Các phương pháp xác định đồng, chì và cadimi

Để xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh, có rất nhiều phương pháp như phương pháp trắc quang, phương pháp cực phổ, phương pháp hấp thụ nguyên tử dùng lò grafit hay ngọn lửa AAS,…

1.2.1. Phương pháp trắc quang[3]

Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự tạo phức mầu của các ion với thuốc thử. Nồng độ của các ion trong phức thay đổi sẽ tạo ra màu khác nhau, dẫn đến độ hấp thụ quang khác nhau. Độ hấp thụ quang được xác định theo định luật Lamber-Beer theo phương trình:

A = .l.C

Trong đó:

: Hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bản chất màu và bước sóng của ánh sáng tới.

l: Chiều dày cu vet.

C: Nồng độ chất phân tích.

Khi l và  không đổi, độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ. Vì vậy, khi xây dựng được đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ C trong từng trường hợp cụ thể sẽ dễ dàng xác định được nồng độ chưa biết của một chất thông qua độ hấp thụ quang.

Giới han phát hiện của phương pháp cỡ 10^-5M – 10^-6M.

1.2.2. Phương pháp chuẩn độ[16]

Dựa trên sự tạo phức bền của các ion kim loại với EDTA trong môi trường pH ổn định với chỉ thị axit sunfosalixilic. Phương trình phản ứng được mô tả như sau

1.2.3. Phương pháp cực phổ[6]

Phương pháp cực phổ là phương pháp phân tích điện hóa. Phương pháp này do một nhà bác học người Tiệp Khắc phát minh vào năm 1922.

*Nguyên tắc của phương pháp

Phương pháp cực phổ dựa trên việc nghiên cứu và sử dụng các đường dòng thế được ghi trong các điều kiện đặc biệt. Trong đó các chất điện phân có nồng độ khá nhỏ từ 10^-3 đến n.10^-6 M còn chất điện ly trơ có nồng độ lớn, gấp hơn 100 lần. Do đó, chất điện phân chỉ vận chuyển đến điện cực bằng con đường khuếch tán.

Điện cực làm việc (còn gọi là điện cực chỉ thị) là điện cực phân cực có bề mặt rất nhỏ, khoảng một vài mm². Trong cực phổ cổ điển người ta dùng điện cực chỉ thị là điện cực giọt thủy ngân. Điện cực so sánh là điện cực không phân cực. Đầu tiên người ta dùng điện cực đáy thủy ngân có diện tích bề mặt tương đối lớn, sau đó thay bằng điện cực Calomen hay điện cực Ag/AgCl. Đặt vào điện cực làm việc điện thế một chiều biến thiên liên tục nhưng tương đối chậm để có thể coi là không đổi trong quá trình đo dòng I. Cực phổ hiện đại bao gồm cực phổ sóng vuông, cực phổ xung và cực phổ xung vi phân đã đạt tới độ nhạy 10^-5-5.10^-7 M.

*Ưu điểm của phương pháp

Trang thiết bị tương đối đơn giản, tốn ít hóa chất mà có thể phân tích nhanh với độ nhạy và độ chính xác khá cao. Trong nhiều trường hợp có thể xác định hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách riêng chúng ra. Do đó phương pháp này phù hợp để phân tích hàm lượng các chất trong mẫu sinh học.

1.2.4. Phương pháp Vôn –Ampe hòa tan[6]

Phương pháp này có thể xác định được gần 30 kim loại trong khoảng nồng độ 10^-6 -10^-9M với độ chính xác khá cao có thể định lượng đồng thời 3-4 ion kim loại cùng có trong cùng dung dịch.

Phương pháp này được thực hiện qua giai đoạn

- Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực tại thế không đổi, đo dưới dạng một kết tủa ( kim loại, hợp chất khó tan ).

- Hòa tan kết tủa đã được làm giàu và ghi đo đường hòa tan. Nồng độ của chất tương ứng với chiều cao pic hòa tan.

*Ưu điểm của phương pháp

Phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao, kỹ thuật phân tích và trang thiết bị không quá phức tạp, kết quả ổn định. Chính vì vậy, phạm vi ứng dụng của phương pháp này rất rộng như phân tích môi trường, xác định lượng vết kim loại trong nước biển và các loại nước thiên nhiên. Ngoài ra phương pháp này còn sử dụng để phân tích kim loại trong các mẫu lâm sàng (máu, tóc, nước tiểu,…) và trong mẫu thực phẩm (sữa, rau quả, gạo, thịt…).

1.2.5 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử[7]

*Nguyên tắc của phương pháp

Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của nguyên tử hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng lượng phù hợp. Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ phát xạ của mẫu nhờ máy quang phổ. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu cầu đã đặt ra.

*Đối tượng của phương pháp

Xác định hàm lượng các kim loại trong các các đối tương mẫu khác nhau như địa chất, hóa học, nông nghiệp, thực phẩm, y dược,…thuộc các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, mẫu quặng, mẫu khí.

*Ưu điểm của phương pháp

Có độ nhạy rất cao (10^-5-10^-8 M) và độ chính xác cao (sai số dưới 10%).Phân tích đồng thời nhiều nguyên tử trong một mẫu mà không cần tách riêng, tiêu tốn ít mẫu, có thể kiểm tra được độ đồng nhất về thành phần của vật mẫu ở những vị trí khác nhau. Kết quả phổ thu được ghi trên phim ảnh có thể lưu trữ, khi cần thiết có thể đánh giá hay xem xét lại mà không cần phải có mẫu phân tích .

1.2.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử[7]

*Nguyên tắc của phương pháp

Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của nguyên tử hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng lượng phù hợp. Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu nhờ máy quang phổ. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu cầu đặt ra.

*Giới hạn phát hiện của phương pháp

Gần 60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp với giới hạn phát hiện thấp 10^-4 đến 10^-5 ppm . Đặc biệt nếu sử dụng kĩ thuật không ngọn lửa thì có thể hạ giới hạn phát hiện xuống 10^-7 ppm.

*Ưu nhược điểm của phương pháp

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao, nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu, nên cũng tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lí mẫu qua các giai đoạn phức tạp. Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ, có thể lưu lại đường chuẩn cho các lần sau.

Bên cạnh những ưu điểm, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có hạn chế như trang thiết bị rất đắt tiền, rất tinh vi, phức tạp nên cần các cán bộ phân tích có trình độ cao để vận hành máy. Phương pháp này chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu.

*Đối tượng của phương pháp

Phương pháp này thích hợp để xác định lượng vết của kim loại, đặc biệt là xác định các nguyên tố vi lượng trong các mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao.

*Phạm vi ứng dụng của phương pháp

Do phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao nên nó được sử dụng rất phổ biến trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam, có rất ít các phòng thí nghiệm được trang bị thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử do hạn chế về kinh tế và trình độ cán bộ.

1.2.7. Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP – MS)[2, 4, 23]

Kỹ thuật ICP – MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiên đại có khả năng phân tích trên 60 nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn với độ nhạy cao. Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển mạnh trong những năm gần đây. Chính vì có những ưu điểm vượt trội hơn hẳn các phương pháp phân tích trước đó nên kỹ thuật này được nghiên cứu và ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều đối tượng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực phân tích vết và siêu vết, phục vụ nghiên cứu vật liệu bán dẫn, vât liệu hạt nhân, mẫu địa chất, nông nghiệp, sinh học, môi trường.

Điểm mạnh của phương pháp này là có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố kim loại trong một mẫu, có thể phân tích định lượng, bán định lượng. Ngoài ra kỹ thuật này còn có thể phân tích xác định các đồng vị của một nguyên tố trong cùng một đối tượng mẫu. Vì vậy nó được sử dụng mạnh mẽ trong phân tích, đánh giá mức độ phơi nhiễm độc tố kim loại trong nhiều đối tượng sinh học và môi trường.

Hai phương pháp phân tích ICP phổ biến hiện nay là phương pháp quang phổ phát xạ Plasma (ICP-AES) và ICP – MS. Ưu điểm của hai phương pháp này so với các phương pháp thông thường khác là sử dụng nguồn plasma có thể tạo ra nhiệt độ từ 5000-10000K. Với nhiệt độ này có thể nguyên tử hóa hoàn toàn các nguyên tố các nguyên tố cần phân tích. So với ICP-AES thì kỹ thuật ICP-MS có khả năng phân tích tốt hơn bởi vì nó có thể phân tích chính xác các ion khác nhau, xác định các đồng vị trong mẫu dựa trên giá trị tỷ lệ m/z và được tính toán theo các đường chuẩn độc lập. Hiệu quả phân tích của ICP-MS so với các kỹ thuật phân tích khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ICP-OES, … đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Bảng sau cho thấy khả năng phát hiện của ICP-MS hơn so với các kỹ thuật khác

*Phương pháp ICP-MS có ưu điểm

- Phân tích nhanh và đồng thời nhiều nguyên tố

- Giới hạn phát hiên thấp thích hợp phân tích lượng vết và siêu vết

- Khả năng phân tích định lương và bán định lượng

- Có thể phân tích và đưa ra đầy đủ thông tin về các đồng vị của một nguyên tố trong một mẫu.

*Nhược điểm của phương pháp

Kết quả phân tích thường bị ảnh hưởng bởi các khí: Argon, O₂, H₂ và các axit dùng để chuẩn bị mẫu vì ở nhiệt độ cao chúng bị phản úng với các nguyên tố trong mẫu để tạo ra các oxit, các hạt ion có cùng khối lượng với các nguyên tố cần phân tích. Tuy nhiên ảnh hưởng này có thể được loại bỏ dựa vào các kỹ thuật phân tích của ICP-MS và lựa chọn đồng vị thích hợp để phân tích

*Nguyên tắc chung của phương pháp

Mẫu phân hủy tới dạng đồng nhất bằng các phương pháp phân hủy mẫu thích hợp, sau đó được đưa vào phân tích trên thiết bị ICP-MS. Mẫu ở dạng đồng nhất được sol hóa thành sol khí và đưa tới tâm ngọn lửa ICP, ở đây xảy ra quá trình nguyên tử hóa và ion hóa. Các ion kim loại được thu nhận qua hệ thống phân giải phổ theo số khối (tỉ số khối lượng /điện tích ion m/z) và được thu nhận các tín hiệu qua bộ nhân quang điện. Pic phổ hoặc số hạt thu nhận được lưu giữ trong máy tính.

*Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo ICP-MS

- Nồng độ muối ảnh hưởng từ 0,1 – 0,4%.

- Đồng vị của các nguyên tố khác nhau có số khối trùng nhau. Sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo ra một phân tử mới có số khối trùng với số khối của nguyên tố cần phân tích.

- Các nguyên tử khi ion hóa bậc 1 hoặc bậc 2 sẽ cho các số khối khác nhau trùng với số khối của nguyên tố cần phân tích.

- Ảnh hưởng của mẫu phân tích trước.

*Phạm vi ứng dụng của phương pháp ICP-MS

Ở Việt Nam, thiết bị ICP-MS đã được lắp đặt và sử dụng trong một số viện nghiên cứu như Viện xạ hiếm, Viện nghiên cứu địa chất-khoáng sản, Viện công nghệ môi trường, Khoa Hóa học-Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội,..

Do có khả năng phân tích hàng loạt các nguyên tố kim loại cùng một lúc với độ nhạy và độ chính xác cao, nên ICP-MS được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau như công nghệ luyện kim, chế tạo máy, địa chất, lĩnh vực môi trường,…

Xử lý mẫu phân tích là một quá trình phức tạp, có hóa học, có vật lý, hay vật lý và hóa học kết hợp, để phân hủy mẫu chuyển các chất, hay các nguyên tố, hay các ion cần xác định có trong mẫu phân tích ban đầu về dạng tan trong một dung môi thích hợp như nước hay dung môi hữu cơ,…để sau đó có thể xác định được nó theo một phương pháp thích hợp. Tuy nhiên việc xử lý mẫu phân tích lại được thực hiên theo rất nhiều kỹ thuật có nguyên lý, cơ chế vật lý và hóa học có khi rất khác nhau, tùy theo mỗi loại mẫu và yêu cầu của phương pháp phân tích.

Các phương pháp xử lý mẫu đã và đang được sử dụng bao gồm

1.3.1. Phương pháp vô cơ hóa

1.3.1.1. Phương pháp vô cơ hóa ướt

*Xử lý bằng axit mạnh đặc nóng

Dùng axit mạnh đặc và nóng (ví dụ HCl, H₂SO₄), hay axit mạnh, đặc và nóng có tính oxi hóa mạnh (HNO₃, HClO₄), hoặc hỗn hợp 2 axit (HNO₃ + H₂SO₄), hay 3 axit (HNO₃ + H₂SO₄ + HClO₄), hoặc là 1 axit đặc và 1 oxy hóa mạnh (H₂SO₄ + KMnO₄)…để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong ống nghiệm, trong cốc hay lò vi sóng.

Lượng axit cần dùng để phân hủy mẫu thường gấp 10-15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loai mẫu và cấu trúc vật lý, hóa học của nó.

Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc,..thường từ vài giờ đến hàng chục giờ tùy loại mẫu và bản chất của các chất, còn nếu trong lò vi sóng thì chỉ cần 50-90 phút.

Ưu - nhược điểm

Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng. Nhưng thời gian phân hủy mẫu rất dài, trong điều kiện thường, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở. Dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dùng và phải đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu

*Xử lý bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng

Dùng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng (NaOH, KOH 15-20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH + NaHCO₃), hay một kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na₂O₂) nồng độ lớn (10-20%), để phân hủy mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc trong lò vi sóng.

Lượng dung dịch phân hủy: cần lượng lớn từ 8-15 lần lượng mẫu.

Thời gian phân hủy mẫu: từ 4-10 giờ trong hệ hở. Còn trong trong hệ lò vi sóng kín chỉ cần thời gian 1-2 giờ.

Nhiệt độ phân hủy là nhiệt độ sôi của dung dịch kiềm. Nó thường nằm trong khoảng 150-200^oC.

Ưu - nhược điểm

Ưu điểm là hầu như không làm mất chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ bay hơi và các nền của mẫu dễ tan trong kiềm

Nhược điểm là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xảy ra, loại kiềm dư rất khó khăn và mất nhiều thì giờ.

1.3.1.2. Phương pháp vô cơ hóa khô

Kỹ thuật xử lý khô (tro hóa khô) là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450-750^oC), song thực chất đây chỉ là bước đầu tiên của quá trình xử lý mẫu. Vì sau khi nung, mẫu bã còn lại phải được hòa tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp, thì mới chuyển các chất cần phân tích trong tro mẫu vào dung dịch để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn. Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sễ bị đốt cháy thành CO₂ và nước. Thời gian nung có thể từ 5-12 giờ tùy thuộc vào mỗi loại chất phân tích, cấu trúc, dạng liên kết của các chất trong mẫu.

*Ưu - nhược điểm

Thao tác và cách làm đơn giản, không phải dùng nhiều axit đặc tinh khiết cao đắt tiền, xử lý được triệt để nhất là các mẫu nền hữu cơ, đốt cháy hết các chất hữu cơ, vì thế làm dung dịch mẫu thu được sạch

Nhưng có nhược điểm là có thể mất một số chất dễ bay hơi, ví dụ như: Cd, Pb, Zn, Sn, Sb,….nếu không có chất phụ gia và chất bảo vệ.

1.3.1.3. Phương pháp vô cơ hóa khô-ướt kết hợp

Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung. Trước tiên người ta xử lý ướt sơ bộ bằng một lượng nhỏ axit và chất phụ gia, để phá vỡ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế lượng axit dùng để xử lý thường chỉ bằng 1/4 hay 1/5 lượng cần dùng cho xử lý ướt. Sau đó nung sẽ nhanh hơn và quá trình xử lý sẽ triệt để hơn xử lý ướt, đồng thời hạn chế được sự mất của một số kim loại khi nung. Do đó đã tận dụng được ưu điểm của cả hai kỹ thuật xủ lý ướt và khô, nhất là giảm bớt được các loại hóa chất (axit, kiềm tinh khiết cao) khi xử lý ướt, sau đó hòa tan tro mẫu sẽ thu được mẫu trong, vì không còn chất hữu cơ và sạch hơn tro hóa ướt thông thường.

Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích dễ bay hơi. Sự tro hóa triệt để, sau khi hòa tan tro còn lại có dung dịch mẫu trong. Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao tốn kém, thời gian xử lý nhanh hơn tro hóa ướt. Không phải đuổi axit dư, nên hạn chế được sự nhiễm bẩn. Do đó phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại.

1.3.2. Phương pháp chiết

Chiết là phương pháp dựa trên cơ sở sự phân bố (hay hòa tan) khác nhau của chất phân tích vào trong hai pha (hai dung môi) không trộn lẫn vào nhau. Nhờ đó mà chúng ta lấy được chất cần phân tích ra khỏi pha mẫu ban đầu, chuyển nó vào pha thứ hai (dung môi) mà chúng ta mong muốn.

Các kiểu chiết trong xử lý mẫu phân tích:

- Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng

- Kỹ thuật chiết pha rắn

- Kỹ thuật chiết hấp phụ pha khí (rắn – khí)

- Kỹ thuật vi chiết pha rắn (SPME)

- Kỹ thuật chiết Soxhlet

- Kỹ thuật chiết siêu âm

1.3.3. Phương pháp pha loãng mẫu bằng dung môi thích hợp

Nguyên tắc ở đây là chọn dung môi thích hợp hòa tan tốt chất mẫu, để pha loãng chất mẫu trong một tỷ lệ nhất định, ví dụ từ 50-500 lần. Sau đó xác định chất phân tích theo phương pháp đã chọn. Kỹ thuật này đơn giản, hầu như không cần trang bị gì hết, lại dễ thực hiện và nhanh. Nhưng nó chỉ thích hợp cho một số trường hợp chất phân tích có nồng độ tương đối lớn, mà khi pha loãng mẫu nhiều lần bằng dung môi thích hợp, chúng ta vẫn xác định nó tốt trong các điều kiện cho phép, và các chất khác có mặt trong mẫu, khi pha loãng trong một tỷ lệ nhất định thì không cản trở và không ảnh hưởng đến kết quả xác định chất phân tích. Đồng thời pha loãng chúng ta có thể loại bỏ được các cặn không tan có trong mẫu, nhất là các mẫu dầu hay chất hữu cơ.

1.3.4 Phương pháp điện phân

Trong bình điện phân, tại thế một chiều, các ion kim loại chạy về điện cực âm, bị điện phân (nhận electron của điện cực) trở thành các phân tử trung hòa (các nguyên tử) và bám vào điện cực. Do đó ta được chất phân tích bám tên điện cực âm. Sau đó ta có thể xác định chất trên điện cực bằng phương pháp khối lượng hay hòa tan chất trên điện cực rồi xác định nó theo một cách phù hợp. Đây là cách làm giầu chất phân tích của phương pháp phân tích cực phổ có tên là phương pháp Von–Ampe.

1.3.5. Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng

*Nguyên tắc: Dùng năng lượng của lò vi sóng để đun nóng mẫu được đựng trong bình kín. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, mẫu được hòa tan dễ dàng. Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, làm giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu, không mất mẫu và vô cơ hóa mẫu được triệt để. Có thể vô cơ hóa cùng một lúc được nhiều mẫu, Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị rất đắt tiền mà nhiều cơ sở phân tích không đủ điều kiện trang bị.

*Cơ chế của sự phân hủy mẫu trong lò vi sóng[8]

Các tác nhân phân hủy mẫu bao gồm axit [có tác dụng phá hủy và hòa tan các hạt (phân tử) mẫu], năng lượng nhiệt (có tác dụng làm tan rã các hạt mẫu cùng với axit), sự khuếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu với nhau làm cho chúng bị bào mòn dần. Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu ra ngoài, do các phân tử nước hấp thụ (90%) năng lượng vi sóng và có động năng rất lớn, nên chúng có chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Thêm vào đó, vì là hệ kín nên có áp suất cao, sẽ làm cho nhiệt độ sôi lại cao hơn, đây là tác nhân phân hủy mạnh nhất, do đó thúc đẩy quá trình phân hủy mẫu rất nhanh từ trong ra và từ ngoài vào. Vì thế nên việc xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn (30-70 phút) mà lại triệt để.

*Các quá trình xảy ra khi phân hủy mẫu bằng lò vi sóng

Dưới tác dụng của axit, năng lượng nhiệt (nhiệt độ) và năng lượng vi sóng các quá trình vật lý và hóa học sau đây sẽ xảy ra:

- Sự phá vỡ mạng lưới cấu trúc của hạt mẫu, giải phóng các chất phân tích, để đưa chúng vào dung dịch dưới dạng các muối tan.

- Quá trình oxi hóa khử làm thay đổi hóa trị, chuyển đổi dạng, làm tan vỡ các hạt mẫu, để giải phóng chất phân tích về dạng muối tan.

- Nếu xử lý mẫu hữu cơ phân tích kim loại, thì có sự đốt cháy, phá hủy các hợp chất hữu cơ và mùn tạo ra khí CO₂ và nước, để giải phóng các kim loại trong chất hữu cơ về dạng muối vô cơ tan trong dung dịch.

- Tạo hợp chất dễ bay hơi làm mất đi các anion trong phân tử chất mẫu, làm mẫu bị phân hủy tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch.

- Sự tạo thành các hợp chất muối hay phức tan trong dung dịch.

- Cơ chế tách chất phân tích ra khỏi mẫu ban đầu ở dạng kết tủa không tan và nhờ đó người ta tách được các chất phân tích và làm giầu chúng.

Như vậy, trong quá trình xử lý mẫu ở đây cũng có thể có các phản ứng hóa học xảy ra như phản ứng oxy hóa khử, phản ứng thủy phân, phản ứng tạo phức, phản ứng hòa tan, phản ứng kết tủa, ….của các phân tử chất mẫu với các axit dùng để phân hủy mẫu và các chất có trong mẫu với nhau. Trong đó, quá trình nào là chính, quá trình nào là phụ được quyết định bởi thành phần chất nền, bản chất của chất mẫu và các loại axit dùng để phân hủy và hòa tan mẫu.