ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ MINH
TRỬỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
• ♦T rần B ích Lam
(C h ủ b iê n )T ôn N ữ M inh N g u y ệ t - Đ ỉn h T rần N h ậ t T hu
THÍ NGHIỆM
HÓA SINH THỨC PHẨM
(Tái bản lần thứ hai)
NHÀ XUẤT BẲN ĐẠI HỌC Q ư ốc GIA
TP HỒ CHÍ MINH - 2011
Mực
LỤC
Bài 1 HƯỚNG DẪN s ử DỤNG MỘT s ố THIÊT BỊ - DỤNG c ụ
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA SINH 7
1.1 Yêu cầu dối với sinh viên làm thí nghiệm 7
1.2 Hướng dẫn sử đụng một số th iế t bị trong phòng thí nghiệm 8
Bài 2 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM 22
2.1 Hóa chất thí nghiệm 22
2.2 Dung dịch 23
2.3 Đường cong chuẩn dộ của axit m ạnh và axit yếu 30
2.4 Tính chất của dung dịch đệm 31
2.5 Sự biến th iên pH của dung dịch đệm theo tỷ lệ th à n h phần dung dịch 32
Bài 3 TÍNH CHẤT CỦA GLƯXIT 33
3.1 Tính chât của m onosacarit và disacarìt 33
3.2 Tính chất của polysacarit 36
Bời 4 ĐỊNH LƯỢNG GLƯXIT 38
4.1 Định lượng đường khử bằng phương pháp chuẩn độ oxy hóa
khử với ferrycyanure 38
4.2 Định lượng tin h bột 41
4.3 Định lượng xenluloza 42
Bài 5 LIPIT 44
5.1 Định lượng lipit tổng-theo phương pháp Soxhlet 44
5.2 Xác định chỉ số axit và hàm lượng axit béo tự do 45
5.3 Xác định chỉ số iod 47
5.4 Xác định chỉ số peroxyt 48
Bài 6 LIPIT (tiếp theo) 50
6.1 Xác định chỉ số xà phòng hóa 50
6.2 Xác định chỉ số este và hàm lượng glycerol 51
6.3 Tính chất của lipit 51
B ài * PROTEIN 54
7.1 Axỉt am in p h ả n ứng với ninhydrin 54
7.2 Đ ịnh lượng nitơ axit am in bằng phương pháp chuẩn độ formol 54
7.3 P ro tein 56
Bài 8 TÍN H CHẤT CỦA PROTEIN 60
8.1 Xác định điểm đẳng điện của casein 60
8.2 Sự đông tụ và k ế t tử a protein 60
8.3 Xác định độ chua của sữa và các sản phẩm sữa 61
Bài 9 ‘ENZYM 62
B ài 10 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC CỦA ENZYM UREAZA 66
Phụ lục VO
LỜI MỞ ĐẦU
TH Ì N G H IỆ M H Ó A S IN H THỰC PH ẨM được biên soạn nhằm phục vụ cho môn học thực hành thí nghiệm hóa sinh của sinh viên ngành công nghệ thực p h ẩ m - Bộ môn Công nghệ Thực p h ẩ m - Trường Đại học Bách khoa. Sách được biên soạn trên cơ sở tham khảo các tài liệu và sách th í nghiệm hóa sinh trong, ngoài nước, cộng với kin h nghiệm giảng dạy thực hành của các tác giả.
Trong tài liệu này chúng tôi xây dựng 10 bài thực h à n h , nhầm giúp sinh viên làm quen với các phương tiện và quy tắc an toàn thí nghiệm , sứ 'dụng dụ n g cụ, thiêt bị và thực hành thí nghiệm hóa sinh định tính, định lượng từ đơn giản đến phức tạp.
Các bài thí nghiệm này g iú p sinh viên nắm vững tính chất hóa sinh học của các thành phần thực p h ẩ m và hiểu rõ hơn về vác kiến thức ỉý thuyết đã học từ các môn hóa học thực p h ẩ m và hóa sinh học.
Tài liệu do T S Trần Bích Lam chủ biên và được p h â n công biên soạn như sau: Bài 1: K S Đ inh T rần N h ậ t T hu , T S Trần Bích Lam
Bài 2: T h S Tôn N ữ M inh Nguyệt, T S Trần Bích Lam Bài 3, 5, 7, 8, 9, 10: T S Trần Bích Lam
Bài 4: T S Trần Bích Lam , T h S Tôn N ữ M inh N guyệt . Bài 6: T S T rần Bích L am , T h S Tôn N ữ Minh^Nguyệt
Phụ lục: K S Đ inh Trần N h ậ t T hu, T h S Tôn N ữ M inh N guyệt
Vì sách được biên soạn lần đầu tiên nên mặc dù chúng tôi đã rất cố gắng nhưng chắc vẫn còn nhiều thiếu sót. Chúng tôi chân thành cám ơn và m ong nhận được những ỷ kiến đóng góp xây dựng của các đồng nghiệp đ ể lần tái bản sau sách sẽ được bổ sung
và sửa chữa hoàn chỉnh hơn.
Các ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:
T S T rầ n B ích L a m , Bộ m ôn Công nghệ T h ự c p h ẩ m - Khoa C ông nghệ Hóa học và D ầu k h í - Trư ờng Đ ại học B ách khoa - Đ ại học Quốc g ia T P H ồ C hí M in h , số 268 L ý Thường K iệ t, Q.10, TP Hồ C hí }ấinh. Đ iện thoại: (08).8646251
Chủ biên T S Trần Bích Lam
i
Bài 1
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MỘT số THIẾT BỊ - DỤNG cụ
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA SINH
1.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN LÀM THÍ NGHIỆM
• Sinh viên phải có m ặt đủ và đúng giờ trong các buổi th í nghiệm . Nếu nghỉ học có lý do chính đáng thì sinh viên phải xin phép giáo viên sắp xếp cho làm th í nghiệm bù. Thiếu một bài th í nghiệm coi như chưa hoàn tấ t chương trin h .
• Sinh viên phải đọc kỹ, nắm vững nội dung bài th í nghiệm và chuẩn bị sẵn bản báo cáo k ết quả trước khi đến phòng th í nghiệm (PTN). Trước buổi th í nghiệm giáo viên hướng dẫn sẽ kiểm tra việc chuẩn bị của sinh viên. Đ ạt yêu cầu, sinh viên mới được làm thí nghiệm .
• Trong PTN phải mặc áo blouse, r ấ t th ậ n trọng khi sử dụng dung môi dề cháy nổ và hóa chất độc hại.
• Khi làm th í nghiệm phải t r ậ t tự, cẩn th ận , giữ sạch nơi làm thí nghiệm , tiế t kiệm hóa chất. Làm vờ, hoặc gây hư hỏng dụng cụ, th iế t bị th ì ph ải bồi thường.
• Sau khi thí nghiệm , sinh viên ph ải rửa dụng cụ, sắp xếp lậi dụng cụ, hóa ch ât đúng chỗ, lau sạch b àn thí nghiệm và bàn giao cho cán bộ PTN. Mỗi buổi thí nghiệm lớp cử một tổ trực rihật. Tổ trực n h ậ t có nhiệm vụ nhắc nhở các bạn giừ vệ sinh chung và làm sạch PTN sau giờ th í nghiệm .
• Cuối buổi thí nghiệm sinh viên phải nộp bản báo cáo k ế t quả th í nghiệm cho giáo viên hướng dẫn. Viết báo cáo ngắn gọn từ 2 đến 5 tra n g v iế t tay gồm nguyên tắc phương pháp, phương trìn h p h ản ứng, sơ đồ tiến h à n h thí nghiệm , bảng k ết quả thô, công thức tín h và k ế t quả tín h cùng các ý kiến giải thích hay n h ậ n xét.
• Mỗi bài th í nghiệm sẽ có điểm. Điểm môn học gồm điểm thực h à n h thao tác, k ế t quả thí nghiệm , sự hiểu bài, và là điểm trung bình của các bài th í nghiệm . Cuối đợt thí nghiệm sẽ có bài kiểm tra tổng kết.
8 B à ỉ 1
1.2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MỘT s ố THIẾT BỊ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 1- Cân đ iệ n tử
H ình L I
- Trong PTN, da số cဠcân được sử dụng là loại cân điện tử, 02 hoặc 04 số lẻ tùy theo mục đích của việc cân và độ chính xác cần đ ạ t được.
- Đối với cân điện tử, khi thực hiện cân, người ta thực h iện hai thao tác cơ bản: chọn chế độ cân (mode: đơn vị cân, nếu có) và trừ bì (tare).
- N goài ra, để k ế t quả cân được chính xác, cân ph ải được chỉnh th ă n g bằng (thường b ằn g giọt nước phía sau máy) và hiệu chỉnh (calibration) định kỳ (bằng quả cân chuẩn). H ình 1.2 Cân Acculab model VI - 200 • Thông s ố kỷ th u ậ tĩ - K hả n ăn g cân: 200g (7,05402, 126,602du)ty 6,430ozt) - Độ chính xác: ±0,01 - C hế độ cân: g , oz, d w t, ozt và đếm - N h iệt độ vận hành: lO-T-ấC^C - Độ ẩm vận h àn h : nhỏ hơn 80% độ ẩm bão hòa. • Thông báo sai 80 thường gặp:
- L: đĩa cân bị chênh, cần đ ặ t lại cho đúng vị trí
- H: cân quá 200g, cân sẽ bị hư
H ư ớ n g d ẫ n s ử d ụ n g m ộ t sô' t h i ế t bị - D ụ n g c ụ tro n g p h ò n g th í n g h iệ m h ó a s in h 9
- E-54: nguyên n h â n chính là do v ật nặng rớ t lên dĩa cân hay cân bị rớt, phải đem cán đi sứa chừa.
- n: (góc trá i phía trê n m àn hình) cần phải đưa đi sửa chữa, do các chức năng của cân bị ảnh hưởng bởi m ột vài tác động m ạnh nào đó.
• Chức năng của các phím ỉ
- ON / MEMORY: n h ấ n đề mở cân
- MEMORY: tích lũy khối lượng cân đến giới hạn của cân (cần được hướng dẫn thêm) - OFF: t ắ t cân
- CAL / MODE: n h ấ n và giữ đê hiệu chỉnh cân hoặc n h ấ n để thay đổi chế độ cân (đơn vị cân).
- TARE / PRINT: để chỉnh cân về lại giá trị zero hoặc để trừ bì.
H ình 1,3 Cân điện tử 4 số lẻ Sartorius 2- M áy đ o p H
H ình ĨA
Giá trị pH được tín h theo công thức: pH = -log[H +]
Nguyên tắc chung của máy đo pH là suất diện động ph át sinh trên m ặt thủy tinh đồng nh ất và có cấu trúc giống nhau. Ớ bên trong và bên ngoài điện cực thủy tinh có điện cực có khả năng trao đổi với ion H +, quá trìn h này làm xuất hiện lớp điện tích kép trên bề mặt phân chia thủy tin h và dung dịch, từ đó sẽ xuất hiện bước nhảy thế. Chính sức điện động xuất hiện bên trong và bên ngoài của điện cực chuyển sang thang đo pH.
10 B ài 1 • Lưu ỷ ch ung k h i sử d ụ n g các máy đo pH:
- Sau khi khởi động m áy, n ên sử dụng các dung dịch pH chuấn đế kiếm tra máy, nếu không chính xác, cần hiệu chỉnh lại.
* Trong quá trìn h sử dụng cần bảo quản tốt điện cực, n h ấ t là khi có sứ dụng máy khuấy, vì độ chính xác và ôn định của phép đo phụ thuộc r ấ t nhiều vào điện cực.
- Sau khi dùng xong, cần rửa sạch bằng nước cất, lau khô bằng giấy mềm, bao quản trong dịch KCI bão hòa.
- Tuyệt đôi tu â n theo ca"b chỉ dẫn kỹ th u ậ t của từng loại m áy đo pH cụ thê.
H ình 1,5 Máy đo pH MP220 - Mettler Toledo
- Máy thường được vận h à n h ở chế độ tự động dừng (autostop/ĩock Ị - Mở m áy bằng n ú t On/Off.
- Rửa sạch điện cực bằng nước cất, dùng giấy mềm th ấm khô điện cực. - Đ ặt điện cực vào mẫu, n h ấ n n ú t “R ead”.
- Chờ đến khi dấu th ậ p p h ân ngừng nhấp nháy thì đọc k ết quả.
- Lây điện cực ra khỏi m ẫu, rửa sạch điện cực bằng nước cất, th ấm khô và nhúng vào dung dịch bảo quản (KOI 1%).
- T ắt m áy bằng n ú t On/Off.
- Nếu sử dụng m áy khuấy, phải cẩn th ậ n không để cá từ hoặc cánh khuấy va chạm vào đ iện cực.
3- M á y c h ư n g c ấ t a m o n ia c
H ư ớ n g d ẫ n s ử d ụ n g m ộ t sô t h i ế t b ị - D ụ n g cụ tr o n g p h ò n g th í n g h iệ m h ó a s in h 11 Đẻ thu hồi n itơ dưới d ạn g NH3, người ta thường thực h iệ n việc lôi cuốn khi này bàng hơi nước. Quá trìn h lôi cuôn có th ề thực h iệ n tro n g m áy chưng cất nitơ b án tự động m à GERHARDT là m ột ví dụ. Mẫu c ất đạm sau đó sẽ được định lượng _ bằng phương p h áp ch u ẩn độ.
Hình 1,7 Máy cất đạm Gerhardt
• Lưu ỷ k h i sử d ụ n g
- Kiếm tra mực nước, NaOH 40c/c trước khi vận hàn h
- Kiém tra vị trí ống đựng mầu, erlen hứng mẫu...
- Luôn theo dõi các tín hiệu của máy trong lúc làm việc.
• Tín hiệu sai: m ột bộ p h ận vi xử lý liên tục kiểm soát tấ t cả các chức năng của máy cất đạm. Ngay khi m ột sai sót nào xuất hiện, nó sẽ được thông báo trê n m àn hình có kèm theo tín hiệu âm th an h .
E.l.E.r.r.: không có nước làm lạnh, kiểm tra đường nước vào.
E.2.E.r.r.: không có ống mẫu (khồng thể tiến hành chưng cất được), cho ống mẫu vào. E.3.E.r.r.: thiếu nước ở bộ p h ận tạo hơi nước, kiểm tra đường nước cất vào. F.3.E.r.r.: trà n nước ở bộ p h ận tạo hơi nước.
E.4.E.r.r.: sai ở bộ cảm biến (mức nước trong bộ phận cấp hơi không đo được), tắ t máy, gọi thợ sửa.
Pr.000: chương trình không được xác định, nhấn RESET, kiểm tra lại chương trình. E.7.E.r.r.: áp su ất hơi vượt quá cao, tắ t máy, gọi thợ sửa.
E.8.E.r.r.: thiếu hóa chất, kiểm tra các thùng hóa chất. • Tiến h à n h chưng cất
- Chuẩn bị m áy chưng cất nitơ: cắm điện, b ật máy, m àn h ìn h sè hiện lên “H”, chờ
cho đến khi m àn h ìn h h iện lên “p ” để làm việc. Lắp ống p h ản ứng chứa dịch cần cất đạm vào hệ thống. Đ ặt chương trìn h cho m áy bằng cách n h ấn RESET, n h ấn PROGRAM bắt đầu. Dùng phím +/- đế tă n g giảm giá trị cần cài đặt. Lần lượt thực hiện các bước 1, 2, 3 với ý nghĩa cài đ ặ t thời gian bơm NaOH (01 tương ứng 10ml NaOH 40%), thời gian p h ản ứng (s), thời gian sục hơi nước (s). Việc chuyển bựớc và xác n h ậ n được thực hiện bằng cách n h ấ n PROGRAM mỗi lần.
- Cho m ảy chạy: n h ấ n RUN. K ết thúc cất đạm, m àn hình sẽ hiện lên “End”, thay
ống phản ứng mới và tiếp tục n h ấ n RUN. .
12
4- M ả y đ o q u a n g p h ổ h ấ p th u
Nguyên tắc làm việc chung của m áy đo quang phố hấp thu là đo sự thay đối về cường độ của m ột tia sáng đơn sắc khi nó xuyên qua m ột dung dịch trong suôt có chiẻu dày xác định. Sự th ay đổi đó liên quan đến nồng độ các chất ta n trong dung dịch theo định luật L am bert - Beer.
Việc đo độ hấp thu của một dung dịch trê n máy đo quang phô hâp thu thòng thường bao gồm h ai giai đoạn: trước hết, cần hiệu chỉnh th iế t bị về tìn h trạ n g zero ítức độ hấp thu xem như bằng 0) bằng m ẫu trắ n g (tức là mẫu xem như không có các th àn h phần đặc trưng cần xác định, mà chí có các th à n h phần “mặc đ ịn h ” như dung môi, các hợp chất xuất h iện do quá trìn h xử lý mẫu, tạp châ’t.... Mầu trắ n g thường phải đặc trưng cho quá trìn h xử lý m ẫu trước khi đo); sau đó, mẫu th ử được đo độ hấp thu cùng với các mẩu chuẩn (là m ẫu mà các chất cần xác định được pha sẵn với nồng độ biêt trước) để p h ân tich định lượng.
H ìn h 1.8 Đo độ hấp thụ trẽn mảy Spectronic Genesys 8 Thống số kỹ thuật:
- K hoảng bước sóng: 190-Ỉ-1100
- Giới h ạ n tin cậy của bước sóng: ±0.2nm - K hoảng giá tr ị độ hấp thu: -0.3*r3A
- Giới h ạ n tin cậy của độ hấp thư: ±0.005A ở giá trị 1A - Nhiễu: cO.OOOlA
- Nguồn điện: tự động 90-264V - N h iệ t độ làm việc: 5-r40°C
Hướng dẫn ồử dụng: ^ f "'ị
Mở công tắ c điện, m áy b ắ t dầu chê độ self-test, chờ cho m áy hiện chữ SET thì b ắ t đầu sử dụng được.
Để đo độ hấp th u của m ột mẫu tạ i một bước sóng cho trước thực hiện như sau: - Mở n ắp , cho m ẫu trắ n g , các m ẫu thử, chuẩn vào các cell tro n g lòng máy. Đ óng n ắ p lại.
H ư ớ n g d ẫ n s ử d ụ n g m ộ t sô' t h i ế t b ị - D ụ n g c ụ tr o n g p h ò n g th í n g h iệ m h ó a s in h 13
- N hấn phím [ ► ] đến khi xuất hiện ký hiệu SET Xxxxnm th ì n h ấn ENTER đê nhập bước sóng cần đo. Khi giá trị À, nhấp nháy, nhập giá trị bước sóng mới, nhân ENTER để xác nhận.
- N hấn phím có sô' tương ứng với cell chứa m ầu trắ n g , chờ cho m áy quay xong (m àn hình trở lại như cũ), n h ấ n ZERO để thực h iện hiệu chỉnh về zero. M àn hình xuât hiện dAr, chờ đến khi xuâ't h iệ n 0.000 th ì b ắ t đầu n h ấ n các phím có sô' tương ứng với m ẫu cần đo để xác định độ hấp thu các m ẫu khác. Giá trị độ h ap thu sẽ h iện trê n m àn h ìn h LCD.
- Khi thay mẫu, không cần hiệu chỉnh zero lại mà có th ể đo ngay (khác với chế độ scan theo bước sóng bằng chương trìn h AURORA SCAN).
Ngoài ra, m áy còn có th ể scan theo bước sóng để xác định bước sóng hấp thu cực đại (thực hiện bằng chương trìn h AURORA Scan trê n m áy tính), đo và tín h ra giá trị nồng độ của mầu (phải có m ẫu chuẩn, nhập giá trị nồng độ của m ẫu chuẩn vào và đo theo chế độ CONCT).... Khi sử dụng, cần được sự hướng dẫn của cán bộ PTN.
5- M áy đ o đ ộ ẩ m
Nguyên tắc hoạt động của m áy đo độ ẩm nói chung dựa trê n ba bộ phận chính: nguồn n h iệ t để sấy và tách ẩm, cân phân tích để xác định khối lượng h iện thời, bộ phận xử lý số liệu và diều khiển. Quá trìn h sấy sẽ dừng nếu sự thay đổi về khối lượng là không đáng kế (bước n h ảy khối lượng không đáng kể là bao nhiêu tùy vào sự cài đ ặ t và độ nhạy của cân), hoặc theo sự cài đ ặ t thời gian. Sô' liệu thu được có thề là khối lượng hiện thời, hàm lượng ẩm, hàm lượng chất khô...
Khi sử dụng m áy đo độ ẩm , tùy loại m áy cụ thể, các thao tác thực hiện có thề khác nhau, nhưng nói chung, gồm ba thao tác chính:
- Khởi động máy.
- Điều chỉnh chế độ đo: tự động dừng hay theo thời gian, n h iệ t độ, thời gian sấy, kiêu giá trị hiển thị (khối lượng, hàm lượng...).
- Đo và ghi n h ậ n k ế t quả.
Đạ sô' các m áy đo độ ẩm thường sử dụng chế độ sấy hồng ngoại. Đầu dò nhiệt, bộ cảm ứng khối lượng r ấ t nhạy cảm, do đó cần được bảo quản và sử dụng đúng quy cách, bảo trì, vệ sinh, cân chỉnh định kỳ.
14 B ài I
6- M á y k h u ấ y t ừ
H ìn h ĩ . 10
Máy khuấy, từ có th ể là loại co hoạc khòng có gia nhiệt. Nếu sư dụng máy khuây từ có gia nhiệt, cá từ phải là loại chill nhiệt. Đôi với máy khuây từ, tôc độ khuây chỉ có thế điều chỉnh ở những mức độ khác nhau, ngay cả nhiệt độ cũng không chính xác, thường chỉ là n h iệt độ của điện trơ.
H ì n h 1.11 Máy khuấy lừ gia iìỉiiệt hibby
Ngoài ra, PTN còn có các dụng cụ đo như: cồn kế, muối kế, khúc xạ kế, nhớt kẽ, nh iệt kế (thiìy ngân, rượu)... (xem phụ lục).
7- S ử d ụ n g d ụ n g cụ th ủ y tin h
Trong các phương pháp phân tich thể tích, để đo thế tích người ta dùng các dụng cụ thủy tinh như: binh định mức, pipette và burette chia độ...
Bình định mức dùng để pha chế các dung dịch chuấn và đẻ pha loãng đung dịch đên các thê tích n h â t định. Thê tích chi hoàn toàn đủng khi dung dịch ớ trong bình, khi rót ra sẽ có một p h ần chất lỏng bám vào th àn h bình và do đó gáy ra sai số thiếu. Vì vậy khi pha chế dung dịch thưưng pha chế ngay trong bình định mức.
Ilư ớ n g d ẩ n s ử d ụ n g m ộ t sô t h i ế t bị - D ụ n g cụ tro n g p h ò n g th í n g h iệ m h ỏ a s in h
H ì n h 1.12 Bình dinh mức
Người ta hay dùng bình định mức có nút n h á m và cố hẹp khi cần đo th ậ t chính xác thê tích c h ât lỏng. Có các loại bình định mức chia độ bảo đảm chính xác tới ± 0,1%. N ên dùng chúng để kiểm t r a dôi chứng với các b ình định mức thường n h ằ m xác định độ chính xác của các phép p h â n tích.
H ì n h 1.13 Pipette vạch và pipette bầu
16
f o P. ; V; * * ! ?’T* ■*? * i f » <f i »+«»»v »T
I ỉ ì n h 1.15 Một số Ỉ on ị buretiv
Những dụng cụ này ỉà các ông thủy tinh có chia độ dùng định lượng thẻ tích chàt long cháy ra từ chúng. Muôn cho thế tích luôn đồng n h ấ t phai cho chất long chay khói pipette hoặc burette trong những điều kiện nhất định, đồng nhất, vì lúc đó lớp thê tích dính vào th à n h bình có th ể tích bằng nhau, c ầ n chú ý rằng bề cỉày của lớp dính do phụ thuộc vảo đổ nhớt của chất lòng. Thông thường đế hiệu chinh thế tích người ta dùng nước cât. Nên nếu sau đó dùng các pipette và burette này đê (lơ (lung (lịch VỚI cac đô nhớt khác thì sẽ có sai sô. Trong trường hợp cần độ chính xác cao ta nên chia độ lai hoãe cân ỉượng chất lỏng cháy ra.
Cũng có các pipette va burette có độ chính xác tới ±0,1%. Những pipette va burette này được dùng để hiệu chinh các pipette và burette thường.
Burette lớn thường có thê tích sử dụng 50mL và chia độ để ứng với một vạch là
0,1 mL. Mỗi một giọt chảy ra từ burette có thố tích khoảng 0,05niL. Các burette nho có dung tích 25 và 10niL có đổ 11 nhọn và n h j, chia độ tới 0,0 thẻ tích mồi £101
nho ra là 0,025/nL.
Micro burette dùng đế lấy chính xác các thế tích rấ t nhó (0,01 niL). cỏ các loai micropipette khác nhau, có loại bằng mao quan, chất lỏng cháy ra hang sức nặng ciía nó hoặc sức đấy của pitông thuỷ ngân, theo dồi sự chuyển động của m ặt khum trong mao quíìn ta sẽ biết thê tích của chất lỏng cháy ra. Có loại micropipette hình dạng như ông tiém, chất lỏng chảy nhờ ỉực đấy pitông và có biện pháp cơ học đặc biệt đố diêu chỉnh sư chuyển động cua pitông với dỏ chính xác rất cao (Cự)001;»L).
• C á c h s ử d ụ n g b u r e tte lớ n
Người ta thường chia dộ burette ớ 20°c theo nước tinh khiết. Néu dùng burette ớ nhiệt đọ khác hoặc VỚI chát lóng khác thì phái hiệu chinh. Dung dịch cháy từ burette r.a phái chậm. Khi dùng burette lớn, dung tích 50m L, thời gian tối thiểu như sau:
H ư ớ n g d ẫ n s ử d ụ n g m ộ t sô t h i ế t b ị - D ụ n g cụ t r o n ế p h ò n g th í n g h iệ m h ó a s in h 17
B ả n g 1.1
Thể tích (mL) 15 25 35 50 Thời gian chảy (giây) 30 40 60 90
Sau khi dung dịch đã chảy khỏi burette cần chờ 30 giây và chú ý đọc cẩn thận chỉ số trèn burette đê tránh sai số. Nếu trên burette có vạch màu thẳng đứng, ta sẽ đọc burette chính xác hơn. Tuy nhiên do sản xuất ỉoại burette này khá phức tạp, khó tạo được ống hình trụ có bề mặt đều dặn, nên những burette này cán được kiểm tra trước khi dùng.
Trước khi chuẩn độ cần trá n g burette ba lần bằng dung dịch mà mình định sử dụng, lúc trán g cán mở khóa burette mồi lần trán g nên cho dung dịch hết t ấ t cả các bề m ặt của burette vả sau đó cho dịch chảy ra hết. Khóa của burette thường nằm ở phía phải thang chia độ, nhưng ta dùng tay trá i đê điều chỉnh nó, còn tay phải thì lắc bình đựng dung dịch định phân.
Các burette có vòi nằm ngang được dùng đê chuẩn độ dưng dịch nóng, rấ t thuận tiện khi tiến h àn h chuân độ. Ngoài ra khóa thăng đứng ít bị lỏng làm dung dịch bị chay m ất như đối với trường hợp khóa nằm ngang.
Nếu khóa hư thì tháo ra lau sạch khóa và vòi, sây khô, sau đó lại bôi một ít vaselin (chất bôi trơn) vào khóa.
• B u r e t te t ự đ ộ n g
Sử dụng burette tự động rấ t thuận tiện và n hanh chóng khi phân tích hàng loạt mầu. Dung dịch chuấn có sẵn trong bình dự trừ nôi liền với burette và việc điều chỉnh dung dịch vào điểm “0” của burette cũng tiến hành tự động.
Khi chuẩn độ, có thê sử dụng các burette có tốc độ không đổi, do đó có thế ghi tự động các đường chuẩn độ, trong một sô" trường hợp khác, chất lỏng chảy ra khỏi burette được ngát tự động.
• B u r e t te d ù n g cho d u n g dịch c á c c h ấ t d ễ b ị o xy h ó a b ở i o xy k h ố n g k h í
Dung dịch các c h â t dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí được đựng và dùng trong các burette đặc biệt. Trong b u rette loại n ày có thê tạo ra m ột lớp khí trơ trê n bề m ặt dung dịch.
Cũng có th ế dùng các burette thông thường, phần dưới có nạp các chất khử rắn cadimi hoặc bạc. Dung dịch chuẩn, ví dụ muối sắt (III) hoặc tita n (IV), sau khi đi qua chất khử sẽ chứa một lượng tương đương sắt (II) hoặc titan (III).
• Pipette
Như đã nói ơ trê n nếu pipette được sử dụng trong điều kiện n h ấ t định đồng n h ấ t thì thể tích chất lỏng chảy ra không đổi. Do đó, hiện nay trong các phương pháp phân tích thế tích, thường dùng loại pipette chỉ có một vạch.
Cách sử dụng pipette do hội tiêu chuẩn hóa của Pháp (AFNOR) đề nghị như sau: đơi tới khi t ấ t cả chất lỏng đã chảy ra khỏi pipette, chạm đầu pipette vào th à n h trong của bình và để cho giọt cuối cùng chảy ra. Pipette lúc đó phẩi th ẳn g đứng và không được ấn ngón tay hoặc thổi để chất lỏng ra khỏi pipette. Giữ pipette chạm th à n h bình khoảng 15 giây và sau đó lấy ra mặc dầu ở đầư pipette còn một ít chất lỏng, nhưng không cần thổi ra.
18 B à i 1
B ả n g 1,2 Thời gian cháy khỏi pipette
Thế tích pipette (mL) 5 10 50 Ị Thời gian chảy (giây) 10 15 25 Ị
Trước khi dùng pipette, cần trá n g vài ba lần bằng dung dịch sẽ hút vào hoặc rưa sạch pipette bằng acetone hoặc bằng rượu rồi cho không khí nóng chảy qua đê sấy khô (nêu trá n g bằng dung dịch thì không được sấy pipette)
• L à m s ạ c h c á c d ụ n g c ụ đ o
Tất cả bề m ặ t bên trong của dụng cụ đo phải để’ thâm ướt chât lỏng, trên bẻ mát thủy tinh không còn dọng lại các giọt, muôn vậy phải rứa dụng cụ bàng axit suníunc hoặc hỗn hợp cromic. Ngâm dung dịch trong hỗn hợp cromic trong vài giờ ớ nhiệt độ thường và vài phút ở n h iệt độ 50-60uC.
Để làm sạch dụng cụ đo có thế dùng dung dịch hydroxyt kali trong rượu, tác dụng cùa dung dịch này m ạ n h hơn, nhưng nó hơi làm mòn thủy tinh, do đó chỉ đế dung dịch trong dụng cụ không quá một vài phút.
Đôi khi chỉ rứa dụng cụ bằng acetone. • H iệ u c h ỉ n h d ụ n g c ụ đ o
Bình định mức: Để kiểm tra bình định mức trước hết ta cân bình khô, sạch sau đó
đô đầy nước cất tới vạch mức (mặt lõm dưới của chất lỏng vừa đúng vạch ngấn trên cô bình và lại cân. Tính thê tích của bình theo hiệu số khối lượng và hiệu chỉnh như phần sau.
Pipette và burette: cân một cái bình khô sạch, cho nước cât chảy từ burette hoặc
pipette vào bình đó trong những điều kiện như đã nói ở trê n và lại cân bình.
Tính th ể tích các dụ n g cu: Sau khi tiến h àn h cân như nói trên, dựa theo hiệu sô
khối lượng hai lần cân đế tính khôi lượng nước có trong bình hoặc chảy từ burette, pipette ra. Lặp lại như vậy vài lần và tính giá trị trung bình của các giá trị thu được; nhừng giá trị này phải không khác nhau quá 0,1%. Khí tính các dụng cụ cần hiệu chỉnh như sau:
- Hiệu chỉnh áp suất không k h í : Lượng hiệu chỉnh áp suất không khí đả cân bằng + 1,3.10~3. Còn áp suất không khí lên các quả cân khoảng 10 lần bé hơn do đó tông lượng hiệu chỉnh bằng (1,3 - 0,1).10“3 = 1,2.10“3.
- Hiệu chinh độ giãn nở thảy tinh: Khi nhiệt độ thay đôi từ
20°c
đến nhiệt độ tiến h à n h đo. Lượng hiệu chỉnh đó khoảng 2,5.10'5/°c. Thường có thể bỏ qua lượng hiệu chỉnh này.- Hiệu chỉnh tỷ trọng nước khi chuyên từ 4°c đến nhiệt độ đo:
B á n g 1.3 Nhiệt độ (°C) Hệ số hiệu chỉnh 15 +0,001 18 -r, 001*; 20 +0.0018 22 +0,0022 25 +0,0030
H ướ ng d ẫ n sử d ụ n g m ộ t sô t h i ế t b ị - D ụ n g cụ tro n g p h ò n g th í n g h iệ m h ó a s in h 19
Như vậy, nếu p là khôi lượng nước cân ở 22°c, thì thế tích của dụng cụ là: V = p( 1 + 0,0012 + 0,0022)
Độ chính xác của phép đo: Nếu giả thiết rằng, có thể bỏ qua các sai sỏ do cân và
do các phản ứng chuẩn độ gây ra, thì độ chính xác của phép p h ân tích thể tích chỉ còn phụ thuộc vào sai sô dụng cụ đo (chủ yếu do burette) và sai sô' xác định thể tích dung dịch chuẩn đã dùng khi chuân độ (ví dự sai sô do kích thước giọt dung dịch chuấn; nêu kích thướt giọt la 0,05mL, thì sai sô sè ở trong khoảng ±0,025ĩĩiL). Có thê nói rằng nếu không dùng những biện pháp đặc biệt đê tăng độ chính xác thì kết quả phân tích thê tích trong trường hợp tốt n h ấ t sẽ có sai số khoảng ±0,2%.
Một sô dụng cụ khác trong PTN: Phòng thí nghiệm còn có một sô' dụng cụ thông
thường khác như: becher, erlen, cuvette, ống nghiệm, bình cầu, bình Kjendahl, phễu lọc, phều chiết, ống đong, các loại ống nhỏ giọt, bình xịt, ống hút cao su, các loại kẹp sắt, giá đựng ống nghiệm, giá đỡ, bình hút ấm... Bên cạnh đó là một S<D các dụng cụ thủy tinh đặc biệt như các loại bình 2-3 cô đế chưng cất, lọc chân không, các loại tỷ trọng kế, các loại chén nung, hệ cô đặc chân không, máy cất nước, ... (xem phụ lục).
8- A n to à n tr o n g p h ò n g t h í n g h iệ m
a- L o ạ i t r ừ n h ữ n g r ủ i ro ti ề m tà n g t ừ t h i ế t bị
Dụng cụ thủy tinh', c ầ n cât kỹ càng và hợp lý các dụng cụ thủy tinh, vất bỏ các
mảnh vờ đúng nơi quv định. Nếu dụng cụ thủy tính cần được sửa chữa phải cất vào một nơi an toàn, cho đến khi được sửa chừa xong.
Dụng cụ chừa c h á y : Những người làm vĩệc tại PTN phải làm quen với vị trí đế
cac dụng cụ chữa cháy và cách sử dụng chúng trong các trường hợp khác nhau. Đôi với các trường hợp cháy dc điện hoặc do chất lỏng dễ cháy, cần có một sô các hóa chất chữa cháy riên g dạng khô. Dụng cụ chữa cháy bằng C 02 chỉ n ên dùng trong trường hợp cháy do điện.
Thiết bị khuấy trộ n : Motor trong các thiết bị khuấy cao tốc dùng để trộn dung
môi dễ cháy nô phải có bộ phận cách nhiệt và ngăn ngừa cháy nổ. Khi trộn chất độc hoặc chất dễ cháy nổ, cần thực hiện trong th iế t bị đặc biệt có quạt hút.
Máy ly tâm'. Điều chỉnh sao cho các ống trong máy ly tâ m có cùng trọng lượng
trước khi cho vào máy. Phải chác chắn rằng đáy của ống ly tâ m phải th ậ t sát với đáy của bộ phận giữ ống. Không mở nắp nếu máy chưa dừng hẵn. Trước khi lấy ông ly tâm ra, cần tắ t nguồn điện của máy. Chỉ sử dụng các ông ly tâm được thiết k ế đặc biệt kèm theo máy. Không ly tâ m quá tốc độ tối đa đã khuyến cáo cho từng loại ống. Các ống cellulose nitrate có th ể .nô nếu tiệt tùng, cũng có thễ sinh ra khí N02 độc hại nêu nhiệt độ tăng lên 60°c.
Các bình khi n é n : Xác định rõ tên, lượng khí có trong bình. Di chuyển và luôn
đặt bình ơ tư thê th ẵ n g đứng. Luôn đặt các bình đúng vị trí với đầy đủ các th iết bị, bộ phận an toàn. Phải đưa các bình khí, đặc biệt là C2H2, về n h iệ t độ phòng trước khi mở bình. Sử dụng đúng các van an toàn, van chỉnh áp, đường ống đúng kích cỡ, đúng
20 B à i 1
chủng loại cho từng loại bình, khí theo khuyên cáo của nhà sản xuất. Dùng dung dịch xà phòng hoặc các hệ thông tự động sẵn có để kiểm tra t ấ t cả các chỗ kết nôi, đặc biệt khi khí dược n é n mà không xả, đê p h á t hiện t ấ t cả các chỗ rò rì, đặc biệt quan trọng đối với khí dễ cháy. Đóng t ấ t cả các van khi không dùng khí. Luôn bảo trì các bình và
bộ p h ậ n điều ch ỉn h ít n h ấ t 1 lầ n /n ăm .
Chưng cất - Trích ly - Bốc hơi: Đốì với chất lỏng dễ cháy, chât độc cần tiến hành
trong các th iế t bị có bộ p h ận thông hơi đặc biệt, trá n h tiếp xúc với da, mắt, luôn kiểm tra các chỗ nôi, đường ống đảm bảo không rò rỉ.
Thiết bị đ iệ n : Tuân thủ các quy định về an toàn điện nói chung, trá n h sự tiếp xúc
trực tiếp với bộ p h ậ n kim loại của các th iết bị điện, các bộ p h ận tiếp nôi trong các th iế t bị điện phải được tiếp xúc t h ậ t tốt tr á n h rò rỉ tia lửa điện. Các thiết bị điện phái được nối đất. quá trìn h lắp ráp các th iết bị điện phải tuân thu đúng các hướng đần của nhà sản xuất.
Ap suất, chân k h ô n g : Không thực hiện các quá trìn h cần nén áp suất hay độ
chân không cao trong các dụng cụ thủy tinh, trừ khi được th iết k ế đặc biệt để chịu áp. Ngoài ra, còn có các v ẩn đề về an toàn bức xạ do các th iế t bị chiếu xạ, quang phô, ...
b- A n to à n k h i th ự c h i ệ n c á c k ỹ t h u ậ t t h í n g h iệ m
Phun thuốc thử lên các sắc ký đồ\ Khi các thuốc thử ă n mòn và độc hại được
phun lên sắc ký đồ, phải sử dụng găng tay, khẩu trang, các th iế t bị bảo vệ đường hô hấp thích hợp, thực hiện trong các th iết bị thông hơi phù hợp đế bảo vệ da và mắt.
S ử d ụ n g pip ette: Không hút pipette bằng miệng đôì với các chất lòng độc hại,
p h ả i dùng các b ầu h ú t h ay các dụng cụ h ú t phù hợp. ;
Các ống thủy tin h : c ầ n sử dụng găng tay hay khăn dày trước khi cho tay vào làm
việc với các ống thủy tinh, c ầ n nung trơn các vết cắt sắc bén trên dụng cụ thủy tinh.
Sau khi làm việc: B ất cứ ai sau vài giờ làm việc hoặc làm việc với các quy trình
độc hại cần sắp xếp đề có thế tham gia khám bệnh định kỳ.
c- A n to à n k h i l à m v iệ c vớ i a x i t
Phải làm việc với các th iế t bị thông hơi bất cứ khi nào đun nóng axit hoặc thực hiện p hản ứng với các hơi axit tự do. Khi pha loãng, luôn phải cho axit vào nước trừ phi được dùng trực tiếp. Giữ để axit không bắn vào da và mắt. Nếu làm văng lên da, rửa ngay lập tức với m ột lượng nước lớn.
Acetic acid và axetic anhydride: Phản ứng m ảnh liệt và gây nổ với Cr0 3 và các chất oxy hóa m ạ n h khác, c ầ n mang khẩu trang và găng tay khi sử dụng.
Nitric acid: P h ả n ứng m ãnh liệt với aniline, H2S, dung môi dề cháy, hydrazine, và bột kim ỉoại (đặc biệt là bột Zn, Al, Mg ). Khí nitơ oxyt từ HN0 3 có thế gây hại cho phổi. Khí này có th ể tạo ra khi trộn dịch đậm đặc HNO3 và HCI. Cần sử dụng các thiết bị thông gió, làm việc với găng tay PVC, không dùng với găng tay cao su.
Oxalic acicl: Tạo hôn hợp nổ với Ag và Hg. Hợp chât oxalate rấ t độc, trá n h tiêp
xúc với da và đường tiêu hóa.
H ư ớ n g d â n s ử d ụ n g m ộ t sô t h i ê t b ị - D ụ n g cụ tro n g p h ò n g th í n g h iệ m h ó a s in h 21
Perchỉoride acid: Rât dễ gây nố và cháy nếư tiếp xúc với các chất dễ cháy, dễ bị
oxyhóa, có tính khử mạnh,... cần phải rấ t am hiểu tính độc hại của hóa chất này và tuân theo các chỉ dẫn sau:
- Nếu bị v ăn g HCIO4 cần rửa sạch ngay với t h ậ t n h iề u nước.
- Nắp đậy, ống dẫn và các th iết bị khác cần phải làm bằng các vật liệu trơ hóa học và có th ể được rửa sạch bằng nước. Hệ thống xả phải thải ra ở một nơi an toàn và nên sử dụng quạt hút.
- T ránh sử dụng các nắp đậy bằng hợp chất hữu cơ* trong các th iế t bị, dụng cụ
chứa và th ô n g gió cho HCIO4.
- Sử dạng kính bảo hộ, khẩu trang đế tăng tính an toàn, sử dụng găng tay PVC thay vì cao su.
- Khi cần đốt cháy ướt bằng HCIO4, nên xử lý trước bằng HNO3 đề loại trừ các chât hữu cơ dễ bị oxy hóa (ngoại trừ một vài phương pháp đặc biệt). Tuyệt đối không sấy khô chai đựng bằng cách bốc hơi.
- Sự tiếp xúc của HCIO4 với các chất háo nước như oxit phốt pho, dịch axit sulfuric đậm đặc, có thế tạo ra anhydride perchloride dễ gây cháy nố hơn cả bản th â n axit. Cần luyện tập trước nếu việc cần sử dụng perchloride axit nhu một xúc tác. Dung dịch axit 72c/( rấ t nhạy cảm với nhiệt và va chạm.
- Luôn phái đọc kỹ n h ãn của chai đựng và tính chất của chúng.
Sulfuric acid: Luôn cho axit vào nước khi pha loãng, sử dụng khẩu trang và găng
tay dê trá n h phòng khi văng axit.
Các axit dạng hơi: Thao tác trong tủ hút và mang găng tay, kính báo hộ. d- A n to à n k h i là m v iệ c vớ i h iề m
Kiềm có thê làm cháy, da, mắt, gây hại nghiêm trọng cho hệ hô hấp. Mang gàng tay cao su, khâu tran g khi làm việc với dịch kiềm đậm đặc. Thao tác trong tủ hút mang mặt nạ chống độc đê phòng ngừa bụi và hơi kiềm.
Amoniac: Là một chất lỏng và khí r ấ t ăn da, mang gãng tay cao su, khâu trang,
thiết bị bảo vệ hệ thống hô hấp. Hơi amoniac dễ cháy. P h ả n ứng m ạ n h với chất oxy hóa, halogen, axit m ạnh.
Am m oni hydroxyt: C hất lỏng ăn da, tạo hỗn hợp nổ với nhiều kim loại nặng: Ag,
Pb, Zn... và muối của chúng.
Kim loại Na, K, Li, Ca: Ph ản ứng cực m ạnh với nước, âm, C 0 2, halogen, axit
mạnh, dẫn xuât 'clo của hydrocacbon. Tạo hơi ăn mòn khi cháy, c ầ n mang dụng cụ bảo vệ da, mắt. Chỉ sử dụng cồn khô khi tạo dung dịch natri alcoholate, cho vào từ từ, trá n h tạo tinh thế cứng khi hòa tan. Tương tự khi hòa tan với nước, đồng thời phái làm lạnh nhanh.
Oxit canxi: R ất ăn da, phản ứng cực m ạnh với nước, cần bảo vệ da, mắt, đường hỏ
hấp do dễ nhiễm bụi oxit.
N a t n và kali hydro xyt: R ất ă n da, p hản ứng cực m ạ n h với nước. Các biện pháp
an toàn tương tự như trê n , cho từng viên hoặc từng ít bột vào nước chứ không được
BÀI 2
CHUẤN BỊ THÍ NGHIỆM
2.1 HÓA CHẤT THÍ NGHIỆMCác ch ất dùng để p h ân tích, làm tiêu bản, tiến hàn h phản ứng,... trong phòng thí nghiệm được gọi là h ó a ,ch ấ t th í nghiệm.
Hóa ch ất có th ể ở dạng rắ n (Na, MgO, NaOH, KCI, (CH3COO)2..J; lỏng ÍHCI, H2SO4, acetone, ethanol, chloroform,...) hoặc khí (Cl2, NH3, N2, C2H2,. *) và có mức độ tinh k h iế t khác nhau:
- Sạch kỹ th u ật: (P), độ sạch > 90%
- Sạch p h â n tích: (PA), độ sạch > 99%
- Sạch hóa học: (PC), độ sạch > 99,9%
Hóa ch ất có độ tin h k h iế t khác nhau được sử dụng phù hợp theo những yêu cầu khác nhau và chỉ nên sử dụng các hóa chất còn nhãn hiệu.
1- N h ã n h i ệ u h ó a c h ấ t
H ình 2.1
Hóa ch ất được bảo quản trong chai lọ thủy tin h hoặc nhựa đóng kín có nhãn ghi: tê n hóa ch ất, công thức hóa học, mức độ sạch, tạ p chất, khối lượng tịnh, khối lượng ph ân tử, nơi sản xuất, điều kiện bảo quản (ký hiệu).
2- C á ch s ử d ụ n g và b ả o q u ả n h ỏ a c h ấ t
Khi làm việc với hóa ch ất n h â n viên phòng th í nghiệm cũng như sinh viên cần phải h ế t sức cẩn th ậ n , tr á n h gây những tai n ạn đáng tiếc cho m ình và cho mọi người. Những điều cần nhớ khi sử dụng và bảo quản hóa chất được tóm tắ t như sau:
- Hóa c h ấ t ph ải được sắp xếp trong kho hay trong tủ theo từng loại (hữu cơ vô cơ axit, base, muối kim loại, chỉ thị, ...) hay theo một thứ tự a,b,c đế khi cần dề tìm.
- T ấ t cả các chai lọ đều phải có n h ãn ghi, phải đọc kỹ n h ãn hiệu hóa ch ất trước khi dùng, dùng xong ph ải trả đúng vị trí ban đầu.
- Chai lọ hóa ch ất ph ải có nắp. TVước khi mở chai hóa ch ất phải lau sạch nắp và cổ chai, trá n h bụi b ẩ n lọt vào làm hỏng hóa chất đựng trong chai.
C h u ẩ n b ị th í n g h iệ m 23
- Các loại hóa chất dễ bị th ay đổi ngoài ánh sáng cần phải được giữ trong chai lọ màu vàng hoặc nâu và bảo quản vào chỗ tôi.
- Dụng cụ dùng để lấy hóa chất phải th ậ t sạch và dùng xong phải rửa ngay, không dùng lẫn nắp đậy và dụng cụ lấy hóa chất.
- Khi làm việc với các chất dễ nổ, dễ cháy không được đế gần nơi dề bắt lứa. Khi cần sử dụng các hóa ch ất dễ bốc hơi, có mùi,... phải đưa vào tủ hút, chú ý đậy kín nắp sau khi lấy hóa chất xong.
- Không hút bằng pipette khi chỉ còn ít hóa chất trong lọ, không ngửi hay nếm thử hóa chất.
- Khi làm việc với axit hay base m ạnh:
- Bao giờ cũng đổ axit hay base vào nước khi pha loãng (không được đổ nước vào axit hay base).
- Không hút axit hay base mà phải dùng các dụng cụ riên g như ống bóp cao su. - Trường hợp bị bỏng với axit hay base rửa ngay với nước lạn h rồi bôi lên chỗ bỏng NaHC03 1% (trường hợp bỏng axit) hoặc CH3COOH 1% (nếu bỏng base). Nếu bị bắn vào mắt, dội m ạ n h với nhiều nước lạnh hoặc NaCI 1%.
- Trường hợp bị hóa chất vào miệng hay dạ dày, nếu là axit phải súc miệng và
uống nước lạnh có MgO, nếu là base phải súc miệng và uống nước lạnh có CH3COOH \ ữ/c.
Lưu ý các ký hiệu cảnh báo nguy hiểm (xem p h ụ lục).
2.2 DUNG DỊCH
Dung dịch là hỗn hợp của hai hay nhiều chất tác động tương hỗ với nhau về v ật lý và hóa học. Trong dung dịch gồm có chất hòa ta n và dung môi. Nếu ch ất hòa ta n ở dạng rắ n thì gọi là ch ất tan, nếu là chất lỏng thì gọi là dung chất.
Tùy theo tín h ch ất của dung môi mà phân th à n h dung dịch nước và dung dịch khan. P h ần lớn các dung dịch axit, base, muôi trong phòng th í nghiệm là dung dịch nước, dùng dung môi là nước. M ột sô" chất khác tan trong dung môi hữu cơ.
Hàm lượng ch ất hòa ta n trong dung dịch th ể hiện ở nồng độ dung dịch. Có nhiều cách biêu thị nồng đ<ộ khác nhau. Mỗi cách sẽ tiện dụng trong chuẩn bị, phân tích và tính toán khác nhau.
1- C ác đ ơ n vị n ồ n g đ ộ d u n g d ịc h N ồ n g đ ộ p h ẩ n t r ă m, (°/c)
- N ồng độ p h ầ n trăm khối lượng - khối lượng, % (w Ị w ): là số g ch ất hòa ta n có trong lOOg dung dịch.
Ví dự: dưng dịch NH4CI 5% iw / w) là trong 100# dung dịch chứa hg NH4CI. - N ồng độ ph ầ n trăm khối lượng - th ể tích, % {wỊv): là sô" g chất hòa ta n có trong 100 mL dung dịch.
24 B ài 2 • N ồng độ p h ầ n trăm th ể tích - th ể tích, % (ư /v ): là số m L dung ch ất có trong
lOOmL dung dịch.
Ví dụ: dung dịch glycerine 10% (ư /v ) là trong lOOmL dung dịch chứa 10m L glycerine.
N ồng độ g a m -lít, {gìL)\ là sô> gam chất tan có trong 1 lít dung dịch.
N ồng độ p h â n tử gam hay nồng độ mol, {Mol/L) hay M : là sô phân tử gam (hay
số mol) ch ất ta n trong 1 lít dung dịch.
Ví dụ: dung dịch KH2PO4 M / 15 là tro n g lOOOraL dung dịch chứa 1/15 p h â n tứ gam KH2P 0 4.
Nồng độ đương lượng gam , (N): là số đương lượng gain iđlg) chất ta n có trong 1
lít dung dịch.
Ví dụ: dung dịch KOH 0,5iV là trong lOOOmL dung dịch chứa 0,5đỉg KOH.
Nồng độ dung dịch bão hòa: là khôi lượng tối đạ chất hòa ta n trong dung dịch.
Ngoài ra trong các phép phân tích vi lượng còn có một sô đơn vị nồng độ khác như: - N ồng độ m g ịm L : số mg chất tan trong 1 m L dung dịch.
- M iligam p h ẩ n tră m , rng %: là số mg chất hòa ta n trong 100# dung dịch. - Mìcrogam p h ẩ n trăm , Ịjg%: sô" chất hòa tan trong 100ể dung dịch. - Phần nghìn, %o: số g chất hòa tan trong l.ooo# dung dịch.
- Phần triệu, ppm : số mg ch ất hòa ta n trong 1 kg hay 1 lít dung dịch. - Phần tỷ, ppb: số hòa tan trong 1 kg hay 1 lít dung dịch.
2- Cách p h a du n g dịch có nồng độ x á c địn h
a- Pha dung dịch có nồng độ p h ầ n trăm theo kh ố i lượng, % (w/w) Chất tan ỉà chất rắn khan:
Ví dụ 2.1 Pha 500g dung dịch NaOH 40% (w ỉw ) 100£ dung dịch cần 40g NaOH 500# dung dịch cần Xế?
Lượng NaOH cần để pha dung dịch:
x =
40x 500 = 20Cjg100
Lượng nước cất cần th iế t: 500 - 200 = 300g (hay 300mL)
Vậy, cân 200^ NaOH và đong 300mL nước cất, hòa tan, ta được 500g dung dịch NaOH 40%.
Chất tan là 'chất rắn ngậm nước (CUSO4.5H2O; Na2HP0 4.12H
Khi pha dung dịch ta cần phải tín h th êm lượng nước k ết tin h có sẵn. Ví dụ 2.2 Pha 320g du n g dịch CuSƠ4 10% (w Ịw ) từ CUSO4.5H2O
Ta b iết M (C11SO4) = 160 và M (C uS04.5H20) s 250 Lượng CuS0 4 k h an cần để pha dung dịch là:
■X =
x 3- ° = 32 g
C h u ẩ n b ị th í n g h ỉệ m 25
Lượng C uS04.5H20 cần dùng:
X = 2 — x32- = 50g 160
Lượng nước cất th êm vào: 320 - 50 = 27ồg (hay 270mL)
Vậy, cân 50g C uS 04.5H20, đong 270m L nước cất, hòa ta n ta được 320# dung dịch CuS0 410%.
Pha dung dịch loãng từ m ột dung dịch đậm đặc hơn:
Ví dụ 2.3 Pha 500g dung dịch NaOH 5% từ dung dịch NaOH Ĩ0% Lượng NaOH cần dể phs dung dịch 5% là: * = 5 x 5 Ọ 0= 25 100 Lượng dung dịch NaOH 10% cần dùng là: X = 10.p * 25 = 250# 10 Lượng nước cất thêm vào: 500 - 250 = 250g (hay 250mL)
Vậy, đong 250m L nước cất, và 250g dung dịch NaOH 10%, hòa ta n ta được 500# dung dịch NaOH 57c.
Pha dung dịch bão hòa:
Dung dịch bão hòa là dung dịch có lượng chất tan tôi đa. Nếu cho thêm chất ta n vào dung dịch bão hòa th ì lượng chất tan đó không tan được nữa và sẽ lắng xuông.
Mưôn pha dung dịch băo hòa cần phải biết độ ta n tối da của chất ta n (nồng độ bão hòa), ơ mỗi n h iệ t độ khác nhau, mỗi loại dung môi khác nhau thì nồng độ bão hòa của mỗi loại chất ta n sẽ khác nhau. Tra cứu những sô" liệu này trong “Sổ tay các đại lượng hóa lý”.
Cách pha nhanh dung dịch bão hòa khị không tra được số liệu từ bảng:
Lấy ch ất ta n cần pha vào becher, th êm m ột ít nước cất và khuấy cho tan. Nếu sau khi khuấy, chất ta n không ta n h ế t và lắng xuống thì p h ần dung dịch phía trê n là dung dich đã bảo hòa. Nếu ch ất ta n tan hết, thêm chất tan và tiếp tục khuấy, cứ như th ế cho đến khi chất ta n không còn tan được nữa.
6- Pha dung dịch có nông độ p h ầ n trăm theo th ể tích
Chất tan là chất rắn khan:
Cân lượng chất ta n cần th iế t, chuyển sang bình định mức, dùng nước cất hòa ta n và dịnh mức đến th ể tích đúng.
Ví dụ 2.4 Pha 1 lít dung dịch NaCI 5% (w /v) Lượng NaCI cần để pha dung dịch:
X = 5 - 1000 = 5 0 g
100
Vậy, cân 50g NaCI, hòa tan và định mức thành 1 lít bằng nước cất, ta được 1 lít dung dịch NaCI 5%.
26 B ài 2
Chất tan là chất rắn ngậm nước (CuS04.5H20 ; Na2^ P 0 4.12H20;...):
Khi pha dung dịch ta cần phải tín h đến lượng nước k ết tin h có sẵn giống như trường hợp trê n .
Chất tan ờ dạng lỏng: Một số chất tan ở dạng lỏng như HCI, H2SO4 ...
Việc cân không th u ậ n lợi, có thể đưa về đơn vị thê tích theo công thức:
V = K d
trong đó: V - thể tích chất ỉỏng; M khối lượng chất lỏng cần cân; D - tỷ trọng chất lỏng.
Chú ỷ: Các hóa chất lỏng bán trên thị trường thường không ơ dạng nguyên chất mà
là các dung dịch đậm đặc. Giới hạn hòa tan tối da được tính % thề tích và thay đổi tùy theo loại hóa chất. Ví dụ như H2S 04 - 96%; HCI - 37%; H3PO4 - 65%; NH4OH - 25%; .... Do đó khi pha các dung dịch từ các loại hóa chất này ta phải chú ý đến nồng độ của
dung dịch đậm đặc. '
Ví dụ 2.5 Pha 44ỒmL du n g dịch HCI1% từ dung dịch HCI37% (d = l,ỉ9 g /m L ) Lượng HCI cần để ph a dung dịch 1% là: X = - - — = 4,4 g 100 Lượng dang dịch HC1 37% cần dùng là: X = 100- 4,4 = 11,9# (hay 1Ị,9 / 1,19 = 10mLì 37 Lượng nựớc cất th ê m vào: 440 - 10 = 430mL
Vậy, dùng ống đong lấy 10m L dung dịch HCI 37%, và 430m L nước cất, hoà tan ta được 440m L dung dịch HCI 1%.
Do việc sử dụng các loại bình định mức làm cho việc pha chế dung dịch thí nghiệm trở n ên đơn giản và chính xác vì vậy ngày nay đa số’ các dung dịch hòa chất th í nghiệm được pha theo nồng độ khôi ìượng-thể tích (w/v).
c- Pha du n g dịch nồng độ p h â n tử gam
Mol (M ) hay p h â n tử gam (ptg) )z khối lượng của các ch ất tín h ra g bằng khối lượng p h ân tử của nó.
Dung dịch nồng độ 1M là dung dịch chứa 1p tg ch ất hòa ta n trong 1 lít.
Muốn pha dung dịch nồng độ IM của một chất nào đó, ta tính khối lượng phân tử chất đó (hoặc tra bảng) theo đơn vị g. Cân chính xác lượng chất tan, qua phễu cho vào bình định mức có dung tích 1 lít. Cho vào từng lượng nước cất nhỏ, lắc để hòa tan hoàn toàn và đưa nước cất tới mức. Chuyển dung dịch sang bình chứa, lắc để trộn đều đồng nhất.
Khi ph ải đun nóng dung dịch để hòa tan, hoặc quá trìn h hòa ta n có tỏa n h iệt hay thu n h iệ t th ì p h ải chờ n h iệ t độ trở lại bình thường (n h iệt độ không khí) rồi mới thêm nước tới vạch định mức.
Ví dụ 2.6 Pha 1 lít du n g dịch KOH IM
Phân tử lượng của KOH: Mkoh - 39 + 16 + 1 = 56 Lượng KOH để ph a 1 lít dung dịch 1M là: 56g
C h u ẩ n b ị th í n g h iệ m 27
Vậy, cân 56g KOH, hòa ta n trong một ít nước, cho vào bình định mức 1000. Đây là phản ứng tỏa nhiệt, cần làm nguội dung dịch trước khi định mức th à n h 1 lít.
Nếu muốn pha dung dịch 2M; 3M hay 0,0bM ta cũng tiế n h àn h tương tự với
lượng cân tương ứng.
Ví dụ 2.7 Pha 500 m L dung dịch KCI3M
P h ân tử lượng của KCI: Mkci = 39 + 35,5 = 74,5 Lượng KCI để pha 500rriL dung dịch 3M là:
x
= 7 4 ,5 x 3 x 5 0 0 “ m1000
Vậy, cân 111.75g KCI, hòa tan trong một ít nước, cho vào bình định mức 500,
định mức đến vạch. ■ỵ
Trường hợp chất rắ n có ngậm nước, ptg chất đó ph ải tín h luôn cả khôi lượng các phân tử nước.
Nếu ch ất ta n là chất lỏng tin h k h iết ta cũng tiế n h àn h cân và pha bình thường giông như trường hợp ch ất rắ n không ngậm nước.
Nếu ch ất ta n là dung dịch, ta phải tín h toán dựa vào nồng độ dung dịch đó. Ví dụ 2.8 Pha 1 lít dung dịch HCI IM từ HCI37%
P hân tử lượng của HCl: MKCI = 1 + 35,5 = 36,5 Lượng HCI 37% để phạ 1 lít dung dịch 1M là:
X = = 98,65^ (hay 98,65 / 1,19 = 83mL) 37
Vậy, đong 83m h HCI 37% cho vào bình định mức 1000 có sẵn m ột ít nước, định mức th àn h 1 lít. Tiến h à n h pha trong tủ H otte vì hơi axit bay lên r ấ t độc hại.
d- N ồng độ đương lượng gam (N )
Dung dịch nguyên chuẩn là dung dịch có nồng độ 1N.
Đương lượng gam (đỉg) được định nghĩa theo mỗi trường hợp riêng b iệt từ phương trìn h phản ứng dùng để định phân.
Định p h â n axit - base:
- Đlg của một axit là khối lượng chất đó có thể tạo ra trong phản ứng 1 ion gam H+. - Đlg của một base là khối lượng chất đó có thể tạo ra trong phản ứng 1 ion gam OH”. Ví dụ 2.9 Phản ứng giữa HCI và NaOH
H+CI" + Na+O H ~ --- ► Na+C r + H 20
1p tg HCI cho ra 1 ion gam H +, vậy I N (HCI) = 1M (HCI)
1p tg NaOH cho ra 1 ion gam OH", vậy 1N (NaOH) = 1M (NaOH)
Ví dụ 2.10 Phản ứng giữa HpS04 và NaOH
2H+S 0 42“ + 2(Na+OH“) ---► 2Na+S 0 42" + 2H20
1ptg H2SO4 cho ra 2 ion gam H* vậy I N (H2S 0 4) = 1/2M (H2SO4)
1p tg NaOH cho ra 1 ion gam OH' yậy 1N (NaOH) = IM (NaOH) Số ion gam tạo ra từ 1p tg được gọi là hệ số nguyên chuẩn độ (ký hiệu là n )
Và N = —
28 B à i 2
P hản ứng oxy hóa khử: Tùy theo sô điện tích trao đổi ở từng phản ứng mà hệ sô n khác nhau. T ính N theo công thức trên .
Việc pha dung dịch nồng độ đương lượng gam (AO cũng tương tự với cách pha dung dịch nồng độ p h ân tử gam (AO.
3- H iệu ch ỉn h n ồn g độ du n g dịch
Khi pha hóa chất, có nhiều nguyên n h ân làm cho nồng độ dung dịch không chính xác như việc cân đong không chính xác, các hóa châ't không tin h k h iế t hay bị hút ẩm, thời gian tà n g trữ lâu n ên ch ất ta n bị th ăn g hoa, bị oxy hóa, dung môi bay hơi, vì vậy phải kiểm tra nồng độ thực của các dung dịch pha sẵn dựa vào các dung dịch có nồng độ chính xác được gọi là dung dịch chuẩn ifixanal).
a- D ung dịch chuẩn
Dung dịch chuẩn là các dung dịch'được chuẩn bị sẵn, đảm bảo chính xác và được dùng để định chuẩn các dung dịch tự pha chế khi làm th í nghiệm . Các ch ât dùng trong dung dịch chuẩn phải khá bền vừng sao cho nồng độ của chúng không thay đối nhanh chóng theo thời gian.
Để pha dung dịch chuẩn, ta ph ải dùng ống chuẩn. Ông chuẩn là một ống ampun thủy tin h hay nhựa đóng kín. B ên trong chứa m ột lượng cân chính xác chất tan hoặc dung dịch ch ất tan. Khi chuyển h ế t lượng ch ất trong ống vào bình định mức và pha th à n h 1 lít ta được dung dịch chuẩn có nồng độ đã ghi trê n n h ã n ngoài ống.
b- Cách p h a d u n g d ịch chuẩn từ ổng chuẩn Ví dụ 2.11 2Na2S203 + I2 ---► Na2s406 + 2Nal I2 + 2e ---► 21" 2S20 32~ - 2e ---► S40 62" M Trong p h ả n ứng này n = 1 nên N = — =.M ổng chuẩn phễu bình định mức H ình 2.2
C h u ẩ n b ị th í n g h iệ m 29
Dùng đinh thủy tin h chọc thủng ampun, hứng lên phễu vào bình định mức, dùng nước cất từ bình tia rửa sạch ch ất ta n có trong ampun vào b ìn h định mức 1 lu , vừa thêm nước cất vừa lắc và đưa nước cất tới vạch mức
Đối với các hợp ch ất bền vững, có th à n h phần không th ay đổi như NaCỈ, AgN03, axit oxalic,... có th ể pha dung dịch chuẩn trực tiếp bằng cách cân chính xác chất cần pha, pha loãng và định mức tới thế tích đúng.
Đối với các chất NaOH, HCI, Na2s20 3,... không th ể pha ngay được dung dịch chuẩn, do các chât này thường không bền vững và dễ thay đổi th à n h phần, vì vậy sau khi pha phải hiệu chỉnh lại nồng độ.
Ví dụ: NaOH thường nhiễm m ột lượng Na2C 03 và r ấ t dễ chảy nước, HCI bốc hơi ở n h iệt độ phòng thí nghiệm , Na2s203 dễ bị m ất nước tin h th ể khi để ngoài không khí.
Hiệu chính nồng độ dung dịch: Đối với các chất dễ th ay đổi th à n h ph ần khi ở
dạng rắn , nếu muốn pha dung dịch có nồng độ chính xác, ta pha dung dịch có nồng độ gần đúng, sau đó hiệu chỉnh nồng độ của dung dịch dựa vào p h ản ứng với m ột dung dịch chuẩn thích hợp.
Ví dụ 2.12 Pha dung dịch NaOH 0,1N từ NaOH rắn và d ù n g dung dịch chuẩn H2SO4 0,Ỉ N đ ể chuẩn độ lại.
Đối với các dung dịch dễ th ay đổi th à n h phần trong quá trìn h bảo quản, mỗi lần sử dụng lại phải xác .định lại hệ số hiệu chỉnh nồng độ dung dịch.
Ví dụ 2.13 D ung dịch KOH 0,05N trong cồn, do dung môi dễ bay hơi nên nồng độ thay
đổi khá nhanh, p h ả i chuẩn độ lại bằng dung dịch chuẩn H2SO4 0,05N.
X ét m ột phản ứng trung hòa axit - base, một ion gam H+ sẽ p h ản ứng với m ột ion gam OH". Vậy nếu dùng dung dịch axit và dung dịch base có cùng nồng độ N t th ì ph ản ứng sẽ đ ạt điểm cân b ằn g khi th ể tích hai chất bằng nhau.
Ví dụ 2.14 Chuẩn độ 10 m L NaOH 0 ,ĨN bằng H2SO4 0,1N, thuốc thử màu là phenolphtalein, lượng H2SO4 cần dù n g sẽ là 10 mL.
Hệ thức sử dụng để hiệu chỉnh nồng độ dung dịch là C\V\ = C2V2
Gọi Cp là nồng độ dung dịch định pha và Ct là nồng độ thực của dung dịch, ta có hệ sô hiệu chỉnh T:
T = Ct = VP Cp Vt
Ví dụ 2.15 D ung dịch chuẩn lả H2SO4 0, IN , dung dịch định p h a là NaOH 0,1N.
Lấy 10m L H2SO40,liV vào erlen, thêm ba giọt chỉ th ị m àu phenolphtalein, dùng burette định phân bằng NaOH được 11 m L NaOH.
Vậy nồng độ thực t ế ta đã pha là:
1 0x0,1 = 0 0 9 1 N
11