bài giảng hóa phân tích

Biên soạn: TS. GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN
Bộ môn HÓA, ĐH Nha Trang
Bài giảng HÓA PHÂN TÍCH
(ANALYTICAL CHEMISTRY’S LECTURE NOTES)
Dùng cho sinh viên ngành TTS - CMT
1.1. ỘI DUG, VAI TRÒ, YÊU CẦU CỦA MÔ HỌC
a) ội dung : nghiên cứu phương pháp xác định thành phần định tính /
định lượng của các cấu tử trong đối tượng phân tích.
Cấu tử : ion, nguyên tử, phân tử, nhóm chức…
Định tính : nhận biết sự có mặt của cấu tử nào đó trong mẫu phân tích
dựa vào tính chất hóa học hay vật lý đặc trưng (màu, mùi, dạng tinh thể,
hiệu ứng vật lý,…)
Định lượng : xác định hàm lượng cấu tử nghiên cứu trong mẫu phân
tích.
Chương 1.
ĐẠI CƯƠG VỀ HÓA PHÂ TÍCH
1.1. ỘI DUG, VAI TRÒ, YÊU CẦU CỦA MÔ HỌC
a) ội dung : nghiên cứu phương pháp xác định thành phần định tính
và định lượng của các cấu tử trong đối tượng phân tích.
Cấu tử : ion, nguyên tử, phân tử, nhóm chức, pha,…
Định tính : nhận biết sự có mặt của cấu tử nào đó trong mẫu phân tích
dựa vào tính chất hóa học hay vật lý đặc trưng (màu, mùi, dạng tinh thể,
hiệu ứng vật lý,…)
Định lượng : xác định hàm lượng cấu tử nghiên cứu trong mẫu phân
tích.
Chương 1.
ĐẠI CƯƠG VỀ HÓA PHÂ TÍCH
b) Vai trò của hóa phân tích: ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
-
khoa học-kỹ thuật: hóa học, sinh học, thực phNm, dược phNm, y học,
môi trường, nông hóa thổ nhưỡng, địa chất, vật liệu, khảo cổ, pháp

y,…
- sản xuất: công nghiệp thực phNm, dược phNm, xử lý môi trường,…
c) Yêu cầu đối với người học :
- lý thuyết: nắm vững nguyên tắc của các phương pháp phân tích 
vận dụng vào vấn đề cụ thể
- thực hành: nắm vững kỹ năng thao tác; cNn thận, kiên trì, chính xác;
báo cáo số liệu trung thực
PT ĐIỆ HÓA :
• Đo thế
• Đo độ dẫn điện
• Đo điện lượng
• Điện khối lượng
• Cực phổ/Volt-Amper
PHƯƠG PHÁP PHÂ TÍCH ĐNH LƯỢG
PP HÓA HỌC
(PP PT cổ điển)
PP HÓA LÝ
(PP PT công cụ/ PP PT hiện đại)
PT THỂ TÍCH
(PP CHUẨ ĐỘ) :
• Acid - baz
• Phức chất
• Kết tủa
• Oxy hóa-khử
PT KHỐI LƯỢG
PT QUAG :
• Phân tử
• Nguyên t
• Hp th
• Phát x

PT SẮC KÝ :
• Sc ký
• in di
1.2. PHÂ LOẠI CÁC PP PT ĐNH LƯỢG - LỰA CHỌ PP :
1.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
 Độ đúng (accuracy)
 Độ chính xác (precision)
 Độ nhạy (sensibility)
 Độ chọn lọc (selectivity)
 Giới hạn phát hiện (LOD: limit of detection)
 Giới hạn định lượng (LOQ: limit of quantitation)

Độ đúng (accuracy): phản ảnh sự phù hợp giữa kết quả
đo đạc và giá trị đúng của đại lượng cần đo.
 Độ chính xác (precision)= độ lặp lại (repeatability): phản
ảnh sự trùng lặp giữa các kết quả đo thu được trong các thí
nghiệm song song
a) Không đúng và không chính xác; b) Chính xác nhưng không đúng
c) Đúng nhưng không chính xác d) Đúng và chính xác
Để đánh giá đầy đủ chất lượng của một phương pháp phân
tích, cần căn cứ cả vào độ chính xác lẫn độ đúng của phương
pháp phân tích.
a)
b) c)
d)
 Độ nhạy: khả năng phân biệt 2 mẫu có nồng độ chất
phân tích khác nhau bởi phương pháp phân tích đã cho.
0
0
C

S
A
•
Độ nhạy = độ thay đổi cường độ
tín hiệu phân tích khi thay đổi nồng
độ chất phân tích 1 đơn vị.
• Độ nhạy = hệ số góc (k) trong
phương trình đường chuẩn
k
C
S
C
S
ySensibilit
A
A
A
A
==
∆
∆
=
S
A
= kC
A
• Độ chọn lọc
Phương pháp phân tích chọn lọc
S
mẫu

= k
A
.C
A
Phương pháp phân tích không chọn lọc:
S
mẫu
= k
A
.C
A
+ k
I
.C
I
Hệ số chọn lọc: đánh giá mức độ ảnh hưởng của cấu tử
cản (I) đối với cấu tử A trong phép phân tích .
A
I
AI
k
k
K =
,
(K
I,A
càng nhỏ  phép PT càng chọn lọc)
• Giới hạn phát hiện (LOD): là nồng độ nhỏ nhất của chất
phân tích mà phương pháp phân tích
có thể phát hiện được

với một độ tin cậy đã cho.
Quan hệ giữa LOD và độ nhạy (k):
k
S
CLOD
A
A
min
min
==

Giới hạn định lượng (LOQ): nồng độ nhỏ nhất của chất
phân tích mà phương pháp phân tích có thể định lượng được
với một độ tin cậy đã cho.
1.4. TIÊU CHÍ LỰA CHỌ PHƯƠG PHÁP PHÂ TÍCH :
- hàm lưng cu t phân tích (đa lượng, vi lượng, vết ?)
- yêu cu v  úng,  chính xác,  nhy ca phương pháp
phân tích
- iu kin trang thit b phân tích
- thi gian, chi phí phân tích
Cu t a lưng : %X = 1-100% (w/w) PP PT hóa hc
Cu t vi lưng : %X = 0,01 - 1% (w/w)  PP PT công c
Cu t vt: %X = 10
-7
- 0,01% (w/w)  PP PT công c
có  nhy cao
Xác định vấn đề
Thu mẫu đại diện
Xử lý mẫu
Đo mẫu

Xử lý số liệu – Tính kết quả
Kết luận
- Chọn PP phân tích
- PP xử lý mẫu
- Kế hoạch PT (Thu mu ? o mu ?)
Theo nguyên tc thng kê :
“Thành phần của mẫu tiêu biểu cho
toàn bộ đối tượng phân tích”
Mẫu 

 dạng thích hợp cho
việc thực hiện quá trình phân tích:
(hòa tan mu; loi b cu t cn tr;
làm giàu cu t phân tích)
Áp dụng pp phân tích 

 số liệu pt
- Xử lý số liệu PT (toán thng kê)
- Tính kết quả và sai số
-Kết luận về vấn đề phân tích
1.3. CÁC GIAI ĐOẠ CỦA MỘT QUY TRÌH PHÂ TÍCH
1.5. YÊU CẦU VỀ HÓA CHẤT DÙG TROG HÓA PHÂ TÍCH
Tinh khiết phân tích (PA ; AR) :
99,90% ≤ X ≤ 99,99%
Tinh khiết hóa học (CP):
99,990% ≤ X ≤ 99,999%
Mt s trưng hp yêu cu :
Tinh khiết quang học (đặc biệt) :
99,9990% ≤ X ≤ 99,9999%
Không dùng hóa chất kỹ thuật (X ≤ 99%)

1.5. MỘT SỐ KIẾN THỨC ĐẠI CƯƠNG CẦN THIẾT
1.5.1 . Nồng độ dung dịch – Pha chế dung dịch
1.5.1.1. Các loại nồng độ thông dụng trong Hóa PT
a) Nồng độ mol (C ; M = mol/L) : số mol chất tan có trong 1 lít
dung dịch






VM
m
V
n
C
AA
A
.
==
VC
M
m
n
A
A
A
.==
VMCm
AA

=
b) Nồng độ đương lượng (N ; N = đlg/L) : số đương lượng gam chất
tan có trong 1 lít dung dịch
VĐ
m
V
n

A
AA
A
==
V
Đ
m
n
A
A
A
.==
VĐm
AAA

=
 Cách tính đương lượng gam của một chất :
z thay đổi theo phản ứng mà A tham gia
 Phản ứng trung hòa :
A là acid : z = số ion H
+

/ 1 phân tử A bị trung hòa
A là baz : z = số ion OH
-
/ 1 phân tử A bị trung hòa
Phản ứng trao đổi ion :
z = số điện tích/1 phân tử A trao đổi
Phản ứng oxy hóa – khử :
z = số electron/ 1 phân từ A cho hay nhận trong p/ứng
z
M
Đ
A
A
=
c) Nồng độ phần trăm (%P) :
%P (w/w) : số gam chất tan/100 gam dung dịch
%P(w/w) thường cho kèm theo khối lượng riêng dung dịch ([d] = g/mL)
%P(w/v) : số gam chất tan/100 mL dung dịch
%P (v/v) : số mL chất tan (lỏng)/100 mL dung dịch
%100.)/(%
dd
ct
m
m
wwP =
%100.)/(%
dd
ct
V
m

vwP =
%100.)/(%
dd
ct
V
V
vvP =
d) Độ chuẩn:
T
A
(g/mL): số gam chất A / 1 mL dung dịch
e) Độ chuẩn của chất A theo chất X cần định phân
T
A/X
(g/mL): số gam chất X tương đương với 1 mL dd A
f) Tỷ số pha loãng (D) : tỷ số giữa thể tích của chất lỏng đặc với
thể tích dung môi dùng để pha loãng
Ví dụ: HCl 1:5 (v/v) = 1 V HCl
đặc
+ 5 V H
2
O
g) ppm, ppb, ppt
ppm (part per million):Mẫu dd: 1 ppm (w/v) = 1mg/L = 1µg/mL
Mẫu rắn: 1 ppm (w/w)= 1mg/kg = 1µg/kg
1 ppb =1/1000 ppm ; 1 ppt = 1/1000 ppb
1.5.1.2. Công thức chuyển đổi nồng độ
Ghi chúCông thứcTrường hợp
ppm (w/v)= C
A

M
A
.10
3
= N
A
.Đ
A
.10
3
C
A
hay N
A
ppm (w/v)
(C
A
hay N
A
)  T
A/X
(C
A
hay N
A
)  T
A
%P(w/v) = %P(w/w).d%P(w/w)  %P(w/v)
d : kl riêng
dd P(w/w)

%P(w/w) (C hay N)
Đ
A
= M
a
/z
C
A
↔ N
A
1000
.
)/(
/
XA
XA
Đ
mLgT =
1000
.
)/(
AA
A
Đ
mLgT =
AA
Cz .
=
M
Pd

C
10
=
Đ
Pd

10
=
1.5.1.3. Pha chế dung dịch :
a)Pha loãng dung dịch :
 Pha loãng dung dịch nồng độ tính theo đơn vị thể tích
(C; N; %P(w/v); %P(v/v) ; T
A
; T
A/X
; ppm, ppb, ppt)
Dung dịch C
1
 V
2
mL dung dịch C
2
V
1
(mL) : thể tích dung dịch C
1
cần dùng
C
1
V

1
= C
2
V
2

Ví dụ : Pha chế 100 mL HCl 0,5 N từ dd HCl 4 N
V
HCl 1 N
= ……………………
1
2
21
.
C
C
VV =
 Pha loãng dung dịch P%(w/w)
Dung dịch P
1
(d
1
)  V
2
mL dung dịch P
2
Quy tắc đường chéo :
m
1
DD

1
: P
1
P
2
P
2

m
H2O
H
2
O : 0 P
1
– P
2
 
Bài tập : Hãy pha chế 500 mL NH
4
OH 10%(w/w) từ dung dịch NH
4
OH
đặc 25%(w/w) có d = 0,91 g/mL.
21
2
2
1
PP
P
m

m
OH
−
=
21
2
2
11
.
PP
P
V
dV
OH
−
=








−
=
21
2
12
1

1
PP
P
dV
V
OH
b) Pha chế dung dịch chuẩn :

Dùng chất gốc :
Chất gốc là chất rắn, dạng tinh thể hạt nhỏ, thỏa mãn các yêu cầu :
-Tinh khiết phân tích (PA; AR) / tinh khiết hóa học (CP) :
% tạp chất =0,01 – 0,02%
-Thành phần hóa học ứng với một công thức phân tử xác định
- Bền trong không khí
- Phân tử lượng càng lớn càng tốt
Cách pha chế V (ml) dung dịch chuẩn gốc có nồng độ C (hay N):
- Dùng cân phân tích để cân lượng chất gốc tính theo công thức:
m = C.M.V.10
-3
(hay: m = N.Đ.V.10
-3
)
- Hòa tan toàn bộ lượng chất gốc trên vào V (ml) nước cất (dùng bình
định mức V ml)
• Dùng ống chuẩn : Hòa tan toàn bộ lượng chất trong ống chuẩn vào 1
L nước cất (dùng bình định mức)
Ví dụ
: Ống chuẩn Na
2
S

2
O
3
N/10  pha được 1 L Na
2
S
2
O
3
0,1N
• Pha chế dd chuẩn “thứ cấp”:
Cần pha V ml dd có nồng độ C (hay N)
- Tính lượng hóa chất cần dùng (m hay V)
- Lấy lượng hóa chất trên dư 5 -10% so với lượng tính toán (cân hay
dùng ống đong thể tích). Hòa tan trong V(L) nước cất.
- Chuẩn độ dung dịch vừa pha chế bằng dung dịch chuẩn gốc thích hợp
- Pha loãng dung dịch vừa pha chế để được dung dịch có nồng độ đúng
như đã yêu cầu
Pha chế dung dịch chuẩn
a) Pha từ chất gốc
b) Pha từ ống chun