phương pháp trắc quang uv-vis dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ

+ Các hợp chất cao phân tử, ion thuộc các đối tượng sinh học, y học+ Các hợp chất không bền + Các hợp chất dễ nổ, kém bền nhiệt.v.v… Phương pháp HPLC là một trong những phương pháp tách,

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trần Tứ Hiếu Trờng Đại học khoa học tự nhiên Đại học quốc gia Hà Nội, đã tận tình hớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Tôi xin chân thành cám ơn ThS Trần Thu Quỳnh khoa Hoá trờng Đại học bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm và có những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Hoá học trờng Đại học S Phạm Thái Nguyên cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này

Thái nguyên ngàg25/9/2009 học viên

Phạm Thị Hồng Thái

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về nguyên tố iot 3

1.1.1.Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot 3

1.1.2 Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot 3

1.1.3 Vai trò của Iot đối với sinh hóa người 5

1.1.4 Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở Việt Nam 6

1.2 Các phương pháp tách và làm giàu (sắc ký-chiết) 9

1.2.1 Các phương pháp sắc ký 9

1.2.1.1 Sắc ký bản mỏng 10

1.2.1.2 Sắc ký khí 11

1.2.1.3 Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 12

1.2.2 Phương pháp chiết 13

1.3 Một số phương pháp định lượng iot 17

1.3.1 Phương pháp chuẩn độ 17

13.2 Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phương pháp UV-VIS) 17

1.3.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP – AES) và phổ khối plasma (ICP – MS) 19

1.3.4 Phương pháp điện hoá 19

1.3.4.1 Phương pháp điện cực chọn lọc ion 19

1.3.4.3 Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC) 20

1.3.4.4 Phương pháp Von – ampe hoà tan 20

1.3.5 Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) 21

1.4 Một số kỹ thuật vô cơ hoá mẫu để xác định iot 21

1.4.1 Kỹ thuật vô cơ hoá ướt 21

1.4.2 Kỹ thuật vô cơ hoá bằng lò vi sóng 21

1.4.3 Kỹ thuật vô cơ hoá khô 22

Chương 2: THỰC NGHIỆM 24

2.1 Dụng cụ và thiết bị 25

2.2 Các hoá chất 25

2.4 Quá trình thực nghiệm được tiến hành như sau 28

2.4.1 Giới thiệu về Fucsin bazơ 28

2.4.2 Cơ chế tương tác giữa I 2 với các chất màu bazơ hữu cơ 29

2.4.3 Các thực nghiệm khảo sát 30

2.4.3.1 Ảnh hưởng của pH đến sự chiết của Fucsin bazơ bằng các dung môi hữu cơ 30

2.4.3.2 Ảnh hưởng pH của môi trường đến sự hình thành hợp chất liên hợp ion giữa fucsin bazơ và iot 30

2.4.3.3 Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất fucsin bazơ – iot 31

2.4.3.4 Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào lượng dung dịch HCl 2M 31

2.4.3.5 Khảo sát sự phụ thuộc lượng dung dịch NaNO 2 0,1M 31

2.4.3.6 Ảnh hưởng của lượng thuốc thử fucsin bazơ 32

2.4.3.7 Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất màu theo thời gian 32

Chương 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 34

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự chiết thuốc thử fucsin bazơ bằng các dung môi 34

3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH của môi trường nước đến sự hình thành hợp chất màu liên hợp giữa fucsin bazơ với iot 36

3.3 Phổ hấp thụ của hợp chất màu fucsin bazơ – iot 37

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của lượng axit HCl lên phản ứng 38

3.5 Khảo sát sự phụ thuộc của lượng chất oxi hoá NaNO 2 0,1M 39

3.6 Ảnh hưởng của lượng thuốc thử 39

thời gian 40

3.9 Lập đường chuẩn 41

3.10 Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố 42

3.11 Áp dụng những kết quả nghiên cứu được để phân tích một số mẫu môi trường: đất, nước, trứng 47

3.11.1 Phân tích iot trong đất 47

3.11.2 Phân tích iot trong nước 49

3.11.3 Phân tích iot trong trứng 50

3.12 Các quy trình phân tích iot trong các mẫu môi trường đất, nước, trứng 51

3.12.1 Quy trình phân tích iot trong mẫu đất 51

3.12.2 Quy trình phân tích iot trong nước 52

3.12.3.Quy trình phân tích iot trong trứng 52

KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO

TT Tên hình Trang

1 Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ – iot ở

các nồng độ iot khác nhau được chiết bằng diclometan 37

2 Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến độ bền màu của hợp

chất màu liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là

T

g

1 Bảng 1.1 Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot 4

2 Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lượng iot trong môi trường đất

không khí 7

3 Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot 9

4 Bảng 3.1: Giá trị A của dịch chiết Fucsin Bazơ bằng CHCl 3

ở các pH khác nhau của dung dịch nước 34

5 Bảng 3.2: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng CH 2 Cl 2

ở các pH khác nhau của dung dịch nước 35

6 Bảng 3.3:Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng 1,2 –

dicloetan (C 2 H 4 Cl 2 ) ở các giá trị pH khác nhau của dung

dịch nước 35

7 Bảng 3.4: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin

bazơ – Iot trong Clorofom ở các pH khác nhau trong môi

trường nước 36

8 Bảng 3.5: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp

Fucsin bazơ – Iot trong diclometan từ môi trường nước ở các

giá trị pH khác nhau 37

9 Bảng 3.6: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp

Fucsin bazơ – iot trong 1, 2 – dicloetan ở các pH khác nhau

của môi trường nước 37

10 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) vào nồng độ

HCl 38

11 Bảng 3.8: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ

– iot bằng 1 ,2 – dicloetan phụ thuộc vào lượng chất oxi hoá

NaNO 2 39

Fucsin bazơ 40

13 Bảng 3.10 : Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot 42

14 Bảng 3.11 : Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot 43

15 Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Br - 46

16 Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của  3 ClO 46

Bảng 3.14 : Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Cl -47 17 Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của CN - 47

18 Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của S 2- 47

19 Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe 3+ 47

20 Bảng 3.18: Kết quả xác định iot khi xử lý mẫu bằng phương pháp kiềm chảy, phương pháp hòa tan bằng Axit 49

21 Bảng 3.19: Kết quả xác định iot trong mẫu nước khi cô cạn mẫu và khi xử lý bằng HNO 3 37% 50

22 Bảng 3.20 : Kết quả phân tích iot di động trong mẫu đất 54

23 Bảng 3.21 Kết quả phân tích iot trong mẫu nước 54

24 Bảng 3.22: Kết quả phân tích iot trong mẫu trứng vịt 54

25 Bảng 3.23: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất đồi ở Thái Nguyên

56

26 Bảng 3.24: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất vườn và đất ruộng ở Hà Nội và Thái Nguyên 56

27 Bảng 3.25: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu nước ở khu vực Thái Nguyên và Hà Nội 57

28 Bảng 3.26: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu trứng mua tại chợ ở Hà Nội 58

MỞ ĐẦU

Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với sức khỏe conngười, chúng có trong thành phần của các enzym, điều khiển sự hoạt động củacác cơ thể sống , cho nên các nguyên tố vi lượng không những duy trì sự sống

mà còn đảm bảo cho sự phát triển của con người cả về thể chất lẫn trí tuệ.Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự phát triển của cơ thể như quátrình tổng hợp hocmon tuyến giáp, duy trì thân nhiệt, phát triển xương, quátrình biệt hóa và phát triển của não cũng như hệ thần kinh của bào thai

Thiếu iot sẽ gây hiện tượng tuyến giáp không đủ lượng hocmon cầnthiết, dẫn đến nồng độ hocmon trong máu thấp gây tổn thương não và các cơquan khác trong cơ thể Hiện tượng này được gọi là rối loạn “Thiếu iot”.Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới (WHO) Hiện tại trên toàn cầu cókhoảng 1,5 tỷ người sống trong các vùng thiếu iot và có nguy cơ mắc cácchứng bệnh thiếu iot, trong đó có hơn 20 triệu người mắc chứng bệnh đần độn.Việt Nam cũng nằm trong vùng thiếu iot theo số liệu điều tra quốc gia

về tình trạng thiếu Iot năm 1992 cho thấy có tới 84% dân số Việt Nam trongtình trạng thiếu iot : trong đó 16% thiếu nặng, 45% thiếu vừa và 23% thiếunhẹ, khoảng 10% trẻ em nước ta bị bệnh bướu cổ

Môi trường (khí quyển, thủy quyển, địa quyển) và lương thực, thựcphẩm là nguồn cung cấp Iot cho con người

Hàng ngày khẩu phần iot đưa vào cơ thể dưới 100g thì sẽ xảy ra hiệntượng thiếu iot Bướu cổ và các bệnh rối loạn do thiếu iot là những bệnh nangiải Giải pháp để phòng chống hiện tượng rối loạn thiếu iot là trộn lẫn iot vàomuối ăn cho nhân dân dùng hàng ngày Đối với những bệnh nhân nặng dùngmuối iot không đạt được kết quả mong muốn, người ta phải điều trị bằng biệnpháp tích cực hơn như tiêm hay cho uống dầu thực vật có gắn iot (Lipiodol)hoặc các viên nén có hàm lượng iot cao theo chỉ định của bác sỹ điều trị

Khi phân tích môi trường hay các nguồn nước, lương thực và thực phẩmcủa một vùng địa lý, người ta thấy hàm lượng của iot trong các đối tượng này

có liên quan đến tỷ lệ những người mắc bệnh bướu cổ

Bệnh bướu cổ sinh ra không phải chỉ do hàm lượng iot trong các đốitượng không khí, nước uống, lương thực và thực phẩm thấp mà còn do cácyếu tố vi lượng khác nữa Chẳng hạn hàm lượng canxi trong đất, trong nướcquá cao, do tập quán sinh hoạt ăn uống của các dân tộc, do cơ địa của từngngười v.v…Vì thế cho nên một số nơi mặc dù hàm lượng iot trong lươngthực, thực phẩm cao như: Hải Phòng, Thái Bình …vẫn có tỷ lệ người mắcbệnh bướu cổ đáng kể

Để đánh giá vi lượng iot trong đất, nước, lương thực và thực phẩm cần phảinghiên cứu tìm được phương pháp phân tích có độ nhạy, độ lặp lại và độ chínhxác cao, như các phương pháp phân tích quang học hiện đại (AAS,AES,…)phương pháp động học xúc tác, phương pháp điện hóa hiện đại (Von -ampehòa tan, hấp phụ,…) phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phươngpháp phóng xạ, phương pháp kích hoạt Nơtron…

Song các phương pháp này đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng, đắt tiền,chưa phù hợp với đa số các phòng thí nghiệm hiện có ở nước ta

Xuất phát từ những lý do trên, trong luận văn này chúng tôi đặt cho mìnhnhiệm vụ nghiên cứu để tìm một phương pháp phân tích iot đơn giản có thể

áp dụng cho các phòng thí nghiệm cơ sở, đó là phương pháp trắc quang VIS dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ Đểtăng độ nhạy của phương pháp chúng tôi sẽ kết hợp với phương pháp chiết đểtách và làm giàu iot đồng thời loại trừ ảnh hưởng của lượng thuốc thử dư

UV-Chương I TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT

1.1.1.Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [ 1],[1 ’ ]

Iot tên Hy Lạp Iodes, nghĩa là “tím”, sau này hiệp hội quốc tế về hóa lýthuyết và ứng dụng gọi là Iodine, là nguyên tố hóa học, ký hiệu là I, nguyên tử số

là 53

Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự sống của các sinh vật

Iot là nguyên tố ít hoạt động nhất, có độ âm điện thấp nhất trong cáchalogen Giống như các nguyên tố nhóm VIIA (họ halogen ), iot tự do thường

ở dạng phân tử có công thức I2

Iot có thể thu được ở dạng tinh khiết bằng cách đun nóng hỗn hợp KIvới CuSO4 Iot có thể điều chế từ nguồn tảo bẹ, rong biển và một số loài câykhác, do chúng có khả năng hấp thụ và tích tụ iot trong cơ thể Để điều chế iot

từ nguồn nguyên liệu này, người ta lấy rong biển khô, đốt thành tro rồi hòatan tro vào nước sau đó lọc lấy dung dịch, cô dung dịch đến khi muối kết tinhlắng xuống (muối kết tinh là các muối clorua, sunfat) Gạn lấy phần nướctrong (có muối của iot) Dùng khí clo hay MnO2 và H2SO4 để oxi hóa I- trongdung dịch thành I2 Cho I2 thăng hoa ta sẽ thu được iot Nguồn nguyên liệuchính để điều chế I2 là nước giếng khoan dầu mỏ

Hơi iot gây khó chịu cho mắt và màng nhày, khi tiếp xúc với thời giankéo dài = 8 giờ trong bầu không khí có nồng độ I2 1mg/m3

Khi thao tác nếu để dây iot vào da có thể gây bỏng

1.1.2 Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1]

Iot tinh khiết có màu tím xẫm iot có tính thăng hoa, hơi iot có màu tím,mùi khó chịu và gặp lạnh sẽ kết tinh lại (không qua thể lỏng)

Bảng 1.1 Trình bày một số đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot

Bảng1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot

Tinh thể Iot Cấu tạo trực giao

Tính chất vật lý Trạng thái Rắn

Điểm nóng chảy 113,7 K (236,660F)

Thể tích phân tử 1.10- 6m3/mol

Nhiệt bay hơi (I2) 41,57 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy (I2) 15,52 kJ/mol

Nhiệt dung riêng 54,41J/ kgK (ở 250C)

127 I  100% Rất ổn định

129 I Tổng hợp 1,57.107 năm  - 0,194 129Xe

131 I Tổng hợp 8,0207 ngày  - 0,194 131Xe

128 I Tổng hợp 25 phút

Iot cũng giống như Cl2, Br2 nó có thể tạo nhiều hợp chất với các nguyên

tố hóa học, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác trong nhómVIIA và iot có tính chất hơi giống với kim loại

Iot tan trong các dung môi hữu cơ: nếu dung môi hữu cơ là các hợp chấtkhông chứa oxi như CHCl3, CCl4, CS2, C6H6, etxăng tạo thành dung dịchmàu tím; nếu dung môi hữu cơ trong phân tử có chứa oxi như rượu, ête,xêton tạo thành dung dịch màu nâu

Iot hòa tan ít trong nước( ở 25oC độ tan của I2 trong nước là 0,34 g I2/l)tạo ra dung dịch màu vàng Iot tan nhiều trong dung dịch nước có chứa I- vì

có phản ứng I2 +I- = I3-, dung dịch I3- có màu nâu và có tính chất của một hỗnhợp gồm I2 và I-

Iot có phản ứng với dung dịch tinh bột loãng tạo dung dịch màu xanh,màu xanh sẽ biến mất khi đun nóng dung dịch, nhưng để nguội màu xanh sẽxuất hiện trở lại dung dịch tinh bột loãng được dùng làm chỉ thị để nhận biết

và chuẩn độ iot

Hợp chất của iot thường gặp là các muối natri và kali: NaI, KI, NaIO3, KIO3,

1.1.3 Vai trò của Iot đối với sinh hóa người [1],[2]

Đối với con người iot là nguyên tố vi lượng cực kỳ quan trọng trong cơthể người, iot chỉ chiếm 4.10-5% trọng lượng cơ thể (15-23mg), nhưng nóđóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của cơ thể cả về thể chất lẫn trítuệ.Trên 75% iot trong cơ thể tập trung ở tuyến giáp, phần còn lại được phân

bố trong các mô tuyến vú, dịch tiêu hóa, thận, nước bọt Iot tồn tại ở dạng Ihoặc gắn với protein vận chuyển lưu thông trong cơ thể

-Chức năng quan trọng nhất của iot là tham gia tạo hocmon T3 (triiotothyronin)

và T4 (thyroxin) Hocmon tuyến giáp đóng vai trò quan trọng trong việc điềuhòa phát triển cơ thể, hoạt động của hocmon tuyến giáp rất cần cho sự pháttriển bình thường của não, làm tăng quá trình biệt hóa của tế bào não và thamgia vào chức năng của não bộ Chính vì vậy các hocmon tuyến giáp T3 vàT4 rất cần cho sự phát triển chức năng của não và hệ thống thần kinh Không

đủ iot để tạo hocmon tuyến giáp sẽ gây ra rối loạn nội tiết, các rối loạn nàyđược biểu hiện thành các chứng bệnh đần độn, thiểu năng tuyến giáp và bệnhbướu cổ [3], [4], [5], [6]

Bệnh đần độn xảy ra trong quá trình phát triển của bào thai, thiếu iot gây

ra hiện tượng sẩy thai liên tiếp, thai chết lưu hoặc đứa trẻ sinh ra bị đần độn

do não bị tổn thương vĩnh viễn, thần kinh, trí tuệ và thể chất chậm phát triển,

có thể gây ra câm, điếc, lùn, khả năng tư duy học tập kém v.v

Thiểu năng tuyến giáp do cơ thể không nhận đủ hocmon tuyến giáp dolượng hocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra bệnh với những biểu hiệnchậm chạp, lờ đờ, buồn ngủ, da khô và táo bón

Bệnh bướu cổ là hiện tượng tuyến giáp to hơn bình thường, lượnghocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra nhiều hocmon kích thích tuyếngiáp làm cho tuyến giáp phình to thành bướu

Theo khuyến nghị của tổ chức y tế mỗi ngày người trưởng thành cần150g iot, phụ nữ có thai 175g, phụ nữ cho con bú 200g Liều lượng lêntới 1000 g iot/ ngày có thể coi là an toàn

Iot có trong thực phẩm tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: I-, dạng iot

vô cơ tự do, dạng hữu cơ

Iot được dùng làm thuốc khử trùng, dung dịch iot trong cồn có nồng độ3% dùng để khử trùng vết thương

Các đồng vị của iot được sử dụng nhiều trong hóa hữu cơ, ngành y.Đồng vị 128I dùng trong y tế để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyếngiáp, đồng vị 131I được dùng để điều trị ung thư tuyến giáp

1.1.4 Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở việt nam

Trong môi trường iot phân bố không đồng đều hàm lượng gần đúng củaiot trong các thành phần môi trường được trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lượng iot trong môi trường đất nước

ở vùng hay bị lũ lụt hoặc đồng bằng có các sông lớn

Vòng tuần hoàn của iot trong môi trường có thể mô tả như sau: iot dễ bịrửa trôi từ đất đi vào các nguồn nước rồi ra biển Từ nước biển iot theo nướcbốc hơi đi vào không khí Một phần iot được trở lại đất, nước theo mưa,lượng iot được bổ sung theo mưa không đủ, vì vậy đất và nước ở nhiều vùngluôn thiếu iot, đặc biệt là các vùng núi cao Các sản phẩm nông nghiệp nhưlương thực, thực phẩm, các gia súc chăn nuôi ở các vùng này cũng mangdấu ấn thiếu iot Con người sinh sống bằng các loại sản phẩm đó cũng chịuhậu quả thiếu iot, mắc chứng bệnh chung là bướu cổ

*Trên thế giới, theo đánh giá của WHO và UNICEF có khoảng 29% dân

số thế giới (1570 triệu người) có nguy cơ thiếu iot, trong đó ít nhất có 655triệu người bị tổn thương não; 11,2 triệu người bị đần độn [8],[9]

Hiện nay có 110 nước có vấn đề thiếu iot ở các vùng Mỹ La tinh , Châu

Âu, vùng Andit và Himalaya nơi mà iot bị sói mòn bởi mưa và băng

Tại Trung Quốc năm 1978 có làng tới 80% người dân mắc bệnh bướu

cổ, 11% bị đần độn Tại vùng núi Jawa (indonexia) lượng iot trung bình thấp,

có tới 70% người bị mắc bệnh bướu cổ (1972)

* Ở Việt Nam sự thiếu hụt iot ở mức trầm trọng Năm 1993, UNICEF vàbệnh viện nội tiết trung ương tiến hành khảo sát tại một số điểm ngẫu nhiêntrên toàn quốc bằng cách khám bướu cổ và xác định lượng iot niệu, kết quảcho thấy 94% dân số bị thiếu iot [10] Cũng theo số liệu của UNICEF [11]năm 1993 về tỷ lệ bướu cổ và lượng iot niệu đã được thống kê trên bản đồ.

A Tỷ lệ bướu cổ (0 )

=

Dựa theo kết quả khảo sát cho thấy, các tỉnh Lao Cai, Sơn La, CaoBằng, Yên Bái, Nghệ An là những tỉnh có số người mắc bệnh bướu cổ cao.Đánh giá mức độ thiếu iot theo iot niệu được trình bày trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot

Iot niệu (g / dl) Mức độ rối loạn thiếu iot

Chất lượng và hiệu quả tách được biểu diễn bằng phương trình Demter, chiều cao đĩa lý thuyết của một cột H phụ thuộc vào tốc độ pha động

Van-CU U

B A

Trong đó A - hệ số khuyếch tán xoáy của các phân tử chất

B – hệ số khuyếch tán phân tử

B Iot niÖu (g / dl)

C – tốc độ trao đổi giữa 2 pha

U – tốc độ tuyến tính của pha động

Chiều cao H càng nhỏ thì hiệu quả tách càng lớn Tổng số đĩa lý thuyếtcủa một cột tách n được tính bằng chiều dài l của cột (cố định ) chia cho chiềucao đĩa lý thuyết H

l n H



Phương pháp sắc ký được phân chia như sau:

- Theo cơ chế tách (hấp phụ, phân bố, trao đổi ion)

- Theo sự phân loại các pha trong sắc ký (lỏng – lỏng, lỏng – khí, lỏng – rắn)

- Theo công cụ sử dụng để tiến hành (sắc ký bản mỏng, sắc ký khí, sắc

ký lỏng hiệu năng cao)

1.2.1.1 Sắc ký bản mỏng

Quá trình tách hợp chất bằng sắc ký bản mỏng xảy ra khi cho pha động

di chuyển qua pha tĩnh Chất hấp phụ trong pha tĩnh ở sắc ký bản mỏng đượcrải thành một lớp mỏng trên tấm kính hoặc tấm kim loại Các cấu tử đượcdịch chuyển trên lớp mỏng theo hướng pha động với tốc độ khác nhau Kếtquả thu được một sắc đồ trên lớp mỏng [12]

Các đại lượng đặc trưng cho sắc ký lớp mỏng là:

* Hệ số di chuyển Rf: là tỉ số của khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tâmvệt sắc kí (I) và khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tuyến dung môi (Io)

0

f

I R I

Giá trị Rf đặc trưng cho sự tương tác giữa hoạt chất – dung môi –chất hấp thụ Để đánh giá khả năng tách các vệt trên sắc đồ ta dùng 2 đạilượng sau:

+ Rf là hiệu giá trị Rf của 2 cấu tử lân cận nhau

+ K là hệ số tách được tính bằng tỉ số hệ số phân bố của 2 cấu tử A (KA)

ở nước ta sắc ký bản mỏng được áp dụng nhiều trong phân tích môitrường, nhưng chưa có công trình nào áp dụng cho việc tách iot [13]

Trên thế giới, phương pháp sắc ký lớp mỏng đã được áp dụng trongnhiều lĩnh vực nghiên cứu, và cũng được sử dụng trong phân tích iot [13]

1.2.1.2 Sắc ký khí

Là quá trình tách các chất trong cột tách ở trạng thái khí, chất mang mẫu

là chất khí Vì vậy chỉ có thể tách được hỗn hợp các khí, nếu là hỗn hợp chấtlỏng hay chất rắn thì phải hoá khí đã Thường chỉ tách được các chất rắn dễhoá khí (ở = 2500C) [12] Trong sắc ký khí, pha tĩnh là chất rắn, còn pha động

là một chất khí hay hỗn hợp khí Chất khí này mang khí cần phân tích vàocột để thực hiện quá trình tách, nó chuyển động liên tục trong suốt quá trìnhtách với tốc độ xác định Pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên tương

tác cần thiết để tách các cấu tử khỏi nhau Sự thay đổi pha tĩnh và các thông số

làm việc sẽ ảnh hưởng đến tương tác giữa khí mang, chất mang rắn và cấu tử cầntách Khí mang dùng trong sắc ký thường là N2, H2, He… để phân tích lượng vết,khí mang phải tinh khiết ( 99,99%) Vật liệu làm cột trong sắc ký khí có thể làmbằng kim loại hay thuỷ tinh

Phương pháp sắc ký khí là một trong những phương pháp hiện nay được

sử dụng nhiều trong phân tích môi trường, nó có thời gian phân tích nhanh, độ

nhạy cao, hiệu quả tốt Bonner và các cộng sự đã dùng muội grafit có diệntích bề mặt riêng 100m2/g làm chất nhồi cột Dùng cột này phát hiện được cáckhí độc có chứa lưu huỳnh như: SO2, H2S, (CH3)2S…với hàm lượng chỉ mấychục ppb.

Phương pháp sắc ký khí cũng được dùng để xác định thành phần dầu mỏ

và các sản phẩm của chúng Ngoài ra cũng được dùng để phân tích lươngthực, thực phẩm, các loại dược phẩm.v.v

1.2.1.3 Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Phương pháp này dùng các chất nhồi cột nhỏ mịn, cột cũng có kích cỡnhỏ nên để thực hiện quá trình tách, phải dùng áp xuất cao để đẩy chất lỏngqua cột Chính những điều kiện đó làm cho phương pháp này có nhiều ưuđiểm hơn so với sắc ký lỏng cổ điển đó là tốc độ nhanh, độ tách tốt, độ nhạycao (ví dụ dùng detector UV – VIS thì độ nhạy đạt 10-9g, dùng detector huỳnhquang, điện hoá đạt 10-12g) cột tách dùng được nhiều lần, mẫu thu lại dễ vìkhông bị phá huỷ [12], [15]

HPLC được sử dụng rất rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khácnhau HPLC có khả năng tách được cả các hợp chất

+ Các hợp chất cao phân tử, ion thuộc các đối tượng sinh học, y học+ Các hợp chất không bền

+ Các hợp chất dễ nổ, kém bền nhiệt.v.v…

Phương pháp HPLC là một trong những phương pháp tách, xác định iot

và các nguyên tố halogen tốt nhất trong các phương pháp phân tích hiện đại,đạt độ nhạy, độ chính xác cao, có thể xác định nhiều chất trong cùng một mẫu

1.2.2 Phương pháp chiết

Hàm lượng iot trong đất, nước, lương thực, thực phẩm nói chung rất

thấp cỡ ppb – ppm, vì vậy người ta thường dùng phương pháp chiết để làmgiàu, tăng độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác của phép xác định

Nguyên tắc của phương pháp chiết dựa trên sự tách chất bằng các dungmôi hữu cơ, do độ tan của chất trong các dung môi khác nhau Nếu hoà tanchất A vào 2 dung môi không trộn lẫn (thường là nước – nc và dung môi hữu

cơ - hc), khi cân bằng nồng độ chất A trong 2 dung môi sẽ tuân theo định luậtphân bố Nerst: “ở một áp xuất và nhiệt độ nhất định, nếu chất tan A khôngphân li hoặc liên hợp trong 2 dung môi thì tỷ số nồng độ chất tan trong 2 dungmôi là một hằng số (gọi là hằng số phân bố D0)

 

 nc

hc o

nc

hc

A

A o

a

a

D 

aAhc, aAnc là hoạt độ của chất A trong tướng hữu cơ và tướng nước

Ngoài hằng số phân bố D0, người ta còn dùng khái niệm độ chiết R

Độ chiết R được xác định bằng tỉ số giữa khối lượng G’ của chất chiết A

so với khối lượng ban đầu G của nó

% 100

% 100

D G

G R

o o

Trong đó: nc

hc

V r V

 ; Vnc và Vhc là thể tích pha nước và pha hữu cơ (ml) Người ta chia chất chiết A ra làm các loại sau:

* Chất chiết A không điện ly, khi đó sự phân bố A vào 2 tướng

Anc Ahc

ở trạng thái cân bằng, hằng số phân bố và độ chiết được tính theo cáccông thức đơn giản trên

* Chất chiết A là chất điện li

Khi chất chiết A là chất điện ly ví dụ A là một axit yếu, quá trình phân

bố trở nên phức tạp và phương trình cân bằng giữa 2 pha:

HA

+ 0

100 1

r [H ] D

K





Nếu [H+ ] >> ka thì Ka/[H+] = 0 khi đó D = D0

Tương tự như vậy khi A là một bazơ yếu ta cũng tính được D và R của dungdịch kiềm

* Chiết chất lưỡng tính

Hằng số phân bố và độ chiết của chất điện ly lưỡng tính phụ thuộc vào pHkhá phức tạp vì chất điện li lưỡng tính sẽ tồn tại ở nhiều dạng trong cả 2 pha Khi ở trạng thái cân bằng, khối lượng G của chất điện ly lưỡng tính A là

G =  [Ay x ] hc Vhc +  [A y x ] nc Vnc

V A

y x



 ( )

Hằng số phân bố D sẽ được tính theo độ phân li và tồn tại cụ thể từngchất giữa 2 pha

* Chiết tập hợp liên hợp ion

Việc chiết liên hợp ion chỉ xảy ra ở pH xác định và tập hợp ion chỉ cókhả năng thực hiện ở pH mà tại đó các thành phần (tức axit hay bazơ) đồngthời tồn tại

Để đảm bảo chiết tốt, chất bị chiết phải bị solvat hoá yếu bởi các phân tửH2O và tan tốt trong dung môi chiết

Chất bị chiết là liên hợp ion thì nó bị chiết càng tốt nếu những cation vàanion trong thành phần càng kị nước

Những liên hợp ion tạo bởi một cation và một anion và đặc biệt là ionmột điện tích luôn bị chiết tốt hơn những liên hợp ion có thành phần khác Bằng tính toán người ta thấy có thể chiết các ion vô cơ một cách thuậnlợi bằng cách cho nó liên kết với các phối tử hữu cơ để tạo thành những tậphợp ion mà trên mỗi đơn vị điện tích có khoảng 10-15 nguyên tử cabon.Người ta chia chiết liên hợp ion thành mấy loại sau:

Anion v« c¬

kh«ng mµu (1)

Nguyªn tè

kh«ng mµu

Phèi tö

Anion h÷u c¬

cã mµu (2)

Nguyªn

tè

Thuèc thö h÷u c¬

cã gèc SO

(4)

Co

2

SO3O

O=N

SO3_

Phản ứng tạo liên hợp ion là cơ sở của các phương pháp trắc quang,chiết trắc quang, huỳnh quang xác định nhiều kim loại Nói chung các liênhợp ion thường có hệ số hấp thụ mol tương đối lớn nên rất nhạy vì vậy chophép xác định lượng rất nhỏ các chất

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG IOT

1.3.1 Phương pháp chuẩn độ [16]

Nguyên tắc chung của phương pháp này là chuyển tất cả các dạng củaiot có trong mẫu phân tích về dạng I-, sau đó dùng iodat IO- 3 để oxi hoá I - vềdạng I2, chuẩn độ lượng I2 giải phóng bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 với chỉthị hồ tinh bột

5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

Phương pháp này có độ nhạy thấp, chỉ dùng để phân tích iot với hàmlượng lớn 5 – 50mg

Ưu điểm của phương pháp này là dễ thao tác, không cần máy móc đắt

tiền, nhanh Zhao Guiging và cộng sự [17] đã lắp hệ thống chuẩn độ tự động;

ghép nối với máy tính, tìm cách chuẩn độ Cl-, Br -,I- trong nước đạt độ nhạy

và độ lặp lại cao

13.2 Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phương pháp UV-VIS)

Nguyên tắc của phương pháp này là chuyển các dạng iot có trong mẫuphân tích về dạng I-, sau đó dùng NaNO2 oxi hoá I- thành I2, chiết I2 sinh rabằng CCl4, toluen…, sau đó đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở max =657nm Bằng phương pháp chiết này đã làm tăng độ nhạy lên đến 10-6 mol/l.[18] Bulinski R và cộng sự [19] đã dùng N- N’ di (- Hidroxipropyl) – o –phenylene diamin xác định iot trong sữa và trong khí, phương pháp này có độnhạy cỡ ppm và hàng chục ppb Salinao F và cộng sự [20] đã dùng 2–

oximiodimedone và dithiosemicacbazon làm thuốc thử để xác định IO- 3 vàBrO3-; đo ở bước sóng 400nm, phương pháp xác định được 0,24 – 5g IO3-/ml

và 0,16 – 3,6g BrO- 3/ml.

Cục bảo vệ môi trường và hiệp hội bảo vệ sức khoẻ Hoa Kỳ đã xácđịnh I- bằng cách dùng KHSO5 oxi hoá chọn lọc thành I2, I2 sinh ra cho phảnứng với 4, 4’,4’’ - metyliclynetris (N-N-dimetylanilin) (thường gọi là thuốcthử Leueo Crystal Violet- không màu) tạo thành hợp chất màu tím đậm.Phương pháp này đã được dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định iot.Phức hấp thụ cực đại ở  = 592nm và khoảng tuân theo định luật Lambert-beer là 50 - 600 g/l

Để xác định vi lượng iot người ta thường dùng phương pháp trắc quangđộng học xúc tác dựa trên phản ứng oxi hoá khử giữa Ce (IV) và As (III)trong môi trường axit [21]

2Ce (IV) + As (III)

Hàm lượng iot trong mẫu được xác định bằng sự giảm độ hấp thụ quang ( = 370nm) A của dung dịch trước và sau phản ứng với thời gian cố định,khi có mặt chất xúc tác là iot, A tỷ lệ với nồng độ của iot trong dung dịch.Người ta cũng dựa vào phản ứng giữa clopromazin với H2O2[22] Khi cómặt iot tạo ra sản phẩm trung gian có màu đỏ, bền trong môi trường axit vàhấp thụ cực đại tại  = 525nm Tốc độ phản ứng tỷ lệ với nồng độ I- trongdung dịch.Phương pháp này có ưu điểm là xác định được riêng rẽ các dạng

I-, IO- 3 và được sử dụng rộng rãi để phân tích iot trong mẫu nước.Phương pháp này ít được sử dụng để phân tích iot trong các đối tượng lươngthực và thực phẩm bởi vì trong các đối tượng này rất phức tạp, làm giảm hiệuứng xúc tác của iot

1.3.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP –

AES) và phổ khối plasma (ICP – MS)

Với phương pháp ICP – AES, mẫu sau khi chuyển thành dung dịch,được bơm trực tiếp vào nguồn kích thích plasma (ICP) có nhiệt độ khoảng

60000C, ở nhiệt độ đó mẫu bị nguyên tử hoá hoàn toàn và bị kích thích rồiphát ra bức xạ có bước sóng xác định Đo cường độ bức xạ (Ipx) tại bước sóngđặc trưng cho nguyên tố cần xác định (là iot), từ đó suy ra hàm lượng của iot

có trong mẫu

Với phương pháp ICP – MS, mẫu cũng được bơm trực tiếp vào nguồnplasma ICP, ở đó nguyên tử đã bị ion hoá, các dòng ion được đưa vào hệ phân

tích khối lượng để tách các ion dựa vào tỷ số m

Z (m, z là khối lượng và điện

tích ion) Dòng ion sau khi tách được đưa vào detector để chuyển thành tínhiệu định lượng

Tác giả[23] đã dùng phương pháp ICP – MS để định lượng iot trongnước tiểu với khoảng tuyến tính 0,1 - 10g I-/dl Phương pháp ICP – MS cũngnhư phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) được xem là phương pháp “chuẩnvàng” để định lượng vết và siêu vết iot

1.3.4 Phương pháp điện hoá

1.3.4.1 Phương pháp điện cực chọn lọc ion [24]

Điện cực chọn lọc ion dùng trong phương pháp đo thế để định lượng iot

là điện cực màng rắn, được chế tạo từ AgI/Ag2S, có cấu trúc như sau: Ag /AgCl/KI 0,1M/ màng rắn AgI + Ag2S / dung dịch phân tích / KCl/AgCl/Ag Thế đo được phụ thuộc vào lg [I-] Phương pháp này bị Cl- và SO32- cảntrở vì vậy phải tách các ion này khỏi dung dịch trước khi đo Trong quá trình

đo iot, điện cực thường bị một màng bao phủ nên phải làm sạch màng phủtrên điện cực

Phương pháp này được dùng để xác định iot trong H2O Có một số tácgiả dùng để xác định iot trong nước tiểu, sữa nhưng kết quả kém chính xác

1.3.4.2 Phương pháp cực phổ dòng một chiều (DC)

Trong phương pháp này, người ta chuyển iot trong mẫu thành IO- 3 sau

đó ghi cực phổ DC của ion IO3- trong nền NaCl hay KCl IO3- bị khử trêncực giọt thuỷ ngân theo phản ứng

IO3- + 6H+ + 6e = I- + 3H2O

Quá trình phản ứng điện hoá có sự tham gia của 6e nên phương phápnày có độ chính xác khá cao Phương pháp này cho phép xác định nhữngnồng độ iot cỡ 10-6 M

1.3.4.3 Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC)

Phương pháp này dựa vào tính thuận nghịch của quá trình oxi hoá I- thành I2

2 I- + 2e I2

Chiều cao pic tỷ lệ với nồng độ I- Dùng phương pháp đường chuẩn vàphương pháp thêm để định lượng I-

1.3.4.4 Phương pháp Von – ampe hoà tan [25]

Trong phương pháp này, I- được tích luỹ trên bề mặt điện cực giọt thuỷngân tĩnh ở dạng Hg2I2 bằng một thế điện phân trong một thời gian nhất định.Sau đó Hg2I2 tích luỹ được hoà tan bằng quét thế catot Quá trình hoà tan điệnhoá sẽ tạo pic ở thế – 0,33v (với điện cực so sánh là điện cực calomen) Chiềucao của dòng pic hoà tan Hg2I2 tỷ lệ với nồng độ I- trong dung dịch Phươngpháp này xác định được I- trong khoảng 0,13 – 10,2g I-/l

Anion S2- cản trở phép xác định, loại trừ S2- bằng cách axit dung dịch để

S2- tạo thành H2S, rồi sục không khí để đuổi hết H2S, sau đó chỉnh pH dungdịch về 8 rồi mới tiến hành phân tích

Phương pháp Von -ampe hoà tan có thể xác định lượng nhỏ iot, cho kếtquả nhanh, chính xác, độ lặp lại cao Song phương pháp này không đượcdùng để phân tích các mẫu lương thực và thực phẩm vì ảnh hưởng của nền

quá lớn, kết quả phân tích không chính xác Chủ yếu là dùng để phân tích Itrong nước

-1.3.5 Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) [26]

Trong phương pháp này, người ta thường dùng đồng vị phóng xạ của iot

128I có thời gian bán huỷ ngắn (25 phút) để phân tích iot

Nguyên tắc của phương pháp này là dùng một chùm nơtron kích hoạtvào mẫu phân tích và đo bức xạ gama được giải phóng bởi 128I Giới hạn pháthiện của phương pháp này khoảng 91 ppb Mặc dù phương pháp kích hoạtnơtron có độ nhạy cao, nhưng ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm là rất lớnnhư 56Mn, 27Mg, 24Na, 28Al và 43K

Các nguyên tố phóng xạ này cũng phát ra mức năng lượng như 128I Đểloại trừ ảnh hưởng của các nguyên tố phóng xạ trên, người ta thường nghiêncứu sử dụng các nguồn kích hoạt và thời gian kích hoạt khác nhau

1.4 MỘT SỐ KỸ THUẬT VÔ CƠ HOÁ MẪU ĐỂ XÁC ĐỊNH IOT

1.4.1 Kỹ thuật vô cơ hoá ướt

Nguyên tắc chung của kỹ thuật này là dùng các axit mạnh, các axit cótính oxi hoá mạnh, hỗn hợp các axit hoặc hỗn hợp axit đặc và một chất oxihoá để phân huỷ mẫu

Để xác định iot trong thực phẩm, tác giả Takashi [27] đã sử dụng hỗnhợp HNO3 13M + HClO4 9M + H2SO4 18M đun ở nhiệt độ 2300C để vô cơhoá mẫu Sau đó iot được xác định dựa trên hiệu ứng xúc tác của phản ứnggiữa Clopromazin với H2O2 trong môi trường H2SO4

Phương pháp vô cơ hoá ướt không phù hợp cho phân tích hàng loạt mẫu

vì thời gian xử lý kéo dài, phải sử dụng một lượng lớn axit nên có nguy cơ bịnhiễm bẩn

1.4.2 Kỹ thuật vô cơ hoá bằng lò vi sóng [28]

Cơ chế của sự phân huỷ mẫu bằng lò vi sóng là sử dụng năng lượng visóng để đun nóng dung môi và mẫu được đựng trong bình kín

Phân huỷ mẫu bằng lò vi sóng, lượng axit dùng ít hơn, thời gian phânhuỷ ngắn hơn, đảm bảo chất phân tích không bị mất và không bị nhiễm bẩn

do môi trường bên ngoài

1.4.3 Kỹ thuật vô cơ hoá khô [28]

Kỹ thuật vô cơ hoá khô là kỹ thuật nung mẫu trong lò nung nhiệt độ 4500 –

7500 (tuỳ thuộc vào bản chất và liên kết từng loại mẫu mà chọn nhiệt độ thíchhợp) Khi nung các chất hữu cơ có trong mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và hơiH2O Sau khi nung, cặn hoà tan còn lại được xử lý tiếp bằng dung dịch axithay muối phù hợp để chuyển hết chất phân tích trong cặn hoà tan vào dungdịch, sau đó xác định chất phân tích theo phương pháp đã chọn

- Kỹ thuật vô cơ hoá khô gồm 2 loại:

* Vô cơ hoá khô không dùng tác nhân vô cơ hoá mẫu

Là quá trình xử lý sơ bộ mẫu bằng cách nung mẫu ở một nhiệt độ thíchhợp trong một thời gian nhất định để phá vỡ cấu trúc dạng ban đầu của mẫuphân tích, đốt cháy các chất hữu cơ để chuyển nó sang một hợp chất khácđơn giản, dễ tan bằng các dung môi thích hợp (dung dịch axit, kiềm) để đưahoàn toàn chất cần phân tích vào dung dịch, sau đó xác định chất phân tíchtheo phương pháp đã chọn

Phương pháp này không dùng được đối với những chất dễ bay hơi khinung, làm mất một lượng chất phân tích, kết quả sẽ sai

* Vô cơ hoá khô có dùng tác nhân vô cơ hoá mẫu

Đó là quá trình xử lý mẫu nhờ tác dụng của nhiệt (500 – 7000C) và cóthêm các tác nhân vô cơ để giảm nhiệt độ nung, hạn chế sự mất mát của một

Sau khi nung, hoà tan mẫu bằng dung dịch axit, lọc lấy dung dịch đểđịnh lượng iot Chú ý khi lọc dung dịch không dùng giấy lọc Whatman vìgiấy lọc này có thể hấp phụ iot

1.5 KẾT LUẬN PHẦN TỔNG QUAN

Iot là một nguyên tố vi lượng quan trọng trong dinh dưỡng người vàđộng vật nói chung Trong cơ thể người iot được phân bố ở nhiều tổ chứckhác nhau như máu, sữa, nước bọt, nước tiểu, tóc…

Thiếu iot sẽ gây rối loạn cơ thể, biểu hiện qua một số chứng bệnh nhưbướu cổ, đần độn, thần kinh…

Mỗi ngày mỗi người cần 200g iot

Nguồn cung cấp iot cho người là nước sinh hoạt, lương thực, thực phẩm

Để đánh giá vi lượng iot trong nước, đất, lương thực thực phẩm Cầnphải phân tích thường xuyên Phương pháp phân tích không những có độchính xác, độ nhạy cao mà còn phải phù hợp với cơ sở vật chất hiện có trongnhiều phòng thí nghiệm

Với lý do trên chúng tôi chọn phương pháp tạo phức màu của iot vớithuốc thử Fucsin bazơ rồi đo bằng các máy đo màu thông thường mà hầu hếtcác phòng thí nghiệm ở cơ sở đều có Theo chúng tôi nghĩ hướng giải quyếtnày có thực tế hơn mặc dù độ nhạy của phương pháp này có kém hơn so vớicác phương pháp phân tích hiện đại như AAS, AES, điện hoá, kích hoạtnơtron, động học xúc tác

Chương 2

THỰC NGHIỆM

Nguyên nhân con người mắc bệnh thiếu hụt iot là do môi trường thiếuiot Quá trình chuyển hoá iot từ môi trường vào người là qua đường thức ăn,nước uống Chu trình đó được mô tả bằng sơ đồ sau:

Như vậy có thể khẳng định một điều là đất ở vùng nào giàu iot thìnước ở vùng đó cũng có hàm lượng iot cao, cây trồng vật nuôi ở nhữngvùng đó cũng chứa hàm lượng iot cao Cuối cùng con người sử dụng nguồnnước, lương thực, thực phẩm có hàm lượng iot cao thì sẽ tránh được sựthiếu hụt iot

Để đánh giá mức độ thiếu hụt iot đối với con người, cần phân tích đểđánh giá hàm lượng iot có trong đất, nước và trong lương thực, thực phẩm

Con ng êi

VËt nu«iC©y trång

Với mục đích đó, đồng thời để xây dựng được phương pháp phân tích cóthể sử dụng rộng rãi, trong luận văn này chúng tôi đặt ra nhiệm vụ sau:

1- Nghiên cứu phương pháp đo quang để phân tích hàm lượng iot bằngphản ứng đơn giản dễ thực hiện

2- Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích iot trong một số đối tượngmôi trường: đất, nước, thực phẩm

3- Dùng phương pháp thêm và phương pháp thống kê xác suất để đánhgiá các kết quả phân tích thu được

- Máy đo độ hấp thụ quang JASCO V – 530 UV – VIS

Spectrophotometer của Nhật Máy thiết kế đo được giải phổ hấp thụ từ

200 -1100nm Nguồn đèn deterium khi đo phổ tử ngoại (200 - 400nm), nếu đo

ở vùng phổ khả kiến (400 - 1100nm) thì dùng đèn halogen

Ánh sáng của nguồn được hội tụ và đi vào bộ phận tạo đơn sắc bởi cách

tử và hội tụ ở khe ra Nguồn sáng này được chia thành hai tia, một tia đi quadung dịch phân tích, một tia đi qua dung dịch so sánh

Ánh sáng đi tới detetor chuyển tín hiệu thành tín hiệu điện, sau khiđược chỉnh đồng bộ, chuyển thành tín hiệu số đi vào bộ vi xử lý Tín hiệu saukhi được xử lý bằng bộ vi xử lý và hiển thị dữ kiện dưới dạng số hạng phổ

2.2 CÁC HOÁ CHẤT

Các hoá chất dùng trong nghiên cứu đều thuộc loại PA, pha trong nướccất hai lần

KI PA Việt Nam

Tetracloruacacbon PA Trung Quốc

Cách pha chế một số dung dịch

* Dung dịch chuẩn KI Cân trên cân phân tích 0,2600g KI, cho vàobình đình mức 1000ml, thêm khoảng 100ml nước cất, lắc đều đến tan hết.Định mức thành 1000ml Dung dịch vừa pha có nồng độ I- là 200mg/l

* Pha dung dịch KI 1mg/l: lấy 5ml dung dịch KI 200mg/l pha loãngthành một lít

* Dung dịch NaNO2 0,1M: Cân 3,5 gam hoà tan bằng nước cất thành 1 lít

* Dung dịch HCl 5M : Lấy 410 ml HCl đặc pha loãng thành 1 lít

* Dung dịch Fucsin bazơ (30mg/l): Cân 30mg Fucsin bazơ, hoà tan trongnước nóng Để nguội và pha thành 1 lít

- Bản chất của phương pháp mà chúng tôi nghiên cứu là

Iot trong môi trường phần lớn nằm ở dạng I-, dùng NaNO2 oxi hoáchuyển về dạng I2 Dưới tác dụng của các bazơ hữu cơ có màu như mêtyl tím,malachit xanh, brilliant xanh, Fucsin bazơ… phân tử iot bị phân cực, sẽ liênkết tĩnh điện với phân tử Fucsin bazơ tạo thành liên hợp ion, màu của liên hợpion này giống với màu của thuốc thử Fucsin bazơ nhưng Fucsin bazơ là hợpchất phân cực, còn liên hợp ion là hợp chất không phân cực

Vậy ta có thể dùng phương pháp chiết để tách liên hợp ion ra và đo màu,

từ đó tính được hàm lượng iot có trong mẫu phân tích

Trên cơ sở lập luận đó, quá trình nghiên cứu của chúng tôi được thựchiện theo các bước sau:

- Khảo sát ảnh hưởng pH của môi trường đến quá trình chiết thuốc thử vàcác dung môi hữu cơ

- Sử dụng phương pháp cố định một thành phần [29] để khảo sát ảnhhưởng pH của môi trường nước đến sự tạo thành hợp chất liên hợp ion vàkhảo sát lượng thuốc thử tối ưu

- Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất liên hợp ion

- Khảo sát khả năng chiết hợp chất liên hợp ion

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành hợp chất liên hợp ion

- Khảo sát khoảng tuyến tính của độ hấp thụ quang A và nồng độ iot

- Sử dụng phương pháp thêm và phương pháp thống kê xác suất để kiểmtra độ đúng và độ chính xác, xác định LOD, LOQ

- Xây dựng quy trình phân tích

- Xác định hàm lượng iot trong mẫu giả và một số mẫu đất, nước, thực

phẩm …

2.4 QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM ĐƯỢC TIẾN HÀNH NHƯ SAU

2.4.1 Giới thiệu về Fucsin bazơ

1.1 Fucsin bazơ có công thức cấu tạo như sau

Nếu R là H thì công thức phân tử là C19H18N3Cl và phân tử lượng là 323,8

1.2 Tính chất

Fucsin bazơ là những tinh thể xanh lá cây sẫm, sáng ánh

Độ hoà tan trong 100g dung môi: nước 0,26g (260C), rượu 5,9g (250C).Tan tốt hơn trong nước nóng cho dung dịch màu hồng, dung dịch này có độhấp thụ quang cực đại ở  = 487,1nm và 543,9nm Kết tinh từ dung dịch nước

có ngậm 4 H2O

1.3 Ứng dụng

Dung dịch sunfua Fucsin (thuốc thử anđêhit) dùng để xác định brôm vàcác chất oxi hoá bằng phương pháp đo quang

Người ta đã nghiên cứu phản ứng màu của fucsin bazơ với SO2[30]

Sử dụng Fucsin bazơ để xác định AuCl- 4, TaF5 -… [31] bằng phươngpháp chiết trắc quang

2.4.2 Cơ chế tương tác giữa I 2 với các chất màu bazơ hữu cơ

Tương tác giữa iot và các chất màu bazơ hữu cơ như tím tinh thể, malachitxanh, brilliant lục, rodanin, fucsin bazơ…không phải là phản ứng trao đổi, axitbazơ hay oxi hoá khử v.v… mà là phản ứng tạo liên hợp ion Các chất màu bazơhữu cơ là các chất phân cực mạnh [32], khi chúng tương tác với I2, làm cho phân

tử I2 phân cực I+ - I - do sự chuyển dời của các điện tử trong phân tử Hai phân

tử chất màu bazơ hữu cơ và iot đều phân cực, các cực trái dấu sẽ hút nhau do lựchút tĩnh điện tạo thành hợp chất liên hợp Cực dương của phân tử iot đã phân cựctương tác với cực âm của phân tử chất màu bazơ hữu cơ và cực âm của phân tửiot này sẽ tác dụng với cực dương kia của phân tử thuốc thử, bởi vì khoảng cáchgiữa hai đầu cực của phân tử iot ngắn hơn giữa hai đầu cực của phân tử thuốcthử Phân tử iot nằm gọn trong lỗ hổng của các phân tử thuốc thử gần như theo

cơ chế hấp phụ của lực hút tĩnh điện tạo thành tổ hợp chất màu bazơ – iot Tổhợp liên hợp màu này dễ dàng bị chiết bởi các dung môi như benzen, toluen,diclometan, dicloetan, tetracloruacacbon…Trong khi đó các phân tử thuốc thửlại phân cực nên chúng không bị chiết bởi các dung môi này Lợi dụng tính

chất này ta có thể dùng các dung môi không phân cực để chiết tách hợp chấtliên hợp ion giữa iot với chất màu bazơ hữu cơ khỏi thuốc thử dư Chính vìvậy phản ứng này có độ chọn lọc tốt

Để yên để tách pha Tách pha hữu cơ vào bình định mức 25ml Tiếnhành chiết lại 2 lần nữa, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ Thêm dung môihữu cơ tới vạch, lắc và trộn đều Đo độ hấp thụ quang (A) của dịch chiếtFucsin bazơ tại bước sóng hấp thụ cực đại của hợp chất fucsin bazơ – iot Ghicác kết quả thu được và biện luận trong mục bàn luận kết quả thực nghiệm

2.4.3.2 Ảnh hưởng pH của môi trường đến sự hình thành hợp chất liên hợp ion giữa fucsin bazơ và iot

Chuẩn bị một dãy dung dịch có pH thay đổi, còn tất cả các cấu tử khácđều như nhau Lấy 5ml dung dịch KI 1mg/l, 1ml dung dịch NaNO2 0,1M 1mldung dịch HCl 2M và 3ml dung dịch Fucsin bazơ Thêm tiếp 1ml NaOH 2M

để trung hoà với 5ml dung dịch đệm có pH = 1, 2, 3, 4, 5, 6 vào phễu chiếtđược đánh số từ 1, 2, 3, 4, 5, 6 Thêm nước cất tới thể tích 25ml và lắc trộn.Tiến hành chiết hợp chất liên hợp fucsin bazơ – iot 3 lần, mỗi lần bằng 5mldung môi hữu cơ Dịch chiết được thu vào bình định mức 25ml Định mứcdịch chiết bằng dung môi hữu cơ, lắc trộn đều Đo độ hấp thụ quang (A) củadung dịch thu được tại bước sóng hấp thụ cực đại của hợp chất liên hợp fucsinbazơ và iot

2.4.3.3 Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất fucsin bazơ – iot