Thuc an chan nuoi, phan tich phot pho

Phospho là nguồn thức ăn cần thiết và quan trọng cần thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày của một số loài động vật, là nguồn cung cấp khoáng chất, vi lượng, chất xơ,… cho động vật. Nguyên tố phospho tồn tại nhiều trong thực vật và động vật. Phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp có độ chọn lọc và độ chính xác cao, phù hợp cho việc phân tích các nguyên tố trong thực phẩm. Vì vậy, em đã chọn đề tài : “ Xác định hàm lượng hàm lượng phospho trong thức ăn chăn nuôi bằng phương pháp trắc quang” để nghiên cứu, học hỏi và áp dụng những kiến thức em đã học được vào trong thực tế.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

//

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHOSPHO TRONG THỨC

ĂN CHĂN NUÔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG

CHUYÊN NGÀNH: HOÁ PHÂN TÍCH

Tp Hồ Chí Minh, năm 2011

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

• Khái quát về hàm lượng phospho trong thức ăn chăn nuôi

• Tìm hiểu về phương pháp lấy và bảo quản mẫu

• Phân tích hàm lượng phospho trong một số mẫu thực nghiệm

2 Ngày giao đồ án chuyên ngành: ngày 1 tháng 3 năm 2011

3 Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành: ngày 15 tháng 5 năm 2011

4 Giáo viên hướng dẫn:

T/p Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2011

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2011 NGƯỜI HƯỚNG DẪN

LỜI MỞ ĐẦU

Phospho là nguồn thức ăn cần thiết và quan trọng cần thiết và quan trọngkhông thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày của một số loài động vật, lànguồn cung cấp khoáng chất, vi lượng, chất xơ,… cho động vật Nguyên tốphospho tồn tại nhiều trong thực vật và động vật

Phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp có độ chọn lọc và

độ chính xác cao, phù hợp cho việc phân tích các nguyên tố trong thực phẩm Vì

vậy, em đã chọn đề tài : “ Xác định hàm lượng hàm lượng phospho trong thức

ăn chăn nuôi bằng phương pháp trắc quang” để nghiên cứu, học hỏi và áp

dụng những kiến thức em đã học được vào trong thực tế

LỜI CẢM ƠN

Thời gian trôi thật nhanh để giờ đây chúng em sắp phải rời ghế nhà trường

và bước vào một cuộc sống mới với đầy khó khăn và thử thách Với lòng mongmuốn cho chúng em luôn thành công trong cuộc sống, quí thầy cô đã hết lòngquan tâm dạy dỗ để cho chúng em có được những gì hôm nay Xuất phát từ lòngbiết ơn sâu sắc chúng em xin gửi tới quí thầy cô lời cảm ơn và lòng biết ơn chânthành nhất

Để hoàn thành đồ án không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em mà còn

là sự quan tâm lo lắng, dạy dỗ nhiệt tình, sự động viên, ủng hộ của tất cả thầy cô

và ban bè

Chúng em xin chân thành cám ơn các thầy cô của Khoa Hóa đã giúp đỡ,tạo điều kiện thuận lợi nhất, đặc biệt là cô Trần Thị Mai Liên người đã trực tiếphướng dẫn, quan tâm chúng em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

1.1 Lịch sử hình thành 8

1.4 Các hợp chất của photpho 12

1.5 Ứng dụng 15

1.7 Các phương pháp phân tích hàm lượng phospho 17

1.7.1 Phương pháp khối lượng 17

1.7.2 Phương pháp thể tích 18

(NH4)3[P(Mo3O10)4] + 23NaOH = NaNH4HPO4 + (NH4)MoO4 + 11Na2MoO4 + 11H2O 18

NaOH + HCl =NaCl +H2O 19

NH4+ + OH- = NH3 + H2O 19

(CH2)6N4.4(NH4)3[P(Mo3O10)4] +104NaOH + 18HCHO = 4Na2HPO4 + 48Na2MoO4 + 3(CH2)6N4 + 74H2O 19

1.7.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định PO43- 19

Hình 3.1: Đồ thị đường chuẩn của hàm lượng phospho 36

Nhận xét: Kết quả xây dựng đường chuẩn cho thấy, đường chuẩn P tuyến tính và tối ưu nhất với khoảng nồng độ 5 – 40 mg/L 36

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHỈ TIÊU

1.1 Lịch sử hình thành.

Phốtpho (từ tiếng Hy Lạp phosphoros, có nghĩa là "vật mang ánh sáng" và

nó cũng là tên gọi cổ đại của Sao Kim) đã được nhà giả kim thuật người Đức làHennig Brand phát hiện năm 1669 thông qua việc điều chế nước tiểu Làm việc

ở Hamburg, Brand đã cố gắng chưng cất các muối bằng cách cho bay hơi nướctiểu, và trong quá trình đó ông đã thu được một khoáng chất màu trắng phát sángtrong bóng đêm và cháy sáng rực rỡ Kể từ đó, chữ lân quang, liên quan đến cácánh sáng lân tinh của phốtpho, đã được sử dụng để miêu tả các chất phát sángtrong bóng tối mà không cần cháy Tuy nhiên bản chất vật lý của hiện tượng lânquang không trùng với cơ chế phát sáng của phốtpho: Brand đã không nhận rarằng thực tế phốtpho cháy âm ỉ khi phát sáng Là một nguyên tố hóa học trongbảng hệ thống tuần hoàn có ký hiệu P và số nguyên tử 15 Là một phi kim đa hóatrị trong nhóm nitơ, photpho chủ yếu được tìm thấy trong câc loại đá photphat vô

cơ và trong cơ thể sống

Do độ hoạt động hóa học cao, không bao giờ người ta tìm thấy nó ở dạngđơn chất trong tự nhiên Nó cũng là nguyên tố thiết yếu cho các cơ thể sống, Sửdụng rộng rãi trong các vật liệu cháy nổ, diêm, pháo hoa, thuốc trừ sâu, thuốcđánh răng và chất tẩy rửa

Hình 1.1: Bảng hệ thống tuần hoàn

1.2 Đồng vị

Các đồng vị phóng xạ của phốtpho bao gồm:

P32: chất tạo bức xạ beta (1,71 MeV) với chu kỳ bán rã 14,3 ngày Nó đượcdùng trong các phòng thí nghiệm khoa học nghiên cứu về sự sống, chủ yếu đểtạo ra các mẫu ADN và ARN đánh dấu phóng xạ Ví dụ để sử dụng trong cácphương pháp đánh dấu Northern hay đánh dấu Southem Do các hạt bêta caonăng lượng được tạo ra thâm nhập qua da và giác mạc, và do bất kỳ lượng P32nào được đi vào cơ thể theo các đường tiêu hóa, hô hấp hay hấp thụ qua đườngkhác đều hấp thụ lại xương và các acid nucleic, yêu cầu mọi người làm việc với

P32 bắt buộc phải dùng quần áo bảo hộ, găng tay và kính bảo hộ, và phải tránh sựtiến hành công việc trên các thùng chứa hở để bảo vệ mắt

P33: chất tạo bức xạ beta (0,25 MeV) với chu kỳ bán rã 25,4 ngày Nó đượcdùng trong các phòng thí nghiệm khoa học về sự sống trong các ứng dụng màbức xạ bêta thấp năng lượng là ưu thế hơn, ví dụ trong sắp xếp chuỗi ADN

1.3Tính chất phospho

1.3.1 Tính chất vật lý

Photpho có 3 dạng thù hình xác định, đó là photpho trắng, photpho tím haycòn gọi photpho đỏ và photpho đen Các dạng thù hình khác cũng có thể tồn tại.Phổ biến nhất là photpho trắng và photpho đỏ, cả hai đều chứa các mạng gồmcác nhóm phân bố kiểu tứ diện gồm nguyên tử photpho Các tứ diện của photphotrắng tạo thành các nhóm riêng, các tứ diện của photpho đỏ liên kết với nhauthành chuỗi Photpho trắng cháy khi tiếp xúc với không khí hay khi bị tiếp xúcvới nguồn nhiệt và ánh sáng Photpho cũng tồn tại trong các dạng ưa thích vềmặt động học và nhiệt động lực học Chúng được tách ra ở nhiệt độ chuyển tiếp

– 3,80C Một dạng gọi là dạng “ alpha”, dạng kia gọi là “ beta” Photpho đỏ làtương đối ổn định và thăng hoa ở áp suất 1 atm và 1700C nhưng cháy do va chạmhay nhiệt do ma sát Thù hình photpho đen tồn tại và có cấu trúc tương tự nhưgraphit, các nguyên tố được sắp xếp trong các lớp theo tấm lục giác và có tínhdẫn điện.

1.3.2 Tính chất hóa học

Photpho trắng

Photpho có khả năng phản ứng rất mạnh Ở trạng thái phân bố nhỏ,photpho trắng có khả năng bốc cháy ngay ở nhiệt độ thường Dạng khối lớn kémhoạt động hơn, trên 323K mới tự bốc cháy với ngọn lửa sáng trắng và phát nhiệtmạnh tạo thành diphotpho pentoxit

2P + 5/2O2  P2O5 ; Ho = -1512kJ/mol

Photpho trắng là chất khử rất mạnh Acid sunfuric đặc đun với photphotrắng bị khử xuống sunfua đioxit Acid nitric tác dụng photpho trắng bị khửxuống nitơ oxit Các dung dịch muối dễ bị khử như muối của kim loại quý bịkhử thành kim lọai khi đun nóng với photpho Photpho trắng phản ứng vớihalogen và lưu hùynh rất mạnh Photpho trắng tự oxi hóa khử trong dung dịchkiềm nóng tạo thành hidro photphua và muối hipophotphit

4P + 3OH- + 3H2O  PH3 + 3H2PO2

Photpho trắng rất độc: 0,1 gam photpho trắng lọt vào dạ dày có thể làmchết người Bởi vậy việc chứng minh photpho trắng trong kỹ thuật hình sự rấtquan trọng

Hình 1.2: Hình ảnh phospho trắng

Photpho tím (photpho đỏ)

Phospho tím hoạt động hóa học kém photpho trắng nhiều Photpho tự bốccháy trên 673K, không phát sáng ngoài không khí, không khử muối kim loại quýthành kim loại, phản ứng với các halogen và lưu hùynh ở nhiệt độ cao hơnphotpho trắng và thụ động với dung dịch kiềm

Axit hipophotphorơ (H 3 PO 2 )

Đun photpho trắng trong nước có sự tạo thành photphin và axithipophotphorơ do quá trình tự oxi hóa khử của photpho trắng

4P + 6H2O  3H3PO2 + PH3

Axit hipophotphorơ là axit một nấc với Ka = 8,5.10-2, có tác dụng khử mạnh

và bị oxi hóa thành axitphotphorơ hoặc axit photphoric, có cấu trúc phân tử

Axit hipophotphorơ tự oxi hóa khử ở 403 đến 413K tạo thành photphin vàaxit photphorơ

H3PO2 + 2H3PO2  PH3 + 2H3PO3

Nếu đun nóng hơn nhiệt độ trên thì axit hipotphorơ mới hình thành, tự oxihóa khử tạo thành photphin và axit photphoric

Axit hipophotphorơ và muối hipophotphit khử các muối vàng, bạc, thủyngân giải phóng kim loại

Tất cả các muối hipophotphit của kim loại đều dễ hòa tan trong nước Cấutạo của anion hipophotphit có dạng hình tứ diện không đều.

Axit photphorơ có tính khử mạnh chuyển thành axit photphoric Axitphotphorơ tự oxi hóa khử ở trạng thái khan khi nung nóng tạo thành photphin vàaxit photphoric

H3PO3 + 3H3PO3 PH3 + 3H3PO4

Axit photphorơ khử dung dịch muối kim loại quý thành kim loại, ví dụ:2AgNO3 + H3PO3  2Ag + HPO3 + 2HNO3

Sau khi phản ứng kết thúc, người ta lọc bỏ canxi sunfat không tan và côđặc dung dịch axit photphoric thu được lên nồng độ 20 – 50% Dung dịch nàychưa tinh khiết.

Phương pháp xử lí khô được tiến hành nung quặng photphat khô với thancốc và silic dioxit trong lò cao hay lò điện

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C  3CaSiO3 + 5CO + 2P

Khí thoát ra từ lò cao gồm hơi photpho và cacbonoxit, được đốt cháy bằngkhông khí với lượng dư để tạo thành diphotpho pentoxit

4P + 5O2  P4O10

Khí sau khi đã đốt photpho chứa điphotpho pentoxit dưới dạng khói có thểcho tác dụng với nước hoặc dung dịch axit photphoric 50% để chuyển thành axitphotphoric đậm đặc

P4O10 + 6H2O  4H3PO4

Bằng phương pháp này người ta có thể thu được dung dịch axit photphoric

85 – 90% và tương đối tinh khiết

Axit photphoric có độ tinh khiết được điều chế bằng cách đốt photpho tinhkhiết với không khí và cho diphotpho pentoxit có độ tinh khiết cao này hợpnước

Tính chất vật lí: Ở nhiệt độ bình thường axit photphoric là chất rắn kết tinh,không màu, không mùi, nóng chảy ở 315,45K, có khối lượng riêng 1,88g/cm3,hòa tan vô hạn trong nước

Trên thị trường axit photphoric có nồng độ 85 – 90%, có khối lượng riêng1,70 – 1,75g/cm3, dung dịch này sánh đặc nhưng có thể rót ra chai lọ được Nếunồng độ cao hơn nữa thì độ nhớt tăng lên và không thể lấy ra một cách dễ dàng

Tính chất hóa học: Axit orthophotphoric là axit ba nấc, có độ mạnh trungbình và hinh thành ba loại muối: muối bậc một (M(I)H2PO4), muối bậc hai(M2(I)HPO4) và muối bậc ba Me3(I)PO4 (hay còn gọi là các muối axit và muốitrung hòa), có cấu trúc phân tử:

P

O HO

HPO42− PO43−

Hình 1.4: Sự phân li của axit

Sự phân li axit được thực hiện qua ba nấc rõ rệt

quét thành lớp mỏng ở hai bên bao diêm tạo thành mặt phẳng để quẹt diêm Đầuque diêm thường hợp thành từ antimon sunfua (chất cháy), kali clorat (chất cungcấp oxi) và chất kết dính Khi quẹt diêm vào bao diêm chỗ có quét bột photpho

đỏ, một ít photpho bị kéo theo cùng với Clorat bắt lửa ở nhiệt độ cao do ma sát

và đốt cháy đầu que diêm Để duy trì ngọn lửa tốt, người ta làm que diêm bằng

gỗ mềm, xốp, có tẩm parafin và để không có than hồng sau khi que diêm đã tắtlửa, các que diêm được xử lí với dung dịch natri photphat

Các phốtphat được dùng trong sản xuất các loại thủy tinh đặc biệt được sửdụng trong các loại đèn hơi natri

Tro xương, phốtphat canxi, được sử dụng trong sản xuất đồ sứ

Tripolyphốtphat natri được sản xuất từ axít phốphoric được sử dụng trongbột giặt

Axít phốtphoric được sản xuất từ phốtpho nguyên tố được sử dụng trong cácứng dụng như các đồ uống chứa sôđa Người ta còn dùng nó trong thuốc đánhrăng Phốtphat trinatri được dùng trong các chất làm sạch để làm mềm nước vàchống ăn mòn cho các đường ống/nồi hơi

Phốtpho được sử dụng rộng rãi để sản xuất các hợp chất hữu cơ chứaphốtpho, thông qua các chất trung gian như clorua phốtpho và sulfua phốtpho.Các chất này có nhiều ứng dụng, bao gồm các chất làm dẻo, các chất làm chậmcháy, thuốc trừ sâu, các chất chiết và các chất xử lý nước

Nguyên tố này cũng là thành phần quan trọng trong sản xuất thép, trong sảnxuất đồng thau chứa phốtpho và trong nhiều sản phẩm liên quan khác

Phốtpho trắng được sử dụng trong các ứng dụng quân sự như bom lửa, tạo

ra các màn khói như trong các bình khói và bom khói, và trong đạn lửa

Phốtpho đỏ được sử dụng để sản xuất các vỏ bao diêm an toàn, pháo hoa vànhất là mêtamphêtamin (C10H15N)

Với một lượng nhỏ, phốtpho được dùng như là chất thêm vào cho các loạibán dẫn loại n

Phốtpho P32 và phốtpho P33 được dùng như là các chất phát hiện dấu vếtphóng xạ trong các phòng thí nghiệm hóa sinh học

1.6 Tổng quan về thức ăn chăn nuôi

Trong thức ăn hỗn hợp thì nguồn cung cấp

năng lượng chính là cám gạo, bắp, khoai mì Các

nguồn khác như cám mì, phụ phẩm của chế biến

khoai mì (bột ngang, bột vàng) Nguồn cung

protein là bột cá, khô dầu đậu nành Một số phụ

phẩm khác như khô dầu phộng, xác dừa cũng được

sử dụng tùy vùng và tùy theo giá cả Trong đó phospho là nguyên tố dinhdưỡng quan trọng đối với sự phát triển của động vật Trong các hệ sinh thái sự

dư thừa phốtpho có thể là một vấn đề, đặc biệt là trong các hệ thủy sinh thái, xemthêm sự dinh dưỡng tốt và bùng nổ tảo

1.7 Các phương pháp phân tích hàm lượng phospho.

1.7.1 Phương pháp khối lượng

Mẫu sau khi vô hóa, loại tạp chất( chất không tan), hòa tan trong acid đểchuyển về dạng phosphate Kết tủa phosphate ở dạng muối képNH4MgPO4.6H2Obằng hỗn hợp (Mg + NH4+) Lọc rửa, than hóa, tro hóa chuyển kết tủa về dạngcân Mg2P2O7 Cân dạng cân và tính ra % phosphate có trong mẫu

• Hỗn hợp thuốc thử magie: Mg + NH4+: ( dung dịch trong suốt)

•

1.7.2 Phương pháp thể tích

PO43- được xác định dựa trên hiện tượng khi có mặt muối amoni molypdat(NH4)2MoO4 trong môi trường acid HNO3, ion PO43- tạo nên kết tuả dạng muốiphức dị đa amoni phospho molydat màu vàng theo phản ứng:H3PO4 + 12 (NH4)2MoO4 + 21 HNO3 = (NH4)4 [P(Mo3O10)4] + 21NH4NO3 + 12H2O

Kết tủa không tan trong HNO3, tan một phần trong HCl và H2SO4, tan hoàn toàn trong kiềm.Hoà tan kết tủa amoni photpho molypđat đã rửa sạch hết axit bằng một lượng dư NaOH có nồng độ xác định

(NH4)3[P(Mo3O10)4] + 23NaOH = NaNH4HPO4 + (NH4)MoO4 + 11Na2MoO4 +

11H2O

Chuẩn độ lượng NaOH dư bằng dung dịch HCl có nồng độ xác định vớichỉ thị phênolphtalein

NaOH + HCl =NaCl +H2O

Tuy nhiên khi hoà tan kết tủa amonimolypđat bằng NaOH thường mấtthêm một lượng NaOH do phản ứng

1.7.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định PO 4

3-Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử đo P có thể sử dụng 3 loại phứcmàu: molypđen xanh, vanadomolypdophosphoric, phosphomolypdat Nhữngphương pháp đo ngày càng tăng độ nhạy và trở nên phổ biến.Phương pháp trắcquang sử dụng molypđen xanh dựa vào phép đo màu xanh của heteropolyacidbằng phản ứng phosphate và molypdat được khử bằng axit ascorbic Cường độmàu, độ bền màu và ảnh hưởng bởi sự có mặt các nguyên tố khác phụ thuộc vào

sự lựa chọn chất khử Phương pháp trắc quang dùng orthophosphate, vanadat,molypdat kết hợp trong dung dịch axit không nhạy bằng dùng xanh molyđen tuynhiên lại chọn lọc hơn với P, các ion ngăn cản bị loại khỏi quá trình Phươngpháp dùng để xác định P trong đá, khoáng, quặng sắt, thép cácbon, thép không rỉ,

P trong đồng đỏ và đồng thau, thực vật và nhiều đối tượng khác

Phương pháp này áp dụng đối với thức ăn chăn nuôi có hàm lượng phosphonhỏ hơn 50g/kg Đây là phương pháp đặc biệt thích hợp cho việc phân tíchnhững sản phẩm có hàm lượng phospho thấp Đối với những sản phẩm có hàmlượng phospho cao hơn, nên áp dụng phương pháp phân tích trọng lượng sửdụng quinolin phosphomolybdat

2.2 Nguyên tắc:

Mẫu thử hoặc được tro hóa bằng vôi và làm nóng bằng acid ( trường hợpthức ăn chăn nuôi hữu cơ) hoặc oxit hóa bằng hỗn hợp acid sunfuric và acidnitric ( trường hợp thức ăn dạng lỏng và hỗn hợp khoáng) Phần dung dịch acidđược trộn với thuốc thử molipdovanadat tạo phức màu vàng được đo trên máyquang phổ ở bước sóng 430nm

PO43- +2 VO43- + 10 MoO42- + 29 H+ → H5 [ P(Mo10V2 O40)] +12 H2O