MỞ ĐẦU I. Phƣơng pháp phân tích các chất 1. Phương pháp phân tích định tính Phân tích định tính nhằm xác định thành phần mẫu phân tích gồm những nguyên tố hoá học, ion, nhóm nguyên tử hoặc các phân tử nào. Khi nghiên cứu thành phần một hỗn hợp chƣa biết, phân tích định tính đƣợc tiến hành trƣớc phân tích định lƣợng.
Bởi vì, phân tích định tính sẽ định hƣớng việc chọn phƣơng pháp phân tích định lƣợng các chất trong mẫu Phân tích định tính dựa vào sự chuyển chất phân tích thành hợp chất mới nào đó có những tính chất đặc trƣng nhƣ có màu, có mùi, có cấu trúc tinh thể, có trạng thái vật lý đặc trƣng,. Phương pháp định lượng Phân tích định lƣợng cho phép xác định thành phần về lƣợng các cấu tử hợp phần của mẫu phân tích. Phân tích định lƣợng có vai trò quan trọng trong sự phát triển của các khoa học kỹ htuật và sản xuất, đây là một phƣơng pháp nghiên cứu cho nhiều ngành khoa học khác nhƣ: hoá học, y học, sinh học, công nghệ thực phẩm, khảo cổ học,. Phân tích định lƣợng thƣờng đƣợc chia thành phân tích vô cơ và phân tích hữu cơ.
Hai loại phân tích này đều dựa trên kiến thức cơ bản về hoá học vô cơ và hữu cơ II. Phân loại các phƣơng pháp nghiên cứu Để phân tích các chất, có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau. Dựa vào bản chất chung của chúng, chia các phƣơng pháp thành ba nhóm sau: 1. Nhóm các phương pháp hoá học Các phƣơng pháp này ra đời sớm nhất nên còn gọi là các phƣơng pháp cổ điển.
Trong đó, cơ sở của phƣơng pháp là các phản ứng hoá học và sử dụng các dụng cụ, thiết bị đơn giản để phân tích các chất. Nhóm các phƣơng pháp này chỉ sử dụng để định lƣợng các chất có hàm lƣợng lớn, vừa và không quá nhỏ. Nhƣng các phƣơng pháp hoá học là cơ sở để phát triển các 2 Tieu luan phƣơng pháp phân tích hiện đại. Cho đến này các phƣơng pháp này vẫn đƣợc dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm phân tích 2.
Nhóm các phương pháp phân tích vật lý Đó là các phƣơng pháp phân tích dựa trên việc đo các đại lƣợng vật lý đặc trƣng của các chất phân tích nhƣ phổ phát xạ, độ phóng xạ,. Các phƣơng pháp này cần sử dụng các thiết bị đo đạc tinh vi, phức tạp có khả năng ghi những tín hiệu vật lý đó 3. Nhóm các phương pháp phân tích hoá lý Đó là nhóm các phƣơng pháp kết hợp việc thực hiện các phản ứng hoá học, sau đó đo các tín hiệu vật lý của hệ phân tích nhƣ : sự thay đổi màu, độ đục, độ phát quang, độ dẫn điện,.Nhóm các phƣơng pháp này cũng đòi hỏi các dung cụ thiết bị đo dạc phức tạp nên chúng còn có tên là các phương pháp phân tích công cụ Nhóm các phƣơng pháp này cho phép phân tích nhanh, có thể xác định đƣợc hàm lƣợng nhỏ các chất phân tích một cách chính xác, phân tích chọn lọc III. Quy trình phân tích mẫu Khi tiến hành phân tích một đối tƣợng nào đó, cần trải qua các giai đoạn sau: 1- Chọn mẫu, lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích 2- Chuyển mẫu hoặc hợp phần cần xác định trong mẫu thành dạng có thể tiến hành phân tích đƣợc (phân huỷ mẫu) 3- Chọn phƣơng pháp phân tích, chọn các điều kiện thích hợp cho quá trình phân tích và sử dụng quy trình phân tích đó để phân tích 4- Xử lý các kết quả thu đƣợc khi phân tích mẫu để nhận đƣợc kết quả sát thực với hàm lƣợng chất cần phân tích.
Tính toán và đánh giá kết quả nhận đƣợc Cả 4 giai đoạn trên đều quan trọng, liên quan mật thiết đến nhau và đều có tính quyết định đến độ chính xác của việc phân tích 3 Tieu luan PHẦN THỨ NHẤT CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HOÁ HỌC CHƢƠNG I DUNG DỊCH VÀ CÁCH BIỂU THỊ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH I. Một số khái niệm 1. Khái niệm về dung dịch Dung dịch là một hệ trong đó một hoặc nhiều chất phân tán đồng đều trong một chất khác. Tuy nhiên, không phải mọi hệ phân tán đều là dung dịch.
Tuỳ theo kích thƣớc của hạt phân tán mà chia thành 3 loại sau: - Kích thƣớc hạt phân tán lớn hơn 100nm thì gọi là hệ huyền nhũ (Hạt phân tán là pha rắn phân tán trong pha lỏng gọi là huyền phù, hạt phân tán là pha lỏng phân tán trong pha lỏng gọi là nhũ tƣơng) - Kích thƣớc hạt phân tán trong khoảng từ 100nm đến 1nm thì gọi là hệ keo (dung dịch keo) - Kích thƣớc hạt phân tán nhỏ hơn 1nm thì gọi là dung dịch thực (trong xuốt, để lâu không lắng cặn). Đây là loại dung dịch xét đến trong toàn bộ chƣơng trình này. Chất điện li mạnh, chất điện li yếu Chất điện li mạnh là những chất khi tan vào nƣớc phân ly gần nhƣ hoàn toàn thành các ion. Các axit mạnh, các bazơ tan, các muối tan là chất điện li mạnh Thí dụ: HCl, H2SO4, NaOH, Ca(OH)2, NaCl, Al(NO3)3 là các chất điện li mạnh, khi hoà tan trong nƣớc các chất đó phân li hoàn toàn thành các ion theo phƣơng trình sau: HCl + H2O = H3O+ + Cl - H2SO4 = 2H+ + SO42- NaOH = Na+ + OH- Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH - NaCl = Na+ + Cl - Al(NO3)3 = Al3+ + 3NO3- Chất điện ly yếu là những chất khi tan vào nƣớc chỉ phân ly một phần thành ion.
4 Tieu luan Axit yếu, axit hữu cơ, bazơ ít tan, các muối ít tan. là các chất điện li yếu Thí dụ: H2S, H2CO3, CH3COOH, CuCl2, H2O là các chất điện li yếu, phân ly thuận nghịch theo các phƣơng trình sau: H2 S HS - + H+, HS - H+ + S2- H2CO3 H+ + HCO3- , HCO3- H+ + CO32- CH3COOH CH3COO - + H+ CuCl2 Cu2+ + 2Cl - H2O H+ + OH - Chất không điện li là những chất khi tan vào nƣớc hoàn toàn không phân li thành ion. Thí dụ: đƣờng saccaroza, rƣợu,. là các chất không điện li 3.
Đương lượng gam của các chất trong phản ứng hoá học Đƣơng lƣợng gam của một chất là số gam chất đó về mặt hoá học tƣơng đƣơng với 1mol Hidro hoặc 1mol hidroxyl trong phản ứng mà ta xét. Ký hiệu: D (gam) M D= n Trong đó: M là khối lƣợng mol của chất đó, đơn vị: gam n tuỳ theo từng phản ứng cụ thể: - Đối với phản ứng trung hoà, n là số ion H+ hoặc OH- mà 1mol của chất đó tham gia phản ứng - Đối với phản ứng oxy hoá khử, n là số e mà 1 mol chất đó cho hoặc nhận trong phản ứng - Đối với phản ứng trao đổi bất kỳ, n là số điện tích (+) hoặc (-) của 1mol chất đó tham gia phản ứng Một số thí dụ Phản ứng H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O M Đƣơng lƣợng gam của H2SO4 , D = = 49 2 M Đƣơng lƣợng gam của NaOH, D = = 40 1 Phản ứng H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O 5 Tieu luan M Đƣơng lƣợng gam của NaOH, D = = 40 1 M Đƣơng lƣợng gam của H3PO4, D = = 98 1 Phản ứng H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O M Đƣơng lƣợng gam của NaOH, D = = 40 1 M Đƣơng lƣợng gam của H3PO4, D= = 49 2 Phản ứng H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O M Đƣơng lƣợng gam của NaOH, D= = 40 1 M Đƣơng lƣợng gam của H3PO4, D= =32.7 3 Phản ứng 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H20 M Đƣơng lƣợng gam của KMnO4, D = =31.6 5 M Đƣơng lƣợng gam của FeSO4, D = =76 2 Phản ứng 3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO M Đƣơng lƣợng gam của As2S3, D = =8.8 28 M Đƣơng lƣợng gam của HNO3, D = =21 3 Phản ứng Al2(SO4)3 + 3Pb(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3PbSO4 M Đƣơng lƣợng gam của Al2(SO4)3, D= =57 6 M Đƣơng lƣợng gam của Pb(NO3)2, D = =165.5 2 Phản ứng Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 2AlCl3 + 3BaSO4 M Đƣơng lƣợng gam của Al2(SO4)3, D= =57 6 M Đƣơng lƣợng gam của BaCl2, D= =104 2 4. pH của dung dịch 6 Tieu luan Dung dịch với dung môi là nƣớc, pH của dung dịch đƣợc biểu thị bằng biểu thức sau: pH=- lg[H+] Trong đó: pH là pH của dung dịch [H+] là nồng độ của ion H+ trong dung dịch tính theo đơn vị mol/lit lg: logarit thập phân, theo cơ số 10 Thí dụ 1: Dung dịch H2SO4 có nồng độ ion H+ là [H+]= 10 -3. Hãy tính pH của dung dịch đó? Áp dụng công thức pH=- lg[H+] = -lg(10-3) =3 Vậy dung dịch H2SO4 đó có pH= 3 pH sử dụng để đánh giá độ axit hay bazơ của dung dịch: - Nƣớc nguyên chất có pH=7 - Dung dịch axit có pH<7, pH càng nhỏ thì độ axit của dung dịch càng lớn và ngƣợc lại - Dung dịch bazơ có pH>7, pH càng lớn thì độ bazơ càng lớn và ngƣợc lại Thí dụ 2: Tính pH của dung dịch HCl có nồng độ 0.1M ? HCl là chất điện li mạnh, trong dung môi nƣớc nó sẽ phân ly hoàn toàn theo phƣơng trình sau: HCl = H+ + Cl – Nhƣ vậy [H+] = [HCl] = 0.1M >> 10-7M Nên pH của dung dich HCl 0.1M là: pH=- lg[H+] = -lg(0.
Cách biểu thị nồng độ dung dịch Nồng độ là đại lƣợng dùng để chỉ hàm lƣợng của một cấu tử (phân tử, ion) trong dung dịch 1. Nồng độ thể tích 7 Tieu luan Nồng độ thể tích của một chất lỏng là tỉ số thể tích của chất lỏng đó và thể tích của dung môi. Loại nồng độ này thƣờng sử dụng trong một số trƣờng hợp có tính gần đúng, định hƣớng, chẳng hạn khi dùng dung dịch này để hoà tan mẫu, điều chỉnh môi trƣờng Thí dụ : Dung dịch HCl 1:4 là dung dịch gồm 1 thể tích HCl đặc (có khối lƣợng riêng d =1.185g/ml) và 4 thể tích nƣớc 2.