Chia sẻ bài viết
Chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan được sử dụng rộng rãi trong một vài ngành công nghiệp, bao gồm hóa dầu và dược phẩm. Nếu bạn đang thực hiện xác định các chỉ số axit hoặc bazơ (AN hoặc BN) trong dầu hoặc chất béo, chuẩn độ các hợp chất không tan trong nước hoặc định lượng tách biệt các sản phẩm có độ mạnh axit hoặc kiềm khác nhau, thì chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan là sự lựa chọn của bạn.
Trong bài viết này, tôi muốn tóm gọn lại các vấn đề thường gặp nhất khi thực hiện chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan và thảo luận về cách khắc phục chúng. Một điểm quan trọng cần lưu ý là không có một giải giáp đơn lẻ nào liên quan đến làm thế nào thực hiện chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan một cách đúng đắn. Một quy trình đúng chủ yếu phụ thuộc vào dung môi và dung dịch chuẩn độ được sử dụng.
Bấm vào các liên kết bên dưới để đi trực tiếp đến các chủ đề:
- Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan là gì?
- Hiệu ứng tĩnh điện
- Màng ngăn bị tắt nghẽn
- Chọn lựa dung dịch điện li và bảo quản
- Kiểm tra điện cực theo ASTM D664
- Cách rửa và vệ sinh đúng cách
- Hoạt hóa lớp màng thủy tinh
- Bảo dưỡng buret
- Phương pháp chuẩn độ nhiệt là một phương pháp thay thế
- Tóm tắt
1. Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan là gì?
Trước khi nói về chuẩn độ môi trường khan, chúng ta sẽ thảo luận một ít về chuẩn độ axit-bazơ môi trường nước.
Tại đây, mẫu được hòa tan trong nước và tùy thuộc vào bản chất của mẫu (có tính axit hay bazơ) mà phép chuẩn độ được thực hiện với dung dịch chuẩn độ là bazơ hoặc axit. Về chỉ thị, điện cực pH thủy tinh sẽ được sử dụng.
Tuy nhiên, thỉnh thoảng do bản chất của mẫu, không thể thực hiện được chuẩn độ môi trường nước. Chuẩn độ axit- bazơ môi trường khan được sử dụng khi:
- hợp chất cần xác định không tan trong nước
- mẫu là dầu hoặc chất béo
- thành phần mẫu chứa hỗn hợp các axit hoặc bazơ cần phân tích tách biệt nhau bằng chuẩn độ
Trong những trương hợp này, dung môi hữu cơ thích hợp sẽ được sử dụng để hòa tan mẫu thay vì dùng nước. Dung môi:
- nên hòa tan được mẫu và không phản ứng với mẫu
- cho phép xác định được các thành phần trong hỗn hợp mẫu
- nếu có thể, không nên độc hại
Các dung môi thường được dùng nhất là etanol, metanol, isopropanol, toluen và axit axetic băng (hoặc hỗn hợp của những dung môi này). Dung dịch chuẩn độ được pha chế trong dung môi thay vì trong nước. Dung dịch chuẩn độ dạng bazơ thường được dùng là kali hydroxit trong isopropyl ancol hoặc natri hydroxit trong etanol và dung dịch chuẩn độ dạng axit thường được dùng là axit pecloric trong axit axetic băng.
Vì bản chất của dung môi là khan, chúng thường có độ dẫn điện thấp và không có tính đệm tốt. Điều này gây một chút khó khăn cho việc chỉ thị bởi vì điện cực cần phải tương thích với các loại mẫu này. Do đó, Metrohm cung cấp điện cực với tên Solvotrode được phát triển chuyên biệt cho các chuẩn độ môi trường khan.
Điện cực pH này cung cấp các thuận lợi sau so với điện cực pH tiêu chuẩn:
- Bề mặt màng lớn và điện trở màng nhỏ giúp đọc tín hiệu đúng trong những dung dịch đệm yếu
- Màng ngăn dạng khớp mài linh động có thể dễ dàng vệ sinh thậm chí khi nhiễm bẩn bởi các mẫu dạng dầu hoặc keo dính, thêm vào đó điện cực còn tạo một dòng chảy điện li ổn định giúp đạt được độ lặp lại vượt trội
- Điện cực được che chắn và vì vậy hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứng tĩnh điện
- Điện cực có thể được dùng với bất kì chất điện li khan nào như liti clorua trong etanol
Trong những mục sau, tôi sẽ thảo luận về các lỗi thường gặp nhất khi thực hiện chuẩn độ axit-bazơ môi trường khan bằng phương pháp điện thế và cách khắc phục.
2. Hiệu ứng tĩnh điện
Ảnh hưởng của hiệu ứng tĩnh điện trong khi phân tích thường được loại bỏ. Tuy nhiên, có thể bạn đã từng nhìn thấy đường cong như hình dưới đây trông tương đối bình thường cho đến khi đột nhiên xuất hiện một đỉnh nhọn.
Điều này chỉ ra rằng có hiệu ứng tĩnh điện. Tuy nhiên, nó đến từ đâu và làm thế nào có thể ngăn chặn?
Việc tích tĩnh điện có thể được tạo ra từ nhiều nguồn, như là ma sát. Ví dụ, trong khi đi bộ ngang qua một bề mặt bạn sẽ tạo ra tích tĩnh điện và chúng sẽ lưu giữ trên cơ thể bạn. Bạn có thể đã chạm vào tay nắm cửa sau khi đi ngang qua một không gian có trải thảm trong đôi tất của bạn và nhận một cú sốc điện nhỏ - đây là sự phóng điện của điện tích được tích tụ. Nếu bây giờ chúng ta gải sử rằng bạn đang bị tích tĩnh điện và bạn tiếp xúc với điện cực đang dùng để đo (đang sử dụng), điều này sẽ tạo ra một đỉnh nhọn (Hình 1). Vì vậy, điều cần thiết là bạn cần đảm bảo bạn phóng thích hết lượng điện tích hoặc bạn không được chạm vào điện cực trong khi đo. Bạn có thể tránh vấn đề này bằng cách mặc đồ thích hợp. Quần áo và giày ESD (phóng tĩnh điện) được khuyến cáo sử dụng nhiều nhất khi thực hiện chuẩn độ môi trường khan.
3. Màng ngăn bị tắt nghẽn
Màng ngăn bị tắt nghẽn là một điều thường xuyên xảy ra trong khi chuẩn độ môi trường khan. Do mẫu dầu và dạng keo dính, bạn có thể đã từng thấy màng ngăn điện cực bị tắt nghẽn và không thể mở ra được. Bạn nên làm gì sau đó?
Trong hầu hết trường hợp, bạn có thể đặt điện cực trong một cốc nước ấm qua đêm. Cách xử lý này thường giúp cho màng ngăn được nới lỏng. Để ngăn chặn hoàn toàn màng ngăn bị tắt nghẽn, nên sử dụng điện cực Solvotrode với công nghệ easyClean. Với điện cực này, chất điện li được thải ra bằng cách nhấn đầu điện cực và điều này đảm bảo màng ngăn không bị tắt nghẽn.
4. Lựa chọn chất điện li và bảo quản
Chúng tôi khuyến cáo sử dụng hai loại chất điện li cho chuẩn độ môi trường khan.
Đối với chuẩn độ với dung dịch chuẩn độ là bazơ: tetraetylamoni bromua (TEABr) 0.4M trong etylen glycol
Đối với chuẩn độ với dung dịch chuẩn độ là axit: liti clorua (LiCl) 2M trong etanol
Hãy đảm bảo rằng bạn bảo quản điện cực trong chất điện li mà bạn đang dùng bên trong điện cực.
5. Kiểm tra điện cực theo ASTM D664
Để kiểm tra liệu điện cực Solvotrode có còn hoạt động tốt hay không, thực hiện kiểm tra điện cực theo ASTM D664 bằng cách sử dụng dung dịch đệm pH 4 và 7. Quy trình như sau:
- Đo thế của đệm pH 4.0 kết hợp khuấy và ghi nhận lại giá trị sau 1 phút
- Lấy điện cực ra và rửa sạch với nước khử ion
- Đo thế của đệm pH 7.0 kết hợp khuấy và ghi nhận giá trị sau 1 phút
- Tính toán độ chênh lệch thế mV giữa hai lần đọc giá trị của đệm pH 4.0 và 7.0
- Độ chệnh lệch lớn hơn 162 mV (20 – 25°C) chỉ thị điện cực đang hoạt động tốt
Nếu độ chênh lệch thế đo thấp hơn 162 mV, điện cực cần được bảo dưỡng. Trượt vòng đệm của màng ngăn và cho một ít chất điện li chảy ra ngoài. Lặp lại phép đo theo các bước ở trên. Nếu giá trị vẫn thấp hơn 162 mV, vệ sinh điện cực hoặc thay mới.
Bạn cần thực hiện rửa điện cực đúng cách để thu được những kết quả đáng tin cậy. Nếu không thì đường cong có thể bị làm phẳng đi và không thể nhận được điểm tương đương. Hình 2 mô tả rõ về hiện tường này.
Cùng một mẫu, tuy nhiên, bạn thấy rằng điểm tương đương và thế bắt đầu bị dịch chuyển và đường cong trở nên phẳng đi. Điều này chỉ thị quy trình vệ sinh chưa tốt giữa các lần đo. Điện cực tương ứng được hiển thị trong Hình 3.
Điện cực này chắc chắn không được vệ sinh đúng cách! Bất kì ai thực hiện chuẩn độ môi trường khan đều cần phải xem xét dung môi nào có thể hòa tan tốt các cặn bẩn – đây không phải là vấn đề mà các nhà phân tích khác có thể giải quyết dễ dàng vì bản chất của mỗi loại mẫu khác nhau. Tuy nhiên, không được bỏ qua điện cực có hình thức như vậy.
Như những gì bạn nhớ từ những bài blog đăng lần trước về phép đo pH, điều quan trọng là lớp hydrat hóa của màng thủy tinh vẫn còn nguyên vẹn. Các dung môi khan sẽ dehydrat hóa màng thủy tinh khá nhanh chóng. Sự thay đổi trên lớp màng hydrat hóa có thể ảnh hưởng đến thế đo được, vì vậy điều quan trọng là lớp màng hydrat hóa luôn luôn trong trạng thái như nhau trước khi bắt đầu chuẩn độ để đạt được các kết quả có độ tái lặp.
Điều này có thể được thiết lập với bước hoạt hóa lớp màng thủy tinh để tạo lại lớp hydrat hóa này. Tuy nhiên, nếu dung môi có thể loại bỏ lớp màng hydrat háo nà nhanh hơn thời gian thực hiện chuẩn độ, điều này có thể dẫn đến những điểm tương đương giả. Vì vậy, nên dehydrat hóa điện cực hoàn toàn và giữ như vậy cho những lần chuẩn độ sau này.
| Dung môi phân cực (ví dụ, etanol, axeton, isopropyl ancol hoặc hỗn hợp với toluen) | Dung môi khan (ví dụ, dimetylformamid, axetonitril, andhyric axetic hoặc hỗn hợp của chúng) | |
|---|---|---|
Chuẩn bị điện cực |
Bảo quản duy nhất màng pH (không bao gồm màng ngăn) trong nước khử ion qua đêm để tạo một lớp màng hydrat hóa. Trượt lớp vòng đệm để chảy ra một ít chất điện li. |
Dehydrat hóa màng pH bằng cách đặt duy nhất màng pH (không bao gồm màng ngăn) trong dung môi sẽ được dùng cho chuẩn độ sau này. Trượt lớp vòng đệm để chảy ra một ít chất điện li. |
Hoạt hóa màng thủy tinh |
Đặt màng pH (chỉ phần hình cầu) vào nước khử ion trong 1 phút. | Đặt màng pH (chỉ phần hình cầu) vào dung môi trong 1 phút. |
| Quy trình vệ sinh | Rửa điện cực với etanol 50 – 70%. Nếu không sạch, dùng dung môi thích hợp để rửa điện cực và sau đó rửa với etanol 50 – 70%. | Rửa điện cực với axit axetic băng. Nếu không sạch, dùng dung môi thích hợp để rửa điện cực và sau đó rửa với axit axetic băng. |
| Lưu ý | Đảm bảo rằng luôn giữ phần hình cầu của điện cực trong nước khử ion trong cùng một khoảng thời gian, nếu không thì độ dày của lớp hydrat hóa (và cũng là độ đáp ứng) có thể bị chênh lệch. | Tránh để điện cực tiếp xúc với nước vì điều này có thể tạo ra một phản ứng với dung môi và gây ra những điểm tương đương giả và kết quả không có độ tái lặp. |
8. Bảo dưỡng buret
Không chỉ điện cực mà cả buret cũng cần một số lưu ý đặc biệt khi thực hiện chuẩn độ môi trường khan. Một vài bảo dưỡng đặc biệt cần thực hiện khi dung dịch chuẩn độ có tính kiềm sẽ ăn mòn và chúng có xu hướng kết tinh, vì vậy có khả năng buret sẽ bị rỉ.
Buret phải được bảo dưỡng thường xuyên theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Metromh khuyến cáo quy trình sau:
- Đối với khoảng nghỉ giữa các lần chuẩn độ ngắn, nên điền đầy lại buret với dung dịch chuẩn độ (đặc biệt với OMNIS)
- Vệ sinh buret với nước khử ion tại thời điểm cuối ngày
- Bôi trơn xi lanh trên ống định tâm và trên đĩa xi lanh
Cũng cần kiểm tra thêm sách hướng dẫn của buret. Điểm quan trọng nhất được đề cập trong đó sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của buret.
9. Phương pháp chuẩn độ nhiệt là một phương pháp thay thế
Một phương pháp thay thế cho chuẩn độ điện thế môi trường khan là chuẩn độ nhiệt (TET), tùy thuộc vào mẫu và chất phân tích được đo. Chuẩn độ nhiệt giám sát phản ứng thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt của mẫu với dung dịch chuẩn độ bằng cách dùng một điện trở nhiệt có độ nhạy cao.
Điểm thuận lợi của TET so với chuẩn độ điện thế là điện cực không cần bảo dưỡng, không yêu cầu bất kì yêu cầu hoạt hóa nào cũng như châm lại chất điện li. Thông tin thêm về chuẩn độ nhiệt có thể được tìm thấy trong các bài blog đã đăng trước đó bên dưới.
Chuẩn độ nhiệt – mảnh ghép còn thiếu
10. Tóm tắt
Hi vọng rằng bài viết này đã cung cấp đủ cho các bạn những thông tin về các vấn đề chính thường gặp trong khi thực hiện chuẩn độ môi trường khan. Đầu tiên, đảm bảo tất cả các hiệu ứng tĩnh điện được loại trừ. Điều này sẽ tiết kiệm được một lượng đáng kể việc khắc phục sự cố. Sau đó chuẩn bị và xử lí điện cực của bạn đúng cách trước, trong và sau khi chuẩn độ. Đảm bảo hoạt hóa điện cực trước khi thực hiện phép chuẩn độ đầu tiên!
Điều đặc biệt ở đây là loại dung môi bạn định sử dụng. Nếu đó là dung môi phân cực, điện cực nên được hoạt hóa trong nước khử ion. Nếu dung môi không phân cực như anhdric axetic được sử dụng, nên dehydrat hóa điện cực trước tiên. Giữa các lần đo, điện cực nên được vệ sinh với dung môi thích hợp và màng ngăn nên được mở ra định kì.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, chăm sóc buret của bạn. Bảo dưỡng buret thường xuyên và thay thế nó bất cứ khi nào cần thiết. Với những lời khuyên này, việc thực hiện chuẩn độ môi trường khan sẽ trở nên rất dễ dàng!
