Xác định hàm lượng na2b4o7 trong một số thực phẩm bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử cacmin

Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới:
Thạc sĩ Võ Thị Hoà đã giao đề tài, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều
kiện cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn:
Các thầy cô giáo khoa Hoá-Trường Đại học Vinh đã giúp đỡ, động
viên trong quá trình làm thí nghiệm và viết luận văn.
Sự động viên,giúp đỡ của bạn và người thân trong quá trình làm luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn và ghi nhận tất cả..
Vinh, tháng 5 năm 2004

NGUYỄN THỊ THUÝ HÀ

1
Chuyên ngành hoá phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
MỞ ĐẦU
Natritetraborat(tên thơng thường là Hàn the) là một chất độc trung bình.
Vì vậy, nó thường được dùng làm tác nhân trong công nghiệp thực

phẩm. Song hàm lượng hàn the trong thực phẩm vượt quá giới hạn cho
phép sẽ gây nhiều tác hại cho sưc khoẻ người. Ví dụ: Khi ăn uống nhầm
với số lượng hàn the từ 15-30 g; axit Boric: 2-5 g sẽ xảy ra các triệu
chứng như: buồn nôn, nôn, tiêu chảy, đau co cứng cơ, chuột rút vòng
bụng, vật vã và cơn động kinh, phát ban vùng bụng và gan bàn tay. Có
thể xuất hiện suy thận, tim đập nhanh, sốc, trụy tim mạch, da xanh tím,
co giật và hơn mê, nạn nhân có thể bị tử vong.
Hàn the, axit Boric cho vào nhiều loại thực phẩm làm cho thực
phẩm có độ dai, dòn và để bảo quản thực phẩm lâu dài, khi chế biến
chống lên men thối rữa nhanh.
Nhưng trong thực tế hiện nay, một số người đã sử dụng các
chất bảo quản thực phẩm một cách tuỳ tiện, chỉ cốt sao thu lợi nhuận mà
không chú ý tác hại của nó đến người tiêu dùng hoặc chưa hiểu biết hết
tác dụng của nó. Một số người cố tình sử dụng mặc dù biết hàn the đã bị
cấm.
Vì mục đích bảo vệ thực phẩm và đảm bảo sức khoẻ cho người
sử dụng cần phải kiểm tra hàm lượng hàn the trong một số thực phẩm để
định lượng các hợp chất của Bo trong phân tích trắc quang người ta sử
dụng một số hợp chất hữu cơ như :quinalizanin, 1,1’ - diantriamin
…Trong giới hạn đề tài này, chúng tôi lựa chọn thuốc thử cacmin để xác
định Na2B4O7.
Thực hiện đề tài nhiệm vụ đặt ra là:
1. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu, các ion cản trở đối với sự tạo phức
Bo(III) - cacmin
2. Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật độ
quang vào nồng độ Na2B4O7.

2
Chuyên ngành hố phân tích

Khố luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Th

Hà
3. Tiến hành phân tích mẫu giả, mẫu thật.
PHẦN I: TỔNG QUAN
I. Đặc điểm của Bo và thuốc thử cacmin:
I.1: Các đặc điểm của nguyên tố Bo: [11]
Z=5; M = 10.811; Cấu hình electron [He]2s22p.
Bo tồn tại dưới một số dạng thù hình khác nhau. Bo vơ định hình là
chất ở dạng bột màu sẫm, có tỉ khối là 2,45.
Ba dạng tinh thể của Bo đã được nghiên cứu kĩ về kíên trúc mặt thoi
, dạng mặt thoi  và dạng tứ phương. Dạng mặt thoi  có kiến trúc sít sao
nhất, nó bao gồm những hình hai chục mặt, cấu tạo nên bởi 12 nguyên tử
Bo. Liên kết giữa những hình hai chục mặt với nhau yếu hơn liên kết giữa
các nguyên tử Bo ở trong mỗi hình hai chục mặt.
Dạng tinh thể tứ phương là dạng bền nhất cấu tạo nên bởi những lớp
gồm các hình hai chục mặt nối với nhau qua những lớp trung gian chứa
những nguyên tử Bo riêng rẽ. Dạng mặt thoi  bao gồm những hình hai
chục mặt gói ghém sít sao với nhau bằng các liên kết Bo - Bo giữa chúng
nhưng phức tạp hơn so với dạng mặt thoi . Bo tinh khiết khơng có màu
nhưng thường có màu đen xám, vì có lẫn tạp chất là Borua của các kim
loại. Nó có ánh kim, bề ngồi giống kim loại có tỉ khối là 2.33 và cứng gần
bằng kim cương. Bo vơ định hình cũng như Bo tinh thể đều là chất bán
dẫn, độ dẫn điện của chúng tăng lên theo nhiệt độ. Bo rất khó nóng chảy
(nđnc là 20720 C và nđs là 37000 C ). Tính chất của Bo phụ thuộc nhiều
vào mức độ tinh khiết và dạng tinh thể. Trong điều kiện bình thường, Bo
rất trơ về mặt hoá học. Bo chỉ tác dụng trực tiếp với Flo, nhưng khi đun

nóng có thể tương tác với nhiều nguyên tố. Chẳng hạn ở 7000 C Bo cháy
trong khơng khí, phản ứng cháy đó phát nhiều nhiệt:
4B + 3O2 = 2B2O3 . H0 = - 1254 KJ/ mol
- Ở 12000 C Bo tương tác với Nitơ tạo thành Bo nitrua (BN) và ở
28000 C với cacbon tạo thành Bocacbua (B12C3).

3
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
- Ở nhiệt độ bình thường, Bo không tan trong nước nhưng ở nhiệt độ
cao tương tác với hơi nước tạo nên oxit và giải phóng hiđro:
2B + 3 H2O = B2O3 + 3H2.
- Bo cũng không tan trong các dung môi HCl và HF, ở dạng bột nó
tan chậm trong các dung dịch đậm đặc HNO3, H2SO4, H2O2 và trong một
số chất oxi hoá mạnh khác tạo thành axit Boric (H3BO3):
B + 3HNO3đặc = H3BO3 + 3NO2.
- Ở dạng bột mịn, Bo có thể tan trong dung dịch kiềm đặc và nóng
hoặc trong kiềm nóng chảy.
VD: 2B + 2NaOH + 2H2O = 2NaBO2 + 3H2.
Khi đun nóng ở trong khí quyển NH3 hay NO, Bo cũng tạo thành BN.
2B + 2NH3 = 2BN + 3H2
5B + 3NO = 3BN + B2O3
Bo chỉ có một oxyt độc nhất – anhiđrit boric B2O3. Anhiđrit này được
điều chế bằng cách đốt nóng dần H3BO3, khi đun nóng như vậy ta sẽ được

các sản phẩm trung gian là axit Mêtaboric (HBO2) và tetraboric (H2B4O7).
B2O3 rất ưa nước, và khi kết hợp với nước thì tạo thành H3BO3:
B2O3 + 3 H2O =2 H3BO3.
- H3BO3 là những tinh thể vảy màu trắng, tan vừa phải (5g trong 100 ml
nước ở 200C ).
+ Là một axit có 3 chức, H3BO3 phân ly theo từng nấc:
H3BO3 = H+ + H2BO3-;

K1 = 6.10-10.

H2BO3- = H+ + HBO32-;

K2 = 2.10-13.

HBO32-

K3 = 2.10-14.

= H+ + BO33- ;

- Axit tetraboric H2B4O7 là một axit mạnh hơn (K1=2.10-4;K2=10-9 )
Người ta chưa biết được muối của axit boric.

4
Chuyên ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
Đa số các muối của axit mêtaboric và tetraboric đều khó tan trong
nước. Muối của kim loại kiềm thì tan trong nước. Đối với các axit mạnh,
axit H3BO3 tác dụng như là một axit yếu và bị đẩy ra khỏi muối của nó :
Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = Na2SO4 + 4 H3BO3.
Axit Boric tạo với các rượu đa chức thành những axit phức: axit
Manitoboric

H[BO2

(C6H8(OH)6)2]

và

Glyxerinoboric

H[BO2(C3H5(OH)3)2] và các muối tương ứng. S.A. Vốtnhixenki đã viết
công thức cấu tạo axit Maniboric như sau:
O
H[C6H8(OH)6

 B - O
C6 H8(OH)6

Giá trị phân tích của các hợp chất này ở chỗ chúng là những axit mạnh
hơn rất nhiều so với chính H3BO3. Những hằng số phân ly dưới đây cho ta
thấy rõ điều đó:
+ Axit

H3BO3 H[BO2(C3H5(OH)3)2]

+ Hằng số phân ly: 6.10-10

3.10-7

[BO2(C6H8(OH)6)2]
6.10-6

Trong dung dịch nước, Bo tạo thành các anion BO33-, BO2-, B4O72cũng như những anion axit phức.
Sự có mặt của ion BO32- hay BO2- làm cản trở lối phân tích có hệ
thống các cation bởi vì khi dùng NH4OH để trung hoà dung dịch axit của
nước lọc thu được sau khi tách nhóm IV và nhóm V thì các cation của
nhóm: Ba2+, Sr2+, Ca2+ và ngay cả Mg2+ nữa sẽ kết tủa dưới dạng muối khó
tan mêtaborat và việc tách nhóm III khỏi nhóm II bằng (NH4)2S sẽ khơng
thể làm được, bởi vì các cation nhóm II đã kết tủa cùng với các cation
nhóm III.
Muốn tách axit Boric ra khỏi dung dịch người ta đổ H2SO4, rượu
Mêtylic vào dung dịch và đun sôi, este mêtylic của axit Boric tạo thành ở
đây sẽ đuợc đuổi đi.
5
Chun ngành hố phân tích


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Thuý

Hà
I.2: Các đặc điểm phản ứng của axit Boric, axit Mêtaboric và khả

năng tạo phức của Bo trong dung dịch [3,5,7].
I.2.1. Tác dụng với BaCl2:
BariClorua làm tách khỏi dung dịch borat kết tủa trắng Barimetaborat,
tan trong axit nitric lỗng:
Strentimetaborat và Canximetaborat cũng khơng tan trong nước.
I.2.2.Tác dụng với AgNO3:
Bạc Nitrat làm tách khỏi dung dịch Borat kết tủa trắng bạc metaborat
AgNO2 với Ag2O. Kết tủa tan trong HNO3 loãng và trong NH4OH:
BO2- + Ag+ = AgBO2.
I.2.3. Tác dụng với Pb(CH3COO)2:
Chì Axetat làm tách được kết tủa trắng Chì Borat tan trong HNO3 lỗng:
2BO2- + Pb2+ = Pb(BO2)2
I.2.4. Tác dụng với muối Hg(II), Cu(II), Al, Cr(III), và Fe(III):
Khi cho tác dụng với dung dịch mêtaborat, các ion Hg2+ được tách ra
dưới dạng kết tủa HgO, ion Cu2+ dưới dạng muối oxy màu xanh nhạt và các
ion Cr3+, Al3+, Fe3+ được tách ra dưới dạng hidroxyt.
I.2.5. Phản ứng với rượu Metylic và với Glyxerin:
Muốn tìm Axit Boric người ta lấy 1 ít dung dịch thử, cho vào đó 1 vài
ml H2SO4 đặc, làm nguội rồi đổ vào đó 1 ít rượu Metylic CH3OH hoặc
Glyxerin lắc kỹ và đốt nóng. Nếu có axit Boric thì ngọn lửa sẽ có màu xanh
lục.
Muối Bari khơng cản trở phản ứng vì chúng được kết tủa bởi H2SO4,
muối đồng phải được tách trước vì chúng có thể nhuộm màu ngọn lửa
thành xanh lục.
Axit Boric tạo với các rượu những este:
3CH3 OH + H3BO3 = (CH3 )2BO3 + 3H2O.
6
Chun ngành hố phân tích

Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
Có thể thực hiện phản ứng đó theo 1 cách khác: Dùng vịng dây
Plantin lấy 1 vài tinh thể axit boric hoặc borat tẩm ướt bằng H2SO4 đặc,
đun nóng để đuổi hết axit dư, sau đó tẩm ướt bằng Glyxerin và đưa vào
ngọn lửa: 1 màu xanh lục mạnh sẽ xuất hiện.
I.2.6. Phản ứng với giấy nghệ:
Nhúng 1 mẩu giấy nghệ vào dung dịch thử đã được axit hố
bằng HCl rồi làm khơ, ta sẽ thấy màu đỏ thẫm xuất hiện. Khi cho tác dụng
với NH4OH hoặc (NH4)2CO3 màu đỏ sẽ chuyển thành màu đen hơi xanh
lục hoặc đen lam nhạt.
HCl đặc và cũng như các ion Fe3+; MoO42-; Ti4+; NbO+; TaO2+ và Zr4+ cản
trở phản ứng. Tuy vậy, màu đỏ gây ra bởi các ion đó khơng thay đổi khi
cho tác dụng với kiềm.
I.2.7. Tác dụng với Quinalyzarin C14H4O4(OH)4:
Khi có lẫn H2SO4 đặc và đun nóng nhẹ thì Quinalizarin sẽ tạo
với axit Boric 1 màu xanh lục do sự hình thành 1 hợp chất nội phức có cấu
tạo như sau:

OH

O

B(OH)
2
O
OH

OH

O

- Điều chế ngọc Borax:
Khi đun nóng Borax ở trong 1 vịng dây plantin ta có được 1
khối trong suốt có dạng thuỷ tinh gọi là “ngọc” Borax. Muối của các kim
loại khác nhau khi đun nóng chảy với borax trong ngọn lửa oxy hố và khử
sẽ cho ta những màu đặc trưng khác nhau. Việc điều chế các ngọn lửa có
màu có giá trị lớn đối với việc phân tích định tính các kim loại.

7
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
Bảng 1: Màu ngọc Borax của các cation khác nhau:
Trong ngọn lửa oxy hoá

Cation

Trong ngọn
lửa khử

Cu2+

xanh lam (Khi nguội), Xanh lục (Khi nóng)

Đỏ

Fe2+

Vàng

Xanh lục

Cr3+

xanh lục (Khi nguội), hơi vàng (Khi nóng)

Xanh lục

Ti4+

Khơng màu

Tím

Mn2+

Tím

Khơng màu

Co2+

Xanh lam

Xanh lam

Ni2+

Nâu, hơi đỏ

Xám

WO42-

Không màu

Xanh lam

W2O3-

Không màu

Xanh lục

I.2.8. Sự tạo phức của B3+ với các thuốc thử hữu cơ:
Các phản ứng của ion B3+ với 1 số thuốc thử hữu cơ rất quan trọng vì
nó tạo được những muối nội phức khó tan hoặc tan có màu đặc trưng.
- Với Alizarin đỏ S (1,2-Đihiđrơxy antraquinon-3-sunphonat Natri,
Alizarin sunphonat Natri) C14H7O7SNa:
O

OH
OH

SO Na
3
O

thì dung dịch chuyển sang màu xanh –tím.
- Với 1,4-Amino hiđrơxy antraquinon.
- Với axit Cacminic (C22H20H13): (màu đỏ cánh kiến) thì dung dịch
chuyển sang màu xanh.
8
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
-

Với

Cuacumin

[1,7-đi(3-mêtoxy-4-hiđrơxxyphenyl)-1,6-

Heptađien3,5-đion] C21H20O6
OCH3

OH
CO

CH=CH

H2C
CO

CH=CH

OH

OCH3

thì dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ-nâu xám (pH:7.29.2).
- Với manit + bromthimol xanh thì dung dịch chuyển màu từ vàng
qua xanh lá cây sang màu xanh trong khoảng pH từ 6.0 đến 7.6.
- Với Puapurin (1,2,4 –trihiđroxyantraquinon) C14H8O5
O

OH
OH

O

OH

- Với Quinalinzarin (1,2,5,6 – tetrahyđroxyantrraquinon; Alizarin
Bocđơ)
OH

O

OH
OH

OH

O

(C14H8O8) thì dung dịch chuyển từ màu tím xanh sang màu xanh lá cây.
I.3: Thuốc thử Cacmin và axit Cacminic:
1.3.1: Thuốc thử Cacmin:

9
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
a. Tính chất: Cacmin là sản phẩm lấy từ cánh kiến (côn trùng coccus
cacti họ coađac khơ). ở dạng bột có màu đỏ chói và là hợp chất alumino –
canxi của axit Cacminic. Tan trong nước, rượu etylic, H2SO4 và NH4OH.
b. Ứng dụng: Dùng để điều chế Axit Cacminic trong phản ứng với
borat vì rẻ tiền hơn và khơng bị chảy rữa.
I.3.2: A xít Cacminic C22H20O13
Cấu tạo của axit cacminic

CH

O
3

OH
CO(CHOH) CH
4
3
OH

HO
HOOC

O

OH

a. Tính chất: : Axit cacminic ở dạng lăng trụ đơn tà màu đỏ.Nó tan ít
trong nước nóng và rượu etylic cho màu đỏ chói, trong dung dịch NaOH
cho màu xanh nhạt- đỏ, không tan trong Benzen và clorofom. Axitcacminic
khi đun nóng khơng nóng chảy mà thẫm lại ở 1300 C và thành đen hoàn tồn
khoảng 2500 C. Đó là chất hoạt động quang học. Tạo thành các anilit ở dạng
hình kim màu đỏ, có Tnc khoảng : 1890- 1900C ( phân huỷ ).
Dung dịch nước của axit Cacminic có màu vàng ở pH = 4,8 và đỏ
sunfua ở pH = 6,2
b. Phản ứng: Khi thêm tinh thể nhỏ H3BO3 vào dung dịch a xít
Cacminic trong phản ứng H2SO4 đậm đặc và lắc thì màu sẽ thay đổi từ màu
da cam-đỏ sang màu xanh tím.
c. Ứng dụng: Axitcacminic là chất nhuộm màu trong phép soi kính

hiển vi.Nó có thể phản ứng màu với Pb, Zn, làm phản ứng phát huỳnh
quang đối với Bo và Mo
A
MeqRp
MeR
HR
10
Chuyên ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
 (nm)

Hình 1: Phổ hấp thụ của thuốc thử Cacmin (HR) và dạng phức MeR.

II: Các phương pháp định tính, định lượng trong phân tích trắc
quang:
II.1: Các phương pháp định tính,định lượng Bo:
Đa số các hợp chất hữu cơ của Bo có thể phân huỷ bằng cách nung
chảy với natricacbonat. Chỉ những hợp chất bay hơi của Bo mới cần phần
huỷ trong bom vạn năng với natripeoxit và etylenglycol.
Để tìm axit boric tạo ra khi phân huỷ, người ta sử dụng những phản
ứng màu với cucumin (điphêruloyl mêtan-chất màu có trong củ nghệ), với
cacmin hoặc 1,1’-điantrimit. Phẩm màu azo cucumin bán ngồi thị trường
khơng thể dùng để tìm được Bo. Cũng có thể dùng quinalizarin và nhóm
phẩm màu azo 2B. Nếu khơng có những phẩm màu này, có thể tìm ra axit

boric bằng các chuẩn độ với kiềm có mặt manit.
Để tiến hành phân huỷ, người ta cho khoảng 10mg chất nghiên cứu
vào 1 chén platin thêm lên trên chất một lượng natricacbonat gấp 3-4 lần và
đốt hỗn hợp đến đỏ sáng. Sau đó, hồ tan vào nước cất, axit hoá nhẹ dung
dịch bằng axit clohydric. Trong trường hợp cần thiết thì đem lọc.
1. Phản ứng với cucumin: Cho phức màu xanh hoa mua sẫm.
2. Phản ứng với cacmin: Cho phức màu xanh nước biển.
3. Phản ứng với 1,1’- điantrimit: Cho phức màu xanh sẫm.
II.2: Các phương pháp định lượng trong phân tích trắc quang:
II.2.1: Phương pháp trắc quang vi sai:
Trong phương pháp trắc quang vi sai thì dung dịch so sánh khơng phải
là dung môi nguyên chất mà dùng một trong các dung dịch sau:

11
Chun ngành hố phân tích


Khố luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Th

Hà
- Dung dịch có ngun tố cần xác định với nồng độ bé hơn hoặc lớn
hơn nồng độ của nó trong dung dịch nghiên cứu là dung dịch so sánh.
-Dùng một phần dung dịch nghiên cứu là dung dịch so sánh.
-Dùng dung dịch có chứa tất cả các cấu tử trừ ion cần xác định làm
dung dịch so sánh.
- Cơ cấu lý thuyết của phương pháp trắc quang vi sai do C . Hiskey và
các cộng tác viên của ông đề xướng. Phương pháp này có 2 cách thực hiện
như sau:

+ Cách 1:
- Dung dịch có nguyên tố cần xác định với nồng độ bé hơn nồng độ
của nó trong dung dịch nghiên cứu làm dung dịch so sánh.
Ta xác định mật độ quang của dung dịch nghiên cứu theo dung dịch so
sánh, nồng độ của chất nghiên cứu trong dung dịch cần phân tích được xác
định theo công thức sau:
Cx = Ax’ . F + C1.
Trong đó:
Cx – nồng độ của dung dịch phân tích.
C1-nồng độ của chất cần xác định
Hệ số F được tính theo cơng thức sau:
F = C / A2’

với C = C2 – C1;

A2’ = A2- A1
+ Cách 2:
Ta dùng một phần dung dịch nghiên cứu làm dung dịch so sánh.Trong
phương pháp này ta chuẩn bị ba dung dịch:
- Dung dịch thứ nhất là một phần của dung dịch nghiên cứu với thể
tích V1(ml) làm dung dịch so sánh.

12
Chuyên ngành hố phân tích


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Thuý

Hà
- Dung dịch thứ 2 cũng là dung dịch nghiên cứu với thể tích V2(ml), (V2
lớn hơn V1). Dung dịch này cần có hàm lượng chất cần xác định là Cx.
- Dung dịch thứ 3 là dung dịch có hàm lượng chất cần xác định là Cx với
thể tích V2(ml) và thêm một lượng nhỏ nguyên tố chất cần xác định có hàm
lượng đã biết là Ca.
Sau khi tiến hành đo giá trị mật độ quang của các dung dịch thứ 2 và
thứ 3 theo dung dịch thứ nhất ta có :
Ax =  . l . Cx.
(Ax + Aa ) =  . l . (Cx +Ca).
Cx = ( Ax . Ca)/Aa
Trong đó:
Ax- mật độ quang của dung dịch thứ 2 đo so với dung dịch thứ nhất
(dung dịch so sánh).
Aa- mật độ quang của dung dịch thứ 3 đo so với dung dịch thứ 2. Bằng
cách đo như vậy, ta xác định dễ dàng hàm lượng chưa biết Cx.
Phương pháp trắc quang vi sai là phương pháp cho phép xác định
được hàm lượng lớn của chất. Phép đo này triệt tiêu được ảnh hưởng của
các cấu tử lạ, của dung dịch so sánh, dung dịch đệm và cho phép xác định
khi cả nồng độ lớn không tuân theo định luật hấp thụ ánh sáng ngay cả khi
giá trị vượt ra ngoài máy đo
II.2.2: Phương pháp đường chuẩn:
Phương pháp đường chuẩn là phương pháp được dùng trong phân tích
hàng loạt mẫu cho phép phân tích, tính tốn kết quả khá nhanh, nội dung
của nó như sau:
Trước hết, phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có lượng dung dịch
chuẩn tăng dần cịn lượng thuốc thử, axit và các điều kiện khác đều như
nhau. Đo mật độ quang của dãy dung dịch và lập đồ thị A = f( C ) gọi là

13

Chuyên ngành hoá phân tích


Khố luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Th

Hà
đường chuẩn. Khi đó, sử dụng dung dịch so sánh là dung dịch trắng chứa
tất cả các cấu tử như dung dịch chuẩn trừ cấu tử cần định lượng.
Để định lượng chất X có trong dung dịch phân tích ta tiến hành pha
chế các dung dịch cần phân tích trong điều kiện giống như đường chuẩn rồi
đo mật độ quang Ax.
Dùng đồ thị chuẩn tính được các giá trị Cx(mg) chất chuẩn. Phương
pháp này có ưu điểm là xác định được hàng loạt nhưng cần có máy đo.
Máy đo càng chính xác thì kết quả phân tích càng tin cậy, song để dùng
được phương pháp này sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch phải tn theo
định luật Bughe-Lămbe-Beer. Nghĩa là có sự tuyến tính A và C.
Lượng chất cần xác định được tính theo cơng thức:
X% = C . 100 / (m.1000).
Trong đó :

m: khối lượng mẫu lấy.
C: hàm lượng chất tính theo đường chuẩn (mg).

III. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức màu
[12,14,15,16]:
III.1: Nghiên cứu bước sóng tối ưu:
Bước sóng tối ưu là bước sóng tại đó mật độ quang cực đại.
Để tìm bước sóng tối ưu ta đo mật độ quang của dung dịch phức màu

tại các bước sóng khác nhau. Nếu tại bước sóng nào mà dung dịch phức
màu có mật độ quang cực đại thì đó là bước sóng cực đại (bước sóng tối
ưu).
III.2: Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu:
Khoảng thời gian tối ưu là khoảng thời gian có mật độ quang của phức
hằng định và cực đại. Có thể có nhiều cách thay đổi mật độ quang của phức
theo các đường cong (1, 2, 3) theo thời gian. Tất nhiên, trong trường hợp
(1) là tốt nhất, trong trường hợp (2) và (3) ta chọn khoảng t có A cực đại

14
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
và hằng định, khoảng thời gian này giữ cố định trong quá trình nghiên cứu
phức màu.
A
(3)
(1)
(2)

5

10

15

20

t(giờ)

Hình 2: Sự thay đổi mật độ quang của phức theo thời gian.

III.3: Nghiên cứu xác định khoảng pH tối ưu:
III.3.1: Xác định pH tối ưu bằng tính tốn:
Giá trị pH tối ưu của sự tạo phức có thể tìm được theo tính tốn xuất
phát từ cân bằng sau:
- Phản ứng tạo phức giữa ion kim loại M và thuốc thử R:
Mn+ + m HR  MRm(n-m) + m H+ (1)
- Phản ứng tạo phức tổng cộng:
nM + mR = Mn Rm

.

k

(2)

(Để đơn giản khơng ghi điện tích )
k - hằng số bền tổng cộng của phức.
- Phản ứng proton hoá của thuốc thử:
R + q H = HqR;

 (3)

- Phản ứng tạo phức hiđrôxo của ion kim loại M:

M + i H2O = M(OH)i + i H+; i

(4)

Với các kí hiệu:
CM = CM0 ;

CR = CHR0; [H+] = h;

15
Chuyên ngành hố phân tích

[MnRm] = x ;


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
[ M ] = (CM – n . x) /( i x . hi ) = M . (CM – n . x).
[ R ] = (CR –m x ) /(q . hq ) = R . ( CR – m. x ).
Lúc này pH tối ưu là nghiệm của phương trình:
n(1/ h2 + 2 .2 / h3 +.....) . ( 1 +1 .h +2.2 h2 +....) – m . (1+1/ h +2/
h2 +...) . (1 +2. 2 h +3 . 3 h2 +....) = 0.
Trong đó:

CM , CR, n, m, ,  đã biết.

Trường hợp riêng khi sự tạo phức M : R = 1:1, phức không phân ly, thuỷ

phân từng nấc, không proton hố từng nấc ta có:
pH tối ưu = (P + P KHR) /2.

III.3.2: Xác định pH tối ưu bằng thực nghiệm:
- Cách tiến hành như sau:
Chuẩn bị dung dịch có nồng độ ion kim loại, nồng độ thuốc thử ( nếu
phức bền lấy dư từ 2 đến 4 lần so với ion kim loại ) hằng định, chọn bước
sóng max của phức đơn phối tử hay đa phối tử. Sau đó, dùng dung dịch
HClO4 và NH3 lỗng để điều chỉnh pH từ thấp đến cao. Xây dựng đồ thị
phụ thuộc mật độ quang vào pH.
A
A

B
(1)

0

2

4

6

8 10

12

pH

Hình 3: Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch phức màu vào
pH.
16
Chuyên ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
pH tối ưu có vùng càng rộng càng tốt. Nếu trên đường cong A = f(pH)
có pic nhọn thì việc xác định khơng chính xác, sai số lớn.
Trên đường (1) khoảng AB tương ứng với pH tối ưu.
III.4: Xác định nồng độ thuốc thử và nồng độ kim loại tối ưu:
- Nồng độ ion kim loại tối ưu:
Thường người ta lấy nồng độ ion kim loại trong khoảng nồng độ phức
màu đơn phối tử hoặc đa phối tử tuân theo định luật Beer. Đối với các ion
có điện tích cao có khả năng tạo dạng polime hay đa nhân phức tạp qua cầu
oxy (ví dụ: Ti4+, Zr4+, Hf4+, V5+...) thì người ta thường lấy nồng độ cỡ 105

đến 10-4 ion/l. ở các nồng độ cao của ion kim loại ( lớn hơn 10-3 ion/l)) thì

hiện tượng tạo phức polime đa nhân thường xảy ra.
- Nồng độ thuốc thử:
Để tìm nồng độ thuốc thử tối ưu ta cần căn cứ vào cấu trúc của thuốc
thử và cấu trúc của phức để lấy lượng thuốc thử thích hợp. Đối với các
phức chelat bền thì lượng thuốc dư thường từ 2 đến 4 lần nồng độ ion kim
loại.
Đối phức kém bền thì lượng thuốc thử lớn ( từ 10 đến 1000 lần so với

nồng độ ion kim loại).
Đối với phức bền thì đường cong phụ thuộc mật độ quang vào tỷ số
nồng độ thuốc thử và ion kim loại thường có 2 dạng đường thẳng cắt nhau.
Đối với phức kém bền thì đường cong D = f(Cthuốc thử) có dạng biến đổi từ
từ ( đường 2- Hình 4). Nồng độ thuốc thử tối ưu là nồng độ thuốc thử tại
đấy mật độ quang đạt giá trị cực đại. Các gía trị mật độ quang được đo tại
bước sóng max của phức màu.
A

(1)
(2)

17
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
Cthuốc thử / Cion cần xác định
Hình 4: Đường cong phụ thuộc mật độ quang A vào nồng độ thuốc thử .
III.5: Nghiên cứu khả năng áp dụng phức màu để định lượng trắc
quang:
Để áp dụng một phức màu cho phép xác định định lượng bằng phương
pháp trắc quang, sau khi tìm các điều kiện tối ưu, ta cần nghiên cứu tiếp
một số điều kiện cho phép xác định định lượng.
Trước tiên cần khảo sát nồng độ ion kim loại (cũng là nồng độ phức)
tuân theo định luật Beer. Khoảng nồng độ ion kim loại (C) tuân theo định

luật Beer được giữ hằng định trong quá trình xác định định lượng. Đường
chuẩn theo toạ độ A = f(C) chỉ cho biết khoảng tuân theo định luật Beer đối
với các dung dịch chuẩn, chưa thể áp dụng cho phép xác định định lượng
mẫu thật. Để áp dụng được đường chuẩn ta phải nghiên cứu ảnh hưởng của
các ion cản trở có trong mẫu phân tích. Để xác định các ion cản trở ta làm
như sau:
Lấy một nồng độ cố định của ion kim loại ta cần xác định, sau đó giữ
các điều kiện thực nghiệm tối ưu về bước sóng, thời gian, nhiệt độ, nồng độ
thuốc thử, lực ion...hằng định, tăng dần nồng độ ion cản trở đến lúc khơng
có sự tăng hoặc giảm mật độ quang của dung dịch phức. Khi đó, tìm được
tỷ số nồng độ : Cion

cản/Cion kim loại

không cản trở phép xác định. Ta giữ

nguyên tất cả các tỷ số này cố định và xây dựng lại đường cong chuẩn A =
f (Cion cần

xác định)

khi có mặt tất cả các ion cản trở ở tỷ lệ cho phép (không

cản trở ). Xử lý thống kê số liệu thực nghiệm thu được phương trình:
A = (a  a) + ( b  b ). Cx . (1)
Phương trình đường chuẩn (1) sẽ được dùng để xác định nồng độ nguyên
tố cần xác định trong mẫu thật và mẫu nhân tạo.
IV. Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm[13]:
Để thu được kết quả của phép định lượng và kết quả có độ chính xác
cao ngồi việc lựa chọn các điều kiện tối ưu và phương pháp thực hiện các

18
Chuyên ngành hoá phân tích


Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
thao tác thí nghiệm thì việc xử lý các kết quả cũng có một ý nghĩa rất quan
trọng. Để xử lý các số liệu thực nghiệm thu được thơng thường ngưới ta sử
dụng tốn học thống kê xác suất tìm ra khoảng di chuyển của giá trị cần
phân tích và sai số cho phép của kết quả thực nghiệm thu được.
IV.1: Phương pháp xử lý kết quả phân tích:
Các kết quả phân tích được phải xử lý để đánh giá độ tin cậy của phép
xác định. Muốn thế phải xác định khoảng linh động của kết quả đo.
 = t(p, k) . S X
t(p,k): là hàm phân phối Student với xác suất p, k là bậc tự do.
S X : là độ chệch chuẩn trung bình của kết quả trung bình X.

Tính  yi . 10a ;  yi2 10b;  yi 2;
Sau đó tính giá trị trung bình: X

= C +  yi / n

Phương sai cho phép xác định của kết quả X:
S2 = (  yi ) / k ; ( k = n –1 ) .
Độ lệch chuẩn trung bình: S X =  (S2 / n); và  = t(p,k) . S X .
Vậy khoảng xác định mà kết quả cho phép di chuyển là:
X -



X-



Sai số tương đối của phép đo là: q % = ( / X ) . 100;
IV.2: Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn:
Để xác định hàm lượng chất phân tích trong mẫu phải dựa vào đường
chuẩn. Xây dựng đường chuẩn chúng tiến hành như sau:
yi là các giá trị đo được của mật độ quang.
Xi là các giá trị nồng độ (mol / l) của các chất được pha.
Yi là các giá trị tính được từ biểu thức : Yi = a + b . xi.
(yi – Yi) là sai số của phép đo.

19
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
Sự trùng nhau của các giá trị đo được và tính được là tốt nhất nếu tổng
các bình phương:  ( yi – Yi )2 =  ( yi – a - b . Xi )2 bé nhất.
Điều đó có nghĩa là:
 / a   ( yi – a- b . Xi )2 = -2  (yi –a – b . Xi) = 0.
 / b   (yi – a – b Xi)2 = -2  ( yi –a – b . Xi) . Xi = 0 .

  ( yi - a- b . Xi) = 0.

yi = n . a + b .  Xi .

 ( yi – a- b . Xi ) . Xi = 0  Xi . yi = a . Xi + b .  Xi2 .
Giải hệ phương trình này theo định thức:
A  = n . Xi2 – ( Xi)2
A1 =  yi . (Xi)2 -  Xi . ( Xi . yi )
A2 = n .  yi . Xi -  Xi .  y
 a= A1/ A và b = A2/ A
Sau khi tính được a, b cần đánh giá độ chính xác của a, b:
Sy2 =  (yi –Yi )2/k = (yi – Yi )2 / (n-1)
Sa2 = Sy2 .  Xi2 / A
Sb2 = Sy2 . n /A
Độ chính xác của a, b: a = t(p,k) . Sa ;
b = t(p,k) . Sb ;
Độ tin cậy của a, b:
a = a  a = a  t(p,k). Sa.
b = b  b = b  t(p,k) . Sb.
Phương trình đường chuẩn:
y = ( a  a) + ( b  b ). x = (a  t (p, k) .Sa) + ( b  t (p, k) . Sb) . x
IV.3: So sánh kết quả phân tích với mẫu đã biết hàm lượng:

20
Chun ngành hố phân tích


Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Thuý

Hà
Để so sánh kết quả thực nghiệm X và giá trị chuẩn a ta làm như sau:
Tính ttn = ( X – a) / S X .
Tra bảng phân phối Student với xác suất p và bậc tự do k thu được tlt ;
So sánh ttn và tlt theo tiêu chuẩn :
Nếu ttn tlt thì : X  a chỉ là ngẫu nhiên.
Nếu ttn> tlt thì: X  a khơng phải là ngẫu nhiên
V. Cách lấy mẫu thực phẩm và xử lý mẫu thực phẩm[18].
V.1: Một số điểm cần chú ý khi lấy mẫu thực phẩm và xử lý mẫu
thực phẩm:
- Khi phân tích mẫu thực phẩm cần lưu ý:
Mẫu phân tích phải có tính chất đại diện cho cả lô hàng đồng nhất, tức là
những sản phẩm cùng tên gọi, cùng một loại phẩm chất và khối lượng, đựng
trong bao bì cùng kiểu, cùng kích thước.
Mẫu thực phẩm phải khơng q hạn sử dụng.
Mẫu hàng dùng phân tích phải là mẫu trung bình. Muốn vậy, phải lấy đều
ở các phần của sản phẩm.
Nước dùng để phá mẫu khi xác định Bo phải là loại nước cất 2 lần .
Khi xử lý mẫu trung bình phải nghiền nhỏ, trộn đều.
Khi lọc lấy dung dịch chiết để lên màu phải loại trừ Protein.
Dịch chiết để phân tích chỉ sử dụng trong vịng 24 giờ.
Phá mẫu ở nhiệt độ gần 1000 C trên bếp cách thuỷ.
V.2: Các phương pháp kết tủa Protein[18].
V.2.1: Kết tủa thuận nghịch :
a. Kết tủa bằng muối trung tính:

21
Chun ngành hố phân tích

Khoá luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Thuý

Hà
Các anion và cation của dung dịch muối có tác dụng loại bỏ vỏ hiđrat
hố của phân tử protein, tác dụng tương hỗ với các nhóm tích điện trái dấu
làm trung hồ điện tích, tạo nên protein kết tủa.
Lực tác dụng gây kết tủa được sắp xếp theo thứ tự sau :
SO42- > C6H5O73- > CH3COO- > Cl- > NO3- > Br- > CNS-.
Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+.
Tuỳ thuộc vào nồng độ của anion và cation, gây kết tủa các loại
protein tương ứng. Ví dụ : (NH4)2SO4 bán bão hồ gây kết tủa Globulin;
(NH4)2SO4 bão hoà gây kết tủa Albumin. Trong thực tế thường sử dụng
(NH4)2SO4 hoặc Na2SO4 để tách chiết, làm sạch và thu nhận protein dưới
dạng tinh thể.
b. Kết tủa Protein bằng dung môi hữu cơ ở nhiệt độ thấp:
Dung mơi hữu cơ (cồn, este, axeton) có tác dụng khử nước của phân
tử keo protein, làm huỷ màng nước dẫn đến kết tủa protein. Quá trình kết
tủa protein diễn ra nhanh chóng, trong mơi trường trung tính hoặc axit yếu
với sự có mặt của các chất điện ly (NaCl).
Nếu thời gian tác dụng của dung môi hữu cơ ngắn, ở nhiệt độ thấp (00
đến 40 C) protein kết tủa thuận nghịch. Ngược lại, thời gian tác dụng lâu
trong điều kiện bình thường ( 200 đến 300 C) protein biến tính hồn tồn,
tạo nên kết tủa khơng thuận nghịch.
V.2.2: Kết tủa không thuận nghịch protein:
a. Kết tủa protein ở nhiệt độ cao:
Hầu hết protein không ổn định dưới tác dụng của nhiệt, ở nhiệt độ cao
0

(50 – 600C) các liên kết hiđro kị nước bị đứt, các phân tử protein bị đông
tụ, tạo nên kết tủa. Đặc biệt, phản ứng kết tủa diễn ra nhanh chóng trong
điều kiện mơi trường gần với điểm đẳng điện của protein và với sự có mặt
của các chất điên ly (NaCl, ( NH4)2SO4 ). Protein có tính chất axit, kết tủa
trong mơi trường axit yếu. Nhưng trong môi trường axit mạnh ( trừ axit
Nitric, axit Tricloaxetic, axit Sunfosalisilic), protein bị biến tính khi đun
22
Chuyên ngành hố phân tích


Khố luận tốt nghiệp

Nguyễn Thị Th

Hà
nóng khơng tạo nên kết tủa protein, vì các phân tử protein trở nên tích điện
trái dấu, chủ yếu mang điện tích dương . Ngược lại, đối với protein có tính
chất kiềm, kết tủa trong môi trường kiềm. Nhưng ở điều kiện môi trường
kiềm mạnh, protein mang điện tích âm, khi đun nóng các phân tử protein
cùng dấu đẩy nhau, không tạo nên kết tủa.
b. Kết tủa bằng axit vô cơ đặc (H2SO4, HNO3 ,HCl):
Axit vơ cơ đặc có tác dụng lên các liên kết tĩnh điện, khử nước và trung
hồ điện tích của các phân tử keo protein, tạo thành kết tủa. Nhưng khi cho
thừa axit (H2SO4) và kéo dài thời gian tác dụng, kết tủa protein bị thuỷ
phân tạo thành các sản phẩm trung gian và axit amin, một số khác trở thành
điện tích trái dấu, đẩy nhau trong dung dịch. Khi cho thừa HNO3, kết tủa
protein khơng tan, có lẽ NO3- có tác dụng ngăn cản sự tích điện trái dấu của
phân tử protein.
c. Kết tủa bằng thuốc thử ancaloit:

Ancaloit là các hợp chất hữu cơ, có tính bazơ, hầu hết là các hợp chất
nitơ dị vòng như dẫn xuất của piriđin, pirol, pirdidol, indol, purin...
Cũng như ancaloit, các protein có chứa các hợp chất nitơ dị
vòng(amidazol, indol, pirol)trong thành phần của các axit amin. Vì thế,
protein tạo kết tủa với một số thuốc thử đặc trưng cho ancaloit như tanin
(C11H10O6), axit picric.
Khi cho dư một lượng thuốc thử sẽ làm tan kết tủa protein. Nhưng ở
trường hợp này, các tính chất tự nhiên của protein không được phục hồi,
protein bị biến tính.
d. Kết tủa bằng axit hữu cơ:
Dưới tác dụng của axit hữu cơ tạo nên kết tủa không thuận nghịch của
protein. Trong số các axit hữu cơ, axit tricloaxetic (CCl3COOH) và axit
sunfosalisilic là những axit đặc biệt nhạy đối với kết tủa protein .
e. Kết tủa bằng muối kim loại nặng:

23
Chun ngành hố phân tích


Nguyễn Thị Thuý

Khoá luận tốt nghiệp

Hà
Dưới tác dụng của ion kim loại nặng (Cu2+; Pb2+; Hg2+; Zn2+; Ag+ ...)
gây phá huỷ màng nước bao quanh phân tử protein, trung hoà điện tích tạo
kết tủa protein. Nhưng trong mơi trường phản ứng thừa muối kim loại
nặng, kết tủa protein bị tan ra. Do sự hấp phụ thừa các ion kim loại nặng
trên bề mặt phân tử protein, tạo nên sự tích điện trái dấu, dẫn đến các phân
tử protein đẩy nhau trong dung dịch , protein ở trạng thái hoà tan nhưng

biến tính hồn tồn. Ion kim loại có hố trị càng cao, kết tủa protein càng
dễ hoà tan trở lại.
VI: Các phương pháp biến hình tinh bột và biến hình prơtêin [18].
VI.1: Các phương pháp biến hình tinh bột:
Trong thực tế, sản xuất ứng với mỗi sản phẩm thực phẩm thường đòi
hỏi một dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Có sản phẩm
cần tinh bột giàu amiloza, lại có sản

phẩm cần tinh bột thuần nhất

amilopectin. Có sản phẩm cần dạng tinh bột bền khơng bị thối hố khi ở
nhiệt độ thấp. Có sản phẩm cần độ dẻo, độ trong, ngược lại cũng có sản
phẩm khơng mong muốn những tính chất đó.
Vì vậy, để có được những loại hình tinh bột phù hợp, người ta phải
biến hình tinh bột. Nói chung mục đích của biến hình tinh bột là nhằm:
+ Cải biến các tính chất của sản phẩm
+ Tăng giá trị cảm quan
+ Tạo mặt hàng mới
Dựa vào bản chất của phương pháp, có thể phân loại các phương pháp
như sau:
+ Phương pháp biến hình vật lý
+ Phương pháp biến hình hố học
+ Phương pháp biến hình enzim
- Biến hình vật lý: Bằng cách trộn với chất rắn trơ hoặc hồ hố sơ bộ
hoặc da nhiệt khơ ở nhiệt độ cao.

24
Chun ngành hố phân tích

Nguyễn Thị Th

Khố luận tốt nghiệp

Hà
- Biến hình hố học: bằng axit, bằng kiềm, bằng oxi hố, bằng xử lí tổ
hợp để thu nhận tinh bột keo đông, bằng cách thêm nhóm phốt phát.
- Biến hình bằng enzim: Dưới tác dụng của từng enzim amilaza, phân
tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiên thành những đextri phân tử thấp hoặc bị
cắt ngắn dần từng 2 đơn vị glucoza một, do đó mà tính chất của dung dịch
tinh bột cũng thay đổi theo.
VI.2: Các phương pháp biến hình prơtêin:
Biến hình prơtêin tức là dùng các tác nhân lý học, hoá học hay enzim
học tác động lên prôtêin nhằm thay đổi một phần cấu trúc phân tử. Do đó
các tính chất của nó cũng thay đổi theo. Biến hình prơtêin nhằm mục đích:
- Tạo hình dáng và kết cấu thích hợp
- Làm cho thực phẩm hợp khẩu vị và hấp dẫn
- Làm cho thực phẩm có chất lượng vệ sinh, chất lượng cảm quan và
giá trị dinh dưỡng cao
- Làm cho thực phẩm thích hợp với bảo quản
- Làm tăng mặt hàng của thực phẩm
- Các biện pháp vật lý: Biến hình bằng gia cơng cơ học; biến hình
bằng xử lý nhiệt
- Các biện pháp hố học: Biến hình bằng thay đổi mơi trường hố học
(thay đổi pH; xử lý bằng dung mơi khơng cực; gắn vào prơtêin các nhóm
chức; tạo ra cầu đồng hố trị; thuỷ phân hạn chế)
- Biến hình nhờ tác dụng của enzim: Người ta hay dùng các prôteaza
để thuỷ phân hạn chế prôtêin
VII. Nhận xét:
Từ phần tổng quan chúng tôi rút ra nhận xét:

1. Chúng tôi lựa chọn thuốc thử Cacmin để xác định Bo (III).
Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng tạo
B3+/3

25
Chun ngành hố phân tích