Phƣơng phỏp AAS dựa trờn khả năng hấp thụ chọn lọc cỏc bức xạ phỏt xạ cộng hƣởng của nguyờn tử ở trạng thỏi tự do. Đối với mỗi nguyờn tố, vạch cộng hƣởng thƣờng là vạch quang phổ nhạy cảm nhất của phổ phỏt xạ nguyờn tử của chớnh loại nguyờn tử nguyờn tố đú.
Thụng thƣờng thỡ khi hấp thụ bức xạ cộng hƣởng, nguyờn tử sẽ chuyển từ trạng thỏi ứng với mức năng lƣợng cơ bản sang trạng thỏi ứng với mức năng lƣợng cao hơn (ở gõ̀n mức năng lƣợng cơ bản nhất), ngƣời ta thƣờng gọi là bƣớc nhảy cộng hƣởng.
Trong phƣơng phỏp này nguyờn tử tự do đƣợc tạo ra tỏc dụng với nguồn nhiệt biến cỏc chất từ trạng thỏi tập hợp bất kỡ thành trạng thỏi nguyờn tử, đú là quỏ trỡnh nguyờn tử húa.
Quỏ trỡnh nguyờn tử húa cú thể đƣợc thực hiện bằng phƣơng phỏp ngọn lửa: phun dung dịch phõn tớch ở trạng thỏi aeroson vào ngọn lửa đèn khớ; hoặc bằng phƣơng phỏp khụng ngọn lửa: nhờ tỏc dụng nhiệt của lũ graphit. Trong ngọn lửa hay trong lũ graphit, chất nghiờn cứu bị nhiệt phõn và tạo thành cỏc nguyờn tử tự do. Trong điều kiện nhiệt độ khụng quỏ cao (1500 ữ 3000 Co), đa số cỏc nguyờn tử đƣợc tạo thành sẽ ở trạng thỏi cơ bản. Bõy giờ nếu ta hƣớng vào luồng hơi cỏc nguyờn tử tự do một chựm bức xạ điện tử (chớnh là cỏc tia phỏt xạ từ đèn catot rỗng đƣợc làm từ nguyờn tố cõ̀n xỏc định) cú tõ̀n số (v) bằng tõ̀n số cộng hƣởng (vch), cỏc nguyờn tử tự do cú thể hấp thụ cỏc bức xạ cộng hƣởng này và làm giảm cƣờng độ của chựm bức xạ điện tử. Cỏc nguyờn tố tự do sẽ hấp thụ bức xạ điện từ (chớnh là hấp thụ cỏc tia phỏt xạ của chớnh nú) tuõn theo định luật Bouguer - Lambert - Beer:
A = ε.l.C = lg Io/I Trong đú:
-A: mật độ quang,
- Io, I: cƣờng độ ỏnh sỏng (bức xạ điện từ) trƣớc và sau khi bị cỏc nguyờn tử tự do hấp thụ,
- λ: hệ số hấp thụ mol phõn tử, phụ thuộc vào bƣớc súng λ. - l: độ dày lớp hơi nguyờn tử (bề rộng của đèn khớ).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIấN CỨU 2.1. DỤNG CỤ, MÁY MểC, HểA CHẤT
2.1.1. Dụng cụ, mỏy múc
- Cỏc loại bỡnh định mức 5; 10 ; 25; 50; 100; 1000ml và pipet cỏc loại. - Giấy lọc băng xanh 390 (Đức), màng lọc 0,45m .
- Mỏy đo pH meter HM- 16S của hóng TOA Nhật Bản sản xuất.
- Cõn phõn tớch Moden GP 150 -3P, Sartorius Đức, độ chớnh xỏc 0,1mg. - Mỏy quang phổ UV-VIS Biochrom Ltd và mỏy HEIO UV-VISIBLE SPECTROPHOTOMETER V4.24 của hóng Unicam do Anh sản xuất.
- Mỏy quang phổ đo điểm UV-VIS SPECTROPHOTOMETER Serial No 23 RS – 004216, Labomed inc. USA.
- Mỏy cất nƣớc 2 lõ̀n của hóng Bibby do Anh sản xuất.
2.1.2. Húa chất
Đều sử dụng cỏc loại PA của hóng Merck- Đức, nƣớc cất 2 lõ̀n.
2.1.2.1. Cỏc húa chất dựng cho phõn tớch P bằng phương phỏp trắc quang
1. Dung dịch H2SO4 5N
2. Dung dịch kaliantimonyl tactrat: hoà tan 1,3715g K(SbO)C4H4O6..1/2H2O trong 400ml nƣớc cất, định mức vào bỡnh 500ml. Bảo quản dung dịch trong lọ thuỷ tinh cú nút.
3. Dung dịch amonimolipdat: hoà tan 20g (NH4)6 Mo7O24. 4H2O trong 500ml nƣớc cất. Giữ dung dịch trong chai thuỷ tinh.
4. Dung dịch axit ascobic 0,1M: Hoà tan 1,76g C6H8O6 bằng nƣớc cất, định mức đến 100ml. Dung dịch ổn định 1 tuõ̀n ở 40
C.
5. Tỏc nhõn kết hợp (TNKH): Trộn cỏc dung dịch theo tỷ lệ sau: 50ml H2SO4 5N +5ml dung dịch kaliantimonyl tactrat +15ml dung dịch amonimolipdat +30ml dung dịch axit ascobic 0,1M. Trộn từng tỏc nhõn theo thứ tự trờn, lắc kĩ mỗi lõ̀n thờm từng tỏc nhõn. Dung dịch ổn định trong thời gian 4h.
6. Dung dịch photphat gốc (50mg P/l): Hoà tan 0,2195g KH2PO4 bằng nƣớc cất, định mức đến 1000ml, (1ml cú 50g PO43- -P hay 50.10-3 mg P).
7. Dung dịch photphat chuẩn (5mg P/l): Hút 10ml dung dịch photphat gốc, định mức đến 100ml, (1ml cú 5g PO43--P hay 5.10-3 mg P).
8. Cỏc axit HNO3 đặc và H2SO4 đặc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1.2.2. Cỏc húa chất dựng cho phõn tớch Mn bằng phương phỏp trắc quang - thuốc thử formaldoxime[21]p49
1. Dung dịch H2SO4 1:3
Thờm cẩn thận 100ml H2SO4 đặc (1,84g/ml) vào 300 ml H2O cất hai lõ̀n. 2. Dung dịch formaldoxime (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cõn 10g NH2OH.HCl hũa tan vào 50ml nƣớc cất. Thờm 5ml dung dịch HCHO (1,08 g/l), chuyển vào bỡnh định mức 100ml, định mức đến vạch.
3. Dung dịch Fe(II) Amoni sunfat: (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O
Hũa tan 700mg (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O và 1ml H2SO4 (1) bằng nƣớc cất, sau đú định mức vào bỡnh 100ml.
4. Dung dịch NH3
Pha loóng: 75ml dung dịch NH3 (25%) với 25ml nƣớc cất. 5. Dung dich NH2OH.HCl
Cõn 41,70g NH2OH.HCl hũa tan bằng nƣớc cất và định mức vào bỡnh 100ml. 6. Dung dịch NaOH
Cõn 160g NaOH hũa tan bằng nƣớc cất và định mức vào bỡnh 1000ml. 7. Dung dịch EDTA
Cõn 4g [CH2N(CH2COONa)2]2.H2O (EDTA) hũa tan bằng nƣớc cất và định mức vào bỡnh 100ml.
8. Dung dịch K2S2O8
Cõn 4g K2S2O8 hũa tan bằng nƣớc cất và định mức vào bỡnh 100ml. 9. Dung dịch NH2OH.HCl – ammoniac
Trộn thể tớch tƣơng tự nhau dung dịch NH3 (4) và NH2OH.HCl (5). 10. Dung dịch chuẩn Mn (100mg/l)
Hũa tan 307,6mg MnSO4.H2O trong nƣớc thờm cẩn thận 10ml H2SO4 (1) và thờm nƣớc cất hai lõ̀n tới vạch mức của bỡnh định mức 1000ml.
2.1.2.3. Cỏc húa chất dựng cho phõn tớch Mn bằng phương phỏp thể tớch [25,33]
1. Chuẩn bị hỗn hợp axit: Trộn 125ml H2SO4 (d = 1,84g/ml) với 500ml nƣớc cất, làm lạnh, thờm tiếp 100ml H3PO4 (d = 1,70g/ml) và 275ml HNO3 (d = 1,40g/ml) thu đƣợc1000ml hỗn hợp.
2. DD (NH4)2S2O8 6% và 20%.
3. DD H2SO4 2:3 và Dung dịch HNO3 1:3. 4. DD Na3AsO3 0,1N.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
5. DD muối Mo: FeSO4.(NH4)2SO4 0,1N. 6. dd AgNO30,5% và 1%.
2.2. NGHIấN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P
(Bằng phƣơng phỏp trắc quang hợp chất màu xanh molipden)
2.2.1. Khảo sỏt sự hỡnh thành cỏc phổ hấp thụ electron
Chuẩn bị 3 dung dịch:
- DD1: Hỳt 7ml dung dịch photphat chuẩn (5mgP/l) cho vào bỡnh định mức dung tớch 50ml (bỡnh 1).
- DD2: Hút 8ml TNKH cho vào bỡnh định mức 50ml (bỡnh 2).
- DD3: Hỳt 7ml dung dịch photphat chuẩn (5mgP/l) và 8ml dung dịch TNKH cho vào bỡnh định mức 50ml (bỡnh 3).
Cỏc bỡnh đều đƣợc định mức đến vạch bằng nƣớc cất, lắc đều. Đợi màu phỏt triển ổn định, quột phổ trờn mỏy UV-Vis Biochrom Ltd của cỏc dung dịch này trong khoảng bƣớc súng từ 200 1000nm, sử dụng nƣớc cất làm nền. Trờn đồ thị sẽ xuất hiện cỏc phổ đồ (nếu cú) của cỏc dung dịch.
2.2.2. Khảo sỏt cỏc điều kiện tối ƣu
2.2.2.1. Ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden
Chuẩn bị 15 bỡnh định mức 50ml, lấy vào mỗi bỡnh 7,00ml dung dịch photphat chuẩn KH2PO4 (5mg P/l). Thờm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu xuất hiện màu hồng, thờm từ từ từng giọt dung dịch H2SO4 5N đến khi vừa mất màu. Điều chỉnh pH của cỏc dung dịch trong bỡnh thay đổi trong khoảng 0,00 1,80 bằng dung dịch H2SO4. Thờm lõ̀n lƣợt vào mỗi bỡnh 8ml TNKH, lắc kỹ, định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Đợi màu phỏt triển ổn định, đo mật độ quang của loạt dung dịch màu trờn mỏy UV-Vis Biochrom Ltd ở bƣớc súng lớ thuyết 888 nm [19]. Từ kết quả thu đƣợc, tỡm đƣợc giỏ trị mật độ quang A lớn và ổn định ứng với khoảng pH tối ƣu. Từ đú chọn đƣợc giỏ trị pH tối ƣu.
2.2.2.2. Ảnh hưởng của cỏc yếu tố cản trở và vai trũ của kaliantimonyl tactrat (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phản ứng tạo màu xanh molipden thƣờng bị ảnh hƣởng bởi nhiều chất cản trở nhƣ: SiO3 2- , AsO4 3- , NO2 -
, F-, Cl-, S2-... Trong thực tế, nồng độ của cỏc ion AsO4
3- , NO2
-
, F-, Cl-, S2-...trong gang thộp thƣờng nhỏ, chƣa đủ lớn để gõy ảnh hƣởng đến kết quả phõn tớch (giới hạn gõy ảnh hƣởng khi hàm lƣợng F-
, Cl-
70mg/l; NO22- 1mg/l)[2, 8, 19]. Nhƣng hàm lƣợng ion SiO32- trong gang thộp thƣờng tƣơng đối cao, sẽ gõy ảnh hƣởng cản trở đỏng kể đến phản ứng tạo màu, do đú cõ̀n đƣợc khảo sỏt kỹ. Ta khảo sỏt hai trƣờng hợp:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
a. Trƣờng hợp 1: Mẫu phõn tớch cú chất cản trở silicat, và sử dụng thuốc thử R
khụng cú kaliantimonyl tactrat K(SbO)C4H4O6.1/2 H2O:
Thuốc thử R gồm: 50ml H2SO45N +5ml nƣớc cất + 15ml dung dịch amonimolipdat + 30ml dung dịch axit ascobic 0,1M.
Chuẩn bị 7 bỡnh định mức 50ml, hút vào mỗi bỡnh 5ml dung dịch photphat chuẩn KH2PO4 (5mgP/l). Thờm vào mỗi bỡnh cỏc thể tớch dung dịch Na2SiO3 khỏc nhau, sao cho nồng độ của Si trong cỏc dung dịch đú là: 0; 2; 5; 10; 20; 40; 60mgSi/l. Thờm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu xuất hiện màu hồng, thờm dõ̀n từng giọt dung dịch H2SO4 5N đến khi vừa mất màu. Thờm lõ̀n lƣợt vào mỗi bỡnh 8ml thuốc thử R, lắc kỹ, định mức đến vạch. Đo quang loạt dung dịch màu trờn mỏy UV-Vis Biochrom Ltd ở bƣớc súng lớ thuyết 888nm [57] trong khoảng thời gian từ 0 40 phút sau khi tạo phản ứng màu.
b. Trƣờng hợp 2: Tiến hành tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp 1, nhƣng sử dụng dung
dịch thuốc thử là TNKH cú chứa thờm kaliantimonyl tactrat K(SbO)C4H4O6.1/2 H2O. Từ hai trƣờng hợp sẽ cho thấy ảnh hƣởng của Si và vai trũ của chất che kaliantimonyl tactrat.
2.2.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tớch TNKH/ nồng độ octophotphat
Chuẩn bị 8 bỡnh định mức 50ml, hút vào mỗi bỡnh 5ml dung dịch photphat chuẩn KH2PO4 (5mg P/l). Thờm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu xuất hiện màu hồng, thờm dõ̀n từng giọt dung dịch H2SO4 5N đến khi vừa mất màu. Thờm lõ̀n lƣợt vào mỗi bỡnh cỏc thể tớch TNKH khỏc nhau, lắc kỹ, thờm nƣớc cất đến vạch. Đo quang loạt dung dịch màu trờn mỏy UV-VIS Biochrom Ltd ở bƣớc súng lớ thuyết 888nm [19] trong khoảng thời gian từ 0 40 phút kể từ khi tạo màu. Từ kết quả thu đƣợc, ta tỡm đƣợc tỉ lệ thể tớch TNKH tối ƣu, ứng với dung dịch cú cƣờng độ màu lớn và ổn định nhất.
Bảng 2.1. Chuẩn bị cỏc dung dịch màu ở cỏc thể tớch TNKH khỏc nhau
DD V dd photphat chuẩn KH2PO4 (5mg P/l) (ml) Thể tớch TNKH (ml) Định mức đến (ml) 1 5,00 2,00 50 2 4,00 50 3 6,00 50 4 7,00 50 5 8,00 50 6 9,00 50 7 10,00 50
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 12,00 50
2.2.2.4. Sự phụ thuộc độ bền của hợp chất màu xanh molipden vào thời gian
Chuẩn bị một dung dịch màu: hút 5,00ml dung dịch photphat chuẩn KH2PO4 (5mgP/l), cho vào bỡnh định mức dung tớch 50ml. Thờm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu xuất hiện màu hồng, ta thờm dàn từng giọt dung dịch H2SO4 5N đến khi vừa mất màu. Thờm tiếp 8ml dung dịch TNKH, lắc kỹ, màu xanh sẽ phỏt triển, định mức đến vạch. Đo quang dung dịch màu trờn mỏy UV-Vis Biochrom Ltd ở bƣớc súng lớ thuyết 888nm [19] trong khoảng thời gian từ 0
40 phút kể từ khi tạo màu. Từ kết quả thu đƣợc, ta tỡm đƣợc khoảng thời gian tối ƣu, tại đú màu bền và ổn định nhất.
2.2.3. Xõy dựng phổ hấp thụ electron của hợp chất màu xanh molipden
- Chuẩn bị một dung dịch màu tƣơng tự nhƣ trờn, ở cỏc điều kiện tối ƣu đó chọn, quột phổ của dung dịch màu trờn mỏy UV-Vis Biochrom Ltd trong khoảng bƣớc súng từ 600 1000nm, sẽ chọn đƣợc max ứng với trị số Amax.
- Cũng tƣơng tự nhƣ trờn, chuẩn bị một loạt dung dịch màu ở cỏc nồng độ P khỏc nhau, quột phổ của loạt dung dịch màu trờn mỏy trong khoảng bƣớc súng từ 600 1000nm, so sỏnh cỏc giỏ trị max của cỏc phổ ở cỏc nồng độ khỏc nhau. Nếu chúng cú cực đại hấp thụ ở cựng một bƣớc súng, chứng tỏ hợp chất màu bền, ổn định và cú thành phõ̀n cỏc cấu tử trong phản ứng đúng bằng quan hệ tỉ lƣợng. Đú là bƣớc súng thực nghiệm tối ƣu, đƣợc sử dụng cho cỏc phộp đo tiếp theo[14]-tr25.
2.2.4. Xõy dựng đƣờng chuẩn xỏc định hàm lƣợng P
Chuẩn bị một dóy dung dịch chuẩn cú khoảng nồng độ từ 0,20 1,20 mg PO4
3- P/l. Tạo phản ứng màu tƣơng tự nhƣ trờn. Đợi màu phỏt triển ổn định trong khoảng thời gian tối ƣu, đo quang của loạt dung dịch màu trờn mỏy UV-Vis Biochrom Ltd ở giỏ trị max đó chọn và đƣờng chuẩn sẽ tự thiết lập. Dung dịch nền đƣợc chuẩn bị tƣơng tự, nhƣng khụng chứa photphat.
2.2.5. Đỏnh giỏ độ tin cậy của đƣờng chuẩn xỏc định P (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chuẩn bị một số dung dịch photphat đó biết chớnh xỏc nồng độ (nằm trong khoảng tuyến tớnh của đƣờng chuẩn), tiến hành tạo phản ứng màu nhƣ khi xõy dựng đƣờng chuẩn và xỏc định lại nồng độ theo đƣờng chuẩn. Lặp lại nhiều lõ̀n và xử lớ cỏc kết quả đo bằng thống kờ toỏn học [14,33]. Kết quả thu đƣợc nếu
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
nằm trong phạm vi sai số cho phộp thỡ đƣờng chuẩn cú độ tin cậy và đƣợc sử dụng để đo cỏc mẫu phõn tớch tiếp theo.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.3. NGHIấN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MANGAN
(Bằng phƣơng phỏp trắc quang phức chất màu đỏ cam ).
2.3.1. Khảo sỏt sự hỡnh thành phổ hấp thụ electron của phức màu đỏ cam
Chuẩn bị 3 dung dịch:
- DD1: Hỳt 2,5ml dung dịch Mn chuẩn (100mgMn/l) cho vào bỡnh định mức 100ml, định mức đến vạch. Dung dịch trong bỡnh định mức cú nồng độ 2,5mgMn/l.
- DD2: Hỳt 0,70ml DD thuốc thử formaldoxime, cho vào bỡnh định mức 100ml, định mức đến vạch.
- DD3: Hỳt 2,5ml dung dịch Mn chuẩn (100mgMn/l) và 0,7ml DD thuốc thử formaldoxime, cho vào bỡnh định mức 100ml, định mức đến vạch. Dung dịch trong bỡnh định mức cú nồng độ 2,5mgMn/l.
Lắc đều cỏc bỡnh, đợi màu phỏt triển ổn định, tiến hành đo quang của cả 3 dung dịch trờn mỏy quang phổ UV-Vis 23RS trong khoảng bƣớc súng từ 400 ữ 600nm, dựng nƣớc cất làm dung dịch nền. Trờn đồ thị sẽ xuất hiện cỏc phổ đồ (nếu cú) của cỏc dung dịch.
2.3.2. Khảo sỏt điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu
2.3.2.1. Ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức màu
- Chuẩn bị 10 bỡnh định mức dung tớch 100ml, lõ̀n lƣợt cho vào cỏc bỡnh: 1,00ml dung dịch H2SO4 1:3, 2,50ml dung dịch Mn chuẩn (100mgMn/l), 40ml nƣớc cất, 1ml dung dịch (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O, và 0,6ml dung dịch EDTA, lắc đều cỏc bỡnh.
- Thờm tiếp vào mỗi bỡnh 0,7ml dung dịch formaldoxime và điều chỉnh pH của cỏc dung dịch trong bỡnh thay đổi trong khoảng 8 ữ 12 bằng cỏc thể tớch dung dịch NaOH 4M khỏc nhau, lắc kĩ khoảng 5 phút.
- Cuối cựng thờm 3,0ml dung dịch NH2OH.HCl – amoniac và định mức đến vạch. Đợi 1 giờ, (xem bảng 2.2):
Bảng 2.2. Chuẩn bị cỏc dung dịch màu ở cỏc giỏ trị pH khỏc nhau
DD Thể tớch cỏc dung dịch chuẩn bị vào cỏc bỡnh Thể tớch dd NaOH 4M (ml) Thể tớch dd NH2OH. HCl – NH3 (ml) Định mức vào bỡnh (ml) pH 1 - 1,00ml dd H2SO4 1:3. - 2,50ml dd Mn chuẩn 2,0 3,0 100 8,01 2 2,5 3,0 100 8,80
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 (100mgMn/l). - 40ml H2O. -1ml dd (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O. - 0,6ml dung dịch EDTA. lắc đều cỏc bỡnh. - 0,7ml dd formaldoxime. 3,0 3,0 100 9,21 4 3,5 3,0 100 9,50 5 4,0 3,0 100 9,76 6 4,5 3,0 100 10,00 7 4,7 3,0 100 10,20 8 5,0 3,0 100 10,50 9 5,5 3,0 100 11,25 10 6,0 3,0 100 12,00
- Xỏc định pH của cỏc bỡnh bằng mỏy đo pH meter và đo quang của loạt dung dịch trờn bằng mỏy quang phổ UV-Vis 23RS tại bƣớc súng lớ thuyết 450nm [21], sử dụng dung dịch nền gồm tất cả cỏc thành phõ̀n nhƣ trờn, nhƣng khụng cú Mn. Từ kết quả thu đƣợc, tỡm đƣợc giỏ trị mật độ quang A lớn và ổn định ứng