ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
------------------------------

NGUYỄN THANH TUẤN XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
MỘT SỐ CHƯƠNG TRONG PHÂN TÍCH LÍ HOÁ

Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ĐẶNG XUÂN THƯ
Thái Nguyên, năm 2008

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn
MC LC
10
Ch-ơng II Ph-ơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên
tử
13
II.1 Cơ sở lý thuyết
13
II.1.1 Đặc điểm chung của ph-ơng pháp đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử 13
II.1.2 Điều kiện tạo thành phổ hấp thụ nguyên tử 13
II.1.2.1 Quá trình nguyên tử hoá mẫu 13
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn
II.1.2.2 Các ph-ơng pháp nguyên tử hoá 14
II.1.2.3 Sự hấp thụ bức xạ cộng h-ởng 15
II.1.2.4 Ph-ơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử 15
II.1.3 Cách loại trừ sai số do các nguyên tố đi kèm và sai số
phông 17
II.2 Câu hỏi tự luận
18
II.3 Bi tp chng II
37
Chng III
Ph-ơng pháp phân tích quang phổ phát xạ nguyên tử 60
III.1
Cơ sở lý thuyết
60
III.1.1 c im chung ca phng phỏp quang phổ phát xạ
nguyên tử 60
III.1.2 Sự tạo thành phổ AES 60
III.1.3 Bản chất của ph-ơng pháp phổ phát xạ nguyên tử 61
III.1.4 Sự kích thích, sự phát xạ và c-ờng độ vạch phát xạ

IV.2.3 Sắc ký khí (GC) 105
IV.2.3.1 Sắc ký khí - rắn (GSC) 105
IV.2.3.2 Sắc ký khí - lỏng (GLC) 105
IV.3 Cơ sở lý thuyết của ph-ơng pháp tách
106
IV.3.1 Tách chất bằng ph-ơng pháp ch-ng cất 106
IV.3.1.1 Cân bằng lỏng hơi của hệ hai hay nhiều cấu tử 106
IV.3.1.2 Xác định số đĩa lý thuyết và tỷ số hồi l-u bằng ph-ơng
pháp MC Cabe Thielo
106
IV.3.1.3 Xác định số đĩa lý thuyết cực tiểu và tỷ số hồi l-u cực
tiểu theo ph-ơng pháp MC Cabe Thielo
107
IV.3.1.4 Xác định đ-ờng kính của cột ch-ng cất và chiều cao
của cột ch-ng cất cho yêu cầu tách đã cho
107
IV.4 Câu hỏi tự luận
108
IV.5 Bi tp chng IV
131

KT LUN
151

TI LIU THAM KHO
PHẦN MỞ ĐẦU
I – Lý do chọn đề tài:
Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nền kinh tế
nước ta đang chuyển đổi từ cơ chế kế hoạch hóa tập trung sang cơ chế thị
trường có sự quản lí của Nhà nước. Công cuộc đổi mới này đề ra những yêu
cầu mới đối với hệ thống giáo dục. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ
thuật, thông tin liên lạc trên thế giới rất phát triển kéo theo sự thay đổi vô
cùng to lớn về yếu tố con người trong xã hội. Trong xã hội mới, tri thức là
yếu tố quyết định, con người là yếu tố trung tâm, là chủ thể của toàn xã hội,
do đó giáo dục con người đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của đất
nước [26].
Để đáp ứng yêu cầu con người - nguồn nhân lực, yếu tố quyết định sự
phát triển của đÊt nước trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa cần tạo
ra những chuyển biến cơ bản, toàn diện về giáo dục và đào tạo. Trong những
năm gần đây, Bộ giáo dục và đào tạo đã khuyến khích việc sử dụng đa dạng
các phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hóa người học. Muốn
được như thế, nguồn bài tập, câu hỏi cho nội dung kiến thức phải phong phú,
đa dạng.
Tuy vậy, với những môn học có mức độ tư duy cao và một khả năng
vận dụng kiến thức tổng hợp thì việc chuẩn bị dạng câu TNKQ là dường như
chưa đầy đủ, chưa có sự sáng tạo, nhạy bén và sự phát triển tư duy khoa học
cao. Do vậy, trong trường hợp này cần duy trì và phát triển hệ thống câu hỏi
và bài tập tự luận để xử lý thông tin và lĩnh hội tri thức môn học.[17]
Vì những lí do trên đây, chúng tôi đã mạnh dạn lựa chọn đề tài “Xây
dựng hệ thống câu hỏi và bài tập một số chương trong phân tích lí hóa ”
và sử dụng chúng theo hướng dạy và học tích cực để phát triển năng lực tư
duy, độc lập, sáng tạo của người học.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2

học tập đã phát triển từ học để hiểu đến học để hành rồi đến học để thành
người - một con người tự chủ, năng động và sáng tạo. Vì thế việc học tập
giải quyết vấn đề trong học tập, trong thực tiễn đòi hỏi con người phải có cả
kiến thức và phương pháp tư duy.[19]
I.1.1 Tổng hợp và ôn luyện kiến thức:
Việc dạy học, đặc biệt dạy học đại học không thể thiếu bài tập, sử
dụng bài tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy
học. Hệ thống câu hỏi và bài tập có những ý nghĩa, tác dụng to lớn về nhiều
mặt:
- Làm chính xác hóa các khái niệm hóa học, củng cố, đào sâu và mở
rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. Khi người học vận
dụng kiến thức vào việc giải bài tập, họ mới nắm kiến thức một cách sâu sắc.
- Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. Khi ôn tập,
người học sẽ không tập trung nếu giờ ôn tập đó chỉ yêu cầu họ nhắc lại các
kiến thức cũ đã học. Thực tế cho thấy người học (học sinh, sinh viên) chỉ
thích trả lời các câu hỏi suy luận và giải bài tập trong giờ ôn tập.
- Rèn luyện các kĩ năng khoa học hóa học của môn học như cân bằng
phương trình phản ứng, phương trình ion, tính toán theo công thức hóa học,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
áp dụng các định luật, phương pháp xác định định lượng các chất … Nếu là
bài tập thực nghiệm sẽ rèn các kỹ năng thực hành, góp phần vào việc giáo
dục kỹ thuật tổng hợp cho người học.
- Rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiến đời sống, lao
động sản xuất và bảo vệ môi trường.
- Rèn luyện kỹ năng sử dụng ngôn ngữ hóa học và các thao tác tư duy.
Phát triển ở học sinh các năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc
lập, thông minh, sáng tạo.
- Rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê
khoa học.

* Bài tập định tính: Là các dạng bài tập có liên hệ với sự quan sát để
mô tả, giải thích các hiện tượng hóa học. Các bài tập định tính cũng có rất
nhiều các bài tập thực tiễn giúp học sinh giải quyết các vấn đề thực tiễn sinh
động.
* Bài tập định lượng (bài toán hóa học): Là loại bài tập cần vận dụng
kĩ năng toán học kết hợp với kĩ năng hóa học (định luật, nguyên lí, quy tắc,
…) để giải.
* Câu hỏi tái hiện kiến tức là dạng câu hỏi người học chỉ cần tái hiện
trình bày lại những nội dung mà mình tiếp thu được.
* Câu hỏi vận dụng kiến thức là câu hỏi mà người học cần phải
nghiên cứu kĩ phần kiến thức cơ sở lý thuyết, từ đó vận dụng linh hoạt trong
khi nghiên cứu giải quyết bài toán.
* Câu hỏi suy lí, chứng minh là câu hỏi mà người học phải nắm vững
lí thuyết, biết vận dụng các nội dung kiến thức có liên quan để giải quyết bài
toán.[9]
I.1.3 Tác dụng của bài tập hóa học:
* Tác dụng trí dục:
- Bài tập hoá học có tác dụng làm chính xác, cũng như hiểu sâu hơn
các khái niệm và định luật đã học.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
- Giúp cho sinh viên năng động sáng tạo trong học tập, phát huy năng
lực nhận thức và tư duy, tăng trí thông minh và là phương tiện để người học
vươn tới đỉnh cao tri thức.
- Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một
thể hoàn chỉnh thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu. Đào
sâu, mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú không làm nặng nề
thêm khối lượng kiến thức cho người học. Chỉ có vận dụng kiến thức vào
việc giải bài tập, sinh viên mới nắm kiến thức sâu sắc.
- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá

những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượng trong
hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết.
Theo M.N.Sacđacop: “Tư duy là sự nhận thức khái quát gián tiếp các sự vật
và hiện tượng trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của
chúng. Tư duy cũng là sự nhận thức sáng tạo những sự vật hiện tượng mới,
riêng lẻ của hiện thực trên cơ sở những kiến thức khái quát hóa đã thu nhận
được”.[9]
I.2 Dạy học chú trọng phƣơng pháp tự học:
Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống
xã hội, khác với động vật con người không chỉ tiêu thụ những gì có sẵn trong
thiên nhiên mà chủ động tạo ra cơ sở vật chất cần thiết cho sự tồn tại và phát
triển của xã hội.

I.2.1 Dạy học chú trọng rèn luyện phƣơng pháp tự học:
Phương pháp tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho
học sinh không chỉ là một biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là
một mục tiêu dạy học. Trong một xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh cùng
với sự bùng nổ thông tin, khoa học, kỹ thuật, công nghệ phát triển với tốc độ
cực kì nhanh chóng, chúng ta thực sự cần phải quan tâm dạy cho sinh viên
phương pháp học tập, phương pháp nhận thức.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8
Nếu rèn luyện cho người học có được phương pháp, kỹ năng, thói
quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có
trong mỗi người thì kết quả học tập sẽ được nâng lên gấp bội. Vì vậy, với
phương pháp dạy học ngày nay rất nhấn mạnh hoạt động tự học, nỗ lực tạo
ra sự chuyển biến từ học tập thụ động sang tự học chủ động có sự hướng dẫn
của người thầy. Bên cạnh đó việc học tập là suốt đời, người học không chỉ
học trong nhà trường, mà còn học mọi lúc, mọi nơi, sau khi rời ghế nhà
trường còn phải tiếp tục học tập để bổ sung cập nhật kiến thức.[10]

thể lớp chứ không phải chỉ dựa trên vốn hiểu biết và kinh nghiệm sống của
giáo viên.
Hình thức học tập theo nhóm không làm hạn chế sức mạnh, hứng thú
học tập của mỗi cá nhân mà trái lại tạo đà mạnh mẽ tính tích cực, chủ động
của mỗi cá nhân, giúp họ chuyển từ đối tượng giáo dục thành chủ thể giáo
dục.[25]
I.3. Xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học hiện nay:
Bài tập hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa
là phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần được quan tâm, chú trọng trong
các bài học. Nó cung cấp cho học sinh không những kiến thức, niềm say mê
bộ môn mà còn giúp người học con đường giành lấy kiến thức, là bước đệm
cho quá trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả
trong hoạt động nhận thức của học sinh.
Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết của sinh viên, sự vân
dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản của quá trình phát
triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững.
Xu hướng phát triển của bài tập hoá học hiện nay hướng đến rèn luyện
khả năng vận dụng kiến thức, phát triển tư duy hoá học. Những bài tập có
tính chất học thuộc trong các câu hỏi lý thuyết sẽ giảm dần mà được thay
bằng các câu hỏi đòi hỏi sự tư duy, tìm tòi.
Dạy học “chú trọng rèn luyện phương pháp tự học” ở trường Đại học
được xem là rất quan trọng và được nhiều trường coi trọng áp dụng. Ngoài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
ra, trong thời gian gần đây, một số chiến lược đổi mới phương pháp dạy học
được thử nghiệm đó là “dạy học hướng vào người học”, “hoạt động hóa
người học”, “tiếp cận kiến tạo trong dạy học” …[6]

I.4. Cơ sở phân loại câu hỏi và bài tập căn cứ vào mức độ nhận thức và
tƣ duy:

còn bắt chước máy
móc)
III
Vận dụng Tư duy hệ thống
(suy luận tương
tự, tổng hợp, so
sánh, khái quát
hóa)
Đổi mới (lặp lại kỹ
năng nào đó một cách
chính xác, nhịp
nhàng)
IV
VËn dụng sáng tạo
(phân tích, tổng hợp,
đánh giá)
Tư duy trừu
tượng (suy luận
một cách sáng
tạo)
Sáng tạo (hoàn thành
kỹ năng một cách dễ
dàng có sáng tạo, đạt
tới trình độ cao)

Việc sử dụng câu hỏi và bài tập trong dạy học đặc biệt là dạy học Đại
học có tầm quan trọng đặc biệt. Đối với sinh viên đây là phương pháp học
tập tích cực, hiệu quả và không có gì thay thế được, giúp cho sinh viên nắm
vững kiến thức môn học, phát triển tư duy, hình thành khái niệm, khả năng
ứng dụng hóa học vào thực tiễn, làm giảm nhẹ sự nặng nề căng thẳng của


II.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
13
I.1.1. Đặc diểm chung của phƣơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ
nguyên tử (AAS):[7]
- Phương pháp AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) dựa trên khả năng
hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do.
Các nguyên tử tự do được tạo ra do tác dụng của nguồn nhiệt biến các chất
từ trạng thái tập hợp bất kì thành trạng thái nguyên tử, đó là quá trình nguyên
tử hoá.
- Các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật hấp thụ
bức xạ (định luật Bouguer – Lambert – Beer):

A
= lg
I
I
0
=
Cl..



Trong đó: A: mật độ quang.
I
0
, I: cường độ ánh sáng trước và sau khi bị nguyên tử tự do hấp
thụ.


- Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, ngọn lửa là môi trường hấp thụ. Nó
có nhiệm vụ hoá hơi nguyên tử hoá mẫu phân tích, tạo ra đám hơi của các
nguyên tử tự do có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc để tạo ra phổ hấp thụ
nguyên tử, vì thế ngọn lửa đèn khí được dùng vào mục đích để hoá hơi và
nguyên tử hoá mẫu phân tích thì:
+ Ngọn lửa đèn khí phải làm nóng đều được mẫu phân tích.
+ Ngọn lửa đèn khí phải đủ lớn và ổn định theo thời gian.
+ Ngọn lửa đèn khí phải thuần khiết.
+ Ngọn lửa đèn khí phải có bề dày đủ lớn.
* Nguyên tử hoá mẫu không dùng ngọn lửa:
- Kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu không dùng ngọn lửa hiện nay đang được ứng
dụng rất rộng rãi vì có độ nhạy rất cao. Do vậy, khi phân tích lượng vết các
kim loại trong nhiều trường hợp không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các
nguyên tố cần xác định. Đặc biệt là khi xác định các nguyên tố vi lượng
trong các loại mẫu của y học, sinh học ….
- Tuy nhiên, độ ổn định của phép đo không dùng ngọn lửa kém hơn phép đo
dùng ngọn lửa. Ảnh hưởng của phổ nền thường rất lớn. Khoa học phát triển,
thì việc khắc phục những nhược điểm này là không khó khăn.
- Phép đo không ngọn lửa đòi hỏi một lượng mẫu tương đối nhỏ (mỗi lần đo
khoảng 20 - 50

L).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15
- Nguyên tử hoá mẫu không dùng ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá tức
khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và
trong môi trường khí trơ.
II.1.2.3. Sự hấp thụ bức xạ cộng hƣởng:
- Khi hướng vào lớp hơi nguyên tử tự do Me chùm bức xạ điện từ (chính là
các tia phát xạ phát ra từ đèn catot rỗng làm bằng chính kim loại cần xác

Cả hai cực được đặt trong bóng thuỷ tinh có chứa khí trơ (agon hay neon)
với áp suất không lớn (0,2 – 2MPa). Đèn catot rỗng được nối với dòng điện
300 – 500V, ổn định và phải có độ ổn định cao. Dòng phóng của đèn thường
là vài miliampe. Khi đèn làm việc, mật độ dòng ở mặt bên trong catot cao
hơn mặt ngoài. Vì vậy tại lỗ mở của catot sẽ phát sáng. Catot của đèn được
chế tạo từ kim loại, hợp kim khó nóng chảy có chứa nguyên tố cần xác định.
- Việc giảm cường độ của bức xạ cộng hưởng do hiện tượng hấp thụ của các
nguyên tử tự do của nguyên tố nghiên cứu tuân theo định luật hấp thụ bức xạ
nguyên tử Bouguer - Lambert - Beer:

A
= lg
I
I
0
=
Cl..



Mật độ quang tỷ lệ thuận với nồng độ chất nghiên cứu trong mẫu.
Ta xác định định lượng theo 2 phương pháp:
+ Phương pháp đường chuẩn: Người ta đo mật độ quang của vài dung
dịch chuẩn rồi xây dựng đồ thị A = f(C
TC
). Sau đó đo mật độ quang của dung
dịch nghiên cứu với cùng điều kiện đã đo dung dịch chuẩn rồi dựa vào đồ thị
để xác định C
X
của dung dịch nghiên cứu.

X
=
X
Cl..



A
X + Ch
=
)(..
chX
CCl 


 C
X
= C
ch

XchX
X
AA
A



II.1.3. Các loại trừ sai số do các nguyên tố đi kèm và sai số phông:[11]
Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, người ta khắc phục sai số
phông bằng cách dùng 2 phương pháp hiệu chỉnh sai số của phông nền như

+ Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm
sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để
đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp
thụ nguyên tử. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ
này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân
tích theo phương trình:
A

= a.C
b
a = K.K
a
: hằng số thực
nghiệm
b: hằng số bản chất, 0 < b  1
Thông thường, người ta thường sử dụng trong khoảng nhiệt độ để b = 1
(không phụ thuộc tuyến tính) để ứng dụng phân tích.

Câu 2: Để thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, hệ thống máy đo
phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm các phần cơ bản nào?
HDTL:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
19
Muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, hệ thống máy
đo phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm 4 phần cơ bản sau:
+ Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ công hưởng (vạch phổ phát xạ đặc trưng
của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thụ chứa các
nguyên tử tự do của nguyên tố. Đó chính là các đèn catot rỗng (HCL), các
đèn phóng điện không cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được
biến điệu.

%. Chính vì
độ nhạy cao, nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại. Đặc biệt là trong phân
tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông
nghiệp, kiểm tra các hoá chất có độ tinh khiết cao.
- Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều
trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích.
Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian không cần phải dùng nhiều hóa
chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác cũng tránh được sự nhiễm
bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp. Đó cũng là một ưu điểm lớn
của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.
- Các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân
tích lại có thể ghi lại trên băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau này. Đồng
thời, với các trang thiết bị hiện nay, người ta có thể xác định đồng thời hay
liên tiếp nhiều nguyên tố trong
một mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ.
* Nhược điểm:
- Phép đo AAS chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của
chất ở trong mẫu mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong
mẫu. Vì thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hoá học của nguyên
tố.
- Muốn thực hiện phép đo AAS cần phải có một hệ thống
máy AAS tương đối đắt tiền. Do đó nhiều cơ sở không đủ điều kiện xây
dựng phòng thí nghiệm và mua sắm máy móc.
- Phép đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý
nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí
phòng thí nghiệm phải không có bụi, các dụng cụ hoá chất dùng trong phép
đo phải có độ tinh khiết cao.