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
A 0,215 0,210 0,205 0,210 0,215
Kết quả cho thấy S2-
lớn hơn I- 2 lần không gây ảnh hưởng tới phép phân tích.
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Fe3+
3
Fe 1mg / l
V (ml) 0 3 5 7 10 15
A 0,210 0,215 0,214 0,210 0,220 0,130
Kết quả cho thấy khi Fe3+
lớn gấp 2 lần nồng độ I- thì không gây ảnh hưởng, khi nồng độ Fe3+
lớn thì phải tách hoặc khử nó về Fe2+.
3.11. Áp dụng những kết quả nghiên cứu đƣợc để phân tích một số mẫu môi trƣờng: đất, nƣớc, trứng
3.11.1. Phân tích iot trong đất
Iốt tồn tại trong đất thường ở dạng muối iodua của các loại muối bạc, muối đồng (AgI, CuI, Cu2I2 v.v…), cũng như Brôm trong tự nhiên iot luân
chuyển theo một chu trình liên tục từ dạng iodua (I-) được oxi hoá thành iot (I2) nhờ oxi không khí, bay hơi từ biển theo mây gió chuyển vào đất liền rơi xuống theo mưa. Iot trong đất chiếm 1,8.10-4 % (tức là gần 2 ppm). Nơi có hàm lượng iot thấp nhất chỉ vào khoảng 10-5
- 10-6 % (tức là 0,1 ppm ÷ 0,01 ppm) và nơi có hàm lượng iot cao nhất cũng chỉ vào khoảng 7 ÷ 8 ppm.
Đất ở những nơi có dân cư sinh sống chăn nuôi, trồng trọt, đất canh tác, đất ruộng, đất đồi, trong đó đất được chia thành.
- Đất phong hoá tại chỗ (địa thành) là loại đất phát triển tự nhiên từ nhiều loại nham thạch khác nhau, loại đất này thường có hàm lượng iốt thấp.
- Đất hội tụ phù xa (bán thuỷ thành - thuỷ thành) là loại đất tập trung tại các thung lũng, sông ngòi, có địa hình tương đối bằng phẳng, dễ khai thác nông nghiệp, loại đất này gọi là "đất trẻ", có độ phì cao.
Đất phong hoá tại chỗ có nhiều tính chất của khoáng núi, còn đất hội tụ phù sa là đất dùng cho canh tác nông nghiệp.
Trong việc lấy mẫu để phân tích iot nhằm đánh giá tác động của môi trường, người ta chỉ chú trọng đất đồi, đất vườn, đất ruộng là môi trường đất mà con người sống trên đó. Các loại cây trồng trên những vùng đất này có hàm lượng iot cao hay thấp tuỳ thuộc vào hàm lượng iot có trong đất. Con người và gia súc ăn các loại cây trồng trên đất này sẽ hấp thụ iot nhiều hay ít theo lượng iot mà cây trồng đã hấp thụ iot từ đất.
Iot trong đất gồm 2 loại: Loại dễ bị rửa trôi theo nước, còn phần iot nằm sâu trong đất không bị nước rửa trôi. Người ta chia iot trong đất thành 2 phần: iot dễ tiêu (linh động) và iot toàn phần. Iot dễ tiêu là phần iot dễ bị nước hoà tan, cuốn theo nên dễ bị rửa trôi theo nước mưa, nước lũ rồi chuyển ra sông ra biển. Cây trồng và con người dễ dàng hấp thụ loại iot này. Iot toàn phần bao gồm cả iot dễ tiêu và cả phần iot liên kết nằm sâu trong đất phải dùng phương pháp hoá học hoà tan đất thành dung dịch mới tách được iot toàn phần ra khỏi đất.
Tách iot di động khỏi đất: Dựa theo tài liệu tham khảo và qua thực tế khảo sát chúng tôi đã rút ra được quy trình chiết tách iot di động khỏi mẫu đất như sau. Cân 5(g) đất khô đã nghiền mịn, đem ngâm chiết trong 50ml nước cất trong 240 phút và cứ 30 phút khuấy đều 1 lần sau đó để lắng, lọc lấy nước đem phân tích. Lượng iot di động tách ra theo nước là lớn nhất và không đổi.
Để phân tích iot toàn phần trong đất, chúng tôi dựa theo [34],[35] xử lý mẫu đất theo 2 cách:
- Nung kiềm chảy (nung 5g đất với 5g NaOH) - Hoà tan bằng dung dịch HNO3 37%
Kết quả xử lý cùng một mẫu đất có thêm 5ml dung dịch KI 1mg/l bằng 2 cách rồi tiến hành đo A của từng mẫu được kết quả như sau:
Bảng 3.18: Kết quả xác định iot khi xử lý mẫu bằng phƣơng pháp kiềm chảy, phƣơng pháp hòa tan bằng Axit
Số thứ tự mẫu
Độ hấp thụ quang A của dung dịch sau khi chế hoá đo đƣợc Phƣơng pháp nung chảy kiềm Phƣơng pháp hoà tan
bằng HNO3 37%
1 0,215 0,206
2 0,160 0,154
3 0,300 0,205
Kết quả phân tích cho thấy nếu phá mẫu bằng dung dịch HNO3 37% thì kết quả thấp hơn một chút so với phá mẫu bằng phương pháp kiềm chảy, điều này cũng dễ giải thích, khi phá mẫu bằng HNO3 37% thì I- sẽ bị oxi hoá một phần thành I2 và đun nóng sẽ bay mất.
6KI + 8 HNO3 = 3I2 + 6KNO3 + 4 H2O + 2NO
Vì vậy khi xử lý mẫu đất để phân tích iot toàn phần (tổng số) chúng tôi dùng phương pháp kiềm chảy.
3.11.2. Phân tích iot trong nước
Iot có nhiều trong nước biển, thành phần của iot trong nước biển tương đối ổn định. Chu trình luân chuyển iot từ nước biển theo chu kỳ nước biển bốc hơi có kéo theo iot, hơi nước được gió và mây chuyển đi các nơi, ngưng