Bài giảng Hóa phân tích - Chương 6: Phương pháp phân tích khối lượng

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích - Chương 6: Phương pháp phân tích khối lượng

1. CHƯƠNG 6 PP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 6.1 Nguyên tắc 6.2 Phân loại các PP phân tích khối lượng 6.3 Các giai đoạn của PPPT khối lượng tạo tủa 6.4 Cách tính kết quả 6.5 Ứng dụng Chương 6
2. NGUYÊN TĂĆ PTKL là PP định lượng cấu tử X dựa trên phép đo khối lượng Độ chính xác rất cao (0,01% Ưu điểm thậm chí cao hơn) nên thường được sử dụng làm PP trọng tài Nhược Thao tác phức tạp điểm Tốn kém thời gian Chương 6
3. PHƯƠNG PHÁP PTKL TRỰC TIẾP AX → A + X X đuợc tách ra khỏi mẫu dưới dạng đơn chất hay hợp chất bền. Cân X Ví dụ 1 Xác định độ tro Hòa tan hợp kim có chứa Au bằng nước cường thủy.Thêm H2O2 vào, ion vàng được khử Ví dụ 2 thành Au nguyên tố, được tách khỏi dd, rửa sạch và cân, tính được hàm lượng vàng / mẫu Chương 6
4. PP PTKL BẰNG CÁCH TẠO TỦA Hòa tan mẫu: AX → A+ + X− Dùng thuốc thử C kết tủa và tách X dưới dạng hợp chất ít tan CX: X− + C+ → CX Cân CX Hàm lượng của X Chương 6
5. CHƯƠNG 6 PP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 6.3 Các giai đoạn của PPPT khối lượng kết tủa – Tạo tủa: *Chọn dạng tủa và thuốc thử * Chọn điều kiện tạo tủa thích hợp – Lọc & rửa tủa – Chuyển dạng tủa sang dạng cân -Cân -Tính kết quả Chương 6
6. TẠO TỦA C+ X ⇄ CX CHỌN DẠNG TỦA VÀ THUỐC THỬ THÍCH HỢP Thuốc thử phải có tínhch ọn lọc cao Lượng thuốc thử dùng thừa (từ 10 đến 50% hoặc 200-300%) phải được loại bỏ dễ dàng trong quá trình lọc, rửa, nung tủa (Cần lưu ý đến lượng thừa có thể làm tan tủa: 3+ − − − Al + 3OH → Al(OH)3 + OH → AlO2 (tan) + H2O hoặc HgI2 + 2KI → K2[HgI4] tan) Chương 6
7. TẠO TỦA C+ X ⇄ CX CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP Là điều kiện thực hiện phản ứng giữa C và X để: - tủa tạo thành hoàn toàn - tủa thu được tinh khiết và dễ lọc rửa Muốn đạt các mục đích trên, cần quan tâm: - dạng tủa thu được - các nguyên nhân gây bẩn tủa - pH của môi trường - nhiệt độ DD, CB phụ có khả năng làm tan tủa Chương 6
8. TẠO TỦA C+ X ⇄ CX CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP Q − S Ảnh hưởng do dạng tủa QBH = S QBH càng nhỏ (Q càng nhỏ, S càng lớn) → tốc độ tạo mầm càng chậm → các hạt kết tủa dễ phát triển thành hạt to. Các ion được sắp xếp trên mạng lưới tinh thể tạo nên các hạt kết tủa có hình dáng xác định (kết tủa tinh thể ) Những kết tủa có độ hòa tan lớn thường dễ tạo thành kết tủa tinh thể Chương 6
9. TẠO TỦA C+ X ⇄ CX CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP Q − S Ảnh hưởng do dạng tủa QBH = S 4) Tạo kết tủa trong môi trường đồng thể (đồng tướng) qua một hóa chất trung gian Ví dụ: để kết tủa các hydroxyd kim loại, sử dụng phản ứng thủy phân urê (NH2)2CO khi đun sôi DD: (NH2)2CO + H2O ⇄ 2 NH3 + CO2 NH3 sinh ra làm tăng pH của DD lên từ từ, tạo kết tủa hydroxid kim loại dạng tinh thể, thậm chí đối với một số kết tủa vốn là kết tủa vô định hình như hydroxid sắt, nhôm Chương 6
10. TẠO TỦA C+ X ⇄ CX CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP Q − S Ảnh hưởng do dạng tủa QBH = S 3) Sau khi tạo tủa, thêm ngay DD điện ly mạnh để phá lớp điện tích kép trên bề mặt hạt keo, làm tủa dễ đông tụ 4)Thêm vào DD một lượng nước nóng trước khi lọc để tách tủa ra khỏi DD và làm giảm nồng độ của cấu tử lạ 5) Tủa được lọc ngay để tránh phản ứng phụ. Nếu tủa dễ tan ở nhiệt độ cao thì làm nguội tủa trước khi lọc Chương 6
11. TẠO TỦA C+ X ⇄ CX CHỌN ĐIỀU KIỆN TẠO TỦA THÍCH HỢP Nhiệt độ Cấu tử nhiễu Dung (H+,OH – ) môi tham gia Ảnh CB phụ Hưởng Thuốc Khác Bán kính Thử Hạt tủa Lực ion Chương 6
12. LỌC & RỬA TUẢ LỌC TỦA 2. Kết tủa dễ bị khử trong quá trình đốt Cháy giấy lọc hoặc nung (do C của giấy) hoặc nếu tủa được sấy dưới 250 oC: Dùng phễu thủy tinh cà hay chung lọc gooch. Màng lọc là lớp thủy tinh cà nhỏ hay lớp bột amiăng Chương 6
13. LỌC & RỬA TUẢ Lọc và rửa tủa thường được tiến hành song song Bình xịt nước Chương 6
14. CHUYỂN DẠNG TUẢ SANG DẠNG CÂN 2) Nung ở nhiệt độ từ 600 đến 1200oC o Fe(OH)3 → Fe2O3 : 900 C o Al(OH)3 → Al2O3 : 1000 – 1100 C o o CaC2O4 → CaCO3 : ( 600 C) → CaO (1000 – 1200 C) o BaSO4 → BaSO4 : 700 – 800 C (đủ cháy giấy lọc) Thời gian sấy hay nung được lựa chọn sao cho khi cân, tủa có khối lượng không còn thay đổi Sau khi sấy hoặc nung, để nguội vật chứa tủa trong bình hút ẩm rồi mới cân Chương 6
15. TÍNH KẾT QUẢ MẪU Ở DẠNG RẮN Nếu dạng cân cũng là dạng cần tính hàm lượng 1)Cân a(g) mẫu, thu được m(g) 100 cấu tử dưới dạng đơn chất %X = m  hoặc hợp chất: a Ví dụ: từ 0,3200 g mẫu đất bằng PPPTKL thu được 0,1200 g SiO2: 100 %SiO = 0,1200 = 37,50% 2 0,3200 Chương 6
16. TÍNH KẾT QUẢ MẪU Ở DẠNG RẮN Nếu dạng cân khác dạng cần tính hàm lượng Sử dụng hệ số chuyển F để chuyển từ khối lượng dạng cân sang khối lượng dạng cần tính: M F = dangtính (heso) M dangcân Chương 6
17. TÍNH KẾT QUẢ MẪU Ở DẠNG DUNG DỊCH 1) Từ Vx (ml) mẫu, thu được m(g) dạng cân 1000 CX (g / l) = m F Vx 2) Lấy V (ml) dung dịch mẫu đem pha loãng thành V1 (ml) dung dịch loãng, lấy Vx (ml) dung dịch loãng đem PTKL thu được m (g) dạng cân V1 1000 CX (g / l) = m F V Vx Chương 6
18. XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM HOặC NƯớC KếT TINH Sấy chén ở nhiệt độ thích hợp đến khối lượng không đổi,cân được mo(g) Cho mẫu vào chén với lượng mẫu từ 1–10 g, cân được m1 (g): m = m + m 1 o mẫu mmau = m1 − m0 Sấy chén và mẫu đến khối lượng không đổi, cân được khối lượng m2 (g) m’ : (khối lượng mẫu khô, g) = m2 – mo (m − m') m − m %am = mau 100 = 1 2 100 mmau m1 − mo Chương 6
19. XÁC ĐỊNH ĐỘ TRO /MKN Thực hiện tương tự như cách xác định chất bay hơi nhưng ở nhiệt độ 600-800oC và độ tro hoặc MKN được tính trên mẫu đã sấy khô m − m %TRO = 2 o 100 m1 − mo m − m %MKN = 1 2 100 m1 − mo (m1 = mo + mmẫu với mmẫu đã sấy khô ) Chương 6
20. ĐỊNH LƯỢNG BẰNG CÁCH TẠO TỦA THUỐC THỬ HỮU CƠ Định lượng các ion kim loại bằng cách tạo kết tủa thông thường (ví dụ: kết tủa oxalat hoặc kết tủa natri tetraphenylboron) Phổ biến nhất là tạo các hợp chất nội phức với các ion kim loại. Nhìn chung, thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo với ion cần xác định các hợp chất có khối lượng phân tử lớn, làm tăng độ nhạy của phép xác định Chương 6
21. ĐỊNH LƯỢNG BẰNG CÁCH TẠO TỦA TẠO ANION TRONG MÔI TRƯỜNG ĐỒNG TƯỚNG Ion xać Ion câǹ Hoá chât́ sử Phan̉ ứng taọ anion đinḥ dung̀ dung̣ Al3+, (NH ) CO + 3H O ⇄ CO + Fe3+,Zr4+,G OH – Urea 2 2 2 2 2NH ++2OH- a3+ 4 4+ 2+ 3- Trietylphos (C2H5 O)3PO + 3H2O ⇄ 3C2H5OH + Zr , Hf PO4 phat H3PO4 2+ Mg 2- (C2H5O)2C2O2 + 2H2O ⇄ 2C2H5OH 2+ 2+ C2O4 Etyloxalat ,Zn , Ca + H2C2O4 2+ 2+ Sr , Ba , 2- Dimetylsul- (CH3O)2SO2 + 2H2O ⇄ 2CH3OH + 2+ SO4 2- + Ca fat SO4 + 2H - 2- 2+ 2+ 2- Trichloroace HC2Cl3O2 + 2OH ⇄ CHCl3 + CO3 La , Pr CO3 tic acid + H2O Chương 6