Báo cáo thực hành hóa phân tích 4 trắc quang

Bài 1: PHÂN HỦY MẪU BẰNG PESUNFAT VÀ XÁC ĐỊNH TỔNG
PHOTPHO TRONG NƯỚC (SMEWW 4500-P B).
1.1. Nguyên tắc
Mẫu được phân hủy bằng pesunfat trong môi trường axit để chuyển các dạng
của photpho có trong mẫu thành octo photphat. Tổng photpho được xác định thông
qua việc xác định octo photphat tạo thành trong dung dịch phân hủy bằng phương
pháp axit ascorbic.
1.2. Bảo quản mẫu: Axit hóa mẫu đến pH < 2 bằng H 2SO4 hoặc HCl và bảo quản ở
4°C hoặc làm lạnh sâu mà không cần thêm bất cứ hóa chất bảo quản nào.
1.3. Thiết bị, dụng cụ
− Autoclave hoặc thiết bị phân hủy mẫu (100-1100C)
− Chai thủy tinh có nút vặn chịu nhiệt
− Máy quang phổ UV-VIS.
1.4. Hóa chất
− Chỉ thị phenolphtalein: 1% trong etanol
− Dung dịch H2SO4 10 N: cẩn thận thêm 300 ml H 2SO4 (98 %, d = 1,84 g/ml) vào
600 ml nước cất và pha loãng đến 1000 ml
− (NH4)2S2O8 hoặc K2S2O8 rắn
− Dung dịch NaOH 1 M: hòa tan 40 g NaOH trong nước và pha loãng đến 1000 ml
1.5. Quy trình phân hủy mẫu
Lấy 50,0 ml mẫu cho vào chai thủy tinh có nút vặn, thêm 1 giọt chỉ thị
phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng thì thêm từng giọt dung dịch H 2SO4 10
N đến khi mất màu hồng. Thêm 1 ml dung dịch H 2SO4 10 N và 0,4 g (NH4)2S2O8
hoặc 0,5 g K2S2O8 rắn, vặn chặt nút. Cho mẫu vào autoclave hoặc thiết bị phân hủy
mẫu và đun nóng ở 100-1100C trong khoảng 30 phút. Để nguội đến nhiệt độ phòng.
1


Thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein và trung hòa bằng NaOH 1 M đến khi vừa xuất
hiện màu hồng. Chuyển toàn bộ mẫu sang bình định mức và định mức đến 100 ml
bằng nước cất.

(Lưu ý: − Nếu dùng dung dịch pesunfat thì phải chuẩn bị trước khi sử dụng
− Trong trường hợp xuất hiện kết tủa khi trung hòa bằng NaOH thì không được lọc
bỏ kết tủa) P trong dung dịch phân hủy (ở dạng octo photphat) được xác định bằng
phương pháp axit ascorbic. Xây dựng đường chuẩn với nồng độ photphat trong
khoảng 0,05 ÷ 1,0 mg P-PO4 3- /l).
 Kết quả thí nghiệm: Thu được Photpho trong dung dịch phân hủy được xác

định bằng phương pháp axit ascorbic ở bài tiếp theo.

2


Bài 2: XÁC ĐỊNH PHOTPHO TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
AXIT ASCORBIC (SMEWW 4500-P E)
2.1. Nguyên tắc.
Amoni molypdat và kali antimonyl tatrat phản ứng với octo photphat trong
môi trường axit tạo thành axit dị đa photpho molypdic. Axit dị đa này bị khử thành
xanh molypden bằng axit ascorbic. Đo mật độ quang của dung dịch ở bước sóng
880 nm có thể xác định được nồng độ P.
Tùy thuộc vào việc xử lý mẫu nước cần phân tích mà kết quả xác định P có thể
được phân thành:
− Photpho phản ứng (photpho hoạt động): bao gồm octo photphat, các
photphat ngưng tụ khác như pyro -, tripoly -, hecxa, meta photphat, một số hợp chất
photphat hữu cơ.
− Photpho thủy phân trong axit: bao gồm các poly photphat không có phản
ứng tạo sản phẩm xanh molypden. Các dạng photpho này sẽ bị chuyển thành
photpho phản ứng, sau khi đun sôi trong axit một thời gian.
− Photpho tổng: gồm tất cả các dạng hợp chất chứa photpho trong nước ở
dạng tan hay các hạt chất rắn. Để xác định tổng P, cần phân hủy mẫu nước bằng
một trong các phương pháp sau:

• Phân hủy bằng hỗn hợp HNO3 - HClO4
• Phân hủy bằng hỗn hợp H2SO4 - HNO3
• Phân hủy bằng pesunfat.

2.2. Yếu tố ảnh hưởng .
− Asen (> 0,1 mg/L) ảnh hưởng đến việc xác định P bằng phương pháp này, do asen
cũng tạo ra sản phẩm có màu xanh tương tự như P.
− Cr(VI) và NO2 - ở nồng độ 1 mg/L gây ra sai số âm khoảng 3%, hoặc 10 ÷ 15%
với nồng độ 10 mg/L.
− S 2- , SiO3 2- không ảnh hưởng ở khoảng nồng độ 1,0 ÷ 10 mg/L.
3


2.3. Bảo quản mẫu.
− Xác định các dạng photpho hòa tan: lọc mẫu ngay sau khi lấy và bảo quản ở ≤
-10°C hoặc bằng cách thêm 40 mg HgCl2 trong 1 lít mẫu (việc thêm HgCl2 sẽ bảo
quản mẫu được lâu hơn nhưng khuyến cáo không nên dùng vì lý do môi trường).
− Xác định các dạng của photpho: bảo quản lạnh ở ≤ -10°C, không được axit hóa
mẫu hay bảo quản mẫu bằng CHCl3.
− Xác định tổng photpho: axit hóa mẫu đến pH < 2 bằng H 2SO4 hay HCl và bảo
quản ở 4°C hoặc làm lạnh sâu mà không cần thêm bất cứ hóa chất bảo quản nào.
2.4. Dụng cụ hóa chất.
2. 4.1. Dụng cụ – Thiết bị.
− Máy quang phổ UV-VIS.
− Các dụng cụ thủy tinh để pha chế và bảo quản, thuốc thử...
2.4.2. Hóa chất.
− Dung dịch H2SO4 5 N: pha loãng 70 ml H2SO4 (98 %, d = 1,84 g/ml) thành 500
ml bằng nước cất.
− Dung dịch kali antimonyl tatrat: hòa tan 1,3715 g K(SbO)C 4H4O6.½H2O vào 400
ml nước cất trong bình định mức 500 ml, sau đó định mức thành 500 ml. Bảo quản

trong bình có nút thủy tinh.
− Dung dịch amoni molypdat: hòa tan 20 g (NH 4)6Mo7O24.4H2O trong 500 ml nước
cất. Bảo quản dung dịch trong bình thủy tinh có nút.
− Dung dịch axit ascorbic 0,01 M: hòa tan 1,76 g axit ascorbic trong 100 ml nước
cất. Dung dịch bền trong 1 tuần khi bảo quản ở 4oC.
− Dung dịch thuốc thử hỗn hợp: trộn cẩn thận theo thứ tự sau: 50 ml dung dịch
H2SO4 5 N, 5 ml dung dịch kali antimonyl tatrat, 15 ml dung dịch amoni molypdat
và 30 ml dung dịch axit ascorbic. Lắc đều sau khi thêm mỗi thuốc thử. Nếu trong
4


quá trình trộn hỗn hợp, dung dịch bị đục, thì lắc và để yên vài phút đến trong, sau
đó mới thêm tiếp dung dịch thuốc thử mới vào. Thuốc thử hỗn hợp bền trong 4 giờ.
− Dung dịch gốc photphat: hòa tan 219,5 mg KH 2PO4 khan và định mức đến 1000
ml bằng nước cất. 1,00 ml dung dịch này chứa 50,0 µg P-PO4 3- (nồng độ: 50 mg PPO4 3- /L).
− Dung dịch photphat trung gian: pha loãng 10,0 ml dung dịch photphat gốc thành
100 ml bằng nước cất. 1,00 ml dung dịch này chứa 5,0 µg P- PO4

3−

(nồng độ: 5,0

mg P-PO4 3- /L).
− Dung dịch photphat làm việc: pha loãng 5,0 ml dung dịch photphat trung gian
thành 100 ml bằng nước cất. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,25 µg P- PO4 3- (nồng
độ: 0,25 mg P-PO4 3- /L).
2.5. Quy trình phân tích.
Lấy 10,0 ml mẫu vào ống nghiệm hay bình tam giác, thêm 1 giọt chỉ thị
phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng, thì thêm từng giọt H 2SO4 5 N đến lúc
mất màu. Thêm 1,6 ml dung dịch thuốc thử hỗn hợp, lắc cẩn thận. Để yên 10 phút

(nhưng không quá 30 phút), rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng 880 nm, với
dung dịch mẫu trắng làm dung dịch so sánh.

5


Xây dựng đường chuẩn:
− Pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0,01 ÷ 0,25 mg P-PO 4

3-

/L theo bảng

sau:.
Bảng: Dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0,01 ÷ 0,25 mg P-PO 4 3- /L.
STT
Dung dịch chuẩn

1

2

3

4

5

Thể tích dd phptphat làm việc
0,1

0,2
0,3
0,4
0,5
(ml)
Thể tích dd thuốc thử hỗn hợp
1,6
1,6
1,6
1,6
1,6
(ml)
Thể tích nước cất (ml)
9,9
9,8
9,7
9,6
9,6
Nồng độ photphat (mg P0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
PO43-/L)
− Cách tiến hành xác định photphat trong các mẫu chuẩn như quy trình trên.

6
1
1,6
9

0,1

− Mẫu trắng: tương tự như mẫu chuẩn nhưng thay dung dịch làm việc bằng nước
cất.
− Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CP-PO43-).

6


Kết quả thí nghiệm
Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CP-PO43-)


•

Nồng độ photphat (mg P-PO43-/L)

0,01

0,02
0,11
Mật độ quang (A)
0,008
4
Từ dữ liệu trên ta có đồ thị đường chuẩn như sau:

0,03
0,021

0,04

0,02
6

0,05

0,1

0,033 0,064

- Phương trình đường chuẩn y =0,6223x + 0.0017, hệ số tương quan r = 0,9998.
Nồng độ photphat trong mẫu được xác định dựa vào phương trình đường
chuẩn.
- Đo độ hấp thụ quang (A) của mẫu là 0,026 (Abs).
Theo phường trình đường chuẩn ta có:
y =0,6223x + 0.0017
 Amẫu = 0,6223Cmẫu + 0.0017
 0,026 = 0,6223Cmẫu + 0.0017
 Cmẫu = 0,039 (M)
Vậy hàm lượng photpho trong nước được xác định bằng phương pháp axit ascorbic
là: Cmẫu = 0,039 (M)

7


Bài 3: XÁC ĐỊNH OXY HÒA TAN TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG
PHÁP WINKLER
3.1. Khái niệm DO.
DO (Dessolved Oxygen) là lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô
hấp của các thủy sinh. Trong các chất khí hòa tan trong nước, oxy hòa tan đóng một
vai trò rất quan trọng. oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là

điều kiện không thể thiếu của quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật. Khi nước
bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan
trong nước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ thấp hơn so với DO bảo hòa tại
điều kiện đó. Vì vậy DO được sử dụng như một thong số để đánh giá mức độ ô
nhiễm chất hữu cơ của các nguồn nước. DO có nghĩa lớn đối với quá trình tự làm
sạch của sông. Đơn vị tính của DO thường dùng là mg/l.
3.2. Nguyên tắc.
Trong môi trường kiềm, DO sẽ oxy hóa Mn(II) được thêm vào đến Mn(IV):
MnSO4 + KOH = Mn(OH)2 + K2SO4
Mn(OH)2 + O2 = 2H2MnO3
Tiếp đó, Mn(IV) sẽ oxy hóa I- them vài đến I2 trong môi trường acid:
H2MnO3 + 2KI + 2H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + 3H2O + I2
Lượng I2 sinh ra (tương ứng lượng DO có ban đầu) sẽ được xác định bằng
cách chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3, chỉ thị tinh bột:
I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI
3.3. Các ion cản trở.
Các tác nhân oxy hóa như NO 2- , Fe3+: do khả năng oxy hóa I-, thêm vào với
phản ứng (1.3), đưa đến kết quả lớn hơn ( sai số dương).
Các tác nhân khử như SO32-, Fe2+, S2-: do khả năng khử I2 tạo ra từ phản ứng
(1.3), đưa đến kết quả nhỏ hơn ( sai số âm).
Phương pháp Winkler cải tiến: sử dụng NaN3 (natri azit) để loại trừ sự cản trở
của NO2-. Khi đó, lúc acid hóa:
NaN3 + H+ = HN3 + Na+
8


HN3 + NO2- + H+ = N2 + N2O + H2O
3.4. Tiến hành
-

Dùng xi-phông hay ống hút lấy mẫu vào đầy chai Winkler. Chú ý sao cho
đầu hút sát đáy chai và mẫu dâng đầy dần, để mẫu tràn khỏi chai một ít. Đậy

-

nút chai cho tràn mẫu thừa.
Dùng pipet thêm 1ml dd MnSO4 vào, cho đầu pipet gần sát đáy chai rồi từ từ

-

thả thuốc thử và kéo lên dần.
Bằng cách tương tự, thêm 1ml dd axit-iodua-kiềm.
Đậy nút chai, trộn đều bằng cách lật đảo chai vài lần.
Để yên cho kết tủa Mn(OH)2 dạng bông lắng xuống dưới ½ chiều cao chai
Thêm 1ml H2SO4 (hay H3PO4) đậm đặc (cho acid chảy dọc xuống từ cổ chai)
Đậy nút chai, lắc để trộn lẫn vài lần, cho đến khi tan hết kết tủa bông
Lấy chính xác 50ml dung dịch màu vàng sẫm cho vào bình nón (lấy vào 2

-

bình)
Chuẩn độ mỗi bình bằng Na 2S2O3 0,01N chuẩn, chỉ thị tinh bột. (Cho dung
dịch Na2S2O3 đến khi có màu vàng rơm rồi mới them chỉ thị và chuẩn độ tiếp
cho đến khi màu xanh biến mất).

Chú ý: nếu mẫu lấy ở hiện trường xa PTN thì phải cố định oxy bằng các bước từ
(1) đến (5) và bảo quản lạnh.
3.5. Tính toán
Nồng độ DO được tính theo công thức:
DO (mg/l) =

Trong đó: X là thể tích Na2S2O3 0,01N tiêu tốn, ml
V là thể tích chai Winkler, ml

9




Kết quả thí nghiệm
Sau khi chuẩn độ 2 bình bằng dung dịch chuẩn Na 2S2O3 0,01N, ta có thể tích

Na2S2O3 tiêu tốn lần lượt là 0,4ml; 0,4ml và thể tích chai Winkler là 150ml.
Từ kết quả trên ta thấy nồng độ DO của bình 1 và bình 2 bằng nhau do thể
tích chuẩn độ 2 bình bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,01N bằng nhau.
Trong môi trường kiềm, DO sẽ oxy hóa Mn(II) được thêm vào đến Mn(IV):
MnSO4 + 2KOH = Mn(OH)2 + K2SO4
2Mn(OH)2

+

O2

=

2H2MnO3

10-3 (mmol)  2.10-3
Tiếp đó, Mn(IV) sẽ oxy hóa I- them vài đến I2 trong môi trường acid:
H2MnO3 + 2KI + 2H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + 3H2O + I2
2.10-3

2.10-3



Lượng I2 sinh ra (tương ứng lượng DO có ban đầu) sẽ được xác định bằng
cách chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3, chỉ thị tinh bột:
I2

+

2.10-3

2Na2S2O3 =
 4.10-3 (mmol)

Số mmol của Na2S2O3 (do số e trao đổi n=1)

= CM.V = 0,01.0,4= 4.10-3 (mmol)
Theo phương trình trên ta có:

= 1.10-3 (mmol)
Khối lượng của oxi có trong nước.

= 1.10-3.32 = 0,032 (mg).
Nồng độ DO trong mẫu nước phân tích là:

DO (mg/L) = (mg/L).

10

Na2S4O6 +

2NaI


Bài 4: XÁC ĐỊNH ĐỒNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG VI SAI
4.1 Cơ sở phương pháp.

Hàm lượng đồng trong hợp kim được xác định theo phương pháp quang phổ
đo quang vi sai ở dạng phức Cu(NH3)42+ . Phức này có cực đại hấp phụ ở bước sóng
cực đại 620nm. Độ hấp thụ quang dung dịch phân tích được đo với dung dịch so
sánh là dung dịch phức chất có nồng độ Co đã biết. Có hai cách xác định nồng độ
theo phương pháp đo vi sai là phương pháp đồ thị chuẩn và phương pháp tính.
4.2 Cách tiến hành.
4.2.1 Phương pháp đồ thị chuẩn.
Chuẩn bị 5 bình định mức loại 25ml pha chế dãy dung dịch chuẩn có thành
phần như bảng sau:

CuSO4 0.05M
NH4OH 10%
Nước cất
Độ hấp thụ

B1
1 ml
A0

B2
B3

B4
2 ml
3 ml
4 ml
Khoảng 5ml lấy bằng ống đong.
Thêm vừa đủ tới vạch rồi lắc đều.
A1’
A2 ’
A3’

B5
5 ml
A4 ’

Lấy chính xác một thể tích Vx dung dịch CuSO 4 (mẫu phân tích), thêm
khoảng 5ml dung dịch NH4OH 10% đem đo quang với dung dịch so sánh như trên
tại bước sóng 620 nm. Giả sử ta đo được độ hấp thụ quang của dung dịch nghiên
cứu là Ax’ ta sẽ có biểu thức như sau:
Ax’ = Ax - A0 = ɛl(Cx – C0).
Dựa vào đồ thị chuẩn A’- C ta dễ dàng tính được nồng độ CX.

11


 Kết quả thí nghiệm

A’1 = 0,105
A’2 = 0,211
A’3 = 0,322
A’4 = 0,428

A’x = -0,047
 Xác định đồng theo phương pháp đồ thị chuẩn
Áp dụng công thức pha loãng C1V1 = C2V2 ta tính được nồng độ và mật độ quang
sau khi đo như sau:
B1

B2

Nồng độ C
Mẫu trắng
0.004
(M)
Mật độ
quang A
Mẫu trắng
0,105
(Abs)
Từ dữ liệu trên ta có đường chuẩn như sau:

B3

B4

B5

0,006

0,008

0,01

0,211

0,322

0,428

Phương trình đường chuẩn: y = 54x – 0,1115 với hệ số tương quan r = 0,99995.

12


Hàm lượng Cu2+ được xác định dựa trên phương trình đường chuẩn
y = 54x – 0,1115
Ax’ = 54CCu2+ – 0,1115
-0,047 = 54CCu2+ – 0,1115
CCu2+ = 1,194.10-3 (M)
Vậy hàm lượng CuSO4 được xác định dựa trên phương trình đường chuẩn là:
CCu2+ = 1,194.10-3 (M)

4.2.2 Phương pháp tính.
Chuẩn bị 3 bình định mức có dung tích 25ml pha chế một dung dịch có thành
phần như sau:

CuSO4 0,05M
NH4OH 10%
Nước cất
Độ hấp thụ

Dung dịch chuẩn Dung dịch so sánh

MKT
3ml
1ml
C=x
Khoảng 5ml lấy bằng ống đong.
Thêm vừa đủ tới vạch rồi lắc đều.
Ai ’
0.00
Ax’

Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở trên ở bước sóng 620nm.
Từ biểu thức (2) (3) ta có: = Suy ra Cx = (Ci - C0) + C0
Hay có thể viết: Cx = F.Ax’ + C0 (F=)
Như vậy với phương pháp tính toán ta chỉ cần đo độ hấp thụ quang của dung
dịch phân tích và độ hấp thụ quang của một dung dịch chuẩn có nồng độ C i thay cho
việc phải đo độ hấp thụ quang của nhiều dung dịch chuẩn như phương pháp đồ thị
chuẩn. Từ các kết quả thu được tính toán nồng độ CuSO 4 trong mẫu kiểm tra theo
phương pháp tính

13




Kết quả thí nghiệm
Ai’= 0,204 (Abs)
Ax’= -0,047 (Abs)

Áp dụng công thức pha loãng C1V1 = C2V2 ta tính được nồng độ CuSO4 sau khi định
mức 25ml và đo được mật độ quang như sau:

Nồng độ CuSO4 đã định
mức
Mật độ quang A

Dung dịch chuẩn

Dung dịch sao sánh

Ci = 0,006 M

C0 = 0,002 M

Ai’ = 0,204

0,00

Vậy nồng độ CuSO4 trong mẫu kiểm tra là:

Cx = (Ci - C0) + C0
= (0,006 – 0,002) + 0,002
= 1,078.10-3 (M).

 Nhận xét: Như vậy có hai cách xác định nồng độ CuSO 4 theo phương pháp vi sai

là phương pháp đồ thị chuẩn với kết quả CCu2+ = 1,194.10-3 (M) và phương pháp
tính với kết quả CCu2+ = 1,078.10-3(M). Việc hai kết quả trên có sự chệnh lệch có
thể do:
- Thao tác đo mật độ quang.
- Thời gian đo mật độ quang của 2 phương pháp.

14