BÀI GIẢNG: HÓA PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG ppsx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG
#"
MÔN HỌC
HÓA PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG
GIÁO VIÊN: TS. TRƯƠNG THỊ TỐ OANH
1
ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA MÔI TRƢỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG
GV: Tiến Sĩ TRƢƠNG TỐ OANH
2
Chƣơng I
GIỚI THIỆU CHUNG
I.1 Khái niệm về hóa học phân tích
Hóa phân tích là :
 ngành khoa học quan trọng trong:
 nghiên cứu khoa học;
 điều tra cơ bản;
 đánh giá chất lƣợng sản phẩm…
 ngành hoá học nghiên cứu về thành phần cấu tạo
và hàm lƣợng các thành phần trong mẫu khảo sát.
 sự tích hợp của nhiều ngành khoa học: vật lý, toán
học - tin học, sinh học - môi trƣờng, vũ trụ, hải
dƣơng học, địa chất, địa lý…
3
 Đối tƣợng nghiên cứu
- các chất có sẳn trong thiên nhiên (đất, nƣớc,
không khí, quặng, tinh dầu…)
- các sản phẩm của công nghiệp…
 Các khái niệm
- thành phần hoá học

- phƣơng pháp phân tích
- phƣơng tiện phân tích
- quy trình phân tích
4
I.2 Mục đích phân tích
Nhiệm vụ cơ bản của hóa phân tích ngày nay:phân
tích định tính, định lƣợng, xác định cấu trúc, đánh
giá kết quả và chất lƣợng sản phẩm…
Xác định sự hiện diện và hàm lƣợng
của các chất gây ô nhiễm môi trƣờng
Tìm hiểu nguyên nhân
Đánh giá mức độ ô nhiễm
môi trƣờng do các chât gây ra
Đề xuất biện pháp xử lý
(giảm thiểu& loại trừ)
M
Ô
I
T
R
Ƣ
Ờ
N
G
5
 Các phƣơng pháp phân tích
 phƣơng pháp hoá học (pp thể tích, khối lƣợng)
 phƣơng pháp vật lý (quang, điện, nhiệt…)
 phƣơng pháp hoá lý (pp phổ, pp điện hoá, pp sắc
ký, pp phóng xạ)

 phƣơng pháp vi sinh
 phƣơng pháp phân tích động học
 Các kỹ thuật phân tích
* phân tích thô
* phân tích bán vi lƣợng
* phân tích vi lƣợng
* phân tích siêu vi lƣợng
6
 Các phản ứng hoá học đƣợc sử dụng
- phản ứng kết tủa
(định tính và định lƣợng)
- phản ứng oxy hoá khử
(định tính và định lƣợng)
- phản ứng tạo phức
(định tính và định lƣợng)
- phản ứng trung hoà
(định lƣợng)
7
I.3 Đảm bảo chất lƣợng phân tích
 Đảm bảo chất lượng (Quality Assurance – QA)
 Đánh giá chất lượng (Quality Assessment - QA)
các chuẩn mực đánh giá:
- độ đúng (accuracy)
- độ chính xác (precision)
- độ nhạy (sensivity)
nhằm bảo đảm cho việc phân tích đạt các tiêu
chuẩn chất lƣợng quy định.
 Kiểm soát chất lượng (Quality Control - QC)
là quá trình xảy ra ‘sau khi có kết quả’, sử dụng xử
lý thông kê để chọn lọc các kết quả phân tích,

loại bỏ các sai số thô có thể làm sai lệch kết quả
cuối cùng của sự phân tích
8
I.4 An toàn trong phân tích
Để tránh sự cố có thể xãy ra trong quá trình thực
hiện các qui trình phân tích, cần phải:
 tuân thủ nghiêm ngặt các qui định làm việc
trong phòng thí nghiệm hoặc tại hiện trƣờng;
 tuân thủ nghiêm ngặt các bƣớc tiến hành trong
từng giai đoạn phân tích;
 khi sử dụng hoá chất phải hiểu rõ tích chất
độc hại của chúng (xem nhãn);
 khi sử dụng thiết bị phân tích, phải hiểu rõ
nguyên lý vận hành của thiết bị;
(xem nội qui phòng thí nghiệm)
9
Chương II
PHÂN TÍCH MÔI TRƢỜNG
II.1 Lý thuyết cơ bản về hoá phân tích
II.1.1 Cân bằng hoá học trong dung dịch
II.1.2 Sự hình thành các phức chất
II.1.3 Khái niệm về điện hoá
II.2 Lựa chọn phƣơng pháp phân tích
II.2.1 Môi trƣờng phân tích và thiết bị phân tích
II.2.2 Chọn phƣơng pháp áp dụng
II.2.3 Sai số trong phân tích
10
Chương II
PHÂN TÍCH MÔI TRƢỜNG
II.1 Lý thuyết cơ bản về hoá phân tích

Cân bằng
hoá học
Hình thành
phức chất
Điện hoá
(oxy hoá –
khử)
11
II.1.1 Cân bằng hoá học trong dung dịch
a) Nồng độ là gì?
 Nồng độ mol và nồng độ đƣơng lƣợng
 Nồng độ phần trăm (w/w; v/v; w/v)
II.1 Lý thuyết cơ bản về hoá phân tích
12
Tên gọi Công thức tính
Nồng độ mol
(mol/L)
Nồng độ đƣơng
lƣợng
(a)
(đlg/L)
Nồng độ molan
(mol/kg dmôi)
Nồng độ khối
lƣợng (g/L)
V(L)*M(g)
m(g)
C
M


MN
C*n
V(L)*
n
M(g)
m(g)
V(L)*θ
m(g)
C 
q(kg)*M(g)
m(g)
C
m

V(L)
m(g)
C
g/L

b) Cách tính các loại nồng độ
13
Trong đó
m : số gam chất tan
M : khối lƣợng phân tử chất tan
V : thể tích dung dịch
θ : số đƣơng lƣợng (g)
n: số ion H
+
; OH
-

hay số e
-
trao đổi của 1 mol chất
tan
14
100*
V(mL)
m(g)
C%
(g/mL)

Tên gọi Công thức tính
Nồng độ phần trăm
(g/g) (w/w)
Nồng độ phần trăm
(g/mL) (w/v)
Nồng độ phần trăm
(mL/mL) (v/v)
Độ chuẩn (g/mL),
(mg/mL)
100*
V(mL)
(mL)V
C%
X
(mL/mL)

100*
p)(g)(m
m(g)

C%
(g/g)


V(mL)
m(g)
T
(g/mL)

15
Ký hiệu qui ƣớc dùng cho các nồng độ có giá
trị rất nhỏ (hàm lƣợng vết)
ppm (parts per million) (10
-6
)
ppb (parts per billion) (10
-9
)
ppt (parts per trillion) (10
-12
)
16
c) Cân bằng trong dung dịch
 Hằng số cân bằng
Xét phản ứng tổng quát
nA + mB = pC + qD
Phản ứng đƣợc xem là xãy ra hoàn toàn khi:
: phản ứng có tính định lƣợng
6
cb

10K 
   
   
mn
qp
cb
BA
DC
K 
   
0cb
A
1000
1
A 
   
0cb
B
1000
1
B 
17
 Hoạt độ
Nếu dd chứa nhiều cấu tử (dạng ion) thì các
cấu tử này sẽ tƣơng tác lẫn nhau  nồng độ
thực C bị thay đổi, trong trƣờng hợp này C
đƣợc thay bằng hoạt độ a.
Hệ thức liên lạc giữa C và a :
a = f *C
hệ số hoạt độ f


các ion hiện diện trong
dung dịch (đƣợc biểu diển qua lực ion µ)
µ: lực ion; z
i
: điện tích ion; C
i
: nồng độ ion (mol/L)



n
i
zici
1
2
*
2
1
μ
18
µ ≤ 0.02
dd khá loãng
log f
i
= - 0.5*z
i
2
*
μ

0.02 < µ ≤ 0.2

log f
i
= - 0.5*z
i
2
*
μ
/1+(0.33*10
8
*b*
μ
)
= - 0.5*z
i
2
*
μ
/(1+
μ
)
µ > 0.2
dd khá đđ
log f
i
= [- 0.5*z
i
2

*
μ
/1+(0.33*10
8
*b*
μ
)]+Bµ

 Công thức tính f
Trong đó
b: bán kính hydrat của ion (b  3 - 4*10
-8
cm)
B:hằng số thục nghiệm thay đổi theo chất điện giải
19
d) Định luật tác dụng khối lƣợng
Định luật tác dụng khối lƣợng:
Trong 1 phản ứng hoá học số đương lượng của
các chất tham gia phản ứng phải bằng nhau
(khi ở trạng thái cân bằng)
Xét phản ứng hoá học
A + B = C + D
 số đƣơng lƣợng A = số đƣơng lƣợng B
 V
A
.C
A
.10
-3
= V

B
.C
B
.10
-3
V
A
.C
A
= V
B
.C
B
V
A
,V
B
: thể tích dd A và B tác dụng vừa đủ
C
A
,C
B
: nồng độ đƣơng lƣợng của A và B
20
II.1.2 Sự hình thành các phức chất
Ag(NH
3
)
2
+

= Ag(NH
3
)
+
+ NH
3
K
1
Ag(NH
3
)
+
= Ag+ + NH
3
K
2
< K
1
= 1/β
β : hằng số bền
Ion trung tâm
ligand
ligand
ligand
a) Định nghĩa
  
 




23
33
1
)Ag(NH
NH)Ag(NH
K
21
ML = M + L
α
M(OH)
OH
-
H
+
α
L(H)
pH ảnh hƣởng lên dịch chuyển cân bằng của phản
ứng  ảnh hƣởng đến độ bền của phức
K’= =
K’ =
(pH và K là 2 yếu tố ảnh hƣởng lên độ bền của phức)
b) Các yếu tố ảnh hưởng lên độ bền của phức chất

ảnh hưởng của môi trường acid/baz (pH)
ML
L'M'
   
OHMHL
αα
1

ML
LM


M(OH)L(H)
αα
K

22
ZnY
2-
= Zn
2+
+ Y
4-
α
Zn(OH,NH3)
OH
-
, NH
3
H
+
α
Y(H)
K’=

Ảnh hưởng của các chất tạo phản ứng khác
Y(H)NH3)Zn(OH,
αα

K

23
 ứng dụng trong hoá phân tích định tính
- phát hiện 1 ion (phản ứng có độ nhạy rất
cao);
- loại ảnh hƣởng của các ion cản trở (hiệu
ứng che);
- đẩy ion ra khỏi phức chất (dựa vào K của
các phức).
 ứng dụng trong hoá phân tích định lƣợng
- Chuẩn độ phức chất;
- phƣơng pháp phổ hấp thu phân tử (trắc
quang);
- phƣơng pháp điện hóa;
- sắc ký trao đổi ion.
c) Ứng dụng của phản ứng tạo phức trong hoá
học phân tích
24
II.1.3 Khái niệm về điện hoá
a) Điện thế của điện cực cân bằng-
Phương trình Nernst
R: hằng số khí (8,315J/độ mol)
F: hằng số Faraday (96487 Coulomb)
T: nhiệt độ tuyệt đối
a
ox
: hoạt độ chất oxi hoá
r ed
ox

0
red
ox
0
a
a
lg*
n
0,06
E
a
a
ln*
nF
RF
EE 