Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất màu

- Lấy 50 ml dung dịch Asen(III) 50g/l vào bình phản ứng của hệ tạohợp chất màu, thêm 1ml dung dịch KI 10%, 10ml dung dịch HCl 15% , và 4g Zn, đồng thời lắp bình hấp thụ của hệ tạo phức đã có sẵn 4ml dung dịch bạc Đietylđithiocacbamat vào bình phản ứng. Khuấy từ ở bình phản ứng trong thời gian 20 phút. Dạng asen này phản ứng với hidro mới sinh tạo thành khí (AsH3) trong môi trƣờng axit (pH=1). Khí Asin giải phóng đƣợc hấp thụ trong dung dịch bạc đietylđithiocarbamat tạo hợp chất màu, sau đó, lấy phần hợp chất màu vừa tạo đƣợc đem đo phổ ở dải sóng 350nm - 750nm, với dung dịch so sánh là Clorofom, ta thu đƣợc phổ hấp thụ của hợp chất màu nghiên cứu ở hình 3.1.

Hình 3.1. Phổ hấp thụ của thuốc thử và phổ hấp thụ của hợp chất màu của Asen

- Dựa vào phổ hấp thụ của thuốc thử và phổ hấp thụ của phức màu của Asen

cho thấy hợp chất màu có đỉnh hấp thụ đạt cực đại tại bƣớc sóng λmax= 520nm. Cũng tại bƣớc sóng này thuốc thử Bạc đietylđithiocacbamat và dung dịch clorofomkhông có đỉnh hấp thụ, vì vậy, để đảm bảo độ chính xác và độ nhạy của phép phân tích, chúng tôi chọn bƣớc sóng λ= 520nm, khi khảo sát mật độ quang trong các phép đo về sau.

Dung dịch so sánh đƣợc sử dụng trong các phép đo là Clorofom vì tuy thuốc thử Bạc đietylđithiocacbamat có màu, song vì thuốc thử Bạc đietylđithiocacbamat và dung dịch clorofom đều không có đỉnh hấp thụ tại bƣớc sóng 520nm. Vì thế, trong các phép đo về sau chúng tôi sử dụng dung dịch so sánh là clorofom.

3.1.3. Khảo sát thời gian tối ưu cho việc tạo hợp chất màu.

Để xét đến khoảng thời gian nào thì phức có độ quang ổn định, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tới sự tạo hợp chất màu nhƣ sau: - Lấy 50 ml dung dịch Asen(III) 50g/l vào bình phản ứng của hệ tạo Asin, thêm 1ml dung dịch KI 10%, 10ml dung dịch HCl 15% , và 4g Zn, đồng thời lắp bình hấp thụ đã có sẵn 4ml dung dịch bạc Đietylđithiocacbamat vào bình phản ứng. Khuấy từ ở bình phản ứng với thời gian thay đổi nhƣ trong bảng 3.1 tạo ra hơi Asin, hơi Asin giải phóng ra đƣợc dẫn vào bình hấp thụ của hệ tạo phức và phản ứng với 4ml dung dịch thuốc thử Bạc đietylđithiocacbmat trong bình hấp thụ tạo hợp chất màu, tiếp theo, đo mật độ quang của hợp chất màu thu đƣợc ở các thời gian trên tại bƣớc sóng 520nm với dung dịch so sánh là clorofom, kết quả thu đƣợc trong bảng 3.1 và đƣợc biểu diễn trên hình 3.2.

Bảng 3.1: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian

Thời gian Mật độ quang(A)

0 0,001

5 0,112

20 0,368

25 0,370

30 0,371

60 0,369

Sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 5 10 20 25 30 60 Thời gian (phút) A b s Mật độ quang( A) Hình 3.2

Ảnh hƣởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu

Dựa vào kết quả thu đƣợc trên bảng 3.1 và đồ thị hình 3.2 cho thấy mật độ quang tăng dần trong 20 phút đầu tiên, sau 20 phút mật độ quang ổn định và hầu nhƣ không thay đổi. Nhƣ vậy, hợp chất màu ổn định sau 20 phút và bền trong thời gian dài, do đó chúng tôi chọn thời gian tối ƣu để khảo sát mật độ quang sau khi tạo phức là 20 phút.

3.1.4.Ảnh hưởng của pH đến quá trình khử Asen(III) thành Asin

Theo những kết quả nghiên cứu khảo sát và thu thập các tài liệu tham khảo [15,16] về phƣơng pháp phân tích Asen bằng phƣơng pháp đo quang

cho thấy quá trình khử Asen vô cơ về AsH3 đạt hiệu suất cao nhất tại môi trƣờng Axit có pH = 1. Do đó chúng tôi chọn pH tối ƣu để khảo sát mật độ quang trong quá trình nghiên cứu và phân tích Asen là pH=1 để toàn bộ lƣợng As(III) và As(V) đều đƣợc khử thành Asin.

3.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử (KI) tới độ hấp thụ quang(A) cúa hợp chất màu.

Để phân tích hàm lƣợng Asen tổng số trong các mẫu hải sản thì mẫu phải đƣợc vô cơ hóa với hỗn hợp Axit. Các dạng Asen trong mẫu bị oxi hóa và tồn tại ở dạng As(V). Động học của phản ứng tạo hiđrua(AsH3) của As(V) rất chậm so với As(III), do đó cần khử As(V) về As(III) trƣớc khi tiến hành định lƣợng. Tác nhân khử As(V) về As(III) đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu[15,16] cho thấy hiệu suất khử As(V) về As(III) đạt 100% khi sử dụng 1ml dung dịch KI 10% cho 50ml dung dịch, do vậy, trong các nghiên cứu tiếp theo trƣớc khi thực hiện phản ứng tạo Asin thì mẫu đƣợc thêm 1ml dung dịch KI 10%.

3.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử (Zn )tới độ hấp thụ quang(A) cúa hợp chất màu.

Qua tham khảo một số tài liệu, xác định Asen bằng phƣơng pháp trắc quang ngƣời ta thƣờng sử dụng hai loại chất khử là: Natribohidrua (NaBH4) và Kẽm (Zn).Việc sử dụng NaBH4 đƣợc ứng dụng nhiều trong phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật hóa hơi lạnh, do phản ứng khử của NaBH4 diễn ra nhanh nên đáp ứng đƣợc thời gian đo phổ hấp thụ nguyên tử của Asen. Đối với kẽm, phản ứng khử các dạng Asen vô cơ về Asin diễn ra chậm hơn nên ít đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. Tuy nhiên, đối với phƣơng pháp phân tích trắc quang do cần thời gian phản ứng dài để quá trình tạo hợp chất màu đƣợc triệt để, nên kẽm thƣờng đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp đo quang. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng kẽm là chất khử để khử As(III) thành Asin khi tiến hành xây dựng

đƣờng chuẩn cũng nhƣ phân tích xác định Asen trong mẫu hải sản. Để khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ chất khử Zn đến quá trình tạo hợp chất màu chúng tôi tiến hành thí nghiệm với dãy mẫu chuẩn As(III) có cùng nồng độ là 20g/l trong nền 1ml dung dịch KI 10%, 10ml dung dịch HCl 15% , và lƣợng Zn thay đổi nhƣ trong bảng. Khuấy từ ở bình phản ứng trong thời gian 20 phút tạo ra hơi Asin, hơi Asin đƣợc dẫn vào bình hấp thụ của hệ tạo phức và với phản ứng 4ml dung dịch thuốc thử Bạc đietylđithiocacbmat tạo hợp chất màu, sau đó, đo mật độ quang của hợp chất màu tại bƣớc sóng 520nm với dung dịch so sánh là clorofom. Các kết quả khảo sát đƣợc đƣa ra trong bảng 3.2 và đƣợc biểu diễn trên hình 3.3.

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ chất khử (Zn )tới độ hấp thụ quang(A) cúa hợp chất màu. STT Lƣợng Zn(g) Độ hấp thụ(A) 1 0 0,002 2 0, 1 0,045 3 0,5 0,075 4 1 0,135 5 2 0,179 6 3 0,181 7 4 0,181 8 5 0,179 9 6 0,184 10 8 0,180

Ảnh hưởng của nồng độ chất khử (Zn) tới độ hấp thụ quang (A) cuả hợp chất màu

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0 0, 1 0,5 1 2 3 4 5 6 8 Lượng Zn(g) A b s Độ hấp thụ(A)

Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử(Zn)tới độ hấp thụ quang(A)

cúa hợp chất màu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Dựa vào kết quả thu đƣợc trên bảng 3.2 và đồ thị hình 3.3. cho thấy: Mật độ quang tăng khi tăng lƣợng chất khử (Zn) từ 0,1-2 gam. Khi tiếp tục tăng lƣợng chất khử đến 2g thì mật độ quang ổn định và hầu nhƣ không thay đổi. Nhƣ vậy, độ hấp thụ quang của hợp chất màu ổn định và bền khi lƣợng chất khử từ 2gam trở lên. Tuy nhiên, khi tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn cũng nhƣ khi phân tích mẫu nồng độ của Asen có thể cao hơn, do đó, chúng tôi chọn lƣợng chất khử để tạo phức màu của Asen là 4gam trong tất cả các phép đo về sau.

3.2. Ảnh hƣởng của các yếu tố khác tới sự tạo hợp chất màu

Ngoài thời gian và lƣợng chất khử còn rất nhiều yếu tố khác ảnh hƣởng đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu nhƣ: Ảnh hƣởng của thể tích thuốc

thử, thể tích mẫu, ảnh hƣởng của các ion cản... Vì vậy, để thu đƣợc kết quả tin cậy, tiếp theo, chúng tôi tiến hành các thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của các yếu tố này.

3.2.1.Khảo sát ảnh hưởng của thể tích thuốc thử.

+Lấy 50 ml dung dịch Asen(III) 20g/l vào bình phản ứng hệ tạo Asin, thêm 1ml dung dịch KI 10%, 10ml dung dịch HCl 15% , và 4g Zn. Khuấy từ ở bình phản ứng trong thời gian 20 phút tạo ra hơi Asin, hơi Asin sẽ đƣợc dẫn vào bình hấp thụ của hệ tạo phức và phản ứng với dung dịch thuốc thử Bạc đietylđithiocacbmat có thể tích thay đổi nhƣ trong bảng 3.3 tạo đƣợc hợp chất màu, sau đó, đo mật độ quang của hợp chất màu tại bƣớc sóng 520nm với dung dịch so sánh là clorofom , kết quả đƣợc chỉ ra trong bảng 3.3, và đƣợc biểu diễn trên hình 3.4.

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử tới độ hấp thụ quang (A) của hợp chất màu. STT Thể tích As(III) chuẩn (ml) Thể tích thuốc thử C5H10AgNS2(ml) CAsen(III) chuẩn (g/l) Mật độ quang (A) 1 50 2 20 0,195 2 50 4 20 0,180 3 50 6 20 0,178 4 50 8 20 0,170 5 50 10 20 0,150

Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử tới độ hấp thụ quang (A) của hợp chất màu

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 2 4 6 8 10 Thể tích thuốc thử (ml) A b s Abs

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử tới độ hấp thụ quang (A) của hợp chất màu.

Dựa vào kết quả thu đƣợc trong bảng 3.3 và đồ thị hình 3.4 cho thấy, ở thể tích thuốc thử là 2ml hợp chất màu có độ hấp thụ quang là lớn nhất, và phép đo đạt độ nhạy cao nhất, sau đó mật độ quang giảm dần khi tăng thể tích thuốc thử. Tuy nhiên, khi sử dụng thể tích thuốc thử là 2ml, thì sau thời gian phản ứng 20 phút thì thể tích thể tích thuốc thử bị thay đổi nhiều do dung môi bay hơi, dẫn đến độ lặp lại của phép đo thấp, do vậy, vừa để đạt độ nhạy cao và độ lặp lại tốt chúng tôi sử dụng thể tích thuốc thử trong quá trình tạo hợp chất màu là 4ml .

3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích mẫu.

Để xác định đƣợc thể tích mẫu thích hợp nhất cho quá trình phân tích, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của thể tích mẫu theo các thí nghiệm sau:

- Lấy lƣợng dung dịch chuẩn As(III) 20g/l với các thể tích thay đổi là 50ml, 75ml, 100ml vào bình phản ứng của hệ tạo Asin, thêm 1ml dung dịch KI 10%, 10ml dung dịch HCl 15% , và 4g Zn. Khuấy từ ở bình phản ứng trong thời gian 20 phút tạo ra hơi Asin, hơi Asin đƣợc dẫn vào bình hấp thụ và phản ứng với 4ml dung dịch thuốc thử Bạc đietylđithiocacbmat tạo hợp chất màu, sau đó, lấy phần hợp chất màu vừa tạo đƣợc đem đo mật độ quang của hợp chất màu tại bƣớc sóng 520nm, dung dịch so sánh là clorofom, kết quả thu đƣợc trong bảng 3.4 và đƣợc biểu diễn trên hình 3.5.

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thể tích mẫu đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu. STT V(ml) bạc Đietylđithiocacbamat V Asen(III) (ml) A 1 4 50 0,180 2 4 75 0,268 3 4 100 0,354

Ảnh hưởng của thể tích mẫu đến độ hấp thụ quang(A) của hợp chất màu

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 50 75 100 thể tích mẫu(ml) A b s Abs

Hình 3.5. Ảnh hưởng của thể tích mẫu đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu.

Dựa vào kết quả thu đƣợc ở bảng 3.4 và đồ thị trên hình 3.5, ta thấy

mật độ quang của phức màu tăng tuyến tính khi thể tích mẫu tăng. Do phân tích mẫu phải qua quá trình vô cơ hóa mẫu và do toàn bộ lƣợng Asin giải phóng đƣợc phản ứng với dung dịch Bạc đietylđithiocacbamat, vì vậy để phù hợp với quá trình vô cơ hóa mẫu chúng tôi sử dụng thể tích mẫu là 50ml trong suốt quá trình nghiên cứu.

3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các chất đến sự tạo hợp chất màu

Các nguyên tố Cr, Co, Cu, Hg, Mo, Ni, Ag, Se là những nguyên tố có khả năng ảnh hƣởng đến quá trình tạo Asin. Tuy nhiên, theo các nghiên cứu

và tài liệu tham khảo [15] thì hàm lƣợng các nguyên tố này trong hải sản là rất nhỏ không ảnh hƣởng đến việc xác định hàm lƣợng Asen trong hải sản.

H2S cũng tác nhân gây ảnh hƣởng mạnh đến quá trình tạo hợp chất màu với dung dịch Bạc đietylđithiocacbamat, tuy nhiên , trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành phân tích Asen trong hải sản. Trong quá trình phân tích, mẫu phải đƣợc vô cơ hóa mẫu trƣớc khi xác định hàm lƣợng Asen bằng hỗn hợp Axit có tính oxi hóa mạnh, trong môi trƣờng này vì H2S là Axit yếu nên đã đƣợc loại bỏ khỏi mẫu trƣớc khi tiến hành phân tích Asen.

3.2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định Asen.

Sau khi khảo sát các điều kiện và các yếu tố ảnh hƣởng đến sự tạo hợp chất màu, chúng tôi chọn các điều kiện tối ƣu để xây dựng đƣờng chuẩn nhƣ sau: + Bƣớc sóng tối ƣu: 520nm.

+ Thời gian tối ƣu: 20 phút. + pH tối ƣu: 1.

+ Thể tích của thuốc thử Bạc đietylđithiocacbamat: 4ml. + Thể tích dung dịch Asen chuẩn: 50ml.

Xây dựng đường chuẩn xác định Asen (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Chuẩn bị một dãy dung dịch có nồng độ Asen thay đổi đƣợc ghi trong bảng 2.5. Các dung dịch trên đƣợc pha từ dung dịch chuẩn gốc Asen 10ppm, cho vào bình phản ứng của hệ tạo Asin, thêm 1ml dung dịch KI 10%, 10ml dung dịch HCl 15% , và 4g Zn. Khuấy từ ở bình phản ứng trong thời gian 20 phút tạo ra hơi Asin, hơi Asin đƣợc dẫn vào bình hấp thụ phản ứng với 4ml dung dịch thuốc thử Bạc đietylđithiocacbmat tạo hợp chất màu, sau đó, đo mật độ quang của hợp chất màu tại bƣớc sóng 520nm với dung dịch so sánh là clorofom. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ của các hợp chất màu vào nồng độ Asen đƣợc đƣa ra trong bảng 3.5 và đƣờng chuẩn đƣợc biểu diễn trên hình 3.6.

Bảng 3.5. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ vào nồng độ Asen

TT 1 2 3 4 5 6

CAsen(III)(g/l) 5 10 20 50 75 100

A 0,042 0,091 0,181 0,368 0,552 0,789

Hình 3.6. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ vào nồng độ Asen

Phƣơng trình đƣờng chuẩn có dạng: Y= 0,0076X + 0,0077

Hệ số tƣơng quan R2

= 0,996

Tóm lại, Đƣờng chuẩn xác định Asen có hệ số tƣơng quan lớn và có khoảng tuyến tính rộng, do vậy, cho phép phân tích hàm lƣợng Asen ở dạng vết rất nhỏ.

3.2.5. Giới hạn phát hiện của phương pháp

Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là nồng độ thấp nhất có thể phát hiện đƣợc, nồng độ này lớn hơn mẫu trắng với độ tin cậy là 99%.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi xác định giới hạn phát hiện của phƣơng pháp bằng cách đo lặp lại 7 lần mẫu dung dịch Asen có nồng độ 10(g/l), các điều kiện xác định nhƣ khi lập đƣờng chuẩn, chấp nhận sự sai khác giữa độ lệch chuẩn của mẫu và mẫu trắng là không đáng kể. Kết quả đƣợc đƣa ra ở bảng 3.6

Bảng 3.6. Khảo sát độ thu hồi của Asen

TT Hàm lƣợng Asen(g/l) Độ thu hồi (%)

1 11,02 110,2 2 10, 11 101,1 3 11,13 111,3 4 8,87 88,7 5 11,06 110,6 6 9,78 97,8 7 8,52 85,2 TB 10,07 100,7 Từ các kết quả ở bảng 3.6 ta có: Giá trị trung bình: 10,07 Độ lệch chuẩn(S): 0,154 Bậc tự do(n-1): 6

Giá trị t tra bảng với bậc tự do là 6 và độ tin cậy 99%: 3,143 Giới hạn phát hiện(GHPH): GHPH= S x t = 0,5(g/l)

3.3. Qui trình phân tích Asen tổng số.

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thành phần và nồng độ axit tới quá trình vô cơ hóa mẫu.

Quá trình phân hủy mẫu hải sản sau khi đông khô đòi hỏi phải sử dụng các axit mạnh làm tác nhân phân hủy và oxi hóa mẫu. Do vậy, phải lựa chọn thành phần và tỉ lệ các loại axit sao cho quá trình phân hủy mẫu triệt để nhƣng không làm mất lƣợng Asen có trong mẫu phân tích.

Axit HNO3 đặc và axit HClO4 có tính oxi hóa mạnh nhƣng nhiệt độ sôi thấp lần lƣợt là: 1210

C và 2030C, nếu chỉ sử dụng một trong hai loại axit này để vô cơ hóa mẫu trong hệ hở thì mẫu sẽ không bị phân hủy triệt để do nhiệt

độ sôi của 2 axit này thấp. Mặt khác, nếu chỉ sử dụng một mình axit HClO4 để xử lí mẫu dễ gây cháy nổ. Axit H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh và có nhiệt