Xác định độ Cứng Của Nước Bằng Phương Pháp Complexon

Academia.edu no longer supports Internet Explorer.

Nội dung chính Show

• 1. Cơ sở lý thuyết
• 2. Thiết bị, dụng cụ
• 3. Xác định độ cứng của nước
• 4. Hóa chất
• Video liên quan

To browse Academia.edu and the wider internet faster and more securely, please take a few seconds to upgrade your browser.

1. Cơ sở lý thuyết

Phương pháp complexon là phương pháp tạo phức, chất tạo phức là chất hữu cơ (như EDTA, complexon III, ...) tạo được với hầu hết các kim loại thành phức tan bền. Thông dụng nhất là complexon III (hay còn gọi là trilon B).

Trilon B là muối đinatri của axit etylendiamin tetraaxetic, thường kí hiệu là Na2H2Y. Trong nước muối Na2H2Y phân li hoàn toàn. Trong phòng thí nghiệm dung dịch complexon III thường được gọi là dung dịch EDTA.

Khi tác dụng với các cation kim loại ở điều kiện thích hợp, trilon B tạo thành những phức chất vòng càng rất bền chặt.

Men++ H2Y2-->MeYn-4+ 2H+

Phản ứng của trilon B với mọi kim loại đều giải phóng ra 2H+nên trị số pH của dung dịch có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo phức và đương lượng gam của mọi kim loại đều bằng M/2. Độ bền của các muối complexonat kim loại phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Tỷ lệ thuận với điện tích ion kim loại và khối lượng nguyên tử.

- Tỷ lệ nghịch với nồng độ ion H+. Tuy nhiên với pH quá cao làm độ bền của phức cũng giảm, cho nên nói chung với mỗi nhóm ion kim loại, người ta điều chỉnh pH của môi trường bằng các dung dịch đệm để thực hiện phản ứng tạo phức.

Để xác định điểm tương đương, người ta thường dùng các chỉ thị kim loại. Ví dụ: Eriocrom đen T, murexit. Các dung dịch chỉ thị chóng hỏng nên người ta thường pha ở dạng rắn bằng cách trộn với NaCl hay đường.

2. Thiết bị, dụng cụ

- Cân phân tích

- Cốc

- Bình định mức

- Pipet

Cách tiến hành

Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch MgSO40,02N chuẩn cho vào bình nón, thêm 2ml dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl và ít chỉ thị để dung dịch có màu đỏ nho. Định phân dung dịch MgSO4bằng dung dịch trilon B cho đến khi dung dịch đổi màu từ đỏ nho sang xanh biết (không lẫn tím). Lặp lại thí nghiệm 2÷3 lần lấy kết quả trung bình.

3. Xác định độ cứng của nước

Phương pháp xác định độ cứng của nước

Để xác định độ cứng của nước, người ta có thể ứng dụng phương pháp chuản độ, tính toán theo hàm nước Ca, Mg trong nước hoặc đơn giản nhất là dùng các máy đo độ cứng của nước.

Xác định độ cứng của nước bằng phương pháp chuẩn độ hoặc tính toán theo hàm lượng Ca, Mg trong nước.

Người ta sẽ sử dụng các thuốc thử và dựa vào sự phản ứng của nước với thuốc thử để tính toán được hàm lượng Ca, Mg trong nước từ đó xác định độ cứng của nước.

Độ cứng của nước thường được biểu thị bằng CaCO3 có thể phân loại như sau:

- CaCO3 300 mg/l là nước rất cứng và sử dụng gây nguy hiểm cho sức khỏe của người dùng

Để áp dụng phương pháp chuẩn độ Complexon, người ta sẽ sử dụng dung dịch đệm là NH3 + NH4Cl có pH = 10 bằng chỉ thị eriocrom đen T.

4. Hóa chất

- MgSO40,02N.

- Dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl, pH = 10: trộn 54 gam NH4Cl với 350ml NH4OH đặc pha loãng đến 1 lít.

- ETOO có thể pha dưới dạng dung dịch hay rắn.

+ Dạng dung dịch: lấy 0,5 gam ETOO trộn với NaCl hoặc KCl hoặc đường theo tỉ lệ 1:200 pha trong 100ml rượu etylic hoặc lấy 100ml dung dịch đệm ở trên. Dạng dung dịch chóng hỏng.

+ Dạng rắn: 1% trộn với NaCl, KCl hoặc đường theo tỉ lệ 1:100 rồi nghiền nhỏ.

- Dung dịch NaOH 2N.

- Murexit 1% (trộn murexit với NaCl theo tỉ lệ 1:100 rồi nghiền nhỏ).

- Trilon B 0,02N.

Có thể chuẩn bị từ lượng cân chính xác của complexon III (Mcomplexon= 372,24).Hòa tan 7,444 gam trong 1 lít.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH HÓA VÔ CƠ  BÀI TIU LUN PHÂN TÍCH 2 NH CANXI, MAGIE  CNG CC BNG  COMPLEXON GVHD: Ths. Nguyn Th Tuyt Nhung Nhóm thực hiện: 1. Bùi Thị Thùy An 37106001 2. Nguyễn Công Dương 37106012 3. Lê Hồng Bảo Ngọc 37106056 1 LỜI MỞ ĐẦU Hoá học phân tích đang là ngành quan trọng trong lĩnh vực hoá học. Các ứng dụng của hóa học phân tích được áp dụng rộng rãi trong khoa học, nghiên cứu, đời sống, sản xuất…Và một trong những ứng dụng quan trọng nhất là tách các kim loại dựa vào đặc tính tạo phức của chúng với một số thuốc thử hữu cơ. Chính các thuốc thử hữu cơ đã giúp cho phương pháp phân tích nâng cao được độ nhạy, độ chính xác và tốc độ phân tích. Xã hội ngày nay càng phát triển và đi kèm với nó là vấn đề đang rất được quan tâm – đó là tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân tự nhiên gây ô nhiễm và suy thoái nước ngầm như nhiễm mặn, nhiễm phèn, hàm lượng sắt, mangan, nhôm, đồng, magie, flo…và canxi là một trong những nguyên tố thường hiện diện trong nước thiên nhiên khi nước chảy qua những vùng có nhiều đá vôi, thạch cao… nước thường có độ cứng và độ kiềm khá cao. Thông thường hàm lượng canxi, magie có trong nước từ 0 đến vài trăm mg/l. Chính sự có mặt của canxi, magie hình thành nên canxicacbonat, theo thời gian tích tụ có thể tạo nên một màng vẩy cứng bám vào mặt trong các ống dẫn, bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn. Tuy nhiên lớp màng này lại gây nguy hại cho những thiết bị sử dụng ở nhiệt độ cao như bình đun, ống dẫn, nồi hơi… và các dụng cụ nhà bếp. Khi nấu ăn làm rau, thịt khó chín gây lãng phí nhiên liệu, ảnh hưởng đến chất lượng đời sống của con người. Có nhiều phương pháp xác định hàm lượng canxi, magie trong nước, chúng em chọn phương pháp chuẩn độ conplexon sẽ cho kết quả tốt, đơn giản, nhanh, và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm. Nhưng các nguyên tố kim loại tác dụng với axit etylen diamin tetra axetic (EDTA) sẽ gây ảnh hưởng đến việc xác định nồng độ của canxi trong nước. 2 MC LC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4 1.1 Phức chất: 4 1.1.1 Định nghĩa: 4 1.1.2 Cấu tạo của phức chất: 4 1.1.2.1 Chất tạo phức: 4 1.1.2.2 Phối tử: 4 1.1.2.3 Số phối trí: 4 1.1.2.4 Hóa trị: 4 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của phức: 5 1.2 Giới thiệu về thuốc thử: 5 1.2.1 Định nghĩa: 5 1.2.2 Ứng dụng: 5 1.2.3 Thuốc thử 6 1.2.3.1 Thuốc thử EDTA 6 1.2.3.2 Tính chất 6 1.3 Giới thiệu về ion kim loại: 6 1.3.1 Canxi 6 1.3.1.1 Giới thiệu về Canxi 6 1.3.1.2. Tính chất vật lý 7 1.3.1.3. Tính chất hóa học 7 1.3.2 Magie 7 1.3.1.1 Giới thiệu về Magie 7 1.3.1.2. Tính chất vật lý 8 1.3.1.3. Tính chất hóa học 8 1.3.3. Tác hại của Canxi và Magie 8 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 10 2.1 Xác định Ca2+ , Mg2+ bằng phương pháp chuẩn độ complexon (EDTA) 10 2.1.1 Giới thiệu 10 3 2.1.2 Thí nghiệm 12 2.1.2.1 Dụng cụ và hóa chất 12 2.1.2.2 Cách tiến hành 13 2.1.2.3 Kết quả và thảo luận 13 2.2 Xác định Ca2+ , Mg2+ bằng phương pháp ICP-AES 14 2.2.1 Giới thiệu 14 2.2.2 Thí nghiệm: 14 2.2.2.1 Dụng và hóa chất 14 2.2.2.2 Cách tiến hành: 15 2.2.2.3 Kết quả và thảo luận 15 2.3 So sánh và nhận xét từ hai phương pháp chuẩn độ complexon và phương pháp ICP-AES 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 PH LC BNG Bng 1. Nồng độ Ca2+ và Mg2+ trong mẫu nước bằng phương pháp EDTA. 13 Bng 2. Nồng độ Ca2+ và Mg2+ trong mẫu nước bằng phương pháp ICP-AES. 16 Bng 3. Độ cứng của hai phương pháp EDTA và phương pháp ICP-AES 18 PH LC BI Bi  1. Nồng độ Canxi và Magie bằng phương pháp ICP-AES với a) Moorhead tap , b) Fargo tap, c) Detroit Lakes well, and d) DI. 16 Bi 2. So sánh kết quả nồng độ Ca2+ của phương pháp EDTA và ICP-AES 17 Bi 3. So sánh kết quả nồng độ Mg2+ của phương pháp EDTA và ICP-AES 17 Bi 4. So sánh độ cứng giữa các nguồn nước từ hai phương pháp EDTA và ICP-AES 18 ************ 4  TNG QUAN 1.1 Phc cht:  Theo A.Werner: “Phức chất là hợp chất phân tử no bền trong dung dịch nước, không phân hủy hoặc chỉ phân hủy rất ít ra các hợp phần tạo thành hợp chất đó. Theo A.Grinbe: “Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các hợp phần của chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả năng tồn tại ở dạng tinh thể cũng như ở dung dịch. Trong trường hợp riêng, điện tích của ion phức tạp đó có thể bằng không”. Theo K.B.Iaximirxki: “ Phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt từ các nguyên tử, ion hoặc phn tử với những đặc trưng: a) có mặt phối trí, b) không phân lu hoàn toàn trong dung dịch, c) có thành phần phức tạp”.  1.1.2.1 Chất tạo phức: Mỗi phức chất một nguyên tử hay ion chiếm vị trí trung tâm được gọi l nguyên tử hoặc ion trung tâm có tên gọi chung là chất tạo phức. 1.1.2.2 Phối tử: Là những ion hay phân tử phân bố trực tiếp xung quanh ngưyên tử trung tâm tạo thành cầu nội và cầu ngọai phối trí. 1.1.2.3 Số phối trí: Số các ion hay phân tử liên kết trực tiếp với nguyên tử (ion) trung tâm ở trong cầu nội (không phân biệt hóa trị chính hay phụ) là số phối trí của nguyên tử (ion) trung tâm. 1.1.2.4 Hóa trị: Hóa trị chính và phụ là một trong những luận điểm cơ bản của thuyết phối trí A.Vecnơ Hóa trị chính tương ứng với hóa trị bình phương của nguyên tố mà tạo thành các hợp chất bậc nhất. được biểu diễn bằng một vạch liền. 5 Hóa trị phụ là hóa trị dư, thêm khi tạo hợp chất bậc nhất, hóa trị của nguyên tử của các nguyên tố không được bão hòa hoàn toàn mà còn có thể thể hiện hóa trị phụ. Nhờ hóa trị phụ các phân tử có thể tương tác với nhau tạo thành hợp chất bậc cao. Hóa trị phụ được biểu diễn bằng gạch chấm.  - Đánh giá các hằng số bền - Độ tin cậy của các hằng số bền được xác định bởi các yếu tố sau: - Tính hợp lý của phương pháp thực nghiệm. - Độ chính xác của thực nghiệm. - Việc tính được đầy đủ tất cả các cân bằng thực tế điễn ra trong hệ. - Phương pháp tính tóan. - Độ tin cậy của các dữ kiện phụ trợ đã dùng. - Ảnh hưởng các yếu tố bên ngòai lên hằng số bền - Ảnh hưởng của áp suất. - Ảnh hưởng của nhiệt độ. - Ảnh hưởng của hằng số bền điện môi của dung dịch. - Ảnh hưởng của lực ion và môi trường ion. - Ảnh hưởng của ion trung tâm và các ligan lên hằng số bền của phức. 1.2 Gii thiu v thuc th:  Thuốc thử hữu cơ là một hợp chất chứa cacbon (trừ CO2, CO, CaCO3) bất kỳ hoặc trực tiếp, hoặc gián tiếp được sử dụng trong hóa phân tích được gọi là chất phản ứng phân tích hữu cơ hay thuốc thử hữu cơ.  Thuốc thử hữu cơ đợc ứng dụng rộng rãi trong phân tích trắc quang, các phương pháp chuẩn độ…Hiện nay các nhà hóa học còn nghiên cứu về thuốc thử hữu cơ trong các lĩnh vực sau: - Tổng hợp những thuốc thử hữu cơ mới. 6 - Tìm các phương pháp phân tích mới theo hướng đơn giản, nhạy và chọn lọc. - Nghiên cứu tác động của các nhóm chức. - Nghiên cứu cấu trúc của thuốc thử. - Nghiên cứu động học của phản ứng  1.2.3.1 Thuốc thử EDTA Tên hóa học: Natri [[N, N'-ethandiylbis[N-(carboxymethyl) glycinato]] (4-)] ferrat (1-); Natri [(ethylendinitrilo) tetraacetato] ferrat (1-); Natri sắt (III) ethylendiamintetraacetat Công thức phân tử: C10H12FeN2NaO8.3H2O Công thức cấu tạo: Khối lượng phân tử: Dạng trihydrat: 421,09 1.2.3.2 Tính chất Có dạng bột màu vàng nhạt, tương đối bền và không bị biến đổi trong quá trình bảo quản, Tan trong nước. Có pH từ 3,5 – 5,5 1.3 Gii thiu v ion kim loi: 1.3.1 Canxi 1.3.1.1 Giới thiệu về Canxi Theo lượng phân bố trong vỏ Trái Đất, Ca chiếm vị trí thứ năm trong các nguyên tố (sau oxi, silic, nhôm và sắt). Kí hiệu: Ca Số thứ tự: 20 Nguyên tử khối: 40,078đvc Cấu hình electron: [Ar] 4s2 7 Bán kính nguyên tử: 1,8 Cấu trúc tinh thể: Caα có mạng lập phương tam diện. Caβ có mạng lưới lục phương. Canxi thuộc chu kỳ 4, phân nhóm IIA trong bảng hệ thống tuần hoàn. Số oxi hóa đặc trưng là +2. Tuy vậy trong một số trường hợp có thể có số oxi hóa +1, như trong CaCl, hợp chất này được tạo nên từ hỗn hợp CaCl2 và Ca nung nóng ở 1000oC. Canxi có độ dẫn điện cao vì vùng s và vùng p trong kim loại kiềm thổ đã che phủ nhau tạo thành 1 vùng chứa có đủ electron làm cho kim loại dẫn điện tốt. Canxi gồm 12 đồng vị bền từ 38Ca đến 49Ca. Ca thiên nhiên gồm 6 đồng vị bền với số khối là 40, 42, 43, 44, 46 và 48. 1.3.1.2. Tính chất vật lý Canxi là một kim loại màu xám bạc, mềm. tnc = 842oC; ts = 1,495oC (trong chân không, thăng hoa ở 845oC). 1.3.1.3. Tính chất hóa học Canxi có hoạt tính hóa học cao ở nhiệt độ thường, dễ bị oxi hóa trong không khí. Tác dụng được với tất cả các nguyên tố phi kim, tác dụng mạnh với nước, khử mạnh các oxit. Canxi được điều chế bằng phương pháp điện phân canxi clorua nóng chảy. dùng nhôm khử canxi oxit ở nhiệt độ cao và trong chân không cao. Nó cháy với ngọn lửa màu vàng-đỏ và tạo thành một lớp nitrua che phủ có màu trắng khi để ngoài không khí. 1.3.2 Magie 1.3.1.1 Giới thiệu về Magie Magiê, tiếng Việt còn được đọc là Ma-nhê (Latinh: Magnesium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Mg và số nguyên tử bằng 12. 8 Kí hiệu: Mg Số thứ tự: 12 Nguyên tử khối: 24,3050đvc Cấu hình electron: [Ne] 3s2 Magie thuộc chu kỳ 3, phân nhóm IIA trong bảng hệ thống tuần hoàn. Số oxi hóa đặc trưng là +2. Magie có độ dẫn điện cao vì vùng s và vùng p trong kim loại kiềm thổ đã che phủ nhau tạo thành 1 vùng chứa có đủ electron làm cho kim loại dẫn điện tốt. 1.3.1.2. Tính chất vật lý Magiê là kim loại tương đối cứng, màu trắng bạc, nhẹ (chỉ nặng khoảng 2/3 nhôm nếu cùng thể tích) bị xỉn nhẹ đi khi để ngoài không khí. 1.3.1.3. Tính chất hóa học Magie có hoạt tính hóa học cao ở nhiệt độ thường, dễ bị oxi hóa trong không khí. Tác dụng được với tất cả các nguyên tố phi kim, tác dụng mạnh với nước, khử mạnh các oxit. 1.3.3. Tác hi ca Canxi và Magie Đối với môi trường nước: Hàm lượng ion canxi trong nước cao gây ra hiện tượng nước cứng. Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm độ cứng: • Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước. • Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong các muối cacbonat và hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magiê có trong nước. • Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong các muối axit mạnh của canxi và magie. 9 Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan. Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau: Độ Đức (odH): 1odH = 10 mg CaO/l nước. Độ Pháp (of ): 1of = 10 mg CaCO3/0,7l nước. Độ Anh (oe ): 1oe = 10 mg CaCO3/0,7l nước. Đông Âu ( mgđl/l): 1 mgđl/l = 2,8odH. Tuỳ theo giá trị độ cứng, nước được phân loại thành: * Độ cứng < 50 mg CaCO3/l : nước mềm. * 50 – 150 mg CaCO3/l : nước trung bình. * 150 – 300 mg CaCO3/l : nước cứng. * > 300 mg CaCO3/l : nước rất cứng. * Tác hại của nước cứng: Độ cứng vĩnh viễn của nước ít ảnh hưởng đến sinh vật trừ phi nó quá cao, ngược lại, độ cứng tạm thời lại có ảnh hưởng rất lớn. Nguyên nhân là vì thành phần chính tạo ra độ cứng tạm thời là các muối bicarbonat Ca và Mg: Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2, chúng là các muối hòa tan hoàn toàn nhưng không ổn định, không bền. Chúng dễ dàng bị phân hủy thành CaCO3, MgCO3 là các muối kết tủa: Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2 Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại. Ở con người, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận 10 và một trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa và chúng không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa của chúng ta được, chỉ các muối hòa ta mới thấm được thôi. Vì vậy nước cứng chỉ có tác hại do các muối bicacbonat. Đối với con người và động vật: Thiếu canxi ở súc vật non làm chậm sinh trưởng, thiếu trầm trọng thì gây còi xương; ở súc vật trưởng thành, gây xốp xương. Thiếu canxi cũng ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng trứng, sữa. Sự đồng hoá canxi phụ thuộc vào lượng vitamin D và sự cân bằng giữa canxi và photpho. Lượng canxi không hấp thụ hết có thể tích tụ gây vôi hóa thận, sỏi mật, táo bón, tăng canxi trong máu. C NGHIM nh Ca2+ , Mg2+ bng ph complexon (EDTA)  Phép chuẩn độ complexon dựa trên sự tạo phức bền và tan trong nước của complexon với các ion kim loại. Trong đó tiêu biểu nhất là Trilon B, nó chính là muối hai lần thế của axit etylen điamin tetraaxetic. Viết tắt là Na2H2Y Chỉ thị của phương pháp là Eriocrom đen T (viết tắt là ET-OO) hay Murexit. Vì phức của chỉ thị với kim loại kém bền hơn phức của Trilon B với kim loại nên khi cho dung dịch trilon B xuống dung dịch chứa phức kim loại với chỉ thị (MeInd), thì phức này bị phá huỷ và ion kim loại sẽ tạo phức với Trilon B. Toàn bộ quá trình chuẩn độ được mô tả bằng sơ đồ sau: 11 - Cho chỉ thị (Eriocrom đen T) vào dung dịch chứa ion kim loại thì ion kim loại phản ứng với chỉ thị: Me2+ + HInd2- MeInd- + H+ Xanh Đỏ nho Sau đó chuẩn dung dịch chứa ion kim loại bằng Trilon B thì ion kim loại tự do sẽ phản ứng với Trilon B. Me2+ + H2Y2- MeY2- + 2H+ Sau khi hết ion kim loại tự do thì: H2Y2- + MeInd-  MeY2- + HInd2- + H+ Đỏ nho Xanh da trời Khi dung dịch chuyển từ đỏ nho sang xanh da trời thì dừng chuẩn độ với phương pháp này và cần lưu ý mấy điểm sau: - Vì Trilon B phản ứng với các ion kim loại có hoá trị khác nhau đều giải phóng ra 2H+: - Mọi phản ứng chuẩn độ đều sinh ra H+ nên ta phải thêm hỗn hợp đệm amoni vào để ổn định pH của dung dịch, hỗn hợp đệm amoni có pH = 8 -10, như vậy màu của phức bền. Còn xác định Canxi thì dùng dung dịch NaOH để kết tủa toàn bộ Mg2+, sau đó chuẩn độ Ca2+. - Phép chuẩn độ thường hay dùng để xác định độ cứng của nước vì trong nước có rất nhiều Ca2+, Mg2+. - Tính toán theo phương pháp chuẩn độ trực tiếp: Cơ chế tạo phức giữa Me2+ và Trilon B được biểu diễn bằng sơ đồ sau: 12 Như vậy ion kim loại liên kết với Trilon B nhờ hai liên kết chính với hai nhóm axêtát và hai liên kết phối trí với 2 nguyên tử N nên phức này đủ bền không màu và tan trong nước. m c Phương pháp chuẩn độ complexon cho kết quả tốt để kiểm tra và ứng dụng thông thường. Phương pháp chuẩn độ complexon đơn giản, nhanh và tiện lợi hơn phương pháp permanganate. Vì vậy, chúng em chọn phương pháp chuẩn độ complexon để xác định canxi, magie trong nước cho đề tài nghiên cứu. Nhược điểm phương pháp này có độ chính xác không cao.  2.1.2.1 Dụng cụ và hóa chất Dung dịch đệm pH=10 : Để tạo ra một dung dịch có pH=10 cần 142 ml 28 % khối lượng dung dịch nước NH3 và 17,5 g NH4Cl được thêm vào bình định mức 250 ml. Sau đó cho nước vào đầy bình định mức (250 ml). Dung dịch EDTA : Na2H2EDTA.2H2O được sấy khô trong 1 giờ và làm mát trong bình hút ẩm . Khoảng 0,6 g Na2H2EDTA khô được cân và được đặt trong một bình 500 ml Erlenmeyer với khoảng 400 ml nước cất . Các dung dịch đã được làm nóng cho đến khi tất cả các rắn đã giải thể. Một khi dung dịch đã nguội thì chuyển vào bình định mức 500 ml và pha loãng tới vạch định mức. Mẫu Chuẩn bị: 13 Xác định Ca2+ và Mg2+ ion: Bốn mẫu 50,00 ml nước uống được pipet thành bốn 250 ml bình tam giác (erlen). 3 ml pH 10 bộ đệm đã được thêm vào mỗi mẫu cũng như 6 giọt chất chỉ thị Eriochrome đen T Xác định các ion Ca2+ : Bốn mẫu 50,00 ml nước uống được pipet vào riêng biệt bình 250 ml bình tam giác (erlen) . 30 giọt 50 % khối lượng NaOH được thêm vào mỗi bình . Khuấy đều trong 2 phút. Sau khi các dung dịch đã được, trộn khoảng 0,1 g rắn hydroxynapthol màu xanh vào mỗi bình . 2.1.2.2 Cách tiến hành Dung dịch EDTA cho vào một buret 50 ml . Lấy các mẫu đã chuẩn bị ở trên mang đi chuẩn độ cho đến khi có sự thay đổi màu sắc từ rượu vang đỏ sang màu xanh để đo Ca2+ và các ion Mg2+ , hoặc từ màu hồng sang màu xanh để đo các ion Ca2+ . Ghi lại thể tích. Làm tương tự cho các lọ mẫu còn lại. 2.1.2.3 Kết quả và thảo luận Nồng độ của các ion Ca2+ và Mg2+ được tính toán bằng cách sử dụng khối lượng EDTA tăng và nồng độ mol của dung dịch EDTA. Trong bảng 1 các giá trị nồng độ trung bình trong phần triệu (ppm) được liệt kê với độ lệch chuẩn. Bng 1. N Ca2+ và Mg2+ trong mc bp EDTA. Nguc n N Ca2+ (ppm) N Mg2+ (ppm) Moorhead Tap 4 23 ± 1,0 14,4 ± 0,8 Fargo Tap 4 46,3 ± 0,6 13,9 ± 0,2 Detroit Lakes Tap 4 17,6 ± 0,4 24,9 ± 0,2 Lab DI Tap 4 0 ± 0 0 ± 0 14 nh Ca2+ , Mg2+ b-AES  ICP-AES là phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử bằng cách dùng nguồn năng lượng plasma phù hợp để kích thích sự phát xạ của các nguyên tử, sau đó thu, ghi và đánh giá các tín hiệu cuồng độ phát xạ của chúng. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp ICP-AES: Ưu điểm: Phương pháp này có độ nhạy rất cao. Vì thế nó là phương pháp để kiểm tra, đánh giá độ tinh khiết của niều hóa chất và nguyên liệu tinh khiết cao, phân tích lượng vết các kim loại nặng độc hại trong đối tượng thực phẩm, nước giải khát, môi trường. Trong khi đó với những đối tượng này thì phương pháp hóa học không thể nào đạt được. Phương pháp này giúp chúng ta có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong một mẫu, mà không cần tách riêng chúng ra khỏi nhau. Mặt khác, lại không tốn nhiều thời gian. Phương pháp phân tích theo phổ phát xạ nguyên tử là một phép đo chính xác tương đối cao, sai số của phép đo dưới 10%. Nhược điểm: Phương pháp này chỉ cho chúng ta biết được thành phần nguyên tố của mẫu phân tích, mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu. Độ chính xác của phép phân tích phụ thuộc vào nồng độ chính xác của thành phần của dãy mẫu vì kết quả định lượng đều phải dựa theo các đường chuẩn của các dãy mẫu đầu đã được chế tạo sẵn từ trước. 2.2.2  2.2.2.1 Dụng và hóa chất Hóa chất cần chuẩn bị: 15 Dung dịch HNO3 1% Dung dịch Ca2+ Dung dịch Mg2+ 2.2.2.2 Cách tiến hành: Chuẩn bị 5 bình định mức 50 ml được đánh số từ 1 đến 4 và S. Hút chính xác 10ml mẫu vào 5 bình trên. Sau đó hút lần lượt 2 ml, 4 ml, 6 ml và 8 ml dung dịch Ca2+ vào bình từ 1 đến 4. Làm tượng tự với Mg2+ . Sau đó thêm dung dịch HNO3 1% đến vạch định mức. Đem 5 bình trên đi đo. 2.2.2.3 Kết quả và thảo luận Từ phương pháp ICP-AES ta được những đường biểu đồ thể hiện nồng độ của 2 ion 16 Biểu đồ 1. Nồng độ Canxi và Magie bằng phương pháp ICP-AES với a) Moorhead tap , b) Fargo tap, c) Detroit Lakes well, and d) DI. Trong bảng 2 các giá trị nồng độ trung bình trong phần triệu (ppm) được liệt kê với độ lệch chuẩn bằng phương pháp ICP-AES. Bng 2. N Ca2+ và Mg2+ trong mc b-AES. Nguc n N Ca2+ (ppm) N Mg2+ (ppm) Moorhead Tap 4 24,247 ±0,005 15,6 ±0,3 Fargo Tap 4 44,72 ±0,03 14,64 ±0,04 Detroit Lakes Tap 4 18,06 ±0,05 31,189 ±0,002 Lab DI Tap 4 -0,084 ±0,002 -0,090 ±0,002 17 2.3 So sánh và nhn xét t  pháp ICP-AES Khi các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn cho mỗi mẫu nước được tính. Ta so sánh các giá trị từ dữ kiện thực nghiệm ở trên. Hình 2 và 3 so sánh các giá trị được xác định bởi mỗi phương pháp cho từng mẫu nước với các thanh độ lệch chuẩn để hiển thị các dãy. Bi 2. So sánh kt qu n Ca2+ ca háp EDTA và ICP-AES Bi 3. So sánh kt qu n Mg2+ c-AES Nồng độ ion Mg2+ Mẫu nước Mẫu nước 18 Kết quả từ thí nghiệm cho ta thấy bằng hai phương pháp EDTA và phương pháp ICP-AES cho hai kết quả gần như nhau. Kết quả cũng nằm trong phạm vi sai số cho phép, trừ trường hợp nồng độ magiê trong mẫu Detroit Lakes. Những thí nghiệm tương tự cho ra kết quả như nhau từ hai phương pháp. Cũng có các mẫu nước đã được làm mềm nước giống như các mẫu nước giếng từ hồ Detroit nên được bỏ qua từ các thí nghiệm, vì nó có thể có ảnh hưởng đến tổng nồng độ ion chuẩn độ EDTA. Bng 3.  cng ca hai ph pháp EDTA và ph pháp ICP-AES Nguc  cng (mg/l) PP EDTA  cng (mg/l) PP ICP-AES Loi Moorhead Tap 37,4±1,8 39,847±0,305 Nước mềm Fargo Tap 60,2±0,8 59,36±0,07 Nước trung bình Detroit Lakes Tap 42,5±0,6 49,249±0,07 Nước mềm Lab DI Tap 0±0,0 -1.74±0,004 Nước mềm Từ dữ liệu trên ta được biểu đồ sau Bi 4. So sánh  cng gia các ngun nc t hai ph pháp EDTA và ICP-AES Nhìn vào đồ thị ta thấy được nguồn nước Fargo Tap có độ cứng cao nhất thuộc loại nước trung bình, sau đó đến nguồn nước Moorhead Tap và Detroit Lakes Tap và sau cùng là Lab DI Tap các loại nước này thuộc loại nước mềm. -10010203040506070Moorhead Tap Fargo Tap Detroit Lakes Tap Lab DI TapEDTAICP-AES  19 TÀI LIU THAM KHO [1] Annika Larson (2012), “Statistical analysis of EDTA titration vs. ICP-AES in the determination of water hardness”, Concordia College Journal of Analytical Chemistry 3, Vol. 3. No. 8, pp. 40-46. [2] Joseph N. Afiukwa, Celestine A. Afiukwa, Wilberforce Oti (2012), “Determination Of Calcium, Magnesium And Total Hardness Concentrations In Drinking Water Supply In Ebonyi State”, Continental J. Water, Air and Soil Pollution 3, Vol. 3, No. 1, pp. 12-16. [3] R.A. Rogio (2013), Quantitative Determination Of Total Hardness In Drinking Water By Complexometric Edta Titration, Master's thesis Chemical Analysis, University of Engineering The Philippines, Philippines.