Nghiên cứu khả năng xác định ion nitrit bằng các thuốc thử I - và Griess-Ilosvay

-1-

MỞ ðẦU 1.1. Lí do chọn ñề tài: Như chúng ta ñã biết NO2- là chất gây ñộc nhất do tác dụng chuyển từ NO3- sang NO2- của vi khuẩn. Một liều nhỏ muối NaNO2 cũng có thể gây tử vong trong vài phút do trụy tim mạch, có thể có các triệu chứng kèm theo khác như: ñau bụng, ói mửa, tím tái. NO3- vào cơ thể sẽ tham gia phản ứng ở dạ dày và ñường ruột do tác dụng cuả các men tiêu hoá sinh ra NO2-, NO2- sinh ra phản ứng với hemoglobin tạo thành methemoglobin làm mất khả năng vận chuyển oxi cuả hemoglobin. Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước chứa hàm lượng nitrit vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ngộ ñộc nên việc xác ñịnh ion này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc ñánh giá chất lượng nước, chất lượng nông sản và rau quả. Một phương pháp phân tích nhanh ñể xác ñịnh NO2- là phương pháp trắc quang. Phương pháp này có ưu ñiểm là: kết quả mang tính khả quan cao, thuận lợi, thiết bị ñơn giản, tự ñộng hoá. Ngoài phương pháp này ra chúng ta còn có thể sử dụng các phương pháp khác như: phương pháp iốt(phương pháp oxi hoá- khử)…… Do ñó chúng tôi quyết ñịnh chọn ñề tài “Nghiên cứu khả năng xác ñịnh ion nitrit bằng các thuốc thử I- và Griess-Ilosvay” ñể làm khoá luận cho mình. 1.2.Mục tiêu của ñề tài: -

Biết ñược vai trò quan trọng của phương pháp trắc quang trong hoá học phân tích.

-

Nghiên cứu ñược khả năng xác ñịnh ion nitrit bằng phương pháp trắc quang.

-

Nghiên cứu ñược khả năng xác ñịnh ion nitrit bằng phương pháp

chuẩn ñộ oxi hoá – khử. -

So sánh giữa hai phương pháp xác ñịnh nitrit trên.

1.3. Nhiệm vụ của ñề tài: -

Nghiên cứu khả năng xác ñịnh ion nitrit bằng thuốc thử Griess.

-

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số ion ñến việc xác ñịnh ion nitrit bằng

thuốc thử Griess (phương pháp trắc quang).

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-2-

Nghiên cứu ñược khả năng xác ñịnh ion nitrit bằng phương pháp Iốt (phương

pháp chuẩn ñộ oxi hoá – khử). 1.4. Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu bằng phương pháp trắc quang - Kết hợp với một số phương pháp khác như: phương pháp oxi hoá –khử....

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-3-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về thuốc thử Griess: Thuốc thử Griess là hỗn hợp axit sunfanilic và α-naphtylamin hoà tan trong axit axetic 12%. 1.1.1. Axit sunfanilic: 1.1.1.1.Tính chất: Axit sunfanilic có nhiệt ñộ nóng chảy cao, bị phân hủy ở 250-3000C, không tan trong dung môi hữu cơ mà cũng không tan trong nước, không tan trong dung dịch axit, tan trong benzen. Axit sunfanilic còn có tên axit p-aminobenzensunfonic. Axit sunfanilic có cấu trúc ion lưỡng cực. Trong dung dịch axit, cấu trúc axit sunfanilic không ñổi, axit có SO3− là bazơ yếu có khuynh hướng nhận proton từ H 3O + rất nhỏ. 1.1.1.2.ðiều chế: Cho 50g(0,5mol H2SO4ñ) vào bình cầu ñáy tròn khô cỡ 250ml và thêm dần từng ít một 15,5g anilin vừa mới cất. ðun cách dầu bình cầu 5h ở nhiệt ñộ 1850C. ðể tin chắc ñã hoàn toàn tạo thành axit sunfanilic, người ta thêm dung dịch NaOH vào mẫu thử nhỏ của hỗn hợp phản ứng, nếu không có mùi anilin chứng tỏ phản ứng kết thúc. Sau khi làm lạnh, rót khối phản ứng ra cốc 100ml nước, axit sunfanilic tách ra dưới dạng kết tủa không màu. 1.1.2. α -naphtylamin: 1.1.2.1.Tính chất: Là amin thơm ñiển hình, nhiệt ñộ nóng chảy 50 0C. Tinh thể không màu ñể lâu sẽ bị thẩm màu do bị oxi hóa, ít tan trong nước, tan nhiều trong axit, cất ñược bằng hơi nước. 1.1.2.2.ðiều chế: ðiều chế từ naphtalen sau khi nitro hóa và khử hóa bằng sắt trong axit clohiñric. 1.1.3. Các tiêu chuẩn của một thuốc thử hữu cơ dùng trong phân tích trắc quang:

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-4-

Khoảng cách giữa các cực ñại εMR và εHnR càng lớn càng tốt. ðối với thuốc thử hữu cơ tốt thì ∆λ = λMR – λHnR > 100nm.

-

(*)

Hiệu giữa các hệ số hấp thụ phân tử (∆ε = εMR – εHnR) càng lớn càng tốt (**). Hiệu này càng lớn thì ñộ nhạy của phép xác ñịnh càng cao.

-

Thực nghiệm và lý thuyết về sai số cho biết ở λtư nếu giá trị εMR/εHnR khác nhau không quá 2 lần thì xác suất sai số tăng lên ñáng kể. ðối với các thuốc thử hữu cơ tốt thì εMR/εH nR phải gấp từ 2 ñến 10 (***).

1.2. Tổng quan về NO2-: 1.2.1.Tính chất của NO 2− : AXIT NITRƠ Axit nitrơ chỉ tồn tại ở trạng thái khí và trong dung dịch nước. Ở trong pha khí có cân bằng: 2 HNO2 ⇔ NO + NO2 + H 2 O Dung dịch nước của axit nitrơ không bền, nhanh chóng bị phân huỷ, nhất là khi ñun nóng: 3HNO2 = HNO3 + 2 NO + H 2 O

Bởi vậy khi khí NO2 tan trong nước thì thực tế tạo nên HNO3 và NO theo phản ứng: 3NO2 + H 2 O = 2 HNO3 + NO

Trong dung dịch nước, axit nitrơ là một axit yếu (Ka= 4,5.10 -4 ), hơi mạnh hơn axit cacbonic. Do không bền, axit nitrơ rất hoạt ñộng về hoá học. Nó vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử. Tuy không phải là chất oxi hoá mạnh như axit nitric, axit nitrơ với nitơ có số oxi hoá thấp hơn tỏ ra có khả năng phản ứng cao hơn, nghĩa là nó có thể phản ứng ở nhiệt ñộ thấp hơn và với tốc ñộ lớn hơn. Axit nitrơ oxi hoá ñược axit iothiñric(HI) ñến I2, dung dịch SO2 ñến H2SO4, ion Fe2+ ñến ion Fe3+…..còn bản thân nó biến thành NO. VD:

2 HI + 2 HNO2 = 2 NO + I 2 + 2 H 2 O

Với những chất oxi hoá mạnh như KMnO4, MnO2, PbO2, axit nitrơ bị oxi hoá ñến axit nitric. −

2 MnO4 + 6 H + + 5 HNO2 = 2 Mn 2+ + 5 HNO3 + 3H 2 O

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-5MUỐI NITRIT - Muối nitrit bền hơn axit nitrơ nhiều. Hầu hết muối nitrit dễ tan trong nước, ña số muối nitrit không màu. - Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ, ion NO2- có khả năng tạo nên liên kết cho- nhận với ion kim loại. Một phức chất thường gặp là natri cobantinitrit Na3[Co(NO2)6]. ðây là thuốc thử dùng ñể phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu vàng. - Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân huỷ khi nóng chảy mà chỉ phân huỷ ở trên 5000C. Nitrit của các kim loại khác kém bền hơn, bị phân huỷ khi ñun nóng, chẳng hạn như AgNO2 phân huỷ ở 1400C, Hg(NO2)2 ở 750C. Trong môi trường axit, muối nitrit có tính oxi hoá và tính khử như axit nitrơ. 1.2.2.Vai trò, tác hại NO2− : Trong hệ tiêu hóa của con người, NO3- sẽ bị khử thành NO2- một trong những chất chuyển biến oxihemoglobin thành methemoglobin làm giảm hô hấp tế bào, ảnh hưởng ñến họat ñộng tuyến giáp, gây ñột biến và kích thích các khối u phát triển. NO2- ở nồng ñộ cao có thể gây phản ứng với amin tạo thành chất nitroamin, tác nhân chính gây bệnh ung thư ở người. Ngoài ra, cá nước ngọt ñặc biệt là dòng cá trê rất dễ mắc phải bệnh máu nâu, nguyên nhân do tích lũy quá mức NO2- trong nước. Bên cạnh ñó NO2- cũng có vai trò là: làm cho thịt có màu bền vững, cung cấp ñạm cho cây trồng. 1.3. Phương pháp trắc quang: Phương pháp trắc quang là phương pháp phổ biến, thường ñược sử dụng, tuy nó chưa là một phương pháp hoàn toàn ưu việt nhưng nó có nhiều ưu ñiểm: ðộ chính xác, ñộ chọn lọc cao, thực hiện nhanh, thiết bị ñơn giản và tự ñộng hoá.

1.3.1. Phương pháp trắc quang là gì? Phương pháp trắc quang là các phương pháp phân tích quang học dựa trên việc ño ñộ hấp thụ năng lượng ánh sáng của một chất xác ñịnh ở một vùng quang phổ nhất ñịnh.

1.3.2. Chức năng của phương pháp trắc quang:

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-6Phương pháp trắc quang dùng ñể xác ñịnh các nguyên tố, các chất và hợp chất có hàm lượng bé, trung bình và lớn trong nhiều ñối tượng khác nhau do nó có ñộ nhạy, ñộ chính xác và ñộ chọn lọc cao.

1.3.3. Ứng dụng của phương pháp trắc quang: Phương pháp phân tích trắc quang ñược dùng rộng rãi trong phòng thí nghiệm, trong nghiên cứu khoa học do phương pháp này thực hiện ñược nhanh, thuận lợi, thiết bị ñơn giản và tự ñộng hoá.

1.3.4. Phân loại các phương pháp trắc quang: Phương pháp trắc quang dùng ñể xác ñịnh nồng ñộ hợp chất màu ñược chia làm 3 nhóm: 1.3.4.1 Phương pháp so màu bằng mắt: - Cách tiến hành: Chuẩn bị một dung dịch tiêu chuẩn có nồng ñộ ñã biết và so màu của dung dịch nghiên cứu với dung dịch tiêu chuẩn cho ñến lúc có sự cân bằng về cường ñộ màu của hai dung dịch, từ ñó suy ra nồng ñộ của chất cần xác ñịnh. - Phương pháp này: + Ưu ñiểm: Thực hiện nhanh, ñơn giản không ñòi hỏi các thiết bị phức tạp. + Nhược ñiểm: Kết quả không thật sự khách quan vì phụ thuộc nhiều vào mắt người quan sát, ñộ nhạy, ñộ chọn lọc và ñộ chính xác không cao. 1.3.4.2. Phương pháp so màu quang ñiện: - Phương pháp dùng các máy có tế bào quang ñiện gọi tắt là các phương pháp so màu quang ñiện. Trong phương pháp này có sự cân bằng cường ñộ dòng sáng dựa trên hiệu ứng quang ñiện. - Phương pháp này: +Ưu ñiểm: ðộ chọn lọc, ñộ chính xác và ñộ nhạy cao. Kết quả mang tính khả quan cao. +Nhược ñiểm: Phụ thuộc vào thiết bị máy phân tích do ñó ñòi hỏi thiết bị hiện ñại. 1.3.4.3. Phương pháp so màu quang phổ Phương pháp này: + Ưu ñiểm: ðộ chọn lọc, ñộ chính xác và ñộ nhạy cao. Kết quả mang tính khả quan cao. + Nhược ñiểm: Phụ thuộc vào thiết bị máy phân tích do ñó ñòi hỏi thiết bị hiện ñại.

1.3.5. Các ñịnh luật cơ sở của sự hấp thụ ánh sáng

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-71.3.5.1. Các ñịnh luật cơ sở - ðịnh luật Buge-Lambe: “Lượng tương ñối của dòng sáng bị hấp thụ bởi môi trường mà nó ñi qua không phụ thuộc vào cường ñộ của tia tới. Mỗi một lớp bề dày như nhau hấp thụ một phần dòng sáng ñơn sắc ñi qua dung dịch như nhau”. Biểu thức của ñịnh luật: A = lg(Io/I) = k. l A: là mật ñộ quang của dung dịch l: Số phần của lớp dung dịch k: phụ thuộc vào bản chất của chất màu và bước sóng λ của ánh sáng ñi qua dung dịch. - ðịnh luật Bia : “ðộ hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu (gọi là mật ñộ quang) tỉ lệ bậc nhất với nồng ñộ của dung dịch chất hấp thụ ánh sáng”. Biểu thức ñịnh lượng của ñịnh luật Bia : A = lg(Io/I) = K. C Với

K là hệ số tỉ lệ C là nồng ñộ của hợp chất màu

- ðịnh luật hợp nhất Buge-Lambe-Bia : "Khi chiếu một chùm ánh sáng ñơn sắc ñi qua dung dịch màu thì mức ñộ hấp thụ của dung dịch màu tỉ lệ thuận với cường ñộ dòng sáng và nồng ñộ các chất hấp thụ". Biểu thức của ñịnh luật : A = ε. l. C ε là hệ số hấp thụ phân tử gam (ε ≤ 1,2. 105)

C là nồng ñộ (mol/l) l là chiều dày của lớp hấp thụ (cm) - ðịnh luật cộng tính : Ở bước sóng λ nhất ñịnh mật ñộ quang của hỗn hợp các cấu tử không tương tác hoá học với nhau bằng tổng mật ñộ quang của các cấu tử riêng biệt. Biểu thức ñịnh luật cộng tính : A = ε1. l. C1 + ε2. l. C +... + εn. l. Cn

1.3.5.2. Các nguyên nhân làm sai lệch ñịnh luật Bia: + Sự có mặt của chất lạ trong dung dịch màu + Sự Solvat hoá

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

-8+ Hiệu ứng liên hợp + Ảnh hưởng của pH của dung dịch + Ảnh hưởng của ñơn sắc của ánh sáng + Ảnh hưởng của sự phân li của phức màu

1.3.5.3. Các phương pháp ñịnh lượng trắc quang: a). Phương pháp dãy tiêu chuẩn: -

ðặc ñiểm của phương pháp:

+ Có thể xác ñịnh ñược ñồng thời một số dung dịch phân tích. + Nồng ñộ dung dịch không cần nằm trong khoảng tuân theo ñịnh luật Bia. + Nhược ñiểm của phương pháp là dãy dung dịch tiêu chuẩn thường không bền màu. ðể khắc phục ñiều này ta dùng kính màu hoặc ñiều chế một số chất vô cơ bền màu. -

Nội dung của phương pháp:

+ Chuẩn bị 10 dung dịch chuẩn có nồng ñộ phức màu lần lượt là: C1< C2