Chương 1a PHƯƠNG PHÁP PHÂN TICH KHỐI LƯỢNG
3.1. Nguyên tắc chung.
Phân tích khối lượng là một phương pháp phân tích định lượng hóa học, trong đó người ta dựa vào việc xác định chính xác khối lượng của chất cần phân tích (hoặc các hợp chất của nó) được tách ra khỏi mẫu phân tích ở dạng tinh khiết (hoặc dưới dạng một hợp chất có thành phần đã biết)
Ví dụ, xác định vàng trong hợp kim của nó, người ta cân chính xác một lượng mẫu (m1) đã được chọn đại điện, đem hòa tan trong một thể tích thích hợp dung dịch cường toan ( HCl + HNO3) để chuyển toàn bộ mẫu thành dung dịch. Sau đó dùng chất khử thích hợp để khử chọn lọc Au3+ thành Au kim loại; lọc và rửa sạch các tạp chất; sấy khô; thu được vàng tinh khiết. Cuối cùng cân lượng vàng tinh khiết thu được ( m2). Từ khối lượng vàng ta tính được hàm lượng vàng trong mẫu hợp kim theo công thức sau.
Au%=m2.100/m1
Để xác định magiê trong mẫu khoáng vật, người ta hòa tan mẫu phân tích vào trong dung môi thích hợp để chuyển toàn bộ magiê thành Mg 2+ ở dạng hòa tan. Dùng thuốc thử thích hợp để kết tủa hoàn toàn ion Mg2+ dưới dạng hợp chấtmẫukhó tan MgNH4PO4. Sau đó lọc tách kết tủa, rửa sách các chất bẩn rối nung để chuyển hoàn toàn thành hợp chất Mg2P2O7. Cuối cùng ta cân để xác định khối lượng của nó. Dựa vào công thức của hợp chất cân được, khối lượng của nó ta tính được hàm lượng của magiê có trong. Hợp chất MgNH4PO4 được kết tủa để tách magiê hoàn toàn khỏi dung dịch gọi là dạng kết tủa, còn Mg2P2O7 là sản phẩm sau khi nung kết tủa được gọi là dạng cân . Phương pháp phân tích như vậy gọi là phương pháp kết tủa. Phương pháp này được sử dung phổ biến nhất trong phân tích khối lượng
Ngoài hai cách trên, đối với các chất phân tích là chất có thể tách ra ở thể khí người ta có thể xác định bằng cách chuyển hoàn toàn chất phân tích thành chất khí bằng một phản ứng hóa học thích hợp. Sau đó cho hấp thụ vào bình hấp thụ có chứa chất hấp thụ thích hợp để giữ toàn bộ chất phân tích. Cân bình hấp thụ trước và sau khi hấp thụ chất phân tích ta biết được khối lượng chất phân tích đã hấp thụ chính là khối lượng chất phân tích có trong mẫu.
Ví dụ, xác định CO2 trong quăng CaCO3, người ta cho quặng vào một bình kín, cho axit vao để thực hiện phản ứng
CaCO3 + 2H+ à Ca2+ + CO2 + H2O
CO2 tạo thành được vào bình hấp thụ chứa hỗn hợp CaO + NaOH . Lượng CO2 xác định dựa vào sự gia tăng khối lượng của bình hấp thụ
2CO2 + CaO + 2NaOH à CaCO3 + Na2CO3 + H2O
Phương pháp xác đinh CO2 như trên goi là phương pháp cất
2.2. Yêu cầu của dạng kết tủa và dạng cân.
Dạng kết tủa là là dạng hợp chất tạo thành khi cho thuốc thử tác dụng với cấu tử cần xác định. Dạng cân là dạng hợp chất mà ta cân trực tiếp khối lượng của nó để tính hàm lượng chất phân tích. Có thể dạng kết tủa và dạng cân cùng một loại nếu dạng kết tủa là bền vững và đáp ứng yêu cầu của dạng cân. Trong đa số trường hợp do dạng kết tủa có thành phân không xác định nên không thể căn cứ vào khối lượng của nó để tính kết quả phân tích, vì thế sau khi làm kết tủa người ta phai xử lý nhiệt để chuyển thành dạng chất có thành phần xác đinh để có thể cân xác định khối lượng của nó, dạng đó gọi là dạng cân.
Các hợp chất dùng làm dạng kết tủa phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Có độ tan càng nhỏ càng tốt
- Có độ tinh khiết cao hoăc nếu chứa các chất khác thì phải dễ dàng loại trừ khi sấy hoặc nung
- Kết tủa tạo thành phải dễ xử lý thành chất tinh khiết ( lọc, rửa)
- Dễ dàng chuyển thành dạng cân khi sấy hoặc nung
Dạng cân phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Có thành phần hóa học ứng đúng công thức được biểu diễn
- Bền vững trong quá trình thực hiện phép phân tích
- Chứa cấu tử phân tích với hàm lượng càng nhỏ càng tốt
2.3. Những điểm cần lưu ý khi phân tích băng phương pháp khối lượng.
Khi phân tích bằng phương pháp khối lượng cần lưu ý đến các vấn đề sau:
1. Chọn lựa điều kiện làm kết tủa: khi lựa chọn được điều kiện kết ủa thích hợp nhất thì kết quả phân tích sẽ đạt được độ nhạy cao và độ chính xác tốt nhất. Khi chọn lưa điều kiện kết tủa ta lưu ý đến các vấn đề sau:
- Lượng chất phân tích: phải ước tính được lượng chất phân tích có trong mẫu là bao nhiêu để có thể lấy một thể tích thích hợp để lượng cân của kết tủa không quả bé vì sẽ mắc sai số lớn khi cân. Cũng không nên lấy một lượng mẫu quá lớn, như thế lượng kết tủa quá nhiều cũng làm cho việc lọc, rửa kết tủa khó khăn, dễ bị mất mát và nhiễm bẩn
- Chọn chất làm kết tủa ( phản ứng kết tủa): Chất làm kết tủa thường được chọn sao cho kết tủa tạo thành có độ tan càng nhỏ càng tốt, kết tủa được chọn sao cho lượng chất phân tích sau khi kết tủa còn lại trong dung dịch nhỏ hơn độ nhạy của cân phân tích (< 0,2mg). Tuy nhiên cũng phải lưu ý đến độ chọn lọc của phản ứng, chất làm kết tủa có độ chọn lọc càng cao đối với chất phân tích thích càng tốt. Trường hợp không chọn đựoc chất làm kết tủa nhạy và chọn lọc với chất phân tích thì phải dùng các biện pháp như dùng lượng thuốc thử dư so với chất phân tích; dùng các chất “che”, thay đổi pH thích hợp để hạn chế ảnh hưởng của các chất cản trở.
Nếu kết tủa tạo thành ở dạng tinh thể thì tiến hành kết tủa chậm từ các dung dịch loãng; ngược lại nếu kết tủa ở dạng vô định hình thì nên tiến hành kết tủa nhanh từ dung dịch đậm đặc và thuốc thử có nồng độ cao, sau khi kết tủa xong nên pha loãng dung dịch để giải hấp các ion lạ ra khỏi bề mặt kết tủa để việc rửa kết tủa dễ dàng hơn.
- Nhiệt độ kết tủa: Tùy theo dạng kết tủa mà tiến hành ở nhiệt độ khác nhau. Nếu kết tủa dạng tinh thể thì nên kết tủa ở nhiết độ thấp như thế số mầm tinh thể ít nên tinh thể tạo thành có kích thứoc hạt lớn và hoàn chĩnh hơn. Ngược lại nếu kết tủa ở dạng vô định hình thì nên kết tủa ở nhiệt độ cao, như vậy kết tủa dễ đông tụ hơn và hạt kết tủa to hơn. Đối với các kết tủa có độ tan tăng theo nhiệt độ thì phải làm nguội trước khi lọc, dùng dung dịch rửa nguội. Với kết tủa dạng keo thi phải rửa nhanh khi nóng và dịch rửa phải đun nóng để tránh pepti hóa kết tủa
2. Lọc và rửa kết tủa: Sau khi thực hiện xong quá trình kết tủa, kết tủa đựoc lọc để tách ra khỏi dung dịch rồi rửa sạch các ion lạ bám trên bề mặt kết tủa. Tùy theo loại kết tủa mà người ta có thể lọc ngay sau khi kết tủa hoặc để một thời gian sau đó mới lọc tách khỏi dùng dịch.
Nếu kết tủa ở dạng tinh thể thì sau khi kết tủa hoàn thành người ta giữ lai trong dung dịch môt thời gian từ 1 đến 24 giờ để kết tủa phát triển hoàn chĩnh có kích thước hạt lớn như thế sẽ dễ dàng cho quá trình rửa. Tuy nhiên nếu dung dich có mặt các ion lạ có khả năng kết tủa sau thì việc kéo dài thời gian có thể làm các ion lạ đi vào kết tủa làm cho kết tủa bị bẩn gây sai số.
Nếu kết tủa ở dạng vô định hình thì sau khi kết tủa đã đông tụ thi nên lọc ngay, vì nếu đề lâu kết tủa sẽ rắn chắt lại khó rửa sạch chất bẩn.
Khi lọc nên dùng phương pháp lọc gạn kết hợp với rửa kết tủa. Lần đầu ta gạn hết phần dịch trong trên bề mặt kết tủa, sau đó ta thêm từng ít một dịch rửa rồi để cho lắng rồi lại gạn tiếp.
Tuy theo tính tan của kết tủa mà ta sử dụng các loại dịch rửa khác nhau: nếu kết tủa có độ tan nhỏ ta có thể rửa bằng nước cất, với kết tủa có độ tan lớn thi ta nên dùng dung dịch thuốc thử loãng để rửa rồi cuối cùng ta rửa lại bằng một lựong nhỏ nước cất. Nếu kết tủa ở dạng vô định hình thì ta phải lọc nhanh sau khi kết tủa hoàn thành và dịch rửa có chứa chất điện ly loãng và nóng để tăng nhanh quá trình giải hấp các chất bẩn đồng thời ngăn ngừa sự chuyển kết tủa thành keo
3. Chuyển dạng kết tủa thành dạng cân: Để chuyển dạng kết tủa thành dạng cân thường người ta xử lý nhiệt bằng cách sấy hoặc nung.
Nếu dạng kết tủa và dạng cân là cùng một loại thì quá trình xử lý nhiệt chỉ để bay hơi ẩm hoặc nước kết tinh trong kết tủa. Trường hợp này thi ta phải biết rõ nhiệt độ phân hủy của kết tủa để có thể chọn nhiệt độ sấy hay nung thích hợp.
Ví dụ: BaSO4 dạng cân và dạng kết tủa là cùng loại, nhưng khi nung (để loại nước) ở n hiệt độ > 8000C BaSO4 sẽ bị phân hủy thành BaO và SO3
Đa số các trường hợp khác người ta nung kết tủa ở nhiệt độ từ 8000 đến 11000C để chuyển thành dạng cân là các oxit tương ứng. Cùng một loại kết tủa nhưng khi nung ở các nhiệt độ khác nhau có thể cho ra các sản phẩm khác nhau.
Ví dụ: CaC2O4 khi nung ở nhiệt độ 105 – 1100C cho CaC2O4.H2O, ở nhiệt độ 2000C cho CaC2O4, ở nhiệt độ 475 – 5250C cho CaCO3 và ở nhiệt độ 11000C – 12000C cho CaO.
2.4. Cách tính kết quả trong phân tích khối lượng.
1. Hệ số chuyển.
Trong phân tích khối lượng, thong thường dạng cân không phải là cần xác định hàm lượng. Vì vậy, từ khối lượng dạng cân cần phải tính khối lượng của dạng cần xác định hàm lượng. Do đó, để tiện cho việc tính kết quả trong phân tích khối lượng, người ta đưa ra khái niệm hệ số chuyển. Đó là một đại lượng mà khi ta nhân với khối lượng dạng cân thì được khối lượng của chất cần xác định.
Như vậy hệ số chuyển là tỉ số của các nguyên tử hoặc phân tử của chất cần xác định và khối lượng phân tử của dạng cân.
Ví dụ: Khi xác định Silic thì hệ số chuyển từ SiO2 (dạng cân) thành Si (dạng cần xác định) sẽ là:
K = Si/SiO2 = 0,4674
Nếu dạng cxân là Mg2P2O7 nếu dạng cần xác định là Mg, MgO, hay MgCO3 thì hệ số chuyển lần lược sẽ là:
KMg = 2Mg/Mg2P2O7 = 0,2185
KMgO = 2MgO/Mg2P2O7 = 0,3622
KMgCO3 = 2MgCO3/ Mg2P2O7 = 0,7576
2. Cách tính kết quả.
Thông thường người ta tính kết quả theo phần trăm khối lượng chất cần phân tích chứa trong mẫu
Giả sử lượng cân mẫu là m ( gam), khối lượng dạng cân là m1 ( gam), hệ số chuyển là K. Hàm lượng của chất phân tích sẽ là:
X% = K.m1.100/m
Với mẫu dung dịch, giả sử ta lấy v1 ml từ V ml mẫu thí kết quả phân tích tính theo công thức:
X% = K.m1V.100/v1.m
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro