Xác định Hàm Lượng Sắt Trong Nước Bằng Quang Phổ Uv – Vis - 123doc

xác định hàm lượng sắt trong nước bằng quang phổ uv – vis

Mục Lục

BÀI 1:XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG QUANG PHỔ

UV – VIS 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.1.1 Ý nghĩa hàm lượng sắt trong nước 2

1.1.2 Cơ sở lý thuyết 2

1.2 Thực nghiệm 4

1.2.1 Dụng cụ và hóa chất cần thiết 4

1.2.2 Cách tiến hành 4

1.3 Thảo luận 11

BÀI 2:XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ACETYLSALISILIC ACID TRONG ASPIRIN SỬ DỤNG QUANG PHỔ HUỲNH QUANG 13

2.1 Cơ sở lý thuyết 13

2.2 Thực nghiệm 13

2.2.1 Hóa chất và dụng cụ 13

2.2.2 Các bước tiến hành 14

2.2.3 Điều chế mẫu 16

2.3 Kết quả 17

2.3.1 Kết quả khảo sát với dãy chuẩn 0.5 : 1: 2: 4: 6 (ppm) 17

2.3.2 Kết quả khảo sát với dãy chuẩn 0.05: 0.1: 0.2: 0.4: 0.8 ppm 19

2.4 Thảo luận 21

BÀI 3:XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT VÀ CHÌ TRONG NƯỚC 22

3.1 Giới thiệu chung 22

3.1.1 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử 22

3.1.2 Ứng dụng của máy AAS 23

3.1.3 Tác hại của Fe và Pb 23

3.1.4 Mục đích của thí nghiệm 24

3.2 Thực nghiệm 24

3.2.1 Hóa chất và dụng cụ 24

3.2.2 Các bước tiến hành 24

3.3 Kết quả 25

3.3.1 Kết quả phân tích Fe 25

3.3.2 Kết quả phân tích Pb 26

3.4 Thảo luân 27

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG QUANG PHỔ UV –

VIS1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Ý nghĩa hàm lượng sắt trong nước

Các nguyên tố vi lượng là các nguyên tố có rất ít trong nước chỉ vào cỡ vài ppm, nồng độcủa chúng tuỳ thuộc vào nguồn nước, chúng thường là các kim loại nặng (Pb, Cd, Hg, …)hoặc các nguyên tố á kim (F, Cl, Se,…) Một số trong chúng khi có nồng độ vừa phải thìkhông có ảnh hưởng xấu tới người và vật nuôi thậm chí còn có tác dụng tốt, tuy nhiên khi

có nồng độ cao chúng lại trở thành những chất nhiễm độc mạnh gây ra một số tác độngxấu cho người và vật nuôi Vì vậy việc tìm hiểu và xác định chính xác hàm lượng cácnguyên tố này trong nước sinh hoạt và nông, ngư nghiệp là một việc làm hết sức cần thiết

để từ đó có thể sử dụng các nguồn nước cho phù hợp để có thể bảo vệ được sức khoẻ chongười và vật nuôi Trong đó sắt cũng là một nguyên tố vi lượng có trong nước Sắt là kimloại trắng bạc, tỉ khối 7,874, thường tan trong nước dưới dạng bicacbonat và hidroxit.Hàm lượng sắt trong nước tự nhiên dao động trong một giới hạn lớn từ 0,01 – 26,1 mg/l,tuỳ thuộc vào nguồn nước và những vùng mà nguồn nước chảy qua Ngoài ra còn tuỳthuộc vào độ pH và sự có mặt của một số chất như cacbonat, CO2, O2, các chất hữu cơ tantrong nước, chúng sẽ oxi hoá hay khử sắt và làm cho sắt có thể tồn tại ở dạng tan hay kếttủa Sắt ít gây độc tuy nhiên khi nồng độ sắt cao sẽ làm cho nước có màu vàng và mùitanh khó chịu Nồng độ sắt giới hạn cho phép trong nước uống là 0,2 – 1,5 mg/l tuỳ thuộctiêu chuẩn từng nước và trong nước thải là 2 – 10 mg/l

Nếu 1 dung dịch có nhiều chất cùng hấp thụ ánh sáng thì Add = ∑ Acác chất

A= ε l C (ε l = const vậy A = f(C) hàm bậc nhất) Bằng cách chuẩn bị một dãy dung dịch mầu có nồng độ tăng dần và biết chính

xác trước C1, C2, C3,… (thường là 5−7 nồng độ nằm trong vùng tuyến tính của mối quan

hệ A−C) và dung dịch mầu của chất cần xác định nồng độ trong cùng điều kiện phân tíchnhư dãy dung dịch chuẩn Nghiên cứu chọn điều kiện phù hợp nhất đo phổ của các mẫuchuẩn và mẫu phân tích như các thông số về thời gian, môi trường, loại cuvet… Đo độhấp thụ quang của các dung dịch chuẩn, dựng đường chuẩn theo hệ tọa độ A−C sau đó đo

độ hấp thụ quang của dung dịch chất mầu cần xác định nồng độ (giả sử là Ax), rồi áp vàođường chuẩn ta sẽ có nồng độ Cx tương ứng với nồng độ chất cần xác định

Có nhiều loại thuốc thử có thể tạo phức màu với ion sắt có giá trị trong phương pháp đoquang Trong đó phức màu đỏ cam được tạo thành giữa Fe2+ và 1,10 – phenanthrolineđược coi là phương pháp tiêu chuẩn để xác định hàm lượng sắt trong nước tự nhiên Phảnứng tạo thành phức như sau:

Phức có độ hấp thụ quang cực đại tại 508nm

Hằng số cân bằng của phản ứng là 2.5x 106 (tại 250C) Phức được hình thành trongkhoảng pH từ 3 tới 9, tối ưu là 3.5 Trong phân tích định lượng cần cho dư tác nhân khửnhư hydroxylamin hay hidroquynon để chuyển hoàn toàn các dạng Fe3+ về Fe2+ Phức tạothành trong các điều kiện tối ưu rất bền (hằng số không bền K = 5.10-22) có giá trị lớntrong phân tích quang

Máy đo phổ UV-vis Hydroxylamine hydrochloride

Beaker 50, 250 ml Sodium acetate

1.2.2 Cách tiến hành

Tấc cả các dụng cụ phải được tráng bằng dung dịch HNO3 loãng để loại bỏ nhữngmảng bám của kim loại

1.2.2.1 Tiến hành lần 1

- Chuẩn bị dung dịch sắt chuẩn 100ppm

Do phòng thí nghiệm có sẵn dung dịch sắt chuẩn 1000ppm do đó ta pha loãng dung dịchnày ra 100ppm rất dễ dàng bằng cách: dùng pipet hút 10ml dung dịch sắt chuẩn 1000ppmcho vào bình định mức 100ml rồi định mức tới vạch bằng nước cất Sau đó đem đi đánhsiêu âm

- Pha dung dịch hydroxylamine hydrochloride 10% : đây là dung dịch có tính khử mạnhnên dung dịch này dùng để biến đổi Fe3+ thành Fe2+

2Fe3+ + 2NH2OH + 2 OH- = 2Fe2+ + N2 + H2O

Dùng beaker 50ml cân 10g hydroxylamine hydrochloride (thực nghiệm cân 10.0174g)cho vào bình định mức 100ml, tráng beaker và thêm nước cất vào bình định mức chođúng vạch sau đó đem đánh siêu âm.

- Pha dung dịch Sodium acetate 10%: Để tạo môi trường pH cho dung dịch chuẩn

Dùng beaker 50ml cân 10g Sodium acetate (thực nghiệm cân 10.017g), hòa tan với nướcrồi cho vào bình định mức 100ml, tráng beaker và thêm nước cất cho đúng vạch

- Pha dung dịch 1,10 Phenalthroline 0.1%: để tạo phức màu cam với sắt

Dùng beaker 50ml cân 0.1g 1,10 Phenalthroline (thực nghiệm cân 0.1024g) hòa tan vớinước cất cho vào bình định mức 100ml, tráng beaker và thêm nước cất cho đúng vạch sau

đó đánh siêu âm Chú ý dung dịch này rất khó tan do đó khi đánh siêu âm có thể gia nhiệtlên 400C

- Pha các dung dịch xây dựng đường chuẩn

Sử dụng bình định mức 25ml lần lượt cho hóa chất vào bình theo thứ tự sau:

Ngoài ra còn chuẩn bị dung dịch trắng để làm dung dịch nền chạy baseline bao gồm: 1mlhydroxylamine hydrochloride + 10 ml dung dịch 1,10 Phenalthroline + 10ml dung dịchSodium acetate + nước cất sao cho đúng vạch của bình định mức 100ml

- Chuẩn bị mẫu phân tích

Ta sử dụng mẫu nước là nước sông Long Bình Trước tiên ta lấy 100ml cho vào beaker vàcho thêm khoảng 10 giọt HNO3 đậm đặc rồi đem đun trên bếp điện cho cô cạn còn 20ml.Tiếp theo dùng pipet hút 10ml mẫu nước cho vào bình định mức 100ml, cho thêm 1mlHydroxylamine hydrochloride, 10ml dung dịch Phenalthroline, 10ml dung dịch Sodiumacetate rồi định mức bằng nước cất cho đúng vạch

- Tiến hành đo mẫu

- Mở máy chờ khoảng 15 phút cho máy ổn đinh

- Cài đặt phương pháp chọn bước sóng từ 600 - 450nm

- Rửa sạch cuvet rồi cho mẫu trắng vào 2 cuvet để chạy baseline

- Lấy 1 cuvet ở ngoài rồi tiến hành đo dãy chuẩn Đầu tiên là đo dung dịch chuẩn cónồng độ thấp nhất và đo để xác định bước sóng của Fe

- Sau đó tiến hành đo lần lượt các mẫu chuẩn rồi add vào đường chuẩn

- Cuối cùng ta tiến hành đo mẫu nước và so với đường chuẩn để xác định nồng độ và

độ hấp thụ của mẫu (Fe)

 Kết quả thực nghiệm lần 1

 Kết quả đường chuẩn:

Sau khi chạy xong 4 dung dịch chuẩn ta thu được kết quả như sau:

Dung dịch chuẩn Nồng độ (mg/l) Độ hấp thụ (WL = 509.5) Ghi chú

Đường chuẩn có phương trình: y = 0.19193x Với R2 = 0.99962

Đường chuẩn có thể xem là khá tốt

Do trong lúc pha mẫu có sai xót trong mẫu chuẩn 2ppm nên không chọn chúng để xâydựng đường chuẩn Đường chuẩn chỉ được xây dựng trên 4 điểm

 Kết quả phân tích mẫu

Nồng độ của Fe trong nước sông được xác định là 1.112ppm

Nồng độ của Fe trong nước thủy cục quá thấp so với dãy chuẩn mà chúng ta xây dựngnên không thu được kết quả

1.2.2.2 Tiến hành lần 2

- Pha các dung dịch xây dựng đường chuẩn:

Do nồng độ dãy chuẩn ở lần 1 cao hơn nhiều so với hàm lượng sắt cần xác định trongnước Do đó ta tiến hành pha dãy chuẩn có nồng độ thấp hơn

Trước tiên ta chuẩn bị dung dịch sắt chuẩn 100 ppm, dung dịch hydroxylaminehydrochloride 10%, dung dịch sodium acetate 10%, dung dịch 1,10 phenantroline 0.1%như ở lần 1

- Sau đó tiến hành pha các dung dịch xây dựng đường chuẩn trong bình định mức 100 mltheo thứ tự lần lượt như sau:

Dùng pipet lấy ở mỗi beacher chính xác 10 ml nước cho vào 2 bình định mức 100 ml sau

đó thêm các dung dịch hydroxylamine hydrochloride 10%, sodium acetate 10%, 1,10phenantroline 0.1% với thể tích như khi pha dung dịch chuẩn

- Tiến hành đo:

+ Xây dưng đường chuẩn

Trước khi chạy mẫu chuẩn để xây dựng đường chuẩn ta tiến hành chạy baseline để trừnền, giảm nhiễu giúp dể quan sát Cho dung dịch trong bình 6 vào 2 cuvet rồi đặt vàotrong máy Khi đặt cuvet cần chú ý phải đặt đúng chiều chỉ định Nhấp vào nút Baseline

để máy bắt đầu chạy

Sau khi chạy baseline ta bắt đầu chạy mẫu từ nồng độ thấp nhất để xác định bước sónghấp thụ cưc đại của mẫu sắt chuẩn Chọn chế độ Spectrum và cài phương pháp Do sắthấp thụ cực đại tại bước sóng khoảng 508 nm nên chỉ cần quét từ 200 – 600 nm Kết quảthu được bước sóng 509.9 nm Ta tiến hành lập đường chuẩn

Trong chế độ Photometric ta lập phương pháp, sau đó nhập nồng độ của các mẫu chuẩn.Lấy cuvet chứa dung môi phía ngoài ra sau đó cho lần lượt các mẫu chuẩn có nồng độ từthấp đến cao vào, mỗi lần phải Read để máy lấy kết quả lập đường chuẩn Sau khi chạyxong 5 mẫu chuẩn ta thu được đường chuẩn

Từ đường chuẩn thu được ta có thể dể dàng xác định được nồng độ của các mẫu cần đodựa vào độ hấp thụ của chúng ở tại bước sóng đó

 Kết quả đường chuẩn

Sau khi chạy xong 4 dung dịch chuẩn ta thu được kết quả như sau:

Dung dịch chuẩn Nồng độ (mg/l) Độ hấp thụ (WL = 509.5) Ghi chú

Đường chuẩn:

Phương trình đường chuẩn: y = 0.13538x Với R2 = 0.99580

 Kết quả chạy mẫu:

Đó là đường dự báo mối quan hệ giữa độ hấp thụ của mẫu lỏng và nồng độ phân tích (giả

sử tất cả các tham số thực nghiệm không thay đổi bao gồm cả ε, l )

Trong thực tế, một loạt các mẫu chuẩn được chuẩn bị Một mẫu chuẩn là một mẫu mà nồng độ phân tích được biết một cách chính xác Phổ hấp thụ của các mẫu chuẩn đã đo lường và được dùng làm đường cong hiệu chỉnh, mà trong trường hợp này là một đồ thị của độ hấp thụ và nồng độ Các điểm trên đường cong hiệu chỉnh nên cân chỉnh thẳng hàng nên phương trình đường chuẩn ta chọn đó là bậc một Mặt khác, phương trình bậc một thì đơn giản nên dễ hồi quy để xác định nồng độ mẫu hơn

Tại sao phương trình đường chuẩn đi qua điểm 0 mới chính xác?

Vì trên thực tế khi nồng độ chất chuẩn bằng 0 thì độ hấp thụ của dung dịch chuẩn cũng phải bằng 0 Do đó đường chuẩn đi qua điểm 0 như là một điểm chính xác

BÀI 2: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ACETYLSALISILIC ACID TRONG

ASPIRIN SỬ DỤNG QUANG PHỔ HUỲNH QUANG2.1 Cơ sở lý thuyết.

Huỳnh quang là sự phát xạ ánh sáng của phân tử ở trạng thái kích thích điện tử Phân tửchất huỳnh quang sau khi nhận năng lượng kích thích sẽ chuyển lên một mức năng lượngnào đó của vùng kích thích Ở vùng kích thích có thể xảy ra các quá trình chuyển từ mứcnăng lượng kích thích về mức năng lượng thấp nhất của vùng Phân tử ở mức năng lượngthấp nhất có thể nhường năng lượng cho phân tử khác, có thể chuyển về mức triplet, sửdụng năng lượng cho quá trình quang hóa hay chuyển về một mức ở vùng năng lượngthấp hơn kèm theo phát lượng tử huỳnh quang

Hai loại thông tin có thể thu được khi nghiên cứu phát xạ huỳnh quang là:

- Sự phân bố cường độ bước sóng, đó là dấu hiệu của các cấu trúc điện tử của phân tử

- Cường độ tại bước sóng bất kì nơi xảy ra phát xạ, đó là dấu hiệu của nồng độ của chấtphát huỳnh quang trong các dung dịch

Thông tin thứ hai là thông tin quan trọng mà chúng ta chủ yếu sử dụng trong phương phápphân tích huỳnh quang

Phương pháp đo phổ huỳnh quang có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong phân tích, thínghiệm đặc biệt là trong lĩnh vực dược phẩm Đo huỳnh quang xác định acetyldaliylicacid (ASA) trong viên thuốc Aspirin có thể được thực hiên trong dung môi acetic acid 1%v/v trong cloroform Trong dung môi, bước sóng huỳnh quang kích thích cho ASAkhoảng 290, dãy phát xạ khoảng 300 – 420 nm

- Dung môi chloroform.

Cân 5mg ASA tinh khiết cho vào bình định mức 50ml và thêm dung dịch acetic acid 1%v/v trong cloroform đến vạch và lắc đều dung dịch Nồng độ dung dịch chuẩn lúc này là100mg/l Từ dung dịch chuẩn này tiếp tục pha loãng thêm 10 lần trong bình định mức10ml tức lấy 1ml dung dịch chuẩn và thêm dung môi đến vạch bình định mức 10ml.Lúc này ta được dung dịch chuẩn với nồng độ 10mg/l Từ nồng độ này ta pha thành dãychuẩn với các nồng độ 0.5, 1, 2, 4, 6 trong bình định mức 10ml

+ Dùng micropipet hút 50 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêm dungdịch acetic acid 1% trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng độ 0.5µg/ml

+ Dùng micropipet hút 100 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng

độ 1 µg/ml

+ Dùng micropipet hút 200 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng

độ 2 µg/ml

+ Dùng micropipet hút 400 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng

Pha dãy chuẩn với các nồng độ 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8

Pha dung dịch 1% v/v acetic acid trong dung môi cloroform trong bình định mức 100ml:dùng pipet lấy 1ml dung dịch acetic acid cho vào bình định mức và thêm cloroform đếnvạch Lắc đều dung dịch và để trong bọc đen tránh ánh sáng

Cân 5mg Acetysalicylic acid tinh khiết cho vào bình định mức 50ml và thêm dung dịchacetic 1% v/v trong cloroform đến vạch và lắc đều dung dịch Nồng độ dung dịch chuẩnlúc này là 100 mg/l Từ dung dịch chuẩn này tiếp tục pha loãng thêm 10 lần trong bìnhđịnh mức 10ml tức lấy 1ml dung dịch chuẩn và thêm dung môi đến vạch bình định mức10ml

Lúc này ta được dung dịch chuẩn với nồng độ 10 mg/l Tiếp tục pha loãng thêm 10 lần đểđược dung dịch chuẩn nồng độ 1 mg/l: lấy 1ml của dung dịch chuẩn nồng độ 10 mg/l chovào bình định mức 10ml và thêm dung môi đến vạch

Từ dung dịch chuẩn 1 mg/l ta lần lượt pha thành dãy chuẩn 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8

+ Dùng micropipet hút 50 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêm dungdịch acetic acid 1% v/v trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng độ0.05 µg/ml

+ Dùng micropipet hút 100 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% v/v trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn vớinồng độ 0.1 µg/ml.

+ Dùng micropipet hút 200 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% v/v trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn vớinồng độ 0.2 µg/ml

+ Dùng micropipet hút 400 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng

độ 0.4 µg/ml

+ Dùng micropipet hút 800 µl dung dịch chuẩn cho vào bình định mức 10ml và thêmdung dịch acetic acid 1% trong cloroform đến vạch Ta được dung dịch chuẩn với nồng

độ 0.8 µg/ml

Tất cả dãy chuẩn sau khi pha xong đều phải để trong tối tránh ánh sáng

Từ dãy chuẩn đó tiến hành dò bước sóng ở chế độ spectrum và lập đường chuẩn ở chế độquantitative của máy RF

2.2.3 Điều chế mẫu

Nghiền nát 1 viên thuốc aspirin sau đó hòa tan vào dung dịch acetic acid 1% trongchloroform, định mức đến vạch trong bình 100ml Đánh siêu âm và lọc bỏ phần không tansau đó pha loãng 100 lần bằng cách lấy 0.1ml định mức trong bình 10ml bằng dung dịchacetic acid 1% trong chloroform Dung dịch sau khi pha loãng sẽ được pha loãng thêm

1000 lần bằng cách lấy 0.05ml dung dịch đã được pha loãng định mức trong bình 50mlbằng dung dịch acetic acid 1% trong chloroform Dung dịch sau khi pha loãng sẽ được sosánh cường độ huỳnh quang với chuẩn huỳnh quang của dung dịch acetylsalisilic acidtinh khiết Từ đó có thể xác định được nồng độ của dung dịch đem đo để xác định hàmlượng acetylsalisilic acid trong viên thuốc aspirine ban đầu