MỤC LỤC
Bài 1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG QUANG PHỔ UV-VIS 1
Bài 1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG
QUANG PHỔ UV-VIS
I. Tổng quan:
1. Giới thiệu chung về sắt:
- Sắt có mặt khắp nơi, cấu tạo nên vỏ trái đất. Trong nước thiên nhiên, kể cả nước mặt và nước ngầm điều có chứa sắt. Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tuỳ thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường, nguồn gốc tạo thành..
- Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe3+, thưòng là Fe(OH)3 không
tan, ở dạng keo hay huyền phù, hoặc ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp ít tan. Hàm lượng sắt thay đổi và ít khi vượt quá 1 mg/l, đặc biệt khi nước có tính kiềm và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước.
- Do ion sắt hai dễ bị oxy hóa thành hydroxyt sắt ba, tự kết tủa và lắng nên sắt ít tồn tại trong nguồn nước mặt. Đối với nước ngầm, trong điều kiện thiếu khí, sắt thường tồn tại ở dạng ion Fe2+ và hoà tan trong nước. Khi được làm thoáng, sắt hai sẽ chuyển hóa thành sắt ba, xuất hiện kết tủa hydroxyt sắt ba có màu vàng, dễ lắng. Trong trường hợp nguồn nước có nhiều chất hữu cơ, sắt có thể tồn tại ở dạng keo (phức hữu cơ) rất khó xử lý. Ngoài ra, khi nước
có độ pH thấp, sẽ gây hiện tượng ăn mòn đường ống và dụng cụ chứa, làm tăng hàm lượng sắt trong nước.
- Trong nước ngầm, do có pH thấp, sắt tồn tại ở dạng ion. Sắt có hoá trị 2 là thành phần của các muối tan như Fe(HCO3)2, FeSO4. Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không điều trong các lớp trấm tích dưới sâu.
2. Ý nghĩa môi trường:
- Sắt là nguyên tử vi lượng cần thiết để cho cơ thể cấu tạo hồng cầu. Vì thế, sắt với hàm lượng 0,3 mg/l là mức ấn định cho phép đối với nước sinh hoạt.
- Vượt quá giới hạn trên, sự có mặt của sắt trong nước gây ra một số ảnh hưởng bất lợi cho người sử dụng trong sinh hoạt gia đình, trong công nghiệp và thương mại. Sắt thường đọng lại trong các đường ống cấp nước làm giảm áp suất của nước trong ống dẫn, vì vậy ảnh hưởng tới quá trình phân phối nước. ở mức độ công nghiệp, sự xuất hiện sắt và măng gan trong nước sẽ phá huỷ thực phẩm, đồ uống, công nghiệp giấy và dệt …
- Mùi tanh đặc trưng của sắt, khi tiếp xúc với khí trời, kết tủa
Fe(OH)3 hình thành, làm nước có màu đỏ gạch tạo ấn tượng không tốt cho người sử dụng. Vì thế, nước có sắt không thể dùng cho một số nghành công nghiệp đòi hỏi chất lượng cao như: giấy, du lịch, tơ, sợi, dệt, thực phẩm, dược phẩm…
- Do các lý do trên, việc xử lý sắt cũng như phương pháp xác định hamg lượng sắt trong nước có ý nghĩa quan trọng trong đời sống cũng như trong sản xuất công nghiệp.
3. Cơ sở phương pháp
- 1,10-phenantroline hay còn gọi là or-phenantroline là hợp chất hữu cơ dị vòng, có khả năng tạo phức mạnh với một số ion kim loại
Hình 1. Công thức phân tử 1,10-phenantroline Công thức phân tử C12H8N2 Khối lượng phân tử 180.3 g/mol Tồn tạo dạng tinh thể trắng
Nhiệt nóng chảy 117 °C
- Phức giữa 1,10-phenantroline với sắt có tên gọi là “ferroin” có màu đỏ cam được hình thành trong khoảng pH từ 3-9, tối ưu là 3,5. - Nguyên tắc :
- Do trong nước, sắt thường tồn tại ở dạng hỗn hợp 2 ion Fe(2+) và Fe(3+). Vì vậy muốn xác định tổng hàm lượng sắt trong nước cần chuyển toàn bộ Fe(3+) về dạng Fe(2+) bằng tác nhân khử
Hydroxylamin hay hydroquynon, sau đó ion sắt (II) sẽ tạo phức với ba phân tử 1,10-phenanthrolin, phức chất này có màu đỏ cam, xảy ra theo phản ứng:
Fe(OH)3 + 3 H+ → Fe3+ + H2O
Hình 2. Phản ứng tạo phức giữa Fe và thuốc thử
- Ở pH: 3-9, cường độ màu tỉ lệ với hàm lượng sắt (II) trong dung dịch đo. Để phản ứng nhanh và hoàn toàn, cần điều chỉnh pH = 2.9- 3.5 và dùng lượng thừa phenanthrolin II. THỰC NGHIỆM 1. Hóa chất và dụng cụ: Hóa chất: - Dung dịch sắt chuẩn 100ppm - Thuốc thử 1,10 phenantroline - Hydroxylamine hydrochloride - Sodium acetate - Acid HNO3 đậm đặc - Nước cất Dụng cụ - Bình định mức 100ml - Pipet 1, 5, 10, 25ml - Pipet nhựa - Beaker 50, 250ml - Cân điện tử
- Máy quang phổ UV-Vis - Máy đánh siêu âm 2. Quy trình tiến hành
Chuẩn bị dung dịch sắt chuẩn: - Pha loãng sắt chuẩn:
Do việc đo phổ UV-Vis xác định hàm lượng ở khoảng nồng độ ppm, do đo tap ha loãng dung dịch sắt chuẩn 100ppm xuống 5ppm.
Ta có: 100ppm. V= 5ppm. 100ml Vậy ta có V= 5ml
Rút 5ml dung dịch sắt 100ppm vào bình định mức 100ml, tiến hành định mức bằng nước cất tới vạch, đánh siêu âm sau khi định mức.
- Pha dung dịch Hydroxylamine hydrochloride
Dùng beaker 50ml cân 10g hydroxylamine hydrochloride .
Hòa tan với nước, sau đó cho vào bình định mức 100ml, tráng beaker và them nước cất đến đúng vạch
- Pha dung dịch Sodium acetate
Dùng beaker 50ml cân 10g Sodium acetate
Hòa tan với nước, sau đó cho vào bình định mức 100ml, tráng beaker và them nước cất đến đúng vạch
- Pha dung dịch 1,10-phenantroline
Dùng beaker 50ml cân 1g 1,10-phenantroline
Hòa tan với nước, sau đó cho vào bình định mức 100ml, tráng beaker và thêm nước cất đến đúng vạch
Chú ý: 1,10 phenantroline hơi khó tan trong nước cần đánh siêu âm lâu để hòa tan hoàn toàn
- Pha các dung dịch xây dựng đường chuẩn:
-Tùy theo mẫu mà ta có thể dựng đường chuẩn theo các nồng độ khác nhau. - Thường thì mẫu có nồng độ lớn ta chỉ cần dựng một đường chuẩn duy nhất cho tất cả các mẫu, sau đó pha loãng sao cho nồng độ lọt vào khoảng xây dựng đường chuẩn. Đối với mẫu có nồng độ bé hơn thì phải xây dựng đường chuẩn có nồng độ thấp hơn, Nhưng để xây dựng các đường chuẩn thấp ở khoản ppb thì đòi hỏi thiết bị phải hiện đại.
- Sử dụng 6 bình định mức 100ml, lần lượt pha dãy chuẩn là 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1.0ppm, định mức bằng nước cất đến đúng vạch.
V(ml) dung dịch sắt chuẩn 5ppm 0 (mẫu trắng) 4 8 12 16 20 Hydroxylamine 1 1 1 1 1 1 1,10phenantroline 10 10 10 10 10 10 Sodium acetate 10 10 10 10 10 10 V(ml) pha loãng 100 100 100 100 100 100 Nồng độ sau khi pha loãng 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Chuẩn bị mẫu: - Mẫu nước thủy cục
- Lấy khoảng 150ml nước thủy cục cho vào beaker 200ml,
- Hút vài giọt HNO3 đậm đặc vào sau đó đem cô cạn nước xuống còn khoảng 15ml.
- Tiến hành pha mẫu: Hút 10ml nước cất sau cô cạn( để nguội) cho vsof bình định mức 100ml, tiến hành cho lần lượt các chất với số lượng giống như bảng trên, định mức bằng nước cất đến đúng vạch.
- Mẫu nước sông - (Tương tự) - Tiến hành đo
- Sau khi mở máy để ổn định máy khoảng 15 phút thì ta có thể chạy máy. `Bước 1: Dò tìm bước sóng hấp thụ cực đại
Trước hết cần chạy Baseline mẫu trắng trước, sau đó chọn dung dịch 0.6ppm (hoặc một trong các dãy chuẩn) để đo thử tìm bước sóng.
Hình 3. Phổ của dung dịch 0.6ppm
Kết quả: λ = 509.3 với độ hấp thụ cao nhất A= 0.092
Như vậy bước sóng ta chọn bước sóng thích hợp là λ = 509.3 Bước 2: Lập đường chuẩn
Vào chế độ photometric ( định lượng) để tiến hành chạy dung dịch chuẩn. Lần lượt chạy từ nồng độ thấp đến cao ở bước sóng đã đo là 509.3.
Đường chuẩn có dạng:
Phương trình đường chuẩn: Abs = K1*(Conc) + K0 Kết quả tính toán bằng Excel
Đường chuẩn y = 0.0409x + 0.0001 R2 = 0.9967 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Nồng độ A b s
Bước 3: Đo mẫu
Sau khi chạy đường chuẩn, ta chạy mẫu Mẫu 1: Nước thủy cục
Kết quả mẫu nước thủy cục: 0.377mg/l Mẫu 2: Nước sông Long Bình
Kết quả mẫu nước sông Long Bình: 0.37925 mg/L
Sample ID Conc WL 509.4 1 Lần 1 0.377 0.077 2 Lần 2 0.377 0.077 3 Lần 3 0.377 0.077 Sample ID Conc WL 509.4 1 Lần 1 0.379 0.077 2 Lần 2 0.379 0.077 3 Lần 3 0.381 0.078 4 Lần 4 0.378 0.077
Bài 2. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ACETYLSALICYLIC ACID TRONG ASPIRIN SỬ DỤNG QUANG PHỔ HUỲNH QUANG
I. Tổng quan:
1. Acetyl salicylic acid
- Aspirin, hay acetylsalicylic acid (ASA), (acetosal) là một dẫn xuất của acid
salicylic, thuộc nhóm thuốc chống viêm non-steroid; có tác dụng giảm đau, hạ sốt, chống viêm.
Hình 5. Công thức ASA - Tính chất
Tinh thể không màu hoặc bột kết tinh trắng, không mùi hoặc gần như không mùi. Khó tan trong nước, dễ tan trong ethanol 96%, tan trong ether và
cloroform.
o Tỷ trọng 1.40 g/cm³
o Nóng chảy 138–140 °C (280–284 °F) o Sôi 140 °C (284 °F) (phân ly)
- Sự tổng hợp aspirin được xếp vào dạng phản ứng ester hóa, ở đó nhóm alcohol từ salicylic acid phản ứng với dẫn xuất của acid(acetic anhydride) để tạo nên một ester. Salicylic acid được acetyl hóa bằng acetic anhydride để cho aspirin và acetic acid như một sản phẩm phụ.
Hình 6. Phản ứng tổng hợp ASA
- Aspirin cô đặc thường có mùi giống như giấm, bởi vì aspirin có thể tự phân tách thành acid salicylic và acid acetic
- Tác dụng
o Thuốc tác dụng lên các cơn đau nông nhẹ, khu trú hoặc lan tỏa như đau đầu, đau cơ, đau răng, đau khớp. Đặc biệt có tác dụng tốt đối với đau do viêm. Không có tác dụng lên các đau nội tạng như morphine.
o Không gây ngủ, không gây khoái cảm, không gây nghiện - Độc tính
* Mặc dù các dẫn xuất của salicylic đều ít độc, dễ uống, nhưng dùng lâu có thể gây “hội chứng salicylê” (salicylisme): buồn nôn, nôn, ù tai, điếc, nhức đầu, lú lẫn. * Đặc ứng: Phù, mề đay, mẩn ngứa, hen...
* Xuất huyết dạ dày thể ẩn, hoặc thể nặng. * Liều chết đối với người lớn khoảng 20g.
- Huỳnh quang là sự phát quang khi phân tử hấp thụ năng lượng dạng nhiệt (phonon) hoặc dạng quang (photon).Ở trạng thái cơ bản So, phân tử hấp thụ năng lượng từ môi trường bên ngoài và chuyển thành năng lượng của các electron, nhận năng lượng các electron này sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích S*, đây là một trạng thái không bền, do đó electron sẽ mau chóng nhường năng lượng dưới dạng nhiệt để về trạng thái kích thích mang năng lượng thấp hơn S*o, thời gian tồn tại của electron giữa mức năng lượng S*->S*o vào khoảng 10-9 đến 10-12 giây, sau
khi về trạng thái kích thích S*o, electron lại một lần nữa phát năng lượng dưới dạng photon để về mức thấp hơn So, hiện tượng này gọi là huỳnh quang phân tử.
- Phổ huỳnh quang được ứng dụng rộng trong dược phẩm và y học, Khoa học môi trường; Hóa phân tích, Nông nghiệp và thực phẩm; Sản xuất và công nghiệp; Quang hóa; Tế bào sinh học.
- Phổ huỳnh quang hoạt động: do sự kích thích của nguồn đèn có năng lượng cao, photon từ nguồn sẽ kích thích những phân tử có khả năng phát huỳnh quang lên mức trạng thái kích thích. Khi đó những e kích thích quay trở về trạng thái cở bản, đồng thời phát ra bức xạ với mức năng lượng thấp hơn ( phát xạ huỳnh quang)
- Hai loại thông tin thu được khi nghiên cứu phát xạ huỳnh quang:
o Sự phân bố cường độ bước sóng, đó là một dấu hiệu của các cấu trúc điện tử của phân tử.
o Cường độ tại bước sóng bất kỳ nơi xảy ra phát xạ, đó là một dấu hiệu của nồng độ của chất phát huỳnh quang trong dung dịch.
Thông tin thứ hai là thông tin quan trọng mà chúng ta chủ yếu sử dụng trong phân tích huỳnh quang.
- Trong đo huỳnh quang tổng, các mẫu được chiếu xạ với bước sóng đã biết và sự phát xạ huỳnh quang xảy ra trên phạm vi toàn dãy bước sóng được đo, Các phát xạ được đo ở góc 900 để giảm thiểu hiệu ứng tán xạ. Lượng bức xạ từ chất huỳnh
quang trong mẫu, được sử dụng như một dấu hiệu của nồng độ.
Hình 8. Phát xạ huỳnh quang ở góc 90o
- Điều này mô tả một trong rất nhiều ứng dụng trong dược phẩm của quang phổ huỳnh quang . Đo huỳnh quang xác định acetylsalicylic acid (ASA) trong viên thuốc aspirin, có thể thực hiện trong 1% acetic acid trong dung môi cloroform. Trong dung môi bước sóng huỳnh quang kích thích cho ASA khoảng 290nm, và dãy phát xạ khoảng 300-420nm.
II. Thực nghiệm 1. Dụng cụ- Hóa chất:
- Dụng cụ
o Máy đo phổ huỳnh quang RF o Bình định mức 250ml, 50ml, 10ml o Pipet thủy tinh, pipet nhựa, micropipet. o Beaker 50ml o Cân điện tử - Hóa chất: o Acetic acid o Cloroform o Acetone
o Acetyl salicylic chuẩn
2. Quy trình
- Pha dung môi acetic acid 1%/ cloroform
Do acetyl salycilic rất khó tan trong nước, dễ tan trong ether hay cloroform nên ta không sử dụng nước mà dùng cloroform làm dung môi.
Sử dụng pipet thủy tinh 5ml hút 2.5ml acetic acid vào bình định mức 250ml, sau đó định mức bằng cloroform tới vạch. Đem để trong bóng tối tránh ánh sáng trực tiếp làm phân hủy cloroform.
Chú ý: Nên sử dụng dụng cụ bảo hộ khi tiếp xúc trực tiếp với hóa chất.
- Pha dãy chuẩn:
o Cân 5mg acetyl salicylic chuẩn vào beaker 50ml sau đó hòa tan với dung môi rồi cho vào bình định mức 50ml, định mức bằng dung môi tới vạch và để trong bóng tối.
o Tiến hành pha các dãy chuẩn Để hút chính xác ta sử dụng micro pipet để hút ở chế độ µl V (ml) ASA 100ppm 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 V (µl) ASA 100ppm 50 100 150 200 250 V sau khi định mức (ml) 10 10 10 10 10 Nồng độ sau khi pha (ppm) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 - Pha mẫu:
Mẫu ở dạng viên do đó cần được nghiền nhỏ thành dạng bột, sau đó hòa tan bằng dụng môi rồi cho vào bình định mức 50ml, lắc đều rồi đem lọc.
Tiến hành pha loãng xuống 50000 lần.
- Hút 100µl mẫu sau lọc vào bình định mức 10ml, tiến hành định mức tới vạch bằng dung môi. ( Bình 1)
- Hút 100 µl mẫu ở bình 1 ( vừa định mức) cho vào bình định mức 10ml, tiến hành định mức bằng dung môi tới vạch ( Bình 2)
- Hút 50µl mẫu vừa định mức ở bình 2 vào bình định mức 10ml, rồi định mức bằng dung môi tới vạch.
3. Phân tích và kết quả
- Bước 1: Dò tìm bước sóng kích thích và nước sóng phát xạ:
Trước hết ta chạy mẫu dung môi, quét 200-900nm ở cả hai chế độ EX ( kích thích) và EM ( phát xạ).
Kết quả:
Kích thích EX Phát xạ EM
λ FI
299 438.739
283 8.814
326 0.438
Tiếp theo chạy dung dịch 0.5ppm ( hay một trong các dung dịch chuẩn khác) để dò tìm bước sóng.
Ta chọn khoảng bước sóng thích hợp là EX 282 EM 341. - Bước 2: Chạy dung dịch chuẩn
Lần lượt chạy theo thứ tự từ thấp đến cao.
Kết quả: Phương trình đường chuẩn : FI=K.C + B Đường chuẩn y = 23.515x + 132.38 R2 = 0.9921 120 140 160 180 200 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Nồng độ (ppm) F I 298 1015.804 360 54.193 320 32.792 Conc FI 1 0.5 146.31 2 1.0 152.32 3 2.0 181.49 4 2.5 190.51
Hình 9. Đồ thị đường chuẩn của dãy chuẩn ASA
- Bước 3: Chạy mẫu
Mẫu sau khi xử lý và pha loãng, đem đo ta được kết quả FI Conc Lần 1 159.590 1.1570 Lần 2 157.167 1.0539 Lần 3 158.119 1.0944 Kết quả = 1.1018ppm. Hệ số pha loãng = 5000 lần.
Nồng độ ASA ban đầu: 1.1018 x 5000 = 5509 mg/ L.
Do ban đầu ta định mức mẫu trong bình định mức 50ml, do đó khối lượng ASA trong viên thuốc là :
mg ASA/ 0.05 = 5509 mg/ L mg ASA = 275.45mg.
Bài 3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ- Atomic Absorption spectrocopy (AAS)
I. Cơ sở lý thuyết
- Với kĩ thuật tinh tế, độ chính xác khá cao cùng trang thiết bị hiện đại, phổ hấp thụ nguyê tử đã được biết và sử dụng rộng rãi tại các phòng phân tích cũng như các trung tâm kiểm ngiệm hiên nay. Bạn có biết AAS có thể phân tích lượng rất nhỏ các kim loại trong các mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Hiện nay bằng phương pháp này người ta có thể định lượng khoảng 65 nguyên tố kim loại và một số á kim đến giới hạn nồng độ cở ppm bằng kĩ thuật F-AAS, và đến nồng độ ppb bằng kĩ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%.
- Như chúng ta đã biết, vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là phần tử cơ bản nhỏ nhất còn giữ được tính chất của nguyên tố hóa học. Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu cũng không phát ra những bức xạ. Lúc này nguyên tử bền vững và ngèo năng lượng nhất. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái tự do, ta chiếu những chùm sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì chúng sẽ hấp thụ những bức xạ có bước sóng xác định ứng với những bức xạ mà chúng có thể phát ra được trong quá trình phát xạ của chúng. Lúc đó nguyên tử đã nhận năng lượng từ tia bức xạ và
chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn. Quá trình đó là quá trình hấp thu năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
- Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử để xác định một nguyên tố hay một hợp chất người ta có thể tiến hành phân tích ngay chính chất đó theo phổ hấp thụ nguyên tử của nó, như phân tích các kim loại, hay qua việc đo phổ hấp thụ nguyên tử của một chất khác, khi chất phân tích không có tính chất hấp thụ nguyên tử, nhưng chất này lại có một sự tương tác rất định lượng về mặt hóa học theo một phản ứng hóa học nhất định với một kim loại có phổ hấp thụ nguyên tử nhạy. Do đó xuất hiện hai loại phương pháp phân tích định lượng theo phổ hấp thụ nguyên tử, đó là:
- Các phương pháp phân tích trực tiếp, cho chất có phổ AAS và - Các phương pháp phân tích gián tiếp, cho chất không có phổ AAS
- Trong quá trình phân tích hàm lượng sắt ta chỉ đề cập đến phương pháp xác định trực tiếp
- Về nguyên tắc thì tất cả các nguyên tố và các chất có phổ hấp thụ nguyên tử chúng ta đều có thể xác định nó một cách trực tiếp theo phổ hấp thụ nguyên tử của nó từ dung dịch mẫu phân tích. Nghĩa là các phương pháp xác định trực tiếp chỉ phù hợp cho việc xác định các kim loại có vạch phổ hấp thụ nguyên tử. Vì các kim loại đều có phổ hấp thụ nguyên tử của nó trong những điều kiện nhất định. Theo cách này, nói chung trong nhiều trường hợp, mẫu phân tích trước hết được xử lí theo một cách phù hợp để được dung dịch mẫu có chứa các Ion kim loại cần phân tích. Tiếp đó tiến hành định lượng nó theo một trong các cách chuẩn hóa đã biết. Đây là các phương pháp phân tích thông thường, đã và đang được dùng rất phổ biến, để xác định lượng vết các kim loại trong các đối tượng mẫu hữu cơ và vô cơ khác nhau theo phổ hấp thụ nguyên tử của nó.
- Vì thế người ta gọi đối tượng của các phương pháp phân tích này là phân tích kim loại trong các loại mẫu vô cơ và hữu cơ. Ví dụ các mẫu vô cơ là quặng, đất, đá, khoáng liệu, muối, oxit, kim loại, hợp kim, xi măng, nước, không khí và các mẫu hữu cơ là mẫu
thực phẩm, đường, sữa, đồ hộp, rau quả, đồ uống, giải khát, máu, se rum, nước tiểu, các mẫu cây và sinh học.
- Khi phân tích các loại mẫu này thì nguyên tắc chung là gồm hai giai đoạn.
- Giai đoạn I: Xử lí mẫu để đưa nguyên tố kim loại cần xác định có trong mẫu về trạng thái dung dịch của các Cation theo một kĩ thuật phù hợp, để chuyển được hoàn toàn nguyên tố cần xác định vào dung dịch đo phổ.
- Giai đoạn II: Phân tích nguyên tố cần thiết theo phổ hấp thụ nguyên tử của nó theo những điều kiện phù hợp (một quy trình) đã được nghiên cứu và chọn ra. Dùng một hệ thống nguyên tử hóa mẫu để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của nguyên tử tự do. Tiếp theo chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử, thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thu của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó. Giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố trong mẫu phân tích.
Tất nhiên, ở đây giai đoạn I là cực kỳ quan trọng. Vì nếu xử lí mẫu không tốt thì có thể làm mất nguyên tố cần phân tích hay làm nhiễm bẩn thêm vào. Nghĩa là việc xử lí mẫu không đúng sẽ là một nguồn sai số rất lớn cho kết quả phân tích, mặc dầu phương pháp phân tích đã được chọn là phù hợp nhất. Vấn đề này đặc biệt có ý nghĩa lớn trong phân tích lượng vết các nguyên tố.
- Các phương pháp phân tích trực tiếp này là thích hợp để xác định các kim loại, mà bản thân chúng có phổ hấp thụ nguyên tử. Nhưng trong khoảng năm năm lại đây, nhiều phương pháp phân tích gián tiếp đã xuất hiện để phân tích các chất không có phổ hấp thụ nguyên tử, ví dụ như xác định các Anion, các nhóm phân tử, các hợp chất hữu cơ, các dược phẩm.
II. Thực nghiệm
1. Dụng cụ và hóa chất - Máy phổ hấp thụ nguyên tử
- Máy đánh siêu âm - 6 bình định mức 50ml - 1 bình định mức 1lít - 5 beaker 100ml
- pipet thủy tinh: 1ml, 5ml, 10ml - pipet nhựa
- HNO3 đậm đặc
- Fe chuẩn - Nước thủy cục
2. Các bước tiến hành
2.1. Điều chế dung dịch chuẩn:
Pha dãy chuẩn với nồng độ 2.00; 4.00; 6.00; 8.00; 10.00ppm
- Từ dung dịch Fe chuẩn 1000ppm pha xuống 100ppm trong bình định mức 50ml ta lấy Vml .1000 100 .50 5 V ppm ppm ml V ml = ⇒ = - Từ 100ppm pha thành 2.00; 4.00; 6.00; 8.00; 10.00ppm. Ta có: Pha dung dịch 10.00ppm cần lấy Vml dung dịch 100ppm
.100 50 .10 5 V ppm ml ppm V ml = ⇒ = Tương tự
Pha dung dịch 8.00ppm cần 4ml dung dịch 100ppm Pha dung dịch 6.00ppm cần 3ml dung dịch 100ppm Pha dung dịch 4.00ppm cần 2ml dung dịch 100ppm Pha dung dịch 2.00ppm cần 1ml dung dịch 100ppm.
- Dùng pipet hút tất cả những lượng đó cho vào bình định mức 50ml rồi cho dung dịch HNO3 0.5M đến vạch. Xong đem đánh siêu âm khoảng 3phút.
2.2. Điều chế mẫu
- Hút 10ml mẫu nước thủy cục cho vào bình định mức 50ml - Cho HNO3 0.5M vào tới vạch
- Sau đó đem đánh siêu âm, xong dùng giấy lọc lọc mẫu vào một beaker. 2.3.Tiến trình đo mẫu
Khởi động máy → bật quạt → chờ máy ổn định.
Mở phần mềm của máy vào Worksheet → new (tạo file mới), đặt tên và chọn nơi lưu.
- Cài đặt các điều kiện tối ưu cho máy để chạy mẫu.
• Element: Fe
• Instrument type: Flame
• Conc. Units: mg/L
• Instrument Mode: Absorption
• Sampling Mode: Manual
• Calibration Mode: Concentration
• Measurement Mode: PROMT
• Wavelength: 248.3 nm
• Lamp Current: 5.0mA
• Lamp position: 2(do đèn Fe ở vị trí số 2)
• Background Correction: BC On • Standard 1: 2.000mg/L • Standard 2: 4.000mg/L • Standard 3: 6.000mg/L • Standard 4: 8.000mg/L • Standard 5: 10.000mg/L
• Flamp Type: Air/Acetylene
• Air Flow: 3.50L/min
• Acetylene Flow: 1.50L/min
- Tiếp theo vào tab Analysis →Ấn select →Chọn số lần đo mẫu
- Mở đèn- điều chỉnh cần gạt cho đúng vị trí đèn(chờ năng lượng đèn lên khoảng trên 60% là được).
- Mở khí → Bật lửa →Ấn start
Lúc này màn hình xuất hiện tab prepare Instrument Zero →Ta sẽ chọn dung dịch HNO30.5M để đo.
Tiếp đến là chạy dãy chuẩn từ 1 đến 5.
Xong dãy chuẩn là chạy mẫu với 3 lần đo để có kết quả chính xác. Cuối cùng Save lại, rồi vào Report chọn Print để lấy dữ liệu.
2.4. Kết quả đo Dãy chuẩn
Conc mg/L %Prec Abs
• Standard 1: 2.000 0.9 0.1580
• Standard 2: 4.000 1.0 0.3150
• Standard 3: 6.000 0.7 0.4385
• Standard 4: 8.000 0.7 0.5429
Hình 10. Đồ thị đường chuẩn của dãy sắt chuẩn
Mẫu (Fe chuẩn)
• Lần 1: 4.453 0.8 0.3122
• Lần 2: 4.615 0.6 0.3225
• Lần 3: 4.571 0.6 0.3197 Conc mg/L : nồng độ
%Prec : độ chính xác, độ tin cậy (dưới 30% là tốt nhất) Abs : độ hấp thụ
Nhận xét:
Hình 11. Phổ của mẫu Fe chuẩn Dãy chuẩn
Conc mg/L %Prec Abs
• Standard 1: 2.000 0.9 0.1286
• Standard 2: 4.000 0.8 0.2648
• Standard 3: 6.000 1.0 0.3624
• Standard 4: 8.000 0.6 0.4519
• Standard 5: 10.000 0.9 0.5423
Mẫu nước thủy cục
• Lần 1: 3.792 0.8 0.2269
• Lần 2: 3.696 0.6 0.2217
• Lần 3: 3.743 0.6 0.2242
Hình 13. Phổ của mẫu nước thủy cục Nhận xét:
- Nồng độ mẫu đo được :3.792 3.696 3.743 3.744
3 ppm
+ + =
Do lúc đầu pha loãng mẫu xuống 5 lần bằng dung dịch HNO3 nên
Nồng độ của mẫu ban đầu: ⇒3,744 *5 18.72 ppm= =18.72mg/L. 2.5. Thảo luận
1. Ta thấy qua hai lần đo kết quả không có độ lập lại cao, tức đô chính xác không cao, có rất nhiều nguyên nhân gây nên, chủ yếu là do:
- Kĩ thuật của người pha dãy chuẩn chưa cao
- Các ảnh hưởng về phổ: Do dòng khí đi vào chưa phù hợp hoặc bị nhiễm bẩn làm cho ngọn lửa cháy không tốt → ảnh hưởng đến quá trình nguyên tử hóa mẫu. Hay do máy chưa được làm sạch, còn lẫn những hạt rắn nhỏ li ti của những mẫu trước cũng gây ảnh hưởng đến ngọn lửa.
- Các yếu tố ảnh hưởng vật lí: chủ yếu là do độ nhớt và sức căng bề mặt của mẫu. Chính sự khác nhau về nồng độ axit, loại axit, thành phần các chất có trong dung dịch mẫu đã dẫn đến sự khác nhau về độ nhớt và súc căng bề mặt. nói chung, tốc độ dẫn mẫu tỉ lệ ngịch với độ nhớt của mẫu.
- Các yếu tố hóa học: chủ yếu là do nồng độ axit, cation, anion và loại axit có trong dung dịch mẫu. Nếu dung môi là axít, cation, anion dễ bay hơi thì càng làm tăng cường độ của vạch phổ và ngược lại.
2. Dung dịch mẫu đo bằng AAS thường được pha trong axit HNO3 là do:
Nồng độ axit trong dung dịch mẫu luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ của vạch phổ của nguyên tố phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hóa hơi và nguyên tử hóa của chất mẫu. ảnh hưởng này thường gắn liền với loại Anion của axit. Nói chung, các axit càng khó bay hơi và bền nhiệt, càng làm giảm nhiều cường độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích, các axit dễ bay hơi gây ảnh hưởng nhỏ Nói chung, các axit làm giảm cường độ vạch phổ theo thứ tự: HClO4 < HCl: <HNO3 < H2SO4 < HaPO4 < HF, nghĩa là axit HClO4 < HCl và HNO3 gây ảnh hưởng nhỏ nhất trong vùng nồng độ nhỏ. Chính vì thế trong thực tế phân tích của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) người ta thường dùng môi trường là axit HCl hay HNO3 1 hay 2%. Vì ở nồng độ như thế ảnh hưởng của hai axit này là không đáng kể (nhỏ hơn 5%).
- Cùng với các Cation, các Anion cũng ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của
nguyên tố phân tích ảnh hưởng này về tính chất tương tự như ảnh hưởng của các loại axit. Nói chung, các Anion của các axit dễ bay hơi thường giảm ít cường độ vạch phổ. Các Anion khác thường gây hiệu ứng nm (làm giảm) theo thứ tự Cl− < NO
3− < CO3−
< SO 4− < F − < PO
34− < SIO32− .
Do thực tế đó nên trong mỗi phép đo phải giữ cho nồng độ của các Anion trong mẫu phân tích và mẫu chuẩn là như nhau và ở một giá trị nhất định không đổi.
Mặt khác cũng không nên chọn axit H2SO4 làm môi trường của mẫu cho phép đo AAS mà chỉ nên dùng axit HCl hay HNO3 với nồng độ dưới 2%
Tài liệu tham khảo
1. Phạm Luận, 2006, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB ĐHQG Hà Nội. 2. Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích lý hóa tập II, NXB Giáo dục 2000. 3. http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/chuong-1-phan-tich-trac-quang.306742.htm
4. http://tailieuhay.com/chi-tiet-tai-lieu/xac-dinh-ham-luong-sat-trong-nuoc-bang-phuong-phap-trac-quang/7303.html
