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: <strong>Xác</strong> <strong>định</strong> <strong>hàm</strong> <strong>lượng</strong> <strong>kẽm</strong> trong một
số hợp kim bằng phương pháp chuẩn độ tạo
phức

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

1.1. Giới thiệu về <strong>kẽm</strong>
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]3d 10 4s 2 , 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 – 150 o C,
giòn trở lại ở nhiệt độ trên 200 o C. Zn có khối riêng bằng 7,13g/cm 3 , nóng chảy ở
419,5 o C, sôi ở 906 o C

1.1.3. Tính chất hóa học của <strong>kẽm</strong>
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 <strong>kẽm</strong>
Chống ăn mòn và pin
Kim loại <strong>kẽm</strong> chủ yếu được dùng làm chất chống ăn mòn, ở dạng mạ
Bề mặt tinh thể được
mạ
Tôn mạ <strong>kẽm</strong>
Pin

Hợp kim
Hợp kim của <strong>kẽm</strong> được sử dụng rộng rãi nhất là đồng thau, bao gồm đồng và
khoảng từ 3% đến 45% <strong>kẽm</strong> 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
‣ <strong>kẽm</strong> 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 <strong>kẽm</strong>
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 <strong>định</strong> 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 Zn 2+ với EDTA
Zn 2+ + H 2 Y 2- ZnY 2- + 2H +
‣ Phức với EDTA bền, hệ số bền của phức là10 16,5

1.3.5. Đường chuẩn độ Zn 2+ bằng phương pháp
complexon
Chuẩn độ 10ml dung dịch Zn 2+ 0,05M bằng dung dịch chuẩn EDTA 0,05M( môi trường đệm amoni và
đệm axetat), biết β ZnY = 10 16.5 , H 4 Y có pK 1 = 2,0; pK 2 = 2,67; pK 3 = 6,27; pK 4 = 10,95. Bỏ qua sự tạo
phức phụ giữa ion Zn 2+ với NH 3 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 = = 1+ = 9,9142
K
10 16,
5
β ’ ZnY = = 3,19. 10 15
9,9142
h
K
4
2
h
K K
h
K
3
4
h
K K
3 K K
4 2 3 4
K 4 3 2 1

Đệm amoni, pH= 10
V EDTA (ml) F Công thức tính [ Zn 2+ ] [Zn 2+ ] pZn
0 0
C 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
CoVo CV
V Vo
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
1 '
' ' Zn
ZnY Zn
99,90 0,999 2,50.10 -5 4,60
1
100,00 1,00 2,80.10 -9 8,55
'
ZnY
100,10 1,001 3,13.10 -13 12,56
1
' C
CO
F 1
' ' Zn
C
ZnY
Zn
101,00 1,01 3,13.10 -14 13,5
' 1
110,00 1,1
3,13.10 -15 14,5
'
125,00 1,25 1,25.10 -15 14,90
C
( C
C
CCo
Zn ZnY
C
C o
O
Co)
( F
C
o
1)
F
-16

18
pzn
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
y(
H )
2,93.
10 6
V EDTA (ml) F [Zn 2+ ] 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

7
pzn
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 1: Các loại ống đong
Hình 2: Pipet pasteur
Hình 3: Buret thường
Hình 4:Pipet bầu và pipet thường

Hình 5: Các loại bình <strong>định</strong> 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. Hóa chất

3. Quy trình phân tích
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Pin con thỏ Ống thép mạ <strong>kẽm</strong> Thuốc <strong>kẽm</strong> viên nén

3.2. Xử lí mẫu
+ cân mẫu : Cắt nhỏ các mẫu cân khối <strong>lượng</strong> mẫu để pha trong bình <strong>định</strong> 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 <strong>lượng</strong> 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 <strong>định</strong> mức
100. Tráng lại cốc và đũa 3 – 4 lần rồi cho vào bình <strong>định</strong> mức, thêm nước cất rồi
<strong>định</strong> 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 <strong>kẽm</strong>
a, Sử dụng đệm amoni, chỉ thị ETOO, tại ĐTĐ dung dịch chuyển từ đỏ tía sang xanh

Công thức sử dụng
Zn2
V
v
N EDTA
EDTA
N
Zn2
STT
0,1.
V
10
EDTA
V EDTA
(ml)
C
N
Zn2
M đm
M ( Zn2)
0, 3174
2
C V
% m Zn
.65,39
SD
C M(Zn2+) %m(Zn) SD %RSD
3
(
xi
n
1 1
x)2
% RSD
SD
X
.100
1 9,70 0,0485 99,92
2 9,70 0,0485 99,92
3 9,60 0,0480 98,89
0,60
0 ,595 %
TB 9,67 0,0483 99,58
t.
SD
Biên giới tin cậy ԑ =
n
4,303.0,595
3
1,48%

4.2. Dây <strong>kẽm</strong>
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 <strong>kẽm</strong> chứa nhiều tạp chất, các ion kim loại tạo
phức bền với NH 3

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

Công thức sử dụng
N
Zn2
N
EDTA
V
V
Zn2
EDTA
0,1.
V
10
EDTA
C
M ( Zn2
N
Zn2
C V
m
. . M
M đm
%
C
m
.0,1.65,39
)
2
3236
Zn
dâyZn
M
0,
STT V EDTA (ml) C M(Zn2+) %m Zn SD %RSD
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
0,583
21,67
Biên giới tin cậy ԑ =
t.
SD
n
4,303.0,583
3
1,45%

4.3. Hợp kim( thép mạ <strong>kẽm</strong>)
Sử dụng đệm amoni với chỉ thị ETOO

Sử dụng đệm axetat, chỉ thị xylen da cam
STT V EDTA (ml) C M(Zn2+) %m Zn SD %RSD
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
t.
SD
4,303.0,577
0,577
Biên giới tin cậy ԑ =
1,43%
n
3
17,43

4.4. Thuốc <strong>kẽm</strong> viên nén
Sử dụng đệm amoni với chỉ thị ETOO
ĐTĐ: đỏ tía >> xanh

Xử lí số liệu
C
M ( zn2)
N
Zn2
2
N
EDTA
V
.
PT
V
.2
EDTA
m
Zn
C
M
V
đm
. M C
Zn
M
.100.65,39
STT
V EDTA
(ml)
C M (hoạt
chất)
m Zn
(mg)
%m Zn SD %RSD
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
1 ,89 %
3,47
TB 1,67 8,33.10 -3 54,49 10,67
So sánh với giá trị thực
Biên giới tin cậy ԑ = 0,92%
t
tính
X
S
X
54,49 50
SD
.
n
54,49 50
1,89
.
3
4,115
t
bang
4,303
Sai số tương đối
X
54,49 50
50
.100
8,98%

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

Xử lí số liệu
STT V EDTA (ml) C M (hc) m Zn (mg) SD %RSD
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
3,
1,70
31
TB 1,58 7,85.10 -3 51,33
So sánh với giá trị thực tế
t
tinh
X 51,33 50
. n . 3 1,36
1,70
tbang
SD
4,303
Phương pháp không mắc sai số hệ thống
Sai số tương đối
X
2,66%

Tổng kết
Hàm <strong>lượng</strong> <strong>kẽm</strong> trong các mẫu phân tích
Pin đại
99,58±1,48%
Dây <strong>kẽm</strong>
2,69±1,45%
Ống <strong>kẽm</strong>
3,31±1,43%
Thuốc <strong>kẽm</strong>
10,67±0,92%
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

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