Xác định hàm lượng nitrat trong rau dền bằng phương pháp trắc quang và phương pháp sắc kí ion

khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm trờng đại học vinh khoa hóa học ====== trịnh thị trâm khóa luận tốt nghiệp Đại học xác địNH hàm lợng nitrat trong cây rau dền bằng phơng pháp trắc quang và phơng pháp sắc kí ion chuyên ngành : hóa phân tích Ngời hớng dẫn: Th.s. Võ Thị Hòa Vinh 5/2006 Trang 1- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm lời cảm ơn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo Võ Thị Hòa đã tận tình h- ớng dẫn ,giúp đỡ nhiệt tình cho em trong quá trình thực hiện đề tài. Nhân dịp này, em cũng xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong tổ hóa phân tích , các thầy cô giáo ở phòng thí nghiệm cùng các thầy cô giáo trong khoa cũng nh bạn bè và gia đình đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt khóa luận này. Em xin gửi tới các thầy cô giáo lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất. / Sinh viên khóa 43 ngành hóa trịnh thị trâm Trang 2- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm Mục lục Phần mở đầu . phần A. Phần tổng quan . I. Tính chất của Nitrat . II. Phơng pháp lấy mẫu thực vật . III. Tổng quan các phơng pháp xác định Nitrat III.1. Phơng pháp thể tích III.2. Phơng pháp phân tích trắc quang . III.3. Phơng pháp điện thế dùng điện cực chọn lọc ion III.4. Phơng pháp sắc kí ion IV. Xử lý thống kê các số liệu thực nghiệm . Phần B. Phần thực nghiệm I. Hóa chất dụng cụ thiết bị máy móc II. Pha chế dung dịch III.Tiến hành thực nghiệm III.1. Chọn các điều kiện tối u để xác định IV. Nghiên cứu khả năng khử màu của một số chất V. Xét khả năng ảnh hởng của một số ion cản . VI. Tiến hành phân tích mẫu tự tạo VII. Tiến hành xác định hàm lợng NO 3 - trong mẫu phân tích khi dùng các chất khử màu VIII. Xác định hàm lợng NO 3 - bằng phơng pháp sắc kí ion . VIII.1 Lựa chọn chế độ đo. . VIII.2. Xây dựng sắc đồ chuẩn VIII.3.Khảo sát ảnh hởng của ion sunphat . VIII.4. Khảo sát ảnh hởng của phơng pháp . Trang Trang 3- khãa luËn tèt nghiÖp TrÞnh ThÞ Tr©m VIII.5 Ph©n tÝch mÉu rau DÒn ®á vµ rau DÒn xanh …………………… C. kÕt luËn………………………………………………………………………. tµi liÖu tham kh¶o………………………………………………………… . Trang 4- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm phần mở đầu Hằng ngày chúng ta sống cùng cỏ cây hoa lá, rau thơm quả ngọt . Chúng ta thờng xuyên ăn rau quả, cá thịt để bồi dỡng sức khỏe cho mình. Những thứ đó ngoài chất dinh dỡng đem lại cho con ngời, nó còn là những vị thuốc rất hay, chữa đợc nhiều bệnh mà chúng ta ít biết đến. Rau Dền cũng là loại rau nằm trong thứ đó. Nó đợc dùng phổ biến trong nhân dân để nấu canh, làm thuốc. Có vị lạnh ngọt, không độc. Nó có tác dụng hoạt thái, sát trùng, lợi khiến, chữa lở môi Tuy nhiên trong thành phần của rau Dền nói riêng và rau quả t ơi nói chung đều luôn luôn chứa các thành phần của nitơ với những dạng khác nhau nh Nitrat, Nitrit, amôn, prôtêin, và các dạng chất hữu cơ khác. trong đó Nitrat là dạng oxy hóa cao nhất trong chu trình nitơ và thờng đạt đến nồng độ đáng kể trong giai đoạn cuối cung của quá trình oxy hóa sinh học. Ngời ta khẳng định đợc rằng, hàm lợng Nitrat trong cây, trong nớc v ợt quá giới hạn cho phép sẽ gây nhiều tác hại cho cơ thể, độc cho phôi thai. Nó còn gây ảnh hởng đến thành ruột; tạo thành Nitrit gây phản ứng vi sinh ở dạ dày và đờng ruột; Nitrit sinh ra sẽ kết hợp với hồng cầu (Hêmoglobin) trong máu sau đó chuyển thành Methemoglobin amin là chất ngăn cản việc liên kết và vận chuyển oxy, gây bệnh thiếu oxy trong máu và sinh ra bệnh máu trắng.v.v Ngoài ra, Nitrit còn có thể nitro hóa các amin và amit trong môi trờng axit yếu thành các Nitrosamin là tác nhân gây ung th, quái thai.v.v Nh vậy, việc xác định hàm lợng Nitrat trong rau Dền nói riêng và trong thực vật nói chung là rất có ý nghĩa quan trọng trong đời sống thực tiễn. Đã có nhiều phơng pháp định lợng Nitrat trong thực vật nh phơng pháp thể tích, phơng pháp trắc quang, phơng pháp điện thế dùng điện cực chọn lọc ion, Với điều kiện cho phép của phòng thí nghiệmhóa học, trong đề tài này, chúng tôi chọn phơng pháp trắc quang và một phơng pháp mới là phơng pháp sắc kí ion để xác định hàm lợng Nitrat trong rau Dền. Vì phơng pháp trắc quang có tính u việt, có độ nhạy cao, chọn lọc ; còn ph ơng pháp sắc kí ion là phơng Trang 5- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm pháp hiện đại, nhanh, dễ thực hiện, đồng thời đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân tích. Khi phân tích hàm lợng Nitrat (NO 3 - ) trong thực vật bằng phơng pháp trắc quang, đặc biệt là đối với loại rau Dền đỏ sẽ gặp khó khăn vì mẫu chiết thờng có màu. Do đó, chúng tôi sẽ đi sâu nghiên cứu khả năng khử màu của một số chất. Trong giới hạn đề tài này, ngoài phần mở đầu và phần tổng quan tài liệu, tôi đặt ra các nhiệm vụ thực hiện nh sau: 1. Chọn các điều kiện tối u để xác định hàm lợng Nitrat (NO 3 - ) bằng phơng pháp trắc quang với thuốc thử axit đisunfofenic. 2. Xây dựng đờng chuẩn. 3. Tiến hành phân tích hàm lợng Nitrat (NO 3 - ) trong rau Dền đỏ và rau Dền xanh bằng phơng pháp trắc quang với thuốc thử là axit Đisunfofenic: Nghiên cứu khả năng sử dụng của chất khử màu (than hoạt tính và muối nhôm sunfat) đối với phép phân tích. Nghiên cứu khả năng ảnh hởng của ion Cl - , ion NO 2 - đối với phép phân tích. Tiến hành xác định hàm lợng NO 3 - trong mẫu phân tích khi dùng nớc cất để chiết mẫu với các điều kiện tối u đã chọn. 4. Bớc đầu nghiên cứu khả năng xác định Nitrat trong rau Dền bằng phơng pháp sắc kí ion. phần A . Phần tổng quan Trang 6- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm I. tính chất của nitrat (no 3 -- ) [9]: I.1. Tác dụng với H 2 SO 4 đặc. Khi cho axit sunfuric đặc tác dụng với Nitrat rắn thì có khí NO 2 (màu nâu) bay ra. Axit sunfuric loãng không có tác dụng gì với các Nitrat nhng lại phân hủy đợc các nitrit. I.2. Tác dụng với FeSO 4 trong H 2 SO 4 . Trộn dung dịch thử với một thể tích bằng nhau dung dịch FeSO 4 rồi nhỏ cận thẩn dung dịch H 2 SO 4 đặc theo thành ống nh thế nào đó để axit xuất chậm trộn lẫn với dung dịch nớc. ở giới hạn tiếp xúc với hai chất lỏng sẽ xuất hiện một vành màu nâu của phức FeSO 4 .NO. Phơng trình phản ứng nh sau: 8FeSO 4 +2HNO 3 +3H 2 SO 4 2(FeSO 4. NO)+3Fe 2 (SO4)+4H 2 O I.3. Tác dụng với Zn, Al trong môi trờng kiềm. Kim loại Zn, Al bị ion NO 3 -- oxy hóa trong môi trờng kiềm đến NH 3 . Phản ứng: NO 3 -- +4Zn +7OH -- =NH 3 +4ZNO 2 2-- +2H 2 O NO 2 -- +3Zn +5OH - =NH 3 +3ZnO 2 2-- +H 2 O Cho vào dung dịch cần thử một ít kiềm răn và thả vào đó môt miếng kẽm hoặc nhôm rồi đun sôi.Sau 1-2 phút ngời ta nhận ra amoniăc bằng mùi đặc trng của nó. I.4. Tác dụng với KI. HNO 3 đặc phản ứng mạnh với KI làm tách ra Iot tự do, HNO 3 loãng và các nitrat không phản ứng với KI . 8 HNO 3 đặc +6KI 2NO +3I 2 +6KNO 3 +4H 2 O I.5. Tác dụng với Cu trong H 2 SO 4 đặc . Phản ứng xảy ra theo phơng trình: 2NO 3 -- +8H + +3Cu = 3Cu 2+ +2NO +4H 2 O . I.6. Tác dụng với Zn, Al trong môi trờng axit. Trang 7- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm Chuẩn bị một dung dịch thử chứa ion NO 3 - , cho một ít axít axêtíc vào, sau đó thả vào đó một miếng Zn hoặc một miếng Al và đốt nóng. Phản ứng xảy ra nh sau : 2NO 3 -- + Zn +CH 3 COOH 2NO 2 -- +Zn(CH 3 COO) 2 +2CH 3 COO -- +2H 2 O I.7. Tác dụng với bruxin C 23 H 26 O 4 Đổ vào dung dịch thử 4 thể tích dung dịch axit sunfuric đặc, làm lạnh cận thẩn rồi đổ vào đó một ít tinh thể bruxin. Màu đỏ sẽ xuất hiện và khi để yên thì chuyển thành màu vàng của kim loại. Tốt nhất là thực hiện phản ứng theo cách sau: Rót 1 ít axit sunfuric đặc vào 1 chén sứ nhỏ, thêm 1 ít tinh thể bruxin và khoảng 5ml dung dịch thử. Nếu có ion natri thì sẽ xuất hiện màu vàng chói giống nh màu của vàng kim loại. I.8. Tác dụng với antipirin . Lấy 1 thể tích dung dịch thử, thêm vào đó 1/2thể tích nớc 5% của antipirin va 3/2thể tích axit sunfuric đặc, sau khi lắc cận thẩn thì ta sẽ có màu đỏ thắm xuất hiện do sự tạo thành nitroantipirin. Khi pha loãng dung dịch với nớc thì màu đỏ son sẽ xuất hiện. I.9. Tác dụng với nitron (điphênyl endanylo đihyđrô triazônl) Nhỏ 1 đến 2 giọt axit sunfuric đặc vào 10ml HNO 3 loãng (0,02M). Đun nóng hỗn hợp đến gần sôi rồi thêm vào 1đến 2 ml dung dịch nitron trong CH 3 COOH(hòa tan 10g nitron trong 100ml CH 3 COOH 5%) và làm lạnh nhanh sau 1 lúc sẽ xuất hiện những tinh thể hình tim có sợi màu trắng trông rất đẹp. Phản ứng này không đặc trng, bởi nhiều ion Br -- , NO 2 -- , CrO 4 2-- , ClO 4 -- , ClO 3 -- .cũng tạo với nitron 1 hợp chất ít tan I.10. Tác dụng với axit đisunfofenic. 3HNO 3 + C 6 H 3 OH(H 2 SO 3 ) 2 C 6 H 2 OH(NO 2 ) 3 +2H 2 SO 4 +H 2 O C 6 H 2 OH(NO 2 ) 3 + NaOH C 6 H 2 (NO 2 ) 3 ONa +H 2 O Phản ứng này dùng để xác định hàm lợng NO 3 bằng phơng pháp phân tích trắc quang . Trang 8- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm II. Phơng pháp lấy mẫu thực vật [15,16]. II.1. Kỹ thuật lấy mẫu. Mẫu cho kết quả phân tích tốt trớc hết cần phải lấy mẫu thật cẩn thận, với lợng chính xác, điển hình. Chọn mẫu trung bình để phân tích (mẫu có số lợng lớn).Cần thiết phải lấy mẫu cây đúng, phản ánh đặc điểm thực tế của cây trồng. Khi phân tích mẫu phải đợc rửa sạch bằng nớc cất và thấm khô bằng giấy lọc. Sau khi chọn đợc mẫu thì một khâu quan trọng nhất là phải cố định mẫu nếu nh không tiến hành phân tích ngay. II.2.Cách lấy mẫu . Chọn lấy mẫu cây không quá già và cũng không quá non, có màu đậm, đặc trng . Mẫu cây lấy cần tránh những cây bị bệnh, bị sâu hoặc quá tốt. Cần tránh lấy mẫu cây khi vừa mới phun thuốc trừ sâu hay phun thuốc kích thích. II.3. Xử lý mẫu. II.3.1. Phơi khô, nghiền và rây. Mẫu cây lấy về đợc cắt nhỏ cỡ 0,2cm bằng kéo hoặc dao không rỉ; sau đó đem phơi khô trong không khí. Không nên dùng máy để sấy ngay mà sau khi mẫu đã héo khô mới cho vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 60 đến 70 0 C (nên dùng tủ sấy có quạt thông gió). Mẫu đã khô giòn thì đem tán thành bột bằng cối sứ và rây qua 1mm. Mẫu càng khô giòn, càng dễ tán. Sau đó cho mẫu bột vào lọ nút kín, ngoài lọ dán phiếu ghi mẫu để phân biệt. II.3.2.Mẫu phân tích tơi . Một số mẫu phân tích thực vật chứa thành phần chất phân tích dễ bị thay đổi trong quá trình phơi khô. Bởi vậy buộc phải đem phân tích ngay mẫu tơi lúc mới mang về. Mẫu sau khi lấy đợc cắt nhỏ, trộn đều rồi dùng cối sứ giã nhuyễn hoặc dùng máy xay sinh tố. Chuyển mẫu về dạng dung dịch rồi đem phân tích. Nếu mẫu có màu hoặc đục thì có thể dùng dung dịch muối loãng để chiết hoặc dùng Trang 9- khóa luận tốt nghiệp Trịnh Thị Trâm chất hấp phụ để hấp phụ màu của dung dịch phân tích hoặc có thể cho thêm vài giọt HClO 4 vào. III. tổng quan các phơng pháp định lợng NITRAT ( NO 3 - ). III.1.Phơng pháp thể tích [1,3,14]. Cho dung dịch chứa NO 3 - tác dụng với dung dịch Fe 2+ d đã biết nồng độ chính xác trong môi trờng axit HCl loãng. Sau đó chuẩn độ lợng d Fe 2+ bằng dung dịch chuẩn KMnO 4 . Từ đó ta sẽ xác định đợc hàm lợng NO 3 - trong mẫu. III.2.Phơng pháp phân tích trắc quang [4,11,13,15,16]. Nguyên tắc của phơng pháp : Dựa vào việc chuyển các cấu tử cần định l- ợng thành hợp chất hấp thụ ánh sáng và đo độ hấp thụ ánh sáng để suy ra lợng chất cần nghiên cứu trong dung dịch. Phơng pháp phân tích trắc quang gắn liền với các hợp chất màu, dùng màu sắc để phân tích đối tợng nghiên cứu. Nó đợc tiến hành theo các bớc sau : - Chuyển các đối tợng nghiên cứu về dạng dung dịch. - Khảo sát các điều kiện tối u. - Tạo các hợp chất màu với thuốc thử thích hợp . - Đo mật độ quang ở mật độ quang tối u. - Đánh giá kết quả phân tích Phơng pháp này dựa trên cơ sở của định luật buge_lambe_bia. Biểu thức của định luật nh sau: A=.l.C Trong đó : A: mật độ quang của dung dịch xác định đợc trên máy so màu . A = lg Io I ; I 0 : cờng độ dòng sáng tới. I : cờng độ dòng sáng sau khi bị hấp thụ. : hệ số hấp thụ phân tử gam (phụ thuộc vào bản chất của dung dịch màu). l : bề dày của dung dịch màu. C : nồng độ của dung dịch màu. Trang 10-