xác định hàm lượng chì trong rau xanh

xác định hàm lượng chì trong rau xanh

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin được gửi tới PGS_TS Nguyễn Đăng Đức lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất Thầy là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Hóa Học – Đại Học Thái

Nguyên cùng toàn thể các bạn sinh viên lớp cử nhân hóa k5 đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân của tôi luôn động viên, giúp đỡtôi hoàn thành tốt đề tài của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên : Tháng 8 năm 2010

SV : Hoàng Thị Thanh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……….…2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……… 6

1.1.Giới thiệu chung về rau xanh……….…6

1.1.1 Vai trò của rau xanh……… 6

1.1.2 Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau……… 6

1.1.3 Một số tiêu chí an toàn về rau……….…7

1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì……….7

1.2.1 Một số đặc điểm và hằng số vật lý của chì……….7

1.2.2 Tính chất lý học của chì……… 8

1.2.3 Tính chất hóa học……… 8

1.2.4 Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế……… 11

1.2.5 Các ứng dụng của chì……….11

1.2.6 Độc tính của chì……….13

1.3 Các phương pháp xác định chì……… 13

1.3.1 Phương pháp phân tích hóa học……… 13

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ……….15

1.4 Các phương pháp xử lý mẫu phân tích để xác định chì………… 17

1.4.1 Kỹ thuật xử lý ướt bằng axit mạnh đặc nóng……….18

1.4.2 Kỹ thuật xử lý khô……….18

1.5 Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử……….…19

1.5.1 Cấu tạo và tính chất của PAN……… 19

1.5.2 Khả năng tạo phức của PAN……… 20

1.6 Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch………20 CHƯƠNG 2:

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 22

2.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu……… 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu, nội dung, hóa chất, thiết bị nghiên cứu……… 22

2.2.1 Xác định hàm lượng chì trong rau xanh bằng phương pháp chiết-trắc quang……….22

2.2.2 Chuẩn bị hóa chất……….22

2.2.3 Dụng cụ thí nghiệm……… 23

2.2.4 Cách tiến hành thí nghiệm……… 23

2.3 Một số phương pháp định lượng……….24

2.3.1 Phương pháp đồ thị……… 24

2.3.2 Phương pháp thêm……… 25

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……….27

3.1 Nghiên cứu sự tạo phức Pb2+-PAN……… 27

3.1.1 Phổ hấp thụ của PAN……… 27

3.1.2 Nghiên cứu sự tạo phức Pb2+-PAN……… 28

3.1.3 Các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb2+-PAN……… 29

3.1.4 Xác định thành phần phức Pb2+-PAN bằng phương pháp tỉ số mol……… 30

3.1.5 Xác định khoảng tuân theo định luật Beer……… 33

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định chì Xây dựng phương trình đường chuẩn xác định chì……… 35

3.2.1 Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang và nồng độ phức Pb2+-PAN……….35

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức Pb2+-PAN……….36 3.2.3 Xây dựng đường chuẩn khi có mặt

các ion dưới ngưỡng gây cản……… 36

3.3 Xác định hàm lượng chì trong các mẫu rau……… 37

3.3.1 Đối tượng lấy mẫu……… 37

3.3.2 Xử lý mẫu………38

3.4 Xác định nồng độ ion Pb2+ trong mẫu………38

KẾT LUẬN……… 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO………41

MỞ ĐẦU

Trong đời sống con người rau xanh luôn là nguồn thực phẩm quan trọng và cầnthiết, rau là thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn hằng ngày, là nguồn cung cấpvitamin, khoáng chất, chất xơ…vì vậy vấn đề làm thế nào để có rau xanh an toàn đã

và đang được đặt ra Việc sử dụng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật,thuốc trừ sâu, diệt cỏ, đã dẫn đến sự ô nhiễm môi trường đất, nước, và khi quyển, do

đó làm cho rau xanh cũng bị nhiễm một số kim loại nặng như As, Cd, Pb…tạo ra cácđộc tố gây bệnh cho con người.Vì vậy việc phân tích để xác định hàm lượng các kimloại nặng trong rau xanh sẽ góp phần đánh giá chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩnrau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam.Từ những lý do chúng đó tôi đã chọn thực

hiện đề tài “xác định hàm lượng chì trong rau xanh ”.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về rau xanh

1.1.1 Vai trò của rau xanh

+ Rau xanh có chứa nhiều sinh tố, khoáng chất, và chất xơ nên rau rất cần thiếtcho cơ thể người Rau có thể ăn đươc dưới dạng lá, hoa, củ quả…

+ Những loại rau ăn lá phổ biến như: rau muống, rau cải, rau ngót…

+ Những loại rau ăn quả như: bầu, bí, củ cải, cà rốt…

+ Rau xanh không những là thực phẩm cần thiết hằng ngày mà nó còn là các vịthuốc chữa bệnh dễ tìm, dễ sử dụng như:

• Bắp cải: là thuốc làm dịu cho bệnh nhân thấp khớp đau dây thần kinh hông,thống phong… Đặc biệt nó là loại thuốc chữa bệnh mất ngủ dành cho người lo

âu và suy nhược thần kinh

• Rau muống là rau mọc bò trong các ao hồ, ruộng nước Rau có vị ngọt, mát,

có tác dụng thanh nhiệt giải độc lợi tiểu

• Cải thìa có nhiều vitamin A, B, C, trong đó có nhiều vitamin C Cải thìa có tácdụng thanh nhiệt, lợi tiểu, ngăn ngừa bệnh ngoài da

• Ngoài ra còn có rất nhiều loại rau có nhiều công dụng khá nữa như rau lang,nấm, trà xanh…

Tóm lại rau xanh giúp cải thiện tình trạng sức khỏe như tăng cường khả năngmiễn dịch của cơ thể để phòng chống các bệnh tật, chống stress và tăng cương minhmẫn, vì vậy nên sử dụng nhiều rau quả tươi trong khẩu phần ăn hằng ngày

1.1.2 Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau

Có nhiều yếu tố gây ô nhiễm cho rau chủ yếu là các yếu tố sau:

+ Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

+ Dư lượng kim loại nặng

+ Do sinh vật gây bệnh…

Trong thuốc bảo vệ thực vật và phân bón chứa một số kim loại nặng, trong quátrình sử dụng các kim loại này bị rửa trôi xuống ao hồ gây ô nhiễm đất, nước từ đótưới lên rau gây ô nhiễm cho rau

Nguồn nước thải của các khu công nghiệp chứa rất nhiều kim loại nặng sẽchuyển trực tiếp vào rau xanh

1.1.3 M ột số tiêu chí an toàn về rau

Bảng 1: giới hạn tối đa kim loại chì trong thực phẩm (QĐ số 46/2007/ QĐ_BYT 19/12/07)

0.1 Rau bắp cải( trừ rau

cải xoăn), rau ăn lá

0,3

1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì (Pb)

1.2.1 Một số đặc điểm và hằng số vật lý của chì

 Tổng quát

Tên, ký hiệu, số hiệu: chì, Pb, 82

Phân loại: kim loại mềm

Khối lượng riêng 11340kg/m3

Độ cứng: 1.5

 Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử: 207.21 đvC

Bán kính nguyên tử: 180 pm

Bán kính cộng hóa trị: 147 pm

Bán kính vanderwaals: 202 pm

Cấu hình electron (Xe) 4f145d106s26p2

Trạng thái oxy hóa: 2,4

Cấu trúc tinh thể: lập phương tâm diện

Ngoài ra còn có Pb205 tổng hợp nhân tạo, có thời gian bán hủy là 1,53.107 năm

Pb204 chiếm 1.4% có thời gian bán hủy là 1,4.1017 năm

Pb + X2 = PbX2

 Ở nhiệt độ thường chì bền với nước do có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độcao nó tách dần màng oxit bao bọc bên ngoài và tiếp tục tác dụng:

2Pb + 2H2O +O2 = 2Pb(OH)2

 Chì có thế điện cực âm, nên về nguyên tắc nó có thể tan trong axit, tuy nhiênchì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit sunfuric loãngdưới 80% do bị bao bọc bởi lớp muối khó tan( PbCl2 và PbSO4) Nhưng với dungdịch đậm đặc hơn của các axit đó thì chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ

đã chuyển thành hợp chất tan

PbCl2 +2HCl = H2PbCl4PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào chì tương tác như một kim loại :

3Pb + 8HNO3(L) = 3Pb(NO3)2 +2NO + 4H2OChì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 2CH3COOH + O2 = 2 Pb(CH3COO)2 + 2H2O

 Với dung dịch kiềm, chì có thể tương tác khi đun nóng giải phóng H2:

Pb + 2KOH +2H2O = K2[Pb(OH)4] +H2

b Hợp chất

 Chì đioxit PbO2 là chất ở dạng tinh thể màu nâu-đen có tính lưỡng tính nhưngtan trong kiềm dễ hơn trong axit Khi đun nóng PbO2 mất dần lõi biến thành các oxittrong đó chì có số ôxi hóa thấp hơn

 PbO là chất rắn có 2 dạng: α −PbO màu đỏ và β −PbO có màu vàng, PbO tan

ít trong nước, nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi PbO tan ít trong axít

và kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí tạo Pb3O4

 Oxít hỗn hợp của chì :

Các ô xít Pb2O3 và Pb3O4 đều chứa Pb(II) và Pb(IV) nên là ôxít hỗn hợp

Ôxít hỗn hợp Pb2O3 (hay PbO.PbO2) được xem là chì (II) metaplombat PbPbO3

Ôxít hỗn hợp Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2) được coi là chì (IV) orthoplombat Pb2PbO4Chì metaplombat được tạo nên khi nhiệt độ nhiệt phân PbO2 ở nhiệt phân PbO2 ở

300oC hoặc đun nóng muối chì (II) trong không khí

4PbCO3 + O2 = 2Pb2O3 +2CO2Chì orthoplombat hay còn được gọi là minium, nó là chất ở dạng bột màu đỏdacam Nó tác dụng với H2SO4 loãng hay HNO3 tạo muối Pb(II) và PbO2

Pb3O4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 +PbO2 +2H2OPb3O4 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + PbO2 +2H2OMinium ít tan trong nước và độc đối với môi trường Khi đun nóng bị phân hủythành PbO và O2 ở 550oC

Minium dùng chủ yếu để sản xuất thủy tinh phalê, men đồ sứ, đồ sắt, làm chấtlàm chất màu cho sơn

Minium được điều chế bằng cách đun nóng PbO hay PbCO3 trong không khí 6PbO + O2 = 2Pb3O4

6 PbCO3 + O2 = 2Pb3O4 + 6CO2

PbI2 + 2KI = K2[PbI4 ]PbCl2 + 2HCl = H2[PbCL4 ]

 Các hyđrôxít:

Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước, khi đun nóng dễ mấtnước tạo thành ôxít.

Tan trong axít tạo muối Pb2+ :

Pb(OH)2 + HCl = PbCl2 +2H2O

1.2.4 Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế

Kim loại chì ít phổ biến, trữ lượng của nó trong thiên nhiên là 1,6.10-4 % tổng sốnguyên tử vỏ của quả đất

Phương pháp điều chế chì gồm 2 giai đoạn: đốt cháy galen (PbS) để chuyển galenthành oxit, rồi khử oxit kim loại bằng than cốc trong lò đứng

2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2

PbO + C = Pb + CO

1.2.5 Các ứng dụng của chì

Chì và các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của conngười Chì dùng để làm ắcqui, pin, dùng làm dây cáp điện, đầu đạn, các ống dẫntrong công nghiệp hóa học Ngoài ra chì còn có khả năng hấp thụ tốt các tia phóng

xạ, tia rơnghen nên được dùng để làm tấm ngăn các phóng xạ hạt nhân (ứng dụnglàm tường của phòng thí nghiệm phóng xạ)

 Chì dùng làm tấm điện cực trong ắcqui chì

Ắcqui chì gồm những cực là những tấm kim loại của chì và antimon(9%) phíangoài có chát lớp bột nhão của chì và nước Những tấm cực dương nối liền với nhauđặt xen kẽ với những tấm cực âm cũng nối liền với nhau, nhúng trong dung dịchH2SO4 38 % Do xảy ra phản ứng:

PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O Nên trên mặt tấm điện cực có lớp PbSO4 khó tan Khi cho dòng điện một chiều

đi qua ắc qui, ở các cực xảy ra các phản ứng sau:

(-) PbSO4 +2e + 2H+ = Pb + H2SO4

(Pb2+ + 2e = Pb )(+) PbSO4 - 2e + SO42- + 2H2O = PbO2 + 2 H2SO4

Sơ đồ phản ứng chung là :

2 PbSO4 + 2 H2O  tích diê n→ Pb + PbO2 +2 H2SO4Như vậy sau khi được tích điện, tấm cực âm của acqui biến thành tấm chì xốp,tấm cực dương biến thành tấm PbO2 xốp và nồng độ H2SO4 tăng lên

Khi nối 2 cực của acqui với một dây dẫn thì có dòng điện chạy qua Dòng điệnsinh ra nhờ phản ứng:

Cực âm cực dương

Pb - 2e + SO42- = PbSO4 PbO2 + H2SO4 +2e + 2H+ = PbSO4 + 2H2O ( Pb +2e = Pb2+ ) (Pb4+ +2e = Pb 2+)

Sơ đồ phản ứng chung là:

Pb + PbO2 +2 H2SO4 →ph ngó dien 2 PbSO4 + 2 H2O

Mỗi acqui chì đều cho điện thế khoảng thế 2V, mắc nối tiếp 3 hay 6 acqui đó lại

sẽ được bộ acqui 6V hay 12V theo ý muốn

 Chì được sử dụng trong thành phần của mầu sơn

Chì trắng hay chì (II) cacbonat (PbCO3) đã từng được sử dụng rộng rãi để sơn bềmặt trong nhà Các hợp chất chì khác như chì cromat (PbCrO4) màu vàng chói được

sử dùng như phẩm nhuộm màu, cung cấp màu sắc cho nước sơn Chì trắng khôngtan trong nước làm cho sơn không thấm nước và lau chùi với độ bền cao Chìcacbonat có thể trung hòa các sản phẩm mang tính axít làm mục rữa các loại dầubóng trong nước sơn, vì thế lớp sơn phủ có độ bám không chảy nhão và chống nứttrong thời gian lâu hơn

Tuy nhiên do tính độc hại của chì nên ngày nay hầu hết sơn chì đều bị cấm sửdụng Ngày nay sơn chì được dùng trong việc phục chế và bảo trì các tác phẩm nghệthuật, các di tích kiến trúc

1.2.6 Độc tính của chì

Chì và các hợp chất của nó rất độc đối với con người và động vật Đối với thực vật thìkhông gây hại nhiều nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ thâm nhập vào cơ thểngười và động vật qua đường tiêu hóa

Chì có khả năng thay thế hàng loạt các kim loại giữ chức năng bình thường trong cơ thểnhư canxi, sắt, kẽm Do đó với hàm lượng nhỏ của chì trong máu sẽ làm ngăn cản quátrình sử dụng ôxi để tạo thành năng lượng cho quá trình sống Ở nồng độ cao hơn gây nênthiếu ôxi cho các tế bào cơ thề làm rối loạn chức năng của thận và phá hủy não…

1.3 Các phương pháp xác định chì

1.3.1 Phương pháp phân tích hóa học [4]

 Phương pháp phân tích khối lượng

+ Nguyên tắc chung: Phân tích khối lượng là phương pháp định lượng hóa học,trong đó người ta đo chính xác bằng cân khối lượng của chất cần xác định haynhững hợp phần của nó đã được tách ra ở trạng thái tinh khiết hóa học hoặc dướidạng hợp chất có thành phần biết trước

+ Cách tiến hành: Ta thường hòa tan mẫu phân tích trong dung môi thích hợp đểchuyển toàn bộ lượng kim loại cần xác định dưới dạng ion, chế hóa dung dịch bằngcác thuốc thử thích hợp để kết tủa hoàn toàn dưới dạng hợp chất khó tan

+ Phương pháp này đơn giản, không cần sử dụng máy móc hiện đại đắt tiền Đểđạt được độ chính xác cao thì yêu cầu phải chọn những điều kiện thích hợp và nhữngthao tác phức tạp Phương pháp này chỉ dùng để phân tích với hàm lượng lớn, khôngdùng để xác định lượng vết

 Phương pháp phân tích thể tích

+ Nguyên tắc: Phân tích thể tích là phương pháp xác định hàm lượng các chấtdựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác( được gọi làdung dịch chuẩn) được thêm từ buret vào dung dịch của chất định phân, vừa tácdụng đủ với tất cả lượng chất định phân đó Thời điểm đã thêm lượng thuốc thử tác

dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương, thời điểm kêt thúc chuẩn

độ là điểm cuối Để nhận biết điểm điểm tương đương người ta dùng những chất gây

ra những hiện tượng mà ta có thể quan sát bằng mắt như sự đổi màu, xuất hiện kếttủa… những chất đó gọi là chất chỉ thị

+ Cách tiến hành: Đối với chì có 3 cách

Chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA, chỉ thị ET_00 ( CriocromT đen)

Chuẩn độ ngược Zn2+ với EDTA là dung dịch chuẩn, chỉ thị ET_00

Chuẩn độ thay thế: dùng ZnY2- chỉ thị ET_00

Cách 1: chuẩn độ trực tiếp Pb 2+ với chỉ thị ET_00

Pb2+ tạo phức bền với EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm song cũng rất dễ thủyphân, do đó trước khi tăng pH ta cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặctrietanolamin rồi mới chuẩn độ,

Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb 2+ bằng Zn 2+

Cho Pb2+ tác dụng với 1 lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH =10,sau đó chuẩn độ lượng dư EDTA bằng Zn2+ đã biết nồng độ với chỉ thị ET_00

Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+H2Y2- + Zn2+ = ZnY2- + 2H+ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh biếc)

Cách 3: Chuẩn độ thay thế.

Do PbY2- có đọ bền lớn hơn ZnY2- trong môi trường đệm amoni nên Pb2+ sẽ đẩy

Zn2+ ra khỏi ZnY2- Chuẩn độ Zn2+ sẽ xác định được Pb2+

Pb2+ + ZnY2- = PbY2- + Zn2+

ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh biếc)

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ

a Phương pháp điện hóa [1]

 Phương pháp cực phổ:

+ Phương pháp cực phổ là theo dõi sự biến đổi giữa cường độ dòng khuếch tán

và thế Trong quá trình điện phân khi chất phân tích chuyển đến điện cực chỉ bằngkhuếch tán

+ Cực phổ là phương pháp điện phân trong những điều kiện đặc biệt:

Chất bị điện phân có nồng độ rất nhỏ 10-3 đến 10-6 M , trong đó cần có mặt chấtđiện ly trơ với nồng độ ít nhất là 100 lần nồng độ của chất bị điện phân, nhờ đó đảmbảo cho quá trình chuyển các chất điện hoạt đến bề mặt điện cực chỉ bằng khuếchtán

Dùng 2 điện cực là điện cực làm việc và điện cực so sánh, điện cực làm việc làđiện cực phân cực, có diện tích bề mặt rất nhỏ( vài mm2) trước đây cực phổ cổ điểndùng điện cực giọt thủy ngân Điện cực so sánh là điện cực không bị phân cực,thường là điện cực calomen hoặc điện cực bạc_bạc clorua

Điện thế đặt vào điện cực là điện thế một chiều, biến thiên liên tục và chậm

 Phương pháp vol_ampe hòa tan:

Về bản chất phương pháp vol-ampe hòa tan cũng giống như phương pháp cựcphổ là theo dõi sự biến đổi dòng khuếch tán vào thế

Ưu điểm của phương pháp vol_ampe hòa tan là có độ nhạy cao từ 10-6 đến 10-8M

và xác định được nhiều kim loại Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu qui trình phântích phức tạp

Tóm lại: Phương pháp điện hóa có độ nhạy khá cao, tuy nhiên độ nhạy bị hạn chếbởi dòng dư, thành phần chất điện ly trơ, cực đại, và các phản ứng điện cực cảntrở…

b Phương pháp quang phổ

 Phương pháp trắc quang [1]

Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tươngtác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khảkiến hoặc hồng ngoại.

Đây là phương pháp định lượng nhưng không đo trực tiếp khối lượng của chấtcần định lượng mà đo độ hấp thụ ( hay mật độ quang ) của dung dịch màu, từ đó suy

ra nồng độ của chất cần định lượng Phương pháp định lượng theo phương trình:

A= ε .C b

A : độ hấp thụ của dung dịch chất màu

ε :hệ số hấp thụ phân tử gam

C: nồng độ chất phân tích

b :bề dày lớp dung dịch màu

Để xác định chì ta chuyển nó về dạng phức Pb2+_PAN trong môi trường pH = 7,sau đó chiết phức này bằng dung môi clorofom CHCl3, rồi đem đo mật độ quang tại

λ= 560nm Từ đó xác định được nồng độ của chì

Phương pháp này có độ nhạy, ổn định và độ chính xác cao Tuy nhiên nhượcđiểm của phương pháp này là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức vớinhiều ion

 Phương pháp phổ phát xạ ( AES) [6]

Trong điều kiện bình thường các điện tử chuyển động trên các quĩ đạo ứng vớimức năng lượng thấp nhất Khi đó nguyên tử ở trạng thái bền vững, trạng thái cơbản Ở trạng thái này nguyên tử không thu và cũng không phát năng lượng Nhưngnếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì trạng thái đó không tồn tại nữa mà điện

tử sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn, khi đó nguyên tử đã bị kích thích, nó tồntại ở trạng thái kích thích trạng thái này không bền vững, nguyên tử chỉ lưu lại ởtrạng thái này khoảng 10-8 giây sau đó lại trở về trạng thái cơ bản ban đầu, làm giảiphóng năng lượng dưới dạng các bức xạ quang học, bức xạ này là phổ phát xạnguyên tử

Phương pháp này có độ nhạy cao có thể tiến hành phân tích đồng thời nhiềunguyên tố trong cùng một mẫu, có độ chính xác tương đối cao, tiêu tốn ít mẫu phântích Tuy nhiên phương pháp này chỉ cho biết thành phần nguyên tố của mẫu phântích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nó.

 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS) [6]

Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát ra nănglượng dưới dạng bức xạ Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếumột chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó thì các nguyên

tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định Lúc này nguyên tử đã nhậnnăng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và chuyển lên trạng thái có mức nănglượng cao hơn Qúa trình đó gọi là quá trình hấp thụ năng lượng và tạo ra phổnguyên tử của nguyên tố đó gọi là phổ hấp thụ nguyên tử

Phương pháp này định lượng theo phương trình:

Aλ= a.Cbtrong đó: Aλ : độ hấp thụ tại bước sóng λ

a: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ chất phân tích

b: hằng số bản chất:

0< ≤b 1 b=1 khi Aλ và C là tuyến tính

b <1 khi Aλ và C không tuyến tính.

Phép đo phổ hấp thụ có độ nhạy và độ chọn lọc cao Phương pháp này khôngphải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích, tốn ít nguyên liệu mẫu, ítthời gian không cần nhiều hóa chất tinh khiết cao Vì vậy phương pháp phân tích nàyđược sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại

1.4 Các phương pháp xử lý mẫu phân tích để xác định chì [2]

1.4.1 Kỹ thuật xử lý ướt bằng axit mạnh đặc nóng

a.Nguyên tắc

Dùng axit mạnh đặc và nóng (HCl, H2SO4), hay axit mạnh đặc và nóng có tínhoxi hóa mạnh (HNO3, HClO4), hoặc hỗn hợp hai axit, hỗn hợp ba axit (HNO3,HClO4, H2SO4)… để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng bằng bình kenđantrong ống nghiệm hay trong lò vi sóng

Lượng axit dùng để phân hủy mẫu thường gấp 10-15 lần lượng mẫu, tùy thuộcmỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hóa học của nó

Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình kenđan, ống nghiệm, cốc…thường từ vài giờ đến vài chục giờ Còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần 30-50phút

b Ưu, nhược điểm

+Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng

+Tuy nhiên thời gian phân hủy mẫu 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 do axit dùng

+Phải đuổi axit dư lâu nên dễ nhiễm bẩn bụi vào mẫu

1.4.2 Kỹ thuật xử lý khô

a Nguyên tắc

Kỹ thuật xử lý khô (tro hóa khô) là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ởmột nhiệt độ thích hợp (khoảng 450-7500C) song thực chất đây chỉ là bước đầu tiêncủa quá trình xử lý mẫu vì sau khi nung mẫu bã còn lại phải được hòa tan bằng dungdịch axit phù hợp thì mới chuyển được các chất phân tích trong tro mẫu vào dungdịch Khi nung các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và H2O

Nhiệt độ nung 450-7500C, tùy thuộc vào bản chất của chất mẫu và chất phân tích,cấu trúc, dạng liên kết của các chất trong mẫu

Thời gian nung từ 5-12 giờ

Các loại chất phụ trợ có tác dụng bảo vệ các chất phân tích không bị mất, gópphần làm cho mẫu được phân hủy nhanh và triệt để hơn.

b Ưu, nhược điểm

+ Thao tác và cách làm đơn giản

+ Không phải sử dụng nhiều axit đăc tinh khiết cao

+ Xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ

+ Đốt cháy hết các chất hữu cơ vì thế dung dịch mẫu thu được sạch

+ Nhược điểm là có thể mất một số chất dễ bay hơi nếu như không có chất phụgia và chất bảo vệ

1.5 Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử [5]

1.5.1 Cấu tạo và tính chất của PAN

Thuốc thử 1-(2-pydizilazo)-2-naphthol (PAN) có công thức cấu tạo:

OH

N

Công thức phân tử: C15H11ON3

Khối lượng phân tử: M=249

PAN là thuốc thử hữu cơ dạng bột màu đỏ, không tan trong nước, tan tốt trongrượu và axeton Vì vậy người ta thường chọn axeton làm dung môi để pha PAN.Tùy thuộc vào PH của môi trường mà thuốc thử PAN có thể tồn tại ở các dạngkhác nhau, nó có 3 dạng tồn tại là: H2Ind+, HInd, Ind- Và có các hằng số phân lytương ứng: pK1= 1,9; pK2= 12,2

1.5.2 Khả năng tạo phức của PAN

PAN là thuốc thử đơn bazơ, các phức tạo được với nó có khả năng chiết và làmgiàu trong dung môi hữu cơ như CCl4, CHCl3, isoamylic, …

PAN có khả năng tạo phức bền với nhiều kim loại cho phức màu mạnh

1.6 Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch.

Có rất nhiều phương pháp để xác định thành phần của phức Ở đây tôi sử dụngphương pháp tỉ số mol

Phương pháp tỉ số mol

Nội dung của phương pháp là thiết lập sự phụ thuộc của D(∆D) vào nồng độ củamột thành phần khi nồng độ của thành phần kia được giữ cố định và ngược lại

Sự phụ thuộc của D(∆D) vào R

M

C

C khi CM = const được biểu diễn bằng hình dướiđây:

Điểm gãy trên đường cong (1) khi đạt tới giá trị D giới hạn là điểm tương ứng với

tỉ số các hệ số tỉ lượng, tỉ số đó bằng tỉ số nồng độ của các chất phản ứng tại điểmtương đương x Nếu điểm gãy trên đường cong không rõ như đường 2 thì phải ngoạisuy bằng cách kéo dài 2 đường thẳng, giao điểm ứng với điểm tương đương x cầntìm

x

Cx/CM

D

12