Giáo trình Hóa phân tích

g. 2. Thuốc thử được thêm nhanh và khuấy đầu để chất bẩn không bám lên tủa. 3. Ngay 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 cấu tử lạ trong DD. 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. Sự nhiễm bẩn kết tủa Trong thực tế, kết tủa luôn luôn có khả năng bị nhiễm bẩn do kéo theo một số chất có mặt trong DD. Hiện tượng này gọi là sự cộng kết (kết tủa theo). Các loại cộng kết gây tác dụng nhiễm bẩn có thể kể như sau: 1. Hấp phụ bề mặt: Hấp phụ là hiện tượng các cấu tử lạ dạng ion (do thuốc thử dùng thừa hoặc do sự có mặt của một số chất điện ly khác) bám vào cấu tử chính, xảy ra mạnh khi cấu tử chính ở dạng keo hay dạng tinh thể mịn. Nếu hấp phụ các anion, kết tủa sẽ mang điện tích âm và có khả năng hấp phụ tiếp các cation khác làm cho kết tủa bị nhiễm bẩn bởi các tủa khác. Quá trình hấp phụ bề mặt có tính chọn lọc (ưu tiên hấp phụ các ion có trong thành phần kết tủa hoặc những ion có cùng bán kính ion với kết tủa). Ví dụ, trong DD có các ion I-, Cl-, K+, NO3-, kết tủa AgI sẽ hấp phụ I- trước, sau đó tới Cl- và hầu như không hấp phụ NO3-. Có thể làm giảm hiện tượng hấp phụ bề mặt bằng các biện pháp: a) Tạo tủa tinh thể to hay giảm diện tích bề mặt của tủa b) Tạo tủa ở nhiệt độ cao (vì hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt). c) Pha loãng DD mẫu và thuốc thử để làm giảm nồng độ tạp chất. d) Rửa kết tủa sau khi lọc bằng DD thích hợp. Trong DD rửa có mặt một số chất điện ly có thể hấp phụ cạnh tranh với các ion gây nhiễm bẩn, và các ion cạnh tranh này sẽ được tách ra khỏi kết tủa một cách dễ dàng trong quá trình xử lý tiếp theo. Các chất điện ly còn có tác dụng chống hiện tượng peptit hóa (tủa vô định hình trở lại trạng thái keo). 2. Nội cộng kết: là hiện gây nhiễm bẩn bên trong hạt kết tủa, do một số tủa phụ tủa theo cùng với tủa chính. Hiện tượng nội cộng kết bao gồm ba loại chính. 20 Hóa phân tích a) Cộng kết đồng hình: Các vị trí của ion là thành phần của kết tủa ở trong mạng lưới tinh thể bị thay thế bởi ion khác, thường xảy ra với các ion có điện tích và bán kính giống nhau hoặc gần giống nhau. Ví dụ, khi tạo tủa BaSO4 có mặt Pb2+, một số ion Ba2+ trong mạng lưới tinh thể của BaSO4 bị thay thế bởi một số ion Pb2+ theo cân bằng: Ba2+(tt) + Pb2+ ⇋ Ba2+ (dd) + Pb2+ (dd) Chỉ có thể khắc phục hiện tượng cộng kết đồng hình bằng việc tiến hành kết tủa lại. b) Cộng kết do sự tạo tủa phụ từ mầm tinh thể của tủa chính: Một số hợp chất không tủa trong điều kiện riêng lẻ nhưng lại tủa khi cùng hiện diện với một chất khác. Ví dụ: Fe2(SO4)3 tan nhưng khi thêm thuốc thử SO42- vào DD Ba2+ có lẫn Fe3+, ta có hai phản ứng tạo tủa: Ba2+ + SO42- ⇋ BaSO4↓ 2 Fe3+ + 3SO42- ⇋ Fe2(SO4)3↓ Giảm hiện tượng này bằng biện pháp chuyển ion ảnh hưởng sang dạng khác, ví dụ: Fe3+ → Fe2+ (cộng kết) (không cộng kết) Cũng có thể che Fe3+ dưới dạng phức bền, ví dụ như [FeF6]3+ c) Cộng kết do tạo thành hợp chất hóa học: Trong DD có Fe2(SO4)3, khi thực hiện phản ứng tạo tủa Ba2+ bằng SO42-, ngoài phản ứng tạo tủa: Ba2+ + SO42- ⇋ BaSO4↓ Fe3+ có thể tạo phức với SO42- thành [Fe(SO4)2]-. Ion phức này tác dụng với Ba2+ tạo thành hợp chất bền: Ba2+ + 2 [Fe(SO4)2]- ⇋ Ba[Fe(SO4)2]2↓ 3. Cộng kết do sự hấp lưu: là hiện tượng bẩn bị giữ lại trong tủa trong quá trình lớn lên của tinh thể kết tủa. Tạp chất bị cộng kết vào kết tủa phân bố không đồng đều mà tập trung chủ yếu ở những chỗ khuyết tật của tinh thể kết tủa. Ví dụ khi cho DD BaCl2 vào DD H2SO4, kết tủa BaSO4 tạo thành hấp phụ ion SO42- lên bề mặt của nó tạo thành lớp hấp phụ. Do lớp hấp phụ mang điện tích âm, các ion dương (ion đối) lại bị hấp phụ tiếp theo. Khi cho tiếp thuốc thử Ba2+ vào, các ion Ba2+ sẽ đẩy các ion đối ra và tiếp tục tạo thành kết tủa mới. Tuy nhiên, nếu cho nhanh BaCl2 vào thì kết tủa mới được tạo thành nhưng các ion đối lại chưa bị đẩy ra hết, kết quả là còn một số ion đối nằm xen kẽ giữa các ô mạng tinh thể của kết tủa. Biện pháp giảm hiện tượng hấp lưu là tạo tủa từ DD loãng, rót thêm từ từ thuốc thử, khuấy đều hoặc kết tủa từ môi trường đồng thể. 21 Hóa phân tích 4. Cộng kết hậu tủa: là hiện tượng cấu tử phụ tủa theo cấu tử chính nếu tủa chính để lâu trong DD. Ví dụ ZnS tủa theo CuS↓ , HgS↓ nếu trong DD có Zn2+. Giảm hiện tượng này bằng cách lọc, rửa tủa ngay. Các ảnh hưởng khác Khi kết tủa trong DD có mặt nhiều ion khác, độ tan của kết tủa bị tăng lên do các nguyên nhân: 1. Các ion H+, OH- hoặc ion khác) tham gia cân bằng phụ với các ion thành phần của kết tủa. 2. Ngay cả khi không tham gia cân bằng phụ với các ion thành phần của kết tủa, độ tan của tủa vẫn có thể tăng lên khi kết tủa trong DD có mặt nhiều ion khác, do sự hiện diện của nhiều ion làm tăng lực ion trong DD, làm cho hệ số hoạt độ của các ion giảm xuống và vì vậy làm tăng độ hòa tan của kết tủa: AB ⇋ An+ + Bn- S S TAB = [An+][Bn-].fAfB = S2 S = ⇒ )/( BAAB xffT 3. Theo biểu thức tích số tan, khi tăng nồng độ của thuốc thử trong DD sẽ làm cho nồng độ của ion trong kết tủa giảm xuống, tức là làm cho độ tan của tủa giảm xuống. Tuy nhiên, tăng lượng thuốc thử cũng đồng thời tăng nồng độ các ion trong DD và từ đó lại làm tăng độ hòa tan của kết tủa. Trong nhiều trường hợp, lượng thuốc thử dùng thừa lại còn có khả năng tạo thành phức với ion kết tủa và càng làm cho độ tan của tủa bị tăng lên. Do đó, lượng thuốc thử sử dụng phải được khống chế sao cho việc tạo tủa được thực hiện hoàn toàn nhất. 4. Các kết tủa vô cơ (thường là hợp chất ion) dễ tan trong dung môi phân cực, còn các chất không phân cực sẽ dễ tan trong dung môi không phân cực. Để làm giảm độ hòa tan của các kết tủa trong nước (CaSO4, PbSO4), người ta thường thêm rượu etylic vào nước. 5. Độ hòa tan của kết tủa tỷ lệ nghịch với bán kính của hạt kết tủa, đặc biệt đối với các hạt kết tủa có sức căng bề mặt lớn. 6. Độ tan của kết tủa phụ thuộc khá lớn vào nhiệt độ. Đa số quá trình hòa tan chất rắn vào nước là quá trình thu nhiệt, do đó, khi tăng nhiệt độ sẽ làm cho kết tủa tan nhiều hơn. II.2. Lọc và rửa tủa Lọc là biện pháp nhằm tách tủa ra khỏi DD. Chọn dụng cụ lọc phù hợp lượng tủa và cách chuyển từ dạng tủa sang dạng cân: 1. Nếu tủa được nung ở nhiệt độ cao: dùng phiểu thủy tinh và giấy lọc hầu như không tro (lượng tro sau khi nung từ 3x10-5 – 5x10-5g). Giấy lọc có kích thước lỗ xốp thay đổi, thường gồm 3 loại: lỗ xốp mịn, lỗ xốp trung bình và lỗ xốp khá lớn, vỏ hộp có màu khác nhau được qui ước tùy theo nhà sản xuất và được lựa chọn sao cho tủa không chui được qua giấy lọc 22 Hóa phân tích mà thời gian lọc không quá chậm. Ví dụ: ở Đức, giấy lọc băng xanh được sử dụng cho các kết tủa hạt mịn, giấy lọc băng vàng dùng cho kết tủa hạt trung bình và giấy lọc băng đỏ dùng cho kết tủa hạt lớn hoặc kết tủa vô định hình. 2. Đối với kết tủa dễ bị khử trong quá trình đốt cháy giấy lọc hoặc nung (do carbon của giấy) hoặc nếu tủa được sấy dưới 2500C dùng phiểu thủy tinh cà hoặc hay chung lọc gút. Màng lọc là lớp thủy tinh cà nhỏ hay lớp bột amiang. Độ mịn của màng lọc cũng được lựa chọn phù thuộc vào kích thước tủa. Rửa tủa: là dùng DD rửa để làm sạch tủa. DD rửa thường có các đặc điểm: 1. Nóng (để tăng quá trình giải hấp) 2. Chứa ion chung so với tủa chính (để làm giảm độ tan tủa) 3. Có thể chứa lượng nhỏ acid hay bazơ để làm giảm sự thủy phân 4. Cần thêm chất điện ly thích hợp để giảm hiện tượng peptit hóa (tủa vô định hình sau khi đông tụ trở lại dạng keo). Thường dùng NH4NO3 hay các acid dễ bay hơi khi chuyển sang dạng cân. Thực ra, quá trình lọc và rửa tủa thường được tiến hành song song. Việc rửa tủa được thực hiện nhiều lần bằng cách lọc gạn tủa với các lượng nhỏ DD rửa sao cho lượng DD rửa dùng vừa đủ để làm sạch tủa nhưng không làm tan tủa và đỡ tốn thời gian. Sau khi được tạo tủa và làm muồi trong cốc, kết tủa sẽ lắng xuống đáy cốc. Đầu tiên, gạn phần DD trong cho chảy theo đũa thủy tinh vào phiễu lọc. Khi phần lớn chất lỏng đã được lọc qua phiễu, lại rửa tiếp kết tủa bằng phương pháp gạn (rót một ít nước rữa vào cốc, khuấy hỗn hợp bằng đũa thủy tinh, để kết tủa lắng xuống đáy cốc, gạn phần nước trong vào phiễu…). Khi tủa tương đối sạch, trộn tủa với nước rửa và chuyển huyền phù vào phiễu lọc. Dùng bình tia nước cất xịt thật mạnh để kéo phần tủa đã bám trên thành vào cốc. Nếu cần, lau mặt trong của cốc bằng các mẫu giấy lọc không tro. Tiếp tục rửa tủa trên giấy lọc bằng bình tia. Nhập các mẫu giấy lau vào giấy lọc chứa tủa. Xếp và chuyển toàn bộ giấy lọc vào vật chứa tủa (chén sứ, niken, thạch anh hoặc platin) đem chuyển sang dạng cân. II.3. Chuyển sang dạng cân Dạng cân là dạng trực tiếp được cân, việc chuyển dạng tủa sang dạng cân được thực hiện bằng cách sấy hay nung, với mục đích loại hết nước hấp phụ hoặc nước kết tinh, hoặc để chuyển hoàn toàn hỗn hợp thành hợp chất xác định: 1. Sấy ở nhiệt độ dưới 2500C (nếu chỉ cần loại nước hấp phụ hay kết tinh). AgCl: sấy ở 100 – 1300C 2. Nung ở nhiệt độ 600 – 12000C tùy theo dạng tủa: BaSO4 ⇋ BaSO4 : 700 – 8000C (đủ cháy giấy lọc) Fe(OH)3 ⇋ Fe2O3 : 9000C 23 Hóa phân tích Al(OH)3 ⇋ Al2O3 : 1000 – 11000C CaC2O4 ⇋ CaCO3 : (6000C) ⇋ CaO (1000 – 12000C) Thời gian sấy hay nung được lựa chọn sao cho khi cân, tủa có khối lượng không thay đổi. Sau khi sấy hay nung, để nguội vật chứa tủa trong bình hút ẩm rồi mới cân. II.4. Cân Cân dùng để xác định khối lượng dạng cân thu được là cân phân tích (chính xác 0.0001g hay hơn nữa). Luôn luôn phải sử dụng phép cân lặp để xác định khối lượng của tủa: bì (vật chứa tủa) được sấy hay nung trước ở cùng nhiệt độ sẽ sấy và nung tủa. Để nguội trong bình hút ẩm và cân, được khối lượng m0 (g). Bì cùng tủa được sấy (nung) để nguội và cân, có khối lượng m1 (g); m1 = m0 + m↓ Suy ra m↓ = m1 – m0 II.5. Tính kết quả Mẫu ở dạng rắn 1. Cân a(g) mẫu, bằng PPPT khối lượng thu được m(g) cấu tử dưới dạng đơn chất hoặc hợp chất: a) Nếu dạng cân cũng là dạng cần tính hàm lượng: X% = 100x a m g ↓ Ví dụ 1: Từ 0.3200g đất, bằng PPPT khối lượng th được 0.1200 g SiO2: % SiO2 = 1003200.0 1200.0 x = 37.50% b) Nếu dạng cân khác dạng cân tinh hàm lượng, sử dụng hệ số chuyển F để chuyển từ khối lượng dạng cân sang khối lượng dạng cần tính.: F = x M M dangcan dangtinh hệ số thích hợp Ví dụ 2: Định hàm lượng Si trong mẫu đất ở ví dụ 1 với dạng cân SiO2 là 0.1200g. Ta có: mSi = 2 2 SiO SiO Si xm M M = 1200.0 08.60 08.28 x = 0.0561 g Hay % Si = 100 08.60 08.28 3200.0 1200.0 xx = 17.53% 2. Cân a (g) mẫu, hòa tan thành V(ml) DD. Từ VX (ml) DD mẫu bằng PPPT khối lượng thu được m(g) cấu tử dưới dạng đơn chất hoặc hợp chất: % X = xF V Vxx a m xg 100↓ 24 Hóa phân tích Mẫu ở dạng DD 1. Từ Vx (ml) mẫu, bằng PPPT khối lượng, thu được m(g) dạng cân: Cx(g/l) = m x F x xV 1000 2. Lấy V(ml) DD mẫu đempha loãng thành V1(ml) DD (loãng), lấy Vx (ml) DD loãng đem phân tích khối lượng, thu được m(g) dạng cân: Cx (g/l) = m x F x xV x V V 10001 III. ỨNG DỤNG III.1. Định độ ẩm – nước kết tinh – chất dễ bay hơi – độ tro và mất khi nung Xác định độ ẩm hoặc nước kết tinh Nguyên tắc xác định độ ẩm hoặc nước kết tinh là say mẫu ở nhiệt độ thích hợp (100 – 1100C để xác định độ ẩm; 120 – 2000C nếu muốn xác định nước kết tinh) để đuổi nước ra khỏi mẫu cho đến khi phần còn lại của mẫu có khối lượng không đổi. Cách thực hiện như sau: 1. Sấy chén ở nhiệt độ thích hợp đến khối lượng không đổi, cân được trọng lượng m0(g) 2. Cho mẫu vào chén với lượng mẫu từ 1 - 10g, cân được khối lượng m1(g) m1 = m0 + mmẫu 3. Sấy chén và mẫu đến khối lượng không đổi, cân được khối lượng m2(g) m2 = m0 + m’ (m’: khối lượng mẫu khô, g) % ẩm = 100100)'( 01 21 x mm mmx m mm mau mau − −=− Xác định chất bay hơi Thực hiện tương tự như cách xác định độ ẩm nhưng ở nhiệt độ cao. Ví dụ để xác định hàm lượng CO2 trong mẫu đá vôi, nung mẫu ở 500 – 6000C để đuổi CO2 đến khối lượng không đổi: Khối lượng bì: m0(g) Khối lượng bì + mẫu: m1(g) = m0 + mmẫu Sau khi đuổi CO2, cân lại : m2 (g) = m0 + m’ % CO2 = 100100 )'( 01 21 x mm mmx m mm mau mau − −=− Định độ tro hay chất mất khi nung Thực hiện tương tự như cách xác định chất bay hơi nhưng ở nhiệt độ 600 - 8000C và độ tro và chất mất khi nung được tính trên mẫu đã sấy khô: % độ tro =(m2-m0)x100/(m1-m0) % chất mất khi nung =(m1-m2)x100/m1-m0 (m1 = m0 + mmẫu với m mẫu đã sấy khô) III.2. Định lượng bằng cách tạo tủa Người ta có thể sử dụng thuốc thử vô cơ, hữu cơ hoặc dùng phương pháp tạo anion trong môi trường đồng tướng để kết tủa các cấu tử cần xác định. 25 Hóa phân tích Thuốc thử vô cơ: Một số thuốc thử vô cơ thông dụng dùng để xác định các ion Ag+, halogenur, kim loại kiềm thổ,…như sau: Ion xác định Thuốc thử Ghi chú Ag+ Cl-, Br-, I- Thuốc thử dư có thể tạo phức (như AgCl2-,…) làm tan tủa Cl-, Br-, I- Ag+ Fe3+ NH4OH Kết tủa vô định hình, dễ nhiễm bẩn Sr2+, Ba2+ SO42- Dễ bị hiện tượng nội cộng kết Ca2+ C2O42- Thuốc thử hữu cơ Thuốc thử hữu cơ có thể được dùng trong PPPT khối lượng để định lượng các ion kim loại bằng cách tạo tủa thông thường, ví dụ kết tủa oxalat hoặc kết tủa natri tetraphenylboron nhưng 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. Một số thuốc thử hữu cơ thông dụng như sau: Ion xác định Thuốc thử Ni2+ Dimetyl glyoxim Al3+, Bi3+, Cu2+, Mg2+ 8-hydroxyquinonlin Hg2+, Mn2+, Cu2+, Co2+, Cd2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+ Anthranilic acid Ag+, Au3+, Bi3+, Cd2+, Cu2+, Pb2+, Ti3+ Mercaptobenzothiazole Tạo anion trong môi trường đồng tướng Phương pháp phân tích khối lượng sử dụng môi trường đồng tướng được sử dụng ngày càng rộng rãi. Một số hóa chất thông dụng sử dụng cho phương pháp này như sau: Ion xác định Ion cần dùng Hóa chất sử dụng Phản ứng tạo anion Al3+, Fe3+, Zr4+, Ga3+ … OH- Urea (NH2)2CO + 3 H2O ⇋ CO2 + 2 NH4+ + 2 OH - Zr4+, Hf2+ PO43- Trietylphosphate (C2H5O)3PO + H2O ⇋ 3 C2H5OH + H3PO4 Mg2+, Zn2+, Ca2+ C2O42- Etyloxalat (C2H5O)2C2O2 + 2 H2O ⇋ 2 C2H5OH + H2C2O4 Sr2+, Ba2+, Ca2+ SO42- Dimetylsulfat (CH3O)2SO2 + H2O ⇋ 2 CH3OH + SO42- + 2H+ 26 Hóa phân tích CHƯƠNG 4. ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH I. CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Phân tích thể tích là phương pháp định lượng cấu tử X dựa trên phép đo thể tích. Khi thực hiện phản ứng giữa cấu tử X và DD chuẩn C, C thường được chứa trong buret và được nhỏ từ từ vào DD chứa chất cần xác định X (X thường được lấy chính xác bằng pipet và chứa trong erlen). Quá trình trên được gọi là sự định phân hay phép chuẩn độ. Sự chuẩn độ sẽ chấm dứt khi có tín hiệu cho biết phản ứng đã kết thúc. Từ thể tích thuốc thử C ghi nhận được sẽ giúp xác định nồng độ của cấu tử X trong DD đem chuẩn độ. - Phản ứng C + X → A + B gọi là phản ứng chuẩn độ - Thời điểm C tác dụng vừa hết với X gọi là điểm tương đương - Để xác định thời điểm kết thúc chuẩn độ, thường sử dụng một hóa chất có thể tạo nên sự thay đổi ghi nhận được tương ứng với thời điểm đó: DD đổi màu, xuất hiện tủa… Thời điểm ngừng chuẩn độ theo các dấu hiệu kể trên được gọi là điểm cuối. Hóa chất giúp xác định điểm cuối gọi là chất chỉ thị. Trong thực tế, điểm cuối có thể đúng hoặc không đúng với điểm tương đương. Sự chêch lệch giữa điểm cuối và điểm tương đương nhiều hay ít tạo sai số chuẩn độ lớn hay nhỏ phụ thuộc vào chỉ thị đã chọn. Trong PPPT thể tích có thể xác định điểm tương đương thông qua phép đo một số đại lượng hóa lý như điện thế, độ dẫn điện, mật độ dòng… Các phương pháp này được xếp vào nhóm PPPT dụng cụ. Tùy điều kiện chuẩn độ mà DD X có thể được chứa trong buret và thuốc thử C được chứa trong erlen. II. ĐIỀU KIỆN CHUẨN ĐỘ Trong quá trình chuẩn độ phải tuân thủ nghiêm ngặt những điều kiện để đảm bảo cho việc phân tích được nhanh chóng và đạt được độ chính xác của phép định lượng (nghĩa là để thu được kết quả phân tích như ý muốn). Dưới đây là một vài điều kiện cơ bản nhất của việc chuẩn độ: 1. Nơi chuẩn độ phải được chuẩn bị cẩn thận và có đủ ánh sáng ban ngày hay ánh sáng điện. 2. Các dụng cụ đem dùng và các máy móc đo phải rửa sạch và hiệu chỉnh chính xác trước khi chuẩn độ. 3. Các thuốc thử đem dùng, các chất phụ đưa vào trong phân tích chuẩn độ, hỗn hợp, nước cất hay nước trao đổi ion phải không có chất lạ, làm sai lệch kết quả phân tích. 4. Trường hợp oxy hay cacbon dioxyt có ảnh hưởng đến quá trình chuẩn độ thì tiến hành chuẩn độ trong môi trường khí trơ (thường là trong khí nitơ) để tránh những phản ứng phụ mà ta không mong muốn. 5. Phải lắc cẩn thận và liên tục các chất phản ứng trong quá trình chuẩn độ (lắc bằng tay hoặc bằng máy khuấy cơ hay từ). 27 Hóa phân tích 6. Sự chuẩn độ phải hoàn thành trong khoảng 5 – 10 phút và diễn ra trong điều kiện đã được kiểm tra nghiêm ngặt về nhiệt độ, pH của DD, sự có hay không có của chất chỉ thị, v.v... cần thiết theo phương pháp xác định. 7. Để xác định điểm cuối của quá trình chuẩn độ, chất chỉ thị hay phương pháp công cụ nào đó được chọn phải đảm bảo xác định rõ ràng và chính xác điểm cuối và có khả năng trùng với điểm tương đương. 8. Khi chuẩn độ cần đảm bảo môi trường phản ứng acid hay kiềm bằng cách thêm vào hỗn hợp chuẩn độ các chất điện ly, các dung môi hữu cơ hay các tác nhân chiết, hỗn hợp đệm, các chất tạo phức, các chất xúc tác, các chất cảm ứng, các chất chỉ thị, v.v... cần thiết theo phương pháp xác định. 9. Độ chuẩn của các DD chuẩn đem dùng trước khi chuẩn độ phải được xác định và kiểm tra cẩn thận theo các chất tinh khiết hóa học xác định. 10. Tất cả những phép chuẩn độ song song cần làm trong cùng một ngày. Việc dời các phép xác định song song sang ngày khác chỉ được phép trong trường hợp hoàn toàn toàn tin tưởng vào độ hằng định của DD chuẩn dùng để chuẩn độ. Nếu độ chuẩn của DD chuẩn không hằng định thì ngày hôm sau lại phải kiểm tra độ chuẩn của DD chuẩn. Ý nghĩa của phương pháp phân tích chuẩn độ Chuẩn độ là một phương pháp phân tích định lượng rất quan trọng, nó được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế các phòng thí nghiệm ở các nhà máy, trường học và cáv viện nghiên cứu khoa học để xác định thành phần của các hợp chất vô cơ, hữu cơ và cơ nguyên tố. Ngoài ra các dữ kiện định lượng thu được bằng những phương pháp chuẩn độ còn được dùng để xác định cấu tạo chất nghiên cứu, nghiên cứu động học của các quá trình hóa học, xác định hằng số phân ly của acid và bazơ, lực tương đối của các chất điện ly, độ dài và vị trí của thang hằng số tự prton hóa của các dung môi khác nhau, để nghiên cứu sự biến dạng và sự cường hóa của các phương pháp tổng hợp điều chế các nguyên tố và các hợp chất đặc biệt tinh khiết, đảm bảo độ tối ưu của các quá trình công nghệ hóa học, v.v... Phân loại các phương pháp phân tích chuẩn độ Tùy thuộc vào loại phản ứng chính được dùng, người ta chia các phương pháp chuẩn độ phân tích thành các nhóm sau: - Phương pháp trung hòa hay phương pháp chuẩn độ acid – bazơ dựa rên phản ứng trung hòa các acid, bazơ, muối của các acid yếu hay bazơ yếu bị thủy phân mạnh trong dung dịch nước, các hợp chất vô cơ hay hữu cơ trong DD không nước có tính acid hay kiềm, v.v... - Phương pháp oxy hóa - khử dựa trên phản ứng oxy hóa – khử của các nguyên tố có khả năng chuyển từ mức oxy hóa thấp lên cao và ngược lại, cũng 28 Hóa phân tích như các ion và phân tử phản ứng được với các chất oxy hóa hoặc khử mà không bị oxy hóa hay khử trực tiếp . - Phương pháp kết tủa dựa vào việc dùng các phản ứng kết tủa. - Phản ứng tạo phức dựa vào việc sử dụng phản ứng tạo phức, trong số các phản ứng đó, phản ứng giữa các ion kim loại với complexon được sử dụng rộng rãi nhất. III. CÁCH TÍNH KẾT QUẢ TRONG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH III.1. Nguyên tắc chung: dựa vào định luật đương lượng. Với phản ứng chuẩn độ: C + X → A + B Tại điểm tương đương số đương lượng của C bằng số đương lượng của X, tức: CCVC = CXVX Với: CC, CX: nồng độ đương lượng của thuốc thử C và cấu tử X VC, VX: thể tích của hai DD C, X (ml) III.2. Các biểu thức tính Mẫu lỏng: Khi mẫu ở dạng DD, các trường hợp phổ biến nhất có thể gặp như sau: 1. Lấy VX (ml) mẫu, chuẩn độ bằng VC (ml) DD chuẩn có nồng độ đương lượng CC: CN (X) = CC x VC/VX; CM (X) = CN (X)/n C(g/l) = CN x ĐX = CN x MX/n 2. Lấy V(ml) mẫu đậm đặc pha loãng thành V1 (ml) DD loãng; Dùng VX (ml) DD loãng chuẩn độ bằng VC (ml) DD nồng độ CC CN (ddđđ) = CCx V Vx V V X C 1 ⇒ C(g/l) = CN (ddđđ) x ĐX Cũng có thể tính trực tiếp theo số đương lượng DD chuẩn độ: C(g/l) = CC x 10-3 x VC x 1000 x V1 x ĐX/(VX x V) Mẫu rắn: Khi mẫu ở dạng rắn, chúng ta có thể gặp các trường hợp sau: 1. Cân a(g) mẫu, hòa tan và chuẩn độ bằng VC(ml) DD chuẩn CC: % X = CC x 10-3 x VC x 100 x ĐX /a 2. Cân a(g) mẫu, hòa tan và định mức thành V1(ml) DD loãng; lấy VX (ml) DD loãng đem chuẩn độ bằng VC(ml) DD chuẩn nồng độ CC: % X = CC x 10-3xVC x a x V V X 1001 x ĐX Các biểu thức tính kết quả trên chỉ áp dụng cho phương pháp chuẩn độ trực tiếp và chuẩn độ thế. Với cách chuẩn độ ngược, biểu thức tính như sau: CCxVC = CX x VX + VC1xVC2 ⇒ CX = X CCCC V xVCxVC 11− 29 Hóa phân tích Ngoài ra, còn có thể áp dụng định luật đương lượng để tính toán khi pha loãng DD, dựa trên nguyên tắc số đương lượng trong hai DD đậm đặc và loãng bằng nhau: Cđđx Vđđ = C1xV1 ⇒ Vđđ = V1xC1/Cđđ (Có thể áp dụng ch