ĐỀ CƯƠNG XỬ LÝ MẪU NƯỚC

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN HỌC: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU VÀ
PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG
A. Phần lý thuyết
I. Khái niệm xử lý mẫu? Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích?
* Khái niệm:
Là 1 quá trình phức tạp để chuyển các chất hay các nguyên tố, các ion cần xác định
có trong mẫu phân tích ban đầu về dạng tan trong 1 dung môi thích hợp như nước
hay dung môi hữu cơ để sau đó có thể xác định được chúng theo 1 phương pháp
phân tích thích hợp
 Yêu cầu chung
- Không làm mất cấu tử cần phân tích
- Không làm nhiễm bẩn thêm cấu tử cần phân tích vào mẫu do bất kỳ
nguồn nào
- Phù hợp với phương pháp phân tích
- Các hóa chất dùng trong quá trình xử lí mẫu phải đảm bảo độ sạch đúng
mức yêu cầu
- Ưu tiên các phương pháp có thể kết hợp tách hay làm giàu mẫu
II. Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu:
1. Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng axit mạnh đặc nóng và kỹ thuật vô cơ hóa
mẫu ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân
hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng, ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật?
Lấy ví dụ minh họa?
a. Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng axit mạnh đặc nóng
-

-

-

Nguyên tắc: Đây là kĩ thuật dùng các axit mạnh đặc và nóng
(HCl,H2SO4), hay axit mạnh , đặc và nóng có tính oxi hóa mạnh

(HNO3, HClO4), hoặc hõn hợp 2 axit ( HNO3 + H2SO4),hay 3 axit
(HNO3 + H2SO4+ HClO4) ,…để hòa tan, phân hủy mẫu, trong điều kiện
đun nóng trong bình Kendan hoặc trong lò vi sóng
Lượng axit thêm vào mẫu thường gấp 15 – 20 lần lượng trong mẫu, tùy
thuộc vào loại mẫu
Thời gian hòa tan mẫu trong các hệ hở thường từ vài giờ đến vài chục
giờ, nhưng thời gian xử lý mẫu trong các hệ kín chỉ khoảng 50 – 90 phút,
tùy thuộc vào loại mẫu và bản chất của chất phân tích.


 Cơ chế:
 Trang thiết bị cần sử dụng: bình kendan, lò vi sóng,..
 ứng dụng: xác định các kim loại và 1 số phi kim, hay anion vô cơ như Cl-,
Br-, NO3-, SO4(2-),… trong một số 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
 ưu nhược điểm
-

Ưu điểm

+

không làm mất chất phân tích.

-

Nhược điểm

+

thời gian xử lý dài nếu không dùng lò vi sóng cao áp,

+

tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở

+

dễ bị nhiễm bẩn nếu xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dùng

+

phải đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu…

 ví dụ
-

-

xử lí mẫu rau bằng hỗn hợp 2 axit ( HNO3 H2O2), trong bình Kendal,
để xác định các kim loại nặng ( Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn )
5g mẫu nghiền nhỏ + 60ml HNO3 65% + 5ml H2O2 30% => bình
Kendal => đun 6-8h tùy loại mẫu (dd trong, ko còn khói) => chuyển sang
cốc 250ml, làm bay hơi axit => muối ẩm để nguội => định mức =
HCl2% đến 25ml => đo aas

b. kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng
* nguyên tắc:
-

-

là kĩ thuật dùng các dung dịch kiềm mạnh đặc và nóng (NaOH, KOH 1520%), hay hỗn hợp kiềm mạnh và muối kim loại kiềm
(NaOH+NaHCO3), hay một kiềm mạnh + peroxit (KOH+Na2O2),…để
phân hủy mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay
trong hợp kín hoặc trong lò vi sóng
Lượng dung dịch phân hủy: cần lượng lớn từ 8 – 15 lần lượng mẫu

Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở thường từ 4-10h , trong lò vi
sóng kín chỉ khoảng 1-2h,
 Trang thiết bị cần sử dụng: bình kendan, lò vi sóng,..
-


 ứng dụng:
-

các hợp chất hay các mẫu tan tốt trong kiềm

-

phân hủy các hợp chất hữu cơ để lấy các phi kim

 ưu nhược điểm
-

Ưu điểm

+

không làm mất chất phân tích.

-

Nhược điểm

+
tốn nhiều kiềm tinh khiết cao, thường phải dùng gấp từ 10-15 lần
mẫu
+

dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu…

* ví dụ: Hòa tan oxit nhôm bằng dd NaOH 10% nóng..
Lấy 0,5g mẫu dạng bột cho vào bình Kendal, tẩm ướt bằng vài giọt nước cất,
thêm 10 ml NaOH 10%, đun sôi để hòa tan mẫu,
2. Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu khô (có phụ gia và không có phụ gia): Nguyên tắc,
cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu
nhược điểm của kỹ thuật. Lấy ví dụ minh họa?
Tro hóa khô không có phụ gia và chất bảo vệ
Nung để xử lý mẫu không có phụ gia và chất bảo vê là quá trình xử lý mẫu sơ bộ
nhờ tác dụng chỉ của năng lượng nhiệt thích hợp trong môt thời gian nhất định, để
phá vỡ cấu trúc tinh thể ban đàu của mẫu phân tích, đốt cháy chất hữu cơ, để
chuyển nó sang một dạng các hợp chất đơn giản khác, dễ hòa tan tiếp bằng dung
dịch axit hay kiềm, để lấy các chất phân tích vào dung dịch, sau đó có thể xác định
được chúng theo một phương pháp nhất định.
Tro hóa khô có phụ gia và chất bảo vệ
Tro hóa khô có phụ gia và chất bảo vệ cũng là quá trình xử lý mẫu sơ bộ nhờ tác
dụng của nhiệu độ thích cách nung không phụ gia ở trên. Các chất phụ gia thường

là chất chảy, muối kiềm, axít đặc để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban đầu của mẫu
phân tích, để chuyển nó sang một dạng khác dễ hòa 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 ngăn 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.
Các ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng








Thao tác và cách làm đơn giản
Khong phải dùng nhiều axít 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 làm mất một số chất dễ bay hơi như Cd, Pb,
Zn,…nếu không có chất phụ gia và chấ bảo vệ

3. Kỹ thuật vô cơ hóa khô - ướt kết hợp: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy
mẫu, ứng dụng, ưu điểm của kỹ thuật. Lấy ví dụ minh họa?
* Nguyên tắc
Mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung. Trước tiên người ta
thực hiện xử lí ướt sơ bộ bằng 1 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 1 số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó mới nung ở nhiệt
độ thích hợp. vì thế lượng axit dùng để xử lí thường chỉ bằng ¼ hay

1/5 lượng cần dùng cho xử lí ướt . sau đó nung sẽ nhanh hơn và quá
trình xử lí sẽ triệt để hơn xử lí ướt, đồng thời lại hạn chế được sự mất
của 1 số kim loại khi nung
Do đó đã tận dụng được ưu điểm của cả 2 kỹ thuật xử lý ướt và xử lí
khô, nhất là giảm bớt được các hóa chất khi xứ lí ướt. sau đó hòa tan
tro mẫu sẽ thu được dung dịch mẫu trong, vì không còn chất hữu cơ
và sạch hơn tro hóa bình thường
 Ưu điểm
-

Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp đã phát huy được ưu
điểm và khắc phục được nhược điểm của phương pháp vô cơ hóa mẫu
khô và vô cơ hóa mẫu ướt
+ lượng axit thường chỉ bằng ¼ lượng axit để xử lý ướt, thờ gian nung
nhanh hơn và triệt để hơn, hạn chế được sự bay hơi của một số kim
loại.

 Hạn chế sự mất của một số chất phân tích dễ bay hơi.
 Sự tro hóa triệt để, sau khi hòa tan tro còn lại có dung dịch mẫu
trong.
 Ít tốn kém do không phải dùng nhiều axit tinh khiết.
 Thời gian xử lý nhanh hơn tro hóa ướt.
 Không phải đuổi axit dư lâu nên hạn chế được sự nhiễm bẩn.
 Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau đẻ xác định kim loại, v.v…
 Nhược điểm


Không dùng được cho xử lý mẫu để xác định các chất hữu cơ
 ứng dụng
-

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-. Br1-, SO42- , PO43- ,..trong các
loại mẫu sinh học, mẫu môi trường, mẫu hữu cơ và vô cơ. Trong các
phòng thí nghiệm bình 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.

VD: 5g mẫu => cho vào chén =>thêm axit =>đun cạn => than đen =>lò
nung (400-450 oC, 3h -> 550oC) => tro trắng => hòa tan (18 ml HCl 1:1
+1ml HNO3 65%) => đun => định mức 25 ml = HCl 2% => đo AAS
III. Các kỹ thuật chiết:
1. Giới thiêu chung
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
2. 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 lớp 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.
3. Giải chiết
Là quá trình ngược lại quá trình triết, có nghĩa là tách lấy các nguyên
tố, hay hợp chất phân tích cần thiết ra khỏi pha hữu cơ ( dung môi
chiết), hay cột chiết SPE ( chất chiết pha rắn), đưa nó về trạng thái
dung dịch, để có thể xác định chúng bằng phương pháp phân tích
thích hợp


a. Chiết lỏng - lỏng (phương pháp chiết tĩnh): Nguyên tắc, điều kiện chiết, trang
thiết bị, ví dụ minh họa?
 Nguyên tắc:
Nguyên tắc của kỹ thuật chiết này là dựa trên cơ sở sự phân bố
của chất phân tích vào hai pha lỏng (2 dung môi) không trộn lẫn
được vào nhau (trong hai dung môi này, có thể một dung môi có
chứa chất phân tích) được để trong một dụng cụ chiết, như phễu
chiết, bình chiết. Vì thế hệ số phân bố nhiệt động Kb của cân bằng
chiết là một yếu tố quyết định hiệu quả của sự chiết và tiếp đến là
sự ảnh hưởng của nhiệt độ, môi trường axit. Vì Kpb là hằng số
nhiệt động.
 Yếu tố quyết định
Bẩn chất, cấu trúc, thành phần của các chất trong mẫu
Dung môi hữu co dùng để chiết phân tích hay hợp chất của nó
Kpb của chất phân tích giữa 2 pha lỏng
Nhiệt độ
pH
…
 Các kiểu chiết
Phương pháp chiết tĩnh
Phương pháp chiết này đơn giản, không cần máy móc phức tạp, mà chỉ

cần một số phễu chiết (dung tích 100, 250, 500 mL), là có thể tiến hành
được ở mọi phòng thí nghiệm. Việc lắc chiết có thể thực hiện bằng tay,
hay bằng máy lắc nhỏ. Tất nhiên khi phải làm hàng loạt mẫu thì mất
nhiều thời gian. Hiện nay người ta đã cung cấp các hệ chiết đơn giản có
6, 9 hay 12 phễu với máy lắc nhỏ, nên việc thực hiện chiết cũng dễ dàng
và dễ đồng nhất điều kiện.
Ví dụ: Chiết lấy các Retinoit (các Vitamin A) từ mẫu sữa tươi
Lấy 10 mL mẫu vào bình chiết, thêm 20 mL rượu etylic tuyệt đối,
5-8 gam Na2SO4 khan, trộn đều, thêm 10 mL dung môi n-Hexan,
lắc mạnh trong 5 phút, để trong tủ lạnh 2 phút cho phân líp, tách
lấy líp n-Hexan có chứa các Retinoit, làm khô pha chiết bằng
Na2SO4 khan và phân tích các Retinoit (họ Vitamin A) trong nHexan bằng HPLC hay MEKC.
 Ưu điểm
Phương pháp chiết tĩnh đơn giản, dễ thực hiện, đã và đang được ứng dụng
phổ biến và rất có hiệu quả trong lĩnh vực tách chiết phân tích và làm giầu
các chất phân tích phục vụ cho việc xác định hàm lượng vết. Nhất là tách và
làm giầu các kim loại, các chất hữu cơ, HCBVTV độc hại trong các mẫu
nước, nước thải, nước biển, v.v. Các ưu điểm:
+ Dùng được cho cả chiết phân tích và sản xuất tách chiết lượng lớn,


 Lấy riệng được chất phân tích, loại được các chất ảnh hưởng, nhất là
chất nền của mẫu,
 Thích hợp cho làm giầu lượng nhỏ chất phân tích (có thể 10-50 lần),
 Phục vụ cho chiết được cả các chất vô cơ và các chất hữu cơ,
 Sản phẩm chiết phù hợp được cho nhiều phương pháp phân tích.
 nhược điểm
do phải lắc trong bình chiết nhiều lần nên những lần chiết sau, dung
môi trong bình có thể tạo thành nhũ tương gây khó khăn trong việc
tách pha thành 2 lớp. khi dung môi trong bình tạo nhũ tương có thể sử

dụng 1 đũa thủy tinh dài đưa vào trong phễu chiết, khuấy nhẹ dung
dịch hặc cọ xát nhẹ vào thành bình, chỗ mặt thoáng của dung dịch
nhằm phá vỡ các bọt khí để dung dịch nhanh chóng phân thành 2 lớp.
cũng có thể phá bọt bằng cách ly tâm dung dịch
 ứng dụng
Thường được ứng dụng để chiết vô cơ và các chất hữu cơ ra khỏi
nền mẫu nước hoặc chiết các hợp chất ion ra khỏi nền mẫu hữu cơ
như dầu mỡ
b. Chiết pha rắn: Nguyên tắc, điều kiện chiết, trang thiết bị, các bước tiến hành
trong quá trình chiết pha rắn, phạm vi ứng dụng. Ví dụ về chiết pha thường, ví
dụ về chiết pha ngược?
 nguyên tắc
Dựa phân bố của chất phân tích vào 2 pha: rắn lỏng.
- Pha rắn: pha tĩnh – được nhồi trong cột chiết
- Pha lỏng: pha động – di chuyển qua cột chiết
Giai đoạn 1: dd mẫu được dội qua cột chiết(chất phân tích và 1 số tạp chất được
giữ lại)
Giai đoạn 2 : Dùng dung môi rửa giải thích hợp để rửa giải chất cần phân tích ra
khỏi cột
 Các chất phân cực hòa tan các chất phân cực
Các chất không phân cực hòa tan các chất không phân cực
 Bản chất và cơ chế
- Cơ chế tương tác hấp thụ của chất rắn( chất chiết) với các chất tan “X” ở
dạng phân tử trung hòa điện tích, không phân cực và ít phân cực


- Cơ chế trao đổi ion, trao cặp ion trong chất triết ( pha rắn) với các chất tan ở
dạng ion trong dd nước

 Các loại chất chiết pha rắn

Theo đặc điểm và bản chất của sự chiết, các chất chiết pha rắn được chế
tạo và phân chia theo các loại chất:
• Loại hấp phụ pha thường. Đó là các Silica trung tính và ôxit nhôm,
• Hấp phụ pha ngược. Đó là các Silica thường được alkyl hoá nhóm-OH,
• Loại chất trao đổi iôn (để tách Cation và Anion),
• Chất rây hay sàng lọc phân tử theo độ lớn, kích thước của phân tử chất,
• Loại chất hấp phụ khí (purge and trap Extraction), để hấp thụ chất khí.
 Các kiểu và cơ chế chiết pha rắn
Chính vì có nhiều loại chất chiết pha rắn, cho nên kỹ thuật chiết pha rắn
cũng có nhiều cơ chế và quá trình động học khác nhau, theo bản chất của
mỗi loại chất chiết (pha chiết). Nói chung, các chất chiết pha rắn này
cũng tương tự như các pha tĩnh trong sắc lý lỏng hiệu năng cao (HPLC).
Nó có thể là dạng cột chiết (1x6 cm có thể tích 4-6 mL) hay dạng đĩa
chiết (dầy 1-2 mm và đường kính 3-4 cm). Do đó chiết pha rắn cũng có 3
loại cơ chế chính là:
1. Hấp phụ pha thường (loại NP), và Hấp phụ pha ngược (loại RP),
2. Trao đổi ion và cặp ion đối với các chất dạng ion (loại IEx),
3. Rây phân tử theo độ lớn của chất phân tích (Gel).
 Các điều kiện của chiết pha rắn
Quá trình chiết ở đây thực chất cũng là sự phân bố của chất phân tích
giữa 2 pha, pha rắn (chất chiết) và pha lỏng (dung dịch chứa chất phân
tích) không trộn lẫn vào nhau trong những điều kiện nhất định, như pH,
dung môi, nhiệt độ, tốc độ chảy của mẫu qua cột chiết. Trong đó hệ số
phân bố nhiệt động Kb của chất phân tích giữa hai pha (rắn và lỏng chứa
mẫu) cũng là một yếu tố quyết định hiệu quả của sự chiết. Nó cũng tương
tự như trong hệ sắc ký cột lỏng-rắn (của các hệ HPLC).
Vì thế muốn thực hiện chiết pha rắn tốt phải có các điều kiện sau đây:
 Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết) phải có tính
chất hấp thụ hay trao đổi chọn lọc với một chất, hay một nhóm
chất phân tích nhất định, tức là tính chọn lọc của pha tĩnh chiết.

 Các chất chiết và dung môi rửa giải phải có độ sạch cao theo
yêu cầu của cấp hàm lượng phân tích.
 Hệ số phân bố nhiệt động Kfb của cân bằng chiết phải lớn, để có
được hiệu suất chiết cao.


 Quá trình chiết phải xẩy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhưng
không có tương tác phản ứng hoá học làm mất hay hỏng pha rắn
và chất phân tích.
 Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch, để còn có thể rửa giải
được tốt chất phân tích ra khỏi pha chiết bằng một pha động phù
hợp.
 Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết
bởi bất kỳ từ nguồn nào.
 Sự chiết phải được thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp,
phải lặp lại được tốt và tất nhiên là càng đơn giản dễ thực hiện
thì càng tốt.
 Các ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
Chiết pha rắn là một kĩ thuật chiết mới ra đời, đang phát triển và
được ứng dụng trong khoảng chục năm trở lại đây, nhất là ở các
nước tiên tiến và nó mới vào Việt nam ta từ năm 1997. Hiện nay đã
có một số hãng sản xuất và cung cấp ra thị trường nhiều loại chất
chiết và dụng cụ chiết khác nhau cho nhiều đối tượng rất tiện dụng.
Chất chiết thường là các chất Silica được hoạt hoá để chúng có khả
năng hấp thụ cao và chọn lọc các chất theo từng nhóm.
Kỹ thuật chiết này có các ưu và nhược chính điểm sau đây:
 Có tính chọn lọc đối với một nhóm hợp chất phân tích,
 Cân bằng chiết nhanh đạt được và có tính thuận nghịch,
 Thích hợp cho mẫu lượng nhỏ và phân tích lượng vết các chất,
 Thao tác đơn giản và nhanh hơn các kỹ thuật chiết khác,

 Trong quá trình chiết luôn luôn có cả sự làm giầu chất phân tích,
 Chất chiết pha rắn không đắt (khoảng 50.000 đ.VN/1cột chiết).
Chính vì thế mà nó đang được sử dụng rất phổ biến trong phân tích, đặc biệt là
phân tích đối tượng môi trường các chất vi lượng độc hại.
Ví DỤ: Chiết để xử lý mãu xác định một số hóa chất BVtV trong nước
lấy 250 ml mẫu nước, chỉnh pH=5, lọc bỏ cặn. lấy dung dịch đội qua cột
chiết ( loại LR-C18) với tốc độ 2-4 ml/phút. Sau đó rửa cộ bằng 5ml nước
cất, hút chân không cho cột 3 phút. rửa giải chất BVTV trong cột bằng 20ml
dung môi Etyl – axetat. lấy dung dịch rửa giải này dội qua cột hấp phụ thứ
hai ( cột có: Na2SO4 + Al2O3 + thanh hoạt tính) để làm sạch và làm khô
mẫu. sau đó lại rưa lại giải chất BVTV trong cọt này bằng 10ml Etyl – axtat.
Thu dung dịch, làm bay hơi bằng dòng khí Nitơ sạch ( tốc độ 0,8 ml /phút)
đến còn dung dịch sánh, định mức thành 2ml bằng etyl axetat, làm khô bằng
Na2SO4 khan. Lấy dung dịch mẫu này để xác định các hóa chất BVTV
(metyl – parathion, diazinon và sumithion) bằng phương pháp GC/ECD, hay
Gc-MS


c. Chiết Soxhlet: Nguyên tắc, trang thiết bị, ứng dụng, lấy ví dụ minh họa.
 Nguyên tắc: là 1 kiểu chiết liên tục đặc biệt được thực hiện nhờ 1
loại trang bị chiết riêng. Về bản chất nó vẫn là dựa trên cơ sở quy
luật phân bố chất trong 2 pha không trộn vào nhau. Song ở đây pha
mẫu là pha lỏng, bột, hạt hay dạng mảnh, hay dạng lá đều được cả.
Cong dung môi chiết ( chất hữu cơ) là ở dạng lỏng
 Trang thiết bị:
- Các hệ chiết soxhlet thường và đơn giản
- Các hệ chiết soxhlet tự động
 Ví dụ: chiết soxhlet thường lấy 1 số hóa chất BVTV từ mẫu rau
quả:
-

Lấy 10g mẫu đã được nghiền nhỏ và trộn đều vào cốc đựng mẫu của hệ
chiết, thêm 25-30g Na2SO4 khan, trộn đều, 50 ml dung môi chiết n-hexan
có 20% CH2Cl2. Sau đó tiến hành chiết trong vòng 5-6h liên tục, để yên 10
phút, tách lấy pha hữu cơ n-hexan có chứa chất phân tích và xác định chúng
trong pha hữu cơ này bằng phương pháp phù hợp đã chọn
 Ưu điểm

- Chiết triệt để
 Nhược điểm
- Điều kiện chiết nghiêm ngặt
- Thời gian chiết dài
 ứng dụng: chiết các hóa chất bảo vệ thực vật từ các mẫu cây, lá,
rau quả, thực phẩm, mẫu đất
IV. Trình bày cơ sở lý thuyết và định luật cơ bản của các phương pháp phân
tích quang học.
1. Các phương pháp quang học:
a. Trình bày nguyên tắc chung của phương pháp, sơ đồ khối và nguyên lý
hoạt động của phương pháp phân tích, lĩnh vực ứng dụng, ưu điểm và nhược
điểm.


b. Trình bày phương pháp xác định một cấu tử bằng cách dùng đường chuẩn:
 Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)
1. Cơ sở lý thuyết
Dựa trên sự hấp thụ ánh sáng của 1 phân tử chất có khả năng hấp thụ
ánh sáng ( các chất mầu hoặc các hạt rắn trong dung dịch).
-

-

Mỗi 1 màu sắc xác định chỉ hấp thụ 1 ánh sáng ở bước sóng nhất định
Ánh sáng đi vào có cường độ Io nó sẽ bị hấp thụ 1 phần => ánh sáng đi ra
có cường độ I và I2 dung dịch có cùng sắc thái màu, nhưng nồng độ khác nhau => cường
độ màu khác nhau => khả năng hấp thụ khác nhau
2. Nguyên tắc xác định 1 cấu tử
Muốn xác định 1 cấu tử X bằng phương pháp hấp thụ phân tử thì phải
chuyển cấu tử X thành dung dịch có màu hoặc dung dịch đục, từ đó
đo mức độ háp thụ ánh sáng của dung dịch này và áp dụng định luật
lamber-beer để tính nồng độ
3. Định luật cơ sở
Định luật lamber-beer
Chiếu 1 ánh sáng đơn sắc có bước sóng , vào dung dịch có màu đục
thì ánh sáng đó bị hấp thụ 1 phần và ánh sáng đi ra có cường độ I < Io

Io

I
Dd màu
đục

A= lg Io/I = ɛ.b.c
A: độ hấp thụ quang (Abs)
b: độ dày của lớp chất hấp thụ
c: nồng độ
ɛ: hệ số hấp thụ phân tử


Độ truyền quang T (%)

T=( I/ Io) .100%
4. Quy trình xác định 1 cấu tử
-

Lập đường chuẩn

-

Phân tích mẫu môi trường

-

Tính kết quả
5. Sơ đồ khối

Nguồn
sáng

Bộ lọc
sáng

Mẫu

Nhận và
khuếch đại tín
hiệu

-

Nguồn sáng : cung cấp ánh sáng

-

Bộ lọc sáng : thu được ánh sáng đơn sác

-

Buồng chứa mẫu : đựng cuvet mẫu

-

-

Ghi
kết
quả

Nhận ánh sáng đi ra, chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện,
khuếch đại tín hiệu
Thể hiện kết quả
 Anh sáng có bước sóng xác định đi qua buồng lọc sáng thu
được ánh sáng đơn sắc. ánh sáng đơn sắc đi qua buồng chữa
mẫu sẽ bị hấp thuj1 phần. sau đó tia đơn sắc đi qua bộ phận ‘
nhận và khuếch đại tín hiệu’ chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín
hiệu điện và khuếch đại tín hiệu. sau đó ghi kết quả
 ứng dụng : xác định các anion, vô cơ, amoni, ion kim loại,
TOC, COD

 Quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
 chiếu chùm tia sáng có bước sóng xác định vào 1 đám hơi nguyên tử thì các

nguyên tử dự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng ứng đúng với những tia
bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ
 muốn xác định 1 cấu tử X. Chuyển X đó về dạng dung dịch sau đó mẫu
được đưa vào buồng hóa hơi đẻ chuyển về dạng nguyên tử của X, đo độ hấp
thụ ánh sáng của nguyên tử X


nguyên lý hoạt động
1.
2.
3.
4.
5.
6.

nguồn sáng
buồng nguyên tử hóa mẫu
bộ đơn sắc
bộ phận thu tín hiệu quang
bộ phận khuếch đại
7. Các bộ phận ghi phổ

1

2

3

4

5

6

7

Chọn các điều kiện và loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái
ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là
quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.
Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi
nguyên tử vừa sinh ra. Các nguyên tử ở trạng thái hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ
nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây phần cường độ của chùm tia sáng đã
bị một loại nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi trường
hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứu
được gọi là nguồn bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và
chọn 1 vạch hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó. Cường
độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử. Trong một thời
gian nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ này là phụ thuộc tuyến tính vào
nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích.
Đối tượng phân tích lươgj nhỏ các nguyên tố trong các loại mẫu thuộc nhiều
Ưu điểm:
 độ nhậy độ chọn lọc tương đối cao
 ít phải làm giàu mẫu trước khi phân tích
 thao tác nhẹ nhàng
nhược điểm
 phải có một hệ thống máy tương đối đắt tiền
 cán bộ có chuyên môn thành thạo tay nghề

 sự nhiễm bẩn có ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích hàm lượng viết
 chỉ là phương pháp phân tích tổng thể nguyên tố

V. Các phương pháp sắc ký: Trình bày đặc điểm của phương pháp, sơ đồ khối và
nguyên lý hoạt động của phương pháp phân tích, lĩnh vực ứng dụng, ưu điểm và
nhược điểm - Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) - Sắc ký khí (GC)
 phương pháp sắc ký
 định nghĩa: sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử
chất phân tích lên 2 pha không trộn lẫn vào nhau: 1 pha thường đứng yên, có
khả năng ấp thu chất phân tích gọi là pha tĩnh. 1 pha di chuyển qua pha tĩnh
gọi là pha động, do cúa tử chất phân tích
 phân loại:
- sắc kí khí GC: sắc khí rắn, sắc khí rắn lỏng
- sắc kí lỏng LC: HPLC, sắc kí phẳng
nguyên tắc xác định 1 cấu tử
để xác định hỗn hợp chất, chuyển các chất đó vào dung môi sau đó dung dịch mẫu
được bơm lên thiết bị sắc kí, hỗn hợp các cấu tử sữ được tách riêng ra khỏi nhau
trên cột tách sắc kí. dựa vào các lượng đặc trưng của sắc đò để định tính vào định
lượng chất
 sơ đồ thiết bị GC
khí mang đi vào cột cùng bộ phận bơm mẫu, tiếp đến lò và cột sắc kí để…….
1.
2.
3.
4.
5.

khí mang: bình khí và bộ chỉnh áp
bộ bơm mẫu
lò và cột sắc kí

detecto
máy ghi tín hiệu

ứng dụng
 phân tích thực phẩm, dược phẩm, khí
 môi trường: các chất ô nhiễm trong nước uống; các chất độc hóa học trong
khí hầm; các chất ô nhiễm hữu cơ trong nươc thải
ưu điểm
 thời gian phân tích nhanh
 hiệu quả tách (độ phân giải cao), độ nhạy cao
 không phân hủy mẫu, có khả năng ghép nối
 độ chính xác cao


 lượng mẫu nhỏ
nhược điểm





phạm vi áp dụng của phương pháp hạn ché
không phù hợp với các chất phân hủy nhiệt
mất nhiều thời gian để chuẩn bị mẫu
thiết bị đắt tiền. người sử dụng phải có chuyên môn với kỹ năng tay nghề tốt

 sơ đồ khối thiết bị HPLC

VI. Các phương điện hóa: Trình bày cơ sở lý thuyết, các loại điện cực dùng trong
phép đo điện thế

Các phương pháp điện hóa
* Khái niệm và cơ sở
* Khái niệm: là những kĩ thuật phân tích dựa trên sự đo thế điện cực, điện tích hoặc
dòng điện để xác định nồng độ hoặc tính chất của chất cần phân tích


* Cơ sở
- Chất phân tích phải tham gia vào quá trình OXH-Khử
- Quan hệ giữa thế điện cực và nồng độ chất phân tích được biểu diễn = pt Nerst
E=

+

lg

E=

+

lg [Mnt]

E=

+

lg

Đối với hệ dị thể : rắn- lỏng, rắn –khí,… thì nồng độ = 1
* Hệ điện dực: 2 điện cực
- Đ/c1 : thế phụ thuộc vào nồng độ chất phân tích( điện cực làm việc, điện cực chỉ

thị)
- Đ/c 2 : có thể điện cực ổn định, không đổi, không phụ thuộc vào nồng độ chất
phân tích ( điện cực so sánh và điện cực chuẩn)
2. Cách đo ứng dụng trong hóa phân tích
C1: đo điện thế của điện cực nhúng vào dung dịch
C2: chuẩn độ điện thế
-Điện cực so sánh:
+ Đ/c chuẩn hidro
+Đ/c calomen bão hòa
+ Đ/c bạc / bạc clorua
- Điện cực làm việc
+ Đ/c chỉ thị Kim loại
+ Đ/c màng chọn lọc ion
 Điện cực so sánh
a) điện cực tiêu chuẩn Hidro (SHE)
- phản ứng điện cực


2H+(aq) + 2e

H2 (g)

Aq: dung dịch nước, g: Khí gas
Kí hiệu:
Pt(s), H2(g, 1atm) / H+ (aq, a=1.00) //
Ứng dụng : làm điện cực tham chiếu để xác định thế tiêu chuẩn cho các bán phản
ứng OX hóa – Khử
b) điện cực colomel bão hòa SCE
Hg2Cl2 (S) +2e  Hg (I) + 2Cl- aq
S: rắn , l : lỏng

Kí hiệu: Hg (I) / Hg2Cl2, HCl (aq) //
Thế của điện cực phụ thuộc vào nhiệt độ và không thể sử dụng được ở nhiệt độ >
80oC ( Vì Hg bay hơi)
Hg độc, Hg2Cl2 độc : nên tương đối
c) Ag, AgCl
AgCl (s) + e  Ag (s) + Cl- (aq)
KH:
Ag, AgCl / Cl- //
Sử dụng được ở nhiệt độ cao hơn và dùng được trong nhiều loại mẫu hơn so với
SCE
 Điện cực chỉ thị Kim loại :
- Điện cực KL loại 1
Cấu tạo : 1 bản kim loại nhúng vào dung dịch chuẩn ion của kim loại đó
Pin : SCE // Cu2+ /Cu
Ecell = Eind – Eref + Ej = 0.3419+

lg[Cu2+] – 0.2444 + Ej


Đo Mn+ Ecell = K +

lg[Mn+]

ứng dụng : xác định các ion Ag, Bi, Cd,Cu,Hg, Pb, Sn, Tl, Zn
- Điện cực loại 2
Cấu tạo: 1 dây Kim loại phủ 1 lớp muối ít tan của Kim loại nhúng vào dung dịch
chứa anion của hợp chất ít tan đó
Pin REF // I- / Ag(s), AgI
Đo I- : Ecell = K- 0.059 lg[I-]
-Điện cực màng chọn lọc ion

Pin : Ref (samp) //[A] samp // [A] int // Ref (int)
Ref: Đ/c so sánh
A: ion cần xác định
Samp: mẫu
Int : trong điện cực
Ecell = Eref (int)- Eref(samp) + Emem +
Vd: điện cực màng thủy tinh
Ecell = K+ 0.059 lg[H+]
Vd: điện cực màng lỏng
ứng dụng cho ion canxi
Ecell = K +

lg[Ca2+]

Vd: điện cực màng khí
Để đo độ dẫn điện trong hệ khí
Ecell = k’ + 0.059 lg [CO2]
II. Định lượng – phương pháp đo thể
- Đo thể trực tiếp


+ chọn điện cực chỉ thị phù hợp với hệ đo khảo sát
+ Dùng phương pháp đường chuẩn hoặc phương pháp thêm chuẩn
+ Không biết rõ thành phần của mẫu, cần thêm 1 nồng độ lớn, 1 chất điện ly trơ
đối với mẫu
- Chuẩn độ điện thế
+ nguyên tắc
+ Ứng dụng : chuẩn độ oxit – bazo, OXH – Khử, kết tủa, tạo phức

B. Phần bài tập

8. Tính toán được lượng hóa chất cần lấy (cân, hút) để pha được các dung
dịch có nồng độ xác định và trình bày cách pha để chuẩn bị dùng dịch làm
việc và dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn;
9. Tính toán được nồng độ các dung dịch chuẩn trong dãy chuẩn hoặc thể tích
dung dịch chuẩn cần lấy để pha;
10. Bài tập phần xử lý mẫu: vô cơ hóa mẫu, hệ số phân bố, hiệu quả chiết 11.
Tính toán được hàm lượng các cấu tử cần phân tích trong mẫu khi biết đường
chuẩn.
C. Phần thực hành
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị (chỉ trực tiếp trên thiết
bị): Lò nung, bộ chiết pha rắn, cô quay chân không, chiết Soxhlet, bộ phá mẫu
kendal, phễu chiết, bộ cô nitơ.
-

 một sô thiết bị xử lý mẫu
bếp điện
lò nung
lò vi sóng
tủ hút
máy cô quay chân không
bình kendan
phễu chiết
cột chiết
1. bếp điện: đun phá mẫu dùng thử trong vô cơ hóa ướt hoặc khô
2. lò nung: vô cơ hóa khô, nung mẫu thành tro để hòa tan. Cách vận hành
cho mẫu vào lò. bật nguồn


-

-

thời gian chờ (time start): 00:00 -> enter
thời gian gia nhiệt ( time 1); tùy bài yêu cầu -> enter
đặt nhiệt lò nung (T1) -> enter
thời gian giữ nhiệt (T2): đặt mức nhiệt độ rồi cài đặt thời gian duy trì nhiệt
độ. Sau đó mới tăng nhiệt tiếp
đặt xong các thông số thì nhấn Start
lưu ý: lo nung là hệ hở nên hi nung phải mở cửa sổ và bật quạt để hơi axit
bazơ hay dung môi bay ra ngoài. Sau khi nung cần chờ nhiệt độ lò nung
giảm về gần nhiệt độ phòng thì mới mở lò lấy mẫu
3. lò vi sóng: hệ kín, dùng trong sử lý ướt, năng lượng vi sóng và động năng
lớn hơn phá vỡ từ lòng hạt mẫu ra ngoài
4. tủ hút: hút khí, hơi axít, bazơ, mùi
5. máy cố quay chân không: làm giàu mẫu đuổi dung môi
cách vận hành
bật bộ làm lạnh (nút xanh) -> setup nhiệt độ mong muốn rồi nhất Start ở bộ
làm lạnh
bật bộ cô quay ( nút đen). Dùng các nút lên xuống để mở nắp. lắp bình cầu
chứa mẫu vào máy setup nhiệt độ và số vòng quay. Khóa van khi để hơi
dung môi, axit không thoát ra ngoài vì rất độc
chờ nhiệt độ ở bộ làm lạnh đạt đến mức mong muốn thì bật bộ hút chân
không
sau đó ấn Start ở thiết bị cô quay
lưu ý: khi dung dịch mẫu chạm vạch trắng trong bình cầu thì có thể ngừng
lại
6. bình kendan: dùng để phá mẫu, đun nóng hoặc đun sôi mâu trong bình có
ống sinh hàn hồi lưu dung môi
7. phễu chiết: đẻ lắc chiết dùng trong kỹ thuật chiết lỏng - lỏng. tùy thuộc
vào tính chất và loại chất chiết mà thu lấy chất ở tầng trên hoặc tuần dưới

sau khi phân tách
8. cột chiết: dùng trong kỹ thuật chiết rắn lỏng

2. Sử dụng thành thạo máy trắc quang: chuẩn bị mẫu, đường chuẩn, đo độ
hấp thụ quang, xây dựng đường chuẩn và tính toán; 3. Các phương pháp
phân tích hiện đại khác: Lập đường chuẩn và tính toán được kết quả thí
nghiệm
 Xác định tổng sắt bằng phương pháp trắc quang dùng thuốc thử 1,10
phenanthrolin (TCVN 6177 : 1996)
a) nguyên tắc
chuyển toàn bộ các dạng sắt không tan về dạng tan(Fe 2+ và Fe 3+)
- khử toàn bộ Fe 2+ và Fe 3+


- ở Ph = 2,5 – 9, Fe 2+ sẽ tác dụng với 1,10 phenanthrolin tạo thành phức màu
đỏ da cam. Đo độ hấp thu tại bước sóng λ= 510 nm
cườn độ màu của phức tỷ lệ thuận với hàm lượng Fe2+ có trong dung dịch
Yếu tố ảnh hưởng:
- Chất lơ lửng sau khi axit hóa mẫu: Lọc mẫu
- một số ion kim loại (Cu, Co, Cr, Zn, Ni, Hg, Ag) nông độ cao sẽ gây ảnh
hưởng. Chỉnh Ph < 3
và chất màu. Tro hóa mẫu, sao đó hòa tan bằng HCL
b)
-

Chất oxy hóa: thêm lượng dư chất khử hydroxy lamin
Hóa chất
HCL đặc 36% (d= 1,8 g/ml);
H2SO4 đặc
Dung dịch thuốc thử 1,10 phenanthrolin. Cân 0,1 gam 1,10 phenanthrolin

(C12H8N2H2O) hòa tan trong 100 ml dung dịch nước cất. Dung dịch này
ổn định trong 1 tuần nếu được bảo quản trong tối
- Dung dịch đệm axetat CH3XOONH4: hòa tan 10 gam hydroxyl – amoni
clỏua NH2OH.HCL trong nước. thêm nước đến 100ml. Dung dịch này ổn
định ít nhất trong một tuần nếu bảo quản trong
- Dụng dịch sắt gốc: 200 mgFe/l
Cân chính sác 1,4040 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, hòa tan trong 50 ml nước,
thêm 20 ml H2SO4 đặc, định mức tới 100ml
- Dung dịch sắt làm việc 5mgFe/l: pha loãng dung dịch gốc 40 lần: lấy 2,5 ml
định mức tới 100ml
- Kali persunfat (K2S2O8) dung dịch 4%: hòa tan 4,0 g kali persunfat trong
nước và pha loãng tớn 100 ml. Dung dịch này ổn định trong vài tuần với
điều kiện cất giữ trong lọ thủy tinh sẫm màu trong nhiệu độ phòng
c) Quy trình tiến hành
 Xây dựng đường chuẩn
chuẩn bị 6 bình định mức 25 ml có đánh số từ 0 – 5. lấy các thể tích dung
dịch làm việc Fe2+ nồng độ 5 mg/l khác nhau vào bình định mức. thêm
0,5 ml dung dịch hdroxyl amoniclorua, 2 ml dung dịch đệm axetat, 1 ml
thuốc thử 1,10 phenanthrolin và định mức đến vạch. Thang chuẩn tương
ứng với các nồng độ; 0,025 mg/l; 0,1 mg/l và 0,3 mg/l
các bước tiến hành xây dựng đường chuẩn
STT
Dung dịch Fe2+ chuẩn làm
việc 5 mg/l
V nước ml

0
0

1

0,125

2
0,25

3
0,5

4
1

5
1,5

10

10

10

10

10

10


Dung dịch hydroxyl
0,5
0,5

0,5
0,5 0,5
amoniclorua ml
Dung dịch đệm axetat ml
2
2
2
2
2
2
thuốc
thử
1,01
1
1
1
1
1
1
phenanthrolin ml
định mức bằng nước cất đến vạch, để yên sau 15p đem đo Abs ở bước
sóng λ= nm
0
0,025 0,04
0,1
0,2 0,3
mg/l
Abs (λ=510 nm)
-

-

0,011 0,012 0,014 0,048 0,066

 Chuẩn bị mẫu môi trương ( nước thải hoặc nước mặt)
Axit hóa mẫu ngay đến pH bằng 1 sau khi láy mẫu
lấy chính sác 50 ml mãu đã axit hóa
thêm 5 ml dung dịch kalipersunfat và đun sôi nhẹ trong 40p, đảm bảo thể
tích không cạn quá 20 ml. làm nguội và chuyển vào bình định mức dụng
dịch 50 ml, têm 4ml dung dịch hydroxyl – amoniclorua và thêm nước tới
vạch
hút 20 ml dung dịch trên cho vào bình định mức 25 ml. thêm 0,5 ml dung
dịch hydroxyl-anonniclorua, 2ml dung dịch đệm axetat, 1ml dụng dịch thuốc
thử 1,10 phenanthrolin 0,1 %
để phát triển màu 15p ròi đem đo độ hấp thụ quan tại bước sóng λ=510 nm
chú ý: nếu mẫu nước có nồng độ sắt cao phải pha loãng mẫu
 tính kết quả
dựa vào đường chuẩn tính kết quả
f: hệ số pha loãng