Tải bản đầy đủ

31 khoa luan tot nghiep hoan chinh 06

Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Mở ĐầU
Trong những năm gần đây, do sự phát triển của các
nghành công nghiệp, đặc biệt là các nghành công nghiệp
vật liệu, khai khoáng. cùng với sự tăng dân số, mở rộng đô
thị, sự phát triển của các phơng tiện giao thông vận tải.
Nguồn nớc và không khí đã bị ô nhiễm các kim loại có độc
tính cao nh Hg,Cd,Pd,As.
Trên thực tế, các chất thải có chứa các kim loại nặng.
Nhiều khi đợc thải trực tiếp vào môi trờng từ các cơ sở công
nghiệp. Mà không qua giai đoạn sử lý. Các quá trình trong
tự nhiên nh, hiện tợng sói mòn, hiên tợng phong hoá từ các quá
trình khai thác quặng, các chất thải của các phơng tiện giao
thông là những nguồn chính làm cho nguồn nớc bị ô nhiễm.
Các kim loại nặng có thời gian lu tơng đối lâu trong nớc,
do tồn tại dới dạng các phức hoà tan với các phối tử vô cơ và
các phối tử hữu cơ. Hoặc dới dạng các hạt bụi trong khí
quyển.
Từ đó các kim lại nặng xâm nhập vào thực vật gây nên
những tác hại cho động vật và con ngời

Vì vậy việc phân tích, xác định hàm lợng của các kim
loại nặng trong môi trờng là hết sức cần thiết. Đặc biệt là
trong các mẫu thực phẩm.
Để kiểm soát và đánh giá mức độ ô nhiễm các kim loại
trong thực phẩm, một số các phơng pháp đã đợc áp dụng, nh
AES, ICP-MS, nhóm phơng pháp điện hoá.
Trong đề tài này chúng tôi chọn phơng pháp AAS, kết hợp
với quá trình chiết, do phơng pháp AAS có độ lặp lại tốt, kỹ
thuật không quá phức tạp, phù hợp với việc phân tích hàng

1


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
loạt. Tuy nhiên các kim loại nặng tồn tại trong mâũ thực phẩm
chỉ ở dạng vết, vì vậy cần thiết phải tiến hành chiết tách,
làm giàu trớc khi đo phô AAS.
Hơn nữa khi chiết tách làm giàu, chúng ta đã loại bỏ đợc
nền mẫu hết sức phức tạp, làm giảm các yếu tố gây nhiễu tới
phép đo AAS.

2


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Mục đích và nội dung nghiên cứu
Mục đích
Nh chúng ta đã biết, tỏi từ xa đã đợc sử dụng nh một loại
ra vị khá phổ biến trong bữa ăn hàng ngày. . Ngày nay khi
những tác dụng dợc lý của tỏi đã đợc khoa học chứng minh,
thì nhu cầu sử dụng ngày càng cao. Việc xácđịnh các kim
loại nặng trong tỏi góp phần kiểm soát thực phẩm, cũng là
vấn đề cấp thiết hiện nay.
Hơn nữa, các kim loại nặng khi nó tồn tại ở dạng vết và
siêu vết. Việc xác định kim loại bên cạnh lợng lớn các nguyên
tố khác sẽ gặp rất nhiều khó khăn, đôi khi có thể không thực
hiện đợc. Việc chiết tách có hai ý nghĩa lớn
Thứ nhất :làm giàu kim loại tới giá trị thích hợp cho phép


đo
Thứ hai :chúng ta đã loại bỏ đợc nền hết sức phức tạp,
gây ảnh hởng cho phép xác định nguyên tố cần phân tích.
Với việc chiết tách làm giaù, chúng ta có thể xác định
nhiều kim loại ở dạng vết. trong nhiều đối tợng khác nhau.
Trong đề tài này chúng tôi chọn tỏi chỉ là một trong số
các đối tợng đó.
Nôi dung nghiên cứu.
Tìm điều kiện tối u cho phép đo đó.
Khảo sát và đánh giá mức độ ảnh hởng của các kim loại tới
quá trình đo phổ của Cd và Pb
Nghiên cứu quá trình chiết đối với hai kim loại là Cd và Pd
với thuốc thử DDTC(diethyldithiocarbamate).

3


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Khảo sát ảnh hởng của các cation kim loại đến quá trình
chiết hai nguyên tố kim loại trên.
Tìm ra điều kiện tối u cho quá trình chiết.
Phân tích một số mẫu tỏi.

Chơng I :TổNG QUAN
I. GiớI THIệU Về TỏI [13],[14]

1. Tỏi (tên khoa học là allium sativum),là loài thực
vật thân thảo, họ bách, là loại gia vị rất đợc a thích
trong nhiều món ăn. không chỉ có vậy tỏi còn có tác
dụng phòng ngừa và chữa một số các bệnh.


tác

dụng

kháng

khuẩn,tăng

dịch,phòng chống nhiễm trùng.

cờng

hệ

tỏi còn
miễn

Từ tỏi ngời ta còn

điều chế đợc nhiều loại thuốc có tác dụng kháng
khuẩn.
2. Thành phần chính của tỏi[13]
Tinh dầu chủ yếu bao gồm các hoạt chất chứa lu
huỳnh,

tiêu

biểu

nh

điallylđisulfie,diallyltriusulfide,allylpropyldisulfide
Các vitamin A, B1, B2, C, E, khoáng vi lợng : I ,
Se, Ge,Zn
ngoài ra tỏi còn chứa các enzim nh: allinaza,
peroxidaza,. .
Thành phần cơ bản của các kim loại trong tỏi,đợc
phân tích bằng phổ phát xạ bán định lợng (icp-ms)

4


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Thành phần cơ bản các kim loại trong
tỏi(àg/kg)
Na
K
Ba
Ca
Mg
Cu
Pd
Cd

55
320
50
90
3100
12
80
125

Mn
Ni
Fe
Cr
Co
Zn
Al

2054
1250
7,5
150
8
40
900

Mo

125

II. Tổng quan về cadimi và chì

1. Tính chất vật lý và sự phân bố trong tự
nhiên[1],[24]
Cd và Pb đều là kim loại màu trắng bạc.

nhng trong

không khí ẩm chúng bị bao phủ bởi màng oxít bảo vệ, nên
chúng bị mất tính ánh kim
Trong thiên nhiên Cd có 8 đồng vị,

114

Cd chiếm 28 .

112

Cd

chiếm 24. 2 trữ lợng của Cd vào khoảng 7,6 10-6 . khoáng vật
chủ yếu của Cd là grenokiteds. ở nớc ta Cd phân bố chủ yếu
ở Sơn La, Cao Bằng, Bắc Kạn. .
Trong tự nhiên Pb chiếm 1. 10-4% tổng số nguyên tử của vỏ
trái đất, khoáng vật chủ yếu của Pb là galen(PbS)
2. Tính chất hoá học[1],

a. tính chất hoá học của các đơn chất

5


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
trong không khí ẩm, Cd, Pb bền ở nhiẹt độ thờng do
có màng oxít bảo vệ nhng ở nhiệt độ cao chúng cháy mãnh
liệt.
tác dụng với ôxi
2Cd + O2
Pb +

2CdO (ngọn lửa màu sẫm )

O2

2PbO

Tácdụng với halogen, lu huynh, phốt pho,
Cd

+ Cl2



CdCl2



CdS

Pb

+ Cl 2



PbCl2
Cd

+ S

Pb

+ S



PbS
Tác dụng với axít
Cd

+2HCl
Cd

CdCl2



+2H2SO4

+H2

CdSO4



+

SO2

+

+

SO2

+

2H2O
Pb

+2HCl
Pb

PbCl2



+2H2SO4



+H2
PbSO4

2H2O
Tác dụng với NaOH
Cd +2NaOH +2H2O Na2(Cd(OH)4

+ H2

b. Tính chất của hợp chất
oxít : CdO,PbO Là chất rắn,

không tan trong H 20 do

có lớp màng oxít bảo vệ, nhng nó tan đợc trong axít và kiềm
nóng chảy.
PbO

+ 2 HCl



PdCl2

CdO

+ 2HCl



CdCl2



K2CdO2

CdO +

KOH

6

+
+
+

H 2O
H 2O
H2 O


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Hiđrôxít : Cd(OH)2 Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng
ít tan trong H2O, tan trong axít và kiềm nóng chảy
Pb(OH)2
Cl2

+

HCl

Pb

+_H2O
Cd(OH)2

+ KOH

K2CdO2 +H2O

Các muối halogen (trừ F), nitrát , pecclórat. axetát, đều
dễ tan trong H2O
Các muối sunfua,cácbonát,sunfát,phốt phát đều ít tan
trong nớc.
c. Phơng pháp điều chế
a. điều chế Cd
Zn

+

CdSO4



Cd

+

ZnSO4

b. điều chế Pb
PbS
2 Pb0

+

3/202
+

C




Pb0 + SO2
2Pb

+CO2

3.Tính chất sinh học của chì và cadimi [14]. [13],[19],[29],
Trong tự nhiên Cd thờng tồn tại trong các khoáng vạt chứa
Zn. nhiễm độc Cd gây nên chứng bệnh giòn xơng. ở nồng
độ cao Cd gây nên chứng bệnh đau thận, thiếu máu, phá
huỷ xơng.
Phần lớn Cd thâm nhập vào cơ thể con ngời đợc gữ lại ở
thận, và đợc đào thải, còn phần nhỏ (khoảng 10/0 )đợc giữ lại
trong thận. do Cd liên kết với protein tạo thành metallotinein
có ở thận.

phần còn lại đợc giữ trong cơ thể. khi lợng Cd

tích luỹ đủ lớn nó có thể thay thế Zn trong các ẹnzim quan
trọng, gây nên rối loạn tiêu hoá, thiếu máu tăng huyết áp, phá
huỷ tuỷ xơng
7


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Trong tự nhiên Pb có trong nhiều loại khoáng vật nên Pb là
kim loại tơng đối phổ biến. trong khí quyển, so với các kim
loại khác, Pb tơng đối nhiều hơn cả. Nguồn gốc của Pb là do
sự phát tán vào không khí, khi đốt các nhiên liệu có chứa Pb.
Tác dụng hoá sinh chủ yếu của của Pb là gây ức chế mộy
số enzim quan trọng trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến
không tạo đợc hồng cầu.

Khi hàm lợng của Pb trong máu

khoảng 0,3ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng ôxi để
ôxi hoá glucoza tạo nặng lợng cho quá trình sống. ở nồng độ
cao hơn Pb có thể gây nên thiếu máu. rối loạn chức năng
của thận.
Chì và các hợp chất của chì đều độc chúng rất nguy
hiểm ở chỗ, khó có những phơng tiện để cứu chữa khi bị
nhiễm độc lâu dài.
Cd và Pb xâm nhập vào cơ thể con ngời chủ yếu qua
thực phẩm. Các kim loại này đợc tích tụ trong thực vật từ đó
truyền vào cơ thể con ngời.

8


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
CHƯơng ii: các phơng pháp phân tích cadImi Và CHì
I các phơng pháp hoá hoá học [2], [3],[11],[22]

1. phơng pháp khối lợng [2]
Nguyên tắc:
Dựa trên cơ sở cân chính xác khối lợng của chất phân
tích hay khôí lợng của sản phẩm. Khi cho nó tác dụng với một
thuốc thử để tạo thành kết tủa phù hợp. Sau khi lọc kết tủa,
sấy kết tủa và nung tới khối lợng không đổi. Từ lợng cân thu
đợc, ta tính đợc hàm lợng của chất cần phân tích.
Trong phơng pháp này, đơn giản và có độ chính xác
cao. Nhng đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, tốn nhiều thời gian và
chỉ thích hợp với việc phân tích lợng lớn.
Ví dụ:
Cd2+

+

S2

CdS

Pb2+

+

S2-



PbS

Từ việc cân chính xác CdS hoặc PbS, ta sẽ tìm đợc
hàm lợng ban đầu của chất phân tích.
2. Phơng pháp phân tích thể tích [3],[22],[11],[9]
a Nguyên tắc
Dựa trên việc xác định chính xác thể tích (V) của một
thuốcthử đã biết chính xác nồng độ.

Khi cho thuốc thử tác

dụng vừa đủ với một thể tích chính xác của mẫu cần phân
tích. Trong điều kiện phản ứng xảy ra hoàn toàn định lợng.
Tuỳ thuộc vào bản chất của thuốc thử. Ngời ta chia thành
phơng pháp chuẩn độ axít bazơ,phơng pháp chuẩn độ oxi
hoá khử, phơng pháp chuẩn độ tạo phức, phơng pháp chuẩn
độ kết tủa.

9


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa

ví dụ
a. Cd2+ +

H2Y2-

CdY2- + 2H+

Với chỉ thị ET OO 1 0/0 trong Na Cl
Tại điểm tơng đơng
CdInd +

H2Y2



Cd Y2- +H2Ind

đỏ nho
b.

Pb2+

xanh
+H2Y2-

PbY2-

+

2H+

với chỉ thị PAN 0. 1 0/0 trong CH3OH
tại điểm tơng đơng
PbInd + H2Y2-

PbY2-

tím

+H2Ind
vàng

ii. các phơng pháp phân tích công cụ [4],[5],[[22]
1. Phơng pháp phổ phát xạ nguyên tử [4],[11]
a. Nguyên tắc
Dựa trên cơ sở của sự xuất hiện của vạch phổ khi bị
kích thích. . Cờng độ của vạch phổ sinh ra tỷ lệ với nồng
độ của chất phân tích hoặc đặc cho nguyên tử của nguyên
tố cần phân tích. Từ đó ta có thể xác định, định tính
hoặc định lợng nguyên tố cần phân tích.
Khi bị kích thích nguyên tử sẽ phát ra năng lợng dới dạng
bức xạ.
E=(En- E0) = hv

En

năng lợng ở trạng thái kích

thích
h: hằng số plank
10


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
E=

E0 năng lợng ở trạng thái cơ bản
C: tốc độ ánh sáng
V tần số ánh sáng
V :bớc sóng

b. Ưu điểm của phơng pháp
Phân tích đợc đồng thời nhiều nguyên tố với độ nhạy
cao. Vì thế nó là phơng pháp để kiểm tra, đánh giá độ
tinh khiết của nhiều hoá chất và nguyên liệu tinh khiết.
Phân tích theo phổ phát xạ tiêu tốn ít mẫu.
Phân tích theo phổ phát xạ có thể kiểm tra đợc độ
đồng nhất về thành phần của mẫu ở những địa điểm khác
nhau.
Trong nhiềug trờng hợp. Phổ của mẫu nghiên kứu đợc
ghi lại trên kính ảnh, hay băng giấy, . nó làm tài liệu khi cần
có thể mang ra để đáng giá và xem xét lại mà không cần có
mẫu.
c. Nhợc điểm của phơng pháp.
Vạch phổ của nguyên tố phân tích, bị nhiễu do nhiều
nguyên nhân khác nhau. Nh sự trùng vạch phổ, chen lẫn vạch
phổ của các nguyên tố khác,hoặc phổ của nền.

Vì vậy

việc tìm điều kiện tối u và giữ cho các điều kiện đó
không thay đổi là việc hết sức khó khăn
Chỉ cho chúng ta biết đợc thành phần không chỉ ra
trạng thái liên kết.

11


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Độ chính xác của phơng pháp phụ thuộc vào thành
phần của mãu ban đầu.
2.Phơng pháp phổ hấp thụ ngyên tử [4],[11].
3.Phơng pháp phổ hấp thụ phân tử [4],[16]

a. Sự xuất hiện phổ UV-VIS
Do sự tơng tác của các điện tử hoá trị. Trong phân tử
hay trong nhóm phân tử của các chất, với chùm sáng kích
thích thích hợp tạo ra. Nó là phổ của sự tổ hợp sự chuyển
mức năng lợng của các điện tử hoá trị trong liên kết và đôi
điện tử n, cùng với sự quay và sự dao động của phân tử. Vì
thế nó là phổ đám, có sực đại và cực tiểu nằn trong những
vùng sóng nhất định. Tuỳ thuộc vào cấu trúc và loại liên kết
của phân tử hay nhóm nguyên tử có trong hợp chất.

b. Nguyên tắc.
Dựa trên nguyên tắc đo phổ UV-VIS của những chất
có khả năng hấp thụ năng lợng của chùm sáng.

Để tạo ra phổ

hấp thụ phân tử. Đối với những chất không có phổ hấp thụ
phân tử, thì cho nó tác dụng với một thuốc thử thích hợp.
Tạo ra phức bền có khả năng háp thụ bức xạ và cho phổ UVVIS nhạy.
Phơng trình định lợng:
DX = kCb

D: mật độ quang
K; hằng số thực

nghiệm
B : hằng số bản chất

12


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Các yếu tố có thể làm sai lệch độ hấp thụ quang.

Nh

tính không đơn sắc của chùm sáng kích thích, tính chất
của cuvert nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ. vv. .
4. phơng pháp điện thế [5],[11],[22].
a. Nguyên tắc.
Dựa vào việc đo thế của một mạch điện hoá, trong đó
có chất cần phân tích. Thế của điện cực đó là hàm số của
nồng độ chất cần phân tích.

Khi ta xác định đợc thế của

hệ, ta dễ dàng xác định đợc nồng độ chất cần phân tích.
Hoặc thông qua việc đo thế có thể theo dõi đợc sự biến
thiên nồng độ của các chất, trong quá trình phản ứng hoá
học xảy ra.

Khi đó ta tìm ra đợc điểm tơng đơng của

phản ứng chuẩn độ. Và tìm đợc nồng độ chất phân tích.

a. Phơng pháp đo thế trực tiếp [5].
Xác định hàm lợng của một chất bằng cách đo thế trực
tiếp nhanh và đơn giản.

Điện

cực so sánh nhúng trong

dung dịch phân tích (chủ yếu là đo PH). Khi xác định đợc
thế của điện cực ta sẽ xác định đợc đại lợng cần đo. Khi
dùngđiện màng chọn lọc ion là điện cực chỉ thị. Cúng ta có
thể xác định đợc nồng độ một số ion.

b. phơng pháp chuẩn độ đo thế[5],[11].
Khi theo dõi thế của dung dịch trong quá trình chuẩn
độ bằng phản ứng hoá học, ngời ta có thể xây dựng đợc đờng cong biểu diễn sự phụ thuộc thế của dung dịch vào thể
tích của thuốc thử.

Dựa vào bớc nhảy thế trên đờng cong ta

xác định điểm tơng đơng mà không cần sử dụng chất chỉ
thị.

13


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Dựa vào bản chất của chất chỉ thị ngời ta chia thành
chuẩn độ axít bazơ,chuẩn độ kết tủa, chuẩn độ tạo phức,
chuẩn độ oxi hoá,khử.
5.Phơng pháp điện lợng [5],[11].
aNguyên tắc
Dựa vào việc xác định điện lợng tiêu tốn cho một
phản ứng điện hoá
m=AQ/Nf

Q

điện lợng tiêu tốn

F

hằng số faraday

A

số khối

m

khối lợng

n

số electron trao đổi

Nếu có một phản ứng điện hoá xảy

Ox

+ne Kh .

đo điện lợng dùng trong phản ứng. Nếu biết số eletron trao
đổi (n) của mỗi phân tử Ox ta có thể tính đợc lợng chất
phân tích.
Bằng con đờng điện phân. Điều chế một thuốc thử
cho chất cần phân tích. Nếu đo đợc điện lợng cần tiêu tốn
để điều chế thuốc thử. Ta cũng xác định đợc chất phân
tích.
Khi tiến hành phân tích điện lợng cần phải
Tìm điều kiện điện phân để chỉ có phản ứng điện
hoá đã định xảy ra nghĩa là đảm bảo hiệu xuất dòng 100 0/0
Cần xác định đợc điểm cuối của phản ứng điện hoá
khi dùng phơng pháp điện lợng trực tiếp, hoặc xác định đợc
điểm tơng đơng của phản ứng hoá học khi dùng phơng pháp
chuẩn độ điện lợng.

14


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Cần có phơng pháp để xác định chính xác điện lợng
tiêu tốn.
Ví dụ
Để xác định đợc Cd và Pb ngời ta sử dụng phản ứng
điện hoá
Cd2+
Pb2+

+ 2 e Cd
+ 2e

Pb

Đo điện lợng dùng trong từng phản ứng ngời, ta xác
định đợc

nồng độ của Cd 2+ và Pb2+ trong dung dịch

đầu.
Kết luận
Có nhiều phơng pháp để phân tích Pb và Cd. với Pb thì
nhóm phơng pháp điện hoá có độ nhạy và độ lặp lại tốt
hơn phơng pháp quang học, nhng với Cd thì nhóm các phơng
pháp quang học tốt hơn. để phù hợp với điều kiện cho phép
trong đề tài này chúng tôi chọn phơng pháp phổ hấp thụ
nguyên tử.

15


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
chơng III: tổng quuan về phơng pháp phổ
hấp thụ nguyên tử
I-sự xuất hiện của phổ hấpthụ nguyÊn tử(AAS)[4]. [11]

Trong điều kiện bình thờng, nguyên tử tồn tại ở trạng
thái cơ bản là trạng tháicó năng lợng thấp nhất, do đó nó bền
vững nhất. Nhng khi ở trạng thái hơi tự do.

Ta chiếu qua

đám hơi đó, một chùm sáng đơn sắc,có năng lợng phù hợp và
độ dài sóng trùng với sóng của các vạch phổ phát xạ đặc trng
của nguyên tố đó. Thì chúng hấp thụ chùm tia đó và sinh ra
một loại phổ nguyên tử. Phổ này gọi là phổ hấp thụ nguyên
tử.
Nh vậy sự của phổ hấp thụ nguyên tử là do tơng tác
vật chất, mà ở đâylà nguyên tử ở trạngthái hơi tự do với một
chùm sáng đơn sắc có năng lợng phù hợp nhất định.

A + n hv
(ban đầu )

A*



(đã hấp thụ năng lợng)

Khi các nguyên tử A* đã bị kích thích, chúng nhận năng lợng của tia sáng đơn sắc và điện tử hoá trị(thờng) nhảy lên
mức năng lợng cao hơn
E=hv
E=
Ưng với mỗi bớc nhảycó một tần số (hay bớc sóng ) xác
định, do đó phổ hấp thụ nguyên tử là phổ vạch và đặc trng cho mỗi loại nguyên tử.
1. Cờng độ của vạch phổ hấp thụ [4].

16


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Giả sử ta chiếu một chùm tia đơn sắc có cờng độ
I0vào môi trờng hấp thụ có chiều dài là L và có chứa N nguyên
tử ở trạng thái hơi tự do, cờng độ của chùm tia đơn sắc ra
khỏi môi trờng hấp thụ là I
Theo lambebee ta có

Dx=lgI0\I =2. 303KVLN
D:cờng độ của môt vạch phổ
K:hệ số hấp thụ của vạch phổ
N:số nguyên tử tự do có trong môi trờng hấp thụ
N=k Cb

k: hệ số phụ thuộc tất cả các điều kiện

ngên tử hoá mẫu
b : hệ số 0< b <1
Mặt khác theo định luật kirsshoff.

Nguyên tử của môi

nguyên tố hoá học,chỉ hấp thụ chọn lọc nhng tia bức xạ mà
chính nó phát ra trong phổ phát xạ và đặc biệt chỉ nhạy với
các vạch phổ đặc trng của nguyên tố đó
. Dx=aCb

a: hệ số điều kiện
b: hệ số bản chất

Đây là phơng trình cơ sở của phép đo định lợng xác
định các nguyên theo phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử
II. nguyên tắc phép đo phổ hấp thụ nguyên tử[4]

Trên cơ sở của sự xuất hiện vạch phổ hấp thụ của
nguyên tử, ta thấy phổ hấp thụ nguyên tử chỉ đợc sinh ra khi
nguyên tử ở trạng thái hơi tự do. Vì vậy để thực hiện đợc
phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cần phải thực hiện các yêu
cầu sau.
1.Hoá hơi mẫu phân tích, đa vật mẫu về trạng thái hơi

17


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
2.Nguyên tử hoá đám hơi, tức là phân ly các phân tử để
tạo ra đám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố cần
phân tích ở trong mẫu có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc.
Hai giai đoạn này gọi là quá trình ngyên tử hoá. Đây là giai
đoạn quan trọng nhất và có tính chất quyết định đến kết
quả của phép đo AAS. Vì nó tạo ra môi trờng hấp thụ của
nguyên tử.
3.Chọn nguồn phát ra tia có bớc sóng phù hợp với nguyên tố
phân tích và chiếu vào đám hơi.
4.Thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi tryờng hấp
thụ, phân ly chúng thành phổ và chọn một vạch nhạy của
nguyên tố phân tích để hớng vào khe đo, để đo cờng độ
của tia đó.
5.thu và ghi lại kết quả đo của cờng độ vạch phổ hấp
thụ. Để phục vụ cho các công việc đo phổ hấp thụ nh trên,
một hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử phải có các
bộ phận.
1. Nguồn đơn sắc :là nguồn phát chùm tia đơn sắc của
nguyên tố cần phân tích.
2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích.
Hệ thống này đợc chế tạo và hoạt động theo hai nguuên
tắc là kỹ thuật nguyên tử hoá ngọn lửa đèn khí và kỹ thuạt
nguyên tử hoá không ngọn lửa lò graphit
3. Hệ detector. đây là bộ phận trang bị để thu,
phân ly và ghi lại phổ
4. Bộ phận recoder. là bộ phận để chỉ thị kết quả
của phép đo phổ AAS.

18


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
III-Kỹ THUậT NGUYÊN Tử HOá MẫU[4] , [22]

Nh ta biết, giai đoạn nguyên tử hoá mẫu là giai
đoạn quan trọng nhất của phép đo phổ AAS. Đây là giai
đoạn tạo ra các nguyên tử ở trạng thái hơi tự do. Là yếu tố
quyết định sinh ra phổ AAS. Vì vậy mọi yếu tố hay điều
kiện ảnh hởng tới quá trình đều ảnh hởng tới kết quả của
phép đo phổ AAS.
Ngày nay,quá trình nguyên tử hoá mẫu, đợc thực hiện
theo hai cách.

1. kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu phân tích
trong ngọn lửa

đèn khí [4].

Dựa trên cơ sở, dùng năng lợng nhiệt của ngọn lửa
sinh ra để hoá hơi mẫu. Tạo ra các nguyên tử ở trạng thái
hơi tự do của nguyên tố cần phân tích.
Khi dẫn sol khí vào ngọn lửa, dung môi bay hơi và để
lại hạt mẫu khô mịn trong ngọn lửa, các hạt mẫu tiếp tục bị
đốt nóng,sau dó nó nóng chảy và hoá hơi hoặc phân ly là
phụ thuộc vào bản chất nhiệt hoá hơi của các phân tử khí.
Khi( năng lợng nguyên tử hoá) Encủa các phân tử. Mẫu sẽ hoá hơi trớc rồi mới phân ly và hấp
thụ năng lợng để tạo ra phổ AAS.
Cơ chế sinh phổ :
MXOY(R)
xmK



MXOY(K)

+hv



xmK +

yO

AAS

(cơ chế này thờng xảy ra đối với các muối rễ bay
hơi nh, muối

halogen(trừ F), các muối nitơrat,và một số

muối sunfát. )
19


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Khi En>Ehh mẫu bị nguyên tử hoá trớc, sau đó mới bị
hoá hơi và hấp thụ năng lợng để tạo ra phổ AAS.
Cơ chế sinh phổ:
MX0Y(R)
xMK +


hv

M(r) +y0
AAS

(cơ chế này thờng xảy ra đối vớicác muối khó bay hơi nh:
các muối
phốt phát, các muối sunfat. )

2. Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa
dùng lò gaphit[4]. [22]
Dựa trên cơ sở dùng năng lợng nhiệt của dòng điện để
sấy khô, tro hoá mẫu và và sau đó nguyên tử hoá mẫu ngay
tức khắc dể đo tín hiệu của vạch phổ
Quá trình nguyên tử hoá không ngọn lửa gồm ba giai đoạn
chính:
Giai đoạn 1:gọi là giai đoạn sấy mẫu. làm dung môi bay
hơi,

đa mãu về dạng bột mịn, nhng không làm mất mẫu

phân tích.
Giai đoạn 2:gọi là giai đoạn tro hoá luyện mẫu. Trong giai
đoạn này các chất mùn, các chất hữu cơ có trong mẫu sẽ bị
đốt cháy, bột sẽ đợc nung nóng và nóng chảy luyện thành
thế đồng nhất.
Giai đoạn 3:gọi là giai đoạn nguyên tử hoá mẫu, để đo cờng độ của vạch phổ.
V. các yếu tố ảnh hởng đến phép đo phtnt [4],[6]. [22]

20


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Nh chúng ta dã biết, giai đoạn quan trọng nhất và
quyết định trực tiếp đến kết quả của quá trình phân tích
là giai đoạn nguyên tử hoá mẫu.
Trong giai đoạn này, các nguyên tử ở trạng thái hơi và hấp
thụ năng lợng
. Tạo ra các vạch phổ. Do đó các yếu tố gây nhiễu đến
quá trình này đều ảnh hởng tới kết quả phân tích.
các thông số máy có thể ảnh hởng đến kết quả.

Ngoài

Thì các

yếu tố tác động hoá học cũng ảnh hỏng rất lớn tới kết quả
của phép đo.

Trong đó có các nhiễu xạ gồm có :nhiễu hoá

học, nhiễu do ion hoá, nhiễu do thành phần nền, nhiễu do
phát xạ, nhiễu do phổ và nhiễu do hấp thụ nền.

Các loại

nhiễu này có thể kiểm soát, loại trừ hoặc hiệu chỉnh để
giảm bớt sự ảnh hỏng.

a. Nhiễu hoá học.
Là loại nhiễu phổ biến nhất trong phơng pháp phtnt.
Trong kỹ thuật AAS nhiễu hoá học là do sự có mặt của một
số chất, trong dung dịch mẫu, có khả năng tạo hợp chất bền
nhiệt không phân ly đợc bằng năng lợng ngọn lửa.

Kết quả

là số nguyên tử trong ngọn lửa có khả năng hấp thụ ánh sáng
giảm xuống.

Còn trong kỹ thuật QPHTNT là lò graphit thì sự

có mặt của một số chất trong dung dịch mẫu, có thể tạo ra
các hợp chất dễ bay hơi so với nguyên tố cần phân tích ở
nhiệt độ thấp.

Nên dễ bị mất trớc khi đợc nguyên tử hoá

dẫn đến lám giảm độ nhạy.
Nhiễu hoá học trong kỹ thuật PHTNT _ngọn lửa có thể
đợc khắc phục một phần hoặc kiểm soát, bằng cách sử dụng
ngọn lửa có nhiệt độ cao hơn, hoặc thêm vào chất thế để
21


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
nó tơng tác với chất gây nhiễu để giải phóng ra chất phân
tích.
Trong kỹ thật PHTNT_lò graphit ta có thể sử dụng các
chát cải biến hoá học, (gọi là các chất môdiphơ)

b. Nhiễu do ion hoá.
Nhiễu do ion hoá xảy ra khi ngọn lửa có năng lợng đủ
lớn, làm hút điện tử ra khỏi nguyên tử và tạo thành các ion.
Sự mất điện tử này làm cho số nguyên tử ở trạng thái hơi
giảm, dẫn tới cờng độ hấp thụ giảm.
Nhiễu do ion hóa có thể khắc phục một phần, bằng
cách thêm vào một lợng d ngên tố, có thế ion hoá thấp hơn so
với nguyên tố phân tích, hoặc làm giảm nhiệt độ của ngọn
lửa.

c. Nhiễu nền.
Hiệu ứng nền xảy ra khi, các tính chất vật lý nh sức
căng bề mặt, độ nhớt của mẫu phân tích

và của mẫu

chuẩn khác nhau. Hiện tợng đó thờng xảy ra khi dung dịch
mẫu chứa lợng lớn muối hoà tan,hoặc mẫu phân tích và mẫu
chuẩn sử dụng dung môi khác nhau,hoặc nhiệt độ dung
dịch rất khác nhau.
Các nhiễu nền có thể khắc phụ bằng cách, toạ các dung
dịch mẫu và dung dịch chẩn có nền giống nhau, hoặc sử
dụng phơng pháp thêm chuẩn để tránh hiệu ứng nền xảy ra.
d. Nhiễu

phát xạ.

22


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Khi nguyên tử của chất phân tích có nồng độ cao và
khả năng phát xạ lớn, thì phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên
tố phân tích bị ảnh hởng, đặ biệt khi các vạch phổ phát xạ
nằm trong vùng bớc sóng hấp thụ của nguyên tố cần phân
tích.
Để giảm bớt hiệu ứng trên, có thể sử dụng các biện
pháp nh pha loãng dung dịch mẫu, tăng dòng của đèn, giảm
độ rộng của khe.
NgoàI ra còn một số yếu tố gây nhiễu phổ khác nh:
nhiễu phổ và hấp thụ nền.
IV. so sánh tính năng của phơng pháp phtnt với các phơng pháp
với các phơng pháp phân tích khác [6],[4],11]

Ngày nay trong lĩnh vực hoá học phân tích. Ngời ta đã
phát hiện và áp dụng nhiều phơng pháp vật lý và hoá học
khác nhau. Để giải quyết các nhiệm vụ mà các nhà phân
tích hay gặp phải. Nh phơng pháp khối lợng, các phơng pháp
phân tích thể tích, phơng pháp điện hoá, các phơng pháp
quang học. Các phơng pháp này nói chung có độ chính xác
khá cao,giới hạn phát hiện cũng khá nhỏ vì vậy vẫn đợc áp
dụng phổ biến
Đối với nhóm các phơng pháp hoá học, có độ chính
xác cao. Nhng giới hạn phát khá kớn.

Vì vậy việc áp dụng các

phơng pháp này luôn luôn kèm theo quá trình làm giàu. Hơn
nữa thời gian phân tích khá lâu,

không phù hợp với việc

phân tích hàng loạt.
Trong khi đó nhóm các phơng pháp vật lý với độ nhạy
cao, giới hạn phát hiện nhỏ, phân tích hàng loạt,và áp dụng

23


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
đợc với hầu hết các nguyên tố có trong bảng hệ thống tuần
hoàn M D L.
Trong số những phơng pháp vật lý nêu trên, hai phơng
pháp AAS đã trở thành công cụ ngày càng quan trọng trong
các phòng thí nghiệm, ở trong hầu hết các lĩnh vực của hoá
học phân tích. Hầu nh các kim lọai đều có thể xác định
đợc trực tiếp bằng phơng pháp AAS.

Ngoài ra nó còn xác

định gián tiếp nhiều nguyên tố phi kim. Trong nhiều trờng
hợp chúng ta có thể xác định đợc vết các nguyên tố bên cạnh
lợng lớn nguyên tố khác. So với phơng pháp khác thì phân
tích theo AAS cần lợng mẫu ít, đơn giản, tuy nhiên, bên
cạnh u điểm nổi bật đó của phơng pháp, thì phân tích
theo phổ hấp thụ còn có một số những tồn tại.
Phân tích theo từng nguyên tố
Khoảng tuyến tính của mỗi nguyên tố ở một khoảng
nhất định, vì vậy chỉ xác định đợc nồng độ của nguyên
tố trong khoảng nhất định.
Chỉ phân tích định lợng, không phân tích đợc
định tính và cấu trúc
nhiễu do hấp thụ không chọn lọc vẫn xảy ra.
Để hạn chế những nhợc điểm của phơng pháp phân
tích theo phổ hấp thụ nguyên tử, chúng ta cần thiết phải
khảo sát các yếu tố ảnh hởng đến phép đo phổ hấp thụ
nguyên tử.

VI. tổng kết chơng iii

24


Khoá luận tốt nghiệp
Trần Đình Nghĩa
Nh đã phân tích ở trên phơng pháp phổ hấp thụ
nguyên tử thực tế có độ chính xác cao, có giới hạn phát hiện
nhỏ.

Nhng bên cạnh đó có nhiều yếu tố ảnh hởng, gây

nhiễu. Làm cho hiệu suất của quá trình nguyên tử hoá bị
ảnh hởng. Làm giảm độ chính xác của phép đo. Để đạt đợc độ chính xác cao và độ lặp lại tốt cần phảI nghiên cứu
điều kiện tối u của quá trình nguyên tử hoá đói với nguyên
tố phân tích. Nh nhiệt độ nguyên tử hoá, khe đo, cờng độ
đèn catốt, tốt độ khí mang, chiều cao ngọn lửa,các chất
nền, các cation, các anion. vv.

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×