Đang tải... (xem toàn văn)
I. PHẦN XỬ LÝ MẪU MÔI TRƯỜNG 1. Làm Khái niệm xử lý mẫu? Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích? Làm a) Khái niệm: Xử lý mẫu là quá trình hòa tan( dissolution) và phân hủy (digestion), phá hủy cấu trúc của chất mẫu ban đầu được lấy từ đối tượng cần quan trắc về, để giải phóng và chuyển các chất cần xác định về 1 dạng đồng thể phù hợp ( ví dụ: dạng dung dịch) cho 1 phép đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn. Ví dụ hòa tan mẫu hợp kim Al trong axit HNO3 45% để được dung dịch xác định Al và các kim loại trong hợp kim Al. Như vậy nói chung xử lý mẫu có 2 quá trình xảy ra đồng thời là: • Phá hủy cấu trúc ban đầu của chất mẫu( digestion of sample matrix) • Hòa tan giải phóng chất cần xác định về dạng dung dịch đồng thể. b) Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích: • Lấy được hoàn toàn và không làm mất chất phân tích • Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kì ngồn nào • Kết quả xử lý phải được mẫu phù hợp với phương pháp phân tích đã chọn • Dùng các hóa chất phải đảm bảo độ sạch đúng mức độ yêu cầu • Không đưa them các chất khác có ảnh hưởng vào mẫu • Có thể kết hợp tách hay làm giầu được các chất cần phân tích trong quá trình xử lý mẫu thì càng tốt 2. Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu: Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng axit mạnh đặc nóng và kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng, ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật? Lấy ví dụ minh họa? Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu khô (có phụ gia và không có phụ gia): Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật. Lấy ví dụ minh họa? Kỹ thuật vô cơ hóa khô ướt kết hợp: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, ứng dụng, ưu điểm của kỹ thuật. Lấy ví dụ minh họa?
I ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN CÁC PP XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH MẪU MÔI TRƯỜNG PHẦN XỬ LÝ MẪU MÔI TRƯỜNG Làm Khái niệm xử lý mẫu? Yêu cầu chung trình xử lý mẫu phân tích? Làm a) Khái niệm: Xử lý mẫu trình hòa tan( dissolution) phân hủy (digestion), phá hủy cấu trúc chất mẫu ban đầu lấy từ đối tượng cần quan trắc về, để giải phóng chuyển chất cần xác định dạng đồng thể phù hợp ( ví dụ: dạng dung dịch) cho phép đo chọn để xác định hàm lượng chất mà mong muốn Ví dụ hòa tan mẫu hợp kim Al axit HNO3 45% để dung dịch xác định Al kim loại hợp kim Al Như nói chung xử lý mẫu có trình xảy đồng thời là: • Phá hủy cấu trúc ban đầu chất mẫu( digestion of sample matrix) • Hòa tan giải phóng chất cần xác định dạng dung dịch đồng thể b) Yêu cầu chung trình xử lý mẫu phân tích: • Lấy hoàn toàn không làm chất phân tích • Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu ngồn • Kết xử lý phải mẫu phù hợp với phương pháp phân tích chọn • Dùng hóa chất phải đảm bảo độ mức độ yêu cầu • Không đưa them chất khác có ảnh hưởng vào mẫu • Có thể kết hợp tách hay làm giầu chất cần phân tích trình xử lý mẫu tốt Kỹ thuật vô hóa mẫu: Kỹ thuật vô hóa mẫu ướt axit mạnh đặc nóng kỹ thuật vô hóa mẫu ướt dung dịch kiềm đặc nóng: Nguyên tắc, chế phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng, ứng dụng, ưu nhược điểm kỹ thuật? Lấy ví dụ minh họa? Kỹ thuật vô hóa mẫu khô (có phụ gia phụ gia): Nguyên tắc, chế phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu nhược điểm kỹ thuật Lấy ví dụ minh họa? Kỹ thuật vô hóa khô - ướt kết hợp: Nguyên tắc, chế phân hủy mẫu, ứng dụng, ưu điểm kỹ thuật Lấy ví dụ minh họa? Làm A Kĩ thuật vô hóa ướt axit đặc nóng: a) Nguyên tắc: Dùng axit mạnh, dặc nóng ( HCl, H2SO4 ), hay axit mạnh đặc nóng có tính oxy hóa mạnh( HNO3 , HClO4 ) hỗn hợp axit (HNO3 + H2SO4 ) , hay axit ( HNO3 + H2SO4 +HClO4 ) axit chất oxy hóa mạnh (H2SO4 +KMnO4 ), v v để phân hủy mẫu điều kiện đun nóng bình Kendan, ống nhiệm, cốc hay lò vi song Lượng axit cần dung để phân hủy mẫu thường gấp 10- 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc vào laoij mẫu cấu trúc vật lý , hóa học Thời gian phân hủy ( xử lý) hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc,… thường từ vài đến hàng chục giờ, tùy loại mẫu, chất chất Còn lò vi song hệ kín cần 50-90 phút b) Cơ chế: Trong điều kiện hệ hở, tác nhân phân hủy mẫu là: Tác dụng phá hủy hòa tan hạt ( phần tử ) mẫu axit Tác nhân lượng nhiệt, làm tan rã hạt mẫu với axit Sự khuếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt va chạm hạt mẫu với làm chúng bị bào mòn dần Các tác nhân công bào mòn dần hạt mẫu từ vào, làm cho hạt mẫu bị mòn dần dần, bé dần tan hết, đun mẫu bình Kendan hay cốc thời gian định Trong lò vi sóng : Ngoài tác nhân phân hủy hệ hở trên, lò vi sóng có phá vỡ từ long hạt mẫu ngoài, phân tử nước hấp thụ (>90%) lượng vi sóng có động lớn, nên chúng có chuyển động nhiệt mạnh, làm căng xé hạt mẫu từ Thêm vào hệ kín, nên có áp suất cao làm nhiệt độ sôi lại cao tác nhân phân hủy mạnh nhất, thúc đẩy trình phân hủy mẫu nhanh từ từ vào Vì việc xử lý mẫu lò vi sóng cần thời gian ngắn ( 50-90 phút) mà lại triệt để c) Trang thiết bị cần sử dụng: Tùy thuộc vào điều kiện phòng thí nghiệm mà sử dụng dụng cụ khác như: bình Kendan, cốc thủy thinh, bếp điện, nồi cách thủy, tủ sấy, lò vi sóng,… d) Ứng dụng: Xác định kim loại số phi kim, hay anion vô cơ, Cl- , Br- , I- , AsO43, SO42- , PO43-, SiO32-, mẫu sinh họ, mẫu hữu cơ, mẫu vô cơ, mẫu môi trường, mẫu đất, mẫu nước, mẫu bụi không khí, mẫu kim loại, hợp kim, rau thực phẩm, v.v… Kỹ thuật không dung cho việc xử lý tách lấy chất hữu để phân tích chúng Vì điều kiện chất hữu phân hủy hết Khi kim loại phi kim chuyển thành dạng ion muối tan dung dịch axit xử lý mẫu e) Ưu, nhược điểm Hầu không bị chất phân tích, lòi vi sóng Nhưng thời gian phân hủy mẫu dài điều kiện thường Tốn nhiều axit đặc độ tinh khiết cao, hệ hở Dễ bị nhiễm bận xử lý hệ hở, môi trường hay axit dung Đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu,v.v f) Ví dụ: Xử lý mẫu rau hỗn hợp axit ( HNO3 + H2O2 ), bình Kendan, để xác định kim loại nặng ( Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn ) Lấy 5,00 g mẫu nghiền mịn trộn vào bình Kendan, them 60ml HNO3 65%, 5ml H2O2 30%, cắm phễu nhỏ vào bình Kendan, lắc đun sôi nhẹ cho mẫu phân hủy, đến được dung dịch không màu (6-8 tùy loại mẫu) Chuyển mẫu sang cốc 250ml, làm bay hết axit đèn IR đến muối ẩm, để nguội, định mức dung dịch HCl 2% thành 25ml Trong trình xử lý nguyên tố kim loại dạng hợp chất kim mẫu rau quả, bị axit đặc oxy hóa chất hữu cơ, đưa kim loại muối vô cowtan dung dịch nước Quá trình hóa học chính: (Mẫu) +HNO3 +H2N2 Men(NO3)m + H2O + CO2 +NO2 (muối tan kim loại) B Kỹ thuật vô hóa ướt dung dịch kiềm đặc nóng a) Nguyên tắc: Trong phương pháp người ta thường dung dung dịch kiềm mạnh đặc nóng ( NaOH, KOH 15-20% ), hay hỗn hợp kiềm mạnh muối kim loại kiềm ( NaOH + NaHCO3 ) hay kiềm mạnh peroxit ( KOH +Na2O2 ), nồng độ lớn (1020% ), để phân hủy mẫu điều kiện mẫu đun nóng bình Kendan hay hộp kín, lò vi sóng Lượng dung dịch phân hủy cần lượng lớn: từ 8-15 lần lượng mẫu Thời gian phân hủy: 4-10 hệ hở Trong hệ kín cần 1-2 b) Cơ chế Tương tự axit c) Trang thiết bị: Tùy thuộc vào điều kiện phòng thí nghiệm mà sử dụng dụng cụ khác như: bình Kendan, cốc thủy thinh, bếp điện, nồi cách thủy, tủ sấy, lò vi sóng,… d) Ứng dụng: Chỉ dùng cho số trường hợp mà cách xử lý axit cho kết không tốt Ví dụ phân hủy mẫu xác định số anion vô cơ, phi kim hay kim, chất: Cl1- , Br1-, NO3-, SO42-, PO43-, v.v đối tượng mẫu sinh học số mẫu thực phẩm không xử lý axit e) Ưu, nhược điểm Kỹ thuật xử lý ướt dung dịch kiềm đặc nóng có ưu điểm không chất phân tích, nguyên tố có hợp chất dễ bay nguyên tố matrix mẫu dễ tan kiềm Nhưng cách có nhược điểm lớn tốn nhiều kiềm tinh khiết cao, thường phải dung gấp từ 10-15 lượng mẫu, khả gây nhiễm bẩn cao Lượng kiềm dư nhiều, sau xử lý xong thường phải loại hết, khó, cách trung hòa axit, song lại làm loãng mẫu dễ dàng nhiễm bẩn, thời gian cô đặc mẫu Đây công việc khó khăn nhiều thời gian hay làm nhiễm bẩn mẫu f) Ví dụ: Hòa tan quặng Silicat dung dịch NaOH 20% nóng Lấy 0,5g mẫu dạng bột vào bình Kendan, tẩm ướt vài giọt nước cất, them 1,5ml NaOH 20%, đun sôi để hòa tan mẫu Cơ chế là: Chuyển trạng thái tinh thể rắn sang ion tan dung dịch bền dạng muối Na2SiO3, theo phản ứng: SiO2.nX + NaOH Na2SiO3 + H2O +nX Kỹ thuật vô hóa mẫu khô (có phụ gia phụ gia): Nguyên tắc, chế phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu nhược điểm kỹ thuật Lấy ví dụ minh họa? a) Nguyên tắc Kỹ thuật xử lý khô ( tro hóa khô) kỹ thuật nung để xử lý mẫu lò nung nhiệt độ thích hợp, song thực chất bước trình xử lý mẫu Vì sau nung mẫu bã phải hòa tan( xử lý tiếp ) dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp, chuyển chất cẩn phân tích vào dạng dung dịch, để sau xác định theo phương pháp chọn Khi nung chất hữu mẫu bị đốt cháy thành CO2 nước Ngoài xử dụng chất phụ gia để: bảo vệ chất phân tích không bị mất, góp phần làm cho mẫu phân hủy nhanh triệt để b) Cơ chế Tro hóa khô chất phụ gia chất chảy Nung để xử lý mẫu chất phụ gia chất bảo vệ trình xử lý mẫu sơ nhờ tác dụng lượng nhiệt ( nhiệt độ ) thích hợp thời gian định, để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng bạn đầu mẫu phân thích, đốt cháy chất hữu để chuyển sang dạng hợp chất khác đơn giản, dễ hòa tan tiếp dung dịch, sau xác định chúng phương pháp định Theo cách số nguyên tố mẫu bị nung, Cd (10-15%), Cu( 7-12%), Pb(15-20%),… Và hàm lượng chất bị không kiểm soát không khống chế trình nung Sự nhiều nung mẫu nhiệt độ cao, hay thời gian nung lâu Tro hóa khô có chất phụ gia chất chảy bảo vệ: Tro hóa khô có chất phụ gia chất chảy trình xử lý mẫu sơ nhờ tác dụng nhiệt độ thích hợp ( 500-600oC), có them tương tác hỗ chợ chất phụ gia để hạn chế số nguyên tố cách nung không phụ gia Các chất phụ gia thường chất chảy , muối kiềm, axit đặc để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban ddaaufd mẫu phân thích, để chuyển sang dạng khác dễ hòa tan axit Khi có chất chảy chất phụ gia nhiệt độ nung thường thấp chất chảy, thời gian ngắn hơn, song lại triệt để hơn, mà lại không chất phân tích Nhất mẫu có cấu trúc bền, chịu nhiệt, hay mẫu matrix hữu cơ, tác dụng chất bảo vệ quan trọng c) Trang thiết bị cần sử dụng: Dụng cụ chứa mẫu để nung Các loại chén nung thạch anh, sứ, graphit, platin, vàng,zirconi,… Các loại bát nung thạch anh, sứ, graphit, platin, vàng,zirconi,… Các loại chén bát Teflon chịu nhiệt Thiết bị nung mẫu có loại chính: Trang bị thông thường: tủ sấy lò nung ;loại Trang bị đại: Các loại lò vi sóng lò cao tần,.v.v d) Ứng dụng: Cách xử lý khô dung chủ yếu để xử lý xác định kim loại số phi kim đối thượng mẫu vô hữu e) Ưu, nhược điểm Thao tác cách làm đơn giản Không phải dung nhiều axitb đặc tinh khiết cao, đắt tiền Xử lý triệt để mẫu hữu Đốt cháy hết chất hữu cơ, làm dung dịch mẫu thu Nhưng nhược điểm số chất dễ bay ví dụ như: Cd, Pb, Zn, Sn, Sb,… chất phụ gia chất bảo vệ f) Ví dụ Tro hóa khô chất phụ gia chất chảy: Tro hóa khô mẫu rau để xác định kim loại ( Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn ) Cân lấy 5g mẫu nghiền mịn vào chén thạch anh, đem sấy từ từ mẫu khô đen, đen nung đầu nhiệt độ 450oC , sau nâng lên 550oC , mẫu hết than đen, tro mẫu trắng Sau hòa tan tro thu 10-15ml dung dịch HCl 18%, có 0,5ml HNO3 65%, đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit dư đến muối ẩm định mức lên thành 25ml dung dịch HCl 2% Các nguyên tố Cd, Cu, Pb, Zn bị ( 10-25% ) nung Cách thích hợp cho xác định kim loại kiềm, kiềm thổ Fe, Mn, Ni Tro hóa khô có chất phụ gia chất chảy Tro hóa mẫu rau để xác định ccas kim loại( Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn ) Cân lấy 5g mẫu nghiền mịn vào chén thạch anh, them 1g HNO3 35%, trộn đều, đun nhẹ cho mẫu sôi đến khôn đen dòn, đem nưng đầu 450oC, sau nhiệt độ 550oC, đến hết than đen tro mẫu trắng Sau hà tan tro thu 15ml dung dịch HCl 18% 1ml HNO3 65%, đun nhẹ cho tan hết, đun nhẹ làm bay đến muối ẩm, định mức thành 25ml dung dich axit HCl 2% Đó dung dịch mẫu để xác định nguyên tố nói Các kỹ thuật chiết: 3.1 Chiết lỏng - lỏng (phương pháp chiết tĩnh): Nguyên tắc, điều kiện chiết, trang thiết bị,ví dụ minh họa? 3.2 Chiết pha rắn: Nguyên tắc, điều kiện chiết, trang thiết bị, bước tiến hành trình chiết pha rắn, phạm vi ứng dụng Ví dụ chiết pha thường, ví dụ chiết pha ngược? 3.3 Chiết Soxhlet: Nguyên tắc, trang thiết bị, ứng dụng, lấy ví dụ minh họa Làm 3.1 Chiết lỏng-lỏng( phương pháp chiết tĩnh): nguyên tắc, điều kiện chiết, trang thiết bị, ví dụ minh họa a) Nguyên tắc Nguyên tắc kỹ thuật chiết dựa sở phân bố chất phân tích vào hai pha lỏng( hai dung môi) không trộn lẫn vào nhau( hai dung môi này, dung môi có chứa chất phân tích) để dụng cụ chiết, phễu chiết, bình chiết Vì hệ số phân bố nhiệt động cân chiết yếu tố định hiệu chiết tiếp đến ảnh hưởng nhiệt độ, môi trường axit b) Điều kiện chiết - Dung môi chiết phải tinh khiết cao, để không làm nhiễm bẩn chất phân tích - Dung môi chiết phải hòa tan tốt chất phân tích, lại không hòa tan tốt với chất khác có mẫu - Hệ số phân bố hệ chiết phải lớn, chiết triệt để - Cân chiết nhanh đạt thuận nghịch, để giải chiết tốt - Sự phân lớp chiết phải rõ ràng, nhanh dễ tách riêng biệt pha - Phải chọn môi trường axit, pH, loại axit thích hợp - Phải thực nhiệt độ phù hợp giữ không dổi trình - Phải lắc hay trộn mạnh để trình chiết xảy tốt c) Trang thiết bị Phương pháp chiết đơn giản, không cần máy móc phức tạp, mà cần số phễu chiết( dung tích 100, 250, 500ml) tiến hành phòng thí nghiệm Việc lắc chiết thực tay hay máy lắc nhỏ Hiện người ta cung cấp hệ chiết đơn giản có 6, hay 12 phễu với máy lắc nhỏ d) Ví dụ minh họa Chiết lượng vết ion kim loại nặng( Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) từ nươc biển dung môi MIBK thuốc thử tạo phức APDC, để xác định nguyên tố phép đo F-ASS Lấy 250ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH=4 HCl 1%, thêm 2ml PADC 0,1% 10ml MIBK, lắc chiết phút( điều kiện 20°C), để yên cho phân lớp 3-5 phút, tách lấy lớp MIBK có chứa phức kim loại Me-APDC Sau xác định kim loại chiết vào dung môi MIBK Cách thường hay dùng để tách chiết làm giàu lượng vế kim loại loại mẫu nước, loại nước ngầm, nước thải, nước biển nước tự nhiên 3.2 Chiết pha rắn: Nguyên tắc, điều kiện chiết, trang thiết bị, bước tiến hành trình chiết pha rắn, phạm vi ứng dụng Ví dụ chiết pha thường, ví dụ chiết pha ngược? a Nguyên tắc Chiết pha rắn trình phân bố chất pha, lúc đầu chất mẫu dạng lỏng (pha nước, hay hữu cơ), chất chiết dạng rắn, dạng hạt nhỏ xốp đường kính 25 – 70 µm Vì nên có tên chiết pha rắn (Solid Panse Extraction), hay chiết rắn-lỏng b Điều kiện chiết Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết ) phải có tính chất hấp thụ hay trao đổi chọn lọc với chất, hay nhóm chất phân tích định, tức tính chọn lọc pha tĩnh chiết Các chất chiết dung môi rửa giải phải có độ cao theo yêu cầu cấp hàm lượng phân tích Hệ số phân bố nhiệt động K cân chiết phải lớn, để có hiệu suất chiết cao Quá trình chiết phải xảy nhanh nhanh đạt cân bằng, nhng tương tác phản ứng hóa học làm hay hỏng pha rắn chất phân tích Qua trình chiết phải có tính thuận nghịch, để rửa giải tốt chất phân tích khỏi pha chiết pha động phù hợp Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trình chiết từ nguồn Sự chết phải thực điều kiện định phù hợp, phải lặp lại tốt tất nhiên đơn giản dễ thực tốt c Trang thiết bị d Các bước tiến hành e Phạm vi ứng dụng Chiết pha rắn kĩ thuật chiết a đời, phát triển dược ứng dụng khoảng chục năm trở lại đây, nước tiên tiến vào Việt Nam từ năm 1998 Hiện có số hãng sx cung cấp thị trường nhiều loại chất chiết khác cho nhiều đối tượng tiện dụng Chất chiết thường chất Silica hoạt hóa để chúng có khả hấp thụ cao chọn lọc chất theo nhóm f Ví dụ Chiết pha thường: Chiết để xử lý mẫu xác định nhóm hợp chất Clo-phenol nước Lấy 250ml mẫu vào phễu chiết, axit hóa đến pH=2 HSO 2%, lọc bỏ cặn (nếu có) sau dội dung dịch mẫu qua cột chiết (loại LASi-5) với tốc độ 2-4 ml/phút mẫu chảy hết qua cột chiết Dội qua cột chiết ml nước cất, để yêu phút Sau giải chiết lấy chất phân tích 10ml dung môi acetonitril (hay chlomethane) xác định chất phân tích pha hữu HLLC hay GC Chiết pha ngược: Chiết xử lý mẫu xác định nhóm kim loại mẫu nước (Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn): Lấy 250ml mẫu nước, thêm 1ml thuốc thử Re (Re: ULTREX-8 Hydroxy-quinolin), chỉnh pH=8 NH3 1N, lắc đều, để hình thành hợp chất phức kim loại với thuốc thử, lọc bỏ cặn lấy dung dịch dội mẫu qua cột chiết ( Baker-10-C18 SPE Column, ml.) với tốc độ 2-4ml/phút Khi mẫu chẩy hết, rửa cột ml nước cất Sau giải chiết để tách phức ngyên tố khỏi pha rắn 10 ml (MeOH/HNO3 3M) Xác định nguyên tố dung dịch thu 3.3:Chiết Soxhlet: Nguyên tắc,trang thiết bị,ứng dụng,lấy ví dụ minh họa Nguyên tắc: -Chiết Soxhlet kiểu chiết liên tục đặc biệt thực nhờ loại trang bị chiết riêng Về chất chiết dựa sở quy luật phân bố chất pha không trộn vào Song pha mẫu trạng thái lỏng,bột,hạt,dạng mảnh,dạng Còn dung môi chiết(chất hữu cơ) dạng lỏng VD:chiết lấy dầu melton từ bạc hà dung môi hữu n- Hexan hay benzen.Vì kiểu chiết chiết dạng đồng thể dị thể Trang thiết bị: -Trang thiết bị kỹ thuật chiết có loại: +Các hệ chiết Soxhlet thường đơn giản : Đơn giản ,vận hành tay +Các hệ chiết Soxhlet tự động( Auto-Soxhlet): Vặn hành tự động theo chương trình.Chủ yếu dùng để chiết tách chất hữu nằm mẫu dạng rắn, dạng bột, mảnh nhỏ Ứng dụng: Dùng để chiết lượng vết chất hữu chất độc hại từ đối tượng mẫu khác nhau,chất phân tích có mẫu trạng thái rắn, bột, vật mẫu xốp khô… Kỹ thuật ứng dụng chủ yếu để chiết HCBVTV từ mẫu cây,lá ,rau thực phẩm,mẫu đất VD:Chiết Soxhlet thường lấy số hóa chất BVTV từ mẫu rau Câu 4: Các kỹ thuật chưng cất: Chưng cất áp suất thấp-cô quay chân không: Nguyên tắc,trang thiết bị, ví dụ Làm Nguyên tắc: -Là trình chưng cất dựa vào điểm sôi chất để tách chất theo phân đoạn, điều kiện định theo nhiệt độ sôi, chưng cất môi trường áp suất thấp,có khống chế áp suất nhờ bơm chân không Trong điều kiện nhiệt độ sôi chất phân tích thấp trình chưng cất nhanh nên thích hợp cho hợp chất bền chưng cất điều kiện thường có hiệu tách tốt -Cách chưng cất thường giai đoạn thứ giai đoạn làm bay dung môi chiết trình chiết xử lý mẫu để chuyển chất phân tích hòa tan vào dung môi khác xác định Trang thiết bị,cách làm, ví dụ: -Chúng ta phải có hệ thống máy cất quay bơm chân không đạt yêu cầu khống chế có áp suất thấp thích hợp VD: Chưng cất làm bay n- Hexane để lấy chất mẫu nhóm Vitamin A caroten cất quay chân không Lấy 10g mẫu nghiền mịn vào phễu chiết thêm 20g Na2SO4 khan ,100ml dung môi THF,hay n-Hexan, trộn lắc kỹ 10 phút lọc qua phễu bustme, lấy dung dich cho vào bình cất máy cất quay chân không để cất cho dung dịch vào cho vào bình cất máy cất quay chân không để cất cho dung môi bay đến bã nhão, để nguôi Sau hòa tan bã ml Meoh ,ly tâm, dung dịch mẫu để xác định Caroten phương pháp RP-HPLC hay GC Các dạng tập: Bài tập Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại nặng M rau sau: Lấy 10 g mẫu nghiền mịn trộn vào bình Kendan, thêm 60 ml HNO 65%, ml H2O2 30%, cắm phễu nhỏ vào bình kendan, lắc đun sôi nhẹ cho mẫu phân huỷ, đến dung dịch không mầu (6 - tuỳ loại mẫu) Chuyển mẫu sang cốc 250 mL, làm bay hết axit đến muối ẩm, để nguội, định mức dung dịch HCl 2% thành 25 ml (dung dịch Ao) Hút ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A 1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A 0,05 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý vô hóa ướt axit đặc nóng b Tính hàm lượng kim loại M mẫu rau? Cđo kim loại M = 0.05ppm = 0.05mg/l Hệ số pha loãng F= = = 25/5= C mẫu = Cđo F = 0,05 5= 0,25 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = C mẫu ( Vdm/1000) 100/10 = 0,0625 (mg M/100g mẫu) Bài 2:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M mẫu sữa bột sau: Lấy gam mẫu cho vào chén nung thêm chất bảo vệ 12ml H 2SO4 98% 5ml Mg(NO3)2 10% trộn sấy hay đun cho sôi đem nung đầu 450 oC, sau 530 oC đến tro không đen (hết than đen ) Sau hòa tan tro lại 15 ml dung dịch HCl 1/1 đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit dư muối ẩm định mức thành 25 ml dung dịch HCl 2% (dung dịch A o) Hút ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A 1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0,25 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kĩ thuật xử lý vô hóa khô có chất bảo vệ b Tính hàm lượng kim loại M mẫu sữa bột? Cđo = 0,25ppm=0,25mg/l Hệ số pha loãng : F = = 25/5= C mẫu= Cđo F = 0,25 = 1,25 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu : mM = C mẫu (Vdm/1000) (100/5) = 0,625 (mg M/100g mẫu) Bài 3: Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại kiềm kiềm thổ mẫu đường sau: Lấy gam mẫu đường vào bình nón, thêm 50mL nước cất, lắc cho tan hết, thêm 15ml HCl 36%, lắc đều, đun sôi, làm bay muối ẩm, định mức thành 25ml dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A 1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0, 75 mg/l a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý vô hóa ướt axít mạnh đặc nóng b Tính hàm lượng kim loại M mẫu đường? Cđo = 0,75mg/l Hệ số pha loãng : F = = C mẫu= Cđo F = 0,75 = 3,75 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu : mM = C mẫu (Vdm/1000) (100/5) = 1,875 (mg M/100g mẫu) Bài 4:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại nặng M mẫu nước giải khát (ví dụ: Cocacola, Pepsi.) sau: Lấy 50 ml mẫu vào cốc đun dung tích 250 ml, thêm 5ml HCl 36%, đun cho cạn 1/3, chuyển mẫu vào bình Kendan, thêm 50 ml HNO 65%, đun nhẹ cho mẫu phân hủy 2h, thêm ml H 2O2 30%, đun tiếp đến dung dịch không màu (khoảng 6-7h) Chuyển hết mẫu sang cốc, làm bay hết axit đến muối ẩm định mức thành 25 ml HCl 2% (dung dịch A o) Hút ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0, 15 mg/l a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý vô hóa ướt axit mạnh đặc nóng b Tính hàm lượng kim loại M mẫu Cđo = 0,15mg/l Hệ số pha loãng : F1 = = 0,5F2 = = 12,5 C mẫu= Cđo F1 F2 = 0,5 12,5 0,15 = 0,9375 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu : mM = C mẫu (Vdm/1000) (100/50) = 0,047 (mg M/100g mẫu) nước ngọt? Bài 5:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại nặng M mẫu cá biển sau: Mẫu xay thành bột nhão, trộn cân lấy 10 gam mẫu vào bình Kendan, thêm 60ml HNO3 đặc 10 m H2SO4 đặc, đun nhẹ cho mẫu phân hủy đuợc dung dịch không màu (khoảng 8-10h) Chuyển hết sang cốc, làm bay hết axit đến muối ẩm định mức thành 50 ml HCl 2% (dung dịch A o) Hút ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0, 55 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý vô hóa ướt axit mạnh b Tính hàm lượng kim loại M mẫu ban đầu? Cđo = 0.55ppm = 0.55mg/l Hệ số pha loãng F=25/2= 12,5 C mẫu = Cđo F = 0,55 12,5= 6,875 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = C mẫu ( Vdm/1000) (100/10) = 3,4375 (mg M/100g mẫu) Bài 6:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M cao hổ cốt sau: Lấy gam mẫu cho vào chén nung, sấy cho khô dòn Sau đem nung đầu 450 oC, sau 530oC đến tro không đenb(hết than đen ) Sau hòa tan tro lại 15 ml dung dịch HCl 1/1 đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit dư muối ẩm định mức thành 50 ml dung dịch HCl 2% (dung dịch A o) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A 1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0, 85 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý vô hóa khô không thêm chất phụ trợ b Tính hàm lượng kim loại M mẫu ban đầu? Cđo = 0.85ppm = 0.85mg/l Hệ số pha loãng F=25/10= 2,5 C mẫu = Cđo F =0,85 2,5= 2,125 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = C mẫu ( Vdm/1000) (100/1) = 10,625 (mg M/100g mẫu) Bài 7:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M mẫu rau sau: Lấy gam mẫu cho vào chén nung, sấy bếp điện khô dòn, nung đầu 450oC sau nung 530oC đến tro không đen (hết than đen 10 - giờ) Sau hòa tan tro lại 15 ml HCl 1/1, đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit dư đến muối ẩm định mức thành 25 ml dung dịch HCl 2% (dung dịch A o) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0, 32 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật vô hóa khô không cần có phụ gia chất chảy b Tính hàm lượng kim loại M mẫu ban đầu? Cđo = 0.32ppm = 0.32mg/l Hệ số pha loãng F=25/10= 2,5 C mẫu = Cđo F = 0,32 2,5= 0,8 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = C mẫu ( Vdm/1000) (100/5) = 0,4 (mg M/100g mẫu) Bài 8:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M mẫu rau sau: Lấy gam mẫu cho vào chén nung, sấy bếp điện khô dòn, nung đầu 450oC sau nung 530oC đến tro không đen (hết than đen 10 - giờ) Sau hòa tan tro lại 15 ml HCl 1/1, đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit dư đến muối ẩm định mức thành 25 ml dung dịch HCl 2% (dung dịch A o) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 50 ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A1 0, 48 ppm b Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý vô phụ gia chất chảy c Tính hàm lượng kim loại M mẫu ban đầu? Cđo = 0.48ppm = 0.48mg/l Hệ số pha loãng F=50/10= C mẫu = Cđo F = 0,48 5= 2,4 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = C mẫu ( Vdm/1000) (100/5) = 1,2 (mg M/100g mẫu) Bài 9:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M mẫu nước mắm sau:Lấy 25 ml mẫu nước mắm vào bình phân huỷ mẫu, thêm 30 - 35 mL HNO 65%, ml H2SO4 98%, lắc đều, đặt bình mẫu vào Roto lò vi sóng, cho chạy chương trình phân huỷ mẫu Sau kết thúc trình phân hủy mẫu, để nguội bớt, chuyển hoàn toàn mẫu sang cốc 250 ml, tráng bình mẫu lần 10 ml nước cất cho vào cốc mẫu Đun sôi dung dịch cốc bay từ từ ( tốt đèn IR ) cho hết axit đến muối ẩm Hoà tan muối ẩm 20 mL HCl 2%, định mức dung dịch HCl 2% thành 100 (dung dịch Ao) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 50 ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A 1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A 0,95 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý ướt lò vi sóng b Tính hàm lượng kim loại M mẫu ban đầu? Cđo = 0.95ppm = 0.95mg/l Hệ số pha loãng F1=100/25= F2 = 50/10=5 C mẫu = Cđo F1 F2 = 0,95 = 19mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = C mẫu ( Vdm/1000) (100/25) = 7,9 (mg M/100g mẫu) Bài 10:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M mẫu chè gừng sau: Lấy 10 gói chè gừng, cho vào cốc, trộn đều, cho vào lọ Sau cân xác lấy a =2,000 g cho vào bình Kenđan, tẩm ướt vài giọt nước cất, thêm 28-30 ml dung dịch HNO3 65%, ml H2SO4 98%, ml dung dịch H2O2 30%, cắm phễu dài chuôi vào miệng bình Kenđan, đun bếp cách cát hay bếp điện bắt đầu sôi, sau giữ cho bình mẫu sôi lăn tăn, đến mẫu tan hết, dung dịch mầu vàng nhạt Nếu đun -5 mà thấy chưa tan hết mẫu, thêm tiếp - ml axit HNO vài giọt H2O2 nữa, đun tiếp cho mẫu tan hết Chuyển toàn mẫu sang cốc chịu nhiệt 250 ml, trang bình Kenđan lần 10 ml nước cất vào cốc mẫu, đun sôi cốc mẫu đuổi hết axit dư, đến muối ẩm, để nguộivà định mức thành 50 mL dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 50 ml định mức nước đề ion đến vạch (dung dịch A 1) Phân tích nồng độ kim loại M dung dịch A1 phương pháp AAS, nồng độ kim loại M dung dịch A 0, 12 ppm a Kỹ thuật xử lý mẫu thí nghiệm kỹ thuật gì? Kỹ thuật xử lý ướt axit mạnh đặc nóng d Tính hàm lượng kim loại M mẫu ban đầu? Cđo = 0.12ppm = 0.12mg/l Hệ số pha loãng F=50/10= Cmẫu = Cđo F = 0,12 5= 0,6 mg/l Hàm lượng kim loại M mẫu: mM = Cmẫu ( Vdm/1000) (100/5) = 1,5 (mg M/100g mẫu) Bài 11: Để phân tich Pb2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 250 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 20 ml MIBK lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần MIBK có chứa phức kim loại Pb -APDC Biết hệ số phân bố Pb - APDC hệ dung môi H2O/MIBK 250C 40; giả sử nồng độ ban đầu Pb2+ nước biển Co= 0,001mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm Pb2+ phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước MIBK +) pha A pha nước; VA= 250 ml +) pha B dung môi MIBK ; VB = 20ml Kpb = = 40 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 40 = 3,2 R= Bài 12: Để phân tich Pb2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 200 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 30 ml CHCl3 lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần CHCl3 có chứa phức kim loại Pb - APDC Biết hệ số phân bố Pb - APDC hệ dung môi H2O/ CHCl3ở 250C 60; giả sử nồng độ ban đầu Pb2+ nước biển Co = 0,001mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm 2+ Pb phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CHCl3 +) pha A pha nước; VA= 200 ml +) pha B dung môi CHCl3 ; VB = 30ml Kpb = =60 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 60 = R= Bài 13: Để phân tich Pb2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 200 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 20 ml CCl4 lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần CCl4 có chứa phức kim loại Pb - APDC Biết hệ số phân bố Pb - APDC hệ dung môi H2O/ CCl4ở 250C 65; giả sử nồng độ ban đầu Pb 2+ nước biển Co= 0,002mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm 2+ Pb phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CCl4 +) pha A pha nước; VA= 200 ml +) pha B dung môi CCl4 ; VB = 20ml Kpb = =65 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 65 = 6,5 R= Bài 14: Để phân tich Co2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 250 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 20 ml MIBK lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần MIBK có chứa phức kim loại Co -APDC Biết hệ số phân bố Co - APDC hệ dung môi H2O/MIBK 250C 30; giả sử nồng độ ban đầu Co 2+ nước biển Co= 0,001mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm Pb2+ phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước MIBK +) pha A pha nước; VA= 250 ml +) pha B dung môi MIBK ; VB = 20ml Kpb = =30 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 30 = 2,4 R= Bài 15: Để phân tich Co2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 200 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 20 ml CHCl3 lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần CHCl3 có chứa phức kim loại Co - APDC Biết hệ số phân bố Co - APDC hệ dung môi H2O/ CHCl3ở 250C 50; giả sử nồng độ ban đầu Co 2+ nước biển Co= 0,002mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm 2+ Co phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CHCl3 +) pha A pha nước; VA= 200 ml +) pha B dung môi CHCl3 ; VB = 20ml Kpb = =50 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 50 = R= Bài 16: Để phân tich Co2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 200 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 10 ml CCl4 lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần CCl4 có chứa phức kim loại Co - APDC Biết hệ số phân bố Co - APDC hệ dung môi H2O/ CCl4ở 250C 60; giả sử nồng độ ban đầu Co2+ nước biển Co= 0,002mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm Co2+ phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CCl4 +) pha A pha nước; VA= 200 ml +) pha B dung môi CHCl3 ; VB = 100ml Kpb = =60 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 60 = R= Bài 17: Để phân tich Ni2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 200 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 30 ml CHCl3 lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần CHCl3 có chứa phức kim loại Ni - APDC Biết hệ số phân bố Ni - APDC hệ dung môi H2O/ CHCl3ở 250C 45; giả sử nồng độ ban đầu Ni 2+ nước biển Co= 0,001mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm 2+ M phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CHCl3 +) pha A pha nước; VA= 200 ml +) pha B dung môi CHCl3 ; VB = 30ml Kpb = =45 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 45 = 6,75 R= Bài 18: Để phân tich Ni2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 200 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 10 ml CCl4 lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần CCl4 có chứa phức kim loại Ni - APDC Biết hệ số phân bố Ni - APDC hệ dung môi H2O/ CCl4ở 250C 40; giả sử nồng độ ban đầu Ni2+ nước biển Co= 0,002mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm Pb2+ phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CCl4 +) pha A pha nước; VA= 200 ml +) pha B dung môi CHCl3 ; VB = 10ml Kpb = =40 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 40 = R= Bài 19: Để phân tich Pb2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu sau: Lấy 250 ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = - HCl 10%, thêm ml thuốc thử APDC 0.1% 20 ml MIBK lắc chiết phút Để yên phút cho phân lớp, tách lấy phần MIBK có chứa phức kim loại Pb - APDC Biết hệ số phân bố Pb - APDC hệ dung môi H2O/MIBK 250C 40; giả sử nồng độ ban đầu Pb2+ nước biển Co= 0,001mM Tính hiệu suất chiết? (Biết rằng: Kpb cân chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B tính theo công thức: Kpb = [X]B / [X]A, [X]B, [X]A nồng độ chất X dung môi B A sau cân chiết đạt được) Bài làm 2+ Pb phân bố vào hệ pha gồm dung môi nước CHCl3 +) pha A pha nước; VA= 250 ml +) pha B dung môi CHCl3 ; VB = 20ml Kpb = =40 Áp dụng công thức tính hiệu suất chiết đơn: R = ; k’ = kpb Có k’ = 60 = 3,2 R= Phần thực hành: Các thí nghiệm thực hành Cấu tạo nguyên tắc hoạt động số thiết bị (chỉ trực tiếp thiết bị): Lò nung, chiết pha rắn, cô quay chân không, chiết Soxhlet, phá mẫu kendal, phễu chiết, cô nitơ II PHẦN CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Trình bày sở lý thuyết định luật phương pháp phân tích quang học Trình bày nguyên tắc chung phương pháp, lĩnh vực ứng dụng, sơ đồ khối nguyên lý hoạt động phương pháp phân tích: - Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) - Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - Quang phổ phát xạ nguyên tử AES - Đo điện trực tiếp (cụ thể loại điện cực thường dùng, cách chọn điện cực cho phép đo) • Quang phổ phát xạ nguyên tử AES: -Nguyên tắc: Nguyên tử nguyên tố hóa học khác cấu trúc khác nhau, nguyên tử hay ion chúng hấp thụ lượng chuyển lên trạng thái kích thích trạng thái chuyển trạng thái ban đầu giải tỏa lượng dạng xạ có bước sóng khác Phân ly xạ ghi lại phổ thu vạch phổ đặc trưng riêng dựa vào ta phát nguyên tố có mẫu phân tích -Lĩnh vực ứng dụng: Có thể phân tích định tính bán định tính, bán định lượng định lượng gần 60 nguyên tố kim loại gần 10 nguyên tố phi kim đối tượng mẫu khác nhau,vô hữu -Ứng dụng rộng rãi nhiều ngành khoa học kĩ thuật như: ngành địa chất, y dược, sinh học sản xuất sản phẩm luyện kim, công nghiệp,nông nghiệp… dùng khảo cổ, thiên văn, kiểm nghiệm hàng xuất nhập hình -Sơ đồ máy ghi quang phổ: -Hệ chuẩn trực vào(I) -Hệ phân giải phổ(tán sắc)(II) -Hệ hội tụ lại phận buồng tối (III) -Ống chuẩn trực vào có khe hẹp vạt kính có trục qua tâm điểm khe -Bộ phận thứ chức 1(hay vài) lăng kính tán xạ hay cách tử phản xạ thẳng Nếu máy dự tính để chụp quang phổ vạt kính phần buồng tối chưa mặt phẳng tiêu cự để lắp hộp đựng kính ảnh hay phim Nếu máy muốn ghi nhận ddoonhf thời nhiều vạch quang phổ quang điện hộp ảnh thay màng chắn có khe vạch khảo sát Nếu máy ghi nhận vạch phổ thay vào buồng tối người ta lắp ống chuẩn trực có vật kính khe.Để nhìn trực tiếp, sau mặt phẳng tiêu cự vật kính có lắp thị kính quang kế nhìn trực tiến Mọi khe với cạnh khúc xạ lăng kính với vạch nguyên tử • Đo điện trực tiếp -Người ta đo cân điện cực thị nhúng vào dung dịch nghiên cứu dung dịch phân tích để xác định hoạt động nồng độ chất Người ta thường dùng điện cực chọn lọc ion trước hết dùng cực thủy tinh để đo pH dung dịch +Phương pháp chuẩn hóa điện cực Các phương trình sở để xác định hoạt động cation anion theo phương pháp Khi đo cân điện cực thị so với điện cực so sánh ta xác định pX pA ta biết số K điện cực thị Là phương pháp xác định K thực nghiệm dùng dung dịch chuẩn biết nồng độ + Phương pháp thêm: điều chế dung dịch phân tích thích hợp cho việc đo dùng ĐCI làm cực thị, thêm dung dịch đệm thêm chất điện li trơ thích hợp để giữ không đổi lực ion tạo điện kiện cho cực việc đắn đo nguyên tố gồm cực thị so sánh giá trị E’ đo.Sau thêm vào dung dịch thể tích biết trước dung dịch chuẩn có nồng độ xác định đo giá trị lần thứ sau thêm dung dịch chuẩn gỉa sử giá trị E’đo +Xác định pH cách dùng điện cực thủy tinh Cần có dung dịch chuẩn biết xác pH hãng sản suất máy đo p H thường có dung dịch kèm theo điện cực thủy tinh với máy đo pH Trình bày đặc điểm phương pháp, lĩnh vực ứng dụng, sơ đồ khối nguyên lý hoạt động phương pháp phân tích: - Sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) - Sắc ký khí (GC) Làm : 1, HPLC a,Đặc điểm: + pha tĩnh nhồi cột + pha động trạng thái lỏng b,Lĩnh vực ứng dụng: + ngành thực phẩm: phân tích phẩm màu đồ uống; phân tích chất dinh dưỡng, độc tố thực phẩm; … + y học: phân tích axit amin, protein, đường, chất ma túy,… + phân tích dược phẩm… + phân tích mẫu môi trường + tách cation, anion, phân tử trung hòa c,Sơ đồ khối: 1:bình chứa pha động 2:bộ phận khử khí 3:bơm cao áp 4:bộ phận tiêm mẫu 5:cột sắc kí (pha tĩnh) 6:đầu 7:hệ thống máy tính d,Nguyên lí hoạt động: mẫu chất lỏng hòa tan dung môi thích hợp, đưa vào buồng bơm mẫu sau bơm tự động vào cột tách Quá trình tách xảy Do cấu tử chất phân tích có lực khác với pha tĩnh, chúng di chuyển dọc cột với tốc độ khác Sau cấu tử tách khỏi thoát khỏi cột vào detecto, tín hiệu ghi lại, chuyển thành tín hiệu điện tín hiệu khuếch đại chuyển sang phận ghi Các tín hiệu xử lý chuyển sắc kí đồ Trên sắc ký đồ nhận được, có tín hiệu ứng với cấu tử tách gọi peak - Quá trình tách sắc ký: • Là vận chuyển phân bố liên tục chất phân tích từ đầu cột đến cuối cột • Quá trình tách dựa vào tính chất hóa học, vật lý hóa lý chất Dựa trình hấp thụ giải hấp thụ • Xảy liên tục pha: pha tĩnh chất lỏng chất rắn có nhiệm vụ giữ chất phân tích, pha động chất lỏng (1 chất hỗn hợp nhiều chất) có nhiệm vụ hòa tan di chuyển chất phân tích • Chất phân tích phân bố pha, pha động chảy qua cột tách với tốc độ định • Hiệu trình tách phụ thuộc nhiều vào tương tác chất pha tĩnh pha động 2, GC a,Đặc điểm: + pha động chất khí + pha tĩnh rắn lỏng b, Lĩnh vực ứng dụng: ứng dụng để phân tích thành phần hữu mẫu khác bao gồm: + Không khí khí thải: Formaldehyd, Toluen, Xylen, Benzen, Etanol, MEK, phenol,… + Nước thải, nước mặt, nước ngầm, nước biển ven bờ, nước ăn uống, nước sinh hoạt: Phenol, Dư lượng thuốc BVTV gốc clo, Dư lượng Thuốc BVTV gốc lân, 2,4D, … + Trầm tích bùn thải: Clodan, Lindan, Heptaclor, 2,4D, Endrin,… + Đất: 2,4D, Lindan, Heptaclor, Hexaclorobenzen,… c,Sơ đồ khối: Nguồn cung cấp khí mang: Có thể sử dụng bình chứa khí thiết bị sinh khí (thiết bị tách khí N2 từ không khí, thiết bị cung cấp khí H2 từ nước cất,…) Lò cột: dùng để điều khiển nhiệt độ cột phân tích Bộ phận tiêm mẫu Bộ phận tiêm mẫu dùng để đưa mẫu vào cột phân tích theo với thể tích bơm thay đổi Khi đưa mẫu vào cột, sử dụng chế độ chia dòng (split) không chia dòng (splitless) Có cách đưa mẫu vào cột: tiêm mẫu thủ công tiêm mẫu tự động (Autosamper – có phận hóa - headspace) Cột phân tích Có loại cột: cột nhồi cột mao quản - Cột nhồi (packed column): pha tĩnh nhồi vào cột, cột có đường kính 2-4mm chiều dài 2-3m - Cột mao quản (capillary): pha tĩnh phủ mặt (bề dày 0.2-0.5µm), cột có đường kính 0.1-0.5mm chiều dài 30-100m d, Nguyên lí hoạt động: Trình bày phương pháp định lượng cách dùng đường chuẩn, ví dụ minh họa quy trình định lượng cấu tử cụ thể phương pháp phân tích định lượng: - Phổ hấp thụ phân tử (UV- Vis) - Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - Quang phổ phát xạ nguyên tử AES - Đo điện trực tiếp (giới hạn điện cực kim loại loại 1, điện cực ISE) - Sắc ký lỏng HPLC - Sắc ký khí (GC) Làm A Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) Phương pháp đường chuẩn -Với phép đo phổ UV-Vis ta tìm giá trị Co( coi giới hạn vùng tuyến tính): +Khi CRX < Co quan hệ A Clà tuyến tính +Khi CRX> Co quan hệ A C không tuân theo định luật Lambert Phương trình tương quan A=f(C) dạng y=ax+B Các bước xác định nồng độ cấu tử X theo phương pháp đường chuẩn: B1: Cần chọn loại mẫu mẫu chuẩn cần đo: thông số máy, điều kiện đo… B2: Xử lý mẫu phân tích : thêm thuốc thử, pH ,điều kiện … B3: Lập đường chuẩn ◦Pha chế dãy dung dich chuẩn có nồng độ chất chuẩn X tăng dần (5 mẫu đánh số thứ tự) nằm vùng tuyến tính… ◦ Đo độ hấp thụ quang A dãy dung dịch chuẩn ◦Lập đồ thị A=f(C) đường chuẩn dạng y=ax+b B4: Kết tính C Mẫu số Thể tích dd chuẩn làm việc X(ml) V1 V2 V3 V4 V5 Thuốc thử, môi trường Thể tích Dung môi Định mức Nồng độ C1 C2 C3 C4 C5 Abs A1 A2 A3 A4 A5 Vd:Xác định tổng Fe phường pháp trắc quang dùng thuốc thử 1,1 phenanthrolin Chuẩn bị bình định mức 25 ml có đánh số từ đến 5.Lấy thể tích dung dịch làm việc Fe2+ nồng độ 5mg/l khác vào bình định mức.Thêm 0,5 ml dung dịch hidroxyl amoniclorua, ml dung dịch đệm axetat, 1ml thuốc thử 1,1 phenanthrolin định mức bảng sau: STT 2+ Dd Fe chuẩn làm việc 5mg/l 0.25 0.5 1.5 Vnước(ml) 10 10 10 10 10 10 Dd hydroxyl-amonivlorua(ml) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Dd đệm axetat(ml) 2 2 2 Thuốc thử 1,1 phenanthrolin(ml) 1 1 1 Định mức nước cất tới vạch để yên sau 15 phút đem đo Abs CFe2+ (mg/l) 0.05 0.1 0.2 0.3 0.6 Abs 0.006 0.017 0.061 0.062 0.127 Absmt= 0,117 Phương trình: y= 0,215x-0,003 với R2 =0,998 Cđo = = =0,558 Cmt =Cđo * f = 0,558* =0,279(mg/l) B Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Phương pháp đường chuẩn: Dựa vào phương trình đường chuẩn có dạng :y =ax+b Chuẩn bị dãy mẫu có chứa nguyên tố X với nồng độ C1,C2,C3,C4… CX điều kiện trên.Tiến hành hóa hơi,nguyên tử hóa,kích thích phổ ghi phổ mẫu theo quy trình phân tích.Tính giá trị trung bình cường độ vạch phổ ứng với nồng độ Bảng: STT V dd chuẩn làm việc V1 V2 V3 V4 Nồng độ C1 C2 C3 C4 Định mức dung dịch 25ml VD: Xác định Mn2+ sữa rau phương pháp AAS Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn làm việc với dd HNO3 2% Nồng độ Mn2+ dãy chuẩn phải thuộc giới hạn nồng độ tuyến tính Chuẩn bị bình định mức 25 ml có đánh số Lấy thể tích dd làm việc sau: STT 2+ V dd Mn chuẩn làm việc 0,5 1,5 CMn2+ (ppm) 0,2 0,4 0,6 1,2 Định mức tới vạch dd HNO3 2% (25ml) Kết quả: Nồng độ Mn2+ mẫu: C= Cđo *f Các dạng tập: Trong dung môi nước, aniline hấp thu bước sóng 280nm với ε = 1430 l.mol1 cm-1 Nếu muốn pha chế 100mL dung dịch aniline có độ truyền suốt 30% xạ phải cân gam aniline (C 6H5NH2) nguyên chất, (dùng cuvet đo có l = 1cm) ? Trong phương pháp đo quang, để giảm cường độ dòng sáng sau qua dung dịch có nồng độ 7,9.10-5 M xuống 10 lần chiều dày cuvet chứa dung dịch bao nhiêu? Biết hệ số hấp thụ phân tửε = 6300 l.mol-1.cm-1 Định lượng Fe3+ nước phương pháp trắc quang, thuốc thử KSCN, môi trường HNO3 (pH = 1÷2) Phức tạo thành có màu đỏ, hấp thu λ = 480nm với ε = 6300 l.mol-1.cm-1 Tính nồng độ mol Fe3+ phức tạo thành có độ hấp thu A = 0,45 dùng cuvet đo có l = 1cm Trong phương pháp đo quang, đo độ truyền quang dung dịch cuvet có l=1cm A = 0,245 Hỏi %T bao nhiêu? Để xác định hàm lượng sắt tổng mẫu nước sông người ta tiến hành xây dựng đường chuẩn, đo mật độ quang A thu kết sau Phương trình đường hồi quy tuyến tính là: a 0,028 + 0,0532C b 0,028C + 0,0532 c 0,014 + 0,0532C d 0,028 + 0,032C Dung dịch nghiên cứu có mật độ quang A =0.9 đo chất mầu cuvet có l=5cm Trong điều kiện dung dịch, chất mầu với nồng độ 5,0 μg/ml có độ hấp thụ quang A=0.6, đo cuvet l=3cm Tìm nồng độ dung dịch nghiên cứu? Cho độ hấp thu phân tử gam Fe 3+ Cu2+ bước sống 550nm 396nm sau: ε550 ε396 3+ Fe 900 35 Cu2+ 45 850 Xác định nồng độ CM ion Fe3+ Cu2+ mẫu biết tiến hành đo độ hấp thụ quang với cuvet có l = 1.00cm, mật độ hấp thu đo 550 nm 0.183, 396 nm 0.109 Dung dịch 12 ppm chì cho tín hiệu hấp thụ nguyên tử 8%, độ nhạy hấp thụ nguyên tử chì bao nhiêu? (Biết độ nhạy hấp thụ nguyên tử lượng tối thiểu chất hấp thụ để độ hấp thụ 1%) Độ nhạy hấp thụ nguyên tử bạc 0,05 ppm điều kiện xác định Độ hấp thụ thu dung dịch bạc chứa 0.70 ppm? 10 Trong phương pháp phân tích sắc ký cho chất có thời gian lưu tR1=1,43, tR2= 4,5 bề rộng đáy Wb1=0,1, Wb2 = 0,3 Tính số đĩa lý thuyết ứng với chất? 11 Trong phương pháp sắc ký phân tích cặp peak có độ chọn lọc α = 1,1 hệ số phân giải Rs=1, hệ số chứa K’2=0,5 Tính số đĩa lý thuyết N? 12 Trong phương pháp sắc ký phân tích thu số liệu ( tR)A=16.4 phút, (tR)B=17.63 phút, chiều dài cột: L=30 cm Độ rộng peak đường nền: W A=1.11 phút WB=1.21 phút Tính toán: N, H,? Phần thực hành: Tiến hành thí nghiệm xác định hàm lượng Fe2+ nước phương pháp trắc quang dùng thuốc thử 1,10-phenanthrolin: - Đường chuẩn điểm với nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) khoảng từ 0,1 đến 1,0 - Tính thể tích dung dịch chuẩn cần hút để pha dãy chuẩn tính nồng độ Fe 2+ mẫu môi trường theo đơn vị ppm Thí nghiệm xác định kim loại nặng (Pb Mn) mẫu sữa rau phương pháp AAS - Đường chuẩn điểm với nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) khoảng từ 0,1 đến 1,0 - Tính thể tích dung dịch chuẩn làm việc cần hút để pha dãy chuẩn tính nồng độ ( Pb Mn) mẫu môi trường theo đơn vị ppm ... kĩ thuật như: ngành địa chất, y dược, sinh học sản xu t sản phẩm luyện kim, công nghiệp,nông nghiệp… dùng khảo cổ, thiên văn, kiểm nghiệm hàng xu t nhập hình -Sơ đồ máy ghi quang phổ: -Hệ chuẩn... thái kích thích trạng thái chuyển trạng thái ban đầu giải tỏa lượng dạng xạ có bước sóng khác Phân ly xạ ghi lại phổ thu vạch phổ đặc trưng riêng dựa vào ta phát nguyên tố có mẫu phân tích -Lĩnh... máy cất quay chân không để cất cho dung môi bay đến bã nhão, để nguôi Sau hòa tan bã ml Meoh ,ly tâm, dung dịch mẫu để xác định Caroten phương pháp RP-HPLC hay GC Các dạng tập: Bài tập Quy trình