Sách hướng dẫn thí nghiệm phân tích công c

LỜI NĨI ĐẦU
Sách hướng dẫn Thí nghiệm Phân tích cơng cụ được dùng làm tài liệu giảng dạy chính
thức cho mơn học Thí nghiệm Phân tích cơng cụ, ngành Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học
Thủy lợi.
Mơn học giới thiệu một số phương pháp phân tích hiện đại phổ biến như quang học
(quang phổ hấp thụ phân tử, quang phổ phát xạ nguyên tử, quang phổ hấp thụ nguyên tử), một
số phương pháp điện hóa (phương pháp điện phân, phương pháp đo thế, phương pháp VonAmpe).
Ngồi mục đích minh họa, củng cố những kiến thức lí thuyết mà sinh viên đã được học
trong các mơn học Phân tích cơng cụ, mơn học này cịn nhằm mục đích hướng dẫn, rèn luyện
cho sinh viên làm quen với các phương pháp phân tích hiện đại được sử dụng phổ biến trên
thế giới hiện nay.
Sách hướng dẫn Phân tích cơng cụ có thời lượng 15 tiết (1 tín chỉ) gồm 5 bài thí nghiệm:
Bài 1: Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
Bài 2: Xác định nồng độ ion Cu2+ của mẫu phân tích với thuốc thử NH3 theo phương
pháp quang vi sai
Bài 3: Xác định thành phần phức chất trong dung dịch bằng phương pháp dãy đồng
phân tử và phương pháp đường cong bão hòa
Bài 4: Xác định nồng độ ion Cu2+ trong mẫu phân tích bằng phương pháp điện phân với
thế điện phân không đổi
Bài 5: Xác định hàm lượng các ion kim loại Cu2+, Cd2+ bằng phương pháp vôn - ampe
hịa tan, xung vi phân
Các bài thí nghiệm đều được tham khảo từ các giáo trình thí nghiệm trong và ngồi
nước và đã được làm thí nghiệm kiểm tra cẩn thận.
Cuốn Sách hướng dẫn Thí nghiệm Phân tích cơng cụ gồm 2 phần: phần I đề cập đến nội
dung các bài thí nghiệm, phần II đề cập đến hướng dẫn chuẩn bị và viết báo cáo thí nghiệm,
nhằm giúp sinh viên chuẩn bị tốt và nắm vững các bài thí nghiệm.
Trong q trình biên soạn Sách hướng dẫn Thí nghiệm Phân tích cơng cụ, chúng tơi đã
được sự góp ý của nhiều cán bộ ở Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội cùng nhiều cán bộ ở Bộ mơn Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Thủy lợi. Chúng tôi xin
chân thành cảm ơn sự góp ý tận tình của các thầy cơ và các bạn đồng nghiệp.
Tuy vậy Sách hướng dẫn Thí nghiệm Phân tích cơng cụ cũng khơng tránh khỏi thiếu sót

về nội dung và hình thức. Vì vậy chúng tơi rất mong được sự góp ý chân thành của các thầy,
cơ giáo, các bạn sinh viên để hoàn thiện thêm Sách hướng dẫn Thí nghiệm Phân tích cơng cụ
trong thời gian tới.
Hà Nội, ngày 19 tháng 08 năm 2019

3


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU

3

MỤC LỤC

4

PHẦN I: NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM

5

BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

6

BÀI 2: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cu2+ CỦA MẪU PHÂN TÍCH VỚI THUỐC
THỬ NH3 THEO PHƯƠNG PHÁP QUANG VI SAI

9

BÀI 3: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC CHẤT TRONG DUNG DỊCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP DÃY ĐỒNG PHÂN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG
CONG BÃO HÒA

11

BÀI 4: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cu2+ TRONG MẪU PHÂN TÍCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN VỚI THẾ ĐIỆN PHÂN KHÔNG ĐỔI

15

BÀI 5: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC ION KIM LOẠI Cu2+, Cd2+
BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔN - AMPE HÒA TAN, XUNG VI PHÂN

18

PHẦN II: HƯỚNG DẪN CHUẨN BỊ VÀ VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

22

BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

23

BÀI 2: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cu2+ CỦA MẪU PHÂN TÍCH VỚI THUỐC
THỬ NH3 THEO PHƯƠNG PHÁP QUANG VI SAI

29

BÀI 3: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC CHẤT TRONG DUNG DỊCH BẰNG

PHƯƠNG PHÁP DÃY ĐỒNG PHÂN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG

33

CONG BÃO HÒA
BÀI 4: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cu2+ TRONG MẪU PHÂN TÍCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN VỚI THẾ ĐIỆN PHÂN KHÔNG ĐỔI

41

BÀI 5: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC ION KIM LOẠI Cu2+, Cd2+
BẰNG PHƯƠNG PHÁP VƠN - AMPE HỊA TAN, XUNG VI PHÂN

45

4


PHẦN I
NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM

5


BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ
TN1: Khảo sát phổ hấp thụ của phức giữa ion Fe3+ với axit sunfosalixilic
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Axit salixilic cũng như dẫn xuất của nó là axit sunfosalixilic phản ứng rất nhạy với
cation Fe2+, Fe3+ trong dung dịch, tạo thành các chất nội phức có màu và tan trong nước.

Tùy thuộc vào điều kiện pH của dung dịch mà phức giữa sắt và axit sunfosalixilic
(H2Sal) có màu, dạng phức khác nhau:


ở pH = 1,8 ∼ 2,5 phức có màu tím, n = 1 (viết tắt là FeSal+)



ở pH = 4 ∼ 8 phức có màu đỏ nâu, n = 2 (viết tắt là FeSal2−)



ở pH = 8 ∼ 11,5 phức có màu vàng, n = 3 (viết tắt là FeSal33−)
(Sal2- là anion của axit sunfosalixilic)

Sử dụng các dung dịch đệm pH thích hợp để tạo các dạng phức khác nhau và khảo sát
phổ hấp thụ của chúng trên máy đo quang.
Tuỳ thuộc pH mà dung dịch phức chất của Fe3+ với axit sunfosalixilic có miền phổ
hấp thụ khác nhau.
II. HĨA CHẤT VÀ DỤNG CỤ
1. Hóa chất: Chuẩn bị các dung dịch sau (sinh viên tự tính tốn trước để pha 100 mL dung dịch).
- Dung dịch Fe3+ 0,1 mg/ml từ muối FeCl3 (M = 270,29)
- Axit sunfosalisilic 10% từ axit sunfosalisilic rắn (M = 254,22)
- Axit HCl 0,1N từ dung dịch HCl 37%
- CH3COOH + CH3COONa (dung dịch đệm pH = 7) từ CH3COOH 1M và
CH3COONa 1M
- NH3 10% từ NH3 25%
2. Dụng cụ
Bình định mức 25 mL: 06

Bình tia: 01

Bình định mức 100 mL: 03

Máy đo quang

Pipet 5mL: 02

Cốc 100 mL: 03

Pipet 2mL: 03

Đũa thủy tinh: 01

Qủa bóp: 01

Thìa sắt: 02

6


III. CÁCH TIẾN HÀNH
Chuẩn bị 06 bình định mức dung tích 25 mL cho vào đó thứ tự các hóa chất có thành
phần như bảng sau:

Đo pH của các dung dịch từ B1 đến B6
Tiến hành ghi phổ hấp thụ (A − λ) trên máy đo quang các dung dịch phức chất của
Fe với axit sunfosalixilic ở các bình 2, 4, 6 với dung dịch trống tương ứng ở bình 1, 3, 5
3+

trong các cuvet có bề dày  = 1cm.
Ghi kết quả thu được vào bảng sau và nhận xét các kết quả thu được.
Giá trị

B1

B2

B3

B4

B5

B6

pH
λmax (nm)
A
TN2: Xác định nồng độ ion Fe3+ của mẫu phân tích theo phương pháp quang phổ hấp thụ
phân tử
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Axit salixilic cũng như dẫn xuất của nó là axit sunfosalixilic phản ứng rất nhạy với các
ion Fe , Fe3+ trong dung dịch, tạo thành các chất nội phức có màu và tan trong nước.
2+

Kết quả nghiên cứu phổ hấp thụ của phức sắt với axit sunfosalixilic cho thấy ở pH = 8
- 11,5 phức có màu vàng (viết tắt là FeSal33−) nhạy và bền nhất (hằng số không bền của phức
này là K = 2,8.10−34). Hệ số hấp thụ phân tử của phức màu vàng εmax = 4.103, có cực đại hấp
thụ ở 424 nm.

II. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ
1. Hóa chất: Chuẩn bị các dung dịch sau:
- Dung dịch chuẩn muối sắt (III) 0,1 mg/mL.
- Dung dịch axit sunfosalixilic 10%
- Dung dịch NH3 10%
7


2. Dụng cụ
Bình định mức 25 mL: 06

Bình tia: 01

Bình định mức 100 mL: 03

Máy đo quang

Pipet 5mL: 02

Cốc 100 mL: 03

Pipet 2mL: 03

Đũa thủy tinh: 01

Quả bóp: 01

Thìa sắt: 02

III. CÁCH TIẾN HÀNH

1. Xây dựng đường chuẩn
Chuẩn bị 05 bình định mức dung tích 25 mL cho vào đó thứ tự các hóa chất có thành
phần như bảng sau:

Sau khi pha chế xong nhận xét màu và cường độ màu của các bình trong dãy.
Các dung dịch trong các bình định mức cho vào cuvet có bề dày 1,0 cm tiến hành ghi
phổ hấp thụ (A − λ) trên máy đo quang với mẫu nền là dung dịch trống. Xác định độ hấp thụ
quang của các dung dịch ở λ = 424 nm. Ghi các kết quả vào bảng sau:
Giá trị

B1

B2

B3

B4

DD trống

C (Fe3+)
A
Từ các số liệu độ hấp thụ quang (A) đo được từ các bình 1 tới bình 4 xây dựng đồ thị
đường chuẩn A – C (Fe3+).
2. Xác định nồng độ Fe3+
Lấy chính xác 1,0; 1,5 hoặc 2,0… mL dung dịch Fe3+ (tùy thuộc vào kết quả hàm lượng
sắt có trong mẫu cần xác định) cho vào bình định mức loại 25 mL. Thêm vào đó khoảng 2,5 mL
dung dịch axit sunfosalixilic 10%; 2 mL dung dịch NH4OH 10%. Thêm nước cất vừa đủ tới
vạch, lắc đều.
Tiến hành ghi phổ hấp thụ (A − λ) của dung dịch này trên máy đo quang. Từ độ hấp

thụ quang đo được và đồ thị đường chuẩn, tính nồng độ của dung dịch sắt có trong mẫu phân tích.

8


Bài 2: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cu2+ CỦA MẪU PHÂN TÍCH VỚI
THUỐC THỬ NH3 THEO PHƯƠNG PHÁP QUANG VI SAI

I. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP
a) Phương pháp quang vi sai
Dung dịch có nồng độ cao là một trong những yếu tố làm sai lệch tính đúng đắn
của định luật Lambert Beer. Khi dung dịch phân tích có nồng độ lớn (giá trị A lớn),
phương pháp đo quang vi sai được sử dụng nhằm làm giảm giá trị đo A với việc sử
dụng dung dịch trống chứa chất cần phân tích đã biết nồng độ, vì khi đó giá trị đo được
sẽ nằm trong khoảng tuyến tính, tức là hệ thức A = kC luôn đúng.
Trong phương pháp này độ hấp thụ của dung dịch đo không phải so với dung môi
hoặc dung dịch trống như phương pháp đo quang thường dùng. Dung dịch so sánh ở
đây thường là dung dịch có nồng độ biết trước Css. Chọn Css sao cho độ hấp thụ của nó
khá lớn so với dung mơi hoặc dung dịch trống nhưng nhỏ hơn độ hấp thụ của dung dịch cần
xác định nồng độ.
Chúng ta có thể xác định nồng độ của chất nghiên cứu sử dụng các thủ tục phân
tích như với đo quang thường.
Dung dịch so sánh có nồng độ Css, đo được Ass (qui về 0,000). Dung dịch phân
tích có nồng độ Cx, đo được Ax. Dựa trên tính chất cộng tính của độ hấp thụ:
Ax’ = Ax-Ass = εb(Cx-Css)
Tương tự, đối với dung dịch chuẩn có nồng độ Cc đã biết, ta cũng đo được giá trị
Ac tương ứng:
Ac’ = Ac -Ass = εb(Cc -Css)
Suy ra:

Ax' C x  Css

Ac' Cc  Css

Từ cơng thức này tính được nồng độ dung dịch phân tích Cx
b) Xác định nồng độ ion Cu2+ theo phương pháp quang vi sai
Phương trình tạo phức: Cu 2  4NH 3 ⇌ Cu (NH 3 ) 24 
Hàm lượng Cu2+ trong mẫu phân tích được xác định theo phương pháp đo quang
vi sai ở dạng phức Cu(NH3)42+ có cực đại hấp thụ ở λmax = 620 nm. Độ hấp thụ của
dung dịch phân tích được so sánh với dung dịch phức Cu(NH3)42+ có nồng độ Co đã
biết.
II. HĨA CHẤT DỤNG CỤ
1. Hóa chất

9


Sinh viên tự tính tốn và pha chế các loại dung dịch sau:
- 100ml dung dịch chuẩn CuSO4 0,06M và 100ml dung dịch so sánh CuSO4 0,02M từ
CuSO4 rắn (M = 159,6g/mol)
- 100ml NH3 0,5M từ dung dịch NH3 25%.
2. Dụng cụ
Bình định mức 100ml: 04

Máy đo quang

Bình định mức 25 mL: 03

Bình tia: 01

Cốc 100 mL: 01

Pipet 5mL: 04

III. CÁCH TIẾN HÀNH
a) Xác định tỉ lệ thể tích để tạo phức hoàn toàn giữa Cu2+ và NH3
Cu 2   4NH 3 ⇌ Cu (NH 3 ) 24 

Dựa vào phản ứng tạo phức và nồng độ các dung dịch đã có, tính tốn tỉ lệ thể tích
giữa các dung dịch CuSO4 và dung dịch NH3 để Cu2+ tạo phức hồn tồn sao cho
khơng tồn tại dạng Cu(OH)2. Từ các kết quả thu được, lựa chọn một tỷ lệ cho cả ba
phản ứng tạo phức (mẫu so sánh, mẫu chuẩn, mẫu cần phân tích) và thực hiện thí
nghiệm kiểm tra.
b) Xác định nồng độ Cu2+ theo phương pháp quang vi sai
Chuẩn bị 3 bình định mức có dung tích 25,0 ml pha chế một dãy dung dịch có thành
phần như bảng sau:

5,00 ml CuSO4
NH4OH 0,5M
Nước cất
Độ hấp thụ A

Dung dịch chuẩn

Dung dịch so sánh

MKT

Cc = 0,06M

Css = 0,02M

Cx

Lấy theo tỉ lệ ở phần a (chú ý: lấy dư 2ml so với tính tốn)
Thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều
Ac

0,000

Ax

Sau khi đã pha chế xong, lấy các dung dịch trong các bình định mức vào cuvet có
bề dày 1,0 cm rồi đưa vào máy đo quang ở λ = 620nm với mẫu nềnlà dung dịch so
sánh. Từ các kết quả thu được, tính tốn nồng độ dung dịch của mẫu kiểm tra.

10


BÀI 3. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC CHẤT TRONG DUNG DỊCH
BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÃY ĐỒNG PHÂN TỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP
ĐƯỜNG CONG BÃO HÒA
I. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP
Khi hấp thụ bức xạ điện từ trong vùng tử ngoại và vùng trông thấy, các phân tử
chất hấp thụ ít bị phân hủy, ít xảy ra sự bẻ gẫy liên kết hóa học. Do vậy, có thể ứng
dụng phương pháp phổ hấp thụ để nghiên cứu thành phần và trạng thái cân bằng của
dung dịch. Nguyên tắc chung của phương pháp này là giải các phương trình liên quan
tới hai định luật: định luật tác dụng khối lượng và định luật hấp thụ ánh sáng.
Cơ sở của phương pháp là dựa vào đồ thị thành phần − tính chất dung dịch để
xác định hệ số hóa học trong phản ứng tạo phức chất. Hai phương pháp cơ bản để xác

định thành phần phức chất là phương pháp dãy đồng phân tử gam và phương pháp
đường cong bão hòa.
a) Phương pháp dãy đồng phân tử
Phương pháp dãy đồng phân tử được sử dụng khá phổ biến để xác định thành
phần của các phức chất. Giả sử cần xác định thành phần của phức chất XmRn (được tạo
thành khi cho ion Xn+ tác dụng với thuốc thử R). Cách thực hiện như sau:





Pha một dung dịch chứa ion Xn+ và một dung dịch thuốc thử R có cùng
nồng độ phân tử gam.
Pha một dãy dung dịch các hỗn hợp của Xn+ và R bằng cách đem trộn
chúng với nhau sao cho VX và VR thay đổi nhưng Vx + VR = const
Chọn các điều kiện đo quang thích hợp rồi tiến hành đo độ hấp thụ quang
của dãy dung dịch.
Vẽ đường cong biểu diễn mối quan hệ A − CX/CR.

Hình 1: Đồ thị mối quan hệ A-CX/CR trong phương pháp dãy đồng phân tử
11


Nếu trong khoảng nồng độ nghiên cứu ion Xn+ tác dụng với thuốc thử R chỉ tạo
thành một phức chất có thành phần nhất định thì các đường tương ứng với các dãy
đồng phân tử gam của X và R có nồng độ khác nhau chỉ có một tỷ lệ nồng độ của Xn+
và R. Tức là các cực đại của dãy đồng phân tử gam với nồng độ khác nhau đều nằm
trên một đường thẳng song song với trục tung và vng góc với trục hồnh.
Nếu ở các nồng độ khác nhau của dãy đồng phân tử gam của Xn+ và R mà cực
đại của các đường cong có hoành độ khác nhau, tức là tỷ số (CX/CR) khác nhau, thì

điều đó chứng tỏ khi pha lỗng thành phần phức chất bị thay đổi. Nghĩa là ở mỗi tỷ lệ
nồng độ khác nhau của X và R phức chất sinh ra có thành phần khác nhau.
b) Phương pháp đường cong bão hòa
Đây là phương pháp phổ biến được sử dụng trong trường hợp phương pháp dãy
đồng phân tử không cho kết quả tốt. Đối với các phản ứng tạo phức có hiệu ứng phổ
hấp thụ, ln ln có thể xây dựng được đường cong bão hòa.
Để xây dựng đường cong bão hòa, cần chuẩn bị một dãy dung dịch, trong đó
giữ nồng độ một cấu tử khơng thay đổi (thường là cấu tử kim loại Xn+) và thay đổi
nồng độ cấu tử cịn lại. Sau đó, đo độ hấp thụ của các dung dịch trong dãy.
Từ kết quả thu được, xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ A-CR/CX. Nếu
phức bền thì đồ thị thu được sẽ có điểm gãy ứng với hoành độ tương ứng là tỷ lệ của các
cấu tử có trong thành phần phức chất cần phân tích.

Hình 2: Đồ thị mối quan hệ A-CX/CR trong phương pháp đường cong bão hòa

Lưu ý:

12


Ion kim loại Xn+ và thuốc thử R tác dụng với nhau tạo các phức có thành phần
khác nhau (XR, XR2, XR3) tùy thuộc điều kiện môi trường và nồng độ. Thông thường,
trong môi trường axit chủ yếu tồn tại phức chất dạng XR, trong môi trường axit yếu
hoặc trung tính phức chất chủ yếu ở dạng XR2, trong mơi trường kiềm ở dạng XR3. Sự
tồn tại các dạng phức chất phụ thuộc môi trường nên khi xác định thành phần phức
chất phải kiểm tra chặt chẽ mơi trường.
II. HĨA CHẤT VÀ DỤNG CỤ
1. Hóa chất:
Các dung dịch ổn định pH:
Dung dịch H2SO4 pH = 4: Lấy khoảng 1mL H2SO4 0,1M hịa tan vào gần 2 lít nước

cất. Đo pH của dung dịch trên máy đo pH. Điều chỉnh pH của dung dịch đạt
đến 3,9 ± 0,1 bằng cách cho từng giọt dung dịch H2SO4 0,1M hoặc dung dịch
NaOH 0,1M.
- Dung dịch Na2SO4 0,05M có pH = 4: Cân 16,1 gam Na2SO4.10H2O hoặc 7,1 gam
Na2SO4 khan hịa tan vào 1lít nước cất. Thêm từng giọt H2SO4 0,1M hoặc NaOH
0,1M để điều chỉnh sao cho pH = 4,0 ± 0,1 trên máy đo pH.
Sinh viên tự tính tốn để pha chế các dung dịch sau:
- 100mL dung dịch CuSO410−3M từ CuSO4 rắn (M = 159,6 g/mol)
- 100mL dung dịch Nitrozo-R-sol 10−3M từ muối Nitrozo-R rắn (M = 377,26 g/mol)
2. Dụng cụ
-

Bình định mức 25 mL: 09

Cốc 100 mL: 02

Bình định mức 100 mL: 02

Bình tia: 01

Pipet 10: 02

Máy đo pH

Pipet 5: 02

Máy đo quang

III. CÁCH TIẾN HÀNH

TN1: Xác định thành phần phức chất tạo bởi ion Cu2+ và thuốc thử Nitrozo Rsol bằng phương pháp dãy đồng phân tử
Lấy 9 bình định mức dung tích 25,0 mL, pha một dãy các dung dịch có các
thành phần như bảng sau:
Bình
Thể tích (mL)

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

Nitrozo-R-sol 10-3M

9,0

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

CuSO4 10-3M

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

Na2SO4 0,05M

5,0

H2SO4 pH = 4

Thêm đến vạch định mức rồi lắc đều

13


Tiến hành đo độ hấp thụ quang của phức chất ở mỗi bình tại bước sóng λ = 470
nm với dung dịch so sánh là nước cất hoặc dung dịch H2SO4 có pH = 4.
Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của A vào VCu/VHR. Tìm cực đại của
đường cong và xác định thành phần của phức chất tạo thành.

TN2: Xác định thành phần phức chất tạo bởi ion Cu2+ và thuốc thử Nitrozo Rsol bằng phương pháp đường cong bão hịa
Lấy 8 bình định mức dung tích 25,0 ml, pha một dãy các dung dịch có thành phần như bảng
sau:
Bình

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

CuSO4 10-3M

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0

Nitrozo-R-sol 10-3M

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

Thể tích(mL)

Na2SO4 0,05M

5,0

H2SO4 pH = 4

Thêm đến vạch định mức rồi lắc đều

Tiến hành đo độ hấp thụ quang ở bước sóng λ =470nm với dung dịch B9 là
dung dịch so sánh.
Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ A - VR/VCu. Từ đồ thị thu được, tính
tốn và xác định thành phần phức chất theo phương pháp đường cong bão hòa.

14


BÀI 4: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cu2+ TRONG MẪU PHÂN TÍCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN VỚI THẾ ĐIỆN PHÂN KHƠNG ĐỔI
I. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP
Trong q trình điện phân dung dịch chứa ion kim loại Mn+, kim loại M sẽ kết tủa trên
bề mặt catot. Dựa vào sự tăng khối lượng của điện cực (catot) trước và sau khi điện
phân dung dịch hoàn toàn để xác định lượng ion kim loại Mn+ trong mẫu phân tích.
Các q trình xảy ra ở điện cực khi điện phân dung dịch CuSO4:
Cu  ;  0Cu 2  / Cu  E 0 catot  0,337V

Cu 2  2e
1

2

O2  2 H   2e

Cu 2  H 2 O

;  0O2 / H 2O  E 0 anot  1, 229V

H 2O

Cu   1 2 O2  2 H  ; E o  0,337  1, 229  0,892V

Eo < 0 nên ở điều kiện chuẩn (nồng độ các ion là 1M), phản ứng xảy ra theo chiều
nghịch (từ phải sang trái).
Giả sử điện phân dung dịch CuSO4 0,200M trong mơi trường axit có [H+] = 1M:
Cu 2  2e

1

2

O2  2 H   2e

Cu 2  H 2 O

0, 05916
lg[Cu 2 ]
2
0, 05916
 0,337 
lg[0, 2]  0,316V
2
0, 05916
H 2 O ; Eanot   0O2 / H 2O 
lg[ Po1/2 .[H  ]2 ]
2
0, 05916

 1, 229 
lg[11/2.12 ]  1, 229V
2
Cu   1 2 O2  2 H  ; E  0,316  1, 229  0,913V
Cu  ; Ecatot   0Cu 2  / Cu 

E < 0 nên phản ứng xảy ra theo chiều nghịch (phải sang trái). Để phản ứng xảy ra theo
chiều thuận, cần phải đặt vào bình điện phân hiệu điện thế lớn hơn 0,913V.
Trong quá trình điện phân, nồng độ Cu2+ giảm dần, điện thế cần đặt vào bình điện
phân tăng dần.
Khi điện phân hết Cu2+ ([Cu2+]=10-6M) thì:
0, 05916
lg106  0,1595V
2
E  0,1595  1, 229  1, 069V

Ecatot  0,337 

Như vậy, cần phải đặt vào bình điện phân hiệu điện thế lớn hơn 1,069V để điện phân
hết Cu2+.

15


Ngồi ra, cịn phải tính tới thế Ohm, sự phân cực nồng độ và quá thế. Vì vậy, trong
thực tế thường đặt vào bình điện phân hiệu điện thế 1,8 - 2,5V (trong bài TN, đặt
2,5V).
II. HÓA CHẤT - DỤNG CỤ
1.Hóa chất
Dung dịch HNO3 6N

Dung dịch CuSO4 (mẫu kiểm tra)

Dung dịch H2SO4 6N

Thuốc thử K4(Fe(CN)6)

Dung dịch CH3COONa
2. Dụng cụ

III.

Bộ đổi dòng một chiều: 01

Máy khuấy từ gia nhiệt: 01

Điện cực than chì: 02

Tủ sấy: 01

Cốc thủy tinh 250 ml: 01

Cân phân tích: 01

Pipet 5 ml: 03

Giấy nhám: 01

Bình tia nước cất: 01

Đĩa thủy tinh: 01

CÁCH TIẾN HÀNH

1. Chuẩn bị điện cực
- Xử lý điện cực bằng dung dịch HNO3 6N để loại bỏ tạp chất. Rửa sạch điện cực đến
hết axit.
- Sấy điện cực catot để loại bỏ nước, để nguội đến nhiệt độ phịng, cân trên cân phân
tích được khối lượng của catot (mo).
2. Chuẩn bị cốc điện phân
- Lấy chính xác 2,00 ml dung dịch CuSO4 cần xác định nồng độ vào cốc điện phân 250
ml.
- Thêm 5 ml dung dịch H2SO4 6N và 5 ml dung dịch HNO3 6N.
- Thêm nước cất đến thể tích 100 ml.
3. Tiến hành điện phân
- Lắp hệ hai điện cực than chì vào cốc điện phân sao cho khơng chạm nhau để tránh
hiện tượng đoản mạch. Hệ điện cực ngập trong dung dịch điện phân khoảng 4/5 chiều
cao của điện cực.

16


- Bật máy khuấy từ và gia nhiệt ở 70-80°C. Đặt vào bình điện phân hiệu điện thế
2,50V. Theo dõi dòng điện từ khi bắt đầu điện phân đến khi kết thúc điện phân để
nhận xét mật độ dòng).
- Tiến hành điện phân trong thời gian 30 phút, quan sát hiện tượng ở catot và màu sắc
của dung dịch.
- Nhận biết q trình điện phân đã hồn tồn hay chưa theo hai cách sau:
+ Cách 1: Khi dung dịch chuyển từ màu xanh dương chuyển sang trong suốt không
màu. Thêm nước cất để hệ điện cực ngập thêm ½ phần chưa ngập trong dung dịch và

tiếp tục điện phân trong thời gian 10-15 phút. Nếu phần điện cực ngập thêm xuất hiện
đồng màu hung đỏ bám vào thì tiếp tục quá trình điện phân. Lặp lại quá trình thử đến
khi phần điện cực mới ngập không xuất hiện màu hung đỏ của đồng thì q trình điện
phân là đã hồn toàn.
+ Cách 2: Sử dụng thuốc thử K4[Fe(CN)6]
Khi dung dịch chuyển từ màu xanh dương chuyển sang trong suốt không màu, lấy vào
đĩa thủy tinh 3 giọt dung dịch đang điện phân, thêm 3 giọt dung dịch CH3COONa và 3
giọt K4[Fe(CN)6]. Nếu thấy kết tủa màu đỏ nâu chứng tỏ Cu2+ chưa được điện phân
hết. Ngược lại, nếu kết tủa màu đỏ nâu không xuất hiện nghĩa là Cu2+ đã được điện
phân hoàn toàn.
- Khi dung dịch Cu2+ đã điện phân hồn tồn, giảm thế xuống 1V (khơng ngắt dịng
điện tránh hiện tượng Cu tan trở lại trong môi trường axit), dùng nước cất để tráng rửa
hệ điện cực đến hết axit.
- Ngắt mạch, tháo điện cực ra khỏi thiết bị điện phân, sấy catot để loại bỏ nước, để
nguội về nhiệt độ phịng, cân trên cân phân tích được khối lượng m1 gam.
- Từ giá trị m1 và mo tính được khối lượng Cu bám vào catot, từ đó tính được nồng độ
CuSO4 trong mẫu kiểm tra.
Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng sau:
Mật độ dịng
Bắt đầu
điện phân, A

Kết thúc
điện phân, A

Khối lượng catot
Trước điện phân
mo, g

Tính tốn kết quả thu được và rút ra các nhận xét.

17

Sau điện phân
m1, g

Khối lượng Cu
ở catot m, g


BÀI 5. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC ION KIM LOẠI Cu2+, Cd2+
BẰNG PHƯƠNG PHÁP VƠN - AMPE HỊA TAN, XUNG VI PHÂN
I. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP
a) Phương pháp Vôn - Ampe
Phương pháp Vơn - Ampe là một phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao,
thường được dùng để phát hiện và định lượng các kim loại có trong mẫu phân tích với
hàm lượng thấp (ppm).
Cơ sở của phương pháp là thực hiện điện phân dung dịch cần phân tích với thế
điện phân thay đổi, ghi lại sự phụ thuộc của cường độ dịng điện vào thế điện phân
thơng qua cực phổ đồ.
Ví dụ cực phổ đồ của dung dịch CdCl2 trong dung dịch nền HCl 1M:

Cực phổ đồ của dung dịch CdCl2 trong nền HCl 1M
Giá trị dòng khuếch tán Iđ tuân theo định luật Ilcovic: Id = 607nD1/2.m2/3.t1/6C
Trong đó:

t: chu kỳ quét thế, s
C: nồng độ cấu tử khảo sát, mM
n: số electron trao đổi của 1 mol cấu tử
Id: dòng khuếch tán, A
m: tốc độ quét thế, V/s

D: hệ số khuếch tán của ion trong dung dịch, cm2/s

Khi cố định các điện cực và chương trình điện phân, các giá trị t, n, m, D là các
hằng số, phương trình Ilcovic có dạng: Id = kC
Dịng khuếch tán Id tuyến tính với nồng độ chất phân tích, đây là cơ sở lý thuyết
định lượng cho phương pháp Vôn - Ampe.

18


b) Xác định hàm lượng các ion kim loại Cu2+ và Cd2+ bằng phương pháp Vôn - Ampe
Các dung dịch cần phân tích được pha định lượng vào một dung dịch nền có
chứa ion Hg2+ và các chất điện ly ở nồng độ cao.
Khi áp điện thế âm thích hợp lên điện cực làm việc sẽ xảy ra quá trình tạo màng
Hg và kết tủa các kim loại trên màng Hg:
Hg2+ + 2e → Hg
Mn+ + ne → M(Hg)
Khi quét thế từ âm sang dương, các kim loại kết tủa cùng màng thủy ngân trên
bề mặt điện cực lần lượt được hòa tan:
M(Hg) → Mn+ + ne + Hg
Nồng độ ion kim loại càng lớn thì cường độ dịng thu được trên cực phổ đồ
càng cao, đạt giá trị cực đại khi Hg bắt đầu tan:
Hg - 2e → Hg2+
Xác định các giá trị dòng khuếch tán Id trên cực phổ đồ, sử dụng phương pháp
đường chuẩn hoặc phương pháp thêm chuẩn để xác định nồng độ ion kim loại có trong
mẫu phân tích.
II. HĨA CHẤT VÀ DỤNG CỤ
1. Hóa chất
Dung dịch chuẩn 10ppm – Merck: Cu2+, Cd2+
Dung dịch HgNO3 10ppm

Dung dịch các kim loại Cu2+, Cd2+ cần phân tích
Đệm KCl 1M
Đệm Axetat pH = 4,5
2. Dụng cụ
Micropipet 1000 µL: 01

Pipet 5 : 04

Đầu tip 1000 µL: 05

Pipet 25: 01

Bình định mức 50mL: 06

Bình tia nước cất: 01

Hệ máy phân tích cực phổ đa năng:01
II.CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
TN1: Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc cường độ dòng khuếch tán vào nồng
độ ion Cu2+
Chuẩn bị 6 bình định mức 50ml theo bảng sau:
Bình định mức 50 mL

1

2

3

4

5

6

Đệm KCl 1M (mL)

5

5

5

5

5

5

19


Hg(NO3)2 10 ppm (μL)

500

500

500

500

500

500

0

1

2

3

4

5

Cu2+ 10ppm (mL)

Thêm nước cất đến vạch
Đo cường độ dòng khuếch tán Iđ của các mẫu trên máy cực phổ đa năng lần lượt theo thứ tự
từ 1 đến 6, ghi kết quả thu được vào bảng sau:
Bình định mức 50 mL

1

2

3

4

5

6

Nồng độ Cu2+, ppm
Cường độ dịng khuếch tán
Id, A
Từ kết quả thu được, xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc cường độ dòng khuếch tán
Iđ vào nồng độ ion Cu2+.
TN2: Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc cường độ dịng khuếch tán vào nồng
độ ion Cd2+
Bình định mức 50 mL

7

8

9

10

11

12

Đệm KCl 1M (mL)

5

5

5

5

5

5

500

500

500

500

500

500

0

1

2

3

4

5

Hg(NO3) 10 ppm (μL)
Cd2+ 10ppm (mL)

Thêm nước cất đến vạch
Đo cường độ dòng khuếch tán Iđ của các mẫu trên máy cực phổ đa năng lần lượt theo thứ tự
từ 7 đến 12, ghi kết quả thu được vào bảng sau:
Bình định mức 50 mL

7

8

9

10

11

12

Nồng độ Cd2+, ppm
Cường độ dòng
tán Id, A

khuếch

Từ kết quả thu được, xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc cường độ dòng khuếch tán
Iđ vào nồng độ ion Cd2+.

20


TN3: Xác định hàm lượng ion Cu2+ và Cd2+ trong mẫu phân tích
Lấy 5 ml dung dịch cần phân tích cho vào bình định mức 50 mL, thêm 5 mL KCl 1M,
500 μL Hg(NO3)2 , thêm nước cất đến vạch định mức, đậy nắp và lắc đều. Đo Iđ của
mẫu phân tích trên máy phân tích cực phổ đa năng, ghi kết quả thu được vào bảng sau:
Cường độ dòng khuếch tán Iđ, A

Mẫu phân tích
Ion Cu2+
Ion Cd2+

Dựa vào đường chuẩn xây dựng được ở thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2, xác định nồng
độ ion Cu2+ và ion Cd2+ có trong mẫu phân tích. Nhận xét và đánh giá kết quả thu được.

21


PHẦN 2
HƯỚNG DẪN CHUẨN BỊ
VÀ VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

22

BÀI 1. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

Họ và tên: ……………………………….

Lớp TN: ..…………………………………

Mã sinh viên: ……………………………

Nhóm: …………………………………

Lớp: …………………………………….
Giảng viên hướng dẫn

Thời gian thực hiện thí nghiệm
Ngày……… tháng………. năm…………
Tiết……………………………………….

TN1. Khảo sát phổ hấp thụ của phức giữa ion Fe3+ với axit sunfosalixilic
I. Mục đích
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
II. Cơ sở lý thuyết
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

23


III. Hóa chất và dụng cụ
Hóa chất
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Dụng cụ
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Thiết bị

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

24


IV. Cách tiến hành
Pha dung dịch Fe3+ 0,1 mg/ml: ……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Pha dung dịch axit sufosalisilic 10%: ……………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
Pha dung dịch đệm CH3COOH + CH3COONa (pH = 7):………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Pha dung dịch HCl 0,1N:…………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Cách tiến hành đo phổ hấp thụ phân tử
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

25


V. Kết quả - nhận xét đánh giá
Giá trị

B1

B2

B3

B4

B5

B6

pH
λmax
A
Nhận xét đánh giá
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
TN2. Xác định nồng độ ion Fe3+ của mẫu phân tích theo phương pháp quang phổ hấp thụ
phân tử
I. Mục đích
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
II. Cơ sở lý thuyết
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

26


III. Hóa chất và dụng cụ
Hóa chất
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Dụng cụ
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
IV. Cách tiến hành
Cách tiến hành đo phổ hấp thụ phân tử
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
V. Kết quả - nhận xét đánh giá
Giá trị

B1

B2

B3

B4

DD Trống

DD A

C (Fe3+)
A
Dựng đường chuẩn
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

27