Thạc Sĩ Phân tích Cu(II), Zn(II), Co(II) trong các mẫu phân vi lượng

MỤC LỤC
Bảng ký hiệu các từ viết tắt 3
Danh mục bảng 4
Danh mục hình 6
MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 8
1.1. Vai trò và đặc tính phân tích của đồng, kẽm, coban 8
1.1.1. Vai trò của đồng, kẽm, coban đối với sự phát triển của sinh vật 8
1.1.2. Đặc tính phân tích của đồng, kẽm, coban 11
1.2. Một số phương pháp quang xác định Cu(II), Zn(II), Co(II) 18
1.2.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 19
1.2.2. Phương pháp phân tích trắc quang 20
1.3. Thuốc thử 1-(2-pyridylazo )-2- naphtol (PAN) 28
1.3.1. Cấu tạo, tính chất vật lí của PAN 28
1.3.2. Khả năng tạo phức của PAN 29
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 34
2.1. Nội dung nghiên cứu 34
2.2. Thiết bị và hóa chất 35
2.2.1 Thiết bị và phần mềm 35
2.2.2. Hóa chất 35
2.3. Cách tiến hành thực nghiệm 37
2.3.1. Qui trình nghiên cứu đơn biến 37
2.3.2. Qui trình nghiên cứu đa biến 37
2.3.3. Qui trình phân tích mẫu 37
2.4. Thuật toán phân tích hồi qui tuyến tính đa biến 38
2.4.1. Phương pháp bình phương tối thiểu thông thường (CLS) 38
2.4.2. Phương pháp bình phương tối thiểu nghịch đảo (ILS) 38
2.4.3. Phương pháp bình phương tối thiểu từng phần (PLS) 39
2.4.4. Phương pháp hồi qui cấu tử chính (PCR) 39
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41
3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu xác định Cu(II), Zn(II), Co(II) 41
3.1.1. Nét đặc trưng phổ của các phức Cu(II)-PAN, Zn(II) -PAN, Co(II) – PAN 41
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức 43
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến sự tạo phức 45
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thuốc thử PAN 46
3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 47
3.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu(II), Zn(II), Co(II) 48
3.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ 57
3.2. Xác định Cu(II), Zn(II), Co(II) trong hỗn hợp 61
3.2.1. Xác định Cu(II), Zn(II), Co(II) trong hỗn hợp bằng phương pháp tách 62
3.2.2. Sử dụng thuật toán hồi qui tuyến ttính đa biến xác định đồng thời Cu(II), Zn(II), Co(II) 64
3.3. Ứng dụng vào phân tích mẫu phân vi lượng 78
3.3.1. Qui trình phá mẫu 78
3.3.2. Phân tích mẫu phân vi lượng 78
KẾT LUẬN 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85




Bảng ký hiệu các từ viết tắt

STT Kí hiệu viết tắt Tên đầy đủ
1 AAS Atomic absorbtion spectrotometry
(Quang phổ hấp thụ nguyên tử)
2 CLS Classical least squares
(Phương pháp bình phương tối thiểu thông thường)
3 ILS Inverse least squares
(Phương pháp bình phương tối thiểu nghịch đảo)
4 PC Principal component (Cấu tử chính)
5 PCR Principal component regression
(Phương pháp hồi qui cấu tử chính)
6 PLS Partial least squares
(Phương pháp bình phương tối thiểu từng phần)
7 PP Phương pháp
8 ppm Part per million
(Phần triệu)
9 UV-Vis Ultraviolet – visible spectrophotometry
(Quang phổ tử ngoại khả kiến)
10 SD Standard deviation
(Độ lệch chuẩn )
11 UV-Vis Ultraviolet – visible spectrophotometry
(Quang phổ tử ngoại khả kiến)


Danh mục bảng
Bảng 1. Sự hình thành phức Cu(II) trong một số thuốc thử hữu cơ 21
Bảng 2. Các tính chất của một số phức kim loại – PAN 30
Bảng 3. Đặc trưng phổ hấp thụ Cu(II) - PAN, Zn(II) – PAN, Co(II) – PAN 43
Bảng 4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hình thành các phức 43
Bảng 5. Ảnh hưởng của nồng độ đệm citrat đến sự hình thành các phức 44
Bảng 6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ của đệm axetat 45
Bảng 7. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Triton X–100 đến sự hình thành phức 45
Bảng 8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thuốc thử PAN 46
Bảng 9: Kết quả sự phụ thuộc của A vào nồng độ Cu(II) 49
Bảng 10: Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định 49
Bảng 11: Kết quả đo độ hấp thụ quang của 12 mẫu trắng 51
Bảng 12: Độ hấp thụ quang của phức Cu(II)-PAN ở 3 nồng độ khác nhau 51
Bảng 13:Kết quả đánh giá phương pháp xác định Cu(II) 51
Bảng 14: Kết quả sự phụ thuộc của A vào nồng độ Zn(II) 52
Bảng 15: Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Zn(II) 52
Bảng 16: Kết quả đo độ hấp thụ quang của 12 mẫu trắng 53
Bảng 17: Độ hấp thụ quang của phức Zn-PAN ở 3 nồng độ khác nhau 54
Bảng 18: Kết quả đánh giá phương pháp xác định Zn(II) 54
Bảng 19: Kết quả sự phụ thuộc của A vào nồng độ Co(II) 55
Bảng 20: Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Co(II) 55
Bảng 21: Kết quả đo độ hấp thụ quang của 12 mẫu trắng 57
Bảng 22: Độ hấp thụ quang của phức Co-PAN ở 3 nồng độ khác nhau 57
Bảng 23:Kết quả đánh giá phương pháp xác định Co(II) 57
Bảng 24 : Ảnh hưởng của Mn(II) đến độ hấp thụ quang trong đệm axetat 58
Bảng 25 : Ảnh hưởng của Mn(II) đến độ hấp thụ quang trong hỗn hợp đệm 59
Bảng 26 : Ảnh hưởng của Fe(II) đến độ hấp thụ quang trong đệm axetat 59
Bảng 27 : Ảnh hưởng của Fe(II) đến độ hấp thụ quang trong hỗn hợp đệm 60
Bảng 28 : Ảnh hưởng của Fe(III) đến độ hấp thụ quang trong đệm axetat 60
Bảng 29 : Ảnh hưởng của Fe(III) đến độ hấp thụ quang trong hỗn hợp đệm 60
Bảng 30. Hiệu suất thu hồi theo phương pháp tách dựa vào đường chuẩn 63
Bảng 31:Nồng độ thêm chuẩn 64
Bảng 32: Hiệu suất thu hồi theo phương pháp tách dựa vào đường thêm chuẩn 64
Bảng 33: Độ hấp thụ quang của từng ion và của hỗn hợp trên toàn phổ 68
Bảng 34: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp CLS 71
Bảng 35: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp ILS 73
Bảng 36: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp PLS 75
Bảng 37: Sai số giữa nồng độ mẫu chuẩn và nồng độ xác định được từ phương pháp PCR 77
Bảng 38: Hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) ghi trên nhãn một số mẫu phân vi lượng 78
Bảng 39: Hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) trong mẫu đo bằng phương pháp AAS 79
Bảng 40: Xác định đồng thời hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) 79
Bảng 41: Hàm lượng Cu(II), Zn(II), Co(II) trong mẫu đo bằng phương pháp tách 80
Bảng 42 : Hàm lượng trung bình của các ion trong 1 g mỗi mẫu phân vi lượng 81
Bảng 43: Kết quả phân tích hàm lượng Cu(II) trong 1 g mỗi mẫu phân vi lượng 81
Bảng 44: Kết quả phân tích hàm lượng Zn(II) trong 1 g mỗi mẫu phân vi lượng 82
Bảng 45: Kết quả phân tích hàm lượng Co(II) trong 1 g mỗi mẫu phân vi lượng 82


Danh mục hình
Hình 1. Đặc trưng của phổ hấp thụ các phức màu trong môi trường Tween 80 41
Hình 2. Đặc trưng của phổ hấp thụ các phức trong môi trường Triton X-100 42
Hình 3. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của các phức màu 44
Hình 4. Ảnh hưởng của nồng độ Triton X- 100 đến độ hấp thụ quang của các phức 46
Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử đến độ hấp thụ quang của các phức 47
Hình 6,7,8: Khảo sát độ bền của các phức màu theo thời gian 48
Hình 9: Khảo sát khoảng tuyến tính xác định Cu(II) 49
Hình 10: Đường chuẩn xác định Cu(II) 50
Hình 11: Khảo sát khoảng tuyến tính xác định Zn(II) 52
Hình 12: Đường chuẩn xác định Zn(II) 53
Hình 13: Khảo sát khoảng tuyến tính xác định Co(II) 55
Hình 14: Đường chuẩn xác định Co(II) 56
Hình 15: Phổ hấp thụ của các phức Cu-PAN, Zn -PAN, Co-PAN và phổ hỗn hợp của 3 phức theo lý thuyết và theo thực tế 62

MỞ ĐẦU
Các nguyên tố đồng, kẽm, coban có vai trò quan trọng trong đời sống con người, các ngành công nghiệp, và sự sinh tồn của động thực vật nói chung. Chúng là các nguyên tố vi lượng có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của sinh vật. Đối với thực vật, việc nâng cao năng suất, phát triển chất lượng giống cây trồng là điều thiết yếu và thường được thực hiện bằng việc bổ sung phân vi lượng trong các giai đoạn phát triển của chúng. Sự thiếu hụt cũng như vượt quá ngưỡng cho phép của hàm lượng các nguyên tố này đều gây ra những tác hại không nhỏ. Vì vậy, việc xác định các nguyên tố trên là rất cần thiết.
Để phân tích, xác định hàm lượng các nguyên tố nhất là khi chúng cùng có mặt trong mẫu phân tích và hàm lượng thấp là vấn đề khó khăn. Có nhiều phương pháp xác định các nguyên tố vi lượng như điện hoá, phương pháp quang phổ phát xạ AES, ICP- AES, phương pháp huỳnh quang, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS .có độ chọn lọc, độ nhạy cao, cho kết quả phân tích tốt nhưng đòi hỏi trang thiết bị giá thành lớn và kỹ thuật phân tích cao.
Phương pháp quang phân tử với trang bị phổ biến, độ chọn lọc thích hợp, kĩ thuật tiến hành đơn giản, kết hợp với phương pháp tách sắc kí, chiết đạt đến độ nhạy cao. Việc phân tích các nguyên tố chuyển tiếp nói chung và ba nguyên tố đồng, kẽm, coban nói riêng đều có những thuốc thử đặc trưng nhưng tốn thời gian, sử dụng dung môi độc. Để khắc phục điều đó, việc sử dụng môi trường mixen trong phép đo trắc quang là một bước tiến không nhỏ, làm giảm thiểu công đoạn chiết, tách. Đặc biệt, phương pháp đo trắc quang sử dụng môi trường mixen, thuốc thử thông dụng kết hợp với thuật toán hồi qui đa biến đem lại hiệu quả tốt trong việc xác định đồng thời các nguyên tố.
Trong công trình nghiên cứu này, chúng tôi đã lựa chọn phương pháp đo quang với thuốc thử 1- (2-pyridilazo )- 2- naphtol (PAN) trong môi trường mixen nhằm xác định riêng rẽ từng nguyên tố và kết hợp với thuật toán hồi qui đa biến tuyến tính để xác định đồng thời Cu(II), Zn(II), Co(II). Những kết quả đó được ứng dụng để phân tích Cu(II), Zn(II), Co(II) trong các mẫu phân vi lượng, đặc biệt là phân bón lá và so sánh với phép đo AAS.