XỬ LÝ MẪU TRONG PHÂN TÍCH HÓA THỰC PHẨM potx

Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

1/46
XỬ LÝ MẪU TRONG PHÂN TÍCH HÓA THỰC PHẨM


Xử lý mẫu trong phân tích thực phẩm là khâu hết sức quan trọng, một
trong những yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả phân tích.
Tuỳ từng đối tượng mẫu, tuỳ từng chỉ tiêu phân tích mà phải có cách xử lý
khác nhau.
1. Yêu cầu chung của các kỹ thuật xử lý mẫu phân tích
1.1. Xử lý mẫu là gì
- Xử lý mẫu là quá trình hoà tan (dissolution) và phân huỷ (digestion), phá
huỷ cấu trúc mẫu ban đầu lấy từ đối tượng cần phân tích, để giải phóng và
chuyển các chất cần xác định về một dạng đồng thể phù hợp (ví dụ dạng
dung dịch) cho một phép đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mà
chúng ta mong muốn.
Ví dụ hòa tan mẫu hợp kim Al trong axit HNO
3
45% để được dung dịch xác
định Al và các tạp kim loại trong hợp kim Al.
- Xử lý mẫu có hai quá trình xẩy ra đồng thời là:
• Phá huỷ cấu trúc ban đầu của chất mẫu (digestion of Sample Matrix),
• Hòa tan giải phóng chất cần xác định về dạng dung dịch đồng thể.
1.2. Tại sao phải xử lý mẫu phân tích.
- Để đưa các chất cần xác định về một trạng thái thích hợp cho phép đo, theo
phương pháp phân tích đã chọn.
- Các kết quả phân tích phải phản ánh và đại diện đúng cho đối tượng cần
nghiên cứu, theo dõi.
- Với bất kỳ một phương pháp xác định, mỗi chất phân tích chỉ có thể được
xác định chính xác khi nó tồn tại ở một trạng thái nhất định và đồng nhất

phù hợp với kỹ thuật phân tích.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

2/46
Ví dụ: Để xác định các kim loại (ví dụ: Fe, Cu, Mn, ) trong mẫu thịt, chúng
ta không thể bỏ ngay mẫu thịt vào máy quang phổ hấp thụ nguyên tử để đo,
cần phải đưa các kim loại tồn tại trong mẫu về trạng thái ion hay hợp chất
tan được trong dung dịch nước, sau đó míi xác định được chúng trong dung
dịch này.
- Mẫu phân tích có nhiều chủng loại, đa dạng, có thành phần đơn giản đến
loại có thành phần phức tạp. Chúng có thể tồn tại ở các trạng thái khác nhau
như rắn từng cục, từng mảnh, hay lỏng, khí, và huyền phù. Không thể cho
nguyên mẫu như thế vào các máy để đo và xác định được. phải xử lý để đưa
các chất cần phân tích (cần xác định) về trạng thái phù hợp nhất cho một
phương pháp đã được chọn để xác định nó.
- Các chất cần xác định tồn tại ở trạng thái liên kết hoá học khác nhau, trong
các hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau, có khi rất bền vững, lượng chất ở mỗi
vị trí trong mẫu cũng không đồng đều, nên không thể xác định đúng hàm
lượng của nó trong một tổ hợp phức tạp, bền vững và bị các nguyên tố, các
chất liên kết khác cản trở, do đó cần phải xử lý mẫu để phá vỡ các hợp chất
mà chất phân tích đang tồn tại, đưa chúng sang một dạng phù hợp để định
lượng tốt và đúng theo phương pháp đã chọn.
Vậy muốn phân tích một đối tượng nào, chúng ta phải lấy mẫu, xử lý
phù hợp để có được một trạng thái hay một dung dịch mẫu phân tích xác
định các chất mong muốn.
- Việc xử lý mẫu theo cách nào, là tuỳ thuộc vào:
+ Đối tượng mẫu, matrix của mẫu.
+ Bản chất, tính chất của các chất cần phân tích.
+ Trạng thái tồn tại, cấu trúc vật lý hoá học của các chất trong mẫu.
+ Phương pháp phân tích được lựa chọn để xác định chúng.

+ Hàm lượng của chất cần xác định ở mức nào trong mẫu.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

3/46
Trên cơ sở các yếu tố đó chúng ta chọn cách xử lý phù hợp cho chất phân
tích.
Ngày nay các kỹ thuật xử lý mẫu phân tích đã và đang được dùng đó là:
• Kỹ thuật vô cơ hoá khô (xử lý khô),
• Kỹ thuật vô cơ hoá ướt (xử lý ướt).
• Kỹ thuật vô cơ hoá khô- ướt kết hợp,
• Các kỹ thuật chiết (lỏng-lỏng, chiết rắn-lỏng, chiết rắn-khí, ),
• Các kỹ thuật sắc ký, v.v.
Tuy nhiên trong quá trình lấy mẫu một số đối tượng cần phải xử lý sơ bộ
ngay trước khi mang mẫu về phòng thí nghiệm.
2. Kỹ thuật vô cơ hóa ướt (xử lý ướt)
2.1. Vô cơ hóa ướt bằng axit mạnh đặc nóng
2.1.1. Nguyên tắc và bản chất
 Nguyên tắc chung
• Dùng axit mạnh đặc và nóng (ví dụ HCl, H
2
SO
4
), hay axit mạnh, đặc và
nóng có tính ôxy hoá mạnh (HNO
3
, HClO
4
), hoặc hỗn hợp 2 axit ( HNO
3
+

H
2
SO
4
), hay 3 axit (HNO
3
+ H
2
SO
4
+ HClO
4
), hoặc là 1 axit đặc và một chất
ôxy hoá mạnh (H
2
SO
4
+ KMnO
4
), v.v. để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun
nóng trong bình Kendan, trong ống nghiệm, trong cốc hay trong lò vi sóng.
• Lượng axit cần dùng để phân huỷ mẫu thường gấp 10 - 15 lần lượng mẫu,
tuỳ thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hoá học của nó.
• Thời gian phân huỷ mẫu (xử lý) trong các hệ hở, bình Kendan, ống
nghiệm, cốc, thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tuỳ loại mẫu, bản
chất của các chất. Còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần 50 - 90 phút.
Các dung dịch axit dùng để hoà tan và xử lý mẫu
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

4/46

Trong cách xử lý ướt người ta thường dùng các loại dung dịch axit đặc và có
tính oxy hoá mạnh, song tất nhiên chọn loại axit nào là tuỳ thuộc vào bản
chất của chất nền (matrix) của mẫu và chất phân tích tồn tại trong mẫu đó,
ví dụ:
+ Dùng 1 axit đặc: HCl, HF, H
3
PO
4
, H
2
SO
4
,
+ Dùng 1 axit có tính oxy hoá: HNO
3
, H
2
SO
4
, HClO
4
,
+ Hỗn hợp 2 axit: Cường thuỷ, (HCl+HNO
3
),(HNO
3
+H
2
SO
4

),(HF+H
2
SO
4
),
+ Hỗn hợp 3 axit: (HCl + HNO
3
+ H
2
SO
4
), ( HNO
3
+ H
2
SO
4
+ HClO
4
),
+ Hỗn hợp 1 axit và chất ôxy hoá: (H
2
SO
4
+ KMnO
4
), (HNO
3
+H
2

O
2
),
+ Hỗn hợp 2 axit và 1 chất oxy hoá mạnh (HNO
3
+ H
2
SO
4
+ KMnO
4
),
+ Dung dịch muối có pH nhất định (KCl 1M, pH=5, NH
4
Ac 1M pH-6, ).
Nhiệt độ dung dịch phân huỷ mẫu
Nhiệt độ sôi của hỗn hợp mẫu khi xử lý mẫu là phụ thuộc vào nhiệt độ sôi
của dung dịch axit dùng để phân huỷ mẫu. Khi cần nhiệt độ sôi cao thì phải
dùng axit có nhiệt độ sôi cao (bảng 2.1). Trong các hệ kín áp suất cao sẽ tạo
ra nhiệt độ sôi cao, tuỳ thuộc vào loại axit dùng để phân huỷ mẫu.
Bảng 2.1. Nhiệt độ sôi của các dung dịch axit đặc

Với axit đơn
:

Axit HCl HNO
3
H
2
SO

4
H
3
PO
4
HClO
4

HF

Ng đ
ộ(%)

36

65

98

78

72

40

T(sôi)
o
C
110

121

280

213

203

120


V
ới

h
ỗn hợp axit:

Lo
ại hỗn hợp của

Th
à
nh ph
ần (V/V)

Nhiệt độ sôi
o
C

C

ư
ờng thuỷ (HCl/HNO
3
):

3/1

116
-
118

Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

5/46
(HNO
3
+ H
2
SO
4
):

4/1

130
-
135

(HNO
3

+ H
2
SO
4
):

3/2

150
-
155

(HNO
3
+ H
2
SO
4
+ HclO
4
):

4/2/2

137
-
140

(HF+ H
2

SO
4
):

2/1

130
-
150

(HNO
3
+ H
2
SO
4
+ HF )

2/1/1

120
-
130


Tất nhiên khi dùng hỗn hợp, thì nhiệt độ sôi của dung dịch axit hỗn hợp là
tuỳ thuộc vào thành phần của 2 hay 3 axit ta dùng trộn vào nhau và nhiệt độ
sôi của dung dịch phân huỷ sẽ nằm giữa nhiệt độ của hai axit được trộn với
nhau. Vì thế với các chất mẫu khó phân huỷ (khó xử lý) chúng ta phải dùng
các axit và hỗn hợp axit có nhiệt độ sôi cao và tính oxy hoá mạnh.

2.1.2. Các kiểu vô cơ hóa ướt
Việc xử lý mẫu theo phương pháp ướt, có thể được thực hiện trong các trang
bị và dụng cụ khác nhau, tuỳ thuộc phòng thí nghiệm có loại nào, ví dụ:
Trong điều kiện thường:
+ Xử lý trong cốc thuỷ tinh, khi đun nóng trên bếp điện hay nồi cách thuỷ.
+ Xử lý trong bình Kendan thường khi đun nóng
+ Xử lý trong bình Kendan có ống sinh hàn hồi lưu dung môi, v.v.
Trong hộp kín. Mẫu để trong hộp kín, thêm dung dịch axit để phân
huỷ mẫu, đậy kín, sau đó thực hiện phân huỷ bằng cách:
+ Sấy trong tủ sấy, trên bếp cát, hoặc trong lò nung ở nhiệt độ thích hợp.
+ Ngâm hay luộc hộp mẫu trong nồi nước sôi, hay trong dầu sôi, v.v.
Xử lý mẫu trong lò vi sóng (trong hệ kín và hở), như:
a/ Trong các hệ lò vi sóng đơn giản và điều khiển bằng tay:
+ Hệ bình mẫu hở,
+ Hệ bình mẫu đóng kín (có áp suất cao),
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

6/46
b/ Trong các hệ nhiều bình và hoạt động theo chương trình:
+ Hệ bình mẫu hở có khống chế nhiệt độ.
+ Hệ bình mẫu đóng kín (áp suất cao), có khống chế nhiệt độ, áp suất, v.v.
Trong các kiểu xử lý ướt này, hiện nay kỹ thuật xử lý ướt với axit đặc có
tính oxy hoá mạnh trong bình kendan và trong lò vi sóng hệ kín đang được
dùng nhiều nhất. Với các nước phát triển, phổ biến hiện nay là cách xử lý
trong lò vi sóng, vì nó triệt để, nhanh và lại không lo ngại mất chất phân
tích.
2.1.3. Cơ chế và các tác nhân phân huỷ mẫu
2.1.3.1. Cơ chế của sự phân huỷ mẫu
 Trong điều kiện thường của hệ hở, thì tác nhân phân huỷ mẫu là:
+ Tác dụng phá huỷ và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit,

+ Tác nhân năng lượng nhiệt, làm tan rã các hạt mẫu cùng với axit,
+ Sự khuyếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu
với nhau làm chúng bị bào mòn dần.
Các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ ngoài vào, làm
cho các hạt mẫu bị mòn dần dần, bé dần rồi tan mất hết, khi chúng ta đun
mẫu trong bình Kendan hay trong cốc trong một thời gian nhất định.
 Trong lò vi sóng:
Ngoài các tác nhân phân huỷ như trên, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ
trong lòng hạt mẫu ra ngoài, do các phân tử nước hấp thụ (>90%) năng
lượng vi sóng và nó có động năng rất lín, nên chúng có chuyển động nhiệt
rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Thêm vào đó lại là hệ kín,
nên có áp suất cao và sẽ làm nhiệt độ sôi lại cao hơn và đây là tác nhân phân
huỷ mạnh nhất, do đó thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu rất nhanh từ trong ra
và từ ngoài vào. Vì thế nên việc xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian
ngắn (30-70 phút) mà lại triệt để.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

7/46
2.1.3.2. Các quá trình xẩy ra khi phân huỷ mẫu: Dưới tác dụng của axit
đặc và năng lượng nhiệt (nhiệt độ), cả năng lượng vi sóng, các quá trình vật
lý và hoá học sau đây sẽ xẩy ra:
• Sự phá vỡ mạng lưới cấu trúc của hạt chất mẫu, giải phóng các chất phân
tích, để đưa chúng vào dung dịch dưới dạng các muối tan.
• Quá trình ôxy hoá khử làm thay đổi hoá trị, chuyển đổi dạng, làm tan vỡ
các hạt vật chất mẫu, để giải phóng chất phân tích về dạng muối tan.
• Nếu xử lý mẫu hữu cơ phân tích kim loại, thì có sự đốt cháy, phá huỷ các
hợp chất hữu cơ và mùn tạo ra khí CO
2
và nước, để giải phóng các kim loại
trong chất mẫu hữu cơ về dạng muối vô cơ tan trong dung dịch.

• Tạo ra hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi các anion trong phân tử chất mẫu,
làm mẫu bị phân huỷ tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch.
• Sự tạo thành các hợp chất hay muối phức tan trong dung dịch.
• Có thể tách chất phân tích ra khỏi mẫu ban đầu ở dạng kết tủa không tan và
nhờ đó người ta tách được các chất phân tích và làm giầu chúng.
Như vậy trong trong quá trình xử lý mẫu ở đây cũng có thể có các phản ứng
hoá học xẩy ra, như phản ứng oxy hoá khử, phản ứng thuỷ phân, phản ứng
tạo phức, phản ứng hoà tan, phản ứng kết tủa, v.v. của các phần tử chất mẫu
với các axit dùng để phân huỷ mẫu và các chất có trong mẫu với nhau.
Trong đó quá trình nào là chính hay phụ là được quyết định bởi thành phần,
chất nền, bản chất của chất mẫu và các loại axit dùng để phân huỷ và hoà tan
mẫu.
2.1.4. Ví dụ theo cách xử lý ướt
♦ Ví dụ 1: Xử lý mẫu rau quả bằng hỗn hợp 2 axit (HNO
3
+ H
2
O
2
), trong
bình Kendan, để xác định các kim loại nặng (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn).
Lấy 5,00 g. mẫu đã nghiền mịn và trộn đều vào bình Kendan, thêm 60 mL
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

8/46
HNO
3
65%, 5 mL H
2
O

2
30%, cắm phễu nhỏ vào bình kendan, lắc đều và đun
sôi nhẹ cho mẫu phân huỷ, đến khi được dung dịch trong không mầu (6-8
giờ tuỳ loại mẫu). Chuyển mẫu sang cốc 250 mL, làm bay hơi hết axit bằng
đèn IR đến còn muối ẩm, để nguội, định mức bằng dung dịch HCl 2% thành
25 mL. Trong quá trình xử lý này các nguyên tố kim loại ở dạng các hợp
chất cơ kim của mẫu rau quả, sẽ bị axit đặc oxy hoá các chất hữu cơ, đưa các
kim loại về các muối vô cơ tan trong dung dịch nước. Quá trình hoá học
chính:
(Mẫu) +HNO
3
+ H
2
O
2
→ Me
n
(NO
3
)
m
+ H
2
O + CO
2
+ NO
2

(muối tan của kim loại )
Tất cả các ví dụ từ 1 đến 3 có thể xử lý trong lò vi sóng hệ kín, và lượng axit

sẽ bít đi đến 1/3. Thời gian xử lý chỉ trong 40 - 50 phút. Còn xử lý như trên
trong hệ hở bình thường, thì phải mất từ 4-8 giờ, mà lại không triệt để bằng
xử lý trong lò vi sóng.
2.1.5. Các ưu nhược điểm và ứng dụng
Các ưu và nhược điểm chính của kỹ thuật này là:
+ Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng,
+ Nhưng thời gian phân huỷ mẫu rất dài, trong điều kiện thường,
+ Tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở,
+ Dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dùng,
+ Phải đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu, v.v.
Ứng dụng chủ yếu của kỹ thuật xử lý ướt này là để xử lý mẫu:
♦ Xác định các kim loại và một số phi kim, hay anion vô cơ, như Cl
-
. Br
-
, I
-
,
AsO
4
3-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, SiO
3
2

, trong các mẫu sinh học, mẫu hữu cơ, mẫu vô
cơ, mẫu môi trường, mẫu đất, mẫu nước, mẫu bụi không khí, mẫu kim loại,
hợp kim, rau quả và thực phẩm, v.v.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

9/46
2.2. Xử lý ướt bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng
2.2.1. Nguyên tắc chung
Trong phương pháp này người ta thường dùng các dung dịch kiềm mạnh đặc
nóng (NaOH, KOH 15-20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại
kiềm (NaOH +NaHCO
3
), hay một kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na
2
O
2
),
nồng độ lín (10 -20%), để phân huỷ mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng
trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc trong lò vi sóng.
Lượng dung dịch phân huỷ: cần lượng lín từ 8-15 lần lượng mẫu.
Thời gian phân huỷ: từ 4 - 10 giờ trong hệ hở. Còn trong hệ lò vi sóng kín
chỉ cần thời gian 1-2 giờ.
Nhiệt dộ phân huỷ: Là nhiệt độ sôi của dung dịch kiềm. Nó thường trong
vùng 150 -200
o
C.
Các quá trình xẩy ra khi phân huỷ mẫu
Dưíi tác dụng của kiềm và nhiệt độ, cả năng lượng vi sóng, có thể xẩy 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,
+ Có thể sinh ra các khí bay ra, giúp sự tan của mẫu tốt hơn,
+ Có thể tạo ra các hợp chất bền ít phân li và tan trong dung dịch,
+ Tạo ra các sản phẩm kết tủa míi khác của chất phân tích để tách nó ra khỏi
mẫu ban đầu.
2.2.2. Các cách hoà tan và dung dịch hoà tan
Chất phân huỷ: Theo kỹ thuật xử lý ướt này chúng ta có 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 nóng có chất ôxy hoá mạnh (NaOH + Na
2
O
2
),
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

10/46
• Hỗn hợp kiềm đặc nóng có chất khử (KOH+NaHSO
3
),
• Hỗn hợp kiềm mạnh và một muối (NaOH + NaHCO
3
), (KOH+Na
2
CO
3
),
• Hỗn hợp kiềm, một muối và peroxit (KOH+ NaHCO
3
+ H

2
O
2
),
• Hỗn hợp kiềm, một muối và peroxit kiềm (KOH+ NaHCO
3
+ Na
2
O
2
), v.v.
Quá trình phân huỷ
• Quá trình phân huỷ được thực hiện khi đun sôi 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 lò vi sóng hệ kín (có 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 nóng.
Nhiệt độ phân huỷ: Nhiệt độ sôi 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. Nói
chung trong vùng từ 115 – 230
o
C, tuỳ thuộc nồng độ của kiềm và muối có
trong dung dịch phân huỷ mẫu và đây là một yếu tố thúc đẩy sự phân huỷ
xẩy ra nhanh hơn. Nghĩa là tác nhân phân huỷ mẫu ở đây là kiềm và nhiệt độ
(năng lượng nhiệ ) và năng lượng vi sóng, nếu dùng lò vi sóng.
2.2.3. Ví dụ ứng dụng kỹ thuật này
♦ Ví dụ 1: Hoà tan oxit nhôm bằng dung dịch NaOH 10% nóng. Lấy
0,5g. mẫu dạng bột vào bình kendan, tẩm ướt bằng vài giọt nước cất, thêm

10 mL NaOH 10%, đun sôi để hoà tan mẫu. Cơ chế ở đây là: Chuyển trạng
thái tinh thể rắn ôxit sang ion tan trong dung dịch là muối NaAlO
2
và khí
hydro theo phản ứng:
Al
2
O
3
+ NaOH → H
2
+ NaAlO
2
+ H
2
O
2.2.4. Các ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

11/46
Kỹ thuật xử lý ướt trong dung dịch kiềm đặc nóng cũng có ưu điểm là hầu
như không làm mất các chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ
bay hơi và các nguyên tố và các matrix của mẫu dễ tan trong kiềm.
Nhưng cách này có một nhược điểm lon là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao,
thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lượng mẫu, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xẩy
ra. Lượng kiềm dư nhiều, sau khi xử lý xong thường phải loại hết, nhưng rất
khó, chỉ bằng cách trung hoà bằng axit, song lại làm loãng mẫu và dễ dàng
nhiễm bẩn, mất thời gian cô đặc mẫu. Đây là một công việc rất khó khăn và
mất nhiều thì giờ và cũng lại hay làm nhiễm bẩn mẫu. Đây chính là một
nhược điểm lín của kỹ thuật này.

Vì thế cách này chỉ được dùng cho một số trường hợp, mà cách xử lý axit
cho kết quả không tốt. Ví dụ phân huỷ mẫu xác định một số anion vô cơ, phi
kim hay á kim, như các chất: Cl
1-
, Br
1-
, NO
3
1-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
,v.v. trong các đối
tượng mẫu sinh học và một số mẫu thực phẩm không xử lý được bằng
phương pháp axit.
Cách này thích hợp cho:
+ Các hợp chất hay các mẫu tan tốt trong kiềm.
+ Phân huỷ các chất hữu cơ để lấy các phi kim.
Các ví dụ khác có thể xem thêm ở chương 3 và 4 ở phần II.
3. Kỹ vô cơ hóa khô
3.1. Nguyên tắc và các quá trình xẩy ra khi vô cơ hóa mẫu
3.1.1. Nguyên tắc: Kỹ thuật xử lý khô (vô cơ hóa khô) là kỹ thuật nung để
xử lý mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450-750
o
C), song thực
chất đây chỉ là bưíc đầu tiên của quá trình xử lý mẫu. Vì sau khi nung, mẫu
bã còn lại phải được hoà tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch

axit phù hợp, thì mới chuyển được các chất cần phân tích trong tro mẫu vào
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

12/46
dạng dung dịch, để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn. Khi
nung các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO
2
và nước.
3.1.2. Nhiệt độ nung: Nhiệt độ nung xử lý mẫu thường trong vùng 450 -750
o
C, tuỳ thuộc vào mỗi loại mẫu (chất nền và cấu trúc của nó) và các chất cần
phân tích và đó là yếu tố quyết định. Nhưng phải đảm bảo đốt cháy được hết
các chất hữu cơ và không làm mất chất phân tích. Ví dụ khi nung xử lý các
mẫu rau quả và thực phẩm ở nhiệt độ từ 500 –550
o
C, để xác định các kim
loại nặng, các kim loại kiềm và kiềm thổ. Song nếu không có chất phụ gia
bảo vệ thì thường các nguyên tố Cd, Pb, Zn, có thể bị mất từ 10 - 15%, mà
chúng ta không khống chế được. Nhiệt độ nung thường phụ thuộc vào:
+ Bản chất của chất mẫu và chất phân tích,
+ Cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp của các chất trong mẫu,
3.1.3. Thời gian nung: Có thể từ 5 – 12 giờ, hoacj tuỳ thuộc vào:
+ Môĩ loại chất mẫu,
+ Mỗi chất phân tích,
+ Cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp của các chất trong mẫu,
3.1.4. Các loại chất phụ trợ (phụ gia)
+ Kỹ thuật tro hoá khô thường được dùng cho các mẫu hữu cơ, xử lý để xác
định các kim loại, và các mẫu quặng vô cơ có cấu trúc bền vững rất khó tan
trong các axit mạnh. Việc tro hoá cũng có thể được thực hiện khi có thêm
chất phụ gia, chất bảo vệ hay chất chảy. Các chất bảo vệ và chất chảy

thường hay được dùng là:
+ Các axit: HNO
3
, H
2
SO
4
, H
3
PO
4
, với nồng độ phù hợp,
+ Một số muối: KNO
3
, Ca(NO
3
)
2
, Mg(NO
3
)
2
, LiBO
2
, Na
2
B
4
O
7

,
+ Hỗn hợp axit và muối: (Mg(NO
3
)
2
+ HNO
3
), (HNO
3
+ H
2
SO
4
),
+ Hỗn hợp kiềm và muối: (KOH + NaHCO
3
), (KOH+ Na
2
SO
4
),
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

13/46
+ Hỗn hợp muối và peroxit: (KHCO
3
+ Na
2
O
2

), (NaHCO
3
+ Na
2
O
2
),
+ Hỗn hợp kiềm mạnh và peroxit: (NaOH + Na
2
O
2
), (KOH + Na
2
O
2
).
+ Hỗn hợp kiềm, muối và chất oxyhóa (KOH+NaHCO
3
+Na
2
O
2
).
+ Hỗn hợp kiềm và muối pyrosnphat (KOH + Na
2
S
4
O
7
), v.v.

Các chất phụ gia này có hai tác dụng:
+ Bảo vệ các chất phân tích không bị mất,
+ Góp phần làm cho mẫu được phân huỷ nhanh và triệt để hơn,
3.1.5. Các quá trình xẩy ra: Trong quá trình nung xử lý mẫu có thể có
nhiều quá trình vật lý và hoá học xẩy ra, tuỳ theo bản chất, thành phần của
mỗi loại mẫu và chất phụ gia được thêm vào, đó là các quá trình:
+ Trước tiên làm bay hơi mất nước hấp thụ và nước kết tính trong chất mẫu,
+ Sự tro hoá, đốt cháy các chất mùn và các chất hữu cơ của mẫu,
+ Phá vỡ cấu trúc ban đầu của chất mẫu,
+ Chuyển dạng các hợp chất phức tạp của chất mẫu về dạng đơn giản hơn,
+ Quá trình oxy hoá khử thay đổi hoá trị của nguyên tố trong các chất mẫu,
+ Giải phóng ra một số khí, như CO, CO
2
, SO
2
,
+ Có một số tương tác hoá học của các chất với nhau, tương tác với chất phụ
gia thêm vào, tạo ra các chất lúc đầu không có.
Tất cả các quá trình đó đều góp phần làm tan vỡ cấu trúc ban đầu của các hạt
mẫu tạo ra tro bã mẫu, để sau đó hoà tan chất phân tích vào dung dịch axit.
Bảng 2.2 sau đây là vài ví dụ về sự nung một số mẫu phân tích trong điều
kiện có phụ gia và không có phụ gia.
Đó là những quá trình có thể xẩy ra, tất nhiên là đa dạng và phức tạp, nó xẩy
ra như thế nào là tuỳ thuộc vào các yếu tố sau đây:
• Thành phần, chất nền và trạng thái liên kết của chất mẫu và chất phân tích,
• Các chất phụ gia, chất chẩy và chất bảo vệ thêm vào mẫu,
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

14/46
• Các điều kiện nung, trong đó nhiệt độ là yếu tố chính, sau đó là môi trường

nung là không khí, hay trong khí trơ (Ar, N
2
, He, ).
Kết quả của sự nung có thể xẩy ra các quá trình tạo ra các sản phẩm có thành
phần đơn giản hơn, ví dụ trong bảng 2.2, nên chúng dễ hoà tan được trong
axit hay kiềm loãng.
3.2. Các loại trang bị và dụng cụ để xử lý khô
Các trang bị để xử lý mẫu theo phương pháp khô thường không có nhiều.
Thông thường mẫu được cho vào chén hay bát nung (thạch anh, sứ, Ni, Fe,
hay Pt, hoặc Au, hay W, ) có dung tích khác nhau (từ 30 - 200 mL). Sau đó
được nung tại nhiệt độ phù hợp trong lò nung.
Dụng cụ chứa đựng mẫu để nung:
+ Các loại chén nung thạch anh, sứ, graphit, platin, vàng, zirconi, v.v.
+ Các loại bát nung thạch anh, sứ, kim loại (platin, vàng, zirconi), v.v.
+ Các loại chén và bát Teflon chịu nhiệt.
Thiết bị để nung mẫu có hai loại chính:
1. Trang bị thông thường: Tủ sấy và lò nung các loại.
2. Trang bị hiện đại: Các loại lò vi sóng và lò cao tần, v.v.
Bảng 2.2. Ví dụ về các quá trình trong xử lý khô trong lò nung
Loại mẫu Phụ gia Nhiệt độ

Sản phẩm sau khi nung
Đất sét KOH+Na
2
O
2
550-650

Na
2

SiO
3
+K
2
SiO
3
+H
2
O
Quặng Silicat

KOH+Na
2
O
2
500-600

Na
2
SiO
3
+K
2
SiO
3
+H
2
O+MeX
Quặng Ferrit 550-600 FeO+Fe
2

O
3
+SO
2
+H
2
O
Quặng CuS 550-600 CuO+SO
2
+H
2
O + Me
n
X
m

Dolomit 550-650 CaO+MgO+H
2
O+CO
2
+ Me
n
X
m

LnCO
3
FxH
2
O 550-650 Ln

2
O
3
+CO
2
+HF+H
2
O +Me
n
X
m

Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

15/46
Nhựa đường 550-650 Me
x
O
y
+CO
2
+SO
2
+H
2
O+Me
n
X
m

Thực phẩm KNO
3
+HNO
3

500-550

Me
x
O
y
+CO
2
+H
2
O+ K
x
X
y
+NO

Rau quả KNO
3
+HNO
3

500-550

Me
x

O
y
+CO
2
+H
2
O+ K
x
X
y
+NO

Rau quả 500-550 Me
x
O
y
+CO
2
+H
2
O+Me
n
X
m

Chất hữu cơ 500-600 Me
x
O
y
+ CO

2
+ H
2
O + (NO
x
)

3.3. Tro hoá khô không có phụ gia và chất bảo vệ
Nung để xử lý mẫu không có phụ gia và chất bảo vệ là quá trình xử lý
mẫu sơ bộ nhờ tác dụng chỉ của năng lượng nhiệt (nhiệt độ) thích hợp trong
một thời gian nhất định, để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban đầu của mẫu
phân tích, đốt cháy chất hữu cơ, để chuyển nó sang một dạng các hợp chất
khác đơn giản, dễ hoà tan tiếp bằng dung dịch axit hay bằng dung dịch kiềm,
để
lấy các chất phân tích vào dung dịch, sau đó có thể xác định được chúng
theo một phương pháp nhất định. Sau đây là một số ví dụ.
♦ Ví dụ 1: Tro hoá khô mẫu rau quả để xác định các kim loại (Na, K,
Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Cân lấy 5 g. mẫu đã nghiền
mịn vào trong chén thạch anh, đem sấy từ từ cho đến khi mẫu khô đen, rồi
đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 450
o
C, sau đó nâng lên 550
o
C, cho đến khi
mẫu hết than đen, sẽ được tro mẫu trắng. Sau đó hoà tan tro thu được trong
12-15 mL dung dịch HCl 18% (1/1), và có 0,5 mL HNO
3
65%, đun nhẹ cho
tan hết, đuổi hết axit dư đến còn muối ẩm và định mức thành 25 mL bằng
dung dịch HCl 2%. Các nguyên tố Cd, Cu, Pb, Zn sẽ bị mất một ít (10 -

15%) khi nung. Cách này thích hợp cho xác định các kim loại kiềm, kiềm
thổ và Fe, Mn, Ni.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

16/46
+ Theo cách này, thông thường một số nguyên tố trong mẫu sẽ có thể bị mất
khi nung, như Cd (10-15%), Cu (7-12%), Pb (15-20%), Và hàm lượng mất
bị mất đi này lại không kiểm soát và không khống chế được trong quá trình
nung. Sự mất này càng nhiều khi nung mẫu ở nhiệt độ càng cao, hay thời
gian nung càng lâu. Như ví dụ 1 ở trên, nếu nung mẫu ở nhiệt độ 550
o
C, Cd,
và Pb sẽ mất từ 12-10%, khi ở 600
o
C, thì Cd và Pb sẽ mất đến 18-20%, v.v.
Đó là vấn đề cần phải chú ý.
3.4. Tro hoá khô có phụ gia và chất bảo vệ
Tro hoá khô có phụ gia và chất bảo vệ cũng là quá trình xử lý mẫu sơ
bộ nhờ tác dụng của nhiệt độ thích hợp (500-600
o
C ), có thêm tương tác hỗ
trợ của chất phụ gia để hạn chế sự mất một số nguyên tố như cách nung
không phụ gia ở trên. Các chất phụ gia thường là các chất chảy, muối kiềm,
axit đặc để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban đầu của mẫu phân tích, để
chuyển nó sang một dạng khác dễ hoà tan tiếp bằng axit.
Khi có chất chảy và chất phụ gia nhiệt độ nung thường thấp hơn khi không
có chất chảy, thời gian ngắn hơn, song lại triệt để hơn, mà lại không mất
chất phân tích. Nhất là các mẫu có cấu trúc bền, chịu nhiệt, hay mẫu matrix
hữu cơ, thì tác dụng của chất bảo vệ là rất quan trọng. Như hai ví dụ trên,
nhưng khi xử lý có chất bảo vệ, thì không bị mất một số nguyên tố phân tích

đã nêu.
♦ Ví dụ 2: Tro hoá mẫu sữa để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Mg,
Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5 gam mẫu vào chén thạch anh,
thêm chất phụ gia ( 8 mL H
2
SO
4
45% và 2g. KNO
3
(hay 2 g. LiBO
3
)), trộn
đều, sấy khô cẩn thận cho mẫu khô (mẫu dễ sùi bọt và bắn, cẩn thận và đun
nhẹ ) và thành than đen, sau đó đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 400-450
o
C,
rồi sau đó ở 550
o
C, đến khi hết than đen, được tro mẫu trắng. Sau đó hoà
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

17/46
tan tro thu được trong 15 mL dung dịch HCl 18% và 1 mL HNO
3
65%, đun
nhẹ cho mẫu tan hết, đun nhẹ làm bay hơi axit đến còn muối ẩm, định mức
thành 25 mL bằng dung dịch axit HCl 2%. Đó là dung dịch để xác định các
nguyên tố kim loại nói trên.
3.5. Các ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng
♦ Các ưu và nhược điểm chính của kỹ thuật xử lý mẫu này là:

+ Thao tác và cách làm đơn giản,
+ Không phải dùng nhiều axit đặc tinh khiết cao đắt tiền,
+ Xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ.
+ Đốt cháy hết các chất hữu cơ, vì thế làm dung dịch mẫu thu được sạch,
+ Nhưng có nhược điểm là có thể mất một số chất dễ bay hơi, ví dụ như Cd,
Pb, Zn, Sn, Sb, v.v. nếu không có chất phụ gia và chất bảo vệ.
Bảng 2.3. So sánh kết quả tro hoá ướt và khô
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

18/46

Ng
tố
C
X
ppm

Cách tro hoá

Ph
ụ gia

Bảo vệ
Nh.đ
ộ

o
C
%
tìm

được
Pb

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
H
2
SO
4

Khô:
Không
H
2

SO
4

HNO
3

Mg(NO
3
)
2

Mg(Ac)
2

450
550
650
450
550
650
450
550
650
450
550
650
450
550
650
97-100

93- 98
90 - 94
97-100
93-95
71-83
97-99
95-97
90-96
97-99
97-99
70-84
98-99
92-95
91-96
97-98
95-98
92-94
Hg

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4

+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4
+K
2
Cr
2
O
7

Khô:
Không 450
550
78-80
90-94
92-94
0
0
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

19/46
Zn

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H

2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
97-100
94-102
96-100
87-96
93-97
97-100
98-99
As

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO

3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
96-98
97-99
91-98
80-88
80-84
90-96
92-99
Cu

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO

3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
99-100
99-101
99-100
86-92
94-96

95-97
97-99
Cd

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO

3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
98-100
98-100
97-100
86-94
82-91
93-97
94-97
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

20/46
Sb

10
Ướt:

HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
94-98
95-98
97-99
90-94
92-96
94-98
96-97
Cr

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4

+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550

550
97-100
98-100
98-100
94-98
95-98
97-99
95-98
Fe

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2

SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
96-100
98-100
97-100
94-98
96-99
97-100
98-100
Ag

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H

2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
95-98
97-99
97-99
93-99
87-98
97-99
97-100

Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

21/46
Mẫu thí nghiệm ở bảng trên: Là các loại:
+ Khoai lang và khoai tây.
+ Rau muống, rau cải, bắp cải và xu hào.
+ Bột gạo và bột ngô.
+ Thịt các loại và cá.
4. Kỹ thuật vô cơ hoá khô-ướt kết hợp

4.1. Nguyên tắc chung
♦ Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu được phân huỷ trong chén hay cốc
nung. Trước tiên người ta thực hiện xử lý ướt sơ bộ bằng một lượng nhỏ
axit, và chất phụ gia, để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu
và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó míi
nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế lượng axit dùng để xử lý thường chỉ bằng
1/4 hay 1/5 lượng cần dùng cho xử lý ướt. Sau đó nung sẽ nhanh hơn và quá
trình xử lý sẽ triệt để hơn xử lý ướt, đồng thời lại hạn chế được sự mất của
một số kim loại khi nung. Do đó đã tận dụng được ưu điểm của cả hai kỹ
thuật xử lý ướt và xử lý khô, nhất là giảm bít được các hoá chất (axit hay
kiềm tinh khiết cao) khi xử lý ướt, sau đó hoà tan tro mẫu sẽ thu được dung
dịch mẫu trong, vì không còn chất hữu cơ và sạch hơn tro hoá ướt bình
thường.
♦ Các quá trình vật lý và hoá học xẩy ra khi xử lí là tương tự như trong xử lí
ướt và khô đã nêu ở trên, song ở đây là sự kết hợp cả hai kế tiếp nhau. Trong
đó xử lý ướt ban đầu là để bảo vệ một số nguyên tố cho xử lí khô tiếp theo
không bị mất. Cách này thích hợp cho các mẫu có nền (matrix) là chất hữu
cơ, như rau quả, thực phẩm, , xử lí để xác định các kim loại và một số phi
kim. Những phòng thí nghiệm không có thiết bị lò vi sóng, thì đây là một
cách tốt cho việc xử lý mẫu xác định các kim loại nặng trong các đối tượng
mẫu sinh học, mẫu môi trường và quặng đất đá.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

22/46
4.2. Cách thực hiện và một số ví dụ
Vì là xử lý khô ướt kết hợp là kế tiếp nhau, trưíc tiên xử lý ướt sơ bộ, sau đó
míi nung, nên tính chất và sự diễn biến của nó cũng tương tự như trong hai
kiểu đã nói trên. Chỉ có khác là sau khi xử lý mẫu không phải đuổi lượng
axit dư quá nhiều như trong xử lý ướt. Sau đây là vài ví dụ.
♦ Ví dụ 1: Xử lý mẫu rau quả để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Cd,

Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5,000 g. mẫu đã nghiền mịn vào chén
nung, thêm 5 mL HNO
3
45% và 5 mL Mg(NO
3
)
2
5%, trộn đều, rồi sấy, hay
đun nhẹ trên bếp điện cho mẫu sôi và đến khi khô thành than đen dòn. Sau
đó đem nung lúc đầu ở 400-450
o
C trong 3 giờ, rồi nâng lên 550
o
C, đến hết
than đen. Hoà tan tro thu được trong 20 mL dung dịch HCl 1/1 và có thêm 1
mL HNO
3
65%, đun nóng cho tan, làm bay hơi hết axit dư đến còn muối ẩm,
định mức bằng dung dịch HCl 2% thành 25 mL. Đây là dung dịch để xác
định các nguyên tố đã nói trên (Na, K, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb,
Zn).
♦ Ví dụ 2: Xử lý mẫu sữa để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Mg, Cd,
Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5,000 g mẫu vào chén nung, thêm 5
mL HNO
3
45%, 2 mL H
2
SO
4
98% và 5 mL Mg(NO

3
)
2
5% ( hay KNO
3
), trộn
đều, để xử lý ướt sơ bộ sấy mẫu trên bếp điện hay trong tủ sấy cho đến khi
khô và thành than đen dòn. Sau đó nung ở 400-450
o
C trong 3 giờ, tiếp đó ở
550
o
C cho mẫu tro hoá đến khi thấy bã không còn đen. Hoà tan tro thu được
trong 18 mL HCl 1/1và có thêm 1,0 mL HNO
3
65%, đun nóng cho mẫu tan
hoàn toàn, đuổi hết axit dư đến còn muối ẩm, và định mức thành 25 mL
bằng axit HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu để xác định các kim loại bằng các
phương pháp UV-VIS, hay AAS, hay ICP-OES, hoặc ICP-MS.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

23/46
♦ Ví dụ 3: Xử lý mẫu tôm, cua, cá, để xác định các kim loại (Na, K, Ca,
Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5,00 gam mẫu vào chén
thạch anh, thêm 8 mL H
2
SO
4
75% và 3 mL Mg(NO
3

)
2
5% , trộn đều, để xử
lý ướt sơ bộ, ta sấy hay đun trên bếp điện cho mẫu sôi nhẹ và đun từ từ cho
đến khô và thành than đen. Sau đó đem nung 3 giờ đầu ở 400-450
o
C, và
nung tiếp ở 550
o
C cho mẫu tro hoá đến được bã không còn đen. Hoà tan tro
thu được trong 18 mL HCl 1/1 và có thêm 1,0 mL HNO
3
65%, đun nóng cho
mẫu tan hết, làm bay hơi hết axit dư đến còn muối ẩm, định mức thành 25
mL bằng HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu để xác định các kim loại nói trên
bằng các phương pháp phổ UV-VIS, hay phổ AES, AAS hoặc ICP-OES.
Các ví dụ khác áp dụng phương pháp xử lí này có thể xem thêm ở trong
chương 3 và 4 ở phần II.
4.3. Các ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
♦ Các ưu và nhược điểm của kỹ thuật này là tận dụng được các ưu điểm của
kỹ thuật xử lý ướt và cả xử lý khô, cụ thể là:
+ Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích dễ bay hơi,
+ Sự tro hoá triệt để, sau khi hoà tan tro còn lại có dung dịch mẫu trong,
+ Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao tốn kém,
+ Thời gian xử lý nhanh hơn tro hoá ướt,
+ Không phải đuổi axit dư lâu, nên hạn chế được sự nhiễm bẩn,
+ Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại, v.v.
♦ Cách này được ứng dụng chủ yếu để xử lý mẫu cho phân tích các nguyên
tố kim loại và một số aniôn vô cơ, như Cl
1-

. Br
1-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
, trong các loại
mẫu sinh học, mẫu môi trường, mẫu hữu cơ và vô cơ. Không dùng được cho
xử lý mẫu để xác định các chất hữu cơ. Trong các phòng thí nghiệm bình
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

24/46
thường, không có trang bị lò vi sóng, thì cách xử lý này vẫn là một phương
pháp thích hợp, đơn giản, mà vẫn đảm bảo có được kết quả tốt.
5. Các kỹ thuật chiết trong xử lý mẫu
5.1. Cơ sở, nguyên tắc và điều kiện chiết
5.1.1. Hệ số phân bố của chất
Hệ số phân bố của chất tan (chất phân tích) trong 2 pha không tan vào
nhau là một hằng số hoá lý (hằng số nhiệt động) và nó đặc trưng cho sự phân
bố của mỗi chất. Nó cho ta biết sự phân bố ( hay sự hoà tan ) của chất phân
tích vào trong hai pha (2 dung môi) không trộn lẫn vào nhau theo tỷ lệ, hay ở
mức độ nào. Nếu giá trị hằng số này càng lín, thì sự phân bố đó càng khác
nhau nhiều và càng thuận lợi cho sự chiết tách các chất từ pha này sang pha
kia.
Ví dụ có chất tan X được phân bố vào hệ pha gồm 2 dung môi A và B
(ví dụ Benzen và nước) không trộn vào nhau, thì hệ số phân bố được xác
định theo biểu thức sau.
K

fb
= C
x
(A)/ C
x
(B)
Trong đó:
+ C
x
(A) là nồng độ chất X trong pha A (dung môi A, pha Benzen);
+ Còn C
x
(B) là nồng độ của chất X trong pha B (dung môi B, pha nước).
♦ Như vậy nếu như hệ số phân bố K
fb
> 99/1, thì coi như chất X đã chuyển
gần hết vào pha A. Đó là một điều kiện của quá trình chiết để lấy chất phân
tích và tách chúng ra khỏi chất nền (matrix) của mẫu ban đầu, chuyển chất
cần phân tích vào dung môi chiết. Sau đó xác định chúng trong dung môi
này. Thông thường người ta chiết chất phân tích từ pha nước vào pha hữu cơ
không tan vào nước. Hai pha này tạo thành hệ chiết (hệ pha), ví dụ hệ pha:
(Benzen/ H
2
O), (CCl
4
/ H
2
O), (CHCl
3
/ H

2
O), (MIBK/ H
2
O), v.v.
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

25/46
5.1.2. Nguyên tắc và cơ sở của sự chiết
Chiết là dựa trên cơ sở sự phân bố (hay hoà tan) khác nhau của chất phân
tích vào trong hai pha (2 dung môi) không trộn lẫn vào nhau. Tức là các chất
phân tích tan tốt trong dung môi này, nhưng lại không tan tốt
trong dung môi kia. Nghĩa là sự phân bố của một chất trong hai dung môi ( 2
pha) là rất khác nhau. Nhờ đó mà chúng ta lấy được chất cần phân tích ra
khỏi pha mẫu ban đầu, chuyển nó vào pha thứ 2 (dung môi) mà chúng ta
mong muốn. Sau đó xác định nó trong dung môi chiết. Như thế yếu tố quyết
định sự tách và xử lý mẫu ở đây là hệ số phân bố của chất trong 2 pha ( dung
môi), và các điều kiện thực hiện lắc chiết. Khi hệ số K
pb
lín sẽ có hiệu suất
chiết cao.
5.1.3. Các điều kiện của sự chiết
Để có được kết quả chiết tốt, quá trình chiết phải có các điều kiện và
đảm bảo được các yêu cầu nhất định sau đây:
Dung môi chiết phải tinh khiết cao, để không làm nhiễm bẩn thêm các chất
phân tích vào mẫu.
Dung môi chiết phải hoà tan tốt các chất phân tích, nhưng lại không hoà tan
tốt với các chất khác có trong mẫu.
Hệ số phân bố của hệ chiết phải lín, để cho sự chiết được triệt để.
Cân bằng chiết nhanh đạt được và thuận nghịch, để giải chiết được tốt.
Sự phân líp khi chiết phải rõ ràng, nhanh và dễ tách ra riêng biệt các pha.

Phải chọn môi trường axit, pH, loại axit thích hợp,
Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không đổi trong cả quá trình.
Phải lắc hay trộn đều mạnh để quá trình chiết xẩy ra được tốt.
5.2. Các kiểu chiết dùng trong xử lý mẫu phân tích
5.2.1. Kỹ thuật chiết lỏng-lỏng