Tài liệu Phân tích các chỉ tiêu vô cơ trong nước

PHÂN TÍCH KỸ THUẬT PHÂN TÍCH NƯỚC PHẤN 2: Phân tích các chỉ tiêu vô cơ Ấ trong nước Các kỹ thuật ISE – AAS – ICP(AES) Th.S Th S Lâm Hoa Hùng 1 Các chỉ tiêu vô cơ trong nước Các chỉ tiêu hóa học 2 Các chỉ tiêu vô cơ trong nước PHƯƠNG PHÁP ĐO THẾ VỚI ĐIỆN CỰC CHỌN LỌC ION (Ion – selective electrode) 3 PHÂN LOẠI PP ĐO THẾ PP ño theá tröïc tieáp 1. Nhuùng ñieän cöïc (maøng) choïn loïc vôùi ion caàn xaùc ñònh vaøo DD nghieân cöùu 2. Ño theá caân baèng ñieän cöïc 3. Tính noàng ñoä cuûa ion caàn xaùc ñònh theo kỹ thuật đường chuẩn (chuẩn ngoại) hay kỹ thuật chuẩn nội. PP chuaån ñoä ñieän theá 1. Nhuùng ñieän cöïc chæ thò vaøo DD nghieân cöùu X. 2. Chuan 2 Chuaån ñoä X baèng DD chuaån bang chuan C thích hôïp. y [ ] ⇒ Söïï thay ñoåi cuûa [X] theo VC → TCBÑC E thay ñoåi. Ñoà thò E = f(VC ) ñöôïc goïi laø ñöôø ñ øng chuaåån ñ ä ( í h phaâân) h ñoä (tích h theo PP ño ñieän theá. 4 CÁCH THỨC ĐO THẾ CỦA MỘT NGUYÊN TỐ ĐIỆN HÓA (“ ll” điệ hó ) (“cell” điện hóa) Sử dụng dụng cụ đo điện thế một chiều (vôn kế 1 chiều) để đo hiệu điện thế giữa 2 điện cực khi chúng cùng được nhúng vào dung dịch. 5 ĐIỆN CỰC TRONG PP ĐO THẾ CÁC LOẠI ĐIỆN CƯC SO SÁNH (ĐIỆN CỰC CHUẨN) Điện cực Ag/AgCl Điện cực hydro chuẩn Điện cực calomel 6 ĐIỆN CỰC TRONG PP ĐO THẾ ĐIỆN CƯC CHỈ THỊ ĐIỆN CỰC MÀNG CHỌN LỌC ION (ISE) Điện cực màng thủy tinh ĐIỆN CỰC KIM LOẠI VÀ KHÍ • Điện cực tinh thể • Điện cực • Xác định pH ị p • Xác định cation lỏng hóa trị I (Na+, K+, Li+ …) ) ĐIỆN CỰC MÀNG CHỌN LỌC PHÂN TỬ màng màng 7 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN CỰC MÀNG CHỌN LỌC ION (ISE) ĐIỆN CỰC MÀNG Là điện cực mà thế của điện cực thay đổi do sự khác nhau về nồng độ (hoạt độ) của một cấu tử nào đó khi chúng tiếp xúc ở 2 phía của màng Cơ sở Nhóm các điện cực chọn lọc ion ệ ự ọ ọ Là các điện cực mà thế của nó thay đổi tùy theo hoạt độ của ion khi chúng tiếp xúc với điện cực 8 CẤU TẠO ĐIỆN CỰC MÀNG ĐC chuẩn nội || [A]bên trong (dd, aA = y) | [A]mẫu (dd, aA = x) || ĐC chuẩn ngoại 9 THẾ CỦA ĐIỆN CỰC MÀNG Điện thế đo được chỉ phụ thuộc vào thế xuất hiện do sự chênh lệch nồng độ ở 2 phía của màng ⇒ biến đổi theo hoạt độ của cấu tử mẫu nếu nồng độ của ấ ẫ ế ồ cấu tử đó trong điện cực màng ợ ị được cố định 10 THẾ CỦA ĐIỆN CỰC MÀNG • (aA)int : hoạt độ của cấu tử A trong dd bên trong điện cực cực. • (aA)samp : hoạt độ của cấu tử A trong dd mẫu bên ngoài điện cực. g ệ ự • z: là điện tích của ion A • F: hằng số faraday • Easym: là hằng số thể hiện sự tồn tại của 1 điện thế ngay cả trong trường hợp hoạt độ của A ở 2 phía lớp màng bằng nhau nhau. 11 THẾ CỦA ĐIỆN CỰC MÀNG Khi ráp mạch đo thế hoàn chỉnh thì hiệu điện thế đo được là một hàm theo log của hoạt độ 12 Độ chọn lọc của điện cực màng Thế của điện cực màng ko chỉ bị phụ thuộc vào 1 loại ion duy nhất mà còn có thể bị ảnh hưởng bởi các ion khác cùng có mặt trong dd, đặc biệt các ion cùng tính chất ⇒Độ chọn lọc ion • : là hoạt độ của dạng ion A cần đo • là hoạt độ của dạng ion I gây nhiễu • ZA và ZI : là điện tích của A và I ⇒ K càng nhỏ thì độ chọn lọc càng tốt 13 Điện cực màng thủy tinh Điện cực màng thủy tinh có cấu tạo là một lớp thủy tinh rất mỏng (khoảng 50 μm) và có cấu trúc rất dễ bị hydrat hóa. ⇒ Khi nhúng lớp màng thủ tinh vào d ng thủy ào dung dịch nước, lớp bên ngoài của màng thủy tinh bị thủy phân tạo ra gốc ⎯SiO- : • Tùy theo thành phần của lớp màng thủy tinh mà lớp màng này có tính chọn lọc với H+ hay các ion kim loại hóa trị 1 1. 14 Điện cực màng thủy tinh Điện cực màng pH • Điện cực pH là điện cực màng thủy tinh có tính chọn lọc cao với ion H+. • Thành phần loại màng chọn lọc pH ban đầu là 22% Na2O, 6% CaO và 72% SiO2. • T i bề mặt màng khi bị h d t hó thì Tại ặt à hydrat hóa H+ thay thế hoàn toàn cho ion Na+. • Thế của điện cực pH như sau: 15 Điện cực màng thủy tinh Điện cực màng pH Điện cực pH hiện đại là điện điệ cực kết h hợp và cho à h phép đo trực tiếp pH trong khoảng 0 – 14 14. 16 Điện cực màng thủy tinh Điện cực màng thủy tinh chọn lọc các ion khác Tùy theo thành phần thủy tinh mà màng thể hiện tính chọn lọc với các ion hóa trị 1 khác 17 Điện cực màng rắn chọn lọc ion Điện cực màng rắn sử dụng lớp màng là các đa tinh thể hay đơn tinh thể của các muối vô cơ (thường tan kém trong nước) Nhóm điện c c màng phổ biến nhất là cực điện cực trên cơ sở Ag2S và điện cực LaF3. Điện cực màng rắn có thể được trữ ở trạng thái khô Nếu bị ngộ độc khi phản khô. ứng với các ion thì có thể loại trừ bằng cách mài bỏ lớp ngoài bị ngộ độc. 18 Điện cực màng rắn trên cơ sở Ag2S Điện cực màng rắn loại này sử dụng lớp màng được tạo thành từ: 1. Ag2S 2. Hỗn hợp của Ag2S với các muối sunfua s nf a khó tan khác nh ZnS C S … như ZnS, CuS 3. Hỗn hợp của Ag2S với các muối khó tan khác chứa Ag như AgCl, AgBr, AgI ….. Điện cực màng loại này là điện cực chọn lọc cho khá nhiều loại ion khác nhau như Ag+, Cu2+ , Cd2+, Pb2+… và các anion như S2+, Cl-, Br-, I-, SCN- ….. 19 Điện cực màng rắn trên cơ sở Ag2S 2Điện cực màng chọn lọc cho ion Ag+ và S2 có lớp màng là Ag2S. • Khi tiếp xúc với dd nước, màng có cân bằng p , g g hóa học sau: • Trên 2 mặt của lớp màng, điện tích được tích dọc theo bề mặt lớp màng bởi ion Ag+. Khi sử dụng để xác đị h A +, thế của điệ cực như d á định Ag hế ủ điện h sau: • Khi dùng điện cực này để xác định S, thế của điện cực như sau 20