DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.59 MB, 240 trang )
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 1 of 239
B
YT
HÓA PHÂN TÍCH
T P1
(DÙNG CHO ðÀO T O DƯ C SĨ ð I H C)
MÃ S : ð.20.Y.14
NHÀ XU T B N GIÁO D C
HÀ N I − 2007
Ch ñ o biên so n :
V KHOA H C VÀ ðÀO T O − B Y T
Ch biên :
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 2 of 239
PGS. TS. VÕ TH B CH HU
Nh ng ngư i biên so n :
PGS. TS. VÕ TH B CH HU
ThS. PHÙNG TH ð NG
ThS. TR N TH TRÚC THANH
ThS. PHAN THANH DŨNG
ThS. NGUY N H U L C THU
Tham gia t ch c b n th o :
ThS. PHÍ VĂN THÂM
TS. NGUY N M NH PHA
B
n quy n thu c B Y t (V Khoa h c và ðào t o)
874 - 2007/CXB/ 5 - 1918/GD
Mã s : 7K725 M7 - DAI
L i gi i thi u
Th c hi n m t s ñi u c a Lu t Giáo d c, B Giáo d c & ðào t o và B Y t đã ban hành chương
trình khung đào t o Dư c sĩ ñ i h c. B Y t t ch c biên so n tài li u d y - h c các môn cơ s và
chuyên mơn theo chương trình trên nh m t ng bư c xây d ng b sách ñ t chu n chun mơn trong
cơng tác đào t o nhân l c y t .
Sách HỐ PHÂN TÍCH đư c biên so n d a trên chương trình giáo d c c a Trư ng ð i h c Y
Dư c Thành ph H Chí Minh trên cơ s chương trình khung ñã ñư c phê duy t. Sách ñư c các tác gi
PGS.TS. Võ Th B ch Hu , ThS. Phùng Th ð ng, ThS. Tr n Th Trúc Thanh, ThS. Phan Thanh Dũng,
ThS. Nguy n H u L c Th y biên so n theo phương châm : Ki n th c cơ b n, h th ng ; n i dung chính
xác, khoa h c ; c p nh t các ti n b khoa h c, k thu t hi n ñ i và th c ti n Vi t Nam.
Sách HỐ PHÂN TÍCH đã đư c H i đ ng chun mơn th m đ nh sách và tài li u d y - h c chuyên
ngành Dư c sĩ ñ i h c c a B Y t th m ñ nh năm 2007. B Y t quy t ñ nh ban hành là tài li u d y -
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 3 of 239
h c đ t chu n chun mơn c a ngành trong giai ño n hi n nay. Trong th i gian t 3 ñ n 5 năm,
sách ph i ñư c ch"nh lý, b sung và c p nh t.
B Y t xin chân thành c m ơn các tác gi và H i đ ng chun mơn th m ñ nh ñã giúp hoàn thành
cu n sách ; C m ơn GS.TS. T V ng Nghi, PGS.TS. Tr n T# An ñã ñ c và ph n bi n ñ$ cu n sách s m
hoàn thành k p th i ph c v cho cơng tác đào t o nhân l c y t .
L n ñ u xu%t b n, chúng tơi mong nh n đư c ý ki n đóng góp c a đ ng nghi p, các b n sinh viên
và các ñ c gi ñ$ l n xu%t b n sau sách đư c hồn thi n hơn.
V KHOA H C VÀ ðÀO T O - B Y T
L I NĨI ð U
HỐ PHÂN TÍCH là m t môn h c dành cho các h c viên thu c ngành Hoá.
Trư ng ð i h c Y Dư c Thành ph H Chí Minh, mơn này ñư c gi ng d y cho:
khoa Dư c c a
- sinh viên Dư c năm th 3 (h chính quy 5 năm)
- sinh viên Dư c năm th 2 (h t p trung 4 năm)
nh!m trang b" các ki#n th c cơ b n v% hoá h c phân tích đ& t' đó sinh viên Dư c hi&u rõ hơn các mơn
Bào ch#, Dư c li u, Hố dư c, Dư c l(c, Ki&m nghi m thu c là các mơn nghi p v) s* đư c h c t p +
các năm k# ti#p.
Hố phân tích cũng là m t trong nh-ng môn h c nh!m cung c.p các ki#n th c n%n t ng r.t quan
tr ng ñ& sau khi t t nghi p, dù làm vi c + b.t kỳ các v" trí nào thì Dư c sĩ cũng xác ñ"nh ñư c nhi m v)
c a mình là tr(c ti#p hay gián ti#p góp ph1n làm cho thu c ph i ñúng v% ch.t lư ng và ñ v% s lư ng
khi t2i tay ngư i s3 d)ng.
V2i m)c đích trên, b mơn Hố Phân tích – Ki&m nghi m đã biên so n sách Hố phân tích, t p 1,
cho sinh viên ngành Dư c theo ch4 ñ o c a B Y t# và B giáo d)c – ñào t o.
N i dung sách Hố phân tích, t p 1, g m các ph1n sau:
Ph n I: là ph1n ñ i cương g m các chương t5ng quát ñ% c p ñ#n:
- ð i tư ng, ch c năng và phân lo i c a hố h c phân tích.
- Các lo i ph n ng hoá h c, khái ni m và các y#u t
b!ng và ñ"nh nghĩa v% ho t ñ , n ng ñ .
nh hư+ng ñ#n cân b!ng hoá h c, h!ng s cân
- Các khái ni m v% sai s và ng d)ng toán th ng kê ñ& x3 lý các k#t qu thu ñư c t' th(c nghi m
nh!m đ m b o đ chính xác theo yêu c1u c a ngành Dư c.
Ph n II: là ph1n ñ"nh lư ng g m các chương vi#t v%:
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 4 of 239
- Cách bi&u th" và tính tốn n ng đ dung d"ch c a m t ch.t ñư c s3 d)ng thư ng xuyên khi phân
tích.
- Nguyên t6c và cách th& hi n các bư2c đ& ti#n hành phân tích kh i lư ng.
- Nguyên t6c, phân lo i, gi i thích các khái ni m, cơ ch# cũng như các ng d)ng c a các phương
pháp phân tích th& tích: acid – base; oxy hoá – kh3; k#t t a và t o ph c ch y#u s3 d)ng trong ngành
Dư c.
Các cán b gi ng c a b môn ñã c g6ng c p nh t hoá ki#n th c đ& biên so n và v7n ln mong giáo
trình s* mang l i cho h c viên ki#n th c b5 ích, chính xác.
Chúng tơi kính mong q th1y cơ, q đ ng nghi p, q đ c gi và các sinh viên ñ c k8 và nêu
nh-ng ý ki#n đóng góp, ch4 giúp các thi#u sót đ& chúng tơi hồn thi n hơn tài li u gi ng d y này.
Chân thành c m ơn và mong nh n đư c nh-ng ý ki#n đóng góp q báu c a quý v".
Ch biên
PGS.TS. VÕ TH B CH HU
Ph n I
ð I CƯƠNG
Chương 1
ð I CƯƠNG HỐ PHÂN TÍCH
M C TIÊU
− Trình bày đư c đ i tư ng, ch c năng và phân lo i c a hoá h c phân tích.
− Nêu đư c n i dung c a hố h c phân tích.
− Gi i thích ñư c các bư c th c hi n c a quy trình phân tích.
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 5 of 239
N I DUNG
1. M
ð U
Hố phân tích là khoa h c v% các phương pháp xác đ"nh thành ph1n hố h c c a ch.t và c.u trúc c a
các h p ph1n có trong ch.t phân tích.
Các phương pháp c a Hố phân tích cho phép xác đ"nh đ"nh tính m t ch.t, nghĩa là có th& xác đ"nh
xem ch.t phân tích đư c c.u t o b+i nh-ng ngun t nào, nhóm ch c nào, và phân tích xem các
ngun t và các nhóm ch c đó đư c s6p x#p và liên k#t v2i nhau như th# nào (phân tích c.u trúc).
Hố phân tích nghiên c u các phương pháp phân tích đ"nh lư ng, dùng các phương pháp đó đ& xác
đ"nh thành ph1n đ"nh lư ng c a các nguyên t , các h p ch.t hoá h c trong ch.t phân tích.
Nói v% Hố phân tích, ngư i ta cho r!ng ñây là khoa h c v% các phương pháp và phương ti n c a
phân tích hố h c và trong m c đ nh.t ñ"nh xác ñ"nh c.u trúc hoá h c. V% phương ti n có th& hi&u đó
là: d)ng c), thu c th3, ch.t chu9n, ... Phương pháp và phương ti n c a phân tích thay đ5i thư ng đưa ra
nh-ng hư2ng m2i, s3 d)ng nh-ng nguyên t6c m2i, c nh-ng hi n tư ng t' nh-ng lĩnh v(c có t' xa xưa.
Thí d), trong th(c nghi m phân tích hố h c hi n nay phương pháp v t lý gi- vai trị quan tr ng đó là –
phương pháp quang ph5 và v t lý h t nhân.
C1n phân bi t khái ni m "hố h c phân tích" và "phân tích hố h c". Hố phân tích là khoa h c v%
các phương pháp phân tích, cịn phân tích hố h c là nh-ng phương pháp đư c dùng trong th(c t# đ&
xác đ"nh thành ph1n hố h c c a ch.t phân tích.
Ngư i ta cịn phân bi t khái ni m “k8 thu t phân tích” và “phương pháp phân tích”.
K8 thu t phân tích là d(a trên các hi n tư ng khoa h c đ& thu th p thơng tin v% thành ph1n hố h c
c a ch.t phân tích. Thí d) như k8 thu t s6c ký l:ng hi u năng cao, k8 thu t c(c ph5.
Phương pháp phân tích là ng d)ng c) th& c a m t k8 thu t phân tích đ& gi i quy#t m t v.n đ% phân
tích. Phương pháp c a phân tích đó là phương cách (cách) xác ñ"nh, lu n ch ng rõ ràng, ñánh giá tồn
di n có căn c đ& xác đ"nh thành ph1n c a đ i tư ng phân tích. Thí d) phương pháp phân tích vitamin C
b!ng k8 thu t c(c ph5, phương pháp xác đ"nh phenol trong nư2c sơng dùng k8 thu t s6c ký.
2. CH C NĂNG C A HỐ PHÂN TÍCH HI N ð I
Có th& chia ra làm 3 ch c năng (lĩnh v(c khoa h c):
2.1. Gi i quy t các v n ñ chung c a phân tích
Thí d): phát tri&n và hồn thi n nh-ng lu n thuy#t v% các phương pháp phân tích.
2.2. Nghiên c u các phương pháp phân tích
2.3. Gi i quy t các nhi m v c th c a phân tích
Thí d): s( thành l p chuyên ngành Hố phân tích v% thu c phịng ch ng d"ch b nh.
C.u trúc sâu c a môn h c này có th& chia ra phân tích đ"nh tính và phân tích đ"nh lư ng. Phân tích
đ"nh tính gi i quy#t v.n đ% là các h p ph1n nào có trong ñ i tư ng phân tích, phân tích ñ"nh lư ng cho
bi#t v% hàm lư ng c a t.t c hay c a t'ng h p ph1n.
3. PHÂN LO I
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 6 of 239
3.1. Phân lo i theo đư ng l i phân tích
- T5ng th& - C)c b
- Tr(c ti#p - Gián ti#p
- Phân h y - Khơng phân h y
- Gián đo n - Liên t)c
3.2. Phân lo i d a theo th tích và kh i lư!ng ch t phân tích
- Phân tích thơ: lư ng m7u th3 ch.t r6n 0,1 - 1 g, lư ng m7u th3 dung d"ch t' 1 - 100 ml.
- Phân tích bán vi lư ng: lư ng m7u th3 t' 0.01 - 0,1 g, dung d"ch t' 0,1- 0,3 ml.
- Phân tích vi lư ng: lư ng m7u th3 t' 10-3 -10-2 g, dung d"ch t' 10-2 - 10-1 ml.
- Phân tích siêu vi lư ng: lư ng m7u th3 t' 10-6 - 10-12 g, dung d"ch t' 10-3 - 10-6 ml.
3.3. Phân lo i d a trên b n ch t c a các h!p ph n c a ch t c n xác ñ"nh
- Phân tích ñ#ng v": chuyên ngành trong phân tích ít s3 d)ng, nhưng phân tích này thư ng dùng
trong v t lý, m:, sinh h c. Thí d) như: xác ñ"nh nư2c deuterium trong nư2c thư ng, cũng như c a oxy
"n;ng" (ñ ng v" oxy 18) trong h
- Phân tích nguyên t (nguyên t$ - ion): phân tích nh-ng nguyên t nào có trong đ i tư ng nghiên
c u, hàm lư ng là bao nhiêu.
- Phân tích phân t$: đây là s( phát hi n và xác ñ"nh h p ch.t hố h c đư c đ;c trưng b!ng kh i
lư ng phân t3 xác đ"nh. Thí d): phân tích h
phương pháp
s6c ký.
- Phân tích nhóm ch c: ð i v2i phân tích hố h-u cơ cịn có m t d ng phân tích + gi-a phân tích
nguyên t và phân t3 - đó là phân tích nhóm ch c. Phân tích này trư2c h#t xác đ"nh nhóm ch c, nghĩa là
xác đ"nh t'ng nhóm h-u cơ riêng bi t như nhóm carboxyl, hydroxyl, amin,...
- Phân tích ch t: Trong phân tích ch.t ngư i ta xác đ"nh trong d ng nào có m;t h p ph1n ta quan
tâm trong đ i tư ng phân tích này và hàm lư ng c a nh-ng d ng này. Thí d): trong m c đ nào c a s(
oxy hố có m;t nguyên t As(III) hay As (V), trong tr ng thái hố h c nào có m;t ngun t (thí d)
đ ng trong khống ch.t có th& + d ng oxyd hay sulfit hay h
- Phân tích tư%ng (pha): đó là phân tích đ i tư ng trong h d" th&. Thí d): sunfit và oxyd k*m phân
b trong khống ch.t khơng đ ng th& mà t o nh-ng tư2ng khác nhau. Ngư i ta dùng các phương pháp
khác nhau ñ& tách và xác ñ"nh các h d" th& tham gia trong thành ph1n c.u trúc (các tư2ng) riêng bi t,
khác nhau v% tính ch.t, v% c.u trúc v t lý và phân tách nhau b+i gi2i h n b% m;t.
3.4. PHÂN LO I THEO B&N CH'T C A PHƯƠNG PHÁP
Xác đ"nh theo đ;c tính c a tính ch.t ño hay theo kh năng ghi nh n tín hi u tương ng.
Có th& chia ra:
- Phương pháp hố h(c: là phương pháp d(a trên nh-ng ph n ng hoá h c. Thí d): ph n ng acid-
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 7 of 239
base, oxy hố - kh3, k#t t a - hịa tan, t o ph c.
- Phương pháp hoá lý, v)t lý: phương pháp v t lý d(a trên nh-ng hi n tư ng và quá trình v t lý
như phương pháp quang ph5, phương pháp so màu, v t lý h t nhân,...
- Phương pháp sinh h(c: d(a trên nh-ng hi n tư ng c a cu c s ng (trao ñ5i ch.t, tăng trư+ng, c
ch# c a vi sinh v t...), thí d) như phương pháp phân tích vi sinh v t là d(a vào q trình trao đ5i ch.t
c a vi sinh v t. B!ng phương pháp vi sinh v t ngư i ta ñ"nh lư ng các thu c kháng sinh, kháng n.m,
vitamin,...
4. PHÂN TÍCH ð*NH TÍNH VÀ PHÂN TÍCH ð*NH LƯ NG
4.1. Phân tích đ"nh tính
Phân tích ñ"nh tính là xác ñ"nh các nguyên t , các ion, các phân t3 có trong thành ph1n ch.t phân
tích.
ð& ti#n hành phương pháp đ"nh tính ngư i ta dùng nhi%u phương pháp có b n ch.t khác nhau, các
k8 thu t, các ñư ng l i khác nhau: phương pháp hoá h c, v t lý và hoá lý.
4.1.1. Phương pháp hoá h c
Phương pháp hoá h c là nh-ng phương pháp đ"nh tính d(a trên các ph n ng hố h c. Nh-ng
phương pháp trong phân tích đư c s3 d)ng r ng rãi trong th(c t#, phương pháp này khơng địi h:i trang
b" ph c t p nhưng cịn có m t s như c đi&m là: trong trư ng h p c1n ph i tách ch.t ra kh:i các t p ch.t
và ph i tách + d ng tinh khi#t thư ng r.t khó khăn, đơi khi khơng th(c hi n đư c, khơng phát hi n ñư c
nh-ng lư ng ch.t r.t nh:.
4.1.2. Phương pháp v t lý và hoá lý
Phương pháp v t lý và hoá lý là nh-ng phương pháp d(a trên các tính ch.t v t lý c a các ch.t c1n
phân tích.
Thí d : S( nhu m màu ng n l3a đèn khí khơng màu thành màu đ;c trưng do các h p ch.t bay hơi
c a m t s nguyên t hoá h c Na+, K+,...
Phương pháp so màu ng n l3a: Ng n l3a Na+ có màu vàng, K+ có màu tím, Ba2+ có màu xanh l)c
nh t.
Phương pháp phân tích quang ph5 h ng ngo i, phương pháp ño quang (quang ph5 h.p th)), phương
pháp c(c ph5, phương pháp s6c ký v.v...
Dùng phương pháp v t lý và hố lý có th& tách đư c các ngun t mà chúng khó b" tách b+i các
phương pháp hố h c, phương pháp v t lý và hố lý có ñ nh y và ñ chính xác cao nhưng ph i có trang
b" ph c t p, máy móc đ6t ti%n khơng ph i t.t c các cơ s+ đ%u trang b" đư c nên phương pháp hố h c
v7n đóng vai trị quan tr ng trong cơng tác phân tích.
4.2. Phân tích đ"nh lư!ng
Phân tích đ"nh lư ng cho phép xác ñ"nh thành ph1n v% lư ng các h p ph1n c a h p ch.t ñã cho ho;c
c a h
ch.t nghiên c u.
Các phương pháp dùng trong phân tích đ"nh lư ng:
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 8 of 239
4.2.1. Phương pháp phân tích hố h c
- Phân tích tr ng lư ng (phân tích kh i lư ng)
Phương pháp này d(a vào ph n ng k#t t a các ch.t c1n ñ"nh lư ng v2i thu c th3. K#t t a ñư c tách
ra kh:i dung d"ch, r3a th t s ch r i nung ho;c làm khô sau ñó ñem cân. T' kh i lư ng c a k#t t a ta xác
ñ"nh ñư c kh i lư ng c a ch.t c1n ñ"nh lư ng.
Phương pháp này m.t nhi%u th i gian nhưng khá chính xác.
- Phân tích th& tích (chu9n đ )
Phương pháp này d(a trên s( đo th& tích dung d"ch thu c th3 đã bi#t chính xác n ng đ c1n dùng
cho ph n ng v2i ch.t c1n ñ"nh lư ng. Phương pháp này r.t ph5 bi#n, d(a trên các ph n ng trung hòa,
t o ph c, t o k#t t a, oxy hố - kh3,...
4.2.2. Phương pháp phân tích v t lý và hố lý (phương pháp phân tích d ng c )
- Phương pháp phân tích v t lý
Các phương pháp phân tích đ"nh lư ng cho phép xác đ"nh thành ph1n c a ch.t c1n phân tích khơng
dùng đ#n các ph n ng hố h c. ð& xác đ"nh thành ph1n ch.t c1n phân tích có th& đo các ch4 s v% các
tính ch.t v t lý như: h s khúc x , ñ d7n ñi n, nhi t,...
- Phương pháp hố lý
Các phương pháp phân tích d(a trên s( thay đ5i tính ch.t v t lý c a m t h c1n phân tích, s( thay
đ5i đó x y ra do các ph n ng hoá h c xác ñ"nh. Các phương pháp v t lý, hoá lý thư ng dùng: các
phương pháp s6c ký, các phương pháp ño quang, phương pháp đi n hố, c(c ph5, đi n di,...
5. CÁC BƯ+C TH,C HI N C A M-T QUY TRÌNH PHÂN TÍCH
5.1. M.u th$ - xác đ"nh đ i tư!ng
ð1u tiên ph i xác ñ"nh rõ m)c tiêu (c1n nh-ng thơng tin gì) và u c1u phân tích (đ"nh tính hay đ"nh
lư ng). Thu th p thơng tin v% m7u th3: b n ch.t, ngu n g c, cách l.y m7u, tình tr ng m7u và b o qu n
m7u.
5.2. L a ch(n phương pháp
L(a ch n phương pháp phân tích d(a trên nh-ng thơng tin có trư2c như: c= m7u phân tích, phương
ti n phân tích, yêu c1u phân tích,.. ð& đ t k#t qu phân tích t t ph) thu c nhi%u vào s( l(a ch n phương
pháp.
5.3. L y m.u th$
ðây là bư2c quan tr ng nh.t trong c quy trình phân tích. Ch n m7u ñ i di n có thành ph1n ph n
ánh ñúng thành ph1n m7u c1n phân tích. T' m7u đ i di n ch n và chu9n b" m7u làm thí nghi m và phân
tích theo yêu c1u.
5.4. X$ lý m.u th$
ð& phân tích, m7u th3 ph i đư c x3 lý là tách các ch.t c n tr+ ra kh:i h
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 9 of 239
5.5. Ti n hành đo các ch t phân tích
S3 d)ng nh-ng d)ng c), máy móc thích h p đ& đo ch.t c1n phân tích.
5.6. Tính tốn - x$ lý k t qu phân tích
Các d- li u thu đư c x3 lý theo tốn th ng kê đ& đánh giá ñ tin c y c a k#t qu ño ñư c. Các bư2c
trên liên quan m t thi#t v2i nhau và nh hư+ng l7n nhau. Trong th(c t#, tuỳ theo t'ng trư ng h p c) th&,
các bư2c ti#n hành trên đư c đơn gi n hố ho;c b: qua m t s bư2c, ho;c th(c hi n ñúng các bư2c trên.
6. HỐ PHÂN TÍCH LIÊN QUAN T+I CÁC KHOA H C KHÁC
Hố phân tích khơng th& và khơng ch4 là m t ph1n c a ngành hoá h c mà nó liên quan m t thi#t v2i
các ngành khác như: v t lý và k8 thu t. Phân tích hoá h c ph1n l2n d(a trên các thành t(u c a quang
ph5 (quang h c, phóng x ...), v t lý h t nhân và nhi%u ph1n khác c a v t lý.
Các phương pháp phân tích hố h c ñư c s3 d)ng trên n%n t ng các thành t(u c a các ngành hoá
khác như: lý thuy#t v% cân b!ng hố h c, đi n hố, đ ng hố h c, hố vơ cơ, hố h-u cơ, hố keo. Ngồi
ra Hố phân tích cịn liên quan t2i tốn h c và sinh h c.
Như v y có th& nói r!ng Hố phân tích là đ;c trưng c a khoa h c g m nhi%u ngành, khoa h c liên
quan.
7. HỐ PHÂN TÍCH V+I NGÀNH DƯ C
Trong ngành Dư c, Hố h c phân tích gi- vai trị quan tr ng. Nó có m;t trong su t quá trình s n
xu.t (ki&m nghi m nguyên li u, bán thành ph9m, và s n ph9m cu i cùng), b o qu n, lưu thông và s3
d)ng thu c. Các phương pháp phân tích s3 d)ng r.t phong phú và ña d ng thu c các lĩnh v(c: v t lý,
hoá h c và sinh h c. Hi n nay ngư i ta còn quan tâm nhi%u t2i các phương pháp ki&m nghi m dùng
trong ñ i tư ng sinh h c, (thí d) như phân tích máu, nư2c b t, d"ch não t y, góp ph1n vào các nghiên
c u sinh dư c h c và dư c ñ ng h c).
8.
8.1.
NG D/NG VÀ HƯ+NG PHÁT TRI0N C A HỐ PHÂN TÍCH
ng d ng
Hố phân tích đóng vai trị quan tr ng trong s( phát tri&n khoa h c k8 thu t và nhi%u môn khoa h c
t( nhiên: hố h c, đ"a ch.t, đ"a lý, khống v t h c, v t lý, sinh h c, sinh hoá, nơng hố, y dư c h c.
Trong nh-ng lĩnh v(c này đ& th(c hi n các cơng trình nghiên c u khoa h c đ%u địi h:i ph i áp d)ng các
phương pháp phân tích. D(a vào các thơng tin c a phân tích hố h c mà các nhà đ"a ch.t tìm ki#m các
khống ch.t. D(a vào k#t qu phân tích máu các th1y thu c ch9n đốn đư c tình tr ng s c kh:e c a con
ngư i. S( ñ"nh lư ng các ion K+, Ca2+, Na+ trong d"ch t# bào ñ ng v t cho phép các nhà sinh lý h c
nghiên c u vai trò c a các ion này trong s( d7n truy%n lu ng th1n kinh cũng như trong cơ ch# co và du
ph n ng, nh có các phương pháp phân tích hi n đ i mà ngư i ta t5ng h p đư c các ch.t hố h c m2i,
...
8.2. Hư%ng phát tri n
Ngày nay v2i s( phát tri&n c a khoa h c k8 thu t tiên ti#n địi h:i chun ngành Hố phân tích ngày
m t hồn thi n, đ& đáp ng nhu c1u trên Hố phân tích ti#n t2i ph i gi i quy#t ñư c 5 v.n ñ% sau:
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 10 of 239
8.2.1. Xác ñ nh và gi i quy t nh ng khó khăn trong Hố phân tích
C1n ph i xác đ"nh các thơng tin c) th& (đ"nh tính, đ"nh lư ng, tính ch.t, ch c năng).
Xác đ"nh tình hu ng c) th&.
8.2.2. Thi t k m t quy trình phân tích
Thi#t l p tiêu chu9n cho m t quy trình phân tích (đ chính xác, đ đúng, đ nh y, chi phí, quy mơ
th(c hi n, ti#n đ th(c hi n...)
Xác ñ"nh các y#u t c n tr+.
L(a ch n phương pháp.
Thi#t l p các tiêu chu9n th9m ñ"nh.
Cách l.y m7u.
8.2.3. Th c hi n và thu th p d li u
Ki&m đ"nh d)ng c) và trang thi#t b".
Chu9n hố thu c th3.
Thu th p d- li u.
8.2.4. X lý d li u
- Gi m ho;c bi#n ñ5i d- li u.
- ðánh giá k#t qu .
- Phân tích th ng kê.
- Bi&u th" k#t qu .
8.2.5. Th c hi n ñánh giá c a cơ s bên ngồi
Ki&m tra đánh giá l i k#t qu + phịng thí nghi m c a cơ s+ bên ngồi.
Tuỳ đi%u ki n th(c t#, tình hình c) th& c a cơ s+ có th& khơng gi i quy#t đư c ngay h#t các v.n ñ%
mà t'ng bư2c gi i quy#t ti#n t2i hoàn ch4nh như các yêu c1u ñ;t ra.
Hi n nay + nư2c ta ngành Dư c đang phát tri&n, các xí nghi p Dư c c5 ph1n trong nư2c và liên
doanh ñã ra đ i, bên c nh đó các phịng bào ch# + các khoa Dư c các b nh vi n cũng phát tri&n khơng
ng'ng, ngồi ra các ngu n thu c nh p kh9u cũng r.t phong phú t' các nư2c phát tri&n và ñang phát
tri&n. ð& ñ m b o ch.t lư ng thu c s n xu.t và thu c xu.t nh p kh9u ñ#n tay ngư i tiêu dùng, công tác
ki&m nghi m thu c ngày càng đư c quan tâm, vì v y ngư i Dư c sĩ c1n trang b" nh-ng ki#n th c v-ng
vàng v% Hố h c phân tích. Ngồi cơng tác ki&m nghi m thu c, các công tác khác trong các phịng thí
nghi m hố dư c, dư c lý, dư c li u, dư c lâm sàng, sinh hoá, ñ c ch.t,... cũng ñòi h:i nh-ng ki#n th c
v% Hố h c phân tích.
T
KHỐ
- Hố h c phân tích
- Phân tích ch.t
- Phân tích đ"nh lư ng
- Phân tích vi lư ng, bán vi lư ng, siêu vi lư ng
- Phân tích phân t3
- Phân tích nguyên t
- Phân tích đ"nh tính
- Quy trình phân tích
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 11 of 239
CÂU H I LƯ NG GIÁ
1. Cho bi#t ñ i tư ng c a hố h c phân tích. S( liên quan c a hố h c phân tích v2i ngành Dư c và
các môn khoa h c khác.
2. Th# nào là phân tích đ"nh tính? Nêu các phương pháp phân tích trong phân tích đ"nh tính.
3. Nêu các phương pháp dùng đ& phân tích đ"nh lư ng.
4. Trình bày các bư2c th(c hi n c a m t quy trình phân tích.
CÂU H I TR C NGHI M
Hãy ch n t' ng- thích h p đi%n vào ch< tr ng trong các câu 1 và 2 sao cho phù h p:
1. Hố phân tích là khoa h c v% s( xác đ"nh......... c a ch.t phân tích
a. ph n ng hoá h c
c. thành ph1n
b. thành ph1n hoá h c
d. nhóm ch c
e. tính ch.t hố h c
2. Phân tích ñ"nh lư ng cho phép xác ñ"nh..... c a các h p ph1n trong ch.t nghiên c u:
a. c.u trúc
c. th& tích
b. thành ph1n
d. tr ng lư ng
e. hàm lư ng
3. Phương pháp hoá h c là phương pháp d(a trên
a. tính ch.t hố h c
c. ph n ng hố h c
b. thành ph1n hoá h c
d. hi n tư ng hoá h c
e. c.u trúc hoá h c
4. Hoá phân tích đóng vai trị quan tr ng trong s( phát tri&n c a môn khoa h c
a. y dư c h c
c. khống v t h c
b. đ"a ch.t
d. t.t c các câu trên
e. ch4 câu a,b
5. Có m.y bư2c ch y#u c a m t quy trình phân tích
a. 3
c. 5
b. 4
d. 6
e. 7
Chương 2
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 12 of 239
CÂN B1NG HỐ H C
M C TIÊU
− Trình bày đư c ñ nh nghĩa và phân lo i ph n ng hố h c.
− Trình bày đư c khái ni m v s cân b ng hố h c.
− Trình bày ñư c cách tính các h ng s cân b ng hố h c.
− Di n t đư c s khác bi t gi a ho t ñ và n ng ñ .
− Gi i ñư c m t s bài t p cân b ng hoá h c.
N I DUNG
1. PH&N
NG HỐ H C
1.1. ð"nh nghĩa
Ph n ng hố h c là ph n ng khi liên k#t m t hay nhi%u hơn 2 nguyên t thì các liên k#t hoá h c
trong ch.t tham gia ph n ng thay ñ5i và t o ra ch.t m2i (s n ph9m). Q trình này ln kèm theo 1 s(
thay đ5i năng lư ng và tuân theo ñ"nh lu t b o tồn năng lư ng. Ph n ng hố h c k#t thúc khi có s(
cân b!ng ph n ng hoá h c hay các ch.t tham gia ph n ng đã đư c chuy&n đ5i hồn tồn.
1.2. Các lo i ph n ng hoá h(c
Các tài li u v% ph n ng hoá h c hi n nay phân lo i nhi%u ki&u ph n ng theo các cơ ch# nhưng ch
y#u t p trung các lo i sau:
1.2.1. Ph n ng k t h p (synthesis reaction)
Trong ph n ng này, 2 hay nhi%u ch.t ñơn gi n s* k#t h p ñ& t o nên ch.t ph c t p hơn.
D ng cơ b n: A + X → AX
Thí d : khí hydro k#t h p v2i khí oxy có th& t o nên ch.t ph c t p hơn là nư2c
2H2 + O2 → H2O
Thí d) 1: kim lo i + oxy → oxid kim lo i*:
2Mg(r) + O2(k) → 2MgO(r)
Thí d) 2: phi kim + oxy → oxid phi kim:
C(r) + O2(k) → CO2(k)
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 13 of 239
Thí d) 3: oxid kim lo i + nư2c → hydroxid kim lo i
MgO(r) + H2O(l) → Mg(OH)2(r)
Thí d) 4: oxid phi kim + nư2c → acid:
CO2(k) + H2O(l) → H2CO3(nư2c)
Thí d) 5: kim lo i + phi kim → mu i:
2 Na(r) + Cl2(k) → 2NaCl(r)
Thí d) 6: Vài phi kim k#t h p v2i nh-ng ch.t khác:
2P(r) + 3Cl (k) → 2PCl (k)
2
3
Có 2 ph n ng thu3c lo i này c n ghi nh%
N (k) + 3H (k) → 2NH (k)
2
2
3
NH3(k) + H2O(l) → NH4OH(nư2c)
1.2.2. Ph n ng phân h y (decomposition reaction)
Ph n ng phân h y là m t ph n ng hoá h c tách r i do m t ch.t t( h y hay chia ra thành các ñơn
ch.t*
D ng cơ b n: AX → A + X
2H2O → 2H2 + O2
Thí d 1: carbonat kim lo i, khi đun nóng t o thành các oxid kim lo i và khí CO2(k).
CaCO3(r) → CaO(r) + CO2(k)
Thí d 2: H1u h#t các hydroxid kim lo i, khi đun nóng phân h y thành oxid kim lo i và nư2c.
Ca(OH) (r) → CaO(r) + H O(k)
2
2
*
Ký hi u (k = th& khí = gaz); (l = th& l:ng = liquid); (r = th& r6n = solid); (nư2c = dung mơi, nư2c = aqueous)
Thí d 3: Các clorat kim lo i khi đun nóng phân h y thành clorid kim lo i và oxy.
2KClO (r) → 2KCl(r) + 3O (k)
3
2
Thí d 4: M t s acid khi ñun nóng phân h y thành oxid phi kim và nư2c
H2SO4 → H2O(l) + SO3(k)
Thí d 5: M t s oxid khi đun nóng phân h y:
2HgO(r) → 2Hg(l) + O2(k)
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 14 of 239
Thí d 6: M t s ph n ng phân h y ñư c s n xu.t do ñi n phân
2H2O(l) → 2H2(k) + O2(k)
2NaCl(l) → 2Na(r) + Cl2(k)
1.2.3. Ph n ng trao ñ i (replacement reaction)
D ng cơ b n: A + BX → AX + B hay AX + Y → AY + X
Thí d 1: Trao đ5i 1 kim lo i c a 1 ch.t b!ng kim lo i có ho t tính hơn
Fe(r) + CuSO (nư2c) → FeSO (nư2c) + Cu(r)
4
4
Thí d 2: Trao đ5i ngun t3 hydro có trong nư2c b!ng kim lo i có ho t tính
2Na(r) + 2H O(l) → 2NaOH(nư2c) + H (k)
2
2
Mg(r) + H2O(k) → MgO(r) + H2(k)
Thí d 3: Trao đ5i nguyên t3 hydro có trong acid b!ng kim lo i có ho t tính
Zn(r) + 2HCl(nư2c) → ZnCl2(nư2c) + H2(k)
Thí d 4: Trao ñ5i phi kim b!ng kim lo i có ho t tính hơn.
Cl2(k) + 2NaBr(nư2c) → 2NaCl(nư2c) + Br2(l)
a) Ph n ng trao ñ5i ñơn (single replacement reaction)
Ph n ng trao ñ5i ñơn là m t ph n ng hố h c c a m t đơn ch.t v2i acid. Trong ph n ng trao đ5i
đơn thì m t nguyên t không k#t h p s* thay th# nguyên t khác trong m t h p ch.t. Hai ch.t tham gia
ph n ng như ng ch< cho 2 s n ph9m.
Thí d): Natri k#t h p v2i acid hydrochloric thì natri s* thay th# hydro
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2
b) Ph n ng trao ñ5i kép (double replacement reaction)
Trong ph n ng trao đ5i kép thì 2 h p ch.t chuy&n v" trí đ& t o thành 2 h p ch.t m2i. Hai ch.t tham
gia ph n ng như ng ch< cho 2 s n ph9m m2i.
Thí d : B c nitrat k#t h p v2i natri clorid s* t o 2 h p ch.t m2i là b c clorid và natri nitrat
AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
c) Ph n ng trao ñ5i ion
Ph n ng trao ñ5i ion là ph n ng hoá h c x y ra gi-a các ion trong dung d"ch nư2c. M t ph n ng
s* x y ra khi c;p ion cùng nhau trao ñ5i ñ& t o thành ít nh.t m t trong nh-ng ch.t sau: k#t t a, khí, nư2c
hay ch.t khơng ion hoá khác.
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 15 of 239
D ng cơ b n: AX + BY → AY + BX
Thí d 1: Ph n ng t o t a
NaCl (nư2c) + AgNO3(nư2c) → NaNO3(nư2c) + AgCl(r)
BaCl (nư2c) + Na SO (nư2c) → 2NaCl(nư2c) + BaSO (r)
2
2
4
4
Thí d 2: Ph n ng t o khí
HCl(nư2c) + FeS(r) → FeCl2(nư2c) + H2S(k)
Thí d 3: Ph n ng t o nư2c. (N#u ph n ng gi-a acid và base thì g i là ph n ng trung hòa)
HCl(nư2c) + NaOH(nư2c) → NaCl(nư2c) + H2O(l)
Thí d 4: Ph n ng t o ra m t s n ph9m phân h y
CaCO3(r) + HCl(nư2c) → CaCl2(nư2c) + CO2(k) + H2O(l)
1.2.4. Ph n ng oxy hoá – kh
Ch.t tham gia ph n ng b" oxy hoá (m.t m t hay nhi%u electron) và các ch.t tham gia khác b" kh3
(nh n m t hay nhi%u electron).
Các thí d) chung c a các ph n ng oxy hố - kh3 liên quan đ#n oxy là s( sét r4 c a kim lo i như s6t
(các kim lo i b" oxy hố b+i oxy c a khí quy&n), s( đ t cháy và chuy&n hố năng lư ng trong cơ th&.
C10H8+ 12O2 → 10CO2 + 4H2O + nhi t
CH2S + 6F2 → CF4 + 2HF + SF6 + nhi t
M t thí d) c a ph n ng oxy hố - kh3 khơng liên quan đ#n oxy c a khí quy&n là ph n ng t o ñi n
trong bình acquy:
Pb + PbO + 4H+ + 2SO 2– → 2PbSO + 2H O
2
4
4
2
2. KHÁI NI M V4 S, CÂN B1NG HOÁ H C
Khi kh o sát các ph n ng hoá h c ngư i ta nh n th.y có r.t ít ph n ng hố h c di chuy&n ch4 theo
m t chi%u. ða s các ph n ng hố h c đ%u di chuy&n thu n ngh"ch. Khi b6t đ1u có s( t o thành s n
ph9m là có ph n ng theo chi%u ngư c l i hay có th& nói ngay t' lúc có nh-ng phân t3 s n ph9m xu.t
hi n là b6t đ1u có ph n ng ngh"ch.
Khi t c đ c a ph n ng di chuy&n theo chi%u thu n và theo chi%u ngh"ch b!ng nhau và n ng ñ c a
ch.t tham gia ph n ng và c a n ng đ s n ph9m khơng thay đ5i theo th i gian n-a là cân b!ng hoá h c
đã đ t đ#n.
Cân b!ng hố h c là m t q trình cân b!ng đ ng. Hãy tư+ng tư ng như nh-ng ngư i ñang trư t
tuy#t trên 1 d c tho i. Lư ng ngư i ñang ñi lên và trư t xu ng liên t)c n i ti#p nhau thay ñ5i nhưng
t5ng s ngư i tham d( trư t tuy#t t' đ4nh t2i chân d c khơng thay đ5i.
Khi nói đ#n cân b5ng hố h(c là nói đ#n có ít nh.t 2 ch.t khác nhau: ch.t tham gia ph n ng và s n
ph9m.
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 16 of 239
Khi nói đ#n cân b5ng v)t lý là ch4 đ% c p đ#n m t ch.t có trong 2 pha (th&) khác nhau và s( thay
ñ5i s n ph9m ch4 là thay đ5i v% lý tính. Thí d) trong s( bay hơi nư2c s mol H2O thoát ra kh:i th& l:ng
b!ng v2i s mol H2O chuy&n thành th& khí:
H2O (l)
H2O (k)
M t thí d) đi&n hình c a cân b!ng hố h c là ph n ng:
N2O4 (k)
2NO2 (k)
(2.1)
ðây là ph n ng t o thành khí nitơ dioxyd (NO2) t' khí dinitơ tetraoxyd (N2O4). Có th& theo dõi
di>n bi#n c a ph n ng này d> dàng do N2O4 là khí khơng có màu trong khi NO2 có màu nâu ñ m. N#u
bơm m t lư ng chính xác N2O4 vào m t bình c1u trong đó là chân khơng thì màu nâu c a s* xu.t hi n
ngay ch ng t: là NO2 có m;t. Màu nâu s* đ m d1n do N2O4 t( phân ly. ð#n khi ñ t cân b!ng thì màu
khơng đ5i n-a.
ð i v2i ph n ng ngư c v2i ph n ng (2.1)
2NO2(k)
N2O4 (k)
(2.2)
Trong các hình minh h a 2.1 và 2.2 vịng màu nâu đen đ i di n cho khí NO2 và vịng tr6ng đ i di n
cho khí N2O4.
N#u b6t đ1u v2i NO2, có th& minh h a cân b!ng đ t đ#n như sau:
Hình 2.1. Chuy n 2NO2 (k)
N2O4 (k), h th ng cân b ng
các ô 4, 5 và 6
N#u b6t ñ1u v2i N2O4, + cùng nhi t ñ có th& minh h a cân b!ng đ t đ#n là
Hình 2.2. Chuy n N2O4 (k)
2NO2 (k), h th ng cân b ng
các ô 10, 11 và 12
Tuỳ theo nhi t ñ và kh i lư ng ban ñ1u c a N2O4 (có th& có l7n NO2 hay khơng) đã s3 d)ng mà
n ng ñ c a NO2 và N2O4 + tr ng thái cân b!ng c a h này s* khác h khác.
Chú ý:
- M t h th ng cân b!ng không c1n b.t c năng lư ng nào ñ& duy trì s( cân b!ng.
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 17 of 239
- Không nên l7n l n tr ng thái cân b!ng và tr ng thái tĩnh. Tr ng thái tĩnh là tr ng thái mà các n ng
đ đ%u khơng đ5i theo th i gian.
- Cân b!ng hoá h c là tr ng thái đ ng trong đó ch.t tham gia ph n ng và s n ph9m chuy&n ñ5i liên
t)c cho nhau. T c ñ m.t ñi và xu.t hi n c a chúng b!ng nhau.
B ng 2.1 nêu vài d- li u th(c nghi m liên quan ñ#n ph n ng này + 25 ñ C. N ng ñ c a khí đư c
di>n t b!ng n ng đ mol và đư c tính t' s phân t3 c a khí có m;t t' lúc ph n ng b6t ñ1u cho ñ#n lúc
ph n ng cân b!ng x y ra trong 1 th& tích c a bình c1u (tính b!ng lít).
cho nh-ng giá tr" thay
Phân tích các d- li u t' s( cân b!ng s* cho th.y trong khi t? s
l i g1n như h!ng đ"nh và trung bình là 4,63 x 10-3.
đ5i thì t? s
Giá tr" trung bình này g i là h!ng s cân b!ng K ñ i v2i ph n ng này + 25 ñ C.
Bi&u th c toán h c c a h!ng s cân b!ng ñ i v2i h NO2 - N2O4 là
Cũng c1n chú ý là s mũ 2 c a [NO2] trong bi&u th c trên b!ng h s cân b!ng t? lư ng c a NO2
trong phương trình (2.1).
Khái ni m này thu đư c khi xét phương trình c a ph n ng thu n ngh"ch:
A+B
C+D
(2.3)
A, B: Các ch.t tham gia ph n ng
C, D: S n ph9m t o thành.
Phương trình (2.3) là bi&u th c tốn h c tuân theo ñ"nh lu t tác d)ng kh i lư ng.
B ng 2.1. Giá tr các t s n ng ñ c a NO2 và N2O4
N ng ñ ban ñ u (M)
N ng ñ cân b ng (M)
Giá tr các t s n ng đ
[NO2]
[N2O4]
[NO2]
[N2O4]
0,000
0,670
0,0547
0,643
0,0851
4,65 × 10-3
0,0500
0,446
0,0457
0,448
0,102
4,66 × 10-3
0,0300
0,500
0,0475
0,491
0,0967
4,60 × 10-3
0,0400
0,600
0,0523
0,594
0,0880
4,60 × 10-3
0,200
0,000
0,0204
0,0898
0,227
4,63 × 10-3
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 18 of 239
Hình 2.3. Bi n ñ i n ng ñ c a NO2 và N2O4 theo th!i gian
a) Lúc ñ u ch có NO2; b) Lúc đ u ch có N2O4; c) Lúc đ u có h n h p NO2 và N2O4
3. HO T ð- VÀ N6NG ðKhi nói đ#n ho t ñ và n ng ñ c1n xác ñ"nh rõ 2 lo i n ng ñ :
- N ng ñ mol/l (phân t3 gam / l) ch4 s phân t3 gam ch.t tan (ch.t tan có th& là phân t3, ion) có
trong m t 1000 ml dung d"ch.
- N ng ñ molan ch4 s phân t3 gam ch.t tan có trong m t 1000 gam dung d"ch.
Khái ni m ho t ñ và h s ho t ñ do nhà hố lý ngư i Hoa Kỳ Lewis đưa ra (1907). ð& hi&u rõ
hơn s* xét thí d) + b ng 2.2
Bi&u th c đ& tính pH là pH= - lg[H+] (là m t công th c r.t quen thu c ñ& di>n t s( liên quan gi-a
pH và n ng ñ mol c a ion H+).
Theo b ng 2.2, n#u so sánh pH tính tốn theo cơng th c và pH đo đư c qua th(c nghi m thì s* nh n
th.y có sai s gi-a giá tr" pH lý thuy#t và th(c nghi m.
Lý do có sai s như ñã th.y là do bi&u th c pH= - lg[H+] ch4 chính xác trong m t gi2i h n pha lỗng
và pH th t s( tính theo ho t đ ion hydro ch khơng tính theo n ng đ .
Nghĩa là
pH= -lg aH+
Ho t ñ aH+ c a ion hydro có trong m t dung d"ch đã cho có th& ñư c xác ñ"nh b!ng cách ñơn gi n
là ño pH.
B ng 2.2. S" khác bi t v pH tính theo lý thuy t và th"c nghi m
N ng ñ mol c a HCl
pH theo lý thuy t
pH theo th c nghi m
Sai s pH
0,00050
3,30103
3,31
-0,00897
0,0100
2
2,04
-0.04
0,100
1
1,10
-0,1
0,4
0,39794
0,52
-0,12206
M t cách t5ng quát, gi-a ho t đ và n ng đ có m i liên quan theo công th c:
a = γ C hay
a=fC
v2i a: ho t ñ ; γ (ho;c f): h s ho t ñ ; C: n ng ñ mol;
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 19 of 239
Ho t ñ d(a trên các n ng ñ ñã cho ñư c áp d)ng t t ñ i v2i các dung d"ch khơng đi n ly (hay các
h p ch.t phân t3). Trong dung d"ch pha loãng, h s ho t ñ thư ng = 1 cho nên ho t ñ = n ng ñ .
Trong dung d"ch ñi n ly, do các tác ñ ng tương h< c a ñi n tích nên c1n quan tâm ñ#n vài y#u t đ;c
bi t đ& tính đư c h s ho t ñ như:
- L c ion: Khi bàn ñ#n dung d"ch ion thì ít nh.t ph i bi#t v% l(c ion c a dung d"ch này vì ngư i ta
tin r!ng l(c ion s* nh hư+ng ñ#n ho t ñ ion. ð i lư ng này ñư c ký hi u là I
M t ch.t ñi n ly MxXm ñư c phân ly thành:
MxXm = x Mm+ + m XxCác ion dương Mm+ và các ion âm Xx- ph i cùng có m;t trong m t dung d"ch và khơng có cách nào
đ& tách riêng ho t đ c a các ion dương và âm. Do v y, thư ng dùng ñ i lư ng ho t ñ ion trung bình
(a)
a = γ C (MmXx)-(m+x)
ð i v2i c 2 ion dương và âm, C là n ng ñ t? lư ng c a ch.t ñi n ly (stoichiometric concentration).
Trư ng h p này h s ho t đ3 trung bình đư c tính theo bi&u th c:
Trong đó ν + và ν - l1n lư t là s cation và anion trong 1 đơn v" cơng th c c a ch.t đi n ly.
Ngồi ra, phương trình Debye Huckel m+ r ng (c i ti#n t' ñ"nh lu t gi2i h n c a Debye Huckel)
cũng là bi&u th c có cơ s+ ch6c ch6n đ& làm nh@ đi cách tính n ng đ khi tính theo h s ho t đ trung
bình:
Trong đó A là h!ng s tuỳ thu c vào tính ch.t c a dung mơi (A= 0,5085 ñ i v2i nư2c + 25oC), z+
và z- là các ñi n tích ion, I là l(c ion ñư c xác đ"nh theo phương trình:
I = ½ ∑ zi2mi
trong đó mi là n ng đ c a ion i. Tóm l i, I đư c tính đ#n t.t c các ion có th& có trong dung d"ch
này.
ð i v2i các dung d"ch ñ m ñ;c, vi c s3 d)ng n ng đ tính theo tr ng lư ng c a dung mơi (n ng đ
molan) thư ng có th& cung c.p m t ư2c lư ng t t hơn là dùng n ng đ tính theo th& tích (n ng ñ mol).
4. H1NG S7 CÂN B1NG (HSCB)
4.1. Cách tính h5ng s cân b5ng
ð"nh lu t tác d)ng kh i lư ng là ñ"nh lu t bi&u di>n m i liên quan gi-a n ng ñ (ho t ñ ) c a các
ch.t ph n ng và c a s n ph9m ph n ng + tr ng thái cân b!ng.
ð"nh lu t tác d)ng kh i lư ng ch4 áp d)ng ñư c v2i các dung d"ch lý tư+ng là dung d"ch c a các
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 20 of 239
ch.t khơng đi n ly và các ch.t đi n ly y#u v2i n ng đ r.t lỗng (ho t đ3). Trong th(c t#, thư ng
thư ng n ng ñ c a các dung d"ch khơng tn theo đ pha lỗng m t cách chính xác.
Trong trư ng h p các ch.t ñi n ly m nh ho;c các ch.t ñi n ly y#u nhưng n ng đ cao thì s( sai l ch
r.t l2n, ñây là gi2i h n c a ñ"nh lu t tác d)ng kh i lư ng. Vì th# khi áp d)ng đ"nh lu t tác d)ng kh i
lư ng ch4 nh n ñư c các k#t qu g1n ñúng. Tuy v y, trong nhi%u trư ng h p đ chính xác này v7n ch.p
nh n đư c v2i các m)c đích th(c ti>n.
Thí d): đ i v2i ph n ng + tr ng thái cân b!ng
mA + nB
pC +qD
(2.4)
N u tính theo ho t đ3
Khi m t ph n ng ñ t tr ng thái cân b!ng thì t4 s gi-a tích các ho t đ c a các s n ph9m ph n ng
(ñư c nâng lu8 th'a v2i s mũ b!ng h s t4 lư ng trong phương trình ph n ng) và tích tương ng c a
các ch.t ph n ng là m t h!ng s (+ nhi t ñ cho sAn).
Khi ñ t cân b!ng thì t4 s
(2.5)
Ka đư c g i là HSCB, trong đó aA, aB, aC, aD là ho t ñ cân b!ng c a các ch.t ph n ng (A, B) và
các s n ph9m ph n ng (C, D); m, n, p, q là các h s t4 lư ng tương ng.
N u tính theo n#ng đ3
Thay cho ho t đ , HSCB cũng có th& bi&u di>n qua n ng ñ Ci, áp su.t riêng Pi ho;c ph1n mol Xi
c a các c.u t3 i tương ng. Trong các trư ng h p này HSCB ñư c kí hi u Kc, Kp, Kx.
Kc - h!ng s cân b!ng:
(2.6)
Trong phương trình 2.6
[A], [B], [C], [D]: n ng ñ cân b!ng tương ng c a ch.t ph n ng và s n ph9m,
m, n, p, q: các h s cân b!ng (các h s t4 lư ng tương ng).
N#u coi (2.4) là ph n ng cơ b n (x y ra trong m t giai ño n, m t va ch m) theo chi%u t' trái sang
ph i thì t c đ ph n ng theo chi%u thu n đư c bi&u di>n b!ng phương trình:
(2.7)
Trong đó, V1 là t c ñ ph n ng; m, n là các h s t4 lư ng;
K1: h!ng s t c ñ ; [A] và [B] là n ng ñ tương ng c a ch.t ph n ng A và B + th i ñi&m kh o sát.
N#u coi (2.4) là ph n ng cơ b n hai chi%u, thu n và ngh"ch, V2 là t c ñ ph n ng x y ra theo chi%u
ngư c l i. Ph n ng ñư c ñ;c trưng b!ng hai h!ng s t c ñ K1 và K2 v2i
(2.8)
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 21 of 239
Khi ph n ng ñ t t2i tr ng thái cân b!ng thì V1 = V2
Nghĩa là
K1[A]m[B]n = K2[C]p[D]q
(2.9)
Trên th(c t#, (2.4) thư ng bi&u di>n m t ph n ng ph c t p (bao g m nhi%u giai ño n, qua nhi%u va
ch m) thì bi&u th c (2.6) nói chung khơng đúng. Trong trư ng h p này hàm t c ñ ph n ng ph) thu c
n ng đ có d ng ph c t p. Ch4 trong m t s trư ng h p t c ñ ph n ng có th& bi&u di>n b!ng hàm mũ:
(2.10)
Trong đó n1 và n2 tương ng là b c ph n ng theo các c.u t3 1 và 2. C: n ng ñ c a các ch.t tham
gia ho;c s n ph9m t o thành sau ph n ng.
Như v y, n1 ≠ m và n2 ≠ n. B c ph n ng là ñ i lư ng ñư c xác đ"nh b!ng th(c nghi m, khơng liên
quan đ#n các h s t4 lư ng. B c có th& là s nguyên, phân s hay s không.
4.2. H5ng s cân b5ng c a các ph n ng hay s$ d ng trong hố h(c phân tích
4.2.1. H ng s cân b ng c a các ph n ng phân ly (HSPL)
Là h!ng s cân b!ng c a ph n ng phân ly m t ch.t.
Thí d): đ i v2i ph n ng phân ly acid y#u HA:
HA = H+ + A-
Ka ñư c g i là HSPL nhi t ñ ng; a: ho t ñ c a ion ho;c phân t3; g: h s ho t ñ . Trong nh-ng
trư ng h p, khi có th& ch.p nh n h s ho t đ khơng đ5i:
K'a đư c g i là HSPL ñi%u ki n. Ka ph) thu c nhi t đ , khơng ph) thu c n ng ñ ; còn K'a ph)
thu c c n ng ñ và nhi t ñ . Bên c nh Ka ngư i ta còn dùng khái ni m pKa = - lgKa.
Thí d). ð i v2i acid acetic CH COOH + 25oC, K = 1,754. 10-5 và pK = 4,76.
3
a
a
Trong h!ng s phân ly ngư i ta có th& làm rõ hơn vài h!ng s khác là:
a) H ng s phân ly acid (ph n ng acid –base)
Ph n ng c a m t acid v2i dung mơi (như nư2c) đươc g i là ph n ng phân ly acid. Acid chia làm 2
lo i:
- Acid m nh như là HCl chuy&n h#t proton c a nó cho dung mơi.
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 22 of 239
- Acid y#u như acid acetic không th& cho h#t proton acid c a nó cho dung mơi. Thay vào đó h1u h#t
acid cịn l i khơng phân ly, ch4 m t ph1n nh: hi n di n dư2i d ng base liên h p
CH3COOH (nư2c) + H2O (l)
H3O+ (nư2c) + CH3COO- (nư2c)
(2.11)
H!ng s cân b!ng c a ph n ng này ñư c g i h!ng s phân ly acid Ka. Ka c a acid acetic là 1,75 x
10-5
Chú ý: n ng đ c a nư2c có th& b: qua trong bi&u th c tính Ka vì giá tr" q l2n không b" nh hư+ng
b+i ph n ng phân ly. ð l2n c a Ka cung c.p thông tin v% l(c tương ñ i c a acid v2i Ka càng nh: thì
acid càng y#u. (trình bày trong chương 7)
b) H ng s phân ly base (ph n ng acid –base):
H!ng s phân ly base là h!ng s cân b!ng gi-a base y#u và proton mà base nh n ñ& t o nên acid và
acid đó.
Thí d) gi-a NH3 và proton t o nên acid NH4+ và acid đó, có cân b!ng:
NH3 + H+
NH4+
V2i h!ng s cân b!ng
Kb ñư c g i là h!ng s phân ly base. Vì cư ng ñ c a base ñư c bi&u th" b!ng Kb nên Kb càng l2n,
base k#t h p v2i proton càng nhi%u, nghĩa là base càng m nh. Thí d) NH3 có Kb = 1,76.10-5 m nh hơn
base CH3COO- có Kb = 1,74.10-9.
c) H ng s không b n c a ph c ch%t (HSKB)
H!ng s cân b!ng gi-a ph c ch.t và các ti&u phân (ion, phân t3) t o nên ph c ch.t đó.
Thí d): gi-a ion ph c Ag(NH3)2+ và Ag+, NH3 (do ion ph c đó phân ly) có cân b!ng:
H!ng s cân b!ng Kb này đư c g i là HSKB c a ion ph c Ag(NH3)2+; vì Kb càng l2n, ion ph c
phân li càng nhi%u nên Kb cịn đư c g i là h!ng s phân ly c a ph c ch.t. (trình bày trong chương 10).
4.2.2. H ng s cân b ng c a các ph n ng k t h p (HSKH)
Là h!ng s cân b!ng gi-a ion t( do và c;p ion (do hai ion khác d.u k#t h p v2i nhau t o thành).
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 23 of 239
Thí d): ñ i v2i KCl (kali clorid) gi-a các ion t( do K+, Cl- và c;p ion K+Cl- có cân b!ng:
HSKH ph) thu c vào h!ng s đi n mơi D c a dung mơi và n ng đ ch.t tan: Kkh c a KCl 0,1 M
trong acid acetic v2i D = 6,2 là 106,9 và trong metanol v2i D = 32,6 là 101,15. Trong dung mơi có D
càng nh:, Kkh càng cao; trong benzen, clorofom h1u như khơng có ion t( do, vì D r.t nh:.
Trong h!ng s k#t h p ngư i ta có th& làm rõ hơn h!ng s khác như:
a) H ng s b n (HSB = K) (Ph n ng t o ph c)
H!ng s b%n là h!ng s cân b!ng gi-a các ti&u phân (ion, phân t3) t o nên ph c ch.t và ph c ch.t
đó.
Thí d : gi-a Ag+ và NH3 t o nên ion ph c Ag(NH3)2+ và ion ph c ñó có cân b!ng
Ag+ + 2HN3
Ag(NH3)2+
v2i h!ng s cân b!ng
H!ng s cân b!ng K cũng ñư c g i là HSB c a ion ph c Ag(NH3)2+; vì K càng l2n, Ag(NH3)2+
ñư c t o nên càng nhi%u nên K cịn đư c g i là h!ng s t o thành ph c ch.t. (trình bày trong chương 10)
b) H ng s b n ñi u ki n (Ph n ng t o ph c)
(trình bày trong chương 10)
4.2.3. H ng s cân b ng c a các ph n ng trao đ i
Tích s tan (Ph n ng t o t a)
Ph n ng t o t a x y ra khi có 2 hay nhi%u ch.t hịa tan k#t h p v2i nhau ñ& t o thành ch.t không
tan g i là t a. Ph n ng k#t t a chung nh.t là ph n ng hoán v" mà trong đó 2 h p ch.t ion hồ tan trao
đ5i các ph1n.
Thí d :
Pb2+ (nư2c) + 2Cl – (nư2c)
PbCl2 (r)
Tuy nhiên, trong vi c x3 lý s( cân b!ng c a s( k#t t a, cũng thư ng xuyên g;p ph n ng ngư c
chi%u mô t s( phân ly c a t a này.
PbCl (r)
2
Pb2+ (nư2c) + 2Cl – (nư2c)
Trong ph n ng này có m t h!ng s đư c g i là tích s tan (solubility product, Ksp) là tích n ng đ
các ion c a h p ch.t ít tan trong dung d"ch bão hồ ch.t đó
TST c a PbCl2 = Ksp = [Pb2+] [Cl-]2 = 1.7 × 10-5
ð i v2i các ch.t tan khá, có n ng đ bão hồ l2n, khơng áp d)ng tích s n ng đ , mà ph i tính theo
tích s ho t đ a (trình bày trong chương 9)
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 24 of 239
4.2.4. H ng s cân b ng c a các ph n ng oxy hố - kh
Khơng gi ng như các ph n ng đã đư c xét, v" trí cân b!ng c a ph n ng oxy hoá - kh3 hi#m đư c
di>n t b!ng h!ng s cân b!ng. Vì ph n ng oxy hố - kh3 liên quan đ#n s( di chuy&n electron t' tác
nhân kh3 sang tác nhân oxy hố nên xét nhi t đ ng h c c a ph n ng v% m;t electron l i thích h p hơn
(trình bày trong chương 8).
Nhi t đ ng h c là khoa h c nghiên c u s( tương tác c a nhi t ñ v2i s( bi#n thiên năng lư ng và
quan tr ng hơn c ñ i v2i lĩnh v(c hoá h c là nghiên c u s( thay ñ5i năng lư ng trong quá trình ph n
ng. Nhi t đ ng h c hố h c phân tích các y#u t xác đ"nh đi&m cân b!ng c a ph n ng. H!ng s cân
b!ng K có th& suy ra t' lý thuy#t nhi t ñ ng h c. K ph) thu c vào b n ch.t c a ch.t ph n ng, nhi t ñ
và áp su.t.
nhi t ñ và áp su.t h!ng ñ"nh, năng lư!ng t do Gibb bi&u di>n theo công th c
BG = BH – T. BS
Trong đó:
- T là nhi t ñ Kelvin; BG: là bi#n thiên v% năng lư ng t( do Gibb
- BH: là bi#n thiên enthalpy; BS: là bi#n thiên entropy
Bi#n thiên năng lư ng BG liên quan ñ#n h!ng s cân b!ng K c a ph n ng hoá h c
BG = BGo + RTlnK
4.3.
ng d ng c a h5ng s cân b5ng K
H!ng s K cho bi#t v% chi%u m c đ hồn tồn c a ph n ng. N#u K l2n r.t nhi%u hơn 1 (K>>1) thì
ph n ng s* chi#m ưu th# t o ra C và D; K càng l2n, ph n ng theo chi%u thu n càng hoàn toàn.
N#u K nh: r.t nhi%u so v2i 1 (K< 0,1) thì ph n ng khơng hồn tồn, K q nh: thì ph n ng t o C
và D h1u như không x y ra.
Vì K là m t h!ng s do đó n#u thay ñ5i m t th'a s [A] ho;c [B] ho;c [C] ho;c [D] thì s* kéo theo
s( thay đ5i m t hay nhi%u th'a s khác. Như v y, mu n quy#t ñ"nh chi%u c a ph n ng ta có th& thay
đ5i n ng đ c a các ch.t.
Khi bi#t h!ng s cân b!ng hoá h c K, ta có th& tính tốn:
- N ng đ cân b!ng c a các ion ch.t ñi n ly y#u, n#u bi#t n ng ñ ban ñ1u c a chúng.
- N ng ñ cân b!ng c a c a các ch.t tham gia ph n ng ho;c s n ph9m t o thành c a các ph n ng
hoá h c.
- N ng ñ cân b!ng các ion hydro, hydroxyd, ñ ñi n ly c a ch.t ñi n ly trong các dung d"ch nư2c
c a các acid ho;c bazơ y#u, các mu i thu? phân, dung d"ch ñ m...
- N ng ñ cân b!ng c a các cation, anion và ñ tan c a ch.t đi n ly ít tan trong nư2c.
5. CÁC Y9U T7 &NH HƯ NG ð9N CÂN B1NG HOÁ H C
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
Bo Y te - Hoa phan tich
Page 25 of 239
Theo nguyên lý Le Chatelier “Khi tác ñ ng lên m t h thì b n thân h s* t( đi%u ch4nh ñ& h n ch#
nh hư+ng c a tác ñ ng đó”. Có r.t nhi%u y#u t nh hư+ng đ#n h!ng s cân b!ng c a ph n ng.
5.1. &nh hư:ng c a nhi t ñ3
Xét ph n ng thu n ngh"ch sau ñây:
N2 + 3H2
2NH3
(2.12)
Ph n ng thu n to nhi t, ph n ng ngh"ch thu nhi t. Do đó, n#u ta tăng nhi t đ c a h th ng thì
cân b!ng s* d"ch chuy&n theo hư2ng làm gi m nhi t ñ t c là chuy&n v% phía ph n ng ngh"ch, và n#u
gi m nhi t đ c a h th ng thì ph n ng s* x y ra theo chi%u thu n.
5.2. &nh hư:ng c a áp su t
S( tăng hay gi m áp su.t riêng ph1n c a ch.t khí cũng tương t( như s( thay ñ5i n ng ñ . Xét ph n
ng + th& khí:
H2 + Cl2
2HCl
S phân t3 khí + hai v# b!ng nhau do đó khi thay đ5i v% áp su.t s* khơng làm thay đ5i tr ng thái cân
b!ng. Nhưng ñ i v2i ph n ng t5ng h p NH3 (phương trình 2.12) + trên thì h
Vì n ng đ c a các các ch.t khí tuỳ thu c áp su.t riêng ph1n c a chúng và không ph) thu c vào
t5ng áp su.t c a h th ng, do đó khi thêm hay b: m t lư ng khí trơ s* khơng làm thay đ5i cân b!ng
ph n ng c a ch.t khí đó.
5.3. &nh hư:ng c a dung mơi
H1u h#t ph n ng có s( tham gia c a ch.t ph n ng và s n ph9m + d ng phân tán trong dung môi.
N#u lư ng dung môi thay ñ5i thì n ng ñ c a t.t c các ch.t ph n ng và s n ph9m s* thay ñ5i.
Thí d): ph n ng t o ph c B c-amoniac trong nư2c:
Ag+ + 2NH3
Ag(NH3)2+
H!ng s cân b!ng c a ph n ng này là
(2.13)
N#u m t ph1n c a ph n ng này đư c pha lỗng v2i đ ng th& tích nư2c, n ng đ c a các ch.t trong
phương trình (2.13) đ%u gi m m t n3a. Do đó h s ph n ng s* là
Ho;c có th& vi#t là
file://C:\Windows\Temp\nrlmohbynp\hoa_phan_tich.htm
30/09/2009
