Bài thực hành phương pháp phân tích môi trường

  • Số trang: 20 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 110 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BÀI THỰC HÀNH PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG Giảng viên: ThS. Trần Nguyễn Vân Nhi NHA TRANG 6/2013 BÀI 1: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TỔNG NITƠ TRONG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP KJELDAHL 1. Mục đích Nitơ là một trong những nguyên tố dinh dưỡng quan trọng của thực vật. Hầu hết các nitơ trong đất đều ở dạng hữu cơ (95-99%), chỉ một phần ở dạng vô cơ (1-5%). Đa số các đất, hàm lượng nitơ trong chất mùn chiếm khoảng 5% chất mùn. Cây trồng chỉ sử dụng nitơ trong đất khi đã chuyển hoá thành dạng vô. Mức độ phân giải phụ thuộc vào bản chất của dạng nitơ hữu cơ (nếu C/N càng cao, nitơ hữu cơ càng khó phân giải), vào nhiệt độ, độ ẩm, pH…. của đất. Nitơ tổng là một chỉ tiêu thường được phân tích để đánh giá độ phì nhiêu tiềm tàng của đất. Để phân tích người ta thường phân huỷ chất hữu cơ chuyển nitơ thành dạng amoni. Quá trình phân huỷ này có rất nhiều phương pháp khác nhau:  Dùng H2SO4 đặc kết hợp với chất xúc tác: phương pháp Kjeldahl (Kjendahl,1883) dùng H2SO4 đặc đun sôi với chất xúc tác là Selen hoặc CuSO4.  Dùng H2SO4 đặc kết hợp với chất oxi hoá mạnh: Chiurin(1933) dùng H2SO4 đặc đun sôi với K2Cr2O7 hay CrO3. Hay có thể kết hợp với KClO4 và đun sôi (Ghinbuoc, Meseriacov, 1963). Sau khi chuyển nitơ sang dạng amoni người ta dùng phương pháp chuẩn độ hoặc so màu để xác định lượng nitơ tổng số trong đất. 2. Nguyên tắc Khi cho chất hữu cơ tác dụng với acid sunfuric đậm đặc (H2SO4 đđ) đun sôi với sự có mặt của chất xúc tác (CuSO4.5H2O và K2SO4), cacbon và hidro của chất hữu cơ được oxi hoá đến CO2 và H2O, nitơ còn lại ở dạng khử và chuyển sang dạng amonium sunfat. 2CH3CHNH2COOH + 13H2SO4 (NH4)2SO4 + 6CO2 + 16H2O + 12SO2 Sau đó kiềm hóa sản phẩm phản ứng: (NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH3 + Na2SO4 + 2H2O Rồi đem chưng cất và chuẩn độ lượng amoniac giải phóng ra: Trang 1 NH4+H2BO3- NH3 + H3BO3 2NH4+H2BO3- + H2SO4 (NH4)2SO4 + 2H3BO3 3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 3.1 Hóa chất: Hoá chất: - Nước cất 01 lần - Acid Sunfuric đậm đặc (H2SO4đđ) - Hỗn hợp xúc tác (CuSO4.5H2O và K2SO4); NaOH; H3BO3. - Methyl đỏ và methyl xanh - Ethanol 95% - Acid sunfuric 0,05mol/L (H2SO4 0,1N) Pha hoá chất: - Xúc tác gồm hỗn hợp CuSO4.5H2O và K2SO4 được cân theo tỷ lệ 1: 5 trộn đều. - NaOH 40%: hòa tan 400g NaOH trong nước và định mức thành 1L. - H3BO3 4%: hòa tan 40g H3BO3 trong nước và định mức thành 1L. - Chỉ thị Tashiro: hòa tan 2g methyl đỏ và 1g methyl xanh trong ethanol và định mức thành 1000mL. - Ethanol 95%: pha 950mL ethanol trong nước và định mức thành 1000mL. - Acid sunfuric 0,05mol/L (H2SO4 0,1N): pha ống chuẩn (H2SO4 0,1N) và định mức thành 1L. 3.2 Dụng cụ: - Buret 25mL - Ống đong 1000mL - Bình định mức 25mL, 1000mL - Bình tam giác 100mL. Trang 2 3.3 Thiết bị: - Hệ thống phá mẫu và chưng cất đạm bán tự động (Kjeldahl). 4. Cách tiến hành 4.1 Vô cơ hoá mẫu: - Cân khoảng 0,5g đến 2,0g mẫu cho vào ống Kjeldahl có dung tích phù hợp (thường 250 mL). - Thêm một lượng chất xúc tác (CuSO4.5H2O và K2SO4) phù hợp khoảng 0,9g đến 1,2g. - Thêm 25 mL H2SO4 đđ đối với gam chất khô đầu tiên của mẫu và thêm 6-12mL cho mỗi gam chất khô tiếp theo. Trộn đều, đảm bảo đã làm ướt toàn bộ phần mẫu thử. Đặt bộ ống Kjeldahl vào bộ phá mẫu. - Cài đặt nhiệt độ và thời gian cho máy với tổng thời gian vô cơ hóa từ 3 – 4 giờ. - Sau khi phá mẫu hoàn tất, chất lỏng trong bình trong và có màu xanh da trời nhạt. Để nguội. Nếu thấy quá trình vô cơ hóa xuất hiện cặn rắn thì cho một ít nước cất vào rồi lắc đều. 4.2 Chưng cất amoniac - Đem mẫu đi chưng cất. Cài đặt thông số cho máy (dựa theo catalogue) như sau: H2 O : 2S H3BO3 : 3S NaOH : 5S - Thời gian chưng cất: 5 phút - Nhỏ 3 giọt chỉ thị Tashiro vào bình hấp thu và tiến hành chưng cất mẫu. 4.3 Chuẩn độ Chuẩn độ bằng H2SO4 0,1N, ghi nhận điểm cuối khi chuyển từ màu xanh dương sang mận chín. Đọc thể tích acid sunfuric tiêu tốn trên buret. 5. Kết quả Hàm lượng nitơ của mẫu thử được xác định theo công thức sau: Trang 3 WN = (V1 – V0) * C *14 /m Trong đó: WN : Hàm lượng nitơ của mẫu (g/kg) V1 : Thể tích dung dịch H2SO4 0,1N dùng để chuẩn độ mẫu thử (mL) V0 : Thể tích dung dịch H2SO4 0,1N dùng để chuẩn độ mẫu trắng (mL) C : Nồng độ của dung dịch H2SO4 0,1N (mol/L) 14 : Khối lượng phân tử gam của nitơ (M = 14 g/mol) m : Khối lượng của mẫu thử (g) 6. Câu hỏi 6.1 Giá trị chỉ thị của hàm lượng nitơ (%N) trong 6 nhóm đất chính của Việt Nam được quy định như thế nào? 6.2 Cho biết công thức hóa học của phức chất màu xanh dương và màu mận chín trong quá trình chuẩn độ? Trang 4 BÀI 2: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP CHIURIN 1. Mục đích Sự tích lũy chất hữu cơ ở dạng mùn trong đất là do hoạt động vi sinh vật, thực vật cũng như bón phân hữu cơ. Xác định chất hữu cơ trong đất là xác định hàm lượng, thành phần mùn quyết định hình thái và tính chất lí, hoá học và độ phì của đất. Trong tầng mùn chứa gần 90% nitơ ở dạng dự trữ và phần lớn các nguyên tố dinh dưỡng như P, S, nguyên tố vi lượng, là kho dự trữ chất dinh dưỡng cho cây trồng. Hiện có nhiều phương pháp xác định chất hữu cơ của đất: phương pháp đốt khô, phương pháp đốt ướt (Chiurin, Walkley - Black), phương pháp đốt mùn trong tủ sấy 150oC, thời gian 20 phút (Nikitin) và phương pháp oxi hóa mùn 24 giờ ở nhiệt độ 20oC (P.Antanova) 2. Nguyên tắc Chất hữu cơ của đất, dưới tác dụng của nhiệt độ, bị dung dịch K2Cr2O7 + H2SO4 (1: 1) oxi hoá: 3C + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O Lượng K2Cr2O7 còn dư được dung dịch muối FeSO4 hay muối Morh (FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O) để khử: K2Cr2O7 + 6FeSO4 +7H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Chất chỉ thị cho quá trình chuẩn độ này thường dùng là acid phenylanthranilic (C13H11O2N), màu chuyển từ đỏ mận sang xanh lá cây hoặc diphenylamin (C12H11N), màu sẽ chuyển từ màu lam tím sang xanh lá cây. Trong quá trình chuẩn độ, Fe3+ tạo thành có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hoá màu cũa chất chỉ thị, vì vậy trước khi chuẩn độ có thể cho thêm một lượng nhỏ H3PO4 hoặc muối chứa ion F- để tạo phức không màu với Fe3+. 3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị Trang 5 3.1 Hóa chất: - K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 (1:1): cân 20g tinh khiết K2Cr2O7 nghiền bằng chày trong cối sứ, hoà tan trong 250 mL nước cho vào bình định mức 1L. Cần phải để bình trong chậu nước đá lạnh rồi mới cho từ từ H2SO4 đậm đặc (d = 1,84) vào cho đến thể tích 1L. Nồng độ của dung dịch này được kiểm tra bằng dung dịch FeSO4 (hoặc muối Morh) 0,2N. - Có trường hợp sau khi pha xong để một vài hôm có vài tinh thể màu đỏ hình kim xuất hiện, trong trường hợp này chỉ cần thêm ít nước, lắc đều tinh thể sẽ mất. - Dung dịch muối Morh 0,5N: cân 200g (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O hoà tan trong nước, thêm 20mL H2SO4 đặc và định mức đến 1L. - Chỉ thị Ferroin: pha 0,695g FeSO4.7H2O; 1,485g orthophenaltrolinamonohydrat trong 100mL H2O cất 3.2 Dụng cụ: - Cối, chày sứ - Cốc thủy tinh - Bình định mức 1L - Pipet - Bình tam giác (Erlen) 250mL - Buret - Rây 3.3 Thiết bị: - Cân phân tích - Tủ sấy 4. Cách tiến hành - Đất để phân tích mùn được chuẩn bị cẩn thận: dùng cân phân tích cân lấy khoảng 0,8g đã rây qua rây 1mm (Tùy theo dạng đất mà lượng đất lấy khác nhau: Đất trắng có ít mùn nên khối lượng đất > 1g, và ngược lại đất đen < 1g ), trộn đều bỏ vào trong erlen. Hút 10mL dung dịch H2SO4: K2Cr2O7 (1:1) bằng pipet chính xác vào trong erlen 100mL. Lắc nhẹ bình, tránh để đất bám lên thành bình. - Cách quan sát mẫu: nếu khi cho đất vào dung dịch chuyển sang màu xanh ngọc  hàm lượng mùn tương đối cao. - Sấy ở nhiệt độ 1500C trong vòng 20 phút. Trang 6 - Sau 20 phút lấy mẫu ra ngoài để nguội tự nhiên 1 thời gian. - Cho vào dung dịch mẫu khoảng 7µl chất chỉ thị Ferroin. - Chuẩn chỉ thị với dung dịch Morh 0,5N. Dung dịch có màu xanh tím đậm  xanh ngọc  đỏ. Đồng thời mẫu luôn được tiến hành song song với 1 mẫu trắng đối chứng. Thí nghiệm với 3 lần lặp lại. 5. Tính kết quả Chất hữu cơ = (V0-V) x N x 0,003 x 1,724 x 100 x K a V0: muối Morh dùng chuẩn độ thí nghiệm trắng (mL) V: thể tích muối Morh dùng chuẩn độ mẫu (mL) N: nồng độ đương lượng của dung dịch muối Morh (mgđl/L) a: lượng mẫu đất lấy phân tích (g) K: hệ số chuyển đổi từ mẫu khô không khí sang mẫu khô tuyệt đối. 1,724: hệ số chuyển đổi thành tổng hàm lượng chất hữu cơ. Chú ý: đất chứa nhiều clorua cũng ảnh hưởng đến kết quả phân tích vì có một phần Cr2O72- tiêu tốn cho sự oxi hoá Cl-. Cr2O72- +6 Cl- + 14H+ 2Cr3+ + 3 Cl2 + 7 H2O 6. Câu hỏi 6.1 Thành phần mùn đất và đặc điểm của chúng? 6.2 Công thức hóa học của tinh thể màu đỏ hình kim xuất hiện sau khi pha dung dịch K2Cr2O7 trong H2SO4? Trang 7 BÀI 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TỔNG PHỐTPHO TRONG ĐẤT 1. Mục đích Phốtpho có tác dụng rất quan trọng trong dinh dưỡng của thực vật, đặc biệt là đối với sự phát triển của rễ và hạt. Hàm lượng photpho trong đất giao động trong khoảng 0,1 – 0,19 % (P2O5). Trong tất cả các loại đất, hàm lượng photpho ở các tầng dưới nhỏ hơn đáng kể so với tầng trên. 2. Nguyên tắc Trong môi trường acid các dạng photphat sẽ được chuyển về dạng orthophotphat và sẽ phản ứng tạo phức amoniummolybdate có màu xanh và được đo ở bức sóng 882nm hoặc 670nm. Phương trình phản ứng PO43- + 12(NH4)2M0O4 + 24H+ (NH4)3PO4.12M0O3 + 21 NH4++ 12 H2O (NH4)3PO4.12M0O3 + ne+ = Molybdenum (xanh dương) 3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 3.1 Hoá chất - Acid H2SO4 2,5M: cho từ từ 138mL acid H2SO4 đậm đặc vào trong 500mL nước cất rồi định mức thành 1L (a). - Dung dịch acid ascorbic 0,1M: cân 1,76g acid ascorbic hoà tan trong 100mL nước cất (b). - Dung dịch amoniummolybdate 4%: hoà tan 40g trong 1L nước cất (c). - Dung dịch potassiumantimoniumtartrate KSbOC4H4O4.1/2H2O cân 0,2728g hòa tan trong 100mL nước cất (d). - Dung dịch thuốc thử trộn theo tỉ lệ: (a):(b):(c):(d) = 50:30:15:5 thành 100mL. - Dung dịch NaOH 1N: Pha 40g NaOH bằng nước cất rồi định mức tới 1L. - Dung dịch photphat chuẩn gốc: hòa tan 439mg KH2PO4 khan (đã sấy ở 1050C trong một giờ) trong 1L nước cất. Dung dịch chuẩn có nồng độ 100ppm. Trang 8 - Dung dịch làm việc: pha trước lúc dùng. Lấy 5 mL dung dịch chuẩn gốc pha loãng bằng nước cất tới 50 mL, dung dịch có nồng độ 10 ppm. 3.2 Dụng cụ - Cốc thủy tinh - Ống đong - Pipet - Bình định mức 50mL, 100mL. 3.3 Thiết bị - Spectrophotometer - Bếp điện - Tủ hút 4. Cách tiến hành - Phá huỷ mẫu bằng hỗn hợp H2SO4 và HClO4: Cân 1g đất đã ray chuẩn bị vào trong bình Kjeldahl dung tích 50mL. Thêm vào bình 8mL dung dịch H2SO4 đậm đặc, để yên khoảng 15 phút để mẫu thấm hóa chất. - Đun khoảng 15-20 phút thấy xuất hiện khói trắng. Chuyển ra ngoài để nguội rồi cho 2-3 giọt HClO4 70% (cần chú ý phải thực hiện trong tủ hút). Đốt tiếp dung dịch cho tới khi mẫu xuất hiện màu trắng thì đem ra để nguội. Dùng nước cất rửa và chuyển dung dịch vào bình định mức 100mL, định mức đến 100mL. - Sau đó dùng phương pháp so màu: Cho 2mL mẫu vào các bình định mức 50mL, cho thêm 2-3 giọt phenolphthalein. Chuẩn độ pH bằng cách dùng NaOH 1N cho vào bình định mức, hỗn hợp có màu hồng nhạt. Tiếp tục cho H2SO4 0,1N vào chuẩn lại cho dung dịch mất màu hồng nhạt. (Các bình định mức dựng đường chuẩn cũng chuẩn pH tương tự như vậy). Tất cả các bình cho vào 4 mL dung dịch thuốc thử, định mức bằng nước cất đến 50 mL. Trộn đều hỗn hợp, để yên 10 phút để màu được lên hoàn toàn. Đem đi so màu trên máy spectrophotometer tại bức sóng 882nm. STT 0 1 2 3 4 5 6 VPO43- chuẩn (ml) 0 2 4 6 8 10 0 V thuốc thử (ml) 4 4 4 4 4 4 4 Trang 9 Vmẫu (ml) 0 0 0 Nước cất 0 0 0 2 Định mức 50 ml 5. Tính kết quả Sau khi đo độ hấp thu loạt chuẩn. Vẽ đồ thị A = f(x). Sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình tuyến tính y = ax + b. Dựa vào đường chuẩn để tính toán kết quả. P2O5 (%) Đất nghèo P <0,06 Trung bình 0,06-0,1 Giàu P 0,1 6. Câu hỏi 6.1 Giới hạn chỉ thị của hàm lượng phốtpho tổng số trong 6 nhóm đất chính của Việt Nam 6.2 Ngoài phương pháp phá huỷ mẫu bằng cách sử dụng hỗn hợp axit và chất oxi hoá mạnh thì dùng phương pháp nung chảy kiềm với hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 có được hay không? Giải thích? Trang 10 BÀI 4: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NO2 TRONG KHÔNG KHÍ THEO PHƯƠNG PHÁP GRIESS-SALTZMAN 1. Mục đích Xác định hàm lượng NO2 trong không khí xung quanh tại vị trí thu mẫu. Phương pháp này dùng để xác định nồng độ khối lượng của nitơ dioxit trong không khí xung quanh trong khoảng từ 0,010 đến 20 mg/m3. Thời gian lấy mẫu từ 10 phút đến 2 giờ. Do độ bền theo thời gian của dung dịch mẫu bị hạn chế, khoảng thời gian từ lúc kết thúc lấy mẫu đến lúc đo không được vượt quá 8 giờ. Phương pháp này không phù hợp đối với việc lấy mẫu ở vùng thở của người. 2. Nguyên tắc Khí NO2 được hấp thu vào dung dịch NaOH tạo NaNO2, cho phản ứng với CH3COOH tạo thành HNO2. Acid HNO2 tác dụng với axit sulfanilic và α-naphtylamin cho ra hợp chất Azoic trong khoảng thời gian xác định, kết quả tạo thành màu hồng trong vòng 15 phút. Phản ứng diễn ra như sau: 2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O NaNO2 + CH3COOH → HNO2 + CH3COONa Trang 11 Đo độ hấp thụ của dung dịch màu ở bước sóng giữa 540 nm và 550 nm bằng phổ quang kế phù hợp (hoặc máy so màu) và xác định nồng độ khối lượng của nitơ dioxit bằng đường chuẩn xây dựng với hỗn hợp khí hiệu chuẩn thu được. 3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 3.1 Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ đi thu mẫu hiện trường - Máy hút không khí - Lưu lượng kế - Bình hấp thu - Dung dịch hấp thu NO2 - Lọ thủy tinh nâu đựng mẫu 3.2 Kỹ thuật lấy mẫu - Lắp đặt hệ thống theo đúng quy trình lấy mẫu - Mẫu không khí được hút qua 2 bình hấp thu nối tiếp nhau, chứa 40 mL dung dịch hấp thu, với lưu lượng 0,5 L/phút lấy mẫu trong khoảng thời gian 1 giờ. Xong, gom toàn bộ dung dịch đã hấp thu lại cho vào lọ đựng mẫu và bảo quản mẫu cẩn thận. 3.3 Chuẩn bị hóa chất phòng thí nghiệm - Dung dịch hấp thu NaOH  Dung dịch 0,1N: cân 4g NaOH, hòa tan trong 0,5mL butanol rồi dùng nước cất hai lần định mức đến 1L.  Dung dịch 0,5N: hòa tan 20g NaOH trong nước cất hai lần rồi định mức đến 1L. - Thuốc thử Griess A: hòa tan 0,5g acid sulfanilic trong acid acetic 10% rồi định mức đến 150mL. Đun nhỏ lửa cho tan. - Thuốc thử Griess B: hòa tan 0,1g N(1-naphtyl)-ethylenediamine2HCl trong 20mL nước cất và đun cách thủy 15 phút. Sau đó, thêm acid acetic 10% rồi định mức đến 150mL. Lưu ý: chỉ trộn dung dịch Griess A và dung dịch Griess B (tỉ lệ A:B = 1:1) với nhau khi tiến hành phân tích. - Dung dịch chuẩn NaNO2  Dung dịch chuẩn gốc (0,1mg NO2/mL): hòa tan 0,15g NaNO2 trong nước cất hai lần rồi định mức đến 1L. Trang 12  Dung dịch chuẩn sử dụng (5µg NO2/mL): pha 5mL dung dịch chuẩn gốc trong dung dịch KI 1% thành 100 mL - Dung dịch CH3COOH  Dung dịch loãng 10%: pha 50mL CH3COOH đậm đặc 99,5% trong nước cất 2 lần rồi định mức thành 500mL.  Dung dịch 5N: pha 150mL CH3COOH đậm đặc 99,5% trong nước cất 2 lần rồi định mức thành 500mL. 4. Cách tiến hành - Lấy 7 ống nghiệm Φ16 đánh số từ 0 đến 6. - Cho dung dịch chuẩn NO2 nồng độ 5µg/mL vào các ống nghiệm từ số 0 đến 5 với các thể tích tương ứng nêu trong bảng. Sau đó thêm dung dịch hấp thu vào các ống nghiệm cho đủ 10mL. Ống nghiệm số 6, cho 10 mL dung dịch mẫu vừa thu xong. Thêm vào các ống nghiệm mỗi ống 1 mL dung dịch CH3COOH 5N. - Trộn dung dịch Griess A và dung dịch Griess B (tỉ lệ A:B = 1:1), cho vào 7 ống, mỗi ống 2mL hỗn hợp. Lắc đều, sau 10 phút đo trên máy so màu tại bước sóng 543nm để xác định mật độ quang theo sự thay đổi lượng NO2. STT 0 1 2 3 4 5 6 Dung dịch chuẩn 5µg/ml (ml) 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 0 Mẫu thu tại hiện trường (ml) 0 0 0 0 0 0 10 Dung dịch hấp thu (ml) 10 9,6 9,2 8,8 8,4 8,0 0 Dung dịch axit acetic 5N (ml) 1 1 1 1 1 1 1 Dung dịch Griess A và B (ml) 2 2 2 2 2 2 2 5. Tính kết quả Lập đường chuẩn tương quan giữa mật độ quang và lượng NO2 từ kết quả đo của các mẫu ở ống nghiệm số 0 đến 5. Từ mật độ quang của mẫu phân tích trong ống nghiệm số 6, xác định lượng NO2 có trong ống dựa theo đường chuẩn. Lập công thức tính hàm lượng NO2 trong mẫu khí thu được (mg/m3) Trong đó: CNO2 : Nồng độ NO2 trong mẫu khí đã thu, mg/m3 Trang 13 a: Lượng NO2 tương ứng trong thang mẫu, µg. V1: Tổng thể tích dung dịch hấp thụ mẫu, mL. V2: Thể tích dung dịch mẫu đã hấp thụ lấy ra phân tích, mL. Vk: Thể tích không khí được lấy quy về điều kiện tiêu chuẩn. 6. Câu hỏi 6.1 Ảnh hưởng của NO2 đến môi trường như thế nào? 6.2 Các yếu tố nào ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp phân tích? 6.3 Nhận xét kết quả so với QCVN qui định về hàm lượng NO2 trong không khí xung quanh? Trang 14 BÀI 5: SẮC KÝ BẢN MỎNG 1. Mục đích Sắc ký bản mỏng (thin layer chromatography - TLC) là một kĩ thuật sắc ký để tách các chất trong hỗn hợp được sử dụng rộng rãi và phổ biến. Phương pháp sắc ký bản mỏng bao gồm pha tĩnh là một lớp mỏng các chất hấp phụ, thường là silica gel, aluminium oxide, hoặc cellulose được phủ trên một mặt phẳng chất trơ. Pha động bao gồm dung dịch cần phân tích được hòa tan trong một dung môi thích hợp và được hút lên bản sắc ký bởi mao dẫn, tách dung dịch thí nghiệm dựa trên tính phân cực của các thành phần trong dung dịch. Sắc kí lớp mỏng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: - Xét nghiệm độ tinh khiết của các hóa chất phóng xạ trong dược khoa - Xác định các sắc tố trong tế bào thực vật - Phát hiện thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng trong thức ăn, hoặc nhận biết những hóa chất trong một chất cho sẵn. - Giám sát các phản ứng hữu cơ 2. Nguyên tắc Quá trình tách hỗn hợp các chất bằng sắc ký bản mỏng xảy ra khi cho pha động di chuyển qua pha tĩnh. Chấm một giọt dung dịch chứa hỗn hợp các chất cần phân tích lên gần đầu mép bản mỏng (điểm xuất phát), khoảng 1 cm từ dưới lên. Sau đó nhúng bản mỏng vào pha động (dung môi). Dung môi di chuyển lên bản sắc ký bởi mao dẫn, gặp phải dung dịch phân tích và dịch chuyển dung dịch này lên bản sắc ký. Do hệ số phân bố khác nhau, các cấu tử được dịch chuyển lên bản mỏng theo hướng pha động với các tốc độ khác nhau. Kết quả là mỗi chất trong hỗn hợp được phân chia thành một vùng riêng. Quá trình sắc kí bản mỏng: một hỗn hợp của một hợp chất đỏ và một hợp chất lam được tách biệt trong quá trình sắc ký (dung môi màu xanh nhạt di chuyển lên trên bản sắc ký. Trang 15 Dung môi thích hợp dùng trong sắc ký bản mỏng sẽ là một dung môi có tính phân cực khác với pha tĩnh. Nếu một dung môi phân cực được dùng để hòa tan mẫu thử trên một pha tĩnh phân cực, vệt nhỏ mẫu thử sẽ lan tròn do mao dẫn, và các vệt khác nhau có thể trộn lẫn vào nhau. Do đó, để hạn chế sự lan tròn của các vệt mẫu, dung môi được sử dụng để hòa tan mẫu thử phải không phân cực, hoặc phân cực một phần, nếu pha tĩnh phân cực, và ngược lại 3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 3.1 Hoá chất - Aceton - Diethylether - Pha hỗn hợp 2 dung môi theo tỷ lệ thể tích Aceton:Diethyether = 5:5 3.2 Dụng cụ - Bình thủy tinh có nắp đậy - Cốc thủy tinh - Ống đong - Pipet - Đĩa petri (dùng làm nắp đậy nếu dùng cốc thủy tinh được dùng làm buồng sắc ký ) - Viết chì, thước 3.3 Thiết bị - Tủ hút 4. Cách tiến hành Bình khai triển là bình thủy tinh hình trụ cao 25 cm đường kính miệng 10 cm, có nắp đậy kín. Bão hòa hơi dung môi trong bình bằng cách lót giấy lọc xung quanh thành trong của bình, rồi rót một lượng vừa đủ dung môi vào bình, lắc rồi để giấy lọc thấm đều dung môi. Lượng dung môi sử dụng sao cho sau khi thấm đều giấy lọc còn lại một lớp dày khoảng 5 mm đến 10 mm ở đáy bình. Ðậy kín nắp bình và để yên 10 phút ở nhiệt độ phòng. Bản mỏng TLC silicagel được cắt bằng kéo thành bản hình chữ nhật có kích thước 3,5cm x 12 cm. Sử dụng ống thuỷ tinh mao quản hoặc micropipet để đưa mẫu lên bản mỏng. Thể tích dung dịch từ 0,001ml đến 0,005 ml đối với trường hợp đưa mẫu lên bản Trang 16 mỏng dưới dạng điểm và từ 0,l - 0,2 ml khi đưa mẫu lên bản mỏng dưới dạng vạch. Ðường xuất phát phải cách mép dưới của bản mỏng 1,5cm - 2cm và cách bề mặt dung môi từ 0,8 - 1 cm. Các vết chấm phải nhỏ, có đường kính 2 - 6mm và cách nhau 15mm. Các vết ở bìa phải cách bờ bên của bản mỏng ít nhất 1cm để tránh hiệu ứng bờ. Ðặt bản mỏng gần như thẳng đứng với bình triển khai, các vết chấm phải ở trên bề mặt của lớp dung môi khai triển. Ðậy kín bình và để yên ở nhiệt độ không đổi. Khi dung môi đã triển khai trên bản mỏng được một đoạn, lấy bản mỏng ra khỏi bình, đánh dấu mức dung môi, làm bay hơi dung môi còn đọng lại trên bản mỏng rồi chụp ảnh, đo khoảng di chuyển của dung môi và các chất cần tách. Mẫu là chất màu ở lá xanh, với hỗn hợp dung môi Aceton:Diethyether = 5:5, được tiến hành sắc ký bản mỏng trong 10 phút. 5. Tính kết quả 5.1 Định tính các chất dựa vào việc xác định hệ số di chuyển Rf Trong đó: l: đoạn đường dung môi đi được, khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tuyến dung môi lo: đoạn đường chất tan đi được, khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tâm vệt sắc ký Giá trị Rf bị ảnh hưởng bởi kích thước và loại buồng sắc ký, bản chất và kích thước của bản mỏng, hướng di chuyển của pha động, thể tích và thành phần của pha động, các điều kiện cân bằng, ảnh hưởng của độ ẩm, phương pháp chuẩn bị mẫu trước khi phát triển sắc đồ. 5.2 Độ hiệu nghiệm của bản mỏng: Số đĩa lý thuyết N được dùng để đánh giá khả năng phân tích của bản mỏng Trang 17 Trong đó: Wb: đường kính vệt sắc ký Zf: đoạn đường dung môi di chuyển Đối với những bản mỏng tốt, N có thể lên đến 2000. Chiều cao của một đĩa lý thuyết trong sắc ký bản mỏng: 5.3 Khả năng tách Để đánh giá khả năng tách các vệt trên sắc đồ, người ta thường dùng 2 đại lượng sau: 5.3.1 : là hiệu giá trị Rf giữa hai cấu tử lân cận. càng lớn, độ chọn lọc của bản mỏng càng tốt. Tuy nhiên đại lượng này nhiều khi không phản ánh đúng khả năng tách thực tế vì cùng một giá trị nhưng nếu vết bị giãn rộng thì mức độ chồng chấp 2 vệt lớn hơn. 5.3.2 Độ chọn lọc α Trong đó: Rf,1 và Rf,2 là giá trị Rf của hai cấu tử 1 và 2 thường là hai cấu tử có các vệt lân cận. 6. Câu hỏi 6.1 Ứng dụng của sắc ký bản mỏng đến việc phân tích môi trường như thế nào? Trang 18 6.2 Các yếu tố nào ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp phân tích? 6.3 Những điều kiện yêu cầu về khả năng phân cực của pha động, pha tĩnh và hỗn hợp mẫu như thế nào trong kỹ thuật phân tích bằng sắc ký bản mỏng? Trang 19
- Xem thêm -