Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử
Nguyên tắc chung
- Các mẫu thực phẩm sau khi vô cơ hoá hoàn toàn, được phun vào hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử, rồi người ta đo độ hấp thụ bức xạ từ nguồn phát bởi hơi nguyên tử trong mẫu (được chuyển thành hơi nguyên tử tự do).
- Nguyên lý của phương pháp này như sau: Nguồn sáng đơn sắc được phát từ đèn Cathod rỗng (HCl) hoặc đèn phóng điện phi cực (EDL) hay đèn phổ liên tục có biến điện qua vùng nguyên tử hoá đến bộ cảm biến (detector) để đo cường độ bức xạ hay hấp thụ. Mỗi kim loại có bước sóng hấp thụ đặc trưng riêng. Còn đèn cathod rỗng (HCL) hay đèn phi cực (EDL) được cấu tạo do chính nguyên tố đó được làm nguồn phát bức xạ đặc trưng, nghĩa là muốn xác định nguyên tố nào thì điện cực của đèn làm bằng nguyên tố đó. Do đó làm cho phương pháp ổn định và ít bị nhiễu.
- Cường độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ nguyên tố có trong mẫu (trong một giới hạn nồng độ). Đây chính là cơ sở để phân tích định lượng.[2]
Dụng cụ
- Máy quan phổ hấp thụ nguyên tử có trang bị đèn catốt chì rỗng, bước sóng cài đặc là 283,3nm, sử dụng ngọn lửa axetilen không khí với chiều rộng của đầu đốt khoảng 5cm.
- Chén sứ dung tích 50ml, độ sâu 5cm hoặc cốc thủy tinh có mỏ bằng thạch anh dung tích 100ml.
- Tủ sấy nhiệt độ 150oC.
- Lò nung có kiểm soát nhiệt độ từ 250 – 600oC, sai số không quá 10oC.
- Dụng cụ thủy tinh được rửa sạch bằng acid nitric 8N và được rửa lại bằng nước cất.
34 - Dung dịch HCl nồng độ 1N.
- Dung dịch HNO3 nồng độ 1 N.
- Acid percloric HclO4 đậm đặc 70,5%. - Oxit lantan La2O3.
- Etylen dinitrictetraacetylen EDTA - Dung dịch đệm
Tiến hành
- Chuẩn bị mẫu trắng: làm bay hơi 4ml dung dịch HNO3 đậm đặc trong chén sứ khô trên bếp cách thủy. Hòa tan cặn bằng 20ml dung dịch HCl 1N và chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 25ml. Để nguội và định mức tới vạch bằng HCl 1N. - Chuẫn bị mẫu thử:
Cần 25 g mẫu cho vào chén sứ rồi sấy khô trong tủ sấy trong thời gian 2h ở nhiệt độ từ 135 – 150o
C. Chuyển chén sứ vào lò nung ở nhiệt độ 500oC. Duy trì nhiệt độ đó trong 16h.
Lấy chén sứ ra để nguội trong phòng. Cho 2ml HNO3 đậm đặc vào rồi cho bay hơi dung dịch trong chén tới khi khô trên bếp cách thủy. Đặt chén sứ trở lại vào lò nung ở nhiệt độ thường, sau đó tăng dần nhiệt độ tới 500oC trong vòng 1h. Lấy chén ra để nguội và lặp lại thao tác cho tới khi tro có màu trắng hoàn toàn. Cho 10ml dung dịch HCl 1N vào chén tro rồi hòa tan tro bằng cách nung nóng. Chuyển hết dung dịch vào bình định mức 25ml.
Đun nóng phần tro còn lại trong chén 2 lần, mỗi lần với 5ml dung dịch HCl 1N rồi rót dung dịch vào bình định mức 25ml trên, để nguội và định mức tới vạch bằng HCl 1N lắc đều.
- Tiếp theo chúng ta tối ưu hóa các điều kiện làm việc của máy quang phổ.
- Xây dựng đường chuẩn với các hàm lượng chì lần lược là 0,0; 0,2; 0,4; 1,0; 3,0; 5,0 và 10mg/ml dựa trên độ hấp thụ của chúng. Trong trường hợp tín hiệu nhận
35
được yếu, phải chỉnh độ khuyếch đại để được độ hấp thụ A của dung dịch chuẩn (0.2mg/ml) không nhỏ hơn 1%.
- Khi đường chuẩn có độ tuyến tính tốt, ta tiến hành đi đo độ hấp thụ của dung dịch mẫu thử và mẫu trắng như sau:
Đối với dung dịch trong mẫu thử trong, không có cặn lắng: tiến hành xác định độ hấp thụ 3 lần theo các bước sau: bơm lần lượt dung dịch chuẩn sau đó là dung dịch mẫu thử. Nếu số lượng dung dịch nhiều thì bơm lần lượt 1 dung dịch chuẩn và 3 dung dịch mẫu thử cho tới khi bơm hết lượng dung dịch chuẩn, mẫu thử và mẫu trắng.
Đối vớ dung dịch mẫu thử đục: thêm 1ml dung dịch đệm vào các dung dịch mẫu thử, mẫu trắng đã chuẩn bị và dung dịch chuẩn. Sau đó tiến hành xác định độ hấp thụ như mẫu thử trong.
Tính toán
- Đối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng.
- Đối với mẫu thử đục phải bổ sung thêm dung dịch đêm.
Trong đó:
CPb: hàm lượng chì có trong mẫu (mg/ml).
mPb: hàm lượng chì có trong mẫu tình được theo đường chuẩn (mg/mol). 25 : thể tích dung dịch HCl 1N dùng trung hòa mẫu (ml).
Vd: thể tích dung dịch mẫu thử đã bổ sung 1ml dung dich đệm (ml). M: khối lượng mẫu thử (g).
36
- Tính hàm lượng chì có trong mẫu (mPb) thông qua đường chuẩn sau khi đã trừ đi mẫu trắng, yêu cầu phải có độ tin cậy của 2 lần bơm mẫu liên tiếp phải có độ lệch chuẩn nhỏ hơn 0,5%.[8],[13]
Phương pháp cực phổ
Phương pháp cực phổ có thể định tính và định lượng nhiều chất bằng cách điện phân dung dịch phân tích trên điện cực giọt thuỷ ngân, rồi sau đó vẽ đường biểu diễn Dòng-Thế ghi sự biến đổi cường độ dòng theo sự biến đổi cường độ thế điện cực của sự thuỷ phân.
Nguyên tắc chung
- Đặt các thế khác nhau vào điện cực để khử các ion khác nhau vì mỗi ion có một thế khử tương ứng xác định, do đó qua thế khử của ion có thể định tính được ion đó. - Nếu tăng dần thế của điện cực nhúng vào dung dịch chất cần xác định thì cường độ
dòng sẽ tăng lên đồng thời cho tới khi đạt được thế khử của ion trong dung dịch. Trong điều kiện nhất định, cường độ dòng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ ion khử. - Dựa vào sự phụ thuộc giữa cường độ dòng và nồng độ mà định lượng được ion đó.
Dụng cụ
- Máy cực phổ LP: 55 – A. - Dung dịch gelatin 1%.
- Dung dịch chì tiêu chuẩn: hòa tan 0,3996 chì nitrat Pb(NO3)2 trong nước cất và 1 ml HNO3 đặc trong bình định mức 250ml. Sau đó pha loãng 10 lần để 1ml dung dịch chứa 1mg chì.
Tiến hành
- Dùng pipet hút 20 ml nước lọc, thêm 30ml nước cất cho vào cốc, thêm 8 – 10 giọt gelatin 1% khuấy kỹ.
- Chuyển toàn bộ vào bình điện phân của máy cực phổ. Cài cực phổ ở thế 2V và đặt độ nhạy điện kế 1/10 – 1/25.
37
- Sau đó hút 20ml nước lọc, thêm vào 1ml dung dịch chì tiêu chuẩn (0,1mg chì trong 1ml) 4ml nước cất, 8 – 10 giọt gelatin dung dịch 1%, khuấy kỹ cho vào bình điện phân.
Tính toán
- Hàm lượng chì (mg) trong kg sản phẩm theo công thức:
Trong đó:
Cc: Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn (0,1mg/ml). Vc: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn thêm vào (ml).
H1: Chiều cao bước sóng cực phổ dung dịch mẫu thử (mm). V1: Thể tích dung dịch thử lấy mẫu làm cực phổ (ml). V0: Thể tích toàn bộ nước lọc (ml).
H2: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu và chỉ tiêu chuẫn (mm). V2: Thể tích dung dịch mẫu và tiều chuẫn (ml).
G: Khối lượng mẫu (g).
Chú ý
- Phương pháp này nguyên bản không có bước thêm dung dịch chuẩn vào dung dịch
mẫu, nhưng trong quá trình thực hiện này người ta cho thêm dung dịch chuẩn vào
dung dịch mẫu để làm cực phổ nên được gọi là “phương pháp thêm”. Phương pháp
này có ưu điểm là khắc phục tình trạng nhiều chất lạ khác, có rong trong dung dịch
mẫu thử và dung dịch chuẩn nên độ chính xác cao hơn.[2],[8],[13]
