Khái niệm mẫu hữu cơ

I. Khái niệm mẫu hữu cơ.
1.1 Khái niệm mẫu hữu cơ:
- Mẫu hữu cơ là các loại mẫu mà chất nền (matrix) của mẫu là chất hữu cơ.
Trạng thái mẫu này có thể tôn tại ở trạng thái rắn, lỏng hay huyền phù. Các
mẫu hữu cơ cũng có chứa các chất vô cơ , các nguyên tố kim loại, chúng tồn tại
trong mẫu dưới dạng các hợp chất cơ kim hay cơ hữu cơ.
- Ví dụ như thực phẩm, gạo, bột ….

1.2 Phân loại:
- Mẫu hữu cơ gồm:
• Các loại mẫu thực phẩm rau quả, thịt cá tươi sống và đồ hộp của nó.
• Các loại ngũ cốc, gạo, ngô, khoai, sắn, đậu,…
• Các loại nước giải ngọt giải khát, bia, rượu, nước ép,…
• Các loại thảo mộc, cây, lá, cây dược liệu,…
• Các loại mỡ, dầu, nhiên liệu,...
• Các mẫu ý học và sinh học,...
• Các chất tự nhiên, hydrocacbon, than đá, dầu mỏ,..
• Các loại chất thải hưu cơ (thành phố, bệnh viện, nhà máy thực phẩm, các
loại công nghiệp hữu cơ,…).

1.3 Mục đích xử lí mẫu:
- Xác định một số kim loại, đặc biết là các kim loại năng có hại.
- Xác định một số phi kim hay anion của nó. Xác định các chất
- hữu cơ, nhất là chất hữu cơ độc hại.
- Các chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, phòng dịch bệnh.
 Vì vậy tùy thuộc vào từng mục đích phân tích, sẽ có các cách xử lí mẫu khác
nhau thích hợp cho nó. Việc chọn cách nào đó là phải căn cứ vào:
+ Đối tượng mẫu phân tích và maxtrix của nó.
+ Các chất cần phân tích.
+ Các điều kiện của mỗi phòng thí nghiệm.

Trang 1.


II. Các cách xử lý mẫu hữu cơ để phân tích kim loại:

2.1. Kĩ thuật xử lý khô:
a. Nguyên tắc chung:
- Trước hết được xây hay nghiền thành bột nhão, vừa, hay huyền phù.
- Dùng nhiệt độ tro hóa mẫu, đốt cháy hữu và đưa các kim loại về dạng
oxit hay muối của chúng.

b. Quy trình làm xử lý mẫu khô:
Lấy một lượng mẫu nhất định
(5 -10 g).

Nung ở nhiệt độ
o

500 – 550 C.

Thu được bã.

Thêm axit HCl , HNO3.

Thu được kim loại dưới dạng ion
trong dung dich.

Phân tích.

Trang 2.

2.1.1 Tro hoá không có chất bảo vệ và phụ gia:
- Cân lấy một lượng mẫu nhất định cho vào chén nung , bát, hay cốc rồi đem
nung ở nhiệt độ thích hợp , để đốt cháy , phân huỷ hết các chất hữu cơ của
mẫu, chuyển các nguyên tố kim loại về dạng bã( tro) của muối vô coe hay các
oxit của chúng. Hoà tan tro này trong HCL1/1, hay HNO3, chúng ta được dung
dịch mẫu phân tích .
-

Ví dụ 1: xác định Al, Ca, Mg...trong các mẫu rau quả, thực phẩm, chúng ta
có thể tro hoá khô mẫu mà không cần chát bảo vệ ở nhiệt độ 550oC . Vì vậy
nguyên tố này không bị mất khi nung.

-

Ví dụ 2 : phân tích một số kim loại: Al, Ca, Mg....trong mẫu rau quả.
Lấy 5gam mẫu đã được nghiền nhỏ vào chén nung , sấy trên bếp điện cho đến
khi khô dòn . Rồi nung 3 giờ đầu ở 450o C , sau đó ở 530o C đến khi được tro
không còn đen. Sau đó hoà tan tron còn lại bằng 15mL HCl 1/1 và 1 mL HNO3
65% , đung nhẹ cho tan hết , và đuổi hết axit dư đến còn muối ẩm , để nguội và
định mức thành 25mL bằng dung dịch HCl 2% , lắc đều . Đó là dung dịch mẫu
để phân tích các nguyên tố nói trên .

2.1.2 Tro hoá khô có chất phụ gia bảo vệ và chất chảy.
a.Nguyên tắc:
- Đối với một số nguyên tố có thể bị mất khi nung , như Cd , Pd, Zn.....nên nếu
chỉ nung như trên sẽ bị mất một tí (7-20%) mà chúng ta không thể biết được ,
như ví dụ 2 trên . Vì thế chúng ta phải thêm chất bảo bệ , khi tro hoá. Ví dụ để
xác định Cd, Cu, Pd,Zn trong mẫu rau quả và thực phẩm ,trong phương pháp

tro hoá khô các nguyên tố này thường bị mất từ 10-15% . Sự mất mát này lại
không khống chế dược trong quá trình tro hoá. Vì thế người ta phải thêm chất
bảo vệ là: H2SO4, HNO3,KNO3, hay Mg(NO3)2 hay hỗn hợp ( Mg(NO3)2 +
LiBO2) thì các nguyên tố này sẽ không bị mất . Sau đây là các ví dụ ứng dụng
xử lý này

b. Ví dụ:
- Ví dụ 1: phân tích Cd, Co, Cr,Cu.......trong mẫu chất thải thành phố.
Lấy 5g mẫu đã xay nhỏ và trộn đều vào chén nung,thêm chất bảo vệ là 5mL
LiBO2 10% , 4mL Mg(NO3)2 5% và 5mL H2SO4 98% trộn đều , sấy hay đun
nhẹ , rối cho đên khi khô dòn . Rồi nung 3 giờ đầu ở 450o C , sau đó ở 550oC
đến khi được tro không còn đen. Sau đó hoà tan tron còn lại bằng 15mL HCl
1/1 và 1 mL HNO3 65% , đung nhẹ cho tan hết , và đuổi hết axit dư đến còn
muối âmr , để nguội và định mức thành 25mL bằng dung dịch HCl 2% , lắc
đều. Nếu dung dịch có cặn thì ly tâm hay lọc bỏ cặn.

Trang 3.


Ví dụ 2: Phân tích Cd, Cu, Co, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn,... trong

mẫu rau quả ( rau

cải, rau muống....)

Lấy 5g mẫu xây nhỏ.
Cho vào chén nung.

Thêm 5ml
Mg(NO3)2 , 10mL

H2SO4 98%.

Sấy hay đun sôi đến
khô dần.

Nung ở nhiệt độ
450oC trong vòng
3 giờ đầu.
Nung ở nhiệt độ
550oC đến khi tro
hết đen.

Thêm 25mL HCl
2%(,lắc đều, lọc bỏ
cặn (nếu có).

Đun nhẹ chon tan
hết, đuổi axit dư đển
còn muối ẩm.

Thêm 15mL dung
dịch HCl 1/1 và
1mL HNO3 65%

2.2 Kỹ thuật vô cơ hóa ước:
a. Nguyên tắc chung: Dùng một axit đặc có tính oxyl hóa mạnh, hay
hỗn hợp của axit đặc để phân hủy hết các chất hữu cơ của mẫu trong bình
Kendan, để chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng ion trong dung dịch
muối.

b. Chất hòa tan mẫu: là một số hỗn hợp axit đã được đùng để phân hủy
các mẫu nguyên tố kim loại vào dung dịch, dưới dạng mối dễ tan.
- Một axit mạnh : HCl, HNO3, H2SO4.
- Hỗn hợp nước cường thủy HCl:HNO3 = 1:3 .
- Hỗn hợp axit có tính oxyl hóa mạnh HCl + HClO4.
- Hỗn hợp ba axit mạnh H2SO4 + HNO3 +HClO4.
- Hỗn hợp HClO4 + H2SO4+ HF : mẫu chứ nhiều silicat.
- Dung dịch axit mạnh cùng với các chất tạo phức (HCl + Tartric)……

Trang 4.


C. Ví dụ: xử

lý mẫu để xác định Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn. Ni, Pb. Zn,….trong
bột ngũ cốc (bột gạo,ngô,sắn,đậu,khoai,…)
Thêm 65mL HNO3, lắc
đều.

Lấy 5g mẫu đã xay thành
bột cho vào bình Kendan.

Đun nhẹ trong vòng
8-10 giờ.

Chuyển sang cốc làm bat
hơi hết axit, còn lại muối
ẩm.

Để nguội, thêm 25ml

dung dịch HCl 2%. Thu
được mẫu phân tích.

Thêm HNO3, đun nhẹ.

2.3. Kĩ thuật vô cơ hóa khô và ướt kết hợp:
- Chúng ta có thể thực hiện xử lý sơ bộ mẫu bằng các hỗn hợp sau:
+ Bằng axit HNO3 đặc.
+ Bằng hỗn hợp axit ( HNO3 + H2SO4) đặc.
+ Bằng axit HNO3 đặc và có chất bảo vệ KNO3 , LiBO2 , Mg(NO3)2.
+ Bằng axit (H2SO4 + HNO3 )45% có chất bảo vệ Mg(NO3)2.
+

Bằng axit (H2SO4 + H3pO4 )45% đặc có chất bảo.
Cân 5,000 g mẫu
vào chén nung.

Thu được mẫu Phân
tích mẫu.

Thêm chất bảo vệ
là 2 mL Mg(NO3)2.
10mL HNO3 35%.

Đun nhẹ đến khi to tàn
tan hết, đuổi axit dư,
thêm 25ml dung dịch
HCl 2% lắc đều.

Nung trong 3h ở

nhiệt độ 450o

550 C

Thu được tan tro,
them 15mL HCl và
1mL HNO3 65%

Trang 5.


2.4. Kỹ thuật xử lý ướt trong lo vi sóng:
a.Nguyên tắc:
- Kỹ thuật lò vi sóng là kỹ thuật xử lý ướt. Nên cũng dung axit đặc có tính
chất oxyl hóa mạnh, hay hỗn hợp axit có tính oxyl hóa mạnh để phân hủy hết
các chất hữu cơ trong bình kín, trong lò vi song, để chuyển các kim loại về
dạng ion trong dung dịch muối ion dễ tan

b. Một tác nhân làm mẫu phân hủy:
- Có 4 tác nhân xảy ra đồng thời:
+ Năng lượng nhiệt(nhiệt độ).
+ Năng lượng vi sóng ( cao tần).
+ Tác dụng của axit đặc nóng.
+ Chuyển động nhiệt  va chạm của các hạt mẫu.
*Trong hệ mở: Mẫu được để trong binh kendan hay ống nghiệm, thêm axit đặc
có tính oxyl hóa mạnh, để xử lý cho mẫu phân hủy ( oxyl hóa) hết các chất hữu cơ,
giải phóng kim loại vào trong dung dịch. Các này không có áp suất cao.

- Ví dụ 1:

xử lý mẫu để xác định Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn,… trong
mẫu sữa đặc có đường.

Lấy 5 g mẫu vào
hộp xử lí.

Thêm 35mL
cường thủy, 5 mL
H2SO4 98%
trộn đều.

Cho vào lò vi sóng
và xử lý trong 5570 phút

Đêm phân tích.

Thu được muối
ẩm, thêm 25mL
dung dịch HCl
2%.

Lấy ra để nguội,
chuyển mẫu sang
cốc, làm bay hơi

Trang 6.


-

Ví dụ 2: xử lý mẫu để xác định Cd, Co, Cr, Cu, Fe,…. Trong mẫu rác thải
thành phố.

Lấy 5g mẫu cho vào
bình xử lý.

Thêm 30mL dung
dịch nước cường thủy
và 5mL H2O2.

Bỏ vào lò vi sóng
trong 55-70 phút.

Thu được dung dịch.
Mang đi phân tích.

Thu được muối âm,
thêm 25 mL dung
dịch HCl 2%.

Lấy ra để nguội, làm
bay hơi đuổi axit dư.

*Trong hệ kín (có áp suất cao):Đây cũng là một kỹ thuật vô cơ hóa ướt. Chỉ có
khác là dùng thêm năng lượng lò vi sóng để xử lý mẫu, thay cho cách đun nóng bình
thường. Mẫu được để trong bình xử lý mẫu bằng Teflon, có vỏ thép bảo vệ, thêm axit
như trong vô cơ hóa ướt, đậy kín, văn chặt nắp và đặt trong lò vi sóng để cho mẫu
phân hủy( oxyl hóa) hết chất hữu cơ.
-

Ví dụ : xử lí mẫu để xác định Cd, Co , Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn và các
nguyên tố đất hiếm trong mẫu quặng hiếm.

Lấy 2 g mẫu
vào hộp xử lí.

Thêm 20ml cường
thủy ,
trộn đều.
đậy nắp chặt.

Cho vào lo vi
sóng và xử lý từ
35-40 phút.

Để đi phân tích.

Thu được muối
ẩm, thêm 25mL
dung dịch HCl
2%.

Để nguội,
chuyển sang cốc,
làm bay hơi để
đuổi axit.

Trang 7.

2.5 Kỹ thuật lên men mẫu phân tích:
- Các bước tiến hành lên men mẫu:
Cho mẫu vào nước tạo thành dung dịch hay huyền phù( Cmẫu ≈5-10%). Thêm
10-15mg men xúc tác, chỉnh môi trường axit, kiềm hay muối acetat phù
hợp.Đưa mẫu vào buồng ủ nhiệt độ 37-400C đến khi mẫu trong hoàn toàn( từ
7-10 ngày).Kiểu này rất thích hợp cho phân tích xác định các kim loại trong
đường mía, nước ngọt giải khát, nước hoa quả ép,….

Ví dụ 1: Xử lý mẫu để xác định hàm lượng vết kim loại nặng trong đường
đen, đường vàng hoa mơ,..

10g đường hoà tan 100mL nước cất.
đun 40oC

5mg men xúc tác
đậy kính, ủ 37-40oC, 7 ngày

Bay hơi còn muối ẩm.

10mL HCl 36%.
đun sôi, ly tâm

Dung dịch trong.

Định mức bằng axit thích hợp.

Ví dụ 2: Xử lý mẫu để xác định hàm lượng vết kim loại nặng trong mật ong:

5g mật ong hoà tan 100mL nước cất.
↓ đun 40oC.

5mg men xúc tác.
↓ đậy kính, ủ 37-40oC, 8 ngày.
10mL HCl 35%
↓ đun sôi kỹ, lm bay hơi còn muối ẩm.
5ml HCL 10%, định mức thành 25ml.
↓ ly tâm.
Dung dịch trong suốt.

Trang 8.


- Ví dụ 3: Xử lý mẫu để xác định hàm lượng vết kim loại nặng trong nước
quả ép.

5g mẫu hoà tan 100mL nước cất ấm.
↓ đun 400C
10mg men xúc tác.
↓ đậy kính, ủ 37-40oC, 10 ngày.
10mL HCl 35%.
↓ đun sôi, làm bay hơi còn muối ẩm.
5ml HCl 10%, định mức thành 25mL.
↓ ly tâm.
Dung dịch trong.

2.6 Kỹ thuật ngâm chiết mẫu trong dung dịch axit loãng:
- Các bước tiến hành:
 Hoà tan mẫu trong dung môi thích hợp hay hoá mẫu thành huyền phù, thêm
chất đệm, chất tạo phức, tạo môi trường
 Ngâm mẫu qua đêm, chiết chất phân tích hay hợp chất phức bằng dung môi

hữu cơ thích hợp.
o Cách xử lý đơn giản, không mất chất phân tích hay cần máy móc,
dụng cụ, trang thiết bị nhiều,...
o Chỉ phù hợp với mẫu tan được trong nước, tốn thời gian.
-

Ví dụ 1: Xử lý mẫu để xác định các kim loại kiềm và kiềm thổ trong các
mẫu đường.

5g mật ong hoà tan 100mL nước cất.
↓ đun 40oC.
5mg men xúc tác
↓ đậy kính, ủ 37-40oC, 8 ngày.
10mL HCl 35%.
↓ đun sôi kỹ, lm bay hơi còn muối ẩm
5ml HCl 10%, định mức thành 25ml.
↓ ly tâm.
Dung dịch trong suốt

Trang 9.




Ví dụ 2: Xử lý mẫu để xác định các kim loai kiềm và kiềm thổ trong các
loại mẫu bột gạo, bột mỳ, bột khoai.

Cho 5g mẫu vào bình nón.
↓ hoà tan.
85mL nước cất.

↓ lắc, hoá huyền phù.
15mL HCl 36%.
lắc đều, kỹ, đậy kính,
ngâm qua đêm lọc hay li tâm.

Dung dịch trong.
đun sôi, bay hơi còn muối ẩm,
định mức bằng HCl 2%.

25mL dung dịch.
2.7 Kỹ thuật pha loãng mẫu bằng dung môi thích hợp:
 Kỹ thuật này phù hợp cho xác định các chất có nồng độ không nhỏ, loại
mẫu có thể hoà tan tốt trong nước cất, dung dịch axit loãng hay một loại
dung môi nào đó tạo thành dung dịch mẫu đồng thể.
 Kỹ thuật này đơn giản, không mất chất, không cần nhiều máy móc dụng cụ
và trang thiết bị.

-Ví dụ 1: Xử lý mẫu để xác định Cu, Zn, Fe trong huyết thanh(Serum).
 Lấy 0,5ml mẫu và 1,5mL nước cất 2 lần, lắc đều → mẫu pha loãng 4 lần.
 Xác định kim loại bằng phương pháp AAS

-Ví dụ 2: Xử lý mẫu để xác định Na, K trong huyết thanh.
 Lấy 0,1ml mẫu them 4,9mL nước cất 2 lần, lắc đều → mẫu pha loãng 50 lần.
 Dùng phương pháp phổ AES để xác định Na và K.

-Ví dụ 3: Xử lý mẫu để xác định Ca và Mg trong huyết thanh.
 Lấy 0,2ml mẫu thêm 4,9mL nước cất 2 lần, lắc đều → mẫu pha loãng 25 lần.
 Dùng phương pháp phổ AAS để xác định Ca và Mg.

Trang 10.