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

11/46
Kỹ thuật xử lý ướt trong dung dịch kiềm đặc nóng cũng có ưu điểm là hầu
như không làm mất các chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ
bay hơi và các nguyên tố và các matrix của mẫu dễ tan trong kiềm.
Nhưng cách này có một nhược điểm lon là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao,
thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lượng mẫu, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xẩy
ra. Lượng kiềm dư nhiều, sau khi xử lý xong thường phải loại hết, nhưng rất
khó, chỉ bằng cách trung hoà bằng axit, song lại làm loãng mẫu và dễ dàng
nhiễm bẩn, mất thời gian cô đặc mẫu. Đây là một công việc rất khó khăn và
mất nhiều thì giờ và cũng lại hay làm nhiễm bẩn mẫu. Đây chính là một
nhược điểm lín của kỹ thuật này.
Vì thế cách này chỉ được dùng cho một số trường hợp, mà cách xử lý axit
cho kết quả không tốt. Ví dụ phân huỷ mẫu xác định một số anion vô cơ, phi
kim hay á kim, như các chất: Cl
1-
, Br
1-
, NO
3
1-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
,v.v. trong các đối
tượng mẫu sinh học và một số mẫu thực phẩm không xử lý được bằng
phương pháp axit.

chúng ta không khống chế được. Nhiệt độ nung thường phụ thuộc vào:
+ Bản chất của chất mẫu và chất phân tích,
+ Cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp của các chất trong mẫu,
3.1.3. Thời gian nung: Có thể từ 5 – 12 giờ, hoacj tuỳ thuộc vào:
+ Môĩ loại chất mẫu,
+ Mỗi chất phân tích,
+ Cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp của các chất trong mẫu,
3.1.4. Các loại chất phụ trợ (phụ gia)
+ Kỹ thuật tro hoá khô thường được dùng cho các mẫu hữu cơ, xử lý để xác
định các kim loại, và các mẫu quặng vô cơ có cấu trúc bền vững rất khó tan
trong các axit mạnh. Việc tro hoá cũng có thể được thực hiện khi có thêm
chất phụ gia, chất bảo vệ hay chất chảy. Các chất bảo vệ và chất chảy
thường hay được dùng là:
+ Các axit: HNO
3
, H
2
SO
4
, H
3
PO
4
, với nồng độ phù hợp,
+ Một số muối: KNO
3
, Ca(NO
3
)
2

SO
4
),
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

13/46
+ Hỗn hợp muối và peroxit: (KHCO
3
+ Na
2
O
2
), (NaHCO
3
+ Na
2
O
2
),
+ Hỗn hợp kiềm mạnh và peroxit: (NaOH + Na
2
O
2
), (KOH + Na
2
O
2
).
+ Hỗn hợp kiềm, muối và chất oxyhóa (KOH+NaHCO
3

Tất cả các quá trình đó đều góp phần làm tan vỡ cấu trúc ban đầu của các hạt
mẫu tạo ra tro bã mẫu, để sau đó hoà tan chất phân tích vào dung dịch axit.
Bảng 2.2 sau đây là vài ví dụ về sự nung một số mẫu phân tích trong điều
kiện có phụ gia và không có phụ gia.
Đó là những quá trình có thể xẩy ra, tất nhiên là đa dạng và phức tạp, nó xẩy
ra như thế nào là tuỳ thuộc vào các yếu tố sau đây:
• Thành phần, chất nền và trạng thái liên kết của chất mẫu và chất phân tích,
• Các chất phụ gia, chất chẩy và chất bảo vệ thêm vào mẫu,
Tài liệu giảng môn kỹ thuật xử lý mẫu phân tích hóa

14/46
• Các điều kiện nung, trong đó nhiệt độ là yếu tố chính, sau đó là môi trường
nung là không khí, hay trong khí trơ (Ar, N
2
, He, ).
Kết quả của sự nung có thể xẩy ra các quá trình tạo ra các sản phẩm có thành
phần đơn giản hơn, ví dụ trong bảng 2.2, nên chúng dễ hoà tan được trong
axit hay kiềm loãng.
3.2. Các loại trang bị và dụng cụ để xử lý khô
Các trang bị để xử lý mẫu theo phương pháp khô thường không có nhiều.
Thông thường mẫu được cho vào chén hay bát nung (thạch anh, sứ, Ni, Fe,
hay Pt, hoặc Au, hay W, ) có dung tích khác nhau (từ 30 - 200 mL). Sau đó
được nung tại nhiệt độ phù hợp trong lò nung.
Dụng cụ chứa đựng mẫu để nung:
+ Các loại chén nung thạch anh, sứ, graphit, platin, vàng, zirconi, v.v.
+ Các loại bát nung thạch anh, sứ, kim loại (platin, vàng, zirconi), v.v.
+ Các loại chén và bát Teflon chịu nhiệt.
Thiết bị để nung mẫu có hai loại chính:
1. Trang bị thông thường: Tủ sấy và lò nung các loại.
2. Trang bị hiện đại: Các loại lò vi sóng và lò cao tần, v.v.

2
SiO
3
+K
2
SiO
3
+H
2
O+MeX
Quặng Ferrit 550-600 FeO+Fe
2
O
3
+SO
2
+H
2
O
Quặng CuS 550-600 CuO+SO
2
+H
2
O + Me
n
X
m

Dolomit 550-650 CaO+MgO+H
2

y
+CO
2
+SO
2
+H
2
O+Me
n
X
m

Thực phẩm KNO
3
+HNO
3

500-550

Me
x
O
y
+CO
2
+H
2
O+ K
x
X

+H
2
O+Me
n
X
m

Chất hữu cơ 500-600 Me
x
O
y
+ CO
2
+ H
2
O + (NO
x
)

3.3. Tro hoá khô không có phụ gia và chất bảo vệ
Nung để xử lý mẫu không có phụ gia và chất bảo vệ là quá trình xử lý
mẫu sơ bộ nhờ tác dụng chỉ của năng lượng nhiệt (nhiệt độ) thích hợp trong
một thời gian nhất định, để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban đầu của mẫu
phân tích, đốt cháy chất hữu cơ, để chuyển nó sang một dạng các hợp chất
khác đơn giản, dễ hoà tan tiếp bằng dung dịch axit hay bằng dung dịch kiềm,
để
lấy các chất phân tích vào dung dịch, sau đó có thể xác định được chúng
theo một phương pháp nhất định. Sau đây là một số ví dụ.
♦ Ví dụ 1: Tro hoá khô mẫu rau quả để xác định các kim loại (Na, K,
Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Cân lấy 5 g. mẫu đã nghiền

bộ nhờ tác dụng của nhiệt độ thích hợp (500-600
o
C ), có thêm tương tác hỗ
trợ của chất phụ gia để hạn chế sự mất một số nguyên tố như cách nung
không phụ gia ở trên. Các chất phụ gia thường là các chất chảy, muối kiềm,
axit đặc để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban đầu của mẫu phân tích, để
chuyển nó sang một dạng khác dễ hoà tan tiếp bằng axit.
Khi có chất chảy và chất phụ gia nhiệt độ nung thường thấp hơn khi không
có chất chảy, thời gian ngắn hơn, song lại triệt để hơn, mà lại không mất
chất phân tích. Nhất là các mẫu có cấu trúc bền, chịu nhiệt, hay mẫu matrix
hữu cơ, thì tác dụng của chất bảo vệ là rất quan trọng. Như hai ví dụ trên,
nhưng khi xử lý có chất bảo vệ, thì không bị mất một số nguyên tố phân tích
đã nêu.
♦ Ví dụ 2: Tro hoá mẫu sữa để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Mg,
Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5 gam mẫu vào chén thạch anh,
thêm chất phụ gia ( 8 mL H
2
SO
4
45% và 2g. KNO
3
(hay 2 g. LiBO
3
)), trộn
đều, sấy khô cẩn thận cho mẫu khô (mẫu dễ sùi bọt và bắn, cẩn thận và đun
nhẹ ) và thành than đen, sau đó đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 400-450
o
C,
rồi sau đó ở 550
o


Ph
ụ gia

Bảo vệ
Nh.đ
ộ

o
C
%
tìm
được
Pb

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

550
650
450
550
650
450
550
650
450
550
650
97-100
93- 98
90 - 94
97-100
93-95
71-83
97-99
95-97
90-96
97-99
97-99
70-84
98-99
92-95
91-96
97-98
95-98
92-94
Hg

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

19/46
Zn

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO

97-100
98-99
As

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO

4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3

4

HNO
3
+H
2
SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

550
550
550
550
98-100
98-100

SO
4

Khô:
Không
HNO
3

H
2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

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

2
SO
4

Mg(NO
3
)
2

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

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO

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

10
Ướt:
HNO
3
+HClO
4

HNO
3
+HClO
4
+H
2
SO
4

HNO

97-99
97-100