Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM
2.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH KIỂM TRA
2.4.1. Phƣơng phỏp chuẩn độ thể tớch
Dựng pipet lấy một thể tớch xỏc định (V1 mL) dung dịch cần xỏc định nồng độ La(NO3)3 (C1) cho vào bỡnh thủy tinh hỡnh nún, chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn EDTA cú nồng độ đó biết C2 với chất chỉ thị Asenzo(III) hết V2 mL. Nồng độ La3+ trong dung dịch cần phõn tớch đƣợc tớnh theo cụng thức:
C1. V1 = C2. V2 C1 = (C2. V2) / V1
2.4.2. Phƣơng phỏp kết tủa chọn lọc
Dựa vào độ tan khỏc nhau của cỏc hidroxit nguyờn tố hiếm, vỡ thế cỏc NTĐH đƣợc tỏch ra bằng cỏch điều chỉnh giỏ trị pH của mụi trƣờng.
Phƣơng phỏp này với ƣu điểm dễ thực hiện, húa chất thƣờng dựng là dung dịch NH3, NaOH hoặc cỏc dung dịch cú tớnh kiềm phự hợp. Trong nghiờn cứu này, Lantan đƣợc tỏch sơ bộ dƣới dạng hidroxit bằng dung dịch NH3. Kết tủa đƣợc tỏch khỏi dung dịch bằng cỏch lọc chõn khụng và rửa lại nhiều lần với nƣớc cất. Tuy nhiờn, phƣơng phỏp này cú một số mặt hạn chế khi cỏc kết tủa cú tớch số tan khỏc nhau khụng nhiều. Do đú, khoảng giỏ trị pH tại đú cỏc kết tủa tỏch ra khỏ gần nhau làm cho việc tỏch loại trở nờn khú khăn hơn và sản phẩm lẫn nhiều tạp chất khỏc.
2.4.3. Phƣơng phỏp huỳnh quang tia X (XRF)
Phƣơng phỏp huỳnh quang tia X (XRF) đƣợc sử dụng để xỏc định thành phần húa học của nguyờn liệu và sản phẩm của mẫu phõn tớch (quặng monazit Bỡnh Định).
Nguyờn lý phỏt huỳnh quang tia X:
Nhƣ mụ tả ở hỡnh 2.13, tia X đƣợc phỏt ra do kết quả bắn phỏ vật thể (mẫu) của tia X gọi là huỳnh quang tia X. Do những huỳnh quang này cú
năng lƣợng đặc trƣng, chỳng phụ thuộc vào cấu trỳc nguyờn tố [43]. Vỡ vậy những nguyờn tố cú thể đƣợc phỏt hiện nhờ việc đo năng lƣợng huỳnh quang (bƣớc súng) của chỳng. Cƣờng độ huỳnh quang tia X tỷ lệ với hàm lƣợng nguyờn tố tƣơng ứng, do vậy hàm lƣợng mỗi nguyờn tố cú thể đƣợc ƣớc lƣợng qua việc đo cƣờng độ huỳnh quang này. Phƣơng phỏp phõn tớch này gọi là phõn tớch huỳnh quang tia X (XRF) [31].
Hỡnh 2.13. Nguyờn lý phỏt huỳnh quang tia X
2.4.4. Phƣơng phỏp nhiễu xạ tia X (XRD method)
2.4.4.1. Điều kiện nhiễu xạ - Định luật Bragg
Giả sử cú một chựm tia X đơn sắc đến gặp tinh thể và phản xạ trờn cỏc mặt phẳng mạng. Để cú sự giao thoa của cỏc súng phản xạ, cỏc súng này phải cựng pha, nghĩa là hiệu quang trỡnh của chỳng phải bằng một số nguyờn lần bƣớc súng [19].
Hiệu quang trỡnh của hai tia đến gặp hai mặt phẳng mạng cú khoảng cỏch d là
2d.sin
Đối với nhiều gúc tới θ, giỏ trị Δ khụng phải bằng một nguyờn lần bƣớc súng λ nờn cỏc tia X phản xạ cú giao thoa giảm.
Với n là bậc phản xạ (n = 1, 2, 3…). Sự phản xạ bậc n thƣờng đƣợc xem là đƣợc tạo thành từ cỏc mặt (nh nk nl)
Trong thực nghiệm, ngƣời ta thƣờng chọn bậc phản xạ bằng 1 nờn ứng dụng chớnh của định luật Bragg là để xỏc định khoảng cỏch mạng d khi đó biết λ và gúc tới θ tƣơng ứng với vạch thu đƣợc [37].
2.4.4.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD)
Giản đồ nhiễu xạ tia X là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa cƣờng độ cỏc pic nhiễu xạ theo gúc nhiễu xạ 2θ.
- Trục tung là cƣờng độ pic nhiễu xạ - Trục hoành là giỏ trị 2θ
Đỉnh pic cú thể ghi cỏc chỉ số Miller (hkl) của mặt phẳng phản xạ hay khoảng cỏch d giữa cỏc mặt phẳng đú.
2.4.4.3. Nhận biết chất bằng giản đồ XRD
Sau khi thu đƣợc giản đồ XRD của mẫu nghiờn cứu, ta cú thể nhận biết thành phần húa học và tờn của mẫu đú bằng so sỏnh vị trớ của cỏc vạch nhiễu xạ của mẫu với một ngõn hàng dữ liệu lớn của cỏc giản đồ XRD đƣợc gọi là The Powder Diffraction File (PDF) Database.
2.4.5. Phõn tớch định lƣợng cỏc nguyờn tố bằng ICP – MS
Phƣơng phỏp phố khối kết hợp nguyờn tử plasma (ICP-MS) đƣợc dựng
để phõn tớch định lƣợng cỏc NTĐH riờng rẽ và cỏc kim loại khỏc trong mẫu từ quỏ trỡnh chiết bằng dung mụi. Hàm lƣợng cỏc NTĐH và cỏc kim loại khỏc đƣợc đo trờn mỏy Perkin Elmer Elan 9000 của Mỹ tại Viện Cụng nghệ mụi trƣờng, Viện Hàn lõm Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam.
2.4.6. Phƣơng phỏp phổ hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại là một trong những phƣơng phỏp phõn tớch húa lý hiện đại và hiệu quả để phõn tớch cấu tạo cỏc hợp chất. Những số liệu từ phổ hồng ngoại cho phộp xỏc định sự cú mặt của cỏc nhúm chức trong phõn tử hợp chất hữu cơ (nhƣ nhúm -OH, -NH, -CH, -C=C, -C=O, -C≡N,...), nhận biết cỏc liờn kết trong việc nghiờn cứu cấu trỳc của hợp chất vụ cơ đặc biệt là phức chất, cấu trỳc vật liệu (vật liệu mao quản, zeolit, polyme,...).
Phƣơng phỏp phổ hồng ngoại dựa trờn cơ sở của sự tƣơng tỏc giữa chất cần phõn tớch với cỏc tia đơn sắc cú bƣớc súng nằm trong miền hồng ngoại (4000 - 400 cm-1). Kết quả của sự tƣơng tỏc sẽ dẫn đến chất nghiờn cứu sẽ hấp thụ một phần năng lƣợng và làm giảm cƣờng độ của tia tới. Khi hấp thụ năng lƣợng trong vựng hồng ngoại sẽ gõy ra dao động của cỏc nhúm nguyờn tử trong phõn tử. Cỏc nguyờn tử trong phõn tử dao động theo ba hƣớng trong khụng gian gọi là dao động riờng của phõn tử. Mỗi dao động riờng ứng với một mức năng lƣợng nhất định. Những dao động này làm thay đổi momen lƣỡng cực của liờn kết và làm xuất hiện tớn hiệu hồng ngoại [41].
2.4.7. Phƣơng phỏp chế tạo phức chất đất hiếm – tactrat
Cỏc thớ nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ sau: Cõn 0,75 g axit tactric (C4H6O6) cho vào cốc 100 ml, thờm vào 10 ml nƣớc cất. Hỳt 10ml dung dịch La(NO3)3 0,5M vào cốc (tỷ lệ mol La3+/C4H6O6 = 2/3) và thờm một ớt nƣớc cất. Chuyển cốc lờn bếp từ gia nhiệt ở 60 oC, khuấy liờn tục và chỉnh pH về 5
bằng dung dịch CH3OONa 0,1 N, tiếp tục khấy dung dịch trong 1; 2; 3; 4, 5 giờ. Chuyển dung dịch lờn bếp điện đun cỏch thủy đến khi tạo vỏng trờn bề mặt để kết tủa phức chất, để yờn trong 4 giờ. Sau đú lọc thu phần kết tủa và phần dung dịch. Phần kết tủa đƣợc rửa bằng nƣớc cất và bằng dung dịch cồn tuyệt đối để thu phức chất tactrat – La. Phức đƣợc bảo quản trong bỡnh hỳt ẩm và đem đi phõn tớch xỏc định cụng thức phõn tử. Phần dung dịch đƣợc định mức thành 100 ml và đem đi phõn tớch hàm lƣợng La cũn lại trong dung dịch bằng phƣơng phỏp ICP-MS.