HĨA PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNHHỆ TRUNG CẤP DƯỢC Hóa phân tích định tínhChƣơng I. ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA PHÂN TÍCHĐỊNH TÍNH1. Mục đích.1.1. Xác lập thành phần.Ion, ngun tử, phân tử của các chất tan trong dung dịch. Trong đó có:- Bản chất vơ cơ hoặc hữu cơ của chất đã cho.- Loại chất nào:+ Acid.+ Muối.+ Bazơ.+ Acid – Bazơ [lưỡng tính].+ Phức chất.- Nếu là chất hữu cơ thì thuộc nhóm nào:+ Rượu, đa rượu, phenol.+ Acid hữu cơ.+ Lưỡng tính.+ Hợp chất Diazo mang màu.1.2. Phát hiện.- Các dạng xác định của cation, anion từ đơn giản đến phức tạp, phức chất bền v.v...- Các nguyên tố hoá học:+ Nằm trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố.+ Chưa xuất hiện trong bảng hệ thống tuần hoàn.- Các dạng tiểu phân khác nhau của cùng một nguyên tố: Fe3+, Fe2+, [Fe[H2O]6]3+,[Fe[CN]6]3-, [Fe[CN]6]4-, [Fe[SCN]6]3-, …1.3. Tách hoặc cơ lập các chất nhằm mục đích tinh chế.- Tách các cation trong cùng một nhóm phân tích. Thí dụ: Ba2+, Sr2+, Ca2+, Mg2+.- Tách các anion trong cùng một nhóm phân tích. Thí dụ: Cl-, Br-, I-.1.4. Nhận biết và định tính.- Dựa vào các biểu hiện vật lý, hoá học, hoá lý đặc trưng.- Dựa vào các phản ứng phân tích đặc trưng [có sử dụng thuốc thử].1 Hóa phân tích định tính2. Các phƣơng pháp phân tích định tính2.1. Phƣơng pháp hóa họcLà phương pháp định tính dựa trên các phản ứng hóa học. Phương pháp này không cầntrang thiết bị phức tạp nên tiết kiệm và dễ thực hiện. Tuy nhiên, nó địi hỏi thời gian tương đốidài và lượng chất phân tích tương đối lớn2.2. Phƣơng pháp vật lý – hóa lýLà phương pháp phân tích định tính dựa trên các tính chất vật lý và hóa lý của mẫu vậtcần phân tích. Ví dụ các phương pháp thường dung là:a. Phương pháp soi tinh thểDùng kính hiển vi để phát hiện các tinh thể có màu sắc và hình dáng đặc trưng của mộthợp chất. Chẳng hạn, ion Na+ tạo tinh thể hình mặt nhẫn màu vàng lục nhạt với thuốc thử Strengb. Phương pháp so màu ngọn lửaĐốt các hợp chất dễ bay hơi của các nguyên tố trên ngọn lửa đèn gas không màu rồi quansát. Chẳng hạn, ngọn lửa stronti cho màu đỏ son, kali màu tím, natri màu vàng, bari màu lục nhạtc. Các phương pháp dụng cụLà các phương pháp sử dụng các máy thiết bị hoạt động theo những nguyên lý xác địnhđể phân tích định tính. Ví dụ: sắc kí, quang phổ phát xạ, quang phổ hấp thụ, huỳnh quang, cựcphổCác phương pháp vật lý – hóa lý có độ nhạy và độ chính xác cao, nhưng địi hỏi trangthiết bị phức tạp2.3. Phân tích ƣớt và phân tích khơa. Phân tích ướtLà phương pháp định tính được tiến hành với các dung dịch. Mẫu vật rắn cần kiểmnghiệm phải được hòa tan trong nước, trong acid hay trong dung dịch cường thủy hay trong cácdung môi hữu cơb. Phân tích khơTiến hành phân tích với các chất rắn hoặc với dung dịch bằng đường lối khô. Chẳng hạn:Thử màu ngọn lửaĐiều chế ngọc màu với natri borat: ngọc màu lam là muối cobalt, ngọc màu lục là muốicrom2.4. Phân tích riêng biệt và phân tích hệ thống2 Hóa phân tích định tínha. Phân tích riêng biệtLà xác định trực tiếp một ion trong hỗn hợp nhiều ion bằng một phản ứng đặc hiệu – phảnứng chỉ xảy ra với riêng ion đó. Ta có thể lấy từng phần dung dịch phân tích để thử riêng từng ionđó mà không theo một thứ tự nhất định nào. Chẳng hạn, xác định iod: trong dung dịch hồ tinhbột, phản ứng đặc hiệu cho màu xanhThực tế không nhiều ion có phản ứng đặc hiệu. Do đó phân tích riêng biệt chỉ được sửdụng trong sự kết hợp với phân tích hệ thốngb. Phân tích hệ thốngLà tiến hành xác định ion theo một thứ tự nhất định. Trước khi xác định một ion phải loạibỏ hoặc khóa ion cản trở - là các ion có phản ứng với thuốc thử giống như ion cần tìm.Ví dụ: người ta thường dùng amoni oxalate [NH4]2C2O4 để định tính Ca2+ qua phảnứng Ca2+ + C2O42-CaC2O4màu trắngTuy nhiên, Ba2+ cũng cho phản ứng tương tự, do đó trước hết cần phải loại ion này [nếucó] khỏi dung dịch bằng cromat trong mơi trường acid aceticBa2+ + CrO42-BaCrO4 màu vàngĐể phân tích hệ thống một hỗn hợp ion người ta thường dung thuốc thử nhóm để chia cácion thành nhiều nhóm, mỗi nhóm có thể chia thành các phân nhóm rồi tách thành từng ion riêngbiệt để xác định.3. Điều kiện tiến hành các phản ứng định tính3.1. Các loại phản ứnga. Phản ứng theo bản chất hóa học- Phản ứng hịa tan-Phản ứng kết tủa-Phản ứng trung hịa-Phản ứng tạo chất bay hơiVí dụ: NH4+ + OH-NH3 + H2O3 Hóa phân tích định tính-Phản ứng oxy hóa khử-Phản ứng tạo phứcVí dụ: Ag+ + 2NH3[Ag[NH3]2]+b. Phản ứng theo mục đích phân tích- Phản ứng tách: nhằm chia các chất, các ion thành các nhóm nhỏ hay để tách riêng một ion,một chất dùng cho phản ứng xác định- Phản ứng đặc trưng hay xác định: nhằm tìm một ion khi nó đã được cơ lập hoặc khi cịntrong hỗn hợp- Phản ứng tạo điều kiện cho tách và xác định như:+ Phản ứng khóa hay loại ion cản trở+ Phản ứng mở khóa hoặc phá phức để giải phóng ion cần tìm+ Phản ứng điều chỉnh pH mơi trường để hòa tan, kết tủa hoặc trung hòa chất cần phân tích3.2. Độ nhạy và tính đặc trƣng của phảnứng a. Tính đặc trưng của phản ứng- Có rất nhiều phản ứng có thể thực hiện [hàng chục ngàn], nhưng chỉ có những phản ứngđặc trưng mới có ý nghĩa thực tiễn trong phân tích định tính.- Phản ứng đặc trưng: là phản ứng mà nhờ chúng, trong những điều kiện xác định củaphịng thí nghiệm có thể xác định được liều duy nhất trong dung dịch, khi đang có sự hiện diệncủa những ion khác phát hiện được nhờ vào:+ Xuất hiện màu sắc đặc trưng.+ Có sự kết tủa.+ Có sự giải phóng khí.Thí dụ: SCN- + Co2+3SCN- + Fe3+màu xanh sáng của cobalt.Fe[SCN]3 màu đỏ máu.b. Độ nhạy của phản ứng:- Là lượng chất nhỏ nhất có thể phát hiện được bằng phản ứng đó trong những điều kiệnxác định4 Hóa phân tích định tính- Người ta biểu thị độ nhạy của phản ứng bằng một số giá trị có liên quan đến nhau đó là:+ Độ nhạy tuyệt đối hay cực tiểu phát hiện: là lượng nhỏ nhất của chất đó [thường tínhbằng mcg] trong mẫu đem thử để ta có thể phát hiện được nó.+ Độ nhạy tương đối hay nồng độ tối thiểu: là nồng độ nhỏ nhất của dung dịch mà phảnứng cịn có thể quan sát được [thường tính bằng g/ml]+ Độ lỗng giới hạn: là giá trị nghịch đảo của nồng độ tối thiểu. Để xác định độ loãnggiới hạn, người ta cho thực hiện phản ứng ở một nồng độ xác định, sau đó dùng dung mơi phalỗng cho đến khi nào khơng cịn xác định được phản ứng nữa thì đó là độ pha lỗng giới hạn.Phản ứng phân tích càng nhạy: nếu cực tiểu phát hiện, nồng độ tối thiểu càngnhỏ và độ pha lỗng giới hạn càng lớn.Ví dụ: phản ứng kết tủa xác định Na+ bằng thuốc thử Streng trong ống nghiệm có độ nhạytuyệt đối là 10mcg, nghĩa là phải có tối thiểu 10mcg Na+ trong mẫu đem thử. Mặt khác, để quansát được rõ ràng trong ống nghiệm thì thể tích dung dịch mẫu đem thử ít nhất là 0,5 ml. Vì vậy độnhạy tương đối bằng 2.10-5g Na+/ml.Cũng phản ứng đó nhưng thực hiện bằng cách soi tinh thể dưới kính hiển vi thì thể tíchdung dịch mẫu thử chỉ cần 0,001ml, theo đó độ nhạy tương đối vẫn là 2.10 -5 g Na+/ml [hay độpha loãng 1/50.000 lần] nhưng độ nhạy tuyệt đối sẽ là 0,02 mcg [nhạy hơn 500 lần so với phảnứng trong ống nghiệm]Ví dụ cho thấy độ nhạy phụ thuộc cách thực hiện phản ứng. Ngồi ra độ nhạy cịn chịuảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, nồng độ thuốc thử, sự có mặt ion lạ,....3.3. Phƣơng pháp làm tăng độ nhạy của phản ứng phân tích:- Vì độ nhạy của phản ứng liên quan đến cực tiểu phát hiện, nồng độ tối thiểu và độ phaloãng giới hạn tức là liên quan đến nồng độ chất cực tiểu cho nên việc cần làm là tập trung, làmtăng nồng độ và nhiều khi phải cơ lập chất đó để phát hiện cho được.Có thể làm tăng độ nhạy của phản ứng bằng các cách sau:3.3.1. Dùng thuốc thử có độ tinh khiết caoTinh khiết hố học hoặc tinh khiết quang học nhằm loại hết các tạp chất gây nhiễu đến kếtquả phân tích3.3.2. Sử dụng các biện pháp tập trung làm giàu chất:+ Chưng cất+ Chiết ly+ Kết tủa5 Hóa phân tích định tính+ Hấp phụ3.3.3. Thay đổi điều kiện của phản ứng phân tíchẢnh hƣởng pH của mơi trƣờng: giá trị pH quan trọng trong phân tích định tính:+ pH quyết định lượng phản ứng.+ pH quyết định sản phẩm phản ứng.Thí dụ: hỗn hợp phản ứng có I-, Br-, Cl- cần lần lượt tách từng thành phần một ra khỏihỗn hợp.I- [pH = 5]KMnO4I2[khí màu tím]-Br [pH = 3] à Br2[ khí màu nâu]+Cl- [pH = 1] à Cl2 [khí màu vàng]3.3.4. Che và giải che các ion [dùng mặt nạ]:Trong thực hiện phân tích [dung dịch là hỗn hợp chất và ion] có chứa nhiều tạp chất gâynên những phản ứng phụ, ngăn cản phản ứng chính là phản ứng phân tích mà ta cần thực hiện,gây nhiễu cho kết quả phân tích. Khi đó thuốc thử:+ Tác dụng với cả chất cần phân tích và cả với tạp chấtlàm giảm độ nhạy của phản ứng phân tích.+ Hồ tan mất sản phẩm của phản ứng phân tích, làm mất màu đặc trưng.+ Tạo phức chất bền ảnh hưởng đến phát hiện chất.+ Xảy ra oxy hố khử: làm thay đổi tính trạng của chất cần phântích. a. Che chắn tác dụng của phản ứng phụ:+ Sử dụng muối Sianur [CN-], Thiosianur [SCN-], florua [F-], phosphat PO43-,Thiosulfat [S2O32-] của kim loại kiềm và NH4 + làm chất che vô cơ.+ Sử dụng Acid ascorbic, A.Tartric, acid oxalic, a. Salysilc hoặc muối kim loạikiềm của chúng: Complexon, ThioUrea, Ethylendiamin, diethyldithioCarbamat, Uniton[2,3 di Mercapto Sulfonat Na] v.v... làm chất che hữu cơ.- Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi trong hố phân tích và hố học nói chung.Thí dụ:Khi cho Co2+ + 4SCN-[Co[SCN]4] màu xanh cobalt đậm. [1]6 Hóa phân tích định tínhTạp gây nhiễu Fe3+ + 3SCN-Fe[SCN]3 màu đỏ máu. [2][1], [2]màu kết hợp nâu sẫmngăn cản xác định Co2+ Đểngăn cản tạo màu đỏ Fe[SCN]3 cho Fe3+ tác dụng trước với-3-+ 6F [FeF6]+PO43-FePO4+ C2O4 2-Fe[C2O4]33-làm cho màu xanh cobalt [Co[SCN]4]2- thể hiện thật rõ ràng. Cũng có thể khử Fe3+ về Fe2+Fe2+ + SCN-Fe[SCN]2 khơng màukhơng gây nhiều cho xác định Co2+.b. Giải che: Những ion đã được che được dùng phản ứng hoá học để đưa về trạng thái tựdo đúng hơn là trạng thái solvat [Hydrat].- Cho ion bị che tác dụng với thuốc thử. Thuốc thử này tạo với các phối tử [Ligand] củaphức chất che một phức chất khác bền hơn kết quả là một ion được giải phóng.Thí dụ:[Ni[CN]4]2- → giải che 2Ag+ + [Ni[CN]4]22[Ag[CN]2]- + Ni2+ tự do.Che Fe2+ + 6CN[Fe[CN]6]4- → giải che 3Hg+ + [Fe[CN]6]43[Hg[CN]2]- + Fe2+ tự do.2+-222+ 2+Che Ni2+ + 4CN-Che Be+ 4F-[BeF4]→ giải che [BeF4] + 2Ba2BaF2 + Be2+ Che Ti4+ + 6F[TiF6]2- → giải che 2[TiF6]2- + 3Be3.4. Thuốc thử: [Reactive].tự do.3[BeF4]2- + 2Ti4+ tự do.- Thuốc thử là công cụ sắc bén của người làm thí nghiệm hố học:+ Để xác định nhận biết các chất, thành phần hoá học của chúng.+ Để xác định cấu tạo của các hợp chất cần phân tích.a. Phân loại thuốc thử:Theo độ tinh khiết có các loại sauHàm lƣợng chất chính Hàm lƣợng tạpKỹ thuậtTechnical0,990,01 [10-2]Tinh khiếtPure0,9990,001 [10-3]Tinh khiết phân tíchAnalytical pure [PA]0,99990,0001 [10-4]Tinh khiết hố họcChenical pure [CP]0,999990,00001 [10-5]Tinh khiết quang họcSpeetrel pure SP0,99999910-6Tinh khiết bán dẫnSemi condutor – P SCP0,99999999910-97 Hóa phân tích định tínhPhân loại thuốc thử theo tác dụng phân tích gồm các loại:- Thuốc thử chọn lọc:Phản ứng với một số có hạn các ion riêng biệt, các ion này đơi khi khơng cùng một nhómphân tích với nhau.- Thuốc thử nhóm:Phản ứng với tất cả ion trong nhóm phân tích.- Thuốc thử đặc hiệu hay thuốc thử riêngLà thuốc thử chỉ cho phản ứng đặc hiệu với một ion hoặc một chất. Ví dụ hồ tinh bột chỉcho màu xanh với iod- Một số thuốc thử đặc dụng [đã được thực tiễn phân tích cơng nhận] được mang tên tácgiả của chúng.Thí dụ: thuốc thử Tsugaev với Ni2+ là dimethyl Glyoxin. Thuốc thử Nestler là dung dịchkiềm của K2[HgI4]. Thuốc thử Streng - Magne Uranyl Acetat.b. Yêu cầu đối với thuốc thử:Phải tinh khiết, nhạy và đặc hiệuĐộ tinh khiết là yêu cầu quan trọng nhất. Các thuốc thử hóa học xếp theo độ tinh khiếttăng dần như sau:Loại kỹ thuật thường dùng làm nguyên liệu ban đầuLoại tinh khiết để thử nghiệm hóa học nói chungLoại tinh khiết để phân tíchLoại tinh khiết hóa học để làm chất chuẩnLoại tinh khiết quang học dùng trong phân tích quang phổ4. Các nhóm phân tích.- Trong phân tích định tính các chất vơ cơ, người ta chủ yếu sử dụng chất dung dịchmuối, acid bazo hoà tan trong dung môi là nước, trong trạng thái điện ly.Do vậy: phân tích hố học dung dịch nước của các chất điện ly được giới hạn ở phép xácđịnh các ion riêng biệt [cation và anion] chứ không phải là xác định nguyên tố hoặc các hợpchất của chúng.Phân tích định tính cation:8 Hóa phân tích định tínhĐể phân tích định tính các cation người ta có thể dùng đường lối phân tích riêng biệt hayphân tích hệ thống, thơng thường là kết hợp cả 2 cách này.Có 2 đường lối chủ yếu để phân tích hệ thống các cation là đường lối theo phương phápdùng H2S và đường lối theo phương pháp acid-base.Đường lối theo phương pháp dùng H2S dựa trên sự khác nhau về độ tan của nhiều sulfidkim loại để tách các cation thành 5 nhóm. Đường lối này khá chặt chẽ cho kết quả chính xác,phát hiện triệt để các cation kể cả khi chúng nằm trong phức. Tuy nhiên, nhược điểm của nó làH2S có mùi khó chịu, rất độc hại và trong q trình phân tích gặp nhiều dung dịch keo của S rấtkhó xử lý. Vì thế ngày nay phương pháp này hầu như khơng cịn sử dụng nữaĐường lối theo phương pháp acid base chủ yếu dựa trên khả năng tạo tủa, phức chất vớicác acid – base như HCl, H2SO4, NaOH, NH4OH.Sự hình thành 6 nhóm cation theo phương pháp acid – base như sau:Nhóm cationCationIAg+, Pb2+, Hg2 2+IIBa2+ , Ca2+IIIZn2+, Al3+IVFe2+, Fe3+, Bi3+VMg2+, Cu 2+, Hg 2+VIK +, Na +, NH4 +Phân tích định tính anionTrong giáo trình này, số anion được quan tâm được chia thành 3 nhóm:Nhóm anionAnionICl-, Br-, I-, S2-IIAsO43- , AsO33-, PO43-, CO32-IIISO32-, SO42-Sự phân chia ion thành các nhóm phân tích chứng tỏ có mối liên hệ giữa sự phân nhómcác ion với tính chất của các ngun tố trong hệ thống tuần hồn Mendeleev nhưng đây khơngphải là những mối liên hệ trực tiếp mà là một mối liên hệ logic, hệ quả của những hoạt động thựctiễn của loài người trong lĩnh vực này.9 Hóa phân tích định tínhSƠ ĐỒ PHÂN TÍCH 6 NHĨM CATIONMẫu hỗn hợp+HCl lỗngKết tủa nhóm IPhân tích cationnhóm VI riêngDung dịch nhóm II, III, IV+ H2SO4 lỗng, lọcPhân tích theo sơ đồcation nhóm I+cồn hoặc acetonKết tủa BaSO4Kết tủa CaSO4Dung dịch nhóm III, IV, V+NaOH dưDung dịch chứa nhóm III:AlO 2-, ZnO2 2-Kết tủa nhóm IV, V+ NH4OH đặc, NH4ClPhân tích theo sơ đồcation nhóm IIIKết tủa nhóm IVDung dịch phức nhóm VPhân tích theo sơ đồcation nhóm IVPhân tích theo sơ đồcation nhóm V10 Hóa phân tích định tính5. Các kỹ thuật cơ bản trong thực hành hóa phân tích định tínhVì phải sử dụng những thể tích dung dịch khá nhỏ, sinh viên cần phải làm:- Kỹ lưỡng.- Sạch sẽ [ống hút nào để vào đúng lọ nấy, đừng bỏ giấy bừa bãi trên mặt bàn].- Ly tâm và rửa thật kỹ kết tủa , khơng để lẫn các cation của các nhóm sau.5.1. Cách làm tủa5.1.1. Thử độ acid trước khi thêm thuốc thử.Thử bằng giấy quỳ xem độ acid của dung dịch có đúng như trong sách dạy haykhơng. Nếu phản ứng phải được thực hiện ở môi trường acid, giấy quỳ phải đỏ. Trongtrường hợp mơi trường có tính baz, giấy quỳ phải xanh.Có rất nhiều trường hợp ta khơng tủa được vì độ acid khơng đúng như trong lờidặn5.1.2. Thêm thuốc thử từng giọt một và theo đúng số giọt dặn trong sách.5.1.3. Lắc mạnh sau mỗi lần thêm một giọt thuốc thử:Để cho dung dịch và thuốc thử được trộn đều, xong đợt tủa lắng xuống rồi hãythêm một giọt thuốc thử mới [ngoại trừ trường hợp cần phân cách thuốc thử với dung dịchkhông cho trộn lẫn nhau, sẽ có lời dặn riêng]. Nên lưu ý đừng để thuốc thử dính ở thànhống nghiệm vì với phương pháp bán vi phân tích, số lượng thuốc thử dính đó nhiều khi rấtđáng kể.5.1.4. Phải làm tủa hồn tồn một ion trước khi qua ion một nhóm khácMuốn vậy sau khi thêm thuốc thử, đem ly tâm rồi thêm một giọt thuốc thử vàonước ly tâm. Nếu thấy còn tủa tức là ta chưa cho đủ thuốc thử. Khi ấy phải thêm thuốcthử, đem ly tâm rồi thử trở lại cho tới khi khơng cịn tủa mới thơi.5.2. Cách hút ly tâm ở phía trên chất tủaLấy một ống hút, bóp chặt nút cao su, đưa đầu ống vào trong dung dịch, cách mặtchất tủa độ vài mm, buông từ từ để mực nước dâng lên. Làm như thế hai ba lần cho đếnkhi nào hút hết nước ly tâm mới thôi. Nên tránh đừng phải tủa. Nước ly tâm này sẽ đượcđưa qua một ống nghiệm khác để tìm các cation khác.5.3. Cách rửa kết tủaThêm một ít nước [5 – 10giọt] [hoặc dung dịch rửa khi có lời dặn riêng]. Lắc mạnhcho tủa tách khỏi đáy ống nghiệm và hoà đều trong nước. Đem ly tâm, hút nước ly tâm ra.Nước này có thể bỏ đi hoặc giữ lại để tìm ion khác tuỳ theo lời dặn.5.4. Cách hòa tan chất kết tủaThêm từ từ acid [hoặc baz]. Lắc mạnh sau mỗi giọt. BM [Bain Marie] nếu cần.Thêm từ từ như thế cho đến khi tan hết chất tủa mới thôi. Nên nhớ đừng nên dùng dư acid[hoặc baz] có thể có hại cho các phản ứng sau này.11 Hóa phân tích định tính5.5. Cách đun ống nghiệmPhần lớn các phản ứng cần đun nóng đều được đun cách thuỷ [BM]. Như vậy tránhđược việc dung dịch trong ống nghiệm có thể bắn ra ngồi nguy hiểm.Nếu cần đun cạn một lượng nhỏ dung dịch [5 - 15 giọt] có thể để trong ống nghiệmmà đun, khi đun để cách xa ngọn lửa vừa đun vừa lắc.Nếu cần đun cạn một lượng tương đối nhiều dung dịch [2 – 5ml] nên dùng chénchung để trên ngọn lửa đèn gaz có lưới ngăn, cũng vừa đun vừa lắc hoặc dùng đuã quậy đểtránh dung dịch bắn ra ngoài, nhất là lúc gần cạn.Nên nhớ, khi lấy chén chung hay ống nghiệm ra khỏi ngọn lửa, chén chung hayống nghiệm vẫn cịn đủ nóng để tiếp tục làm bay hơi dung dịch. Cần lưu ý điều này khi cólời dặn “khơng được đun tới khô”. Để ý số lượng đáng kể dung dịch dính trên chén chung,phải tráng cho sạch.5.6. Cách quan sát mẫu phản ứng.Quan sát màu sắc, nhìn trên nền trắng.Quan sát màu trắng hoặc quan sát một dung dịch có ít tủa, chỉ thấy đục: nhìn trênnền đen.Quan sát màu của khí bốc lên: nhìn theo trục ống từ trên xuống dưới, đặt ốngnghiệm thẳng đứng trên nền trắng. Cẩn thận lấy ra khỏi lửa trước khi quan sát để dungdịch khỏi bắn vào mắt.5.7. Chú ý cách dùng máy ly tâmMáy ly tâm khi quay phải chứa 2 ống nghiệm đặt trong 2 ống đối xứng, các ống ấyphải có trọng lượng gần bằng nhau để máy được cân bằng. Nếu không, máy sẽ rung mạnhkhi quay và rất mau hư.Vì vậy nếu chỉ có một người dùng máy thì nhớ đặt thêm một ống nghiệm chứa mộtthể tích nước bằng thể tích dung dịch trong ống nghiệm phải ly tâm. Tốt nhất là đợi mộtngười bạn để hai người dùng máy một lượt.Bắt đầu quay từ từ. Nếu thấy máy rung mạnh, ngừng quay tức khắc, xem lại coi haiống nghiệm nằm trong hai ống đối xứng có khối lượng bằng nhau hay khơng.Khi ngừng, bng tay cho máy ngưng quay từ từ. Ngừng gấp ống nghiệm có thểbay ra ngồiTrước khi quay cần kiểm sốt các con ốc gắn máy ly tâm vào bàn có lỏng khơng,nếu có, nhờ nhân viên trong phịng siết chặt lại. Sinh viên phải lưu ý quay theo chiều mũitên vẽ trên máy ly tâm [chiều của tay quay] để tránh sự nới lỏng con ốc sẽ làm văng cácống ra ngoài rất nguy hiểmThường chỉ quay độ 30 – 40 vòng là nước ở trên đã trong. Riêng trường hợp cáchidroxid và sunfur khi mới trầm hiện lần đầu [chưa rửa] đòi hỏi một thời gian quay lâuhơn từ 2 đến 5 lần. Nên chịu khó quay khá lâu để tất cả trầm hiện lắng xuống dưới.12 Hóa phân tích định tínhChƣơng II. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH THEO NHÓMBÀI 1: CATION NHÓM I [Ag+, Pb2+, Hg22+]A. ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CATION NHĨM I.1. Thuốc thử nhóm.Nhóm I có khả năng tạo kết tủa với hầu hết các acid [trừ HNO3]. Tuy nhiên, chỉ có HCl2N thì tạo kết tủa với nhóm này mà khơng tạo tủa với cation nhóm khác. Vì thế, HCl chínhlà thuốc thử để tách các cation của nhóm I ra khỏi các cation khác.Từ các muối kết tủa này, ta lại tách chúng ra và nhận biết chúng bằng các phản ứng đặctrưng của chúng2. Phản ứng nhóm- Ag+ + HClAgCl [tủa trắng] + H+AgCl tan trong dung dịch NH4OH do tạo phức [Ag[NH3]2]+ ClKhi acid hóa dung dịch [Ag[NH3]2]+ Cl- thì kết tủa AgCl xuất hiện trở lại[Ag[NH3]2]+ Cl- + 2HNO3- Pb2+ + 2HClAgCl + 2NH4NO3PbCl2 [tủa trắng] + 2H+PbCl2 không tan trong dung dịch NH4OHĐộ tan của muối PbCl2 phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ [tan trong nước nóng]nên có thể tách PbCl2 ra khỏi AgCl và Hg2Cl2 bằng nước nóng- Hg22+ + 2HClHg2Cl2[tủatrắng] + 2H+Hg2Cl2 tạo kết tủa đen khi tác dụng với dung dịch NH4OH doHg2Cl2 + 2 NH4OHClHgNH2[trắng] + Hg [đen] +2H2O 3. Phản ứng đặc trƣng.Với KIAgI [vàng nhạt], không tan trong các acid và dung dịch NH4OHPb2+ + 2 IPbI2 [vàng], tủa tan khi đun nóng và tan trong thuốc thử KI dưTủa tan trong KI dư: PbI2 + 2 I[PbI4]2- [tan, không màu]2+2+Ag+ + I-Hg2 + 2 I Hg2I2 vàng xanh, có thể nhận biết Hg2Hg2I2 trên nền vàng của các tủa AgI, PbI213nhờ kết tủa màu vàng xanh của Hóa phân tích định tínhKhi KI dư: Hg2I2 + 2 I- [HgI4]2- + HgVới H2SO4 loãngPb2+ + H2SO4PbSO4 trắng + 2 H+Tủa khơng tan trong cách acid lỗng, nhưng tan trong acid H2SO4 đặc, HCl đặcvà NaOH đặcAg+ và Hg22+ chỉ tạo được kết tủa với SO42- khi nồng độ của chúng tương đối lớnVới NH4OHAg+ + NH4OHAg2O đen [sau đó tan trong NH4OH dư] + 2 NH4+ + H2O Ag2O +4NH4OH2+2Hg2[NO3]2 + 4NH4OHPb2 [Ag[NH3]2]OH + 3H2O+ 2NH4OHPb[OH]2 + 2NH4+Với Na2CO3[NH2Hg2O]NO3trắng + 2Hg đen + 3NH4NO3Ag2CO3 trắngPb2+ + CO32- PbCO3 trắng2+2-2Ag+ + CO32-Hg2+ CO3Hg2CO3Hg2CO3Với K2CrO4HgO + Hg đen + CO2Ag2CrO4 đỏ gạch2-2Ag+ + CrO42-Hg22+ + CrO42+2--Hg2CrO4 đỏPb + CrO4PbCrO4 vàng, khơng tan trong CH3COOH lỗng và NH4OH, nhưng tantrong NaOH hoặc HNO3Với dung dịch H2SAg++ S2-Ag2Sđen2+2Hg2 + S HgSđen +2+2HgPb + S PbSđen14 Hóa phân tích định tính4. Sơ đồ phân tích cation nhóm 1Cho mẫu dung dịch chứa hỗn hợp các cation. Ta dùng thuốc thử nhóm 1 để táchnhóm 1 ra khỏi các nhóm cịn lại. Sau đó tiến hành phân tích tủa, để xác định các cationtrong nhóm 1Dung dịch mẫu+ HCl loãng, lọcKết tủa 1Phần dịch lọc 1+ nước cất, đun sơi – lọc nóngPhần dịch lọcPhần rắn+ dd NH4OH, lọcThử phản ứng đặc2+Tủa hóa đentrưng PbPhát hiệnHg22+BÀI TẬP BÀI 11.1/. Hãy hồn thành các phương trình phản ứng và nêu hiện tượng1. AgNO3 + NaBr2. Hg2[NO3]2 + KI3. Pb[NO3]2 + H2SO415Dịch lọc+ HNO3 xuất hiện tủatrắng. Phát hiện Ag+ Hóa phân tích định tính4. Pb[CH3COO]2 + K2CrO45. Hg2[NO3]2 + K2CrO46. AgNO3 + NH4OH1.2/. Cho 4 dung dịch AgNO3 , Hg2[NO3]2 , Pb[NO3]2 , NaNO3 chứa trong 4 lọ dungdịch mất nhãn. Trình bày cách nhận biết các lọ hóa chất trên bằng một thuốc thử.1.3/. Khi dùng NH4OH để hòa tan hỗn hợp AgCl, PbCl2, Hg2Cl2. Chất nào sẽ tan.1.4/. Khi đun nóng hỗn hợp AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 với nước thì chất nào sẽ tan.1.5/. Trong sơ đồ phân tích cation nhóm 1, làm thế nào để xác định trong dịch lọc 1 cịn dưcation nhóm 1 hay khơng?1.6/. Cho dung dịch chứa hỗn hợp cation nhiều nhóm. Trình bày cách định tính các cationnhóm 1 trong dung dịch đó1.7/. Cho dung dịch chỉ chứa các cation nhóm 1. Trình bày cách định tính các cation trongnhóm đó.16 Hóa phân tích định tínhB. THỰC HÀNH PHÂN TÍCH CATION NHĨM I.1.Dụng cụ - Hóa chất thí nghiệm:Dụng cụỐng nghiệm 20 cáiỐng nhỏ giọtĐũa thủy tinhCốc thủy tinhPhễu lọcBếp đunGiấy lọcBình nước cấtHóa chấtDung dịch mẫu Ag+, Pb2+, Hg22+HCl 2NK2CrO4 0,5NNaOH 2NKI 2NNH4OH 2NNa2CO3 2NH2SO4 2NCH3COOH 2N2. Phần thử nghiệm chung:Quan sát hiện tƣợngThực hiệnThực tế2.1. Với thuốc thử nhóm2.1.1. Ag+a/. 3gi dd Ag+ + 3gi HCl 2N.Quan sátb/. Sau đó nhỏ từ từ NH4OH vàoống nghiệm trên đến khi tủa tan.Quan sát dung dịch2.1.2. Pb2+a/. 3 gi dd Pb2+ + 3gi HCl 2N.Quan sátb/. Sau đó nhỏ khoảng 1mlNH4OH vào ống nghiệm trên.Quan sát tủa tan hay khôngc/. Lặp lại thí nghiệm a. Sau đóthêm 1 ml nước cất rồi đun nóngống nghiệm. Quan sát2.1.3. Hg22+a/. 3 gi dd Hg22+ + 3 gi HCl 2N.Quan sátb/. Sau đó nhỏ 1ml NH4OH vàoống nghiệm trên. Quan sát2.2. Với thuốc thử từng cation17Giải thíchLý thuyết Hóa phân tích định tính2.2.1. Phản ứng đặc trƣng của Ag+a/. 5gi dd Ag+ + 5 gi KI. Quan sátSau đó cho thêm 1ml NH4OHvào. Quan sát tủa tan hay khôngb/. 5gi dd Ag+ + 5 gi K2CrO4c/. 5gi dd Ag+ + 5 gi Na2CO3d/. 5gi dd Ag+ + 2 gi NH4OH.Quan sát. Sau đó thêm NH4OHđến dư2.2.2. Phản ứng đặc trƣng của Pb2+a/. 2 gi dd Pb2+ +2 gi KI. Quan sátb/. Sau đó thêm 1-4 ml KI vàoống nghiệm trên đến khi tủa tan.Quan sát màu dung dịchc/. Lặp lại thí nghiệm a. Sau đóthêm 1ml nước, đun nóngd/. 2 gi dd Pb2+ + 2 giọt K2CrO4e/. Sau đó cho thêm CH3COOHvào ống nghiệm trên. Quan sátf/. Lặp lại thí nghiệm d. Sau đócho thêm NaOH vào đến khi tủatan. Quan sát màu dung dịchg/. 5gi dd Pb2+ + 5gi H2SO4 2Nh/. 5gi dd Pb2+ + 5 gi Na2CO32.2.3. Phản ứng đặc trƣng của Hg22+a/. 5gi dd Hg22+ + 5gi NH4OHb/. 5gi dd Hg22+ + 5gi KI 2N.Quan sát.Sau đó thêm KI đến dư, quan sátc/. 5gi Hg22+ + 5gi K2CrO4 0,5Nd/. 5gi dd Hg22+ + 5gi Na2CO3 2NChú ý: mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần3. Phần thử nghiệm phát hiện ion trong mẫu18 Hóa phân tích định tínhMỗi nhóm nhận một mẫu dung dịch đã được mã hóa từ giảng viên. Sau đó tiếnhành phân tích theo sơ đồ phân tích cation nhóm 1 để xác định có những cation nhóm 1nào trong mẫu đó.Lưu ý khi thực hiện phân tích theo sơ đồ: Khi cho HCl vào để kết tủa nhóm 1, phảichắc chắn rằng lượng HCl cho vào đã làm kết tủa hồn tồn cation nhóm 1. Kiểm tra bằngcách thêm vài giọt HCl vào phần dịch lọc 1, nếu vẫn cịn tủa thì tiến hành lọc tiếp, đến khinào dịch lọc 1 khơng cịn tạo tủa với HCl thì mới bắt đầu thực hiện phân tích tiếp theo.19 Hóa phân tích định tínhBÀI 2: CATION NHĨM II [Ba2+, Ca2+]A. ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CATION NHĨM II1.Thuốc thử nhómNhóm II sử dụng thuốc thử nhóm là H2SO4 2N tạo kết tủa màu trắng.2. Phản ứng nhóm.-Ba2+ + H2SO4BaSO4 kết tủa trắng + 2H+Kết tủa rất bền được sử dụng để định lượng Ba2+ vàSO42-- Ca2+ + H2SO4CaSO4 + 2H+CaSO4 có tích số tan tương đối lớn, nên sẽ khơng tạo kết tủa khi nồng độ các ionthấp, vì vậy phải cho thêm aceton hoặc cồn vào mới xuất hiện kết tủa keo màu trắng.3. Phản ứng của cation với các thuốc thử đặc trƣng.* Ion Ba2+-Ba2+ + K2CrO4BaCrO4 [vàng] + 2K+Kết tủa này không tan trong NaOH 2N và CH3COOH 2N [phân biệt vớiPb2+] - Phản ứng VollerBa2+ + H2SO4 KMnO BaSO4 [màu hồng ngậm KMnO4] +2H+ Sau đó dùng H2O2 khử KMnO4: mất màu tím4KMnO4 + H2O2 + H2SO4-K2SO4 + MnSO4 + O2 + H2ONhưng tủa BaSO4 [ngậm KMnO4] vẫn giữ lại màu hồng.Ba2+ + Na2CO3BaCO3 trắng + 2Na+Ba2+ + [NH4]2C2O4BaC2O4 trắng + 2NH4+BaC2O4 tan trong CH3COOH* Ion Ca2+Ca2+ + [NH4]2C2O4 CaC2O4 [trắng] + 2NH4 +Kết tủa bền không tan trong CH3COOH 2N nhưng tan trong HNO3, HCl,H2SO4 2N [phân biệt với BaC2O4]-Được sử dụng làm phản ứng định lượng Ca2+, C2O4-Ca2+ + Na2CO32-CaCO3 [trắng] + 2Na+4. Sơ đồ phân tích cation nhóm 2Từ dung dịch mẫu ban đầu, sau khi phân tích cation nhóm 1, lấy phàn dịch lọc 120 Hóa phân tích định tính[trong sơ đồ phân tích cation nhóm 1] chứa các cation nhóm 2, 3, 4, 5, 6 ta tiếp tục phântích cation nhóm 2Dung dịch cation 2,3,4,5,6+ H2SO4 loãng, lọcDịch lọc 2Tủa trắngo+ aceton hoặc cồn 70Tủa keo trắngPhát hiện2+BaPhát hiện2+CaBÀI TẬP BÀI 22.1. Hoàn thành các phương trình phản ứng và nêu hiện tượng1. BaCl2 + H2SO4 2. Ba[NO3]2 + K2CrO4 3. CaCl2 + Na2CO3 4. Ca[NO3]2 + [NH4]2C2O4 2.2. Hãy giải thích vì sao có thể dùng ammoni oxalate trong mơi trường acid acetic để địnhtính Ca2+ trong dung dịch2.3. Có thể dùng K2CrO4 trong kiềm để định tính Ba2+ trong dung dịch hay khơng? Giảithích.2.4. Hãy nêu vai trị của nước oxy già trong phản ứng Voller21 Hóa phân tích định tínhB. THỰC HÀNH PHÂN TÍCH CATION NHĨM 21.Dụng cụ - Hóa chất thí nghiệm:Dụng cụỐng nghiệm 20 cáiỐng nhỏ giọtĐũa thủy tinhPhễu lọcGiấy lọcBình nước cấtHóa chấtDung dịch mẫu Ba2+ , Ca2+HCl 2N[NH4]2C2O4 2N.Ethanol 70H2SO4 2NCH3COOH 2NKMnO4 0,1N2. Phần thử nghiệm chungPhần thực hiệnoH2O2 30%K2CrO4 0,1NNa2CO3 2NQuan sát hiện tƣợngThực tế2.1. Với thuốc thử nhóm IIa/. 5gi Ba2+ + 5gi H2SO4 2Nb/. 5gi Ca2+ + 5gi H2SO4 2N. Quan sátSau đó cho thêm 5 gi cồn. Quan sát2.2. Với thuốc thử từng cation2.2.1. Cation Ba2+a/. 5gi dd Ba2+ + thêm 5 gi K2CrO4b/. Sau đó thêm 1ml CH3COOH vào ốngnghiệm trên. Quan sátc/. Lặp lại thí nghiệm a. Sau đó thêm 1mlNaOH vào ống nghiệm. Quan sátd/. 5gi dd Ba2+ + 2gi KMnO4, 5gi H2SO4 2NĐể yên 10 phút. Sau đó thêm từ từ từng giọtH2O2 đến khi dd trong suốt. Quan sát tủae/. 5gi dd Ba2+ + 5 gi Na2CO32.2.2. Cation Ca2+a/. 5gi dd ion Ca2+ + 5 gi [NH4]2C2O4 . Quansát. Sau đó thêm 1 ml CH3COOH. Quan sátb/. 5gi dd Ca2+ vào ống nghiệm + 5 gi Na2CO3Chú ý: mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần3. Phần thử nghiệm phát hiện ion trong mẫu22Lý thuyếtGiải thích Hóa phân tích định tínhMỗi nhóm nhận một mẫu dung dịch đã được mã hóa từ giảng viên. Sau đó tiếnhành phân tích theo sơ đồ phân tích cation nhóm 2 để xác định có những cation nhóm 2nào trong mẫu đó.Lưu ý khi thực hiện phân tích theo sơ đồ: để tránh nhằm lẫn khi phân tích xác địnhCa , phải kiểm tra dịch lọc 2 với H2SO4 để đảm bảo Ba2+đã được tủa hoàn toàn2+23 Hóa phân tích định tínhBÀI 3: CATION NHĨM III [ Zn2+, Al3+]A. ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CATION NHĨM III.1. Thuốc thử nhóm.Cation nhóm III sử dụng thuốc thử nhóm là NaOH 2N lấy lượng dư. Nhóm 3 sẽ tantrong dung dịch, các cation nhóm 4,5 sẽ tạo kết tủa hydroxyt. Từ đó tách nhóm 3 ra khỏicác nhóm cịn lại2. Phản ứng nhóm.- Zn2++ 2NaOHZn[OH]2 ↓ trắng++ 2Na- Al3++ 3NaOHAl[OH]3 ↓ trắng+3Na+Khi lấy dư lượng NaOH 2NNa2ZnO2 [tan]- Zn[OH]2 + 2NaOHdư+ 2H2O- Al[OH]3 + NaOHdư NaAlO2 [tan] + 2H2OCác chất Na2ZnO2 và NaAlO2 tạo tủa Zn[OH]2 và Al[OH]3 trong mơi trường acidyếu [ví dụ NH4Cl]. Nếu cho thêm NH4OH dư thì tủa Zn[OH]2 sẽ tan, cịn Al[OH]3khơng tan.3. Các phản ứng đặc trƣng.* Ion Zn2+- Phương pháp của Montequi:Dùng dung dịch ammoni thủy ngân thiocyanua [NH4]2[Hg[SCN]4] [hay còn gọi làMontequi A], với dung dịch Cu2+ [Montequi B] có thể nhận biết được sự có mặt củaZn2+ do tạo thành kết tủa màu tímZn2+ + Cu2+ + 2[NH4]2[Hg[SCN]4]- Zn2+ +Zn[Hg[SCN]4].Cu[Hg[SCN]4] + 4NH4+ZnS↓trắng+ 2NH4+Kết tủa này tan trong acid vô cơ, nhưng không tan trong CH 3COOH và NaOH- Zn2++[NH4]2SNa2CO3ZnCO 3↓trắng+2Na+- Zn2+ +4 NH4OH Zn[OH]2trắng +4H2OKhi NH4OH dư, tủa tan, tạo dung dịch trong suốt:Zn[OH]2 + 4NH4OH[Zn[NH3]4]2+ + 2 OH- +4H2O * Ion Al3+- Dùng thuốc thử AluminonAluminon là muối triammoni của acid aurin tricacboxylic, thường được dùng đểnhận biết sự có mặt của Al3+. Tuy nhiên, aluminon khơng phải là thuốc thử đặc hiệu củaAl3+, vì nó cũng có thể tạo kết tủa với một số cation khác như Ca2+, Be2+, Fe3+,….24