Xác định hàm lượng kẽm trong một số hợp kim bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức

Thảo luận hóa phân tích II Chủ đề: Xác định hàm lượng kẽm trong một số hợp kim bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức

1. Tổng quan về kẽm 2. Hóa chất và dụng cụ 3. Quy trình phân tích 4. Kết quả

1.1. Giới thiệu về kẽm 1.1.1. Vị trí và cấu tạo Kẽm (Zn) thuộc nhóm IIB, chu kì 4, số hiệu nguyên tử là 30.

Cấu hình electron nguyên tử: [Ar]3d104s2, trong các hợp chất Zn có số oxi hóa phổ biến là +2

1.1.2. Tính chất vật lý của Kẽm Zn là kim loại có màu lam nhạt, giòn ở nhiệt độ phòng, dẻo ở nhiệt độ 100 – 150oC, giòn trở lại ở nhiệt độ trên 200oC. Zn có khối riêng bằng 7,13g/cm3, nóng chảy ở 419,5oC, sôi ở 906oC

1.1.3. Tính chất hóa học của kẽm Kẽm thể hiện tính khử mạnh( thế điện cực chuẩn khá âm: -0,76V) 

Tác dụng với phi kim: 2Zn + O2 >>> 2ZnO



Tác dụng với axit:

➢

Với HCl, H2SO4: Zn pư với các axit không có tính oxh mạnh

Zn +2H+ >>>> Zn2+ + H2 ➢

Với HNO3 và H2SO4 đặc:

4Zn + 5H2SO4 >>>> 4ZnSO4 + H2S + 4H2O 

Không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường do có lớp màng oxit bền bao bọc bên ngoài như Al



Tác dụng với dung dịch kiềm tạo muối zincat Zn + 2NaOH >>>> Na2ZnO2 + H2



Tác dụng với dung dịch muối của kim loại # Zn + Cu2+ >>>> Zn2+ + Cu

1.1.4. Ứng dụng của kẽm 

Chống ăn mòn và pin

Kim loại kẽm chủ yếu được dùng làm chất chống ăn mòn, ở dạng mạ

Bề mặt tinh thể được mạ

Tôn mạ kẽm

Pin



Hợp kim

Hợp kim của kẽm được sử dụng rộng rãi nhất là đồng thau, bao gồm đồng và khoảng từ 3% đến 45% kẽm tùy theo loại đồng thau

• Các ứng dụng công nghiệp khác ➢

Kẽm ôxit được sử dụng rộng rãi để làm chất tạo màu trắng trong sơn, và làm chất xúc tác trong công nghiệp chế biến cao su

➢

Kẽm clorua thường được cho vào gỗ để làm chất bắt cháy và có thể được sử dụng để bảo quản gỗ...........

Kẽm oxit

• Bổ sung trong khẩu phần ăn ➢

Kẽm có trong hầu hết các khẩu phần ăn cung cấp dưỡng chất và vitamin hàng ngày.

• Vai trò sinh học ➢

Kẽm là nguyên tố cần thiết để duy trì sự sống của con người động vật khác, thực vật, và vi sinh vật. Kẽm được tìm thấy trong gần 100 loại enzym đặc biệt. Nó là "kim loại chuyển tiếp phổ biến thứ 2 trong sinh vật" sau sắt và nó là kim loại duy nhất có mặt trong tất cả các lớp enzym

➢

kẽm nằm trong não, cơ, xương, thận và gan

➢

Kẽm đóng vai trò sinh học quan trọng đối với con người. Nó có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của ARN và ADN, truyền tín hiệu và biểu hiện gen.

Các phương pháp phân tích kẽm

Chuẩn độ tạo phức

Chiết trắc quang phân tử UV-VIS

Phổ hấp thụ nguyên tử

plasma cảm ứng ghép khối phổ ICP-MS

1.3. Phương pháp chuẩn độ tạo phức 

Nguyên tắc phương pháp Dựa vào các phản ứng tạo phức của chất định phân với thuốc thử

➢

Phương pháp complexon

Dựa trên các phản ứng tạo phức của các ion kim loại với các thuốc thử hữu cơ gọi chung là complexon- là các dẫn xuất của các axit aminopolicacboxylic, ví dụ

1.3.4. Đặc điểm tạo phức giữa Zn2+ với EDTA Zn2+ + H2Y2➢

ZnY2- + 2H+

Phức với EDTA bền, hệ số bền của phức là1016,5

1.3.5. Đường chuẩn độ Zn2+ bằng phương pháp complexon Chuẩn độ 10ml dung dịch Zn2+ 0,05M bằng dung dịch chuẩn EDTA 0,05M( môi trường đệm amoni và đệm axetat), biết βZnY = 1016.5 , H4Y có pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,27; pK4 = 10,95. Bỏ qua sự tạo phức phụ giữa ion Zn2+ với NH3 và OH-. Khi chuẩn độ 0; 25,00; 50,00; 75,00; 90,00; 99,00; 99,90; 100,00; 100,10; 101,00; 110,00; 125,00; 150,00 và 175,00 ml dung dịch EDTA trong môi trường đệm amoni pH= 10, tính hằng số bền điều kiện

β’ZnY = 16 , 5

β’ZnY =

2

3

4

= 1+  h  h  h = 9,9142 K 4 K 3K 4 K 2 K 3K 4 K 4 K 3K 2 K1 h

10

9,9142

= 3,19. 1015

Đệm amoni, pH= 10 VEDTA (ml) 0

Công thức tính [ Zn2+]

F

C0

0

25,00

0,25

50,00

0,50

75,00

0,75

90,00

0,90

99,00

0,99

99,90

0,999

CoVo  CV V  Vo 1

 Zn  '

'



Zn  C

C  CO

'

ZnY

100,00

100,10

1,001

 101,00

1,01

110,00

1,1

125,00

1,25

1 ' ZnY

Zn  '



' ZnY

'

C  CO C Co

1

'



5,09.10-2

1,30

3,00.10-2

1,52

1,70.10-2

1,77

7,14.10-3

2,15

2,63.10-3

2,58

2,51.10-4

3,60

2,50.10-5

4,60

2,80.10-9

8,55

3,13.10-13

12,56

3,13.10-14

13,5

3,13.10-15

14,5

1,25.10-15

14,90

(C  Co )

Zn 

Zn 

pZn

o

CCo

1,00



C

 F 1

[Zn2+]

' ZnY

( F  1)

 F 1

-16

pzn 18

16

14

12

10

8

6

4

2

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Đệm axetat, pH= 4,6 hắng số bền điều kiện



' ZnY

  

ZnY

 2,93.10

6

y(H )

VEDTA (ml)

F

[Zn2+]

pZn

0

0

5,09.10-2

1,30

25,00

0,25

3,00.10-2

1,52

50,00

0,50

1,70.10-2

1,77

75,00

0,75

7,14.10-3

2,15

90,00

0,90

2,63.10-3

2,58

99,00

0,99

2,51.10-4

3,60

99,90

0,999

1,06.10-4

3,80

100,00

1,00

9,24.10-3

4,03

100,10

1,001

8,07.10-5

4,09

101,00

1,01

3,41.10-6

5,47

110,00

1,1

1,37.10-6

5,86

125,00

1,25

6,82.10-7

6,16

150,00

1,50

4,55.10-7

6,34

175,00

1,75

3,41.10-5

4,47

pzn 7

6

5

4

3

2

1

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2. Hóa chất và dụng cụ 2.1. Dụng cụ và thiết bị.

Hình 2: Pipet pasteur

Hình 1: Các loại ống đong

Hình 3: Buret thường

Hình 4:Pipet bầu và pipet thường

Hình 5: Các loại bình định mức

Hình 6: Cốc chia vạch các loại

Hình 7: quả bóp cao su

Hình 8: Cân phân tích Sartorius độ chính xác 0,0001g (Đức) và cân phân tích Hình 9: Phễu thủy tinh và đũa thủy tinh

2.2. Hรณa chแบฅt

3. Quy trình phân tích 3.1. Đối tượng nghiên cứu

Pin con thỏ

Ống thép mạ kẽm

Thuốc kẽm viên nén

3.2. Xử lí mẫu + cân mẫu : Cắt nhỏ các mẫu cân khối lượng mẫu để pha trong bình định mức 100 nồng độ 0,05M. >>> m(mẫu) = 0,1 x 0,05 x 65,39 = 0,3270(g)

m = 0,3174(g)

m = 0,3236(g)

m= 0,3290(g)

m(1 viên)= 0,5110(g)

#xử lý mẫu: viên nén.

Cân lấy khối lượng 1 viên thuốc, sau đó nghiền mịn, cho vào cốc thủy tinh thêm nước cất và khuấy đều đến khi tan. Chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 100. Tráng lại cốc và đũa 3 – 4 lần rồi cho vào bình định mức, thêm nước cất rồi định mức đến vạch.

3.2. Tiến hành thí nghiệm.

-Rửa sạch dụng cụ cần thiết và tráng rửa bằng nước cất.

-Cho EDTA vào buret tráng rửa và nạp đến vạch số 0.

-Dùng pipep bầu 10ml lấy chính xác 10ml dung dịch cần phân tích vào bình nón, thêm 10ml dung dịch đệm và chỉ thị rồi lắc đều.

Cách 1: Cho thêm 10ml dung dịch đệm amoni và một ít chỉ thị ETOO ( PH= 10).

Chuẩn độ bằng EDTA đến khi dung dịch chuyển màu từ đỏ nho sang xanh biếc thì dừng lại và ghi giá trị thể tích EDTA đã tiêu tốn . Lặp lại thí nghiệm ba lần.

Cách 2: Cho thêm 5ml dung dịch đệm axetat với một ít chỉ thị xylen da cam (PH=4,6).

Chuẩn độ bằng EDTA đến khi dung dịch chuyển màu từ da cam sang vàng thì dừng lại và ghi giá trị thể tích EDTA đã tiêu tốn. Lặp lại thí nghiệm ba lần.

4. Kết quả 4.1. Pin kẽm a, Sử dụng đệm amoni, chỉ thị ETOO, tại ĐTĐ dung dịch chuyển từ đỏ tía sang xanh

Công thức sử dụng

0,1.V EDTA v EDTA N EDTA N Zn 2   10 V Zn 2 STT

VEDTA (ml)

C

M ( Zn 2  )

N

CM(Zn2+)

Zn 2

2

% mZn

%m(Zn)

1

9,70

0,0485

99,92

2

9,70

0,0485

99,92

3

9,60

0,0480

98,89

TB

9,67

0,0483

99,58

C V M

đm

.65,39

0,3174

3

SD   1

SD

%RSD

0,595

0,60%

t.SD 4,303.0,595   1,48% Biên giới tin cậy ԑ = n 3

( xi  x ) 2 n 1

SD % RSD  .100 X

4.2. Dây kẽm 

Sử dụng đệm amoni, chỉ thị ETOO

ngay khi cho đệm vào dung dịch phân tích>> dung dịch chuyển màu đen có ánh xanh gây cản trở chuẩn độ>>> do dây kẽm chứa nhiều tạp chất, các ion kim loại tạo phức bền với NH3



Sử dụng đệm axetat, chỉ thị xylen da cam

tại ĐTĐ dung dịch chuyển từ hồng cam sang vàng

Công thức sử dụng

N V  N V EDTA

EDTA

Zn 2 

Zn 2 

STT



0,1.V EDTA 10 VEDTA (ml)

C

M ( Zn 2  )

 N

Zn 2 

.V C %m  m M

đm

Zn

2

.M

C

M

dâyZn

CM(Zn2+)

%m Zn

1

0,3

1,50.10-3

3,03

2

0,3

1,50.10-3

3,03

3

0,2

1,00.10-3

2,02

TB

0,27

1,33.10-3

2,69

SD

0,583

t.SD 4,303.0,583   1,45% Biên giới tin cậy ԑ = n 3

.0,1.65,39

0,3236

%RSD

21,67

4.3. Hợp kim( thép mạ kẽm) 

Sử dụng đệm amoni với chỉ thị ETOO



Sử dụng đệm axetat, chỉ thị xylen da cam

STT

VEDTA (ml)

CM(Zn2+)

%m Zn

1

0,30

1,50.10-3

2,98

2

0,40

2,00.10-3

3,98

3

0,30

1,50.10-3

2,98

TB

0,33

1,67.10-3

3,31

SD

0,577

t.SD 4,303.0,577   1,43% Biên giới tin cậy ԑ = n 3

%RSD

17,43

4.4. Thuốc kẽm viên nén 

Sử dụng đệm amoni với chỉ thị ETOO ĐTĐ: đỏ tía >> xanh

Xử lí số liệu

C

M ( zn 2  )

N

Zn 2 

2

N

EDTA

V

.V EDTA

PT

m

.2

 C M V đm . M Zn  C M .100.65,39

Zn

STT

VEDTA (ml)

CM (hoạt chất)

m Zn (mg)

%m Zn

1

1,70

8,50.10-3

55,58

10,88

2

1,70

8,50.10-3

55,58

10,88

3

1,60

8,00.10-3

52,31

10,24

TB

1,67

8,33.10-3

54,49

10,67

So sánh với giá trị thực

t

tính



X 

S

SD

X

Biên giới tin cậy

ԑ = 0,92%

Sai số tương đối

X 





54,49  50



54,49  50 50

. n

54,49  50 1,89

.100  8,98%

SD

%RSD

1,89

3,47%

. 3  4,115  t bang  4,303



Sử dụng đệm axetat với chỉ thị xylen da cam tại ĐTĐ dung dịch chuyển từ hồng sang vàng

Xử lí số liệu STT

VEDTA (ml)

CM(hc)

mZn (mg)

1

1,60

8,00.10-3

52,31

2

1,55

7,55.10-3

49,37

3

1,60

8,00.10-3

52,31

TB

1,58

7,85.10-3

51,33

So sánh với giá trị thực tế

t

tinh



X  SD

. n

51,33  50 1,70

SD

%RSD

1,70

3,31

. 3  1,36  t bang  4,303

Phương pháp không mắc sai số hệ thống Sai số tương đối

 

X 



 2,66%

Tổng kết 

Hàm lượng kẽm trong các mẫu phân tích Pin đại 99,58±1,48%

Dây kẽm 2,69±1,45%

Ống kẽm 3,31±1,43%



Ưu điểm của phương pháp: dễ thực hiện, nhanh chóng, tiết kiệm



Nhược điểm: hạn chế ở mắt người quan sát, kĩ năng thực hiện

Thuốc kẽm 10,67±0,92%

Cảm ơn thầy và các bạn đã theo dõi và lắng nghe !!!!!!!