Báo cáo thực hành Phân tích công cụ 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA HÓA HỌC ỨNG DỤNG ---&--- BÁO CÁO THỰC HÀNH PHÂN TÍCH CÔNG CỤ I GVHD: NGUYỄN XUÂN THỊ DIỄM TRINH SVTH: Mã Nhóm 10 / Nhóm 2 Lý Trường Dũ 112614056 Phạm Huỳnh Ngân 112614102 Diệp Ngọc Ngân 112614101 Nguyễn Thanh Trung 112614169 Trà Vinh, tháng 10 năm 2017 BÀI XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHOSPHOROUS TRONG MẪU NƯỚC BẰNG MÁY UV-VIS Tiêu chuẩn áp dụng Tiêu chuẩn AOAC 973.55 Nguyên tắc Ammonium molybdate và Potassium antimonyl phản ứng với nhau trong dung dịch acid chứa dung dịch loãng PO43- tạo thành phức antimonyl phosphomlybdate mà màu xanh của nó sẽ bị giảm bởi acid Ascribic. Phương pháp này chỉ dành cho orthophosphate và các hợp chất có thể chuyển thành orthophosphate. Nhìn phân tích chủ yếu phụ thuộc vào giai đoạn tiền xử lý mẫu phân tích. Đối tượng áp dụng Phương pháp này ứng dụng cho nước mặt, nước muối, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Thông thường thì người ta phân tích tổng số P, P hòa tan, orthophosphate và orthophosphate hòa tan. Nồng độ của Cu, Fe, Silicate, Arsenate trong nước biển hầu như không gây nhiễu đến quá trình phân tích. HgCl2 gây nhiễu đến quá trình phân tích, để khắc phục điều này cần thêm 50 (mg)NaCl/L mẫu. Dụng cụ hóa chất Dụng cụ Thiết bị đo quang phổ UV –Vis 1800 (Shimadzu) Beaker. Bình định mức. Cân phân tích. Tủ sấy. Tủ lạnh. Thiết bị lọc. Pipet. Hóa chất H2SO4. Potassium antimonyl tartrate solution. Ammonium molybdate solution. Ascribic acid solution. Phosphorous standard solution. Ammonium persulfate. Phenolphthalien. Các bước tiến hành Mẫu phải được lưu trữ trong chai nhựa hay chai thủy tinh chịu nhiệt. Nếu phân tích mẫu ngay sau khi thu thập mẫu phải cho thêm 40(mg/l) Hg2Cl2 để bảo quản mẫu. Trong trường hợp này, phải cho thêm 50(mg/l) NaCl trước khi tiến hành phân tích. Chuẩn bị dung dịch H2SO4 2.5M: lấy 70(ml) H2SO4 đăm đặc pha loãng trong beaker 1000(ml) chứa 500(ml) nước tinh thiết không chứa Phosphorous. Chuẩn bị dung dịch Potassium antimonyl tartrate: cân 1,3715(g) K(SbO)C4H4O6.0,5H2O hòa tan trong beaker 500ml chưa 400ml nước tinh thiết rồi cho vào bịnh mức 500ml, và thêm nước đến vạch. Dung dịch sau phải giữ sau khi pha phải đươch chứa trong chai tối màu, đậy kín và gữi ở 4oC. Chuẩn bị dung dịch Ammonium molybdate: hòa tan 20g (NH4)6Mo7O24.4.H2O trong 500ml nước cất, sao đó lưu trữ trong chai nhựa ở 4oC. Chuần bị dung dịch Ascribic acid 0.1M: hòa tan 1.76g trong 100ml nước tinh thiết. Dung dịch này ổn định trong 1 tuần ở 4oC Chuẩn bị dung dịch Hydrolyzing acid: cho chầm chậm 31ml H2SO4 đậm đặc vào 60ml nước cất, làm mát, định mức đến 100ml. Chuẩn bị hỗn hợp tác chất: thiến hành hòa trộn các chất theo tỷ lệ sau: 50ml H2SO4 2.5M, 5ml Potassium antimonyl tartrate, 15ml Ammonium molybdate solution, 30ml Ascrobic acid solution. Nếu thấy dung dịch đục thì tiến hành lắc và sau đó để yên trong vài phút trước khi phân tích. Vai trò của các chất trong phân tích: H2SO4 thủy phân các polyphotphat và một số photpho hữu cơ về dạng octophotphat. Octophotphat trong nước và dung dịch Ammonium molybdate và Potassium antimonyl tartrate sẽ tạo ra phức chất antimon photphomolipdate. Khử phức chất bằng Ascribic acid tạo thành phức chất molipden màu xanh đậm. Đo độ hấp thu có thể xác định được nồng độ photpho trong nước. Tiến hành đo Chạy baseline với mẫu trắng (0 ppm), sau đó đo độ hấp thụ của mẫu chuẩn bất kỳ ( 0.1; 0.5; 1; 1.5; 2 ppm) trong khoảng 600 – 1000nm, lựa chọn bước sóng hấp thụ cực đại của phức ( 891.5 nm). Chạy autozero với mẫu trắng, sau đó đo độ hấp thụ với các dung dịch chuẩn 0.1; 0.5; 1; 1.5; 2 ppm. Ta được đường chuẩn Phosphorous. Đo độ hấp thụ của mẫu, sau đó thế vào đường chuẩn để được nồng độ Phosphorous trong mẫu. Kết quả Đường chuẩn Phosphorous Nồng độ(ppm) 0.1 0.5 1 1.5 2 Độ hấp phụ 0.069 0.317 0.547 0.730 0.898 Kết quả đo mẫu: Nước kênh: lấy ngày 11/10/2017 vào lúc 12h50 hơi vàng, đục, cặn ít Nước hồ thư viện: lấy ngày 11/10/2017 vào lúc 12h55 hơi vàng, trong, không cặn Nước giếng lấy ngày 11/10/2017 vào lúc 12h40 không màu, trong, ít cặn Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Nước kênh -0.158 -0.158 -0.159 -0.158 Nước hồ thư viện -0.165 -0.164 -0.164 -0.164 Nước giếng -0.161 -0.144 -0.147 -0.151 Nhận xét: Do nồng độ dung dịch chuẩn quá cao so với nồng độ Phosphorous trong mẫu nên khi đo ra số âm. Cách khắc phục: giảm nồng độ dung dịch đường chuẩn. Trả lời câu hỏi Tại sao phải baseline trong phân tích mẫu bằng UV 1800: Trong quá trình xử lý mẫu ngoài thành phần cần phân tích trong máy UV- Vis còn có một số chất phụ thêm vào như chất khử, dung dịch đệm, chất tạo phức để tạo ra các hợp chất mà máy sẽ đo. Nhưng chúng ta chỉ cần định lượng của chất cần phân tích nên những chất phụ thêm vào nếu không được loại trừ sẽ dẫn đến kết quả không còn chính xác. Nên trước khi đo mẫu cần chạy Baseline với mẫu trắng (tất cả các thành phần trong dung dịch trừ thành phần cần phân tích để loại bỏ các chất đó ra khỏi quá trình hấp thụ của chất khi chạy mẫu). Kết quả có ảnh hưởng như thế nào khi ta tiến hành đo ngay sau khi pha chế dung dịch phức hoặc để dung dịch phức quá lâu sau khi pha: do phức antimon photphomolipdate có độ ổn định trong một khoảng thời gian ngắn (khoảng 30p), vì vậy ta cần đo ngay sau khi pha chế dung dịch phức, nếu để lâu sẽ xảy ra sai số. Tại sao phải rửa sạch dụng cụ trước khi sử dụng trong thí nghiệm:Trước khi sử dụng các dụng cụ cần phải được rửa sạch vì trong các dụng cụ nếu như chưa được rửa sạch sẽ có thể chứa tạp chất hay những hợp chất có thể làm sai lệch đến kết quả phân tích khi đo. Vì vậy chúng ta cần phải rửa sạch dụng cụ trước khi sử dụng chúng. BÀI XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MẪU NƯỚC BẰNG MÁY UV-VIS Cơ sở lý thuyết 1,10-phenantroline hay còn gọi là or-phenantroline là hợp chất hữu cơ dị vòng, có khả năng tạo phức mạnh với một số ion kim loại. Fe2+ tạo phức với orthophenantroline có màu đỏ, với hấp thụ cực đại tại bước sóng 508nm. Phản ứng tạo thành phức xảy ra theo phản ứng: Hằng số cân bằng của phản ứng là 2,5.10-6 ( tại 250C). Phức được hình thành trong khoảng pH từ 3 đến 9, tối ưu là 3,5. Nguyên tắc: Do trong nước, sắt thường tồn tại ở dạng hỗn hợp 2 ion Fe2+ và Fe3+. Vì vậy muốn xác định tổng hàm lượng sắt trong nước cần chuyển toàn bộ Fe3+ về dạng Fe2+ bằng tác nhân khử Hydroxylamin hay hydroquynon, sau đó ion sắt (II) sẽ tạo phức trong các điều kiện tối ưu rất bền (hằng số không bền K=5.10-22) với ba phân tử 1,10-phenanthrolin, phức chất này có màu đỏ cam, xảy ra theo phản ứng: Bằng cách dựng đường chuẩn độ hấp thụ của phức chất theo nồng độ, ta có thể xác định được tổng hàm lượng sắt có trong dung dịch. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất Thiết bị và dụng cụ Máy quang phổ UV-Vis 1800 (shimadzu) Thiết bị đánh siêu âm 2 cuvette thạch anh (l=1cm) Bình định mức Pipet Beaker Ống nhỏ giọt Bóp cao su Hóa chất Dung dịch sắt chuẩn 1000ppm. Orthophenanthroline Hydroxylamine hydrochloride Sunfuric acid Acetic acid Nước cất Các bước tiến hành Pha dung dịch ¯ Orthophenanthroline Cân 50mg Orthophenanthroline vào cốc 50ml, thêm khoảng 30ml nước cất rồi đem đánh siêu âm cho đếm khi Orthophenanthroline tan hoàn toàn, định mức với bình định mức 50ml bằng nước cất. ¯ Hydroxylamine hydrochloride Cân 5mg Hydroxylamine hydrochloride vào cốc và định mức trong bình định mức 50ml với nước cất. ¯ Dung dịch đệm Acetic acid Hòa tan 3ml Acetic acid vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch. Cân 2g NaOH cho vào bình định mức 50ml,thêm nước cất đến vạch. Hút 5ml dung dịch Acetic acid 0.1M cho vào cốc, thêm từ giọt NaOH trên cho đến khi pH dung dịch bằng 3.5, sau đó định mức trong bình định mức 100ml. ¯Dung dịch sắt chuẩn Dung dịch sắt chuẩn 10ppm : hút chính xác 1ml dung dịch sắt chuẩn 1000ppm, thêm 1ml Sunfuric acid lắc đều, sau đó định mức trong bình 100ml đến vạch bằng nước cất. Chuẩn bị 6 bình định mức 50ml: thêm vào mỗi bình 1ml dung dịch Hydroxylamine hydrochloride, 5ml dung dịch Orthophenanthroline và 8ml dung dịch đệm Acetic acid, thêm lần lượt 0, 1, 2, 3, 4, 5 ml sắt chuẩn 10ppm vào lần lượt 6 bình định mức trên và định mức đến vạch bằng nước cất ta có 6 dung dịch sắt chuẩn với nồng độ 0, 0.2, 0.4 ,0.6 ,0.8, 1 ppm. ¯Pha mẫu Thêm vào bình định mức 50ml :1ml dung dịch Hydroxylamine hydrochloride, 5ml dung dịch Orthophenanthroline và 8ml dung dịch đệm Acetic acid, sau đó thêm 10ml mẫu cần đo và định mức đến vạch. Vai trò các chất trong phân tích: ¯Hyroxylamine hydrochloride: các hợp chất Fe ở trong tự nhiên thường tồn tại ở dạng Fe3+ , chốt dùng để tạo phức với Fe để có thể đo bằng máy UV VIS trong khoảng bước sóng cho phép chỉ có thể tạo phức với Fe2+ vì thế chúng ta cần sử dụng Hyroxylamine hydrochloride đề chuyển hoàn toàn các dạng Fe3+ về Fe2+ . ¯Phenanthroline: được thêm vào để tạo phức với Fe2+ có màu đỏ hấp thu cực đại tại bước sóng 508nm giúp máy có thể định tính định lượng hàm lượng tổng Fe có trong mẫu nước. ¯Dung dịnh đệm có pH bằng 3.5: dung dịch Phenanthroline tạo phức với Fe2+ trong khoảng pH từ 3 đến 9 mà tối ưu là 3.5 nên dung dịch đệm có pH bằng 3.5 được thêm vào để đảm bảo ph của mẫu luôn dao động ở mức 3.5 tạo nên điều kiện tối ưu cho quá trình tạo phức . ¯Tiến hành đo Chạy baseline với mẫu trắng (0 ppm), sau đó đo độ hấp thụ của mẫu chuẩn bất kỳ ( 2,4,6,8,10 ppm) trong khoảng 400 – 800nm, lựa chọn bước sóng hấp thụ cực đại của phức ( 509,5 nm). Chạy autozero với mẫu trắng, sau đó đo độ hấp thụ với các dung dịch chuẩn 2, 4, 6, 8, 10 ppm. Ta được đường chuẩn sắt. Đo độ hấp thụ của mẫu, sau đó thế vào đường chuẩn để được nồng độ sắt trong mẫu. Kết quả và thảo luận Đường chuẩn sắt Nồng độ(ppm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Độ hấp thụ 0.031 0.072 0.111 0.150 0.200 Kết quả đo mẫu: Nước thải sinh hoạt: hơi đục, có cặn, không màu. Nước sông: đục, có cặn, màu hơi vàng. Nước hồ: trong, không có cặn, màu hơi vàng. Mẫu lấy ngày 19/10/2017 vào buổi trưa 12h30 tại sông Long Bình, hồ thư viện cũ trường ĐHTV,lấy lớp nước trên mặt. Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung Bình Thải 0.047 0.050 0.049 0.049 Sông 0.056 0.054 0.054 0.055 Hồ 0.042 0.046 0.042 0.043 Nhận xét : trong các mẫu nước vẫn chứa thành phần sắt nhưng với nồng độ không đáng kể Trả lời câu hỏi: Nêu ý nghĩa của hệ số hấp thụ mol? Những khối vật chất khác nhau có đặc tính phát quang hay hấp thụ ánh sáng với các bước sóng hay mức năng lượng của photon xác định có nghĩa là với mỗi hợp chất hay một nguyên tố xác định sẽ hấp thụ hay cho năng lượng ánh sáng truyền qua ở một khoảng xác định nên hệ số hấp thụ mol là một hằng số đặc trưng cho từng chất hay hợp chất. Thể tích của sodium acetate và Acetic acid lần lượt là bao nhiêu để pha được 100ml dung dịch đệm có pH = 4.5: Cân 5.4g CH3COONa hòa tan vào 50ml nước, thêm vào đó 2,4ml dung dịch Acetic acid sau đó định mức đến vạch của bình định mức 100ml. Có thể đo tổng hàm lượng sắt trong nước bằng máy UV –Vis mà không dùng Hydroxyamine hydrochloride để chuyển Fe3+ về Fe2+ không? Không thể đo tổng hàm lượng sắt trong nước bằng máy UV –Vis mà không dùng Hydroxyamine hydrochloride để chuyển Fe3+ về Fe2+ vì chất tạo phức với sắt để đo được trong khoảng bước sóng cực đại là 508nm chỉ tạo phức với Fe2+, nếu không dùng Hydroxyamine hydrochloride thì sẽ có một lượng sắt(III) không được tạo phức làm cho quá trình phân tích định lượng sẽ bị sai số ngoài mức cho phép.