Hóa phân tích
CHƯƠNG 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA PHÂN TÍCH

I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU CỦA HÓA PHÂN TÍCH
Hóa học phân tích, hiểu theo nghóa rộng, không những chỉ là khoa học
về các phương pháp phân tích đònh tính và đònh lượng các chất mà còn là khoa
học về các phương pháp kiểm tra những quá trình hóa lý và kỹ thuật hóa học.
Phân tích đònh tính (PTĐT) nhằm xác đònh sự hiện diện của các cấu tử
(ion, nguyên tố hay nhóm nguyên tố) trong mẫu phân tích và đồng thời đánh
giá sơ bộ hàm lượng của chúng: đa lượng, vi lượng, vết, … PTĐT phần lớn dựa
vào sự chuyển chất phân tích thành một chất mới nào đó có những tính chất
đặc trưng như có màu, có cấu trúc tinh thể hoặc vô đònh hình, có trạng thái vật
lý nhất đònh…
Phân tích đònh lượng (PTĐL) có nhiệm vụ xác đònh chính xác hàm lượng
của những cấu tử trong mẫu. Phương pháp PTĐL dựa trên phép đo các thuộc
tính hóa học, vật lý hoặc hóa lý của các chất hoặc của các phản ứng hóa học.
Các phương pháp PTĐL bao gồm PPHH, PPVL, PPHL.
Vai trò chủ yếu của hóa phân tích là PTĐL. Tuy nhiên trong thực tế
muốn xác đònh hàm lượng một mẫu chưa biết thành phần rất phức tạp, vì sự có
mặt của ion hay nguyên tố này thường cản trở việc xác đònh cấu tử khác. Do
đó, dù có yêu cầu hay không, với một mẫu chưa biết thành phần phải tiến
hành phân tích đònh tính trước để có thể chọn được phương pháp PTĐL thích
hợp và cho kết quả chính xác. Các phương pháp phân tích đònh tính và đònh
lượng cho phép xác đònh hàm lượng các nguyên tố riêng rẽ trong các chất phân
tích được gọi là phương pháp phân tích nguyên tố, để xác đònh các nhóm chức
được gọi là phân tích nhóm chức.
Dựa vào các PPPT, người ta đã tìm ra những đònh luật hóa học quan
trọng như đònh luật thành phần không đổi, đònh luật tỉ lệ bội, đònh luật tác dụng
đương lượng, xác đònh các nguyên tử khối của một số nguyên tố, thành lập
được công thức hóa học của rất nhiều hợp chất …. Hóa học phân tích tạo điều
kiện thuận lợi cho việc phát triển các môn khoa học tự nhiên như đòa hóa học,

Ví dụ: trong môi trường ammoniac, với hàm lượng thích hợp Ni
2+
tham
gia phản ứng hóa học với dimetyl glyoxim (DMG) cho xuất hiện kết tủa màu
đỏ son. Như vậy, khi cho dung dòch DMG tác dụng với dung dòch phân tích:
- Nếu dung dòch (DD) có xuất hiện tủa đỏ son, kết luận có Ni
2+
trong
DD phân tích (đònh tính).
- Tách và cân tủa ta xác đònh được hàm lượng Ni
2+
trong mẫu (đònh
lượng).
Phương pháp vật lý (PPVL)
Phương pháp vật lý là các PPPT dùng để phát hiện hoặc xác đònh thành
phần của chất cần nghiên cứu mà không cần phải sử dụng các phản ứng hóa
học. Các phương pháp này có thể là các phương pháp dựa trên việc nghiên cứu
các tính chất quang, điện, từ, nhiệt hoặc các tính chất vật lý khác. PPVL có 1
số ưu điểm so với các PPHH như có thể tách được các nguyên tố khó bò tách
bởi PPHH, dễ áp dụng cho các quá trình tự động hóa.
Phương pháp hóa lý (PPHL)
Phương pháp hóa lý là PPPT dự trên sự kết hợp giữa PPVL và PPHH:
sau khi thực hiện phản ứng hóa học giữa cấu tử khảo sát và thuốc thử, dựa vào
việc khảo sát lý tính của hợp chất thu được hay DD tạo ra để đònh tính hoặc
đònh lượng mẫu.
Mặc dù xuất hiện khá lâu sau PPPT hóa học, các phương pháp hóa lý
lại được phát triển và hiện đại hóa với tốc độ rất nhanh, được sử dụng ngày
càng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học và trong cả
phòng thí nghiệm nhà máy, xí nghiệp. Nguyên tắc chung của phương pháp là
dùng biện pháp thích hợp tác động lên đối tượng nghiên cứu và ghi nhận sự

cực.
Các phương pháp thuộc nhóm một được chia thành hai phân nhóm:
- Phân nhóm gồm các phương pháp trong đó các phản ứng điện cực ở
trạng thái cân bằng bao gồm phương pháp đo thế và chuẩn độ điện thế
với dòng bằng không.
- Phân nhóm dựa trên sự điện phân (dòng khác không), bao gồm phương
pháp volt – amper, chuẩn độ điện thế với dòng không đổi, phương điện
khối lượng dòng không đổi hoặc thế không đổi, phương pháp cực phổ cổ
điển, cực phổ dòng xoay chiều, phương pháp điện hóa hòa tan….
Các phương pháp không dùng phản ứng điện cực bao gồm các phương pháp
điện dẫn và chuẩn độ điện dẫn, phương pháp xác đònh hằng số điện môi tương
đối, phương pháp điện dẫn cao tần và chuẩn độ điện dẫn cao tần…
Các phương pháp sắc ký (PPSK)
Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự chuyển dòch của hỗn hợp phân tích
qua lớp chất bất động ở trạng thái rắn hoặc trạng thái lỏng tẩm trên chất mang
rắn (được gọi là pha tónh) và sự chuyển dòch đó được thực hiện bằng một chất

3
Hóa phân tích
lỏng hoặc chất khí có khả năng di chuyển (gọi là pha động). Các PPPT sắc ký
cụ thể bao gồm nhóm sắc ký hấp phụ (rắn-khí, rắn-lỏng); nhóm sắc ký phân
bố (lỏng - lỏng; lỏng - khí), sắc ký trao đổi ion và sắc ký rây phân tử. Quá trình
tách sắc ký có thể xảy ra trên cột hoặc trên mặt phẳng như giấy, bản mỏng.
Phương pháp sắc ký được sử dụng rộng rãi để tách những chất vô cơ và
hữu cơ giống nhau về thành phần và tính chất, đặc biệt là có thể tách được các
nguyên tố đất hiếm và những nguyên tố phóng xạ với hiệu quả khá cao. Ngoài
khả năng tách, PPSK còn được dùng để đònh tính và đònh lượng rất nhiều loại
mẫu thuộc lónh vực khoa học và lónh vực công nghiệp khác.
Các PPPT hóa lý khác
Ngoài các nhóm phương pháp trên, thuộc nhóm PPPT dụng cụ còn có PPPT

bất kỳ PPPT nào cũng không thể vượt quá độ chính xác của PPPT hóa học.
Phương pháp vi sinh
Dùng để đònh lượng vết cấu tử dựa trên hiệu ứng của chúng với tốc độ
phát triển của vi sinh vật.
Phương pháp phân tích động học
Phương pháp đònh tính và đònh lượng các nguyên tố dựa vào việc sử
dụng các phản ứng xúc tác. Vì tốc độ của các phản ứng hóa học phụ thuộc vào
nồng độ của các chất phản ứng nên đo tốc độ phản ứng có thể xác đònh nồng
độ của chất phản ứng. PPPT động học có độ nhạy đặc biệt cao, gấp nhiều lần
độ nhạy so với các PPPT khác (10
-5
– 10
-6
μg/ml).
Các phương pháp khác
Ngoài các phương pháp kể trên còn một số phương pháp khác chủ yếu
dùng cho PPĐL.
4
Hóa phân tích
Phương pháp nghiền

Mẫu phân tích và thuốc thử rắn được nghiền trong cối sứ, nguyên tố cần
tìm được phát hiện dựa vào sự tạo thành các hợp chất đặc trưng có màu sắc
hay có mùi khác nhau. Ví dụ, nghiền mẫu ban đầu với KSCN, nếu thấy xuất
hiện màu đỏ máu tức mẫu chứa các hợp chất của Fe
3+
.

chất sau như:
Phân biệt SrCrO
4
với BaCrO
4
Phân biệt CuSO
4
với BaSO
4
nhờ tinh thể của chúng có cấu trúc khác nhau đặc trưng.
Phương pháp điều chế ngọc borax hay phosphate

Một số oxyt kim loại có thể tạo hợp chất với borax hay phosphate có
màu đặc trưng dưới ngọn lửa tính oxy hóa/khử hay ở trạng thái nóng/nguội.
Ví dụ:
Cu-Borax dạng ngọc màu xanh đậm khi nguội
Mn-Borax màu tím ở ngọn lửa oxy hóa
II.2. Phân loại theo lượng mẫu phân tích hay kỹ thuật phân tích
Tùy hàm lượng của cấu tử trong mẫu và PPPT, lượng mẫu phân tích
cũng khác nhau. Ta phân biệt:
Phân tích thô
Dùng dụng cụ cỡ 50-500ml và tách chất rắn khỏi chất lỏng bằng cách
lọc. Lượng mẫu sử dụng từ 1-10g hay 1-10ml.
Phân tích bán vi lượng
Dùng dụng cụ <1ml và thường tách chất rắn khỏi chất lỏng bằng ly
tâm. Lượng mẫu sử dụng từ 10
-3
-1g hay 10
-1
-1ml.

xác đònh và giải che các nguyên tố đang ở dưới dạng bò che….
III.1. Các loại phản ứng dùng trong hóa phân tích
Các loại phản ứng dùng trong hóa phân tích có thể chia thành hai nhóm chính:
Phản ứng oxy hóa khử
Phản ứng oxy hóa khử là phản ứng trao đổi điện tử giữa đôi oxy
hóa/khử, thường được dùng trong hóa phân tích để:
1. Đònh tính: 2 Fe
3+
+ 2 I
-
→ 2 Fe
2+
+ I
2
↑

I
2
xuất hiện làm xanh giấy tẩm tinh bột
2. Hòa tan:
3 Cu + 8 HNO
3
→ 3 Cu(NO
3
)
2
+ 2 NO
↑
+ 4 H
2

Phản ứng oxy trao đổi tiểu phân là tên gọi dùng chung cho phản ứng
acid-bazơ, phản ứng tạo tủa và phản ứng tạo phức.

6
Hóa phân tích
Phản ứng acid-bazơ: Phản ứng trao đổi H
+
giữa đôi acid/bazơ dùng trong hóa
phân tích để:
1. Xác đònh tính acid hay bazơ của DD bằng cách đo pH
2. Hòa tan mẫu:
CaCO
3
+ 2 HCl → CaCl
2
+ CO
2
↑
+ H
2
O
3. Đònh lượng:
HCl + NaOH → NaCl + H
2
O
Phản ứng tạo tủa: Phản ứng trao đổi ion để tạo thành hợp chất ít tan, được sử
dụng để:
1. Đònh tính:
Ag
+

4
↓

Phản ứng tạo phức: Phản ứng kết hợp ion để tạo phức chất dễ tan, được sử
dụng để:
1. Đònh tính:
Fe
3+
+ n SCN
-
→ [Fe(SCN)
n
]
(3-n)+
đỏ máu
2. Đònh lượng:
Ca
2+
+ H
2
Y
2-
→ CaY
2-
+ 2 H
+
3. Hòa tan:
AgCl
↓
+ 2 NH

+ H
2
S CuS
→
5. Giải che (trả các ion bò che về trạng thái tự do):
2 Ag
+
+ [Ni(CN)
4
]
2-
→ 2 [Ag(CN)
2
]
-
+ Ni
2+
Ngoài các acid và bazơ, DD của nhiều muối cũng có tính acid hoặc kiềm. Nếu
dung môi là nước, giữa những ion của muối với những ion của nước sẽ xảy ra
phản ứng tương tác gọi là thủy phân. Quá trình thủy phân thường là quá trình
thuận nghòch. Ví dụ:
Ba(CH
3
COO)
2
+ 2 H
2
O ⇋ CH
3
COOH

hóa phân tích, các phản ứng thủy phân được sử dụng để:

7
Hóa phân tích
1. Tạo tủa hidroxid: một số thuốc thử như (NH
4
)
2
CO
3
, (NH
4
)
2
S, CH
3
COONa dễ
bò thủy phân tạo thành ion hidroxyl tự do, tạo cho DD có các giá trò pH xác
đònh. Người ta sử dụng các hidroxyl tự do sinh ra để tạo tủa hidroxid nhiều
cation bằng DD nước của các muối thủy phân kể trên.
2. Tách các chất ra khỏi nhau dựa vào mức độ thủy phân khác nhau của các
chất khác nhau.
3. Phát hiện các muối anion bò thủy phân tạo thành ammoniac tự do.
4. Phát hiện các ion mà muối của chúng khi thủy phân tạo thành các hợp chất
không tan. Ví dụ: BeCl
2
khi thủy phân tạo thành BeO
2
Cl
2

μ
g/ml, giới hạn phát
hiện Fe
3+
bằng SCN
-
là 0.25
μ
g/ml,… Giới hạn phát hiện còn có thể được biểu
diễn bằng nồng độ giới hạn hay nồng độ tối thiểu.
Độ loãng giới hạn: là thể tích dung môi tối đa (ml) dùng để hòa tan 1g cấu tử
X mà có thể phát hiện được X.
Ngoài các điều kiện chung kể trên, thuốc thử dùng để pha DD có độ đúng cao
(gọi là DD chuẩn) còn phải đảm bảo thêm các điều kiện sau:
1. Trơ đối với môi trường
2. Ở dạng vụn, bột có thể cân được lượng chính xác đến 1mg hay 0.1mg
3. Có phân tử lượng lớn để giảm sai số khi cân.

8
Hóa phân tích
Các hóa chất thỏa mãn được đồng thời các điều kiện trên được gọi là hóa chất
chuẩn gốc. Các hóa chất chuẩn gốc thông dụng như là: K
2
Cr
2
O
7
,
(COOH)
2

3. Có hệ số xác đònh và cho sản phẩm có thành phần xác đònh;
4. Có dấu hiệu đặc trưng để nhận biết lúc phản ứng chấm dứt.
IV. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA MỘT PPPT
Một quá trình phân tích thường bao gồm các giai đoạn sau đây:
IV.1. Giai đoạn chọn mẫu
Mẫu phân tích có thể là nguyên liệu, nhiên liệu, bán thành phẩm hoặc thành
phẩm, có thể đóng gói hoặc không đóng gói. Ở dạng nguyên liệu có quặng
mỏ, đất đá…; nhiên liệu có than, dầu mỏ…; bán thành phẩm hay thành phẩn
rất đa dạng bao gồm hóa chất (NaOH, Na
2
CO
3
, Na
2
SO
4
, NH
4
Cl,…); sản phẩm
hóa học (xà phòng, kem đánh răng, DD xi mạ,…); thực phẩm (rượu, bột ngọt,
đường, nước chấm,… dược phẩm, dược liệu (dòch truyền, vitamin…).
Giai đoạn chọn mẫu rất quan trọng vì từ kết quả phân tích một lượng
mẫu giới hạn, ta phải kết luận về chất lượng của lô mẫu lớn. Do đó, lượng mẫu
phân tích phải được chọn đúng cách mới đảm bảo tính đại diện của lô hàng.
Nếu không, việc phân tích chỉ gây hao tổn vô ích, đôi khi với kết luận sai lệch
dẫn đến những nguy hại trầm trọng.
Mẫu phân tích được chọn từ lô đóng gói hay không đóng gói theo trình
tự sau:
1. Chọn mẫu riêng: mẫu riêng được chọn ngẫu nhiên một số đơn vò bao gói
(nếu lô đóng gói) hay từ một số vò trí khác nhau trong lô không đóng gói (đã

DD HCl: được sử dụng hòa tan mẫu CO
3
2-
, PO
4
3-
, SO
3
2-
, S
2-
,…

-
DD HNO
3
: hòa tan PbS, CuS, As
2
S
3
, Hg
2
SO
4
, các loại hợp kim…

-
DD H
2
SO

O
3
, ZrO
2
… khó tan trong các dung
môi trên. Ta có thể chuyển chúng sang dạng DD bằng cách nung khô chúng
với hóa chất rắn như: NaOH, Na
2
CO
3
, K
2
S
2
O
7
, Na
2
O
2
, Na
4
BB
4
O
7
ở 500 – 1000 C
trong lò nung. Mẫu và chất nung được chứa trong chén bằng Pt hay Ni. Cấu tử
được chuyển thành muối dễ tan, sau đó được hòa tan bằng dung môi thích hợp.
0

R/K như bụi trong không khí và DD L/K như sương mù… Trong hóa phân tích,
hai loại DD thường gặp phổ biến nhất là R/L hoặc L/L.
I.2. Nồng độ của DD
Cách biểu diễn nồng độ của DD
Nồng độ DD phụ thuộc vào chất tan có trong một lượng dung môi xác
đònh. Người ta phân biệt:
- DD loãng: lượng chất tan chiếm tỉ lệ nhỏ
- DD đậm đặc: lượng chất tan chiếm tỉ lệ lớn
- DD bão hòa: DD chứa chất tan tối đa (ở t
0
C, P xác đònh)
- DD quá bão hòa: được tạo thành khi đun nóng DD bão hòa trong sự
hiện diện của chất tan và làm nguội từ từ DD thu được. Trạng thái
bão hòa là trạng thái kém bền, chỉ cần lắc, khuấy hay thêm một ít
tinh thể chất tan, lượng chất tan dư trong DD sẽ lập tức tách ra trả về
trạng thái bão hòa bền vững.
Nồng độ của DD thường được biểu diễn thông qua các đại lượng:
m(g): khối lượng chất tan (có phân tử khối M)
q (g): khối lượng dung môi
V
x
(ml): thể tích chất tan
V (ml): thể tích DD nhận được khi hòa tan m(g) chất tan hay V
x
(ml)
chất tan vào q (g) dung môi
d (g/ml): khối lượng riêng của DD tạo bởi m (g) chất tan và q (g) dung
môi.
Các loại nồng độ được sử dụng trong hóa phân tích thường là các
nồng độ sau đây:

Hay T
mg/ml
=
V
m
x1000
Nồng độ phần trăm: có ba cách biểu diễn nồng độ phần trăm:
% (khối lượng/khối lượng): biểu diễn số gam chất tan/100g DD:
C% (KL/KL) =
100x
qm
m
+

% (khối lượng/thể tích): biểu diễn số gam chất tan/100ml DD:
C% (KL/TT) =
100x
V
m

% (thể tích/thể tích): biểu diễn số mililit chất tan/100 ml DD:
C% (TT/TT) =
100x
V
V
x

Nồng độ phần triệu ppm (part per million): biểu diễn khối lượng chất
tan chứa trong 10
6

=
V
x
M
m 1000

Nồng độ molan: biểu diễn số mol chất tan/1000g dung môi:
C
m
=
q
x
M
m 1000

Nồng độ phân mol: tỷ số giữa số mol của cấu tử i (n
i
) trên tổng số mol N của
các chất tạo thành DD được gọi là nồng độ phân mol N
i
:
N
i
=
N
n
i12

N
bằng 14/1 trong N
2
O, bằng 14/2 trong
NO, bằng 14/3 trong N
2
O
3
, bằng 14/4 trong NO
2
và bằng 14/5 trong N
2
O
5
.
Đương lượng của một hợp chất: Hợp chất AB (phân tử khố M
AB
) có
đương lượng gam Đ
AB
= M
AB
/n với n là số đơn vò đương lượng tham gia phản
ứng, thay đổi theo từng phản ứng mà AB tham gia.
1. AB là chất oxy hóa hay chất khử
: đương lượng của AB là lượng AB có khả
năng cho hay nhận 1 mol điện tử. Do vậy, n là số điện tử trao đổi ứng với 1
mol.
Ví du:
2 KMnO

hay 1
mol OH
-
. Như vậy, n là số ion H
+
hay OH
-
có trong 1 mol chất (thực sự tham
gia phản ứng). Với các phản ứng trung hòa hoàn toàn:
Đ
HCl
= M/1; Đ
H2SO4
= M/2; Đ
H3PO4
= M/3
Đ
NaOH
= M/1; Đ
Ca(OH)2
= M/2; Đ
NH3
= M/1
3. AB là hợp chất ion hay muối
: đương lượng của AB là lượng AB có khả năng
trao đổi với một mol ion mang điện tích 1+ hay 1-:
Đ
BaCl2
= M/2; Đ
NaCl

)
4
]
2+
Đ
Cu2+
= M/2; Đ
[Cu(NH3)4]2+
= M/2

13
Hóa phân tích
Nồng độ của DD sau khi pha trộn
Trộn DD a% vơiù DD b% (của cùng một chất) sẽ được DD c% với a>c>b nếu
a>b.
Tỷ lệ pha trộn được xác đònh bằng quy tắc đường chéo:
a (c-b) = m
a

c tức m
a
/m
b
=
ca
bc
−
−
C
M
=
M
dxC 10%
; C
N
= (C%*10d)/Đ

C
N
= n*C
M

M =
1000
xMxVC
M
= (C
N
*Đ*V)/1000 =
100
)%( mqC
+

II. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯNG
Khi cho các chất tác dụng với nhau, có những phản ứng hóa học xảy ra
hoàn toàn, nghóa là toàn bộ các tác chất phản ứng hết với nhau để tạo thành
sản phẩm.
Ví dụ: 2 H

ba
dc
BxA
DxC
][][
][][14
Hóa phân tích

Hằng số cân bằng K cho biết phản ứng đã chọn diễn ra với mức độ nào:
K càng lớn, phản ứng thuận (1) càng chiếm ưu thế và ngược lại K càng nhỏ,
phản ứng nghòch (2) càng chiếm ưu thế. Tuy nhiên, cân bằng đạt được là cân
bằng động nên khi có sự thay đổi một trong các yếu tố như: nồng độ, áp suất,
nhiệt độ thì cân bằng sẽ thay đổi gọi là sự dòch chuyển cân bằng. Sự dòch
chuyển này được xác đònh theo nguyên lý Le chatelier (khi các yếu tố bên
ngoài như nhiệt độ, áp suất,… tác động lên hệ, cân bằng sẽ dòch chuyển theo
chiều hướng chống lại sự thay đổi).
Phương trình K=
ba
dc
BxA
DxC
][][
][][
chỉ hoàn toàn nghiệm đúng đối với DD lý
tưởng. Với các DD thực, phương trình này có thể áp dụng khá đúng với các
chất không điện ly hoặc các chất điện ly yếu trong các DD nước loãng và hoàn
toàn không thể áp dụng đối với chất điện ly mạnh (kiềm, acid mạnh, muối)

của A bằng số đương lượng của B), ta có:

B
B
A
A
D
m
D
m
=
hay
B
A
B
A
D
D
m
m
=

và V
A
xC
A
x10
-3
= V
B

(thao tác phức tạp, tốn nhiều thời gian,…) đã làm cho phương pháp này hạn
chế khi đưa vào sử dụng trong thực tế, nếu chọn được phương pháp khác thích
hợp hơn.
I. NGUYÊN TẮC:
Phân tích khối lượng là phương pháp đònh lượng cấu tử X dựa trên phép
đo khối lượng. Việc thực hiện có thể tiến hành theo nhiều phương pháp khác
nhau:
Phương pháp trực tiếp
X được tách dưới dạng đơn chất hay hợp chất bền, ít tan khỏi mẫu và đem cân:
AX → A + X
↓
Ví dụ 1: đònh độ tro của một chất: nung chất cần xác đònh độ tro ở nhiệt độ
thích hợp cho đến khi lượng tro còn lại đạt khối lượng không đổi. Cân lượng tro
sẽ xác đònh được độ tro.
Ví dụ 2: Đònh lượng vàng trong mẫu hợp kim: hòa tan hợp kim có chứa vàng
bằng nước cường thủy, thu được DD chứa ion vàng và các ion khác. Thêm
H
2
O
2
vào DD, ion vàng được khử thành vàng nguyên tố trong khi các ion còn
lại không bò ảnh hưởng. Vàng được tách khỏi DD, rửa sạch và cân.
Phương pháp gián tiếp
X được tách dưới dạng hợp chất dễ bay hơi ra khỏi mẫu, cân mẫu trước và sau
khi tách: AX → A + X
↑

Phương pháp này dùng để xác đònh độ ẩm hoặc nước kết tinh của mẫu, hoặc
hàm lượng chất khí trong mẫu nào đó (ví dụ hàm lượng CO
2

2
SO
4
kết tủa thành tinh thể BaSO
4
, rửa sạch tủa, sấy (nung) và cân
BaSO
4
.
Trong các phương pháp phân tích khối lượng, PPPT kết tủa đóng vai trò quan
trọng và được ứng dụng rộng rãi nhất. Dù bằng phương pháp nào trong các

16
Hóa phân tích
phương pháp, từ lượng mẫu ban đầu xác đònh và từ khối lượng cân được có thể
tính hàm lượng của X trong mẫu một cách dễ dàng.
II. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PPPT KHỐI LƯNG KẾT TỦA
Phương pháp dùng nhiều nhất là chuyển X thành hợp chất ít tan. Ngoài các
giai đoạn bắt buộc đối với 1 quá trình PPĐL bao gồm việc chọn mẫu đại diện,
cân lượng mẫu thích hợp và chuyển mẫu thành DD phân tích, cần phải tiến
hành các giai đoạn sau:
- Kết tủa cấu tử cần xác đònh dưới dạng hợp chất thích hợp
- Lọc và rửa tủa
- Chuyển dạng tủa sang dạng cân
- Cân
Cần phải lưu ý khống chế lượng mẫu ban đầu để nhận được lượng cân thích
hợp:
- Tủa tinh thể 0.200 – 0.500g
- Tủa vô đònh hình 0.100 – 0.300g
II.1. Tạo tủa:

+ 3 OH
-
⇋ Al(OH)
3
↓
+ OH
-
→ AlO
2
-
(tan) + H
2
O
Hoặc HgI
2
↓
+ 2 KI → K
2
[HgI
4
] (tan)

17
Hóa phân tích
3. Lượng thuốc thử dùng thừa phải được loại bỏ dễ dàng trong quá trình
lọc, rữa, nung tủa.
4. Thuốc thử có khả năng tạo thành dạng cân có hàm lượng của nguyên tố
cần xác đònh chiếm tỷ lệ càng nhỏ càng tốt, bởi điều này sẽ giúp giảm
sai số do cân.
Chọn điều kiện tạo tủa thích hợp

kết tủa. Cho thêm thuốc thử và DD, quá trình lại tiếp tục như trên. Các ion
được sắp xếp hỗn độn, không đònh hướng nên được gọi là kết tủa vô đònh hình.
Loại tủa này thường được tạo thành khi kết tủa có độ tan quá nhỏ (làm cho độ
bất bão hòa của DD quá lớn), ví dụ như các kết tủa sunfua và hidroxyt của các
kim loại nặng. Thậm chí, độ qúa bão hòa của DD quá cao còn có khả năng tạo
thành DD keo, chứa các hạt rất bé (là các phân tử khuyếch tán bao gồm 10
3
-
10
4
nguyên tử có kích thước 10A
0
– 1000A
0
) và mang điện tích cùng dấu. Các
hạt này không bò lắng khi ly tâm và bò lọt qua giấy lọc thường một cách dễ
dàng. Nếu thêm vào DD keo chất điện ly mạnh để trung hòa điện tích của hạt

18
Hóa phân tích
keo, các hạt keo có điều kiện va chạm với nhau mạnh hơn, nhiều hơn sẽ có
nhiều khả năng kết hợp với nhau thành các hạt lớn hơn. Các hạt này lắng
xuống và tạo thành tủa vô đònh hình. Vì vậy mà có thể nói rằng tủa vô đònh
hình được tạo thành do sự động tụ của DD keo.
Tuy nhiên trong thực tế, không có ranh giới rõ ràng giữa kết tủa tinh thể
với kết tủa vô đònh hình. Ngoài yếu tố phụ thuộc vào bản chất của kết tủa, sự
tạo thành kết tủa dạng này hay dạng kia phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện
tiến hành tủa. Ví dụ, BaSO
4
được tạo thành từ dung mội nước dễ tạo thành kết

DD:
(NH
2
)
2
CO + H
2
O ⇋ 2 NH
3
+ CO
2
NH
3
sinh ra làm tăng pH của DD lên từ từ tạo tủa hydroxyt kim lọai
không tan . Quá trình kết tủa đồng thể tạo cho DD có độ quá bão hòa rất thấp,
giúp thu được kết tủa tinh thể có kiến trúc tinh thể hoàn chỉnh, thậïm chí đối
với một số kết tủa vốn là kết tủa vô đònh hình như kết tủa hydroxyt chẳng hạn.

19
Hóa phân tích
Nếu trong điều kiện tạo tủa chắc chắn thu được tủa vô đònh hình, để
giảm tạp chất do tủa vô đònh hình có diện tích bề mặt rất lớn nên dễ hấp phụ
chất bẩn, cần tạo tủa trong điều kiện sau đây:
1. DD mẫu và thuốc thử cần nóng và khá đậm đặc để giảm hấp phụ, tủa ít
xốp, dễ lắng.
2. Thuốc thử được thêm nhanh và khuấy đầu để chất bẩn không bám lên
tủa.
3. Ngay sau khi tạo tủa, thêm ngay DD điện ly mạnh để phá lớp điện tích
kép trên bề mặt hạt keo, làm tủa dễ đông tụ.
4. Thêm vào DD một lượng nước nóng trước khi lọc để tách tủa ra khỏi

3
-
.
Có thể làm giảm hiện tượng hấp phụ bề mặt bằng các biện pháp:
a) Tạo tủa tinh thể to hay giảm diện tích bề mặt của tủa
b) Tạo tủa ở nhiệt độ cao (vì hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt).
c) Pha loãng DD mẫu và thuốc thử để làm giảm nồng độ tạp chất.
d) Rửa kết tủa sau khi lọc bằng DD thích hợp. Trong DD rửa có mặt
một số chất điện ly có thể hấp phụ cạnh tranh với các ion gây
nhiễm bẩn, và các ion cạnh tranh này sẽ được tách ra khỏi kết
tủa một cách dễ dàng trong quá trình xử lý tiếp theo. Các chất
điện ly còn có tác dụng chống hiện tượng peptit hóa (tủa vô đònh
hình trở lại trạng thái keo).
2. Nội cộng kết: là hiện gây nhiễm bẩn bên trong hạt kết tủa, do một số
tủa phụ tủa theo cùng với tủa chính. Hiện tượng nội cộng kết bao gồm
ba loại chính.

20
Hóa phân tích
a) Cộng kết đồng hình: Các vò trí của ion là thành phần của kết tủa
ở trong mạng lưới tinh thể bò thay thế bởi ion khác, thường xảy ra
với các ion có điện tích và bán kính giống nhau hoặc gần giống
nhau. Ví dụ, khi tạo tủa BaSO
4
có mặt Pb
2+
, một số ion Ba
2+
trong
mạng lưới tinh thể của BaSO

)
3
tan nhưng khi thêm thuốc thử SO
4
2-
vào DD Ba
2+
có
lẫn Fe
3+
, ta có hai phản ứng tạo tủa:
Ba
2+
+ SO
4
2-
⇋ BaSO
4
↓2 Fe
3+
+ 3SO
4
2-
⇋ Fe
2
(SO
4

, ngoài phản ứng tạo tủa:
Ba
2+
+ SO
4
2-
⇋ BaSO
4
↓

Fe
3+
có thể tạo phức với SO
4
2-
thành [Fe(SO
4
)
2
]
-
. Ion phức này tác dụng
với Ba
2+
tạo thành hợp chất bền:
Ba
2+
+ 2 [Fe(SO
4
)

vào, các ion Ba
2+
sẽ đẩy các
ion đối ra và tiếp tục tạo thành kết tủa mới. Tuy nhiên, nếu cho nhanh
BaCl
2
vào thì kết tủa mới được tạo thành nhưng các ion đối lại chưa bò
đẩy ra hết, kết quả là còn một số ion đối nằm xen kẽ giữa các ô mạng
tinh thể của kết tủa. Biện pháp giảm hiện tượng hấp lưu là tạo tủa từ
DD loãng, rót thêm từ từ thuốc thử, khuấy đều hoặc kết tủa từ môi
trường đồng thể.

21
Hóa phân tích
4. Cộng kết hậu tủa: là hiện tượng cấu tử phụ tủa theo cấu tử chính nếu
tủa chính để lâu trong DD. Ví dụ ZnS tủa theo CuS
↓
, HgS
↓
nếu trong
DD có Zn
2+
. Giảm hiện tượng này bằng cách lọc, rửa tủa ngay.
Các ảnh hưởng khác
Khi kết tủa trong DD có mặt nhiều ion khác, độ tan của kết tủa bò tăng lên
do các nguyên nhân:
1. Các ion H
+
, OH
-

3. Theo biểu thức tích số tan, khi tăng nồng độ của thuốc thử trong DD sẽ
làm cho nồng độ của ion trong kết tủa giảm xuống, tức là làm cho độ
tan của tủa giảm xuống. Tuy nhiên, tăng lượng thuốc thử cũng đồng thời
tăng nồng độ các ion trong DD và từ đó lại làm tăng độ hòa tan của kết
tủa. Trong nhiều trường hợp, lượng thuốc thử dùng thừa lại còn có khả
năng tạo thành phức với ion kết tủa và càng làm cho độ tan của tủa bò
tăng lên. Do đó, lượng thuốc thử sử dụng phải được khống chế sao cho
việc tạo tủa được thực hiện hoàn toàn nhất.
4. Các kết tủa vô cơ (thường là hợp chất ion) dễ tan trong dung môi phân
cực, còn các chất không phân cực sẽ dễ tan trong dung môi không phân
cực. Để làm giảm độ hòa tan của các kết tủa trong nước (CaSO
4
,
PbSO
4
), người ta thường thêm rượu etylic vào nước.
5. Độ hòa tan của kết tủa tỷ lệ nghòch với bán kính của hạt kết tủa, đặc
biệt đối với các hạt kết tủa có sức căng bề mặt lớn.
6. Độ tan của kết tủa phụ thuộc khá lớn vào nhiệt độ. Đa số quá trình hòa
tan chất rắn vào nước là quá trình thu nhiệt, do đó, khi tăng nhiệt độ sẽ
làm cho kết tủa tan nhiều hơn.
II.2. Lọc và rửa tủa
Lọc là biện pháp nhằm tách tủa ra khỏi DD. Chọn dụng cụ lọc phù hợp
lượng tủa và cách chuyển từ dạng tủa sang dạng cân:
1. Nếu tủa được nung ở nhiệt độ cao: dùng phiểu thủy tinh và giấy lọc hầu
như không tro (lượng tro sau khi nung từ 3x10
-5
– 5x10
-5
g). Giấy lọc có

nhỏ DD rửa sao cho lượng DD rửa dùng vừa đủ để làm sạch tủa nhưng
không làm tan tủa và đỡ tốn thời gian. Sau khi được tạo tủa và làm
muồi trong cốc, kết tủa sẽ lắng xuống đáy cốc. Đầu tiên, gạn phần DD
trong cho chảy theo đũa thủy tinh vào phiễu lọc. Khi phần lớn chất lỏng
đã được lọc qua phiễu, lại rửa tiếp kết tủa bằng phương pháp gạn (rót
một ít nước rữa vào cốc, khuấy hỗn hợp bằng đũa thủy tinh, để kết tủa
lắng xuống đáy cốc, gạn phần nước trong vào phiễu…). Khi tủa tương
đối sạch, trộn tủa với nước rửa và chuyển huyền phù vào phiễu lọc.
Dùng bình tia nước cất xòt thật mạnh để kéo phần tủa đã bám trên thành
vào cốc. Nếu cần, lau mặt trong của cốc bằng các mẫu giấy lọc không
tro. Tiếp tục rửa tủa trên giấy lọc bằng bình tia. Nhập các mẫu giấy lau
vào giấy lọc chứa tủa. Xếp và chuyển toàn bộ giấy lọc vào vật chứa tủa
(chén sứ, niken, thạch anh hoặc platin) đem chuyển sang dạng cân.
II.3. Chuyển sang dạng cân
Dạng cân là dạng trực tiếp được cân, việc chuyển dạng tủa sang dạng cân
được thực hiện bằng cách sấy hay nung, với mục đích loại hết nước hấp
phụ hoặc nước kết tinh, hoặc để chuyển hoàn toàn hỗn hợp thành hợp chất
xác đònh:
1. Sấy ở nhiệt độ dưới 250
0
C (nếu chỉ cần loại nước hấp phụ hay kết tinh).
AgCl: sấy ở 100 – 130
0
C
2. Nung ở nhiệt độ 600 – 1200
0
C tùy theo dạng tủa:
BaSO
4
⇋ BaSO

⇋ CaCO
3
: (600
0
C) ⇋ CaO (1000 – 1200
0
C)
Thời gian sấy hay nung được lựa chọn sao cho khi cân, tủa có khối
lượng không thay đổi. Sau khi sấy hay nung, để nguội vật chứa tủa trong
bình hút ẩm rồi mới cân.
II.4. Cân
Cân dùng để xác đònh khối lượng dạng cân thu được là cân phân tích (chính
xác 0.0001g hay hơn nữa). Luôn luôn phải sử dụng phép cân lặp để xác
đònh khối lượng của tủa: bì (vật chứa tủa) được sấy hay nung trước ở cùng
nhiệt độ sẽ sấy và nung tủa. Để nguội trong bình hút ẩm và cân, được khối
lượng m
0
(g). Bì cùng tủa được sấy (nung) để nguội và cân, có khối lượng
m
1
(g);
m
1
= m
0
+ m
↓
Suy ra m
↓
= m

F =
x
M
M
dangcan
dangtinh
hệ số thích hợp
Ví dụ 2: Đònh hàm lượng Si trong mẫu đất ở ví dụ 1 với dạng cân
SiO
2
là 0.1200g.
Ta có: m
Si
=
2
2
SiO
SiO
Si
xm
M
M

=
1200.0
08.60
08.28
x
= 0.0561 g
Hay % Si =

x
(g/l) = m x F x
x
V
1000

2. Lấy V(ml) DD mẫu đempha loãng thành V
1
(ml) DD (loãng), lấy V
x
(ml)
DD loãng đem phân tích khối lượng, thu được m(g) dạng cân:
C
x
(g/l) = m x F x
x
V
x
V
V
1000
1

III. ỨNG DỤNG
III.1. Đònh độ ẩm – nước kết tinh – chất dễ bay hơi – độ tro và mất khi nung
Xác đònh độ ẩm hoặc nước kết tinh
Nguyên tắc xác đònh độ ẩm hoặc nước kết tinh là say mẫu ở nhiệt độ thích hợp
(100 – 110
0
C để xác đònh độ ẩm; 120 – 200

x
mm
mm
x
m
mm
mau
mau
−
−
=
−

Xác đònh chất bay hơi
Thực hiện tương tự như cách xác đònh độ ẩm nhưng ở nhiệt độ cao. Ví dụ để
xác đònh hàm lượng CO
2
trong mẫu đá vôi, nung mẫu ở 500 – 600
0
C để đuổi
CO
2
đến khối lượng không đổi:
Khối lượng bì: m
0
(g)
Khối lượng bì + mẫu: m
1
(g) = m
0

800
0
C và độ tro và chất mất khi nung được tính trên mẫu đã sấy khô:
% độ tro =(m2-m0)x100/(m1-m0)
% chất mất khi nung =(m1-m2)x100/m1-m0
(m
1
= m
0
+ m
mẫu
với m mẫu đã sấy khô)
III.2. Đònh lượng bằng cách tạo tủa
Người ta có thể sử dụng thuốc thử vô cơ, hữu cơ hoặc dùng phương pháp tạo
anion trong môi trường đồng tướng để kết tủa các cấu tử cần xác đònh.

25