương pháp oxi hóa khử

- Cân thô: cho phép cân chính xác đến hàng gam

- Cân chính xác: có thể đạt đến độ chính xác từ 1 - 10mg (bao gồm các loại cân

kỹ thuật khác nhau)

- Cân phân tích

• Cân phân tích thường cho phép cân tối đa đến 200g, độ nhạy ± 0,1 - 0,2mg

• Cân bán vi, có thể cân đến 50 -100 gam, độ nhạy ± 0,01mg

• Cân vi phân tích có thể cân đến 10 - 20 gam, độ nhạy ± 0,001mg

• Cân siêu vi có thể đạt đến độ nhạy 10-6 - 10-9mg

Cân phân tích là loại dụng cụ bắt buộc phải có trong các phòng thí nghiệm phântích hóa học Phổ biến hơn cả là cân phân tích thường Có các loại sau:

a Cân hai đĩa.

Đòn cân nằm ngang (gọi tắt là cân hai đĩa) được cấu trúc theo nguyên tắc cánhtay đòn bằng nhau

b Cân một đĩa, đòn cân không bằng nhau.

Nguyên tắc cấu trúc như cân hai đĩa Điều khác cơ bản là trong cân một đĩa cảvật cân và quả cân đều được đặt ở một phía của đòn cân Sau khi đặt vật cần cân lên

đĩa cân, để đạt trạng thái cân bằng cần phải nhấc bớt quả cân ra khỏi đòn cân Tổngkhối lượng quả cân bị nhấc đi sẽ bằng khối lượng của vật cần cân (phương pháp thế).Điểm thăng bằng thường được xác định bằng phương pháp quang thay chophương pháp cơ như trong cân hai đĩa.

Cân một đĩa có ưu điểm là cân nhanh, tiện lợi và có độ chính xác cao hơn Cácquả cân đều được đặt trong buồng cân tránh được thao tác nhấc ra hay đặt quả cânvào hộp cân như khi cân trên cân hai đĩa

c Cân điện tử.

Trong cân điện tử không có đòn cân, dao như trong cân truyền thống Thay chocác đối trọng trong cân truyền thống, ở đây người ta dùng lực điện từ để cân bằng vớitrọng lực của vật cân Khi đặt vật cân lên đĩa cân thì cánh tay đòn bị lệch, điều nàyđược ghi nhận bởi một đetectơ ghi tín hiệu sai Tín hiệu này có tác dụng làm tăngcường độ dòng trong cuộn động cơ secvo Cường độ này được phản ánh qua tín hiệu

đo S tỷ lệ thuận với khối lượng mẫu Dùng phương pháp chuẩn hóa theo khối lượngmẫu chuẩn, có thể đọc trực tiếp khối lượng vật cân

Đối với các phép cân thông thường người ta dùng cân điện tử tải cao, đĩa đểtrần (độ nhạy ± 0,01g) Đối với các mục đích chính xác, người ta dùng cân phân tíchđiện tử, có độ nhạy (0,1mg - 0,01mg) Cân điện tử cho phép cân nhanh, chính xác

Do đó hiện nay, người ta có khuynh hướng thay các cân truyền thống bằng cân điện

tử, mặc dù giá có đắt hơn

2 Các phương pháp cân.

Muốn cân một lượng chất nào đó, trước tiên ta phải cân chính xác chén cân (hoặcbình cân) Ghi khối lượng (của cả chén cân lẫn vật cân) Hiệu giữa hai lần cân chính

là lượng cân cần phân tích

Để chất cần phân tích vào bình cân (hoặc chén cân) Cân thật chính xác cả bìnhlẫn vật, ghi khối lượng Sau đó lấy ra một lượng chất này (khoảng lượng cần thiếtdùng để phân tích) Cân lại bình cân và lượng chất còn lại trong bình Hiệu số khốilượng giữa hai lần cân chính là lượng đã lấy ra để phân tích

Cách cân một lượng chính xác cố định

Hai phương pháp chỉ ra ở trên cho ta cách cân một lượng thật chính xác nào đó.Muốn cân chính xác cố định chất cần phân tích, ví dụ: 1 gam Đầu tiên ta cân chénkhông, khi cân đã thăng bằng ta để thêm quả cân 1 gam vào đĩa cân bên kia (đĩa đểcác quả cân) Sau đó đổ dần chất phân tích vào chén cân cho đến khi cân trở lại thăngbằng

Hoặc ta cũng có thể cân lượng chính xác cố định (1 gam chẳng hạn) chất phântích bằng cách: đổ chất đó vào chén cân rồi cân cả chén lẫn vật Sau khi cân đã thăngbằng ta bỏ bớt quả cân 1 gam ở đĩa cân bên kia, rồi lấy dần chất phân tích ra cho đếnkhi cân trở lại thăng bằng

IV NGUỒN GỐC SAI SỐ KHI CÂN.

1 Sai số do cân và quả cân.

Bao gồm sai số do chỉnh cân không đúng, do cơ cấu không hoàn chỉnh của cân.Đáng chú ý là sai số do khối lượng không chính xác của các quả cân do sai sót khichế tạo cũng như do trong quá trình sử dụng quả cân bị bào mòn, bị bẩn v.v Vì vậy,

trước khi sử dụng cũng như trong quá trình sử dụng phải định kỳ kiểm tra quả cân.Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ của phòng cân dẫn tới sự đốt nóng không đều đòncân cũng làm dịch chuyển điểm không và gây ra sai số Tất nhiên, sai số này khôngđáng kể khi cân các lượng lớn, nhưng đối với các phép cân vi lượng thì phải rất chú

ý Trong những trường hợp này, phải kiểm tra điểm không trước và sau khi cân Khi

sử dụng cân để lâu không dùng hoặc khi cân cách đêm thì tốt hơn là nên mở hai cửahai bên của cân và nâng lên hạ xuống đòn cân một thời gian để thiết lập cân bằngnhiệt độ

2 Sai số do sự thay đổi điều kiện của chất cân, lọ cân, khí quyển (độ ẩm) trong thời gian cân.

3 Do người phân tích.

Làm việc thiếu kinh nghiệm hoặc không cẩn thận (nhầm lẫn khi ghi và đọc quảcân, đọc các số trên thang chia độ không chính xác, đánh rơi vãi hóa chất khi cânv.v )

4 Sai số do tác dụng nâng của không khí.

Một vật nhúng vào trong một chất lỏng hoặc trong một chất khí sẽ bị nâng lênmột lực bằng khối lượng chất lỏng hoặc chất khí bị thay thế Khi cân một vật trongkhông khí thì do khối lượng riêng của vật cân khác với khối lượng riêng của quả cânnên độ giảm khối lượng của vật cân khác với độ giảm khối lượng của quả cân do thểtích không khí bị chiếm chỗ của vật cân khác với thể tích bị chiếm chỗ của quả cân,

vì vậy gây ra sai số Chẳng hạn, khi cân trong không khí (quả cân bằng đồng thau) 1gNaCl sẽ nhẹ hơn khi cân trong chân không là 0,00042g

Trong phân tích định lượng thường phải xác định hàm lượng % của các cấu tửtrong mẫu phân tích thì sai số do hiệu ứng lực đẩy không khí thường là không lớn(<0,1%) Chỉ trong các trường hợp khi phải dùng các khối lượng tuyệt đối (ví dụ, khichuẩn hóa các dụng cụ đo thể tích bằng cách cân nước) thì phải hiệu chỉnh lượng cântrong chân không

5 Sai số do sự thay đổi khối lượng của vật cân trong thời gian cân Thường

do mấy nguyên nhân sau:

a) Vật cân hút ẩm Lượng nước do vật cân hút vào phụ thuộc bản chất của

từng chất, độ ẩm tương đối và nhiệt độ không khí Thông thường để đuổi hết nướchấp thụ và nước kết tinh người ta sấy ở nhiệt độ thích hợp và sau đó làm nguội trongbình làm khô có để chất hút ẩm thích hợp Tuy vậy, nếu không có thiết bị bảo vệ cẩnthận thì khi đặt chất lên đĩa cân nó sẽ hút ẩm và khối lượng của nó sẽ tăng dần lêntrong thời gian cân Các chén sứ, platin ít hút ẩm, nên độ tăng khối lượng sau khinung và làm nguội không đáng kể nếu thời gian cân chỉ kéo dài trong vài phút Cácdụng cụ thủy tinh hút ẩm mạnh hơn, sau khi sấy khô có thể làm tăng khối lượng rõrệt ngay cả khi cân các chất không hút ẩm, nếu thời gian cân kéo dài

Mức độ hút ẩm còn phụ thuộc bản chất và bề mặt tiếp xúc của các chất với khiquyển Nói chung, các chất kết tủa ở trạng thái bột nhỏ đều hút ẩm rõ rệt, vì vậy phảicân nhanh và bảo vệ chất trong lọ kín

b) Sự chênh lệch nhiệt độ giữa vật cân và cân Nếu nhiệt độ vật cân cao hơn

nhiệt độ cân thì khối lượng của nó sẽ thấp hơn khối lượng thực Ví dụ, khi cân một

chén cân (có nắp) ở 260C, trong khi nhiệt độ phòng cân là 250C thì khối lượng chén

sẽ giảm đi 0,1 mg so với khi cân ở cùng nhiệt độ

Vì vậy, cần phải làm nguội cẩn thận vật cân trong bình làm khô trước khi cân.Thời gian làm nguội phụ thuộc nhiệt độ chén, kích thước, chất liệu chén và kíchthước bình làm khô Dĩ nhiên thời gian cần để làm nguội chén sứ phải lâu hơn chénplatin Sau khi nung xong phải làm nguội chén sứ trong không khí một phút rồi đưavào bình làm khô ít nhất một giờ Trong cùng điều kiện như vậy để làm nguội chénplatin chỉ cần 45 phút

V ĐO THỂ TÍCH.

1 Các dụng cụ đo thể tích chính xác thông dụng.

Trong phân tích định lượng hóa học thường dùng các dụng cụ đo thể tích chínhxác như bình định mức (bình đo), pipet và buret (Hình 1)

Nói chung, các dụng cụ đo thể tích phải thỏa mãn các yêu cầu chung sau đây:

- Chúng phải được chế tạo từ thủy tinh không bị tác dụng của các thuốc thử hóahọc và không bị thay đổi đột ngột theo nhiệt độ

- Tiết diện ngang phải tròn, hạn hữu lắm mới có thể là bầu dục Sự chuyển từphần hẹp sang phần mở rộng phải từ từ

- Các vòi, khóa, nút phải được mài thật nhẵn và lắp rất khít

- Các phần thoát ra phải thẳng, lỗ ra phải thật nhẵn

- Vạch chia phải thẳng, rõ, không có hình dáng răng cưa, có thể phủ men và bôichất màu thích hợp Vạch phải nằm trong mặt phẳng thẳng góc với trục dụng cụ đo

và cách phần thắt hoặc phần nở ra ít nhất 5mm Đối với các dụng cụ có tiết diện trònthì vạch phải trùm lấy ít ra là một nữa của phần chia độ Các số ghi phải thật rõ

- Các khoảng cách giữa các vạch phải đều nhau và không nhỏ hơn 1ml

Bình định mức (bình đo): là bình hình quả lê, cổ hẹp, thường có nút nhám.

Trên cổ bình có một hoặc vài vạch cho biết ở nhiệt độ xác định nếu đổ chất lỏng vàobình cho đến vạch thì thể tích chất lỏng có trong bình tương ứng với thể tích đã ghitrên bình Người ta thường sản xuất các loại bình 2 lit, 1 lit, 500ml, 250ml, 200ml,100ml, 50ml,25ml,10ml

Bình định mức thường được dùng để pha chế các dung dịch có nồng độ chínhxác Người ta cho chất lỏng hoặc chất rắn có khối lượng xác định vào bình và thêmdần nước (hoặc dung môi thích hợp) vào độ 2/3 thể tích bình và lắc tròn đều bình đểhòa tan hoàn toàn chất và sau khi đã cân bằng nhiệt độ thì thêm dần nước hoặc dungmôi cho đến cách vạch chừng 1ml Dùng giấy lọc lau khô cổ bình ở trên vạch rồidùng ống nhỏ giọt nhỏ từng giọt dung môi (cố tránh không để bắn lên thành cổ bình)cho đến vạch

Để tránh sai số, khi quan sát phải để mắt ở cùng mặt phẳng ngang với vạch vàthêm dung môi sao cho mặt khum của chất lỏng tiếp xúc với mặt phẳng ngang củavạch (hình 1) Sau đó đậy nút và lắc mạnh để chất lỏng trong bình được trộn đều

Pipet: là dụng cụ để chuyển một thể tích xác định chất lỏng từ bình này sang

bình khác Trước khi lấy dung dịch nghiên cứu vào pipet, ta phải rửa pipet cẩn thận,sạch hết mỡ và tráng hai lần bằng dung dịch nghiên cứu để đuổi hết các giọt nướccòn đọng lại trên thành pipet Có hai loại pipet: pipet thường và pipet chia độ

- Pipet thường là một ống thủy tinh, ở giữa là một bầu hình cầu hoặc hình trụ Ởphía trên và phía dưới là ống thủy tinh nhỏ, đầu mút phía dưới được vuốt nhọn để có

lỗ hẹp sao cho chất lỏng chảy ra khỏi pipet với tốc độ thích hợp Ở ống phía trên cómột vạch, cũng có trường hợp ở một ống phía dưới có một vạch thứ hai Nếu hút chấtlỏng vào pipet sao cho mặt khum của chất lỏng tiếp xúc với vạch phía dưới (nếu pipet

có hai vạch) thì thể tích chất lỏng lấy ra bằng đúng thể tích ghi trên pipet ở nhiệt độxác định đã cho

- Pipet chia độ là một ống hình trụ, phía dưới vuốt nhọn để có lỗ có kích thướcthích hợp Trên pipet có chia thành nhiều vạch tương ứng với các thể tích chất lỏnglấy ra khác nhau

Thường hay dùng các loại pipet thường: 5, 10, 25, 50, 100ml và các loại pipetchia độ 10, 5, 2, 1ml

Buret: là một ống hình trụ, phía dưới là vòi có khóa hoặc nối với ống thủy tinh

đầu mút vuốt nhọn qua một ống cao su có cặp điều chỉnh hoặc có quả cầu bằng thủytinh trong ống cao su để điều chỉnh tốc độ chảy của chất lỏng

Buret được dùng chủ yếu trong chuẩn độ khi cần lấy từng ít một thể tích chấtlỏng

Thườngdùng các loại buret: 10ml, 25ml, 50ml, chia độ đến 0,1ml và có thể đọcđến 0,01ml (bằng ước lượng) Đối với các mục đích phân tích vi lượng người ta còndùng các microburet 1ml, 2ml

Hình 1: Các dụng cụ đo thể tích

a Pipet thường b Pipet chia độ g Bình định mức và

c Cách cầm pipet d e Buret cách nhìn vạch mức

e)d)

1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

2 Kiểm tra các dụng cụ đo thể tích.

Trước khi sử dụng phải kiểm tra lại thể tích các dụng cụ đo vì những sai số khichia độ trên dụng cụ có thể vượt quá xa sai số của phép phân tích Mỗi nhà hóa họcphải biết tự kiểm tra lấy dụng cụ mà mình sẽ dùng

a Chọn dụng cụ đo thể tích.

Trước khi kiểm tra phải biết chọn dụng cụ đo theo các yêu cầu chung đã nêu ởtrên, theo những yêu cầu riêng đối với từng loại dụng cụ

- Bình định mức Vạch chia phải cách xa nút để khi lắc thì đủ bọt khí giúp trộn

đều chất lỏng trong bình Đường kính trong cổ bình trên vạch mức phải phù hợp vớithể tích của bình

Đường kính cổ bình lớn nhất, mm 10 12 15 18 20 25Đường kính cổ bình bé nhất, mm 6 8 10 12 14 18

- Pipet

Nên chọn pipet có đường kính ống thủy tinh hẹp không quá 6mm, từ vạch đếnbầu không được ít hơn 10mm và từ bầu lên đến miệng không được dưới 110mm.Tiêu chuẩn chọn quan trọng để chọn pipet là tốc độ chảy tự do của chất lỏng rakhỏi pipet Người ta quy ước thời gian chất lỏng chảy ra khỏi pipet không được quá 1phút nhưng cũng không được ít hơn thời gian tối thiểu quy định cho mỗi loại pipetnhư sau:

Thể tích pipet, ml: 5 10 50 100 200

Thời gian chảy, giây: 15 20 30 40 50

Nếu tốc độ chảy của pipet nhanh quá thì chất lỏng sẽ không chảy xuống hếtkhỏi thành ống, như vậy kết quả đo thể tích không chính xác

- Buret Tiêu chuẩn quan trọng để chọn buret hoặc pipet chia độ cũng là tốc độ

chảy tự do của chất lỏng không quá 3 phút nhưng không được ít hơn thời gian quyđịnh đối với từng loại buret với độ dài khác nhau sau đây:

Độ dài ống buret, cm Thời gian chảy ra tối thiểu, giây

đám Nếu thủy tinh bị dính các chất béo thì khi đổ nước ra khỏi dụng cụ, nước lập tứcbiến đi rất nhanh ở vùng bị bẩn.

Để rửa dụng cụ thủy tinh có thể dùng các hóa chất khác nhau Thường hay dùnghỗn hợp sunfocromic, điều chế bằng cách hòa tan 15g K2Cr2O7 trong 500ml H2SO4đặc Để rửa, mới đầu người ta đổ hỗn hợp này vào bình sao cho chất rửa thấm đềutoàn bộ thành bình và sau khi đợi một thời gian (từ mười phút đến vài giờ hoặc nếudụng cụ bẩn quá thì để cách đêm), đổ chất rửa trở lại vào bình chứa Sau đó, rửa dụng

cụ mới đầu bằng nước máy, rồi tráng lại bằng nước cất

Dung dịch KOH trong rượu, dung dịch KMnO4 trong kiềm đều là chất rửa cóhiệu quả, song không được để tiếp xúc lâu với dụng cụ vì thủy tinh dễ bị ăn mòn Khirửa bằng dung dịch KMnO4 trong kiềm thì sau khi rửa xong phải súc bình bằng dungdịch HCl đậm đặc để hòa tan hết các vết MnO2 còn bám trên thành bình Trongtrường hợp khi rửa bằng các hóa chất không kết quả thì phải kết hợp với các biệnpháp cơ học, ví dụ dùng chổi lông có cán dài để rửa buret bằng nước xà phòng, lắccác mảnh giấy lọc hoặc cát với nước xà phòng để rửa bình định mức, súc pipet bằngdung dịch xà phòng nóng Nhưng cũng hết sức tránh dùng các biện pháp cơ học quámạnh có thể làm xây xát thành bình tạo nên nguồn gốc gây bẩn tiếp tục

c Nguyên tắc kiểm tra dụng cụ đo thể tích.

Nguyên tắc chung để kiểm tra thể tích các dụng cụ đo là cân lượng nướcnguyên chất bị chiếm bởi thể tích dụng cụ đó ở nhiệt độ kiểm tra Cũng có thể kiểmtra bằng cách so sánh thể tích dụng cụ đo với thể tích của một dụng cụ khác đã đượcchuẩn hóa cẩn thận Tuy vậy cách cân vẫn là tốt hơn

Đơn vị cơ bản để đo thể tích trong hệ đo lường quốc tế SI là mét khối (m3), đơn

vị ước số là đeximet khối (dm3), centimet khối (cm3) Đơn vị được phép dùng đồngthời với đơn vị chính SI là lit, mililit

1 lít là thể tích chiếm bởi khối lượng 1kg của nước nguyên chất ở nhiệt độ mànước có khối lượng riêng cực đại (3,980C) và ở áp suất thường

Như vậy, nếu đổ nước nguyên chất vào bình định mức 1 lit cho đến vạch rồiđem cân trong chân không thì lượng nước này ở 3,980C và ở áp suất thường bằng1kg

Trong thực tế, khi kiểm tra phải cân ở nhiệt độ khác và phải cân trong khôngkhí, vì vậy khi chuyển khối lượng nước được cân trong không khí phải chú ý đến 3yếu tố: a) khối lượng riêng của nước thay đổi theo nhiệt độ; b) thể tích bình thủy tinhthay đổi theo nhiệt độ và c) nước được cân trong không khí chứ không phải cân trongchân không

Khi chuẩn hóa thể tích các dụng cụ đo người ta thường quy ước chọn nhiệt độ

200C, tức là nhiệt độ trung bình của các phòng thí nghiệm Dĩ nhiên, nếu sử dụngdụng cụ đo ở nhiệt độ trên 200C thì thể tích bình phải lớn hơn thể tích đã ghi và nếulàm việc ở nhiệt độ dưới 200C thì thể tích phải bé hơn

Tuy vậy, nhiệt độ chuẩn hóa thể tích các bình có thể khác với 200C Do đó đểchuyển từ khối lượng nước được cân trong không khí (với quả cân thường là đồngthau) sang thể tích ở nhiệt độ thí nghiệm, phải biết khối lượng riêng của nước ở cácnhiệt độ khác nhau

Mặt khác, phải chuyển được khối lượng nước được cân trong không khí sangkhối lượng nước được cân trong chân không.

Ở đây phải hiệu chỉnh sức đấy của không khí đối với quả cân và đối với vậtcân Muốn vậy, phải biết chính xác khối lượng riêng của quả cân và khối lượng riêngcủa không khí Khi cân các vật có khối lượng lớn thường dùng quả cân bằng đồngthau (d=8,4 g/ml)

Khối lượng riêng của không khí da (g/ml) thường được tính tròn bằng0,0012g/ml

Ví dụ 1: khi kiểm tra thể tích bình định mức 1 lit, người ta cân lượng nước

chứa trong bình ở 220C thì được 997,12g (quả cân bằng đồng thau) Tính thể tíchbình ở 200C

Khối lượng nước nếu cân trong chân không sẽ bằng:

( )g 18 , 998 057 , 1 12 , 997 4

, 8

12 , 997 9978 , 0

12 , 997 0012 , 0 12 ,

18 ,

Trong cột 4 ghi số hiệu chỉnh B về sự khác nhau giữa khối lượng của nước khicân trong không khí và trong chân không (1 lít nước khi cân trong không khí sẽ bịhụt đi so với khi cân trong chân không một khối lượng bằng hiệu khối lượng khôngkhí bị đẩy bởi bình với khối lượng không khí bị đẩy bởi quả cân bằng đồng thau dùng

để đối trọng với nước)

Trong cột 5 ghi số hiệu chỉnh B về độ hiệu chỉnh sự giãn nở của thủy tinh (khicân 1 lit) ở nhiệt độ t về 200C

Trong cột 6 cho giá trị tổng các hiệu số hiệu chỉnh A + B + C và trong cột 7 là

1000 - (A + B + C) là khối lượng của nước phải cân ở nhiệt độ thí nghiệm để có đượcthể tích đúng bằng 1000ml ở 200C

Ví dụ2: Khi kiểm tra bình định mức 250ml người ta thêm nước cất ở nhiệt độ

280C đến vạch rồi cân thấy khối lượng của nước là 248,92g Tính thể tích của bình ởnhiệt độ 200C

Theo bảng 1 thì ở 280C, 1 lít nước cân nặng 995,44g, vậy thể tích bình bằng:

ml 06 , 250 44

, 995

10 92 ,

=

Ví dụ 3: Tính thể tích bình định mức 500ml ở 250C biết rằng khi kiểm tra bình

ở nhiệt độ 300C khối lượng nước cân được là 497,38g Cho hệ số giãn nở của thủytinh là 1.10-5

Tra bảng ta thấy ở 300C: A = 4,33g; B = 1,01g; gọi thể tích bình ở 300C là V, tacó:

38 , 497 2

B A 1

B A 38 , 497

kế chính xác đến ± 0,10C

- Bình định mức Để kiểm tra các bình có dung tích lớn hơn 100ml nên dùng

cân có tải cực đại 2kg với độ nhạy ít nhất bằng 0,01g Bình phải được làm khô cẩnthận Muốn vậy, nên tráng bằng rượu tuyệt đối hoặc axêtôn rồi thổi qua bình mộtluồng không khí khô và sạch Không được sấy bình định mức (cũng như các dụng

cụ đo thể tích chính xác khác) trong tủ sấy, vì sau khi giãn nở do đun nóng thì cácdụng cụ này khi để nguội trở lại không đúng với thể tích ban đầu

Để kiểm tra thể tích các bình đã chuẩn hóa, ta đặt bình lên đĩa cân phải và bêncạnh đó đặt các quả cân tương ứng với khối lượng nước ứng với thể tích bình (ví dụđặt 100g đối với bình 1 lít) Dùng quả cân khác hoặc bì đặt lên đĩa trái để thiết lậpcân bằng Sau đó nhấc bình ra, thêm nước cất cho đến vạch, cố gắng không được để

có giọt nước nào bám trên thành bình trên vạch định mức (nếu có thì phải dùng giấylọc lau khô) Nhấc hết quả cân ra và thay vào đó các quả cân có khối lượng bằng (A+ B + C)g hoặc bằng ước số hoặc bội số của số đó tùy theo thể tích bình Sau đóthêm bớt các quả cân ở đĩa phải để đạt tới vị trí cân bằng lúc đầu Khối lượng quảcân phải thêm hoặc bớt được tính ra thể tích phải hiệu chỉnh bằng cách chia chokhối lượng của một lit nước ở nhiệt độ thí nghiệm

Khi kiểm tra, độ sai lệch về thể tích cho phép là:

Thể tích bình, ml: 50 100 250 500 1000 2000Giới hạn sai số, ml: 0,05 0,08 0,11 0,15 0,30 0,50Giới hạn sai số, %: 0,1 0,08 0,044 0,03 0,03 0,025Nếu cần chuẩn hóa thể tích bình thì người ta thêm nước vào bình cho đến khiđạt tới trạng thái cân bằng lúc đầu và đánh dấu mực chất lỏng bằng một băng giấy

dán tiếp xúc với mặt phẳng vạch khum của nước trong bình và sau đó khắc thànhvạch.

- Pipet thường Hút nước vào pipet lên quá vạch độ vài cm, giữ pipet ở vị trí

thẳng đứng và để đầu mút pipet cho tiếp xúc với thành cốc khô, sạch và từ từ xoaypipet (ngón tay trỏ phải vẫn bịt lấy miệng pipet) cho nước chảy dần xuống cho tới khimặt khum của nước trùng với vạch chia trên cổ pipet

Nhấc pipet ra, giữ ở vị trí thẳng đứng và để đầu mút pipet cho tiếp xúc vớithành lọ cân hoặc bình hình nón có nút nhám sạch (đã được làm khô và cân trước) đểcho nước chảy hoàn toàn tự do ra khỏi pipet, để nguyên pipet ở vị trí như vậy trong

15 giây, rồi nhấc pipet ra (không thổi giọt chất lỏng còn sót lại ở đầu mút pipet) Sau

đó cân cả lọ cân (hoặc bình) với nước (có nắp đậy kín)

Căn cứ vào khối lượng nước đã cân và các số liệu trên bảng ta tính ra thể tíchcủa pipet Các kết quả kiểm tra phải được lặp lại vài lần và nếu kết quả hai lần cânkhác nhau quá 0,01g thì phải kiểm tra lại

Nếu phải chuẩn hóa pipet thì mới đầu dán một băng giấy milimet lên cổ pipet.Sau đó hút một thể tích nước đã đo trước tương ứng với thể tích của pipet Đánh dấumặt khum của nước trên băng giấy rồi cân nước chảy ra như trên Căn cứ vào khốilượng của nước và số liệu trên bảng tính ra thể tích tương ứng của pipet Tùy theo sựkhác nhau giữa thể tích thu được và thể tích dự tính ghi trên pipet (theo lượng nướccân được) và căn cứ vào đường kính trong của cổ pipet mà ta tính ra độ dài trên bănggiấy phải dịch chuyển để pipet có thể tích mong muốn, rồi khắc vạch chia trên pipettương ứng với vạch đã đánh dấu trên băng giấy

Bảng 1 Bảng số liệu chuẩn hóa thể tích

A, g

Số hiệu chính

B, g

Số hiệu chỉnh

C * , g

Số hiệu chỉnh

A + B + C, g

1000 (A + B + C)

- Buret Mắc buret đã rửa sạch vào giá ở vị trí thẳng đứng Đổ nước vào buret

lên quá vạch không độ 5cm Đợi 1 phút để cho nước đọng ở thành buret kịp chảyxuống hết Điều chỉnh vòi buret để hạ mực nước xuống sao cho mặt khum tiếp xúcvới vạch không Cẩn thận dùng giấy lọc thấm giọt nước còn đọng ở đuôi buret, nếu

có, phải mở vòi để nước chảy mạnh khỏi buret và đẩy bọt khí ra ngoài

Mở vòi từ từ cho nước chảy chậm (tốc độ 10ml/phút) vào các lọ cân khô (đãđược cân trước) theo từng khoảng một trên buret (0 - 5; 0 - 10; 0 -15; 0 - 20; 0 -25ml) Làm lại thí nghiệm vài lần cho kết quả các lần cân không chênh nhau quá10mg Khi đọc số trên buret phải để mắt ngang với mặt phẳng vạch khum và phảiđọc chính xác đến 0,01ml và phải đợi 1/2 phút sau khi cho chất lỏng chảy đến vạch,rồi mới đọc số trên buret Căn cứ vào khối lượng nước cân được ta tính thể tíchtương ứng trên buret Nếu độ chênh lệch giữa giá trị kiểm tra với thể tích từng đoạntương ứng ghi trên buret vượt quá 0,01ml thì phải lập bảng hiệu chỉnh gồm 2 cột: cộttrái ghi số đo thể tích trên buret, cột phải ghi thể tích thực Bảng này cần dán ngayvào giá buret

Sau đây là các sai số cho phép khi kiểm tra buret:

Thể tích ghi trên buret, ml: 5 10 50 100Giới hạn sai số, ml: 0,01 0,02 0,05 0,1Giới hạn sai số, %: 0,2 0,2 0,1 0,1

d Hiệu chỉnh nhiệt độ Khi sử dụng các dụng cụ đo thể tích ta thường làm

việc ở nhiệt độ khác với nhiệt độ khi kiểm tra thể tích, vì vậy cần chú ý hiệu chỉnhnhiệt độ Người ta thường quy ước hệ số giãn nở thể tích trung bình của nước và cácdung dịch loãng (≤ 0,1 M) là 0,00025/10C (0,025%), trong khoảng nhiệt độ từ 20 -

300C, hệ số giãn nở thể tích của thủy tinh thường là 0,000025/10C

Ví dụ 4: khi pha chế dung dịch KCl 0,1018M người ta hòa tan lượng cân cần

thiết của KCl trong nước ở 250C rồi pha loãng trong bình định mức 1 lít được kiểmtra chính xác ở 200C

Hãy tính nồng độ của dung dịch KCl ở 250C và ở 200C

Thể tích bình ở 250C:

V25 = 1 + (0,000025 25) = 1,00013 lit

Ở 250C:

M 1018 , 0 00013 , 1

1018 , 0

1018 , 0

VI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP.

1 Nêu những nguồn gốc sai số khi cân trên cân phân tích

2 Nêu công dụng của:

6 Vì sao phải kiểm tra dụng cụ đo thể tích Nêu nguyên tắc kiểm tra

7 Sai số nào sẽ xảy ra:

a) Khi cân CaCl2 trong lọ cân không đập nắpb) Khi cân H2SO4 trong lọ cân không đậy nắp

c) Khi cân NaCl (khan) trong lọ cân không đậy nắp

8 Khi kiểm tra bình định mức 50,00 ml người ta lấy nước cất ở 280C đến vạchmức rồi cân thấy khối lượng của nước bằng 49,775 gam Tính thể tích bìnhđịnh mức ở 200C

9 Tính thể tích bình định mức 250 ml ở 250C, biết rằng khi kiểm tra bình ở

300C khối lượng nước cân được là 248,76 gam Cho biết hệ số giãn nở củathủy tinh là 1.105

10 Để pha chế dung dịch chuẩn AgNO3 0,01006 M người ta cân hóa chất tinhkhiết rồi hòa tan trong nước và pha loãng với nước thành 1,0002 lit (dùngbình định mức được kiểm tra chính xác ở 200C)

Hãy tính nồng độ của dung dịch AgNO3 ở 200C và ở 270C

PHẦN II

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG

BÀI 1

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SO4

2-1.1 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

Xác định SO42- dựa vào phản ứng SO42- tác dụng với Ba2+ tạo thành kết tủa tinhthể BaSO4:

SO42- + Ba2+→ BaSO4↓

Kết tủa thu được đem lọc, rửa và nung cho đến khối lượng không đổi Trên cơ

sở trọng lượng BaSO4 cân được tính hàm lượng SO42-

Phương pháp này được dùng rất phổ biến và là phương pháp cơ bản để xác địnhSO42-, S trong pirít, các sunphua, quặng v.v (đối với S phải oxy hoá S thành SO42-).Kết tủa BaSO4 có độ tan rất bé; ~ 0,29mg ở 250C và ~ 0,4mg ở 1000C trong 100mldung dịch Bởi vì độ tan của kết tủa trong dung dịch khi đun nóng không chênh lệchnhiều so với độ tan trong dung dịch khi nguội, vì vậy người ta thường rửa kết tủabằng nước nóng Độ tan của BaSO4 tăng khi nồng độ HCl trong dung dịch tăng

1.2 ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH.

Quá trình kết tủa được thực hiện với các dung dịch xác định và thuốc thử BaCl2loãng, dung dịch nóng, tốc độ cho thuốc thử kết tủa chậm và môi trường dung dịchxác định phải axit (pH = 2) Tất cả điều kiện đó bảo đảm để thu được kết quả BaSO4tinh thể hạt to (Hãy giải thích)

- Các ion cản trở (SiO32-, WO42-, SnO32- cũng kết tủa ở dạng H2SiO3, H2WO4,H2SnO3 v.v ) cần phải tách trước khi xác định SO42- Ngoài ra phải tách hoặc giảmnồng độ các ion có tác dụng cộng kết: Fe3+, Al3+, MnO4-, Cl- v.v

- Nung kết tủa ở 8000C ÷ 9000C Dạng cân là BaSO4 Nếu nung ở nhiệt độ caoquá thì có thể xảy ra sự phân huỷ:

BaSO4 = BaO + SO3↑

Ngoài ra phải đảm bảo đủ không khí khi đốt giấy lọc, nếu không đủ không khíthì có quá trình khử:

BaSO4 + 4C = BaS + 4CO

1.3 CÁCH TIẾN HÀNH.

Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch H2SO4 nồng độ khoảng 0,1N, cho vàocốc (loại 200 - 500ml), pha loãng bằng nước cất đến khảng 100ml Thêm vào dungdịch 4ml dung dịch HCl 1N và đun đến gần sôi

Lấy khoảng 6ml dung dịch BaCl2 5% cho vào một cốc riêng, pha loãng bằngnước cất đến 50ml, đun nóng đến gần sôi (~ 900C) sau đó kết tủa dung dịch SO42-bằng dung dịch BaCl2 này, chú ý là cho từng giọt dung dịch BaCl2 vào khuấy đều(quá trình kết tủa không nhanh hơn 10 đến 15 phút) Kiểm tra kết tủa hoàn toàn: để

kết tủa lắng, cho 1 - 2 giọt dung dịch BaCl2 chảy theo thành cốc xuống dung dịch,quan sát dung dịch có bị vẫn đục không Đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ (khôngđược nhấc đũa thủy tinh ra khỏi cốc), sau đó đun cách thuỷ kết tủa 2 giờ, lấy ra đểnguội 1 giờ rồi lọc (hoặc sau khi kết tủa để ngày hôm sau mới lọc) Mới đầu, gạnphần nước trong ở trên kết tủa cho chảy qua giấy lọc băng xanh, sau đó dùng nướcnóng để rửa kết tủa trong cốc rồi lại để lắng và gạn phần nước trong lên giấy lọc Lặplại thí nghiệm 2 ÷ 3 lần Dùng nước cất chuyển tất cả kết tủa vào phểu lọc Kết tủabám ở thành cốc, dùng mảnh giấy lọc và đũa thuỷ tinh vét Không được để sót ở cốc.Kết tủa được rửa bằng nước cất nóng trên phểu lọc cho đến khi trong phần nướchứng được không còn Cl- (thử bằng dung dịch AgNO3 trong dung dịch HNO3) Tổnglượng nước rửa khoảng 200ml.

Sau khi giấy lọc ráo nước, chuyển giấy lọc có kết tủa vào chén nung đã cân sẵn,sấy trên bếp điện khô, đốt giấy lọc rồi nung ở 8000C ÷ 9000C trong lò nung Sau 40phút nung, lấy chén nung ra, để vừa nguội, cho vào bình hút ẩm cho đến nguội bằngnhiệt độ phòng rồi cân Nung kiểm tra lại 20 phút để nguội rồi cân Kết quả hai lầncân không được khác nhau quá 0,0002 gam

- Giấy lọc băng xanh

- Phễu thủy tinh

BÀI 2

ĐỊNH LƯỢNG Ni TRONG THÉP

2.1 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

Làm kết tủa Ni2+ (khi có mặt Fe3+) bằng dung dịch đimetylglioxim trong rượu.Che Fe3+ bằng ion tatrat

Fe3+ + T2- FeT+ lgβ =7,49Đimetylglioxim là một axít yếu:

HDim H+ + DimLgK = -11,9

-HDim tạo với ion Ni2+ hợp chất nội phức ít tan màu đỏ:

Kết

tủa Ni(Dim)2 bắt đầu xuất hiện ở pH > 2,8 Do nồng độ đimetylglioxim trong dungdịch bão hòa không lớn nên để tăng độ nhạy người ta thường pha thuốc thử trongdung dịch rượu hoặc trong amôniăc và làm kết tủa trong dung dịch trung tính,amôniăc hoặc axêtat

Ion Fe2+ tạo với thuốc thử trong môi trường đệm amôni kết tủa màu đỏ Vì vậy,khi có mặt Fe2+ phải oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ bằng H2O2, HNO3 hay (NH4)2S2O8 và sau

đó che Fe3+ bằng ion tactrat (FeT+)

2.2 CÁCH TIẾN HÀNH.

Cân chính xác một lượng mẫu thép chứa cỡ 25 ÷ 35mg Ni cho vào cốc có mỏ

400 ÷ 500ml; Hòa tan mẫu khi đun nóng với 60ml HCl 1:1

Thêm cẩn thận 10ml HNO3 1:1 và đun sôi dung dịch cho đến khi đuổi hết nitơoxyt Pha loãng dung dịch thành 200ml, đun đến gần sôi, thêm 25ml dung dịch axíttactric 20% (hòa tan 25gam axít tactric trong 100ml nước Trước khi dùng cần phảilọc nếu thấy dung dịch không trong)

Trung hòa dung dịch bằng NH3 đặc cho tới khi có mùi NH3 trong hơi bốc lên.Thêm tiếp 1ml NH3 nữa Nếu thấy có kết tủa thì phải lọc, rửa bằng dung dịch NH4Clkhi có ít NH3 Tập hợp tất cả nước rửa vào nước lọc

O H  O

Axít hóa dung dịch thu được bằng HCl và đun nóng đến ~ 700C Thêm 20mldung dịch đimetylglioxim trong rượu (Hòa tan 1 gam đimetylglioxim trong một lítetanol 95%).

Kiềm hóa dung dịch thu được bằng NH3 cho đến có mùi Thêm tiếp 1ml NH3nữa Để yên kết tủa trong 30 phút ở 600C và sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng.Lọc kết tủa qua một chén lọc thủy tinh (đã được cân trước), rửa kết tủa vớinước lạnh sao cho sạch hết vết Cl- (thử với AgNO3) Làm khô kết tủa bằng cách sấychén ở 110 ÷1200C cho tới khối lượng không đổi Tính % niken trong thép

BÀI 3

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Fe3+

3.1 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

Kết tủa Fe3+ ở dạng Fe(OH)3 bằng NH4OH Kết tủa thu được lọc, rửa, nung ở

2 FeCl3 bị thuỷ phân, quá trình thuỷ phân càng nhanh khi đun nóng dung dịch:

FeCl3 + 2H2O → Fe(OH)2Cl + 2HCl

Fe(OH)2Cl + H2O → Fe(OH)3 + HCl

Fe(OH)3 tạo ra ở dạng keo, bám vào cốc khó rửa và dung dịch khó lọc Để ngănchặn thuỷ phân, thêm HNO3 vào dung dịch trước khi kết tủa bằng NH4OH

3 Kết tủa phải được rửa sạch Cl-, vì FeCl3 được tạo khi nung sẽ bay hơi, làm saikết quả xác định

4 Kết tủa nung ở nhiệt độ 9000C Không nung ở nhiệt độ cao hơn vì:

6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2Việc nung kết tủa cũng phải thực hiện ở điều kiện có đủ oxi, nếu không thì cóthể xảy ra sự khử Fe2O3 thành Fe3O4 hoặc Fe kim loại bởi cacbon tạo thành ở giaiđoạn hóa tro giấy lọc, hoặc bởi khí khử khi nung bằng đèn khí

5 Fe2+ có trong dung dịch cần oxi hóa thành Fe3+ bằng dung dịch HNO3

3.3 CÁCH TIẾN HÀNH.

Dùng pipét lấy một thể tích chính xác dung dịch (chứa không quá 0,1 gam Fe)cho vào cốc (loại 200 - 250ml), thêm vào 3 - 5ml dung dịch HNO3 2N không phaloãng dung dịch, đậy bằng nắp kính và đem đun nóng trên bếp điện đến gần sôi Nhỏdung dịch NH4OH 10% vào dung dịch cho đến khi có mùi amôniăc, khuấy đều Chokhoảng 100ml nước cất nóng vào dung dịch có kết tủa, khuấy, đun sôi để cho kết tủalắng Thử kết tủa hoàn toàn chưa bằng vài giọt dung dịch NH4OH Sau đó đem lọcngay

2Fe(OH)3 Fet 0 C 2O3 + 3H2O

Lọc gạn qua giấy lọc cỡ trung bình (băng trắng), rửa kết tủa trong cốc bằngnước cất có pha NH4NO3 2% nóng vài lần và sau đó chuyển toàn bộ kết tủa vào phểulọc (dùng vài mảnh giấy lọc và đũa thuỷ tinh vét hết kết tủa bám ở thành cốc) Rửakết tủa trên phểu lọc bằng dung dịch NH4NO3 2% cho đến khi kiểm tra không có Cl-

ở nước hứng Sấy kết tủa ở phểu và chuyển vào cốc chén nung (đã biết trước trọnglượng của chén nung) Đốt giấy lọc và nung ở 900 - 10000C khoảng 40 - 50 phút Đểnguội trong bình hút ẩm, rồi cân, ghi kết quả Nung kiểm tra rồi để nguội và cân lầnthứ hai

3.5 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP.

1 Nêu các yêu cầu đối với phản ứng kết tủa dùng trong phân tích khối lượng

2 Nêu các yêu cầu đối với dạng kết tủa và dạng cân

3 Để định lượng Cl- người ta làm kết tủa Cl- dưới dạng AgCl Sau đó làm khô

và cân Giải thích tại sao phải tuân theo các yêu cầu thực nghiệm sau đây:Thêm rất chậm AgNO3 khi khuấy mạnh

Đun sôi dung dịch chứa kết tủa và để yên vài giờ rồi mới lọc

Dùng nước rửa có chứa HNO3

Không được để kết tủa tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời

4 Để định lượng canxi thì dạng cân nào sau đây cho kết quả tốt hơn: CaC2O4,CaO, CaSO4, CaF2 (nghĩa là đối với một lượng canxi đã cho sẽ thu được khốilượng kết tủa lớn nhất)

5 Chuẩn hóa dung dịch H2SO4 theo phương pháp khối lượng bằng cách làmkết tủa ion SO42- dưới dạng BaSO4

Biết rằng 50,00mml dung dịch axit cho ta 405,6mg BaSO4 Tính nồng độmol/l của H2SO4

PHẦN III PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

BÀI 4

PHƯƠNG PHÁP AXÍT - BAZƠ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ

DUNG DỊCH HCl

4.1 DUNG DỊCH CHUẨN TRONG PHƯƠNG PHÁP AXÍT - BAZƠ.

Dung dịch chuẩn là dung dịch của thuốc thử đã biết chính xác nồng độ để xácđịnh chất phân tích nào đó Có những dung dịch chuẩn bền với thời gian thường pha

từ các chất gốc gọi là dung dịch chuẩn gốc hay dung dịch tiêu chuẩn, tuy nhiên cónhững dung dịch chuẩn chỉ bền trong một khoảng thời gian nào đó, thường là khoảngmột tháng, một tuần, thậm chí một ngày, tức là nồng độ thay đổi theo thời gian gọi làdung dịch chuẩn

Phương pháp axít - bazơ sử dụng các dung dịch chuẩn axít mạnh để xác địnhbazơ và các bazơ mạnh để xác định các axít

4.1.1 DUNG DỊCH CHUẨN AXÍT ĐỂ XÁC ĐỊNH BAZƠ.

Dung dịch chuẩn axít được pha từ các axít vào nước Các axít thường dùng làH2C2O4.2H2O, HCl, H2SO4, HNO3 Axít oxalic khi tinh khiết là một chất gốc rất tốt,

nó là chất rắn kết tinh, M = 126,160

Để pha dung dịch tiêu chuẩn, chất gốc cần phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Tinh khiết, có thể kết tinh lại và sấy khô ở một nhiệt độ nhất định cả trongdung dịch và tinh thể

- Bền với thời gian

- Có thành phần hóa học ứng đúng với công thức

Trong phòng thí nghiệm, người phân tích có thể sử dụng axit oxalic tinh khiết

để pha dung dịch chuẩn gốc

Axít oxalic là đa axít yếu có pK1 = 1,25; pK2 = 4,27; các hằng số phân ly nàykhá gần nhau nên khi chuẩn độ bằng các bazơ mạnh, bước nhảy của đường congchuẩn cho nấc 1 không rõ, ta phải chuẩn độ theo nấc thứ hai Sử dụng dung dịchH2C2O4 0,05N chuẩn độ NaOH 0,10N trước và sau điểm tương đương ở nấc thứ hai

- Dùng các ống đựng dung dịch chuẩn gọi là “Fixanal” Trên mỗi ống Fixanal

người sản xuất đã ghi rõ dung tích cần pha để thu được nồng độ nhất định.

- Lấy các axít mạnh loại tinh khiết phân tích hoặc tinh khiết hóa học, pha loãngbằng nước cất hai lần tới nồng độ mong muốn, sau đó dùng các chất gốc là các bazơ

có nồng độ chính xác để xác định lại Trong trường hợp này, nồng độ dung dịchchuẩn có thể là một số lẻ, tuy nhiên điều đó không hề ảnh hưởng tới độ chính xác củaphép phân tích

4.1.2 DUNG DỊCH CHUẨN BAZƠ ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC AXÍT.

Có thể dùng natricacbonat khan Na2CO3 hoặc natritetraborat Na2B4O7.10H2Oloại tinh khiết phân tích làm chất gốc bazơ để xác định các axít

Dung dịch Na2CO3: natricacbonat khan có M=105,9890 là muối trung hòa củaaxít cacbonic Các hằng số pK1 và pK2 của axít cacbonic tương ứng là 6,35 và 10,32.Chất gốc Na2CO3 được chuẩn bị bằng cách nung Na2CO3 loại tinh khiết phân tích tớikhối lượng không đổi ở 3000C Khi chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch Na2CO31M có hai nấc của đường cong chuẩn độ Trước và sau điểm tương đương thứ nhất

pH tính được ở bảng sau:

F 0,990 0,998 1,000 1,002 1,010

Như vậy, bước nhảy ở nấc 1 là rất ngắn

Ơí nấc thứ hai, giá trị pH tính được như sau:

Giả thiết là H2CO3 tạo thành sau phản ứng vẫn còn trong dung dịch

Ơí bước nhảy thứ nhất chất chỉ thị thích hợp là phenolphtalein

Ơí bước nhảy thứ hai, chất chỉ thị thích hợp là metyl da cam hoặc metyl đỏ.Dung dịch chuẩn natri tetraborat: Na2B4O7.10H2O có M=381,37

Trong dung dịch loãng ion tetraborat phản ứng với ion H+ tạo thành axít boric:B4O72- + H+ + 5H2O = 4H3BO3

Axít boric là đa axít yếu, có thể xem như đơn axít yếu có pKA = pK1 = 9,24.Vậy, pKB = 14 - 9,24 = 4,76 Chuẩn độ dung dịch 0,1N tetraborat bằng dung dịchHCl có bước nhảy như sau:

1

2

Hình 2: Fixanal

Ví dụ: Một Fixanal đựng H2C2O4.2H2O trên đó có ghi N/10 tức là người ta đãcân 6,305g H2C2O4.2H2O để pha trong một lit sẽ có nồng độ chuẩn là 0,1N.

Trên mỗi Fixanal bằng thủy tinh có cấu tạo đặc biệt: có hai vị trí rất mỏng giúpngười phân tích có thể dễ dàng dùng đũa thủy tinh để chọc thủng Thực hiện như sau:Lấy một bình định mức sạch 1 lit, để trên bình một phểu to, quay ngược ốngFixanal để phần mỏng số 1 lên phía trên, đưa Fixanal lên trên miệng phểu, dùng đũathủy tinh chọc nhẹ vào Fixanal ở phần lõm 1 Quay nhanh Fixanal cho phần đã chọcthủng xuống phía dưới sát vào cuống phểu, dùng đũa thủy tinh chọc thủng nốt phầnlõm số 2 trên Fixanal Dùng bình cầu tia xối dòng nước vào lỗ số 2 cho đến khi trongFixanal không còn chất tan nữa Tráng phểu bằng nước cất, thêm nước cất vào bìnhđịnh mức, lắc kỹ để hòa tan chất tan sau đó thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỹ, ta

có dung dịch chuẩn có nồng độ như đã ghi trên nhãn Fixanal

4.2 CHUẨN HÓA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH HCl BẰNG BORAC HAY

Na 2 CO 3

Vì HCl có trong thực tế phòng thí nghiệm thường không thoả mãn yêu cầu củachất gốc nên ta không thể suy ra nồng độ HCl từ thể tích HCl đặc đem dùng để phachế mà phải xác định nồng độ HCl bằng một phép chuẩn độ

Để chuẩn hóa nồng độ dung dịch HCl ta thường dùng borac hay Na2CO3 làmchất gốc

4.2.1 NGUYÊN TẮC CHUẨN HÓA BẰNG BORAC.

Borac natri Na2B4O7.10H2O là muối tinh thể, là chất gốc khá thông dụng vì dễtinh chế, có mol đương lượng lớn (190,72) Trong dung dịch borac bị thuỷ phân:

Na2B4O7 + 7H2O = 2NaOH + 4H3BO3H3BO3 là axít yếu, nên dung dịch borac có môi trường kiềm Phản ứng địnhphân bằng borac thực chất là phản ứng:

2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H2O

Từ hai phương trình trên, phản ứng HCl tác dụng với dung dịch Na2B4O7 là:

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3Tại điểm tương đương, trong dung dịch có H3BO3 là axít yếu:

H3BO3 H+ + H2BO3 nên dung dịch khi thừa một giọt HCl 0,1N sau điểm tương đương có pH = 5,1 gầntrùng với pT của metyl đỏ, vì vậy metyl đỏ là chất chỉ thị rất tốt, nhưng cũng có thểdùng metyl da cam làm chỉ thị

-4.2.2 CÁCH TIẾN HÀNH.

4.2.2.1 Pha chế dung dịch HCl 0,1N từ axít đặc.

Từ tỷ trọng của HCl đặc dựa vào cẩm nang hoá học để biết nồng độ phần trămcủa axít (thường thường HCl đặc có d = 1,19g/ml và nồng độ là 37%)

Tính số ml đặc cần thiết để chuẩn bị 1 lít dung dịch HCl 0,1N; sau đó pha chếlượng axít này vào bình định mức hay ống đong 1 lít bằng nước cất

Cho axít đã pha vào buret

4.2.2.2 Pha dung dịch borac.

Dùng cân phân tích cân một lượng borac loại Na2B4O7.10H2O, hãy tính thế nào

để khi ta pha 100ml dung dịch có nồng độ đúng 0,1N Hoà tan borac cân được trongcốc bằng nước cất rồi chuyển vào bình định mức (cỡ 100ml) Tráng cốc đựng muối

đó vài lần bằng nước cất, nước tráng được cũng chuyển cả vào bình định mức, lắcđều, sau đó thêm nước cất đến vạch định mức

Có thể pha dung dịch chuẩn gốc borac từ Fixanal

4.2.2.3 Cách chuẩn độ.

Rót dung dịch vừa pha ở trên vào buret đã rửa sạch (trước tiên phải tráng 2 lầnbằng nước cất, rồi tráng lại 2 lần bằng dung dịch HCl vừa pha, mỗi lần tráng dùng 4 -

8 ml HCl) Điều chỉnh cho mực HCl đúng vạch không (0)

Dùng pipet lấy chính xác 10 ml dung dịch borac trên cho vào bình nón (đã trángnước cất) và thêm 1 - 2 giọt metyl đỏ (hoặc metyl da cam) rồi chuẩn độ bằng dungdịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển màu từ vàng sang hồng da cam

Làm lại thí nghiệm này 2 - 3 lần, ghi thể tích dung dịch HCl đo được (giữa hailần đo thể tích chỉ chênh lệch tối đa 0,1 ml) Lấy giá trị trung bình cộng để tính kếtquả

Chú ý: - Có thể nhận rõ sự đổi màu của chỉ thị bằng cách so sánh màu của

dung dịch phân tích với một bình màu mẫu như sau: lấy 20ml nước cất cho vào bìnhnón khác thêm 1 - 2 giọt metyl đỏ và thêm 1 - 2 giọt dung dịch HCl, dung dịch sẽchuyển sang màu hồng Khi định phân nếu thấy dung dịch phân tích có màu hệt nhưmàu mẫu là được

- Làm thí nghiệm lần thứ nhất phải nhỏ dung dịch HCl chậm, dần dầntừng giọt Từ lần thứ hai trở đi có thể nhỏ dung dịch HCl nhanh hơn Nhưng khi thểtích tiêu thụ còn cách thể tích dung dịch HCl đo được trong lần thí nghiệm đầukhoảng 1ml thì bắt đầu nhỏ từng giọt một

4.2.2.4 Tính kết quả.

Dựa vào số liệu thí nghiệm, tính nồng độ đương lượng của dung dịch HCl

4.2.3 CÂN PHA DUNG DỊCH CHUẨN Na 2 CO 3 ĐỂ CHUẨN HOÁ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH HCl.

Cân chính xác trên cân phân tích khoảng 0,15-0,20g Na2CO3 khan loại TKPT,cho vào bình nón 250ml, thêm nước cất, lắc đều đến tan hết Thêm hai giọtphenolphtalein, chuẩn độ bằng HCl cho đến khi dung dịch mất màu hồng Thêm tiếpvài giọt metyl da cam (hoặc brômcresol xanh) chuẩn tiếp bằng HCl cho tới khi dungdịch có màu da cam (hoặc màu xanh lá cây) đun sôi để đuổi H2CO3 đê nguội, lúc nàydung dịch có pH = 8,3; tiếp tục chuẩn độ tới khi dung dịch chuyển sang màu da camhoặc màu xanh lá cây

Nồng độ HCl được tính như sau: NHCl =Va..521000,995

Trong đó: NHCl là nồng độ HCl cần xác định

a là số gam Na2CO3 đã cân

V là thể tích HCl; 52,995 là mol đương lượng của Na2CO3.Hoặc dùng cân phân tích cân chính xác lượng Na2CO3 để khi pha thành 100mldung dịch có nồng độ đúng bằng 0,1N

BÀI 5

XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NaOH BẰNG HCl XÁC ĐỊNH HỖN HỢP NaOH + Na2CO3 BẰNG HCl

5.1 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NaOH BẰNG HCl.

5.1.1 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

Dung dịch NaOH hấp thụ CO2 trong không khí, tạo ra Na2CO3 tan vào dungdịch, làm thay đổi độ chuẩn NaOH trong quá trình pha chế và bảo quản Cho nênphải xác định nồng độ dung dịch NaOH sau khi pha chế và trong thời kỳ bảo quản

Có nhiều chất gốc để xác định nồng độ của dung dịch NaOH như H2C2O4.2H2O,biphtalat kali, HCl, axít benzoic C6H5COOH v.v Ở đây xác định nồng độ dung dịchNaOH bằng 2 cách

- Chuẩn độ bằng HCl

- Chuẩn độ bằng lượng cân hoặc dung dịch biphtalat kali: KHC8H4O4 dễ tinhchế, tan dễ trong nước, không hút ẩm khi bảo quản

Dung dịch biphtalat kali có môi trường axít, phản ứng chuẩn độ như sau:

KHC8H4O4 + NaOH → KNaC8H4O4 + H2O

Để xác định điểm tương đương dùng chỉ thị phênolphtalêin

5.1.2 CÁCH TIẾN HÀNH.

5.1.2.1 Chuẩn độ dung dịch NaOH bằng HCl 0,1N.

- Cho HCl 0,1N vào buret

- Dùng pipet lấy chính xác 10 - 15 ml dung dịch NaOH cho vào bình nón, thêmvào 1 - 2 giọt chỉ thị metyl da cam hoặc metyl đỏ rồi chuẩn độ bằng HCl đến màuhồng Chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình

5.1.2.2 Chuẩn độ dung dịch NaOH bằng biphtalát kali.

Tính lượng cân biphtalát kali đủ để khi pha chế vào bình định mức 100, 250 mlv.v được 1 dung dịch có nồng độ 0,1N Cho dung dịch NaOH vào buret

Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch biphtalat kali cho vào bình nón, thêmvào 1 ÷ 2 giọt chỉ thị phênolphtalêin, chuẩn độ bằng dung dịch NaOH đến màu hồng.Lặp lại thí nghiệm 2 ÷ 3 lần, lấy kết quả trung bình

Phương pháp xác định nồng độ NaOH bằng chất gốc là biphatalát chính xáchơn khi chuẩn độ bằng HCl

5.2 XÁC ĐỊNH HỖN HỢP NaOH + Na 2 CO 3 BẰNG HCl.

Như ta đã biết, NaOH để trong không khí sẽ hấp thụ CO2 và chuyển thànhcacbonát tương ứng

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Do đó, dung dịch NaOH để lâu thường có lẫn Na2CO3 Trong phòng thí nghiệmnhiều khi cần phải biết thành phần phần trăm của NaOH và Na2CO3

5.2.1 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

Quá trình chuẩn độ hỗn hợp NaOH + Na2CO3 xảy ra tuần tự theo các phản ứng: