Phương pháp xác định ion iođua bằng điện cực màng chọn lọc bác iođua

TAP CHỈ KHOA HỌC ĐHQGHN, KHTN & CN. T.xx, Sò' 1, 2004

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
ION IOĐUA BANG ĐIỆN
c ự• c
•
•
M À N G C H Ọ N LỌC BẠC IO Đ U A
N guyễn Thị N hung, T rầ n Khiêm T h ẩm
Viện Khoa học & Công nghệ Việt N a m

1. Đ ặ t v ấ n để
Trong những n ă m gần đây, trong lĩnh vực p h â n tích mơi trường, việc th ay dần
các cơng cụ ph ân tích phức tạp, đ ắ t tiền bằng các d ụng cụ, th iế t bị p h â n tích kích
thước nhỏ, thao tác đơn giản, có độ nhạ y và độ chọn lọc cao đang là một nhu cầu xã
hội cấp thiết. Mặt khác, do u cầu và địi hỏi của cơng tác q u a n trắc môi trường
ngày càng cao, việc nghiên cứu r ú t ngắn thời gian p h â n tích và chi phí p h â n tích
cũng là một thách thức đơi vói các nhà khoa học. Nhu cầu đó của thực tiễn đã thúc
đẩy p h á t triển m ạn h mẽ lĩnh vực nghiên cứu chê tạo điện cực và k hả n ă n g ứng dụng
của chúng. Trong nhữn g n ă m vừa qua để t h a y dần các điện cực n h ậ p ngoại, chúng
tôi đã nghiên cứu t h à n h cơng quy trình cơng nghệ chê tạo điện cực r ắ n Ag2S, AgCl,
AgBr và ứng dụng vào p h â n tích [1-3]. Trong cơng tr ìn h này sẽ trìn h bày kêt quả
nghiên cứu quy trìn h cơng nghệ chế tạo điện cực Agl và khảo s á t quy trìn h xác định
ion iođua.
2. T h ự c n g h i ệ m v à p h ư ơ n g p h á p n g h i ê n c ứ u
2.1. H o á c h ấ t và t h i ế t bị
T ấ t cả các hoá c h ất sử d ụng trong p h â n tích đều thuộc loại tin h kh iêt và tinh
k h iết p h â n tích ( p.a).
Máy đo điện t h ế pMX 3000/ion của Đức
Điện cực so sá n h R 500 Đức
Điện cực chọn lọc ion p tự chê tạo.

Dung dịch ch u ẩn I' IM
C h ấ t ổn định lực ion K N 0 3 5M
Dung dịch các ion gây ả n h hưởng được p ha từ các muối tương ứng.
Các dung dịch có nồng độ t h ấ p hòn được pha h à n g ngày.
2.2. P h ư ơ n g p h á p t h ự c n g h i ê m
Nối điện cực m àng chọn lọc ion iođua và điện cực so s á n h R500 vào máy đo.
Rửa điện cực cạn í h ậ n bằn g nước cất, t h ấ m khô bằng giấy t h ấ m mềm rồi n h ú n g cả
hai điện cực vào cốc chứa du n g dịch p h â n tích, lắc đều du n g dịch. Khi giá trị mV ổn
định thì ghi kết quả đo, d ung dịch có nồng độ lỗng đo trước. S a u mỗi lần đo phải
rửa sạch điện cực b ằn g nước cất và t h ấ m khô b ằ n g giấy t h ấ m mềm.
9


N guyễn Thi N h u n g , T rầ n K h iê m T hả m

10

Bảo qu ản điện cực cẩn t h ậ n sau mỗi lần đo, điện cực so sá n h n g â m trong nước
cất, điện cực chỉ thị iot để khô và không được làm sước bể mặt.
Để xác định hà m lượng ion iođua chúng tôi đã sử d ụ n g phương ph áp đường
c huẩn và phương pháp thêm.
3. K ế t q u ả n g h i ê n c ứ u v à t h ả o l u ậ n
Chúng tôi đã nghiên cứu và tìm được điều kiện tối ưu để tạo được tinh thể
Ag2S, Agl từ A g N 0 3 và KI bằng cách sục khí H 2S hoặc cho d ung dịch KI vào dung
dịch A g N 0 3 trong môi trường N H 4OH . Đồng thời chúng tơi đã khả o sá t và tìm được
tỷ lệ thích hợp giữa Agl và Ag2S, chế độ nén để tạo đươc m àn g điện cực iođua và
hoàn thiện quy trình chế tạo điện cực có chất lượng tương đương điện cực nhậ p ngoại.
3.1. K iể m tr a c á c t h ô n g sô c ủ a đ i ê n cực A g l c h ế ta o đ ư ợ c
Để kiểm t r a các thông số của điện cực c h ế tạo được ch úng tôi c h u ẩ n bị dãy
dung dịch c huẩn [Ag+].= 10' 1 - 10' 5 M và [ p] = 10' 1 -10"6 M và tiến h à n h đo t h ế của

từng dung dịch. Cũng n h ư điện cực m àng chọn lọc s 2' và Cl' chúng tôi đã khảo sát
và chọn chất điện ly là 0,5M N a N 0 3, pH = 4-10.
Cho vào dãy bình định mức 25
thêm vào đó 2,5 ml N a N 0 3 5M, định
của các dung dịch ở n hiệt độ xác định
bình của ba lần đo được tr ìn h bày t r ê n

ml, lượng ion Ag+( I") c h u ẩ n từ 10' 1 -10 '6M,
mức bằng nước cất và tiến h à n h đo điện t h ế
(28°C). s ố liệu thực nghiệm là kết quả tru n g
bảng 1, 2 .

Kết quả thực nghiệm cho thấy điện cực bạc iođua do chúng tơi c hế tạo có thể
dùng để xác định được nồng độ [Ag+] = 1 0 1 -10"5M, tuyến tính trong khoảng ÌO^-IO^M,
độ dốc (Se) = 57 mV/pAg; nồng độ [I'] = lO'MO^M tuyến tính trong k h o ả n g l 0 _1-10'4M,
Se = 60 mV/pI
Vậy, các thông sô' của điện cực c hế tạo được cũng tương tự n h ư các thông sô'
của điện cực n h ậ p ngoại [4] và có thể sử dụng để xác định h à m lượng các ion I', Ag+.
B ả n g 1. Đ iệ n t h ê c ủ a d u n g d ị c h ion Bạc, n ồ n g độ [Ag+] = 10' 1 -10‘5M
[Ag+] M.

10'

10‘2

10-3

mV

486

429

372

,

10-4

105

314

258

B ả n g 2. Đ iệ n t h ế c ủ a d u n g d i c h ion Iod , n ồ n g độ [1]= 1 0 l-10‘6M
[I ] M

10'

10'2

10-3

10'4

10-5

10'6

MV

-285

-225

-165

-105

-36

+83

3.2. N g h i ê n c ứ u ả n h h ư ở n g c ủ a c á c y ế u tô đ ế n v iê c x á c đ i n h io n i o d u a
Thực tê, bên cạnh ion I" trong dung dịch luôn luôn tồn tại các ion CN", s 2", Br',
Cl' với h à m lượng khác nhau. Vì vậy, nghiên cứu sự ả n h hưởng của chú n g đến việc
xác định r cần phải xem xét ả n h hưởng của từng ion và sa u đó tìm phương pháp
loại trừ. Đê xét ả n h hưởng của các ion đã nêu trên đến điện t h ế d un g dịch ion r , ta


P h ư ơ n g p h á p xác đ ịn h ion iod ua b ằng điện CƯC..

11

cô> định nồng độ [I ] = 10'4M, giữ các điều kiện thực nghiệm tôi ưu (pH, nhiệt độ,
nồng độ chất điện ly, chê độ khuấy) và tă n g d ần nồng độ của từng ion và đo điện thê
c ủa các dung dịch. Sau đó, so sán h với t h ế của d u n g dịch ch u ẩn khi
khơng có m ặt
các ion ả n h hưởng. Kết quả thực nghiệm được tr ìn h bày trên bảng 3,4 và 5.

B ả n g 3. Sự p h ụ t h u ộ c c ủ a điện th ê c ủa ion P(mV) vào sự có m ặ t củ a ion c r
’ ([!-]= 10'5M)
[Cl ] M

0

10-3

10-2

101

5.10-*

E (mV)

-36

-36

-36

-36

-36

B ả n g 4. Sự p h ụ t h u ộ c c ủ a đ iện th ê c ủ a ion I (mV) vào ắự có m ặ t c ủ a ion Br
([ I' ]= 10'4M )
[ B rl M

0

10“

10-3

. 10-2

10-'

2 .10-'

5.10 '

E(mV)

-105

-105

-105

-105

-107

-111

-121

Bả n g 5. Sự p h ụ t h u ộ c c ủ a đ iệ n th ê c ủ a ion I' (mV) vào sự có m ặ t c ủ a ion CN
([ I' ]=10"4M )
[CN-] M
E(mV)

0

10-5

104

10-3

-105

-105

-154

-199

Qua các số liệu ở bảng 3.4.5 có thể r ú t ra các n h ậ n xét sau:
- Khi h à m lượng ion clorua lớn gấp 5.104 lần h à m lượng ion iođua điện thê của
d un g dịch vẫn chưa bị t h a y đổi.
- Khi hàm lượng của ion brô m u a lớn hơn hàm lượng của ion iođua 2.103 lần thì
ion br ơm ua mới b ắ t đầu ả n h hưởng đến việc xác đị nh ion iođua. Vì vậy trong thực tê
ion Cl' và ion Br' ít khi ả n h hưởng đến việc xác định ion I \
Khi tỷ lệ giữa [CN]/ [p]= l thì ion CN' đã ả n h hưởng đến kết q uả xảc định hàm
lượng ion Iod. Điều đó chứng tỏ r ằ n g điện cực chọn lọc bạc Iodua có th ể dùng để xác
định được ion CN'

Riêng đơi vói ion s 2" ả nh hưởng r ấ t lớn đến t ấ t cả các điện cực halogen bởi vì
tích sơ' hịa ta n của Ag2S r ấ t bé(10'50) nên khi có m ặ t s 2' trong d ung dịch thì s 2' sẽ
tác dung vói ion Ag+ trên bề m ăt điện cực và làm hỏng bề m ặ t điện cực. Vì vậy,
trong mọi trường hợp ion s 2’ cần ph ải loại ra khỏi du n g dịch định phân.
3.3 L o a i t r ừ c á c io n ả n h h ư ở n g
Kết quả khả o s á t sự ả n h hưởng của các ion đ ến việc xác định ion iođua cho
thấy, trong thực tê thì ion clorua và ion brơ m ua h ầ u n h ư không ả n h hưởng, do
vậy chúng tôi chỉ ng h iên cứu phương phá p loại t r ừ ả n h hưởng của CN" và s 2'.
Dựa t r ê n các tính c h ấ t của CN' và s 2" chúng tơi đã làm h à n g loạt thí nghiệm
khảo sá t và kết q u ả thực nghiệm cho thấy mi Co2+ là có th ể loại được CN' và s 2' ra
khỏi dung dịch chứa ion iođua. Khi cho mi C0SO4 vào dung dịch thì việc xác định


N g u yễn Thi N h u n g , T r ầ n K h iê m T h ẩm

12

r khơng cịn bị ả n h hưởng của các ion CN' và s 2\ Cơ c h ế p h ả n ứng xảy r a trong
dung dịch có th ể đựợc giải thích như sau:
Co2+ + s 2- -> C oS ị.
Co2+ +4 CN - -> [Co(CN)6]4'
Ngoài ra CN' và s 2cịn có th ể loại t r ừ bằng cách đun nhẹ d u n g dịch trong mơi
trường axit H 2S 0 4 lỗng. Tuy nhiên, phương p h áp th ứ n h ấ t có n h iề u ưu việt hơn,
loại tr ừ các ion CN' và s 2~ triệ t để hơn, an tồn và khơng cần p h ả i đun. Phương
pháp th ứ hai, nếu khô ng không chế được nồng độ axit và đ un khô n g cẩn t h ậ n thì p
dễ bị m ấ t do tạo t h à n h ICN bay hơi [5]. Vì vậy, trong quy t r ìn h thực n g h iệm chúng
tôi chọn phương p háp 1. Quy t r ìn h thực nghiệm khảo sá t loại t r ừ ả n h hưởng của
CN" và s 2" được tiến h à n h theo các bước sau: c h u ẩ n bị các d u n g dịch có nồng độ ion
iodua 1.10'4M, sa u đó lần lượt cho vào các dung dịch một lượng CN ' n h ấ t định để
dung dich có nồng độ CN' = 2.10'5; 4.10'5; 6.10'5; 1.10"4M, đo điện t h ế của các dung

dịch đó, tiếp đến cho vào các d ung dịch một lượng s 2' =1.10"4M , vài tin h thê muôi
C o S 0 4 và lắc đều cho t a n h ế t muối và đo tiếp điện t h ế của các d un g dịch đó (các điều
kiện như pH, n h i ệ t độ, nồng độ chất điện ly, chế độ k h u ấ y phải giữ ổn đ ịnh trong
các lần đo). Kết quả thực nghiệm được tr ìn h bày trên b ản g 6 .
B ả n g 6. Loại t r ừ ả n h hư ở n g c ủ a CN’ và s 2 ('[ p ]= 10'4M )
[CN-] M

0

2.10-5

4.10-5

6 .10-5

10-4

E(mV)

-105

-126

-135

-145

-154

E(mV) (Có m ặ t Co2++10"4M s 2')

-105

-106

-106

-106

-106

Qua kết q uả thực nghiệm cho thấy, ion CN ’ và ion s 2' loại t r ừ được b ằ n g mi
C o S 0 4. Vì ion s 2'phá h u ỷ bề m ặ t điện cực r ấ t m ạ n h nên cần p h ả i loại t r ừ bằng
muôi C o S 0 4 trước khi xác định các ion p
3.4. X á c đ i n h io n I o d u a t r o n g m ẫ u g i ả
Mẫu giả được c h u ẩ n bị n h ư sau: Cho vào các bình đị nh mức 2f»ml 1,2,3, lần
lượt 0,025ml; 0,25ml; 2,5ml d ung dịch c h u ẩ n p có h à m lượng là l m g / l m l (tương
đương với nồng độ ion iođua trong dung dịch là l m g / 1; 10mg/l; 100mg/l.), t h ê m vào
đó 2,5ml N a N 0 3 5M, tiếp theo là 2,5ml NaCN 10'2M; 2,5 ml N a 2S 10'2M và vài tinh
thê muối C o S 0 4 lắc cho ta n h ế t muôi và định mức bằng nưốc cất đến vạch, cho ra
côc và dùng điện cực bạc iođua tự c h ế tạo để đo điện t h ế các d u n g dịch t r ê n máy
pM300X/ion. Kết quả thực nghiệm được trìn h bày t r ê n bản g 7.
Bả n g 7. Xác đ ị n h h à m lượng ion I o đ u a k h i có các ion s 2“, CN ả n h h ư ở n g
(kết q u ả t r u n g b ì n h c ủ a 3 lầ n t h ự c n g h iệm )
Mẫu

Hà m lượng ion iođua tìm
được ( mg/1)
0.09

Sai số’(%)

1

H àm lượng ion Iodua
ban đầu (mg/1)
0,10

2

10,00

9.80

2,0

3

100,00

99,00

1,0

10,0


13

P h ương p h á p xác d in h ion iođua bă ng điện cực..

Kết quả thực nghiệm cho thấy, phương pháp loại tr ừ các ion ả n h hưởng trong
quv trìn h xác định ion r bằng phương pháp trên cho kêt quả tôt.
Với nồng độ dịch ion iođua [I ] = 10'4 - 10 ’M, sai sô 1 - 2%.
Với nồng độ dịch ion iođua [I ] < lO 'M , sai sô 10 %.
Kết luận
1. Đả chế tạo đưc điện cực bạc iođua có chất lượng tương đương với điện cực
nhập ngoại, có khả năng định lượng chính xác ion I' và ion Ag+ với nồng độ từ 10'5M
đến 1 0 'M .
2. Đã xây dựng được quy trìn h xác định h à m lượng ion r
ả n h hương là CN' và s 2' .

khi có m ặt các ion

Tài liệu t h a m k h ả o
1. NguyễnThạc C á t,T rần Khiêm Thẩm, Nguyễn Thị Nhung, Phương pháp xác định
H 2S và HCN bằng điện cực màng chọn lọc Bạc sunfua. Tạp chí P hẫn tích Hố,
L ý và S in h học. T.5, N04 , 20 00, t r . 40-43.
2.

NguyễnThạc Cát, T r ầ n Khiêm Thẩm, Nguyễn Thị Nhung, Phương pháp xác định
ion clorua bằng điện cực màng chọn lọc bạc clorua. Tạp chí Phân tích Hoáy Lý và
S in h học. T.7, N02, 2002, tr.2-5.

3.

Nguyễn Thạc Cát, T r ầ n Khiêm Thẩm, Nguyễn Thị Nhung, Phương pháp xác
định ion b rô m u a bằng điện cực màng chọn lọc bạc brơmua. Tạp chí Khoa học,
Chuyên san Khoa học Tự Nhiên và Công Nghệ. T.7, N02, 2003, tr.9-14 .

4.

N. L a k s h m i n a r i a n a i a k h , M em brannyie electrodi, Lenigrad, Khimiia, 1979, 360 c.

5.

BaÕKO

A.K.,

riHJinrieHKO

A.T.,

0om O M em pim ecK U ù

QHCUĨU3.

M em oờ bi

onpedeneHUH

u e .M e n ia ĩu io G , M ocK B a, “ X h m h a ” , 1 9 7 4 , 3 6 0 c.

VNU. JOURNAL OF SCIENCE, Nat., Scỉ., & Tech., T .xx, N01, 2004

D E T E R M IN A T IO N O F IO D ID E IO N BY A g l IO N -S E L E C T IV E
ELECTRODE
N g u y en Thi N hung, T r a n Kiem T h a m
Academ y o f N a tu ra l Scientific a n d Technology

A stud y on m an u fa ctu re of the silver iodide ion-selective electrode with high
sensibility, ba la nced-tim e and satisfactory slope. The assembled electrodes are
successfully used for the dete rmination of iodidede ions and silver ions in
concentration of 10' 5 upto 10-1M. The method for de te rm in a ti on of iodide ions at the
presence of CN' a n d s 2' ions is also developed.