phân tích hóa lý thực phẩm Tìm hiểu phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử và ứng dụng xác định hàm lượng hàm lượng Cu, Pb, trong thực phẩm I. Cơ sở lý thuyết................................................................................................................2 1. Nguyên tắc:.....................................................................................................................2 2. Cấu tạo máy quang phổ hấp thu nguyên tử................................................................5 2.2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu.....................................................................................5 2.3.Hệ thống đơn sắc máy quang phổ hấp thụ nguyên tử.............................................9 2.4. DETECTOR..............................................................................................................10 3.Quá trình nguyên tử hóa mẫu:....................................................................................10 3.1 Phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa: ............................................................................11 3.1.1 Nguyên tắc...............................................................................................................11 3.1.2 Những quá trình xảy ra trong ngọn lửa................................................................11 3.1.3 Tóm tắt các quá trình khi nguyên tử hóa mẫu.....................................................13 3.2 Phổ hấp thu nguyên tử lò Graphite (kĩ thuật không ngọn lửa).............................15 3.2.1 Nguyên tắc:............................................................................................................16 3.2.2 Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hóa mẫu.................................................16 3.2.3 Các yêu cầu hệ thống nguyên tử hóa mẫu...........................................................17 3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng.............................................................................................19 4.Những ưu và nhược điểm của phép do AAS..............................................................19 II. Ưng dụng xác định hàm lượng đồng chì trong thực phẩm.....................................20 1.Xác định hàm lượng Cu trong rau muống.................................................................22 2.Xác định hàm lượng chì trong thủy sản......................................................................23
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN: PHÂN TÍCH HĨA LÝ HIỆN ĐẠI ĐỀ TÀI: Tìm hiểu phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử ứng dụng xác định hàm lượng hàm lượng Cu, Pb, thực phẩm GVHD: NGUYỄN THỊ HẢI HỊA SVTH:NHĨM DANH SÁCH NHÓM Tên Sinh Viên MSSV NGUYỄN THỊ HUẾ 2022120204 TRẦN THỊ HOA HỒNG 2022120246 BÙI THỊ XUÂN NƯƠNG 2022120227 ĐÀO THỊ YẾN 2022120102 Tp.HCM, 2014 Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cơ tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tiểu luận này.Trong trình làm tiểu luận khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận xét góp ý, để chúng em sửa chữa rút kinh nghiệm Chân thành cảm ơn cô! ! MỤC LỤC I Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc: 2 Cấu tạo máy quang phổ hấp thu nguyên tử 2.2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu 2.3.Hệ thống đơn sắc máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 2.4 DETECTOR 10 3.Q trình ngun tử hóa mẫu: 10 3.1 Phổ hấp thu nguyên tử lửa: 11 3.1.1 Nguyên tắc .11 3.1.2 Những trình xảy lửa 11 3.1.3 Tóm tắt q trình nguyên tử hóa mẫu 13 3.2 Phổ hấp thu nguyên tử lò Graphite (kĩ thuật không lửa) 15 3.2.1 Nguyên tắc: 16 3.2.2 Các giai đoạn q trình ngun tử hóa mẫu .16 3.2.3 Các yêu cầu hệ thống nguyên tử hóa mẫu 17 3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng 19 4.Những ưu nhược điểm phép AAS 19 II Ưng dụng xác định hàm lượng đồng chì thực phẩm 20 1.Xác định hàm lượng Cu rau muống .22 2.Xác định hàm lượng chì thủy sản 23 III.TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….28 I.Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc: Trong điều kiện bình thường ngun tử khơng thu khơng phát lượng dạng xạ.Lúc nguyên tử tồn trạng thái Đó trạng thái bền vững nghèo lượng nguyên tử.Nhưng nguyên tử trạng thái tự do,nếu ta chiếu chùm tia sáng có bước sóng (tần số) xác định vào đám nguyên tử đó, ngun tử hấp thu xạ có bước sóng định ứng với tia xạ mà phát đươc q trình phát xạ Lúc nguyên tử nhận lượng tia xạ chiếu vào chuyển lên trạng thái kích thích có lượng cao trạng thái bản.đó tính chất đặc trưng ngun tử trạng thái hơi.Q trình gọi q trình hấp thu lượng nguyên tử tự trạng thái tạo phổ nguyên tử ngun tử đó.Phổ sinh q trình gọi phổ hấp thu nguyên tử Nếu gọi lượng tia sáng bị nguyên tử hấp thụ XE có: ΔE = (Cm - Eo) = hv ΔE = h.c / λ Trong Eo Cm lượng nguyên tử trạng thái trạng thái kích thích m h số Plank c tốc độ ánh sáng chân không λ độ dài sóng vạch phổ hấp thụ Như vậy, ứng với giá trị lượng ΔE; mà nguyên tử hấp thụ ta có vạch phổ hấp thụ với độ dài sóng đặc trưng cho q trình đó, nghĩa phổ hấp thụ nguyên tử phổ vạch Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất xạ mà phát trình phát xạ Quá trình hấp thụ xảy vạch phổ nhạy, vạch phổ đặc trưng vạch cuối nguyên tố Cho nên vạch phổ q trình hấp thụ phát xạ hai trình ngược Theo phương trình, giá trị lượng ΔE dương ta có q trình phát xạ; ngược lại giá trị ΔE nm ta có q trình hấp thụ Chính thế, tùy theo điều kiện cụ thể nguồn lượng dùng để ngun tử hóa mẫu kích thích ngun tử mà q trình xảy chính, nghĩa kích thích nguyên tử: + Bằng lượng Cm ta có phổ phát xạ nguyên tử, + Bằng chùm tia đơn sắc ta có phổ hấp thụ nguyên tử Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử đám nguyên tử mẫu lửa hay cuvet graphit môi trường hấp thụ xạ (hấp thụ lượng tia xạ) Phần tử hấp thụ lượng tia xạ hv nguyên tử tự đám Do đó, muốn có phổ hấp thụ nguyên tử trước hết phải tạo đám nguyên tử tự do, sau chiếu vào chùm tia sáng có bước sóng định ứng với tia phát xạ nhạy nguyên tố cần nghiên cứu Khi nguyên tử tự hấp thụ lượng chùm tia tạo phổ hấp thụ ngun tử Q trình phát xạ hấp thụ nguyên tử Eo: Mức lượng trạng thái Cm: Mức lượng trạng thái kích thích ΔE: Năng lượng nhận vào (kích thích) + hv: Photon kích thích + hv: Photon phát xạ Ta sử dụng nguồn xạ để chiếu vào” đám nguyên tử rời rạc”.Khi nguyên tử chuyển từ trạng thaí lên trạng thái kích thích nhờ nguồn xạ hình Hình 1: Sự chuyển dời trạng thái nguyên tử phép đo AAS Độ hấp thu tỷ lệ với nồng độ nguyên tố cần phân tích: A = KlC đó: A hay Abs độ hấp thu K hệ số hấp thu, số đặc trưng cho cấu tử hấp thu buớc sóng định l quãng đuờng xạ tiếp xúc với cấu tử hấp thu C nồng độ chất hấp thu Ta đo độ suy giảm cường độ xạ sau chiếu qua mẫu để tính độ hấp thu, từ tính hàm lượng nguyên tố cần phân tích Cấu tạo máy quang phổ hấp thu nguyên tử 2.1 Nguồn xạ: Muốn thực phép đo phổ hấp thu nguyên tử người ta cần phải có nguồn phát tia xạ đơn sắc (tia phát xạ cộng hưởng) nguyên tố cần phân tích để chiếu qua mơi trường hấp thụ.nguồn phát tia xạ đơn sắc phép đo phổ hấp thu nguyên tử thường đèn canh rỗng (HCL), đèn phóng điện khơng cực (EDL) đèn phổ liên tục có biến điệu (đã đơn sắc hóa) Nhưng dù loại nào, nguồn phát tia xạ đơn sắc phép đo phổ AAS phải thỏa mãn yêu cầu tối thiểu sau chấp nhận a Nguồn phát tia xạ đơn sắc phải tạo tia phát xạ nhạy (các vạch phát xạ nhạy, đặc trưng) nguyên tố cần phân tích Chùm tia phát xạ phải có cường độ ổn định, phải lặp lại nhiều lần đo khác điều kiện, phải điều chỉnh với cường độ mong muốn cho phép đo b Nguồn phát tia xạ phải cung cấp chùm tia phát xạ khiết bao gồm số vạch nhạy đặc trưng nguyên tố phân tích Phổ phải khơng đáng kể Có hạn chế ảnh hưởng vật lí phổ cho phép đo AAS c Chùm tia phát xạ đơn sắc nguồn cung cấp phải có cường độ cao, lại phải bền vừng theo thời gian phải khơng bị yếu tố vật lí khác nhiễu loạn, bị ảnh hưởng dao động điều kiện làm việc d Nguồn phát tia xạ đơn sắc phải bền lâu, không đắt tiền không phức tạp cho người sử dụng Tất nhiên yêu cầu yêu cầu quan trọng bắt buộc phải thỏa mãn, phép đo đạt kết xác, ổn định tin tưởng Riêng yêu cầu thứ chnm chước trường hợp cụ thể định Xuất phát từ nhiệm vụ yêu cầu phải thỏa mãn.Hiện phép đo phổ hấp thu nguyên tử, người ta thường dùng chủ yếu ba loại nguồn phát tia xạ đơn sắc + Đó Đèn catot rỗng (HCL) + Đèn phóng điện khơng điện cực (EDL) + Đèn phát phổ liên tục biến điệu(D2 ) Trong ba loại đó, đèn HCL dùng phổ biến Đèn phát phổ liên tục phát triển sử dụng vài năm nay, lại có nhiều ưu việt cácmáy nhiều kênh q trình phân tích tự động liên tiếp nhiều nguyên tố, nhiên giá thành đắt độ nhạy nên chưa dùng phổ biến Các loại nguồn đơn sắc khác nhau: • Đèn catot rỗng (HCL) Đèn phát tia xạ đơn sắc dùng sớm phổ biến phép đo AAS đèn catot rỗng (HCL) Đèn phát tia phát xạ nhạy nguyên tố kim loại catot rỗng Các vạch phát xạ nhạy nguyên tố thường vạch cộng hưởng đèn catot rỗng gọi nguồn phát tia xạ cộng hưởng, phổ phát xạ ngun tố mơi trường khí Về cấu tạo, đèn catot rỗng gồm có ba phần chính: -Phần thân đèn cửa sổ -Phần điện cực catot anot -Phần khí chứa đèn, khí tro He,Ar, hay N2 -Thân vỏ Thân đèn gồm có vỏ đèn, cửa sổ bệ đỡ điện cực anot catot Bệ đỡ nhựa PVC Thân vỏ đèn thuỷ tinh hay thạch anh Vỏ đèn có hai dạng Cửa sổ S đèn thuỷ tinh hay thạch anh suốt vùng UV hay VIS tùy thuộc vào loại đèn nguyên tố phát chùm tia phát xạ nằm vùng phổ Nghĩa vạch phát xạ cộng hưởng để đo phổ hấp thụ vùng nguyên liệu làm cửa sổ S phải suốt vùng - Điện cực Điện cực đèn catot anot Anot chế tạo kim loại trơ bền nhiệt W hay Pt Catot chế tạo có dạng hình xylanh hay hình ống rỗng có đường kình từ - mm, dài -6 mm kim loại cần phân tích với độ tinh ết cao (ít 99,9 %) Dây dẫn catot kim loại W hay Pt Cả hai điện cực gắn chặt bệ đỡ thân đèn cực catot phải nằm trục xuyên tâm đèn Anot đặt bên cạnh catot vòng bao quanh catot Hai đầu hai điện cực nối hai cực gắn chặt đế đèn, cắm vào nguồn điện nuôi cho đèn làm việc.Nguồn ni nguồn chiều 220-240 V - Khí đèn Trong đèn phải hút hết khơng khí nạp thay vào khí trơ với áp suất từ - 15 mHg Khí trơ argon, heli hay nitơ phải có độ cao 99,99 % Khí nạp vào đèn không phát phổ làm ảnh hưởng đến chùm tia phát xạ đèn làm việc điều kiện định tỉ số nguyên tử bị Ion hóa nguyên tử trung hồ phải khơng đổi Có đèn làm việc ổn định - Nguồn nuôi đèn Đèn đốt nóng đỏ để phát chùm tia phát xạ cộng hưởng nhờ nguồn điện chiều ổn định Thế làm việc đèn HCL thường từ 250 - 220V tùy thuộc vào loại đèn hãng chế tạo tùy thuộc vào nguyên tố kim loại làm catot rỗng Cường độ làm việc đèn catot rỗng thường từ 3- 50 ma tùy thuộc vào loại đèn HCL nguyên tố hãng chế tạo nó.Thế cường độ dịng điện làm việc đèn HCL có liên quan chặt chẽ với cơng để tách kim loại khỏi b ề mặt catot rỗng để tạo kim loại sinh chùm tia phát xạ đèn HCL • Đèn phóng điện khơng cực (EDL) Nguồn phát tia xạ đơn sắc thứ hai dùng phép đo phổ hấp thu nguyên tử đèn phóng điện khơng điện cực Loại đèn đèn HCL có nhiệm vụ cung cấp chùm tia phát xạ đặc trưng nguyên tố phân tích, biệt kim, đèn EDL cho độ nhạy cao hơn,ổn định đèn HCL Về cấu tạo, đèn EDL thực chất ống phóng điện mơi trường khí có chứa ngun tố cần phân tích với nồng độ định phù hợp để tạo chùm tia phát xạ bao gồm số vạch phổ nhạy đặc trưng nguyên tố phân tích Đèn EDL gồm phận: - Thân đèn: Một ống thạch anh chịu nhiệt, dài 18 - 15 cm, đường kính - cm Một đầu đèn EDL có cửa sổ S Cửa sổ cho chùm sáng qua phải suốt với chùm sáng Ngồi ống thạch anh cuộn cảm đồng Cuộn cảm có cơng suất từ 800 -400 W tùy loại đèn nguyên tố, nối với nguồn lượng cao tần HF phù hợp để nuôi cho đèn EDL làm việc Ngoài vỏ đất chịu nhiệt - Chất đèn vài miligam kim loại hay muối kim loại dễ bay nguyên tố phân tích, để tồn chất hóa bảo đảm cho áp suất kim loại đèn điều kiện nhiệt độ từ 800 – 5500C khoảng từ - 1,5 mmHg Chất thay 10 nung nóng, nóng chảy, q trình hóa ngun tử hóa hạt mẫu bột khơ Ở chất có q trình sinh phổ q trình phụ khơng sinh phổ diễn biến theo tính chất nhiệt hóa chất mẫu A Các q trình chính: Xảy thường theo hai chế chính: - Nếu lượng (nhiệt độ) hóa (Eh) hợp phần có mẫu nhỏ lượng nguyên tử hóa (Ea) nó, tức Eh Ea): MnAm (l) → n.M(r,l) + mA(l.r) → n.M(k) M(k) + n(hv) →Phổ AAS Các loại hợp chất muối kim loại với -sunphat, -photphat, -silicat, flo, thường theo chế II Cơ chế không ổn định, nên phép đo AAS ổn định, độ nhạy chế Vì người ta thường thêm vào mẫu muối halogen, hay axetat kim loại kiềm làm mẫu để hướng q trình xẩy theo chế ưu việt có lợi Đó hai chế q trình ngun tử hóa mẫu phân tích (q trình chính) 16 lửa đèn khí Nó q trình để tạo nguyên tử tự quy ết định cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử nguyên tố phân tích Yếu tố định q trình là: + Nhiệt độ lửa + Bản chất chất mẫu thành phần mẫu + Tác dụng ảnh hưởng chất phụ gia thêm vào mẫu B Các trình phụ: Bên cạnh trình chính, lửa đèn khí thường cịn có số trình phụ Các trình phụ thường ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ mức độ khác nhau, làm giảm cường độ vạch phổ, xảy tùy thuộc vào nhiệt độ lửa thành phần mẫu, ví dụ như: Sự Ion hóa ngun tố phân tích Q trình xảy dễ dàng nguyên tố Ion hóa thấp mức độ bị Ion hóa loại nguyên tử tùy thuộc vào nhiệt độ lửa Ion hóa nguyên tố Nếu Ion hóa nhỏ, bị Ion hóa nhiều Vì q trình có ý nghĩa lớn kim loại kiềm sau kiềm thổ 3.1.3 Tóm tắt q trình nguyên tử hóa mẫu Dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa Q trình aerosol hóa mẫu tạo thể sol khí Hóa hơi, ngun tử hóa MeA(r) ⇔ MeA(l) ⇔ MeA(k) Sự phân li, kích thích, hấp thụ, Ion hóa, phát xạ Sự khử oxy oxit cacbon 17 MeO + C → Me + CO Các phản ứng hóa học phụ khác (hợp chất bền nhiệt monoxit): Me + O → Me0 Me + C → MeCx 3.2 Phổ hấp thu nguyên tử lị Graphite (kĩ thuật khơng lửa) 3.2.2 Ngun tắc: Kĩ thuật ngun tử hóa khơng lửa q trình ngun tử hóa tức khắc thời gian ngắn nhờ lượng dịng điện cơng suất lớn mơi trường khí trơ Q trình ngun tử hóa xảy theo ba giai đoạn nhau: sấy khơ, tro hóa luyện mẫu, ngun tử hóa để đo phổ hấp thụ cuối làm cuvet Trong hai giai đoạn đầu chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết tốt Nhiệt độ cuvet graphit yếu tố định diễn biến trình nguyên tử hóa mẫu Ở người ta thường dùng lượng nhiệt nguồn lượng phù hợp để nung nóng, hóa nguyên tử hóa mẫu phân tích ống cuvet graphit hay thuyền tăng tan (Ta) nhỏ Nguồn lượng thường dùng dịng điện có cường độ dịng cao (từ 50 - 600 A) thấp (dưới 12 V) lượng dòng điện cao tần cảm ứng Dưới tác dụng nguồn lượng này, cuvet chứa mẫu phân tích nung nóng đỏ tức khắc mẫu hóa nguyên tử hóa để tạo nguyên tử tự trạng thái có khả hấp thụ xạ đơn sắc, tạo phổ hấp thụ nguyên tử Dụng cụ để nguyên tử hóa mẫu theo kĩ thuật có nhiều loại khác chế tạo tùy thuộc theo hãng phịng thí nghiệm Nhưng khái qt theo nhóm đây: + Các loại cuvet graphit + Các loại cốc graphit; + Các loại thuyền kim loại chịu nhiệt Trong loại trên, dùng phổ biến cuvet graphit, thoả mãn u cầu phép khơng lửa Về cuvet graphit, hang chế tạo 18 máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có cuvet graphit riêng cho máy họ hệ thống nguyên tử hóa khơng lửa tương ứng 3.2.2 Các giai đoạn q trình ngun tử hóa mẫu Hệ thống ngun tử hóa mẫu theo kĩ thuật khơng lửa + Buồng nguyên tử hóa cuvet graphit chứa mẫu phân tích để thực q trình ngun tử hóa; + Nguồn lượng để nung nóng đỏ lị graphit đến nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu điều khiển hay chương trình (programer) để đặt chương trình huy q trình ngun tử hóa mẫu theo giai đoạn định Ví dụ: Hãng Perkin Elmer có hệ thống khơng lửa HGA-70, HGA-400, HGA-5001 Hãng Philips'pye Unicam có SP9- 041 Tuy hãng có dụng cụ khác nhau, q trình ngun tử hóa dụng cụ xảy theo giai đoạn thời gian tổng cộng từ 80 - 60 giây Các giai đoạn là: a Sấy khô mẫu Đây giai đoạn q trình ngun từ hóa mẫu Nó cần thiết để đảm bảo cho dung mơi hồ tan mẫu bay nhẹ nhàng hồn tồn, khơng làm bắn mẫu, mẫu Vì khơng thực sấy tốt, mẫu bị bắn làm sai lệch kết phân tích Để thực q trình sấy tốt, loại mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát chọn nhiệt độ thời gian sấy cho phù hợp Nhiệt độ thời gian sấy khô loại mẫu phụ thuộc vào chất chất mẫu dung môi hồ tan Thực nghiệm cho thấy rằng, khơng nên sấy mẫu nhiệt độ cao sấy khô nhanh Nói chung nhiệt độ sấy khơ phù hợp ba số mẫu vô dung môi nước nằm khoảng từ 100 – 1500C thời gian từ 25-40 giây với lượng mẫu bơm vào cuvet nhỏ 100 μl Tất nhiên q trình sấy khơ chậm nhiệt độ thấp cho kết ổn định Việc tăng nhiệt độ sấy, từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cần thực từ từ, với tốc độ tăng nhiệt độ từ đến 50C giây phù hợp 19 Đối với mẫu có chứa chất hữu hay hồ tan dung mơi hữu cơ, thường phải sấy nhiệt độ thấp tốc độ tăng nhiệt độ phải chậm dung môi nước Với loại mẫu này, nhiệt độ sấy thường 1000C b Tro hoá luyện mẫu Đây giai đoạn thứ hai q trình ngun tử hóa mẫu Mục đích tro hóa (đốt cháy) hợp chất hữu mùn có mẫu sau sấy khô, đồng thời nung luyện nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa đạt hiệu suất cao ổn định Giai đoạn có ảnh hưởng nhiều đến kết phân tích, chọn nhiệt độ tro hóa khơng đầu hố số hợp chất bị phân huỷ giai đoạn này, nhiệt độ tro hóa cao Lí thuyết kết thực nghiệm xác nhận rằng, tro hóa mẫu từ từ nhiệt độ thấp nhiệt độ giới hạn phép đo luôn cho kết ổn định, nguyên tố có nhiệt độ tro hóa luyện mẫu giới hạn (Tr.) phép đo ET AAS Nhiệt độ tro hóa giới hạn nhiệt độ mà tro hóa mẫu nhiệt độ nhỏ nó, cường độ vạch phổ hấp thụ khơng đổi Cịn tro hóa mẫu nhiệt độ lớn nhiệt độ cường độ vạch phổ bị giảm khơng ổn định Nhiệt độ tro hóa giới hạn nguyên tố khác nhau, phụ thuộc vào chất nguyên tố phụ thuộc vào dạng hợp chất mà nguyên tố tồn tại, matrix (chất nền) mẫu c Nguyên tử hoá Đây giai đoạn cuối trình ngun tử hóa mẫu, lại giai đoạn định cường độ vạch phổ Song lại bị ảnh hưởng hai giai đoạn Giai đoạn thực thời gian ngắn, thông thường từ đến giây, đến 8-10 giây Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại lớn để đạt tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hóa thực phép đo cường độ vạch phổ Tốc độ tăng nhiệt độ thường từ 1800 – 25000C /giây, thông thường người ta sử dụng tốc độ tối đa.độ nguyên tử hóa nguyên tố khác Đồng thời nguyên tố có nhiệt độ nguyên tử hóa giới hạn Ta Nhiệt độ Ta phụ thuộc vào chất nguyên tố phụ thuộc mức 20 độ định vào trạng thái thành phần mẫu mà tồn tại, chất mẫu 3.2.3 Các yêu cầu hệ thống nguyên tử hóa mẫu a Hệ thống nguyên tử hóa phải hóa ngun tử hóa mẫu phân tích với hiệu suất cao ổn định, để đảm bảo cho phép đo có độ nhạy cao độ lặp lại tốt b Phải cung cấp lượng (nhiệt độ cao) đủ lớn, để nguyên tử hóa nhiều loại mẫu phân tích nhiều nguyên tố c Cuvet chứa mẫu để nguyên tử hóa phải có độ tinh khiết cao Không làm nhiễm bẩn mẫu, phổ phụ gây khó khăn cho phép đo nguyên tố cần phân tích d Hạn chế, có hay khơng có q trình phụ q trình ngun tử hóa mẫu thực phép đo e Tiêu tốn mẫu Đó yêu cầu tối thiểu cần thiết hệ thống trang bị nguyên tử hóa mẫu phép đo khơng lửa Trên sở yêu cầu này, hãng chế tạo máy phổ hấp thụ nguyên tử có hệ trang bị riêng cho máy họ Song nguyên tắc bước q trình ngun tử hóa 3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng Cùng với điều kiện sấy, tro hóa nguyên tử hóa mẫu trình bày trên, q trình ngun tử hóa mẫu theo kĩ thuật khơng lửa bị ảnh hưởng số yếu tố khác Các yếu tố ảnh hưởng khác nguyên tố có lại không gây ảnh hưởng - Trước hết môi trường khí trơ thực q trình ngun tử hóa - Yếu tố thứ hai cơng suất đốt nóng cuvet - Yếu tố thứ ba tốc độ đốt nóng cuvet - Yếu tố thứ tư loại cuvet graphit dùng để nguyên tử hóa mẫu Những ưu nhược điểm phép AAS Cũng phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử có ưu điểm nhược điểm định Các ưu điểm nhược điểm là: 21 a Ưu điểm - Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy độ chọn lọc tương đối cao Gần 60 nguyên tố hóa học xác định phương pháp với độ nhạy từ 1.10-4 đến 1.10-5 % Đặc biệt, sử dụng kĩ thuật ngun tử hóa khơng lửa đạt đến độ nhạy n.10-7% Chính có độ nhạy cao, nên phương pháp phân tích sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết kim loại Đặc biệt phân tích nguyên tố vi lượng đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra hóa chất có độ tinh khiết cao Đồng thời có độ nhạy cao nên nhiều trường hợp làm giàu nguyên tố cần xác định trước phân tích Do tốn ngun liệu mẫu, tốn thời gian, khơng cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao làm giàu mẫu Mặt tránh nhiễm bẩn mẫu xử lí qua giai đoạn phức tạp Đó cũnglà ưu điểm lớn phép đo phổ hấp thụ nguyên tử Ưu điểm thứ ba phương pháp động tác thực nhẹ nhàng Các kết phân tích lại ghi lại băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau Cùng với trang thiết bị người ta xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố mẫu Các kết phân tích lại ổn định, sai số nhỏ Trong nhiều trường hợp sai số không 15% với vùng nồng độ cỡ - ppm Hơn nữa, ghép nối với máy tính cá nhân (PC) phần mềm đặc hợp q trình đo xử lí kết nhanh dễ dàng, lưu lại đường chuẩn cho lần sau b Nhược điểm -phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có số hạn chế nhược điểm định Điều hạn chế trước hết muốn thực phép đo cần phải có hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền Do nhiều sở nhỏ khơng đủ điều kiện để xây dựng phịng thí nghiệm mua sắm máy móc - Mặt khác, phép đo có độ nhạy cao, nhiễm bẩn có ý nghĩa kết phân tích hàm lượng vết Vì mơi trường khơng khí phịng thí nghiệm phải khơng có bụi Các dụng cụ, hóa chất dùng phép đo phải có độ tinh khiết cao.cũng khó khăn ứng dụng phương pháp phân tích 22 - Mặt khác, phép đo có độ nhạy cao nên trang thiết bị máy móc tinh vi phức tạp Do cần phải có kĩ sư có trình độ cao để bảo dưỡng chăm sóc, cần cán làm phân tích cơng cụ thành thạo để vận hành máy Những yếu tố phục qua cơng tác chuẩn bị đào tạo cán - điểm phương pháp phân tích cho ta biết thành phần nguyên tố chất mẫu phân tích mà không trạng thái liên kết nguyên tố mẫu Vì phương pháp phân tích thành phần hóa học ngun tố mà II Ứng dụng xác định hàm lượng hàm lượng Cu, Pb, thực phẩm Xác định hàm lượng Cu 1.1 Phạm vi áp dụng: Phương pháp áp dụng để định lượng Cu thực phẩm phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử lửa 1.2 Nguyên tắc: Mẫu thực phẩm sau chiết kim loại định lượng kim loại dung dịch kỹ thuật quang phổ hấp thu nguyên tử lửa 1.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất chất chuẩn a thiết bị − Cân phân tích có độ xác 0.1mg − Tủ sấy hiệu chỉnh nhiệt độ − Bình định mức (Din A) : 50,100 ml − Pipet vạch (Din A) : 0.1ml, 0.2 ml, ml − Pipet bầu (Din A) : 1ml, 2ml, 5ml − Dụng cụ thủy tinh loại : Becher, Erlen… − Giấy lọc − Rây thí nghiệm − Bình phản ứng − Máy AAS : 0.45µm :250ml 23 b Hóa chất Nước cất lần Acid nitric đậm đặc 65% Acid clohdric đậm đặc 37% Dung dịch acid nitric 0.5mol/l: Pha 32ml acid nitric(C.2) nước (C.1) định mức lên lít Chuẩn Mn, Fe 1000 mg/l (Merk) Dung dịch acid nitric 0.1 N c Chất chuẩn Cu - Dung dịch chuẩn gốc 1000 ± mg/l, Merck - Dung dịch chuẩn thứ cấp d Bảo quản - Tất dung dịch chuẩn phải bảo quản ống thủy tinh có nắp đậy kín đặt nơi thống mát, khơ ráo, khơng có ánh sáng chiếu trực tiếp - vào, nhiệt độ không 300C Thời gian sử dụng dung dịch chuẩn gốc tùy thuộc vào nhà sản xuất Dãy chuẩn làm việc pha sử dụng ngày Chuẩn thứ cấp pha lại xây dựng đường chuẩn 1.4 Tiến hành a Chuẩn bị mẫu: Mẫu phân sau đưa đến phịng thí nghiệm, nghiền mịn rây qua rây cho đồng mẫu b.Xử lý mẫu trước phân tích: Cân khoảng 1g mẫu (chính xác đến 0.001) cho vào becher 150ml, thêm 10 ml HCl 2M Đun nóng làm bay dung dịch gần đến cạn bếp (không nung phần lại) Hòa tan phần lại vào 20ml HCl 2M đun sôi nhẹ (nếu cần thiết) Lọc nhanh qua giấy lọc, tráng giấy lọc phần lại nước cất, sau 24 định mức lên 100ml Đo độ hấp thu dịch lọc máy hấp thu nguyên tử (pha loãng dung dịch HCl 0.5M để đạt độ hấp thu nằm dãy chuẩn) Xác định nguyên tố kim loạitrên máy hấp thu nguyên tử c.Điều kiện phân tích Theo thơng số máy 1.5 Tính kết Hàm lượng kim loại M mẫu C *V C(mg/kg) = d/c dm * f m m Trong đó: - C : Nồng độ kim loại M mẫu, tính theo mg/kg - Cd/c : Nồng độ kim loại M tính từ đường chuẩn mg/l - m : Khối lượng mẫu (g) - Vm : Thể tích mẫu phân tích (ml) - f : Hệ số pha lỗng (nếu có) 25 2.Xác định hàm lượng chì thủy sản 2.1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định hàm lượng chì thủy sản sản phẩm thủy sản quang phổ hấp thụ nguyên tử 2.2 Nguyên tắc Mẫu thủy sản sau tro hóa lị nung hịa tan hồn toan acid clohydric lỗng Chì dung dịch mẫu xác định máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 2.3 Thiết bị dụng cụ - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có trang bị đèn catode chì rỗng bước sóng cài đặt 283,3 nm, sử dụng lửa axetylen – khơng khí với chiều rộng đầu đốt inch - Chén sứ dung tích 50 ml, độ sâu cm cốc thủy tinh có mỏ thạch anh, dung tích 100 ml - Tủ sấy nhiệt độ 150oC - Lò nung kiểm soát nhiệt độ khoảng từ 250 đến 600 oC với sai lệch không quá10oC - Dụng cụ thủy tinh rửa acid nitrit nồng độ 8N tráng lại nước cất trước sử dụng - Cân phân tích có độ xác loại đến 0,01g loại đến 0,0001g 2.4 Hóa chất chất chuẩn o Dụng dịch acid clohydric (HCL), nồng độ 1N: pha loãng 82 ml acid đậm đặc nước o o o o + cất đến 1000 ml Dung dịch acid nitrit (HNO3) nồng độ 1N Acid percloric (HCLO4) đậm đặc nồng độ 70,5% Oxit lantan (La2O3 ) Ethuylendinitrilotetraaxetat (EDTA) Dung dịch đệm Cho 163g EDTA vào bình định mức 2000 ml Sau thêm 200 ml nước cất lượng vừa đủ hydroxit amon (NH4OH) để hòa tan hết EDTA Thêm giọt thị methyl da cam vào dụng dịch EDTA 26 + Cho 500ml nước cất vào cốc thủy tinh từ từ cho thêm 600 ml dung dịch acid percloric đậm đặc, khuấy để nguội Sau đó, cho 50g oxit lantan vào cốc khuấy để hịa tan hết lượng acid lantan + Rót từ từ dung dịch oxit lantan vào dung dịch EDTA pha trên,vừa rót vừa khuấy mạnh Nếu cần thiết, thêm hydroxit amon vào dung dịch để giữ cho dung dịch có tính kiềm methyl da cam (dung dịch có màu vàng ) Định mức đến vạch nước cất - Dung dịch chì chuẩn + Dung dịch chuẩn gốc, 1,0 mg/ml Hịa tan 1,5985g nitrat chì chuẩn khoảng 500 ml dung dịch acid nitric nồng độ 1N Sau đó, định mức thành 1000 ml dung dịch acid nitric nồng độ 1N bình định mức + Dung dịch chuẩn trung gian, 10 mg/ml Lấy xác 10 ml dung dịch chuẩn gốc cho vào bình định mức 1000 ml,thêm 82 ml dung dịch acid clohydric nồng độ 1N vào bình Sau đó, định mức lên nước cất + Dung dịch chuẩn làm việc Pha loãng dung dịch chuẩn trung gian thành dung dịch chuẩn làm việc có hàm lượng chì 0,0; 0,2; 0,6; 1,0; 3,0; 5,0 10,0 mg Pb/ml dung dịch acid clohydric nồng độ 1N bình định mức dung tích 50 ml A Phương pháp tiến hành a Chuẩn bị mẫu trắng Làm bay ml dung dịch acid nitric đậm đặc chén sứ đến khơ bấp cách thủy Hịa tan cặn 20 ml dung dịch acid clohydric nồng độ 1N chuyển dung dịch vào bình định mức 25 ml Để nguội bình định mức tới vạch acid clohydric nồng độ1N Chú thích: Yêu cầu tổng hàm lượng chì mẫu trắng khơng lớn 10 mg b Chuẩn bị mẫu thử Cân khoảng 25,0 g mẫu cho vào chén sứ sấy khô tủ sấy thời gian nhiệt độ từ 1350C đến 1500C Chuyển chén sứ vào lò nung tăng nhiệt độ đến 500 0C Giữ nhiệt độ lò 5000C thời gian 16 để tro hóa mẫu Lấy chén sứ để nguội đến nhiệt độ phòng Cho ml acid nitric đậm đặc vào chén làm bay dung dịch chén vừa đến khô bếp cách thủy Đắt chén sứ trở lại vào lò nung nhiệt độ thường, sau tăng dần tăng nhiệt độ đến 500 0C giữ nhiệt độ khoảng Lấy chén ra, để nguội lặp lại thao tác tro có màu trắng hồn tồn 27 Cho 10 ml dung dịch acid clohydric nồng độ 1N vào chén có tro hịa tan tro cách đun nóng Chuyển gạn dung dịch vào bình định mức dunh tích 25 ml Đun nóng phần tro cịn lại chén lần , lần với ml dung dịch acid clohydric nơng độ 1N rót dung dịch vào bình định mức 25 ml nói Để nguội định mức tới vạch acid clohydric nồng độ 1N lắc c Tiến hành phân tích Tối ưu hóa điều kiện làm việc máy quang phổ hấp thụ nguyên tử bước sóng cộng hưởng 283,3 nm đặt tốc độ dòn hỗn hợp axetylen-khơng khí theo hướng dẫn nhà sabr xuất điều kiện làm việc chuẩn chì Xấy dựng đường chuẩn với hàm lượng chì lad 0,0; 0,2; 0,6; 1,0; 3,0; 5,0 10,0 mg/ml (4.2.7,c) dựa độ hấp thụ chúng Trong trường hợp tín hiệu nhận yếu, phải điều chỉnh độ khuếch có độ hấp thụ A dung dịch chuẩn ( hàm lượng 0,2 mg/ml) không nhỏ 1% Khi đường chuẩn có độ tuyến tính tốt, tiến hành đo độ hấp thụ dung dịch mẫu thử - mẫu trắng chuẩn bị sau: Đối với dung dịch mẫu thử trong, khơng có cặn lắng Tiến hành xác định độ hấp thụ lần theo bước sau đây: Bơm dung dịch chuẩn sau dung dịch mẫu thử Nếu số lượng mẫu nhiều bơm dung dịch chuẩn dung dịch mẫu thử cho đén bơm hết dung dịch chuẩn, mẫu thử - mẫu trắng Đối với dung dịch mẫu thử đục Thêm 1ml dung dịch đệm vào dung dịch ,mẫu thử mẫu trắng chuẩn bị dung dịch chuẩn Sau đó, tiến hành xác định độ hấp thụ dung dịch Tính hàm lượng chì mẫu thông qua đường chuẩn sau trừ mẫu trắng d Yêu cầu độ tin cậy phép phân tích • Độ lặp lại lần bơm Độ lệch chuẩn (CVs) tính theo độ hấp thụ lần bơm liên tiếp dung dịch chuẩn phải nhỏ 0,5% • Độ thu hồi (R) Độ thu hồi xác định cách sử dụng mẫu cho vào lượng dung dịch chì chuẩn biết xác nồng độ Độ thu hồi tính phải nằm khoảng từ 85% đến 115%, độ thu hồi trung bình phải lớn 0,9% B Tính kết Hàm lượng chì mẫu thử thủy sản tính theo cơng thức sau: 28 a Đối với dung dịch mẫu thử trong, khơng có cặn lắng CPb = b Đối với dung dịch mẫu thử đục phải bổ sung thêm dung dịch đệm CPb = mPb Trong đó: CPb: hàm lượng chì mẫu thử (mg/g) MPb:là hàm lượng chì có dung dịch mẫu tính theo đường chuẩn (mg/ml) 25: thể tích dung dịch acid clohydric nồng độ 1N dùng để hòa tan mẫu (ml) M: khối lượng mẫu thử (g) III.TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Luận, phương pháp phân tích phổ nguyên tử, nxb Đại Học Quốc Gia HN 2003, chương [2] Nguyễn Thị Hải Hịa,giáo trình phân tích hóa lý đại, đại học Cơng Nghiệp Thực Phẩm tpHCM 29 ... như: Sự Ion hóa ngun tố phân tích Q trình xảy dễ dàng nguyên tố Ion hóa thấp mức độ bị Ion hóa loại nguyên tử tùy thuộc vào nhiệt độ lửa Ion hóa nguyên tố Nếu Ion hóa nhỏ, bị Ion hóa nhiều Vì... chính: - Nếu lượng (nhiệt độ) hóa (Eh) hợp phần có mẫu nhỏ lượng nguyên tử hóa (Ea) nó, tức Eh