Tìm hiểu về ion Nitrat và nitric P3.

[ong noi loc]

TÌM HIỂU VỀ ION NITRAT VÀ NITRIC , TÁC HẠI CỦA CHÚNG
PHẦN III PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NITRAT

​

Các phương pháp xác định nitrat

1. Phương pháp thể tích

Người ta có thể xác định nitrat theo phương pháp này dựa trên phản ứng khử NO3- về các trạng thái oxi hoá thấp hơn bằng các chất khử thích hợp. Sau đó tiến hành phép chuẩn độ ( có thể sử dụng chuẩn độ trực tiếp hay chuẩn độ ngược).

Với phép chuẩn độ ngược thì một lượng chính xác dung dịch chuẩn Fe[SUP]2+[/SUP] được cho dư so với lượng cần thiết vào dung dịch mẫu. Sau đó lượng dư Fe[SUP]2+[/SUP] được chuẩn độ bằng dung dịch Cr[SUB]2[/SUB]O[SUB]7[/SUB][SUP]2- [/SUP]với chất chỉ thị là ferroin. Các phản ứng xảy ra như sau:

NO3- + 3Fe[SUP]2+ [/SUP]+ 4H+ ---> NO + 3Fe[SUP]3+[/SUP] + 2H2O
2Fe[SUP]2+[/SUP] + Cr[SUB]2[/SUB]O[SUB]7[/SUB][SUP]2- [/SUP]+ 14H+ ---> 6Fe[SUP]3+[/SUP] + 2Cr[SUP]3+[/SUP] + 7H2O​

Phản ứng giữa Fe[SUP]2+ [/SUP]và NO[SUB]3[/SUB]- xảy ra nhanh hơn khi đung nóng dung dịch và có mặt của lượng dư axit H2SO4 65%. Do NO sinh ra phản ứng với oxi không khí tạo thành các chất có khả năng bị khử hay bị oxi hoá bởi Fe[SUP]2+[/SUP] nên trong quá trình phản ứng và chuẩn độ phải được tiến hành trong môi trường khí CO2. Điều này được thực hiện bằng cách thêm một lượng nhỏ NaHCO3 trước khi đun nóng và chuẩn độ.

2. Phương pháp so mầu

Các phương pháp so màu cũng được dùng để xác định NO3- dựa trên ba loại phản ứng sau:
+ Nitrat hoá các hợp chất phenolic.
+ Oxi hoá các hợp chất hữu cơ có nhóm mang màu đặc trưng.
+ Khử NO3- thành NO2- hoặc NH3 rồi xác định chúng theo phương pháp thích hợp.
Trong đó phương pháp nitrat hoá chủ yếu được sử dụng để xác định NO3- với thuốc thử thường dùng là axit phenol đisunfonic

Khi sử dụng thuốc thử axit phenol 2,4 đisunfonic, ion NO[SUB]3[/SUB]- phản ứng với axit này tạo thành axit nitro phenol đisunfonic. Trong môi trường kiềm, axit nitro phenol đisunfonic tạo thành một muối có màu vàng cho độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 410nm.

​

Phương pháp này đơn giản và cho độ nhạy khá cao (0,05ppm). Nhưng khi có mặt các chất hữu cơ, clorua, NO[SUB]2[/SUB]-, các ion có màu sẽ gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Do đú cần phải loại bỏ chúng trước khi phân tích. Sử dụng axit Sunfamin, urê, hay thiurê để tách loại NO[SUB]2[/SUB]-. Cl- được loại bỏ bằng cỏch phản ứng kết tủa với Ag[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB]. Loại trừ ảnh hưởng của cỏc hợp chất hữu cơ bằng cách oxi hoá bằng H2O2 hay sử dụng than hoạt tính.

Hiện nay, ở châu Âu người ta chú ý nhiều đến thuốc thử natri salixylat. Với sự cú mặt của natri salixylat, nitrat tạo thành hợp chất có màu vàng dạng p - nitrosalixylat cho độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 410nm

​

Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng đơn giản và có độ nhạy cao.
Tuy nhiên, nếu trong mẫu có mặt các hợp chất hữu cơ thì làm thay đổi màu của sản phẩm màu. Do đó, cần phải loại bỏ chất hữu cơ trước khi phân tích. Hơn nữa, khi có mặt Clorua sẽ tạo thành nitrosylclorua ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Vì vậy, trước khi phân tích cũng phải loại trừ ảnh hưởng của clorua

3. Phương pháp dòng chảy (FIA)

FIA là một phương pháp kĩ thuật phân tích động, trong đó mẫu phân tích ở dạng lỏng được bơm trực tiếp vào dòng chất mang chuyển động liên tục. Sau đó mẫu đi đến vòng phản ứng, rồi trong vòng phản ứng chất phân tích sẽ phản ứng với thuốc thử có trong chất mang để tạo ra sản phẩm có thể phát hiện được theo một tính chất hoá lí nào đó của nó nhờ một Dertector thích hợp. Các tính chất hóa lí có thể phát hiện như:
+ Sự hấp thụ quang phân tử UV-VIS.
+ Sự hấp thụ quang nguyên tử.
+ Tính chất huỳnh quang.
+ Sự thay đổi chiết suất trong pha động.
+ Sự thay đổi điện thế.
Để xác định nitrat bằng phương pháp FIA người ta tiến hành hai thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1: Xác định hàm lượng NO2-.
Trong môi trường axit yếu ion NO2- phản ứng với thuốc thử sunfanyl amin và N- etylen điamin một cách định lượng và tạo thành hỗn hợp điazo hấp thụ mạnh ở bước sóng 540 nm. Nếu bơm mẫu phân tích vào FIA có dòng chất mang
chứa thuốc thử trên thì có thể xác định được nồng độ NO2- trong mẫu nhờ Dertector hấp thụ quang UV-VIS ở bước sóng 540 nm.

Thí nghiệm 2: xác định tổng NO3- và NO2-.
Bằng cách lắp vào thêm vào hệ FIA một cột khử để khử ion NO2- về NO3- sau đó xác định tổng hàm lượng NO2- như thí nghiệm một.
Hiệu số kết quả của cả hai lần đo chính là hàm lượng nitrat.

4. Phương pháp cực phổ

Trong môi trường chất điện li có điện tích cao như La[SUP]3+ [/SUP]hay Ba[SUP]2+[/SUP], ion NO[SUB]3[/SUB]- cho sóng cực phổ tại thế từ -1,1 đến -1,4V.

Để xác định nitrat người ta thường dùng sóng xúc tác uranin UO[SUB]2[/SUB][SUP]2+[/SUP]. Trong môi trường tạo phức như nền Na2CO3 0,1M thì UO[SUB]2[/SUB][SUP]2+[/SUP] chỉ cho một sóng định lượng có E(1/2)=0,9-1,1V phụ thuộc nồng độ NO3-.

Kolthoff và các cộng sự là những người đầu tiên nghiên cứu xác định NO3- bằng dòng cực phổ xúc tác. Các tác giả cho rằng trong nền HCl (0,1M) chứa một lượng nhỏ urani axetat sự khử U(VI) xảy ra theo hai bước:
U(VI) + e ---> U(V)
U(V) + e ---> U(III)

tạo nên hai sóng cực phổ:
Sóng thứ nhất ứng với sự khử U(VI) xuống U(V) có thế bán sóng E(1/2)=-0,18V
Sóng thứ hai ứng với sự khử U(V) xuống U(III) có thế bán sóng E(1/2)=-0,94V

Khi có mặt của ion NO3- thì chiều cao của sóng thứ hai tăng lên tỉ lệ tuyến tính với nồng độ NO3- trong khoảng 5.10e-5- 4.10e-4 M.

5. Phương pháp đo khí

Hassan là người đưa ra một phương pháp đo khí đơn giản thích hợp cho việc xác định đồng thời nitrat và nitrit trong cùng một mẫu.

Theo ông, đầu tiên nitrit được phân huỷ bằng Urê ( CO(NH2)2 ) hoặc axit sunfamit ( HSO3NH2 ) để tạo ra khí N2 trong môi trường axit yếu. Trong điều kiện này, nitrat không tham gia phản ứng. Khí Nitơ tạo ra được đo bằng một trắc đạm rất nhỏ.

Các phản ứng xảy ra:

2KNO2 + CO(NH2) + 2HCl ---> 2N2 + CO2 + 3H2O + 2KCl
KNO2 + H2SO3 ---> N2 + KHSO4 + H2O​

Sau đó, đun nóng dung dịch và tạo môi trường axit mạnh thì nitrat sẽ phản ứng tạo thành khí N2O:

2KNO3 + CO(NH2)2 + 2HCl ---> 2N2O + CO2 + 3H2O + 2KCl
2KNO3 + HSO3NH2 + HCl ---> N2O + H2SO4 + H2O + KCl​

Khí N2 và N2O được giữ lại trong trắc đạm kế bằng dung dịch KOH trên 50%.

6. Phương pháp xác định tổng NO3- và NO2-

Người ta có thể xác định tổng NO3- và NO2- trong cùng một mẫu bằng phương pháp khá đơn giản là sử dụng hỗn hợp Cd-Cu.

Nguyên tắc của phương pháp như sau:
Ion NO3- bị khử thành ion NO2- với sự có mặt của Cd. Các hạt Cd được xử lý với dung dịch CuSO4, sau đó được nạp vào cột thuỷ tinh. Phản ứng khử tiến hành tốt nhất ở pH = 6-8. Hiệu suất khử đạt 88-90%.

Ion NO2- được xác định nhờ phản ứng tạo màu azô hoá bằng axit sunfanilic và α-naphtylamin. Phức tạo thành có cường độ màu lớn. Cực đại hấp thụ ở bước sóng 520nm.

Phương pháp này được dùng để phân tích NO3- với nồng độ nhở hơn 1ppm mà các phương pháp khác không đủ nhạy để phát hiện