3.2 KỸ THUẬT VƠ CƠ HĨA ƯỚT (XỬ LÝ ƯỚT)
3.2.2 Kỹthuật vơ cơ hĩa ướt bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nĩng
3.2.2.1. Nguyên tắc chung
Trong kỹ thuật này này, người ta thường dùng các dung dịch kiềm mạnh, đặc nĩng (như NaOH, KOH 15 - 20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (như NaOH + NaHCO3), hay một kiềm mạnh và peroxit (như KOH + Na2O2), nồng độ lớn (10 - 20%), để phân huỷ mẫu phân tích trong điều kiện đun nĩng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc trong lị vi sĩng.
35
Những thơng số của quá trình:
Lượng dung dịch: cần lượng lớn từ 8-15 lần lượng mẫu. Thời gian phân huỷ: từ 4 - 10 giờ trong hệ hở.
Cịn trong hệ lị vi sĩng kín chỉ cần thời gian 1 - 2 giờ.
Nhiệt độ phân huỷ: nhiệt độ sơi của dung dịch kiềm. Nĩ thường trong vùng 150 – 2000C.
Các quá trình xảy ra khi phân huỷ mẫu
Dưới tác dụng của kiềm và nhiệt độ, cả năng lượng vi sĩng, cĩ thể xảy ra các quá trình sau:
Phá vỡ cấu trúc của chất mẫu, chuyển các chất của mẫu vào dung dịch
Các chất của mẫu tương tác với kiềm tạo ra các sản phẩm tan được Cĩ thể sinh ra các khí bay ra, giúp sự tan của mẫu tốt hơn
Cĩ thể tạo ra các hợp chất bền ít phân li và tan trong dung dịch
Tạo ra các sản phẩm kết tủa muối khác của chất phân tích để tách nĩ ra khỏi mẫu ban đầu.
Các cách hồ tan và dung dịch hồ tan
Chất phân huỷ: Theo kỹ thuật xử lý ướt này chúng ta cĩ thể dùng các
dung dịch của các chất sau đây để xử lý mẫu:
Dung dịch kiềm đặc (20 - 25 % NaOH, hay KOH),
Dung dịch kiềm đặc nĩng cĩ chất oxy hố mạnh (NaOH + Na2O2), Hỗn hợp kiềm đặc nĩng cĩ chất khử (KOH + NaHSO3),
Hỗn hợp kiềm mạnh và muối (NaOH + NaHCO3), (KOH + Na2CO3), Hỗn hợp kiềm, muối và peroxit (KOH + NaHCO3+ H2O2),
Quá trình phân huỷ
Quá trình phân huỷ được thực hiện khi đun sơi dung dịch mẫu, trong một thời gian nhất định trong bình Kendan hay trong ống nghiệm, thường là từ 6 -10 giờ trong bình kenđan hở, trong lị vi sĩng hệ kín (cĩ áp suất cao) thì chỉ mất khoảng 40 - 70 phút, tuỳ loại mẫu.
Cơ chế phá vỡ (phân huỷ) mẫu theo cách này cũng tương tự như trong trường hợp dùng các axit ở trên, trong hệ hở hay hệ kín, nhưng ở đây tác nhân phân huỷ là dung dịch kiềm mạnh nĩng.
Nhiệt độ phân huỷ
Nhiệt độ sơi của các dung dịch kiềm là tuỳ thuộc vào thành phần và nồng độ của dung dịch kiềm ta sử dụng để xử lý mẫu. Nĩi chung trong vùng từ 115 – 230 oC, tuỳ thuộc nồng độ của kiềm và muối cĩ trong dung dịch phân huỷ mẫu và đây là một yếu tố thúc đẩy sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn. Nghĩa là tác nhân phân huỷ mẫu ở đây là kiềm và nhiệt độ (năng lượng nhiệt) và năng lượng vi sĩng, nếu dùng lị vi sĩng.
Ví dụ ứng dụng kỹ thuật vơ cơ hĩa ướt bằng kiềm đặc nĩng: Hồ tan oxit nhơm bằng dung dịch NaOH 10% nĩng: Lấy 0,5g mẫu dạng bột vào bình Kendan, tẩm ướt bằng vài giọt nước cất, thêm 10 mL NaOH 10%, đun sơi để hồ tan mẫu.
Cơ chế ở đây là chuyển trạng thái tinh thể rắn oxit sang ion tan trong dung dịch là muối NaAlO2 và khí hydro theo phản ứng:
Al2O3 + NaOH → H2 + NaAlO2 + H2O
3.2.2.2. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
Ưu nhược điểm
Kỹ thuật xử lý ướt bằng dung dịch kiềm đặc nĩng cũng cĩ ưu điểm là hầu như khơng làm mất các chất phân tích, nhất là các nguyên tố cĩ hợp chất dễ bay hơi và các nguyên tố và các matrix của mẫu dễ tan trong kiềm.
37
Nhưng kỹ thuật này cĩ một nhược điểm lớn là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao, thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lượng mẫu, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xảy ra. Lượng kiềm dư nhiều, sau khi xử lý xong thường phải loại hết, nhưng rất khĩ, chỉ bằng cách trung hồ bằng axit, song lại làm lỗng mẫu và dễ dàng nhiễm bẩn, mất thời gian cơ đặc mẫu. Đây là một cơng việc rất khĩ khăn và mất nhiều thì giờ và cũng hay làm nhiễm bẩn mẫu. Vì thế kỹ thuật này chỉ được dùng cho một số trường hợp, mà cách xử lý bằng axit khơng đem lại hiệu quả.
Ví dụ phân huỷ mẫu xác định một số anion vơ cơ, phi kim hay á kim, như các chất: Cl1-, Br1-, NO31-, SO42-, PO43-… trong các đối tượng mẫu sinh học và một số mẫu thực phẩm khơng xử lý được bằng phương pháp axit.
Phạm vi áp dụng: Kỹ thuậtnày thích hợp cho:
Các hợp chất hay các mẫu tan tốt trong kiềm. Phân huỷ các chất hữu cơ để lấy các phi kim.