Các thí nghiệm được chuẩn bị như trong mục 3.3 của chương 2
Chúng tôi đã tiến hành ghi phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot trong dịch chiết bằng các dung môi như Clofom, diclometan, 1 - 2 dicloetan.
Các đường biểu diễn phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot chiết trong các dung môi thì có cực đại hấp thụ khác nhau (chiết bằng CHCl3 thì max = 551nm, chiết bằng CH2Cl2 thì max = 537nm, còn bằng C2H4Cl2 thì max = 539nm) nhưng từng loại dung môi với các nồng độ iot khác nhau đều có cùng một cực đại hấp thụ. Điều đó chứng tỏ hợp chất màu có thành phần không đổi và có độ bền màu tốt, điều này rất có lợi cho phép phân tích.
Dưới đây chúng tôi trình bày 1 phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp giữa Fucsin bazơ với iot khi chiết bằng diclometan. Khi dùng các dung dịch iot có nồng độ khác nhau. Mặc dù nồng độ iot bằng bao nhiêu các phổ hấp thụ đều có 1 dạng và có cực đại hấp thụ max = 537nm.
Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ - iot ở các nồng độ iot khác nhau đƣợc chiết bằng diclometan.
3.4. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG AXIT HCl LÊN PHẢN ỨNG
Phản ứng oxi hoá I-
thành I2 bằng NO2- thực hiện trong môi trường axit. NO2
-
+ 2H+ + 2I-NO + H2O + I2
Vì vậy cần khảo sát để tìm lượng axít tối ưu cần cho sự oxi hoá. Quá trình thí nghiệm được trình bày trong mục 3.4 chương 2.
Dưới đây chúng tôi chỉ trình bày kết quả thí nghiệm thu được và biện luận.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào nồng độ axit HCl trong dung dịch được trình bày ở bảng 3.7 (chiết bằng dung môi 1,2 - dicloetan).
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) vào nồng độ HCl
VHCl 2M (ml) 0 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
A539nm 0,020 0,130 0,210 0,215 0,210 0,205
Các giá trị ghi trong bảng 3.7 cho thấy độ hấp thụ quang của dung dịch tăng. khi tăng lượng HCl 2M từ 0 đến 0,8 (ml). Từ giá trị 0,8 - 2,0ml thì độ hấp thụ quang của dung dịch hầu như không đổi. Điều đó có thể giải thích như sau, ở nồng độ axít thấp chưa đủ để thực hiện phản ứng oxi hoá hết iodua thành I2 tự do. Khi tăng lượng axít lên ≥ 0,8ml HCl 2M lúc này lượng axit đã đủ để oxi hoá toàn bộ iodua thành I2 nên lượng hợp chất màu trong dung dịch ổn định. Chúng tôi chọn lượng axít cần dùng là 1ml HCl 2M.
Sau khi thực hiện phản ứng xong, phải tạo pH của dung dịch nước tối ưu (pH = 4) để thực hiện phản ứng tạo hợp chất màu liên hợp. Muốn vậy phải trung hoà lượng axít dư bằng dung dịch NaOH 2M sau đó mới dùng dung dịch đệm pH = 4 để giữ giá trị pH của dung dịch.
3.5. KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA LƯỢNG CHẤT OXI HOÁ NaNO2 0,1M
Quá trình thí nghiệm được tiến hành như trình bày trong mục 3.5 chương 2.
Kết quả khảo sát trình bày trong bảng 3.8.
Bảng 3.8: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - iot bằng 1,2 - dicloetan phụ thuộc vào lƣợng chất oxi hoá NaNO2
VNaNO2 0,1M(ml) 0 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6
Các kết quả ghi trong bảng 3.8 chứng tỏ trong điều kiện thí nghiệm (5ml dung dịch KI 1mg/l) thì cần dùng lượng chất oxi hoá NaNO2 0,1M là ≥ 0,8ml là đủ để oxi hoá hết I-
thành I2, lượng dư NaNO2 không ảnh hưởng đến quá trình phân tích. Chúng tôi dùng 1ml dung dịch NaNO2 cho các thí nghiệm khảo sát.
3.6. ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG THUỐC THỬ
Thí nghiệm được pha chế như trong mục 3.6 chương 2.
Kết quả thí nghiệm khi chiết hợp chất màu bằng dung môi 1,2 - dicloetan được ghi trong bảng 3.9.
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thuốc thử Fucsin bazơ
V thuốc thử(ml) 0,5 1 1,5 2 2,5 3
A359nm 0,102 0,115 0,213 0,215 0,214 0,215
Từ các kết quả ở bảng 3.9 cho thấy trong điều kiện thí nghiệm (5ml dung dịch KI 1mg/l) tối ưu thì khi lượng Fucsin bazơ ≥ 1,5ml dung dịch có độ hấp thụ quang lớn nhất và không đổi. Điều này rất hợp lý bởi vì để iot tạo hợp chất màu hoàn toàn với thuốc thử cần phải dùng dư thuốc thử, mặt khác lượng thuốc thử dư lại không bị chiết cùng với hợp chất màu. Để đảm bảo lượng thuốc thử dùng dư nhưng không cần dư quá nhiều, sẽ tốn kém, trong điều kiện thí nghiệm chúng tôi dùng 3ml dung dịch Fucsin bazơ. Tất nhiên tuỳ thuộc vào hàm lượng I-
có trong dung dịch mà ta dùng lượng thuốc thử thích hợp nhưng phải đảm bảo dư nhiều so với lượng iot.
3.7. KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC ĐỘ HẤP THỤ QUANG CỦA HỢP CHẤT MÀU THEO THỜI GIAN THEO THỜI GIAN
Cách pha chế dung dịch và quy trình thí nghiệm được thực hiện như trong mục 3.7 chương 2.
Các kết quả thí nghiệm được trình bày trên hình 3.2.
Hình 3.2: Ảnh hƣởng của thời gian đến độ bền màu của hợp chất màu liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là CHCl3)
Kết quả khảo sát cho thấy khả năng hấp thụ của hợp chất màu liên hợp tạo bởi Fucsin bazơ và iot gần như không đổi trong khoảng 30 phút sau khi chiết, sau đó A giảm dần. Vì vậy phải tiến hành đo trong vòng 30 phút sau khi chiết hợp chất màu. Khảo sát khi chiết bằng dung môi khác như diclometan, 1, 2 - dicloetan cũng cho kết quả tương tự.
3.8. ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
Như trên đã trình bày, phản ứng giữa Fucsin bazơ với iot là phản ứng hấp phụ tương tự như phản ứng giữa hồ tinh bột với iot. Vì vậy nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới phản ứng. Nhiệt độ thấp thì phản ứng xảy ra chậm, nhưng ở nhiệt độ cao thì hợp chất màu bị phân huỷ. Để đảm bảo cho phản ứng xảy ra tốt và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi tiến hành thí nghiệm trong phòng điều hoà nhiệt có nhiệt độ khoảng ~ 200
C.
3.9. LẬP ĐƢỜNG CHUẨN
Sau khi khảo sát tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng, chúng tôi đã rút ra các điều kiện tối ưu khi thực hiện phản ứng. Dựa vào các điều kiện tối ưu đó, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn. Để kiểm tra độ đúng của
đường chuẩn, chúng tôi xây dựng đường chuẩn theo phương pháp thêm tiến hành song song với thí nghiệm xây dựng đường chuẩn.
Chúng tôi xây dựng đường chuẩn với từng loại dung môi chiết. Để xây dựng đường chuẩn, chúng tôi lập thí nghiệm ở điều kiện tối ưu, nhưng lượng dung dịch iot chuẩn tăng dần. Sau khi chiết hợp chất màu, tiến hành đo độ hấp thụ quang của dãy dung dịch ở bước sóng max đối với từng loại dung môi, dung dịch so sánh là dung dịch không có iot. Đường chuẩn là đường biểu diễn A = f (CI
-
). Để lập đường chuẩn, chúng tôi tiến hành như sau:
Dùng dung môi chiết là Clorofom. Chúng tôi xây dựng đường chuẩn ở hai khoảng nồng độ I-: 0,001 - 0,1 mg/l và từ 1 đến 9mg/l.
* Đường chuẩn 1: Dùng dung dịch KI 1mg/l.
Bảng 3.10: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot
CI- (mg/l) 0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28 0,32 0,36 A551nm DD so sánh 0,04 0,081 0,13 0,17 0,21 0,25 0,29 0,34 0,38 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 Y = A + B * X
Parameter Value Error
--- A -0.00131 0.00227 B 1.05708 0.01006 --- R SD N P --- 0.99968 0.00312 9 <0.0001 --- Abs
nong do iot (mg/lit)
* Đường chuẩn 2: Dùng dung dịch KI 0,1mg/l.
Bảng 3.11: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot
CI- (mg/l) 0 0,002 0,0038 0,008 0,012 0,016 0,02 0,024 0,028 0,036 A551nm dd so sánh 0,002 0,005 0,01 0,015 0,021 0,026 0,031 0,036 0,045 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Y = A + B * X
Parameter Value Error
--- A 1.00192E-5 3.38031E-4 B 1.27443 0.01705 --- R SD N P --- 0.99937 5.51127E-4 9 <0.0001 --- A b s
nong do iot (mg/lit)
Hình 3.4: Đƣờng chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ
Kết quả thu được sau khi xử lý thống kê theo phương pháp bình phương tối thiểu ta được
Phương trình hồi quy: A = (1,274 ± 0,017)
I
C + (0.00001± 0,00034) Hệ số tương quan: R2
= 0,999
Và kết quả thực nghiệm biểu diễn trên hình và kết quả xử lý thống kê cho thấy độ hấp thụ quang của hợp chất liên hợp ion giữa iot và fucsin bazơ trong clorofom tuân theo định luật Lambert-Beer trong khoảng nồng độ của iot từ 0,002 đến 0,036M (0,6 8,2 g/ml).
Để xác định giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương pháp, ta chuẩn bị mẫu trắng giống như mẫu chuẩn chỉ khác là không có mặt iot. Thí nghiệm được tiến hành 6 lần, kết quả được xử lý theo phương pháp thống kê với.
Thí nghiệm trắng: 0,016; 0,015; 0,014; 0,015; 0,014; 0,014 Độ lệch chuẩn S = 8,165x10-4
Giới hạn phát hiện LOD =
b S 3 = 274 , 1 10 165 , 8 3x x 4 = 0,0019 mg/l Và b là hệ số góc của đường chuẩn.
Giới hạn định lượng LOQ =
b S 10 = 274 , 1 10 165 , 8 10x x 4 = 0,0064 mg/l
Từ các kết quả trên cho thấy có thể dùng thuốc thử fucsin bazơ để xác định vi lượng iot bằng phương pháp chiết - trắc quang.
* Chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn bằng phương pháp thêm (thêm vào mỗi dung dịch chuẩn 0,2 mg/l KI = Cx rồi cũng tiến hành thí nghiệm như xây dựng đường chuẩn. Sau đó vẽ đường A = f (CI + Cx).
Nếu đường chuẩn lập được là chính xác thì 2 đường chuẩn bằng phương pháp thêm và không thêm sẽ song song với nhau và dùng phương pháp nội suy ta sẽ tính được Cx đúng bằng lượng Cx thêm vào.
Kết quả thí nghiệm cho thấy 2 đường chuẩn A = f (CI-) và A = f (CI + Cx) là 2 đường thẳng song song nhau.
Dùng phương pháp ngoại suy kéo dài đường chuẩn (A = f (CI + Cx) thì nó cắt trục tung ở điểm có hoành độ tính từ 0 đúng bằng Cx = 0,2 mg/l. Vậy đường chuẩn xây dựng được là đúng và chính xác.
Xây dựng đường chuẩn bằng cách dùng dung môi chiết là diclometan và 1,2 - dicloetan cũng các dạng tương tự và chính xác.
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Abs nong do iot (mg/l)
Hình 3.5: Đƣờng chuẩn xác định iot bằng phƣơng pháp thêm
3.10. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ
Sau khi đã tìm được các điều kiện tối ưu cho phản ứng xác định iot bằng fucsin bazơ. Chúng tôi muốn sử dụng phản ứng này để xác định iot có trong một số mẫu thực tế môi trường (Đất, nước, thực phẩm). Vì vậy, cần xét ảnh hưởng của một số nguyên tố.
Để khảo sát các nguyên tố ảnh hưởng đến phản ứng giữa iot với Fucsin bazơ, chúng tôi đã khảo sát dựa vào những chất có khả năng gây ảnh hưởng đến phản ứng nghiên cứu, cụ thể là những chất.
- Có khả năng phản ứng với Fucsin bazơ (tức là có phản ứng cạnh tranh với iot như clo, Brom).
- Có khả năng phản ứng với iot làm cản trở phản ứng định lượng của iot với thuốc thử.
Cụ thể chúng tôi sẽ xét ảnh hưởng của các anion như Cl-
, Br- ClO-3, CN-, S2 - và cation Fe3+.
Iot vừa thể hiện tính oxi hoá khi nó tác dụng với các chất khử mạnh. (SO32-, S2O32-, S2-, CN-, HCHO, SCN-, AsO32-...) vừa thể hiện tính khử khi nó tác dụng với các chất oxi hoá mạnh hơn [33]
Tuy nhiên trong môi trường kiềm yếu I2 mới oxi hoá được CN-, S2-,
2 s 3 A O … 2 CN I ICNI 2 2 2 4 2 S 4I 8OH SO 8I 4H O
Phản ứng giữa Fucsin bazơ và iot được tiến hành trong môi trường axit yếu (pH = 4) nên ảnh hưởng này bị hạn chế nhiều. Đối với Cl-
, ClO3,Br thì
2
NO trong môi trường axit không oxi hoá được chúng thành Cl2 và Br2 nên ảnh hưởng không thể xảy ra.
Mặc dù vậy chúng tôi vẫn tiến hành một số thí nghiệm để kiểm tra lập luận trên. Thí nghiệm được tiến hành như trình bày ở mục 3.9 chương 2.
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Br-
V Br -
1mg/l(ml) 0 3 5 7 10
A 0,220 0,215 0,210 0,225 0,182
Kết quả cho thấy chỉ khi lượng Br-
gấp 2 lần I- thì mới gây ảnh hưởng. Bởi vì khi Br-
lớn nó cũng bị NO2 oxi hoá 1 phần thành Br2 và Br2 có phản ứng cạnh tranh với Iot.
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của 3 ClO 3 ClO 1mg / l V (ml) 0 3 5 7 10 A 0,215 0,205 0,210 0,216 0,215
Kết quả cho thấy
3
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Cl-
Cl 1mg / l
V (ml) 0 3 5 7 10
A 0,220 0,215 0,210 0,225 0,223
Kết quả cho thấy Cl-
không gây ảnh hưởng gì cho phép phân tích iot
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của CN-
CN 1mg / l
V (ml) 0 3 5 7 10
A 0,210 0,215 0,22 0,210 0,205
Kết quả cho thấy CN-
cũng không gây ảnh hưởng gì đến phản ứng phân tích iot bằng Fucsin bazơ.
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của S2-
2
S 1mg / l
V (ml) 0 3 5 7 10