17

Bài 3
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯNG

I. NGUYÊN TẮC
Phân tích khối lượng là phương pháp đònh lượng cấu tử X thông qua phép cân.
II. PHÂN LOẠI
1. Phương pháp trực tiếp
Tách X dưới dạng đơn chất hay hợp chất bền, ít tan khỏi mẫu và cân X :
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 dung dòch chứa ion vàng và các ion khác. Thêm H
2
O
2
vào dung
dịch, ion vàng được khử thành vàng nguyên tố trong khi các ion còn lại không bị ảnh
hưởng. Vàng được tách khỏi dung dòch, rửa sạch và cân.
2. Phương pháp gián tiếp
- Tách X dưới dạng hợp chất dễ bay hơi ra khỏi mẫu:
AX → A + X↑
- Cân mẫu trước và sau khi tách
Phương pháp này dùng để xác đònh độ ẩm hoặc nước kết tinh của mẫu, hoặc

O, hòa tan mẫu và dùng dung
dòch H
2
SO
4
kết tủa thành tinh thể BaSO
4
. Rửa sạch tủa, sấy (nung) và cân BaSO
4
.
Ví dụ 2
Đònh lượng ion Fe
3+
: làm kết tủa dưới dạng Fe(OH)
3
, nung và cân Fe
2
O
3
.
Trong các phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phân tích kết tủa
đóng vai trò quan trọng và được ứng dụng rộng rãi nhất. Dù bằng phương pháp nào
trong các 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.

18

Ưu điểm của phương pháp phân tích khối lượng là dụng cụ đơn giản, độ chính
xác cao (nên thường dùng làm phương pháp trọng tài). Sai số hệ thống của phương
pháp được quyết đònh chủ yếu do độ tan của tủa, sai số của cân (có thể khống chế dễ

- Tủa CX↓ phải có tích số tan đủ bé (< 10
−7
− 10
−8
) để tủa bền, ít tan, tủa tạo
thành hoàn toàn, nhưng đồng thời CX↓ phải có tích số tan đủ lớn để tủa thu được là
tinh thể càng to càng có lợi cho quá trình phân tích (ít tan, độ tinh khiết cao, ít hấp phụ
hay nhiễm bẩn, dễ lọc và rửa tủa)
- Tủa CX↓ có dạng hợp chất xác đònh, có thể chuyển hoàn toàn sang dạng cân
một cách dễ dàng.
- Để phản ứng hoàn toàn, thuốc thử thường được dùng thừa từ 10 đến 50%.
Lượng thuốc thử dùng thừa phải được loại bỏ dễ dàng trong quá trình lọc, rửa tủa. Cần
lưu ý các phản ứng phụ có thể làm tan tủa khi dùng thừa thuốc thử, ví dụ :
Al
3+
+ 3OH
−
→ Al(OH)
3
↓ + OH
−
→ AlO
2
−
(tan) + H
2
O
hoặc HgI
2
↓ + 2KI → K

thể (hay còn gọi là kết tủa trong môi trường đồng tướng) bằng cách tạo thuốc thử từ từ
trong dung dòch phân tích qua một hóa chất trung gian thay vì cho thẳng thuốc thử vào
dung dòch. Ví dụ, để kết tủa các hydroxyd kim loại, người ta sử dụng phản ứng thủy
phân urê (NH
2
)
2
CO khi đun sôi dung dòch :
(NH
2
)
2
CO + H
2
O 2 NH
3
+ CO
2
NH
3
sinh ra làm tăng pH của dung dòch lên từ từ , tạo kết tủa hydroxid kim loại
không tan. Quá trình kết tủa đồng thể tạo cho dung dòch có độ quá bão hòa rất thấp,
giúp thu được kết tủa tinh thể có kiến trúc tinh thể hoàn chỉnh, thậm chí đối với một số
kết tủa vốn là kết tủa vô đònh hình như kết tủa hydroxid chẳng hạn.
Nếu trong điều kiện tạo tủa chắc chắn thu được tủa vô đònh hình, để giảm sự
hấp phụ tạp chất (tủa vô đònh hình được tạo thành do sự đông tụ của dung dòch keo nên
có kích thước rất nhỏ, từ 10
o
A
– 1000

- Tạo tủa tinh thể to hay giảm diện tích bề mặt của kết tủa.
- Tạo tủa ở nhiệt độ cao (vì hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt).
- Pha loãng dung dòch mẫu và thuốc thử để làm giảm nồng độ tạp chất.
- Rửa kết tủa sau khi lọc bằng dung dòch rửa có mặt một số chất điện li có thể
hấp phụ cạnh tranh với các ion gây nhiễm bẩn. Các chất điện li còn có tác dụng chống
hiện tượng pepti hóa (tủa vô đònh hình trở lại trạng thái keo).
Nội cộng kết
Nội cộng kết là hiện tượng 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 3 loại chính: cộng
kết đồng hình, cộng kết do sự tạo tủa phụ từ mầm tinh thể của tủa chính và cộng kết
do sự tạo thành hợp chất hóa học.
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
4
bò thay thế bởi một số ion Pb
2+
theo cân bằng :
Ba
2+

(tt)

, ta có hai phản ứng tạo tủa:
Ba
2+
+ SO
4
2-
BaSO
4
↓
2Fe
3+
+ 3SO
4
2-
Fe
2
(SO
4
)
3
↓
Giảm hiện tượng này bằng cách chuyển ion ảnh hưởng sang dạng khác, ví dụ
Fe
3+
→ Fe
2+
(cộng kết) (không cộng kết)
Cộng kết do tạo thành hợp chất hóa học
Khi thực hiện phản ứng tạo tủa Ba
2+

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

2
↓
Cộng kết do sự hấp lưu
Cộng kết do sự hấp lưu là hiện tượng bẩn bò giữ trong tủa trong quá trình lớn
lên của tinh thể kết tủa. Tạp chất bò cộng kết vào kết tủa phân bố không đều mà tập
trung chủ yếu ở những chỗ khuyết tật của tinh thể kết tủa. Biện pháp giảm hiện tượng
hấp lưu là tạo tủa từ dung dòch loãng, thêm chậm thuốc thử , khuấy đều hoặc kết tủa từ
môi trường đồng thể.

21

NO
3
hay các acid dễ loại sạch khi chuyển
sang dạng cân.
3. Chuyển sang dạng cân
Dạng cân là dạng trực tiếp được cân, phải có công thức và thành phần xác đònh, bền
với nước, O
2
, CO
2
, N
2
, Việc chuyển dạng tủa sang dạng cân có thể thực hiện theo hai
cách :
- Sấy dưới 250
o
C nếu chỉ cần loại nước hấp phụ hay kết tinh.
ví dụ:tủa NH
4
PO
4
.6H
2
O (chỉ cần làm khô bằng hỗn hợp rượu, eter và để khô vài phút
trong không khí); tủaAgCl : sấy ở
100 – 130
0
C.

- Nung ở nhiệt độ từ 600 đến 1200

4
→ CaCO
3
( 600
o
C) → CaO (1000 – 1200
o
C)
Thời gian sấy hay nung được lựa chọn sao cho khi cân, tủa có khối lượng không còn
thay đổi.

22

4. Cân
Cân dùng để xác đònh khối lượng dạng cân thu được. 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
(m
o
). Vật chứa tủa cùng tủa được sấy (nung), để nguội và cân (m
1
)
m
1
= m
o
+ m↓ ⇒ m↓ = m
1

Nếu dạng cân khác dạng cần tính hàm lượng
Sử dụng hệ số chuyển F để chuyển từ khối lượng dạng cân sang khối lượng
dạng cần tính :
F =
cândạng
tínhdạng
M
M
(hệ số thích hợp)
Ví dụ 1 : Đònh hàm lượng Si trong mẫu, với dạng cân là SiO
2
= 0,1200 g ta có :
m
Si
= m
SiO2
xF =
2
2
SiO
Si
SiO
M
M
m ×
=
08,60
08,28
1200,0
×

=
722
2
OPMg
MgO
M
M
; F
MgCO3
=
722
3
2
OPMg
MgCO
M
M

Ví dụ 3 : Dạng cân là Fe
2
O
3
, dạng tính là Fe, Fe
3
O
4
:
F
Fe
=
23

5.2 Mẫu lỏng
- Lấy V
x
(mL) mẫu đem tạo tủa, sau khi nung cân được m (g) dạng cân :
C (g/L) =
x
V
Fm
1000
××

- Lấy V (mL) dung dòch mẫu đem pha loãng thành V
1
(mL) dung dòch (loãng), lấy V
x

(mL) dung dòch loãng đem tạo tủa, nung và cân được m (g) dạng cân
C (g/L) =
VV
V
Fm
X
1000
1
×××


= m
o
+ m’ ( m’ : khối lượng mẫu khô, g)
% ẩm =
100×
−
mẫu
mẫu
m
)
'
m
m
(
=
100
1
21
×
−
−
o
mm
m
m

1.2 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

−
−
=×
−
omẫu
mẫu
mm
m
m
m
'
m
m

1.3 Xác đònh độ tro hay chất mất khi nung (MKN)
Thực hiện tương tự như cách xác đònh chất bay hơi nhưng ở nhiệt độ 600-800
o
C và
độ tro hoặc MKN được tính trên mẫu đã sấy khô :
% độ tro =
100
1
2
×
−
−
o
o
mm
m

SO
4
hay Al
2
(SO
4
)
3
trong mẫu, dùng thuốc thử BaCl
2
tạo tủa
BaSO
4

→
dạng cân BaSO
4

m
Na2SO4
=
4
42
4
BaSO
SONa
BaSO
M
M
m

BÀI TẬP
1. Phân tích 2 mẫu quặng chì :
Mẫu 1 : %độ ẩm = 1,56 ; % Pb = 24,02 .
Mẫu 2 : % độ ẩm = 0,58 % ; % Pb = 24,26.
Tính hàm lượng Pb của mỗi mẫu ở dạng khô và nhận xét.
2. Kết quả phân tích độ ẩm một mẫu phân photphat bằng phương pháp
phân tích khối lượng cho các số liệu như sau:
- Chén sứ m
0
= 9,4358 g
- Chén sứ có mẫu (chưa sấy) m
1
= 11,4585 g
- Chén sứ có mẫu (đã sấy) m
2
= 11,3762 g
a) Tính độ ẩm của mẫu phân bón nói trên?
b) Tính thành phần % của P
2
O
5
và Ca(H
2
PO
4
)
2
. H
2
O trong mẫu phân bón chưa

có khối lượng 0,2350
g. Tính % P và % P
2
O
5
trong mẫu phân bón?
5. Một mẫu đá vôi cân nặng 1,2300 g được hòa tan trong acid. Lọc bỏ tủa, dung
dòch qua lọc cho tác dụng với NH
4
OH. Khối lượng các oxyt kim loại hóa trò 3
thu được là 0,0584 g. Nhôm được cô lập riêng và dạng cân thu được là Al
2
O
3

nặng 0,0232 g. Tính %Fe và %Al trong mẫu?
6. 0,8325 g một hợp kim Cu + Sn + Zn. Phân tích bằng PPPTKL, thu được
0,6728 g CuSCN và 0,0423g SnO
2
. Xác đònh hàm lượng các thành phần trong
hợp kim.
7. Để tính hàm lượng nước kết tinh trong BaCl
2
. xH
2
O, người ta dùng
PPPTKL và được các kết quả thực nghiệm như sau:
* Đóa cân m
1
= 1,6720 g

bằng Ag
+
thu được 0,4040 g AgCl dạng cân. Xác
đònh x trong công thức phân tử ? (hợp chất hữu cơ được xem là nguyên
chất ).
9. Để xác đònh hàm lượng của một mẫu KAl(SO
4
)
2
.x H
2
O, người ta cân
0,5260 g mẫu , hòa tan và tạo tủa bằng dung dòch Ba
2+
. Khối lượng dạng
cân thu được là 0,4591 g và từ đó, người ta tính được % KAl(SO
4
)
2
. x H
2
O
trong mẫu là 88,7% . Hãy xác đònh :
a) Giá trò của x trong công thức phân tử nói trên
b) % KAl(SO
4
)
2
trong mẫu
10. Để xác đònh hàm lượng lưu huỳnh trong gang, cân 5,904 g mẫu và hòa tan trong

ở nhiệt độ thích hợp, thu được 0,1032 g Pt. Tính khối lượng NH
3

có trong mẫu khảo sát, biết rằng (NH
4

)
2
PtCl
6
nung lên sẽ bò phân hủy thành
Pt
↓
+ 2NH
4
Cl+ 2 Cl
2
.
12. Hỗn hợp NaCl, NaBr và tạp chất cân nặng 1,000 g được hoà tan. Làm kết
tủa các halogenur bằng dd AgNO
3
thu được lượng tủa cân nặng 0,5260 g.
Cho khí Cl
2
qua kết tủa này và đun nóng để chuyển AgBr thành AgCl.
Lượng tủa được cân lại chỉ còn nặng 0,4260g. Tính % NaCl và % NaBr trong
mẫu?