Tài liệu Chuong 7.phuong phap khoi luong

6/4/2015 CHƢƠNG 7: 1 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 2 PHÂN TÍCH ĐỊNH Chƣơng VII: 7.1. NGUYÊN TẮC Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PTKL 7.3. ỨNG DỤNG LƯỢNG GV: LÊ THỊ HỒNG THÚY 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH CHƢƠNG 7: PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 3 4 1. Phƣơng pháp tách: 7.1. Nguyên tắc. PTKL là một trong những PP phân tích HH định Tách X dƣới dạng đơn chất hay hợp chất bền, ít tan khỏi lƣợng dựa trên sự đo chính xác khối lƣợng của 1 chất mẫu và đem cân. có thành phần biết chính xác & không đổi. Ví dụ: Định lƣợng Au trong mẫu hợp kim: Hòa tan hợp kim Phân tích khối lƣợng đƣợc chia thành 3 nhóm: có chứa Au trong nƣớc cƣờng thủy ta đƣợc dd chứa ion Au  Phƣơng pháp tách và các ion khác. Thêm H2O2 vào dd, ion Au đƣợc khử  Phƣơng pháp kết tủa thành Au nguyên tố và tách khỏi dd, rửa sạch, cân.  Phƣơng pháp cất 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH CHƢƠNG 7: CHƢƠNG 7: PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 5 6 2. Phƣơng pháp gián tiếp: a. Cất: X đƣợc tách dƣới dạng hợp chất dễ bay hơi ra khỏi mẫu, cân mẫu trƣớc và sau khi tách. Ứng dụng: x.định độ ẩm và nước kết tinh của mẫu, hoặc hàm lượng chất khí trong mẫu nào đó Ví dụ : xđ CO2 trong mẫu đá vôi. b. Hấp thụ: hấp thụ chất cần xác định vào một chất thích hợp, cân chất này trước và sau khi hấp thụ sẽ suy ra lượng chất cần xác định. Ví dụ: x.định các khí như CO2, CO, O2… LTHT-CNHH 6/4/2015 3. Phƣơng pháp kết tủa. Hòa tan mẫu để chuyển X thành ion trong dung dịch, dùng thuốc thử R kết tủa và tách X dưới dạng hợp chất ít tan RX rồi cân RX. Ví dụ: x. định hàm lượng Ba2+ trong mẫu, hoà tan mẫu và dùng dd H2SO4 kết tủa thành tinh thể BaSO4, lọc, rửa sạch, sấy, nung và cân BaSO4. LTHT-CNHH 6/4/2015 1 6/4/2015 CHƢƠNG 7: PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG CHƢƠNG 7: PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 7 8 Ƣu – nhƣợc điểm của pp PTKL: 7.1. NGUYÊN TẮC  Ƣu điểm: Độ chính xác cao (thƣờng làm pp trọng tài) 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PTKL  Nhƣợc điểm: + Thao tác phức tạp, mất nhiều thời gian + Dễ có sai số hệ thống: tạo tủa, tách tủa, cân. 7.3. ỨNG DỤNG 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG Điều kiện xác định của các giai đoạn. 9 10 1. Xử lý mẫu 1. Xử lý mẫu.  Mẫu 2. Kết tủa  Đồng 3. Lọc & rửa KT mẫu thành dung dịch. - Phƣơng pháp ƣớt - Phƣơng pháp khô 5. Cân dạng cân & tính k.quả 6/4/2015 Điều kiện xác định của các giai đoạn. 11 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn 2. Giai đoạn kết tủa. 12 Cân bằng tạo tủa: R + X  RX  2. Giai đoạn kết tủa Cân bằng tạo tủa: R + X  RX  a. Yêu cầu đối với kết tủa. - Không tan a. Yêu cầu đối với kết tủa - Tinh khiết, nếu có chất lạ lẫn vào  loại trừ trong quá b. Nhiệt độ trình lọc, rửa, sấy, nung. - Nên là tinh thể lớn, dễ lọc, dễ rửa. c. Điều kiện về pH của dung dịch - Dạng kết tủa phải chuyển thành dạng cân dễ dàng và hoàn toàn khi sấy và nung. d. Điều kiện về thuốc thử LTHT-CNHH nhất  Chuyển 4. Xử lý KT LTHT-CNHH đại diện. 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 2 6/4/2015 Điều kiện xác định của các giai đoạn Điều kiện xác định của các giai đoạn. 2. Giai đoạn kết tủa 2. Giai đoạn kết tủa 13 14 d. Điều kiện về thuốc thử R: - Phải có tính chọn lọc cao b. Nhiệt độ: l60 - 70oC c. Điều kiện về pH của dd: Mỗi một kết tủa ứng với một pH nhất định. - Lƣợng R dƣ từ 10-50% để pƣ tạo tủa xảy ra hoàn toàn - R dƣ phải đƣợc loại bỏ dễ dàng trong quá trình lọc rửa. - Nồng độ R & cách cho R vào dd tùy thuộc vào loại k.tủa. 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn 2. Giai đoạn kết tủa Điều kiện xác định của các giai đoạn d. Điều kiện về thuốc thử R: d. Điều kiện về thuốc thử R: Đối với kết tủa vô định hình: Đối với kết tủa tinh thể:  R đặc, nóng: nồng độ 10-20%, đun nóng dd 60-70oC, • Nồng độ R từ 1-5%, 2. Giai đoạn kết tủa 16 15 cho R vào nhanh, cho hết 1 lƣợt & khuấy đều. • Thêm R từ từ từng giọt vào dd đã đƣợc đun nóng 60-  Sau khi KTxong: pha loãng dd bằng nƣớc nóng để  sự 70oC, vừa cho vào vừa khuấy, • Sau khi kết tủa xong: phải để yên dd 1 thời gian (20- hấp thụ của tạp chất lên bề mặt KT.  Lọc KT ngay: vì nếu để lâu KT sẽ đóng bánh rất khó 30' hoặc 1-6h) để làm muồi KT rửa sạch các tạp chất. 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn. 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn. 17 18 3. Giai đoạn lọc, rửa kết tủa 3. Giai đoạn lọc, rửa kết tủa a. Lọc: là biện pháp tách tủa ra khỏi dung dịch b. Rửa - Mục đích: Làm sạch kết tủa, nhƣng kết tủa không đƣợc tan ra trong quá trình rửa. -Vật liệu lọc: thường dùng giấy lọc không tro - Thời điểm lọc:  Kết tủa vô định hình: lọc lúc dd còn nóng, lọc sau khi cho thuốc thử vào không quá 5'.  Kết tủa - Thời điểm rửa: Sau khi lọc kết tủa xong phải rửa ngay không để kết tủa khô. tinh thể: tùy theo loại kết tủa, phải để yên sau 30'-24h mới được phép lọc. LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 3 6/4/2015 Điều kiện xác định của các giai đoạn. Điều kiện xác định của các giai đoạn. 19 20 - Dung dịch rửa:  DD có chứa R. Nếu R là chất dễ bị phân hủy hoặc bay hơi khi sấy và nung KT  R vào nƣớc rửa, rửa bằng cách này làm  sự tan KT.  DD chất điện giải (NH4NO3), nhằm tránh hiện tƣợng Pepti hóa (KT vô định hình sau khi đông tụ trở lại dạng keo) - Cách thức rửa: Đối với mọi loại KT, 1 lƣợng nƣớc rửa nên chia thành nhiều lần & nƣớc rửa lần trƣớc chảy hết rồi mới cho nƣớc rửa lần sau vào, rửa nhƣ vậy KT mới sạch.  DD chứa chất ngăn cản sự thủy phân hoặc làm  độ tan KT.  Nƣớc cất: nếu KT ít tan không bị thủy phân, không bị pepti hóa khi lọc. 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn. Điều kiện xác định của các giai đoạn. 21 22 4. Xử lý kết tủa: Sấy hoặc nung để chuyển hết kết tủa sang dạng cân. b/ Sấy: Loại bỏ nƣớc kết tinh or hấp phụ c/ Nung: Phải than hoá trƣớc khi nung a/Dạng cân phải thỏa mãn các yêu cầu: + Có thành phần CTHH xác định. + Tinh khiết. + Bền về về mặt hóa học + Hàm lƣợng của nguyên tố xác định trong dạng cân càng nhỏ càng tốt 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn. + Không đƣợc mở cửa lò nung tùy tiện, chỉ đƣợc mở sau khi tắt bếp 10-15‘. + Sau khi sấy hoặc nung, để nguội vật chứa dạng cân trong bình hút ẩm rối mới cân. 6/4/2015 LTHT-CNHH Điều kiện xác định của các giai đoạn. 23 24 - Nung: - Than hoá: + Mục đích: oxy hóa phần lớn hóa chất hữu cơ do giấy lọc gây ra để giảm tốc độ cháy trong quá trình nung, tránh + Mục đích: - Loại trừ triệt để thành phần hợp chất hữu cơ có trong giấy lọc & lƣợng nƣớc kết tinh trong cấu trúc tinh thể. thất thoát mẫu. - Phân hủy hoàn toàn tạp chất chất giữ lại trên KT khi rửa. + Điều kiện: nhiệt độ 130-300oC. + Nhiệt độ nung: 850-950oC + Dụng cụ: than hóa trực tiếp trên bếp điện. + Thời gian: Tính từ lúc T cài đặt trùng với T hiển thị. LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 4 6/4/2015 Điều kiện xác định của các giai đoạn. 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 25 26 5. Cân dạng cân và tính toán kết quả. b. Tính kết quả: 5.1. Cân: Dạng cân thu đƣợc sau khi sấy hoặc nung đƣợc làm nguội +Hệ số chuyển F: là hệ số mà khi nhân nó với khối lƣợng của dạng cân ta đƣợc khối lƣợng dạng cần xác định. trong bình hút ẩm, sau đó đƣợc cân trên cân phân tích, gán giá trị m1. m1 = mo + mtủa nên P: Phân tử lƣợng của dạng cân. G: KL dạng cần xđ ứng với KL của 1 mol của dạng cân. mtủa = m1 – mo m1 : KL tủa và bì mo : KL của bì 6/4/2015 LTHT-CNHH 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 6/4/2015 LTHT-CNHH 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 27 28 Ví dụ: tính F 5.2. Tính toán a/Mẫu ở dạng rắn: a/ Dạng cân là Fe2O3 và dạng cần xác định là Fe Tổng quát: b/ Dạng cân là: SiO2 và dạng cần xác định là Si Cân a(g) mẫu HT & ĐM Vml dd Rút VX ml PTKL m(g) dạng cân c/ Dạng cân là Mg2P2O7 và dạng cần xác định là P2O5 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 29 30 Ví dụ: Tính % SiO2 có trong 0,3200g mẫu. Biết rằng, bằng PP phân tích khối lƣợng thu đƣợc 0,1200g SiO2 % SiO2 = LTHT-CNHH Ví dụ: Từ 0,3200g mẫu, bằng phƣơng pháp phân tích khối lƣợng thu đƣợc 0,1200g SiO2. Xác định hàm lƣợng Si trong mẫu chất trên. 0,1200 ×100 = 37,5% 0,3200 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 5 6/4/2015 CHƢƠNG 7: 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƢỢNG 31 32 5.2. Tính toán a/ Mẫu ở dạng dung dịch: 7.1. NGUYÊN TẮC Tổng quát: V0 (ml) mẫu ĐM Vml dd Rút VX(ml) dd PTKL m(g) dạng cân 7.2. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PP PTKL 7.3. ỨNG DỤNG 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH 7.3 Ứng dụng 7.3 Ứng dụng 33 34 1. Định độ ẩm, nƣớc kết tinh, chất dễ bay hơi, độ tro và chất mất khi nung Sấy hoặc nung mẫu ở các nhiệt độ thích hợp – Phương pháp khối lượng xác định độ ẩm của mẫu dựa trên sự tách nước và sau đó cân chất đã được sấy khô hoặc chất cần dùng để hấp thụ nước cần xác định. - 2 pp: Chỉ tiêu P. pháp Nhiệt độ Độ ẩm Sấy 100 – 110oC Nuớc kết tinh Sấy 120 – 200oC Chất bay hơi Nung 500 – 600oC Độ tro, chất mất khi nung Nung 600 – 1000oC 6/4/2015 LTHT-CNHH • Sấy chất cần phân tích trong một điều kiện nhất định đến khi thu được chất có khối lượng không đổi. • Tách nước bằng cách dùng các chất lấy nước, hút nước. Ví dụ: Xác định độ ẩm của than: sấy than trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC 110oC trong dòng khí nitơ và xác định khối lượng nước tách ra dựa vào độ chênh lệch khối lượng của mẫu than trước và sau khi sấy. 6/4/2015 LTHT-CNHH Tách nước bằng cách dùng các chất lấy nước, hút nước. 7.3 Ứng dụng của phƣơng pháp: 35 36 – Xác định nước kết tinh trong các hydrat tinh thể bị phân hủy khi làm nóng dựa trên sự sấy hoặc nung lượng cân tinh thể hydrat ban đầu tại nhiệt độ xác định đến khi có trọng lượng không đổi. Ví dụ: + Sấy tinh thể hydrat Bari clorua đạt được tại nhiệt độ 105 oC đến 125oC; + Sấy CuSO4.5H2O cần nhiệt độ 210oC đến 220oC LTHT-CNHH 6/4/2015 % ẩm = (a g  m' ) ag .100  m1  m 2 .100 m1  m o Trong đó ag: khối lượng mẫu, g m’: khối lượng mẫu khô, g m1: khối lượng cốc cân và mẫu trước khi sấy, g m2: khối lượng cốc cân và mẫu sau khi sấy, g mo: khối lượng của cốc cân sau khi sấy ở cùng điều kiện với mẫu, g LTHT-CNHH 6/4/2015 6 6/4/2015 7.3 Ứng dụng của phƣơng pháp: 7.3 Ứng dụng của phƣơng pháp: 37 38 Ví dụ: xác định hàm lượng CO2 trong mẫu đá vôi, nung mẫu ở 500oC đến khoảng 600oC đến khối lượng không đổi. % CO2 = (a g  m' ) ag .100  m1  m 2 .100 m1  m o – Xác định nước kết tinh trong các hydrat tinh thể Trong đó ag: khối lượng mẫu, g m’: khối lượng mẫu sau nung, g m1: khối lượng cốc cân và mẫu trước khi nung, g m2: khối lượng cốc cân và mẫu sau khi nung, g mo: KLcủa cốc cân sau khi nung ở cùng điều kiện với mẫu, g 6/4/2015 LTHT-CNHH – Xác định chất bay hơi được thực hiện tương tự như cách xác định độ ẩm hay lượng nước kết tinh nhưng ở nhiệt độ cao hơn. 6/4/2015 LTHT-CNHH 7.3 Ứng dụng của phƣơng pháp: 7.3 Ứng dụng của phƣơng pháp: 39 40 – Xác định độ tro hay chất mất khi nung (MKN) Thực hiện tương tự như cách xác định chất bay hơi nhưng ở 2. Định lƣợng bằng cách tạo tủa với thuốc thử nhiệt độ 600oC đến 1000oC và độ tro hoặc MKN được tính trên mẫu đã sấy khô 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH Cách gấp giấy lọc 42 41 Giấy lọc không tro: loại giấy lọc thƣờng đã đƣợc xử lý bằng HCl và HF. Lƣợng tàn sau khi nung còn lại khoảng 0,03 – 0,08 Cách xếp giấy lọc để lọc lấy kết tủa mg. LTHT-CNHH 6/4/2015 LTHT-CNHH 6/4/2015 7 6/4/2015 43 Gấp đôi Gấp tư Giấy lọc Gấp tám Bẻ quạt LTHT-CNHH Gấp 16 6/4/2015 8