HÓA PHÂN TÍCH (ANALYTICAL CHEMISTRY)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (352.18 KB, 12 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Đại Học Quốc Gia TP.HCM

Trường Đại Học Bách Khoa

Khoa KT Hóa Học

Vietnam National University – HCMC

Ho Chi Minh City University of Technology

Faculty of Chemical Engineering Đề cương mơn học

Hình thức đánh giá Ghi rõ cách tổ chức đánh giá, ví dụ:

- Kiểm tra: Thi trắc nghiệm và tự luận, 45 phút

- Thí nghiệm: Điểm trung bình của các bài thí nghiệm

- Thi: Tự luận + trắc nghiệm, 90 phút

Môn song hành Hóa lý 1 CTĐT ngành KT hóa học Trình độ đào tạo Đại học Cấp độ mơn học 2

Ghi chú khác

1. Mô tả môn học:

Mục đích của mơn học nhằm cung cấp cho sinh viên ngành kỹ thuật Hóa học và CN sinh học các khái niệm cơ bản và cơ sở lý thuyết hóa phân tích, ngun tắc của phương pháp phân tích hóa học bao gồm phương pháp phân tích khối lượng và phương pháp phân tích thể tích cũng như vài phương pháp phân tích dụng cụ (phương pháp quang phổ, phương pháp điện hóa và phương pháp sắc ký đơn giản). Ngồi ra, phần thí nghiệm của mơn học này sẽ minh hoạ phần lý thuyết của môn học Hóa phân tích cũng như rèn luyện kỹ năng thực hành cho sinh viên ngành Cơng nghệ Hóa Học.

Lý thuyết

Hóa phân tích là mơn hóa học được sử dụng để gắn liền q trình tách và q trình phân tích các hợp chất hóa học, bao gồm việc xác định thành phần hóa học và cả cấu trúc hóa học. Hóa phân tích bao gồm phân tích định tính (cái gì hiện diện?) và phân tích định lượng ( hiện diện bao nhiêu?). Mơn học gần như dành tồn bộ chương trình cho phần phân tích định lượng.

Phần đầu của môn học giới thiệu các khái niệm cơ bản và cơ sở lý thuyết của hóa phân tích. Phần thứ hai trình bày phương pháp phân tích hóa học bao gồm phương pháp phân tích khối lượng và phương pháp phân tích thể tích (chuẩn độ acid – baz, chuẩn độ tạo tủa, chuẩn độ tạo phức và chuẩn độ oxy hóa khử).

Ngồi phương pháp phân tích hóa học, phần ba của mơn học cịn cung cấp cho sinh viên nguyên tắc của một vài phương pháp phân tích dụng cụ bao gồm phương pháp phân tích

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

quang phổ, phương pháp phân tích điện hóa và phương pháp phân tích sắc ký đơn giản

Thực hành

Do hạn chế về thời gian, phần thực hành của môn học chỉ giới hạn trong phần phân tích định lượng bao gồm hai nhóm phương pháp:

- Phương pháp phân tích hóa học bao gồm PPPT khối lượng và PPPT thể tích.

- Phương pháp phân tích dụng cụ bao gồm PP quang phổ UV-VIS, PP chuẩn độ điện thế và PP sắc ký đơn giản

Course description:

The aim of this subject is to provide the students of Chemical Engineering and Biotechnology with an introduction to some fundamental concepts and theory of analytical chemistry, the principles of chemical analytical methods including Gravimetry and Titrimetry as well as some instrumental analysis methods (spectrophtometry, electrochemistry and simple chromatography). Morover, The Practice part of Analytical Chemistry of this course will illustrate the theory of analytical chemistry as well as to train the practical experiences for students of Chemistry engineering.

Theory

Analytical chemistry is the chemistry used in connection with the separation and analysis of chemical subtances. includes determinations of chemical composition and chemical structure as well. Analytical chemistry includes both qualitative (what is present?) and quantitative (how much is present?). This subject deals almost entirely with quantitative analysis.

First part of subject introduces some fundamental concepts and theory of analytical chemistry.

Second part presents Chemical analysis methods including Gravimetry and Titrimetry (acid – base titrations, precipitate- formation titrations, complex - formation titrations and oxydation - reduction titrations).

Third part of this subject provides the students with an introduction to the principles of instrumental analysis methods concluding spectrophotometry, electrochemistry and simple chromatography

Experiment

Because of the limited time, the practice part of this course involves only the quantitative chemical analysis which includes two main groups of method:

- Chemical method involves practical exercises of Gravimetry and Titrimetry.

- Instrumental analysis method involves practical exercises of VIS-UV spectroscopy, potentiometric titrimetry and simple chromatography.

2. Tài liệu học tập

:

1] Nguyễn Thị Thu Vân, Phân Tích Định Lượng, NXB ĐH Quốc Gia TP. HCM, 2004

[2] Nguyễn thị Thu Vân, Bài Tập & Sổ tay PhânTích định lượng, NXB ĐH Quốc Gia TP. HCM, 2005

[3] Bùi Long Biên, Phân tích Hóa học Định lượng, NXB Khoa Học & Kỹ Thuật, Hà Nội, 1995 [4] Nguyễn thị Thu Vân & các cộng sự, Thí nghiệm PhânTích định lượng, NXB ĐH Quốc Gia TP.

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

3. Mục tiêu môn học

.O.1 Sinh viên phải nắm vững các khái niệm cơ bản và cơ sở lý thuyết hóa phân tích, ngun tắc của phương pháp phân tích hóa học cũng như vài phương pháp phân tích dụng cụ được giới thiệu. và biết cách sử dụng các công cụ này để giải quyết các vấn đề về phân tích cả về lý thuyết lẫn thực hành

1.1.3, 1.3.1, 2.3,

2.4.4

a, c, i, k

L.O.2 Các khái niệm cơ bản của hóa học và hóa phân tích. Phân tích định lượng và các nguyên tắc của phân tích định lượng. Các khái niệm cơ bản trong phân tích định lượng.

1.1.3, 1.2.5. 2.1

a, e

L.O.3 Các phương pháp phân tích hóa học và nguyên tắc cơ bản của các phương pháp phân tích hóa học. Các nhóm phương pháp về phân tích khối lượng và phân tích thể tích. Ứng dụng của các nhóm phương pháp này

1.1.3, 1.2.5, 2.1

a, e

L.O.4 Các phương pháp phân tích dụng cụ và nguyên tắc cơ bản. Các phương pháp quang phổ UV – Vis, phương pháp chuẩn độ điện thế. Ứng dụng của các nhóm phương pháp này.

1.1.3, 1.2.5, 2.1

a, e

L.O.1 Sinh viên phải sử dụng thành thạo các dụng cụ phân tích (buret, pipet, cân phân tích) trong phịng thí nghiệm. và nắm vững cách tiến hành phương pháp phân tích. Ngoài ra, sinh viên phải phát triển kỹ năng làm việc chính xác và óc quan sát nhạy bén cũng như biết cách tiến hành nghiên cứu thực nghiệm

1.1.3, 1.2.3, 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.3 Ứng dụng phương pháp phân tích khối lượng 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.4 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ 1: Chuẩn độ axit – baz 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.5 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ 2: Chuẩn độ tạo tủa 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.7 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ 4: Chuẩn độ tạo phức 1.1.3, a, b, e

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

EDTA 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5 L.O.8 Ứng dụng phương pháp quang phổ UV – Vis 1: Định

lượng 1 cấu tử có màu trong dung dịch

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.10 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ điện thế 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

4. Chuẩn đầu ra môn học

L.O.1 Sinh viên phải nắm vững các khái niệm cơ bản và cơ sở lý thuyết hóa phân tích, ngun tắc của phương pháp phân tích hóa học cũng như vài phương pháp phân tích dụng cụ được giới thiệu. và biết cách sử dụng các công cụ này để giải quyết các vấn đề về phân tích cả về lý thuyết lẫn thực hành

1.1.3, 1.3.1, 2.3,

2.4.4

a, c, i, k

1.1.3, 1.2.5. 2.1

a, e

1.1.3, 1.2.5, 2.1

a, e

1.1.3, 1.2.5, 2.1

a, e

L.O.1 Sinh viên phải sử dụng thành thạo các dụng cụ phân tích (buret, pipet, cân phân tích) trong phịng thí nghiệm. và nắm vững cách tiến hành phương pháp phân tích. Ngồi ra, sinh viên phải phát triển kỹ năng làm việc chính xác và óc quan sát nhạy bén cũng như biết cách tiến hành nghiên cứu thực nghiệm

1.1.3, 1.2.3, 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.2 Hiệu chỉnh dụng cụ đo lường trong phân tích – Hiệu 1.1.3, a, b, e

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

chỉnh pipet 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5 L.O.3 Ứng dụng phương pháp phân tích khối lượng 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.4 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ 1: Chuẩn độ axit – baz 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.5 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ 2: Chuẩn độ tạo tủa 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.10 Ứng dụng phương pháp chuẩn độ điện thế 1.1.3, 1.2.3. 2.1.3,

2.1.5

a, b, e

L.O.1 Students have to understand fundamental concepts and theory of analytical chemistry; the principles of chemical analytical methods as well as some presented instrumental analysis methods. Students can develop skills and apply studied knowledge in solving not only theorical but also practical analytical problems.

1.1.3, 1.3.1, 2.3, 2.4.4

a, c, i, k

L.O.2 Practice the calibration of volumetric glassware (pipet of buret)

1.1.3, 2.1 a, e L.O.3 Chemical analysis methods: general concepts and 1.1.3, 1.2.5, a, e

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

basic priciples. Gravimetric methods and Volumetric titration methods. Application of these methods in the practical problems.

2.1

L.O.4 Instrumental methods: General concepts and basic principles. UV – Vis spectrophotometric and potential titration methods. Application of these methods.

1.1.3, 1.2.5, 2.1

a, e

L.O.1 students must well manipulate analytical instruments (burette, pipette, analytical balance…) and master how to perform the methods of gravimetry, titrimetry, VIS-UV spectrophotometry, potentiometric titrimetry and simple chromatography. Moreover, students develop skill in making accurate and elevant observations as well as examine ways in which experimental research might be performed.

1.1.3, 1.2.3, 2.1, 2.2

a, b, e

L.O.2 Calibration of volumetric glassware – practice calibration of a pipet..

1.1.3, 1.2.3, 2.1, 2.2

a, b, e L.O.3 Know how to do experiments of gravimetric

method.

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e L.O.4 Know how to do experiments of titration 1: Acid

– base titration

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e L.O.5 Know how to do experiments of titration 2:

precipitation titration

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e L.O.6 Know how to do experiments of titration 3:

Oxidation – Reduction titration

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e L.O.7 Know how to do experiments of titration 4:

Complexometric titration

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e L.O.8 Know how to do experiments of UV-Vis

spectrophotometric 1: Determine one color component in solution.

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e

L.O.9 Know how to do experiments of UV-Vis spectrophotometric 2: Simultaneous determine two color components in solution.

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e

L.O.10 Know how to do experiments of potential titration

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e L.O.11 Determine the water hardness and application of

ion-exchange chromatography to soften hard water.

1.1.3, 1.2.3. 2.1.3, 2.1.5

a, b, e

5. Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:

Sinh viên phải lên lớp thường xuyên. Sinh viên phải làm các bài tập tự luận và trắc nghiệm theo yêu cầu của giáo viên và nộp cho giáo viên.

Điểm: Điểm kiểm tra giữa kỳ: 20%, điểm phần thí nghiệm: 30%, Thi cuối kỳ: 50%, trắc nghiệm và tự luận, kể cả phần thực hành.

Sinh viên có điểm tổng kết < 5/10 thì không đạt yêu cầu môn học này và điểm môn học là tổng

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

điểm kiểm tra, điểm thí nghiệm và điểm thi.

Learning Strategies & Assessment Scheme:

Students have to go to the class usually. They must do tests and exercises at home depend on their lecturers then submit the results completely.

Grade: Mid-term exam: 20%, Laboratory experiment: 30% , final exam 50% including test of experiment.

Students have final score below 5/10 will be fail and the final score will be calculated base on mid term and final exam.

6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:

 TS-GVC Trần Thị Kiều Anh - Khoa Kỹ thuật Hóa học.  TS-GV Nguyễn Thị Lan Phi - Khoa Kỹ thuật Hóa học.

 ThS-GVC Nguyễn Thị Thu Vân (thỉnh giảng) - Khoa Kỹ thuật Hóa học.

7. Nội dung chi tiết:

Lý thuyết

1

Giới thiệu môn học:

- Giới thiệu về giảng viên.

- Giới thiệu nội dung chương trình. - Giới thiệu tài liệu tham khảo. - Trình bày cách đánh giá mơn học.

- Hướng dẫn sinh viên cách học trên lớp/ ở nhà/ làm bài tập trắc nghiệm. - Giới thiệu về ý nghĩa và tính liên quan của mơn học đến chương trình đào tạo. 1 Chương 1 : Đại cương về hóa phân tích

− Nội dung và u cầu của hóa phân tích − Phân loại các phương pháp phân tích

− Các loại phản ứng hóa học dùng trong hóa phân tích − Các giai đoạn của một phương pháp phân tích

2 Chương 2 : Nhắc lại một số kiến thức cần cho hóa phân tích:

− Dung dịch – nồng độ dung dịch

− Cân bằng hóa học. Định luật tác dụng khối lượng − Định luật tác dụng đương lượng

3,4 Chương 3 : Hằng số đặc trưng của các CBHH đơn giản trong nước

− Cân bằng trao đổi điện tử − Cân bằng trao đổi tiểu phân

− Ưng dụng: Xét tính định lượng của CBHH- Tính pH của DD acid, DD baz, DD đệm. 4, 5 Chương 4 : Hằng số đặc trưng điều kiện của các CBHH trong nước

− Khái niệm về cân bằng nhiễu.

− Hằng số đặc trưng điều kiện của cân bằng trao đổi điện tử − Hằng số đặc trưng điều kiện của bán cân bằng trao đổi tiểu phân − Ưng dụng

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

6 Chương 5 : Phương pháp phân tích khối lượng.

− Nguyên tắc.

− Phân loại các phương pháp khối lượng

− Các giai đoạn của PP phân tích khối lượng kết tủa − Ưng dụng

7, 8, 9, 10

Chương 6: Phương pháp phân tích thể tích:

− Các khái niệm cơ bản về phương pháp phân tích thể tích – chuẩn độ − Đường chuẩn độ và điểm tương đương

− Chất chỉ thị trong phương pháp phân tích chuẩn độ − Các chất chỉ thị trong từng nhóm phương pháp chuẩn độ

− Các cách thức chuẩn độ: chuẩn độ trực tiếp, chuẩn độ ngược và chuẩn độ thay thế − Cách tính kết quả trong phương pháp phân tích thể tích

− Sai số hệ thống trong phương pháp phân tích thể tích

− Các phương pháp chuẩn độ thông dụng: Chuẩn độ axit – base, chuẩn độ tạo tủa, chuẩn độ oxy hóa khử, chuẩn độ tạo phức.

11 Chương 7 : Đại cương về PP phân tích hóa lý - Khái qt về các PP phân tích phổ

− Bức xạ điện từ

− Tương tác giữa bức xạ điện từ và vật chất − Nguyên lý cấu tạo quang phổ kế

− Định luật Lambert – Beer

12 Chương 8 : Phổ tử ngoại – khả kiến

− Các thuyết của quá trình điện hóa

− Phân loại các phương pháp phân tích điện hóa

− Phép đo thế và các loại điện cực trong phương pháp đo thế − Phương pháp chuẩn độ điện thế

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

14 Chương 10 : Một số phương pháp sắc ký đơn giản

− Đại cương về phương pháp sắc ký

− Giới thiệu một số phương pháp sắc ký đơn giản : Sắc ký giấy và sắc ký ion 15 Chương 11 : Xử lý số liệu thực nghiệm theo PP thống kê:

− Các đại lượng thống kê và các loại sai số trong hóa phân tích. − Sự phân phối của sai số ngẫu nhiên – đường cong sai số chuẩn − Ưng dụng

Thực hành

6 Hiệu chỉnh dụng cụ thể tích – xác định thể tịch thực của pipet bằng phương pháp cân

+ Cơ sở lý thuyết:

- Nguyên tắc hiệu chỉnh dụng cụ thể tích + Thực hành:

− Thực hành xác định thể tích thực pipet bằng phương pháp cân 7 Phương pháp phân tích khối lượng

− Xác định dung dịch KMnO4 bằng dung dịch chuẩn H2C2O4.

− Xác định dung dịch Na2S2O3 bằng dung dịch chuẩn K2Cr2O7. 11 Phương pháp chuẩn độ 4: Chuẩn độ phức chất

+ Cơ sở lý thuyết.

Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ tạo phức – phép chuẩn độ EDTA. + Thực hành:

− Xác định đồng thời Fe3+ and Al3+ trong dung dịch bằng phép chuẩn độ EDTA

12 Phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến 1: Định lượng 1 cấu tử có màu trong dung dịch

+ Cơ sở lý thuyết.

Định luạt Lambert – Beer và kỹ thuật đường chuẩn. + Thực hành:

− Xác định Fe2O3 trong CaCO3 bằng phương pháp quang phổ Vis theo kỹ thuật đường chuẩn.

13 Phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến 2: Định lượng đồng thời 2 cấu tử có màu trong dung dịch

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

+ Cơ sở lý thuyết.

Định luạt Lambert – Beer và định luật cộng độ hấp thu + Thực hành:

− Xác định đồng thời Ni2+ và Co2+ trong cùng 1 dung dịch

− Xác định phẩm màu thực phẩm sunset yellow và ponceaur 4R trong mẫu đường xay có màu dùng trong trong thực phẩm

14 Phương pháp chuẩn độ điện thế (hay phương pháp sắc ký trao đổi ion)

+ Cơ sở lý thuyết.

Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ điện thế (hay nguyên tắc của phương pháp sắc ký trao đổi ion). + Thực hành:

− Xác định mẫu nước kiềm bằng chuẩn độ điện thế

(hay Xác định độ cứng và ứng dụng nhựa trao đổi ion làm mềm nước).

- Method to evaluate of subject.

- Guide for student how to study in class/ at home/ problems. - Effect of subject on all program as well on industry. 1 Chapter 1: General of analytical chemistry

− Contents and requirements of analytical chemistry − Claasification of analytical chemistry methods − Type of chemical reactions in analytical chemistry − Steps of a chemical analysis procedure.

2 Chapter 2: Remind the basic knowledges that required for analytical chemistry

− Solution and solution concentration. − Chemical balance and law of mass action.

− Equivalant weight, equivalent point and the law of equivalent weight

3,4 Chapter 3: Equilibrium constants of simple chemical reaction in aqueous solution.

− Oxidation - reduction reactions. − Acid – base reactions

− Complexation reactions − Precipitation reactions

− Application: checking quantitative chemical reactions, calculating the pH of acid solution, base solution and buffer solution.

4, 5 Chapter 4: Conditional equilibrium constants of chemical reactions in aqueous solution

− Concept of interfering reaction.

− Conditional equilibrium constants of oxidation – reduction reactions. − Conditional equilibrium constants of acid – base reactions.

− Conditional equilibrium constants of complexation reactions − Conditional equilibrium constants of precipitation reactions. − Application of conditional equilibrium contanst.

6 Chapter 5: The gravimetric analysis method:

− Basic principles of gravimetry. − Kinds of gravimeric methods.

− Steps of a Gravimetric precipitation methods. − Application of gravimetric analysis.

</div>