Hóa học - Chương 1: Đại cương về hóa phân tích

1ĐẠI CƢƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH Slide 1 Hóa học phân tích (Analytical Chemistry) Là một chuyên ngành Hóa học đề cập đến quá trình tách, định tính và xác định các thành phần có trong mẫu thử. Hóa học phân tích nghiên cứu, cải tiến các kỹ thuật đo lƣờng thành phần hóa học của những nguyên, vật liệu tự nhiên và nhân tạo. Slide 2 Hóa học phân tích có thể đƣợc chia thành 2 phạm vi phân tích: + Phân tích định tính: Nhận biết những thành phần nào hiện diện trong mẫu thử. + Phân tích định lượng: xác định chính xác hàm lƣợng của các thành phần hiện diện trong mẫu thử. Slide 3 2Có những phƣơng pháp dùng để định tính sơ bộ và những phƣơng pháp khác dùng để định lƣợng các thành phần hiện diện trong mẫu thử. Nhiều phƣơng pháp vừa dùng để định tính vừa dùng để định lƣợng. Slide 4 Công việc của Nhà hóa học phân tích: - Nghiên cứu các biện pháp nhằm gia tăng độ tin cậy của các phƣơng pháp phân tích hiện có nhằm đáp ứng tốt hơn những yêu cầu về đo lƣờng hóa học. - Hiệu chỉnh các phƣơng pháp phân tích cho phù hợp với những vật liệu mới. - Nghiên cứu ứng dụng những pp đo lƣờng mới. Slide 5 Slide 6 3Y học: Các kết quả phân tích từ phòng xét nghiệm giúp chuẩn đoán tình trạng bệnh lý của ngƣời bệnh. Công nghiệp: Kiểm tra chất lƣợng nguyên liệu đầu vào, bán thành phẩm và thành phẩm. Vd: Kiểm tra chất lƣợng các sản phẩm gia dụng, xăng dầu, sơn, dƣợc phẩm trƣớc khi đƣa ra thị trƣờng. Slide 7 Môi trường: Phân tích nƣớc thải, khí thải, chất thải rắn nhằm đảm bảo chất lƣợng môi trƣờng sống của chúng ta. Thực phẩm: Phân tích các thành phần đa lƣợng trong thực phẩm: Protein, Carbohydrate và các vi lƣợng: Vitamin, Khoáng giúp xác định giá trị dinh dƣỡng của thực phẩm và tính toán năng lƣợng của thực phẩm. Slide 8 + PP trọng lượng (Gravimetry): Dựa trên việc đo khối lƣợng. + PP Chuẩn độ (Titrymetry): Dựa trên việc đo thể tích. + PP điện hóa (Electrochemical): Dựa trên việc đo điện thế, dòng điện, điện trở, điện tích Slide 9 4+ PP phổ (Spectral methods): Tƣơng tác giữa chất phân tích với nguồn bức xạ. + PP sắc ký (Chromatography): Quá trình tách các chất dựa vào tƣơng tác của chúng với 2 pha khác nhau + Chemometrics: Xử lý thống kê dữ liệu phân tích. Slide 10 Trong môn học này, chúng ta tập trung vào những pp xác định hàm lƣợng của các “thành phần hóa học” hiện diện trong mẫu. Cần phải nắm đƣợc các bƣớc chính khi tiến hành phân tích định lƣợng. Các bƣớc này đảm bảo cho pp áp dụng đạt đƣợc độ chính xác và kết quả tin cậy. Slide 11 Thành phần hóa học bao gồm: 1.Thành phần nguyên tố hóa học 2.Thành phần nguyên tố đồng vị 3.Thành phần từng loại đồng phân 4.Thành phần phân tử 5.Thành phần cấu trúc phân tử và ion Slide 12 56.Thành phần nhóm chức và gốc tự do 7.Thành phần khoáng vật 8.Thành phần pha Giữa “thành phần” và “tính chất hóa lý” có mối liên hệ ràng buộc với nhau. Xu hƣớng hiện nay là thay thế việc đo hàm lƣợng bằng đo chỉ số hóa lý.  Phép xác định “hàm lƣợng” hoặc “chỉ số hóa lý” đƣợc gọi chung là xác định một “chỉ tiêu phân tích”. Slide 13 1.Xác định mục đích, thông tin cần thiết, mức độ chính xác của kết quả, những ràng buộc pháp lý đối pp chọn lựa. 2.Chọn lựa phƣơng pháp tốt nhất để phân tích. 3.Lấy mẫu: các bƣớc lấy mẫu phải đƣợc tiến hành sao cho kết quả phân tích phản ánh đƣợc hàm lƣợng trung bình của các thành phần. Slide 14 1.Xác định mục đích, thông tin cần thiết, mức độ chính xác của kết quả, những ràng buộc pháp lý đối pp chọn lựa. 2.Chọn lựa phƣơng pháp tốt nhất để phân tích. 3.Lấy mẫu: các bƣớc lấy mẫu phải đƣợc tiến hành sao cho kết quả phân tích phản ánh đƣợc hàm lƣợng trung bình của các thành phần. Slide 15 64.Chuẩn bị mẫu: đây là công đoạn quan trọng hơn cả công đoạn đo mẫu. 5.Phân tích mẫu. 6.Đánh giá kết quả phân tích. Slide 16 Phải chuyển mẫu thành dạng phù hợp với phƣơng pháp mà ta tiến hành phân tích. Quá trình này có thể bao gồm: Sấy khô mẫu đến khối lƣợng không đổi Hòa tan mẫu Loại trừ hoặc “che” các yếu tố ảnh hƣởng Chuyển chất cần phân tích sang dạng đơn giản Slide 17 I. Các khái niệm về nồng độ: 1. Nồng độ phần trăm: Là số gam chất tan có trong 100 g dung dịch (% w/w) Hoặc: Là số gam chất tan có trong 100 ml dung dịch (% w/v) Slide 18 72. Nồng độ mol (CM): Là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch. Slide 19 A A A M A n m C = = V(lít) M .V(lít) Slide 20 A M A 10*C%*d C = M Mối liên hệ giữa nồng độ mol và nồng độ C% 3. Nồng độ đương lượng (N): Khái niệm: Số đƣơng lƣợng (z): Là số proton H+ hoặc số electron (e-) của một chất trao đổi trong một phản ứng hóa học. Ví dụ: NaOH + HCl NaCl + H2O z = 1 z = 1 Slide 21 8Ví dụ: Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + CO2 z = 2 z = 1 MnO4 - + 5Fe2+ + 8H+  Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O z = 5 z = 1 Đƣơng lƣợng gam: Đ Số đƣơng lƣợng gam (nĐ): Slide 22 A A M Ñ = z A Ñ A m n = Ñ Nồng độ đương lượng (N): Là số đƣơng lƣợng gam chất tan có trong 1 lít dung dịch. Slide 23 Ñ A A A M A A n m m N = = =z* =z*C V (lít) Ñ .V M .V Tính toán pha chế dung dịch Pha từ chất rắn: Pha từ chất lỏng: Slide 24 M caân C *V(ml)*M m = 10*P% caân N*V(ml)*Ñ m = 10*P% ññ M 10*C%*d C = M ññ 10*C%*d N = Ñ ññ fa fa ññ N *V V = N 94. Độ chuẩn: TA Là số gam A có trong 1 ml dung dịch Ví dụ: TNaOH = 0,0040  có 0,0040 g NaOH trong 1 ml dung dịch. Slide 25 5. Độ chuẩn theo chất xác định: TA/B Là số gam chất B tƣơng đƣơng hóa học với 1 ml dung dịch A. Ví dụ: THCl/CaO = 0,0056 1 ml dung dịch HCl tác dụng hết với 0,0056 gam CaO. Slide 26 Mối liên hệ giữa NA và TA/B Slide 27 1000 A/B A B T * N = Ñ 10 Slide 28 Lấy Vxđ (ml)  Erlen, thêm thuốc thử, chỉ thị Chuẩn độ: Dùng dung dịch R đã biết cx n.độ cho phản ứng với dd xác định X. Tính toán kết quả. mcân dd (Vđm) Cân bằng hóa học – Định luật tác dụng khối lượng Slide 29 d e a b [D] [E] K [A] [B] aA bB dD + eE Slide 30 Ý nghĩa hằng số K: - Dựa vào K có thể biết được phản ứng đã chọn diễn ra tới mức độ nào. K lớn, phản ứng thuận chiếm ưu thế và ngược lại. - Dựa vào K ta tính được nồng độ cân bằng của các cấu tử trong hệ phản ứng. 11 Định luật đƣơng lƣợng Slide 31 Trong một phản ứng hóa học, các chất phản ứng hoàn toàn với nhau thì tương đương nhau về mặt đương lượng A B A B m m Đ Đ aA bB dD + eE 2. Các khái niệm cơ bản Dung dịch chuẩn: Dung dịch R đã biết chính xác nồng độ gọi là dung dịch chuẩn. Chất xác định: chất X cần xác định nồng độ gọi là chất xác định. Slide 32 CÁC DỤNG CỤ THIẾT BỊ THÔNG DỤNG Slide 33 Becher 12 Slide 34 Slide 35 Slide 36 13 Slide 37 đúng Slide 38 Slide 39 14 Slide 40 Slide 41