Bài 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NO 2 I. Nguyên tắc: Phương pháp đo màu dựa trên phản ứng của axit nitơ (HNO 2 ) với thuốc thử Griess -Ilosvay cho hợp chất màu hồng. Trước hết NO 2 được hấp thụ vào dung dịch NaOH, sau đó thêm CH 3 COOH để chuyển thành HNO 2 . 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O NaNO 2 + CH 3 COOH = HNO 2 + CH 3 COONa Axit nitơ tác dụng với axit sunfanilic và -Napthylamin cho hợp chất màu hồng: SO 3 H SO 3 Na C 6 H 4 + NaNO 2 + CH 3 COOH [C 6 H 4 ] + CH 3 COO - + 2H 2 O NH 2 N=N SO 3 Na SO 3 Na [C 6 H 4 ] + CH 3 COO - + C 10 H 7 NH 2 C 6 H 4 -N=N-C 10 H 6 NH 2 + CH 3 COOH N=N N=N Độ nhạy của phương pháp: 0,0005 - 0,001 mg NO 2 . II. Dụng cụ & Hoá chất: 1. Dụng cụ - Bơm thu mẫu, nhiệt ẩm kế và dụng cụ đo áp suất khí quyển - Ống hấp thụ - Máy so màu - Ống hút các loại, ống nghiệm 10 ml 2. Hoá chất 1. Thuốc thử Griess: - Thuốc thử Griess A: Cân 0,5 g axit sunfanilic (loại tinh khiết) cho vào cốc thủy tinh, thêm axit axetic 10% cho đủ 150 ml, khuấy đều và đun nhỏ lửa cho tan - Thuốc thử Griess B: Cân 0,1 g -Napthylamin (loại tinh khiết) cho vào cốc thủy tinh, thêm vào 20 ml nước cất khuấy đều và đun cách thủy 15 phút cho tan rồi thêm axit axetic 10% cho đủ 150 ml. Khi dùng tuỳ theo lượng cần thiết, lấy cùng thể tích dung dịch Griess A và Griess B trộn đều vào nhau. Dung dịch này không bảo quản được lâu, khi chuyển màu phải bỏ đi và pha lại dung dịch mới. 2. Dung dịch tiêu chuẩn natri nitơric (NaNO 2 ): - Dung dịch chuẩn gốc (0,1mg NO 2 /ml): Cân 0,15 g NaNO 2 tinh khiết cho vào cốc thủy tinh, hòa tan trong một ít nước cất và định mức thành 1000 ml. - Dung dịch chuẩn làm việc (5g NO 2 /ml) Pha loãng dung dịch gốc xuống 20 lần bằng nước cất Chú ý: Theo phản ứng trên, cứ 2 phân tử NO 2 thì sau phản ứng cho 1 phân tử NO 2 - . Do đó, khi định lượng NO 2 trong không khí thì phải nhân kết quả lên 2 lần. 3. Dung dịch axit axetic: - Dung dịch axit axetic 10%: Hút 10 ml dung dịch CH 3 COOH đậm đặc (99,5%) và pha với 90 ml nước cất - Dung dịch axit axetic 5N: Hút 150 ml dung dịch CH 3 COOH đậm đặc (99,5%) và pha với nước cất sau đó định mức thành 500 ml 4. Dung dịch hấp thụ (dung dịch NaOH 0,1N): Cân 4,0 gam NaOH tinh khiết cho vào cốc thủy tinh, pha với một ít nước cất rồi thêm 0,5 ml Butanol, định mức thành 1000 ml 5. Dung dịch NaOH 0,5N Cân 20 gam NaOH tinh khiết cho vào cốc thủy tinh, pha với một ít nước cất rồi thêm 0,5 ml Butanol, định mức thành 1000 ml IV. Trình tự tiến hành: 1. Lấy mẫu: Cho vào hai ống hấp thụ nối tiếp nhau mỗi ống 5 ml dung dịch hấp thụ. Lắp vào hệ thống bơm thu mẫu không khí và hút với lưu lượng 15 lít/giờ, thu khoảng 20 lít không khí (tuỳ theo nguồn) thì kết thúc. Gom chung toàn bộ dung dịch hấp thụ lại và bảo quản đem về phòng thí nghiệm. Ghi thể tích không khí đã hút, nhiệt độ, áp suất tại nơi thu mẫu. 2. Lập đường chuẩn: Tiến hành như sau: Số TT ống Tên thuốc thử (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DD tiêu chuẩn NO 2 1ml=5g 0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 Dung dịch hấp thụ 4,0 3,9 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,4 2,0 DD CH 3 COOH 5N 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Griess A+B (1:1)(ml) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Hàm lượngNO 2 10 3 (mg) 0 1 2 4 6 8 10 12 16 20 Lắc đều, để yên 10 phút rồi tiến hành đo độ hấp thụ hay độ thấu quang trên máy so màu tại bước sóng =543 nm. Vẽ đồ thị biễu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thụ hoặc độ thấu quang (trục tung) với hàm lượng NO 2 của mẫu chuẩn (trục hoành). 3. Tiến hành phân tích: Lấy ra 4ml dung dịch đã hấp thụ khí NO 2 cho vào ống nghiệm. Axit hoá bằng axit axetic 5N (1ml), cho tiếp vào 1 ml dung dịch hỗn hợp Griess A và Griess B đồng thể tích. Lắc đều, sau 10 phút đem đo độ hấp thụ hoặc độ thấu quang trên máy so màu ở bước sóng = 543 nm. V. Tính toán kết quả: Từ kết quả đo của mẫu thử, dựa vào đồ thị của mẫu chuẩn. Tính toán kết quả theo công thức sau: 1000. . . 0 2 Vc ba NO (mg/m 3 ) Trong đó: - a: Hàm lượng NO 2 tính được trên đồ thị chuẩn (mg) - b: Thể tích dung dịch đem hấp thụ (ml) - c: Thể tích dung dịch mẫu đã hấp thụ lấy ra phân tích (ml) - V 0 : Thể tích mẫu không khí đã hút ở điều kiện tiêu chuẩn (lít) 2 0 10).273( 298 t PV V - V: Thể tích không khí đã hút (lít) - P: Áp suất của không khí tại thời điểm lấy mẫu (kPa) - t: Nhiệt độ của không khí tại thời điểm lấy mẫu ( 0 C) . (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DD tiêu chuẩn NO 2 1ml=5g 0 0 ,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1, 0 1, 2 1, 6 2,0 Dung dịch hấp thụ 4,0 3, 9 3, 8 3, 6 3, 4 3, 2 3, 0 2,8 2,4 2,0 DD CH 3 COOH 5N 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . (1: 1)(ml) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Hàm lượngNO 2 10 3 (mg) 0 1 2 4 6 8 10 12 16 20 Lắc đều, để yên 10 phút rồi tiến hành đo độ hấp thụ hay độ thấu quang trên máy so màu tại bước sóng =5 43. hồng: SO 3 H SO 3 Na C 6 H 4 + NaNO 2 + CH 3 COOH [C 6 H 4 ] + CH 3 COO - + 2H 2 O NH 2 N=N SO 3 Na SO 3 Na [C 6 H 4 ] + CH 3 COO - + C 10 H 7 NH 2 C 6 H 4 -N=N-C 10 H 6 NH 2