Nghiên cứu, xác định hàm lượng một số khoáng chất và kim loại khác trong quả xoài huyện cao lãnh, tỉnh đồng tháp bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu, xác định hàm lượng một số khoáng chất và kim loại khác trong quả xoài huyện C o nh, t nh ng háp ằng phương pháp qu ng p

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓ HỌC

NGHỆ AN - 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS)

Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓ HỌC

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa

Nghệ An - 2014

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện và hoàn thành tại phòng thí nghiệm khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh, phòng phân tích thử nghiệm- Trung tâm kỹ thuật thí nghiệm và ứng dụng KHCN- Sở Khoa học và Công nghệ Đồng Tháp

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

 Thầy hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Khắc Nghĩa đã giao đề tài

và tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

 PGS TS Nguyễn Hoa Du và TS Đinh Thị Trường Giang đã đọc và góp nhiều ý kiến quý báo cho luận văn

 Phòng đào tạo sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, các thầy cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm và các bạn đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

 Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn các bạn trong lớp cao học 20 - Hóa Phân tích, người thân, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ trong việc tìm tài liệu nghiên cứu và đã khuyến khích, động viên tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này

Vinh, ngày 19 tháng 09 năm 2014

Cù Huy Thắng

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY XOÀI 3

1.1.1 Phân loại và nguồn gốc 3

1.1.2 Hình thái của cây xoài 4

1.1.2.1 Bộ rễ 4

1.1.2.2 Thân, cành, lá 5

1.1.2.3 Hoa 6

1.1.2.4 Quả 8

1.1.2.5 Hạt 9

1.1.3 Thành phần hóa học 10

1.1.4 Tổng quan về diện tích trồng xoài 11

1.1.5 Đối tượng xoài phân tích 12

1.1.5.1 Xoài cát Hòa lộc 13

1.1.5.2 Xoài cát Chu 13

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN TÍCH 14

1.2.1 Nguyên tố natri 14

1.2.1.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của Na 14

1.2.1.2 Vai trò sinh học của Na 15

1.2.2 Nguyên tố kali 16

1.2.2.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của K 16

1.2.2.2 Vai trò sinh học của K 17

1.2.3 Nguyên tố canxi 18

1.2.3.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của Ca 18

1.2.3.2 Vai trò sinh học của Ca 19

1.2.4 Nguyên tố sắt 19

1.2.4.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của Fe 19

1.2.4.2 Vai trò sinh học của Fe 20

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI 21

1.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 23

1.3.1.1 Nguyên tắc của phương pháp 23

1.3.1.2 Trang bị của phép đo 25

1.3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo AAS 26

1.3.1.4 Phương pháp định lượng trong phép đo AAS 27

1.3.1.5 Ưu nhược điểm của phương pháp 29

1.3.2 Một số phương pháp xác định kim loại vết khác 30

1.3.2.1 Phương pháp cực phổ 30

1.3.2.2 Phương pháp Von- Ampe hòa tan 30

1.3.2.3 Phương pháp trắc quang 31

1.3.2.4 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) và huỳnh quang nguyên tử (AFS) 32

1.3.2.5 Phương pháp ICP-MS 33

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU ĐỂ XÁC ĐỊNH KIM LOẠI 34

1.4.1 Phương pháp xử lý ướt 35

1.4.2 Phương pháp xử lý khô 35

1.4.3 Phương pháp xử lý khô- ướt kết hợp 36

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 38

2.1 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 38

2.1.1 Dụng cụ 38

2.1.2 Thiết bị 38

2.2 HÓA CHẤT 38

2.2.1 Hóa chất 38

2.2.2 Phương pháp chuẩn bị hóa chất 39

2.3 CÁCH TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 39

2.3.1 Lấy mẫu 39

2.3.2 Phương pháp xử lý mẫu xác định kim loại 41

2.3.3 Phương pháp định lượng 42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU ĐỂ ĐO PHỔ 43

3.1.1 Khảo sát chọn vạch đo phổ 43

3.1.2 Khảo sát cường độ đèn catot rỗng (HCL) 44

3.1.3 Chọn khe đo 44

3.1.4 khảo sát loại khí đốt và tốc độ dẫn khí trong phép đo F-AAS 45

3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP ĐO F-AAS 45

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit 45

3.2.2 Ảnh hưởng của các cation và anion trong mẫu 46

3.3 PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN CỦA PHÉP ĐO AAS 46

3.3.1 Khảo sát xác định khoảng tuyến tính 46

3.3.2 Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của Na, K, Ca, Fe 51

3.3.2.1 Nguyên tố natri 52

3.3.2.2 Nguyên tố kali 53

3.3.2.3 Nguyên tố canxi 55

3.3.2.4 Nguyên tố sắt 56

3.4 KHẢO SÁT ĐỘ LẶP LẠI CỦA PHÉP ĐO AAS 58

3.5 KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI 60

3.6 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ KHOÁNG CHẤT VÀ KIM LOẠI KHÁC TRONG QUẢ XOÀI HUYỆN CAO LÃNH TỈNH ĐỒNG THÁP 62

3.6.1 Phương pháp xử lý kết quả phân tích theo phương pháp đường chuẩn 63

3.6.2 Kết quả xác định hàm lượng Na, K, Ca, Fe trong các mẫu xoài 63

3.6.3 So sánh với phương pháp ICP-MS 67

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Hằng số vật lý của Na 15

Bảng 1.2: Hằng số vật lý của K 16

Bảng 1.3: Hằng số vật lý của Ca 18

Bảng 1.4: Hằng số vật lý của Fe 20

Bảng 1.5: Khoảng nồng độ mà các phương pháp có thể xác định được 22

Bảng 2.1: Địa điểm và thời gian lấy mẫu 40

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát vạch đo của Na, K, Ca, Fe 43

Bảng 3.2: Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Na 47

Bảng 3.3: Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của K 48

Bảng 3.4: Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Ca 49

Bảng 3.5: Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Fe 50

Bảng 3.6: Phương trình đường chuẩn, giá trị LOD, LOQ của Na, K, Ca, Fe 57 Bảng 3.7: Kết quả khảo sát độ lặp lại của phương pháp trên mẫu xoài 59

Bảng 3.8: Hiệu suất thu hồi của kim loại Na 60

Bảng 3.9: Hiệu suất thu hồi của kim loại K 61

Bảng 3.10: Hiệu suất thu hồi của kim loại Ca 61

Bảng 3.11: Hiệu suất thu hồi của kim loại Fe 62

Bảng 3.12: Kết quả đo phổ F – AAS đối với nguyên tố Na 64

Bảng 3.13: Kết quả đo phổ F – AAS đối với nguyên tố K 65

Bảng 3.14: Kết quả đo phổ F – AAS đối với nguyên tố Ca 66

Bảng 3.15: Kết quả đo phổ F – AAS đối với nguyên tố Fe 67

Bảng 3.16: So sánh thiết bị ICP – MS với F-AAS tại Mỹ Thọ và Mỹ Hội 68

Bảng 3.17: So sánh thiết bị ICP – MS với F-AAS tại xã Phong Mỹ và xoài cát Chu 68

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cây xoài 5

Hình 1.2: Hoa xoài 6

Hình 1.3: Quả xoài 8

Hình 1.4: Xoài cát Hòa Lộc và xoài cát Chu 14

Hình 1.5: Sơ đồ biểu diễn cấu tạo máy đo AAS 26

Hình 2.1: Máy hấp thụ nguyên tử AAS hãng AA- 6300 Shimadzu 38

Hình 3.1: Đồ Thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Na 47

Hình 3.2: Đồ Thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của K 48

Hình 3.3: Đồ Thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Ca 49

Hình 3.4: Đồ Thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Fe 50

Hình 3.5: Đồ thị đường chuẩn của Na 52

Hình 3.6: Đồ thị đường chuẩn của K 54

Hình 3.7: Đồ thị đường chuẩn của Ca 55

Hình 3.8: Đồ thị đường chuẩn của Fe 56

Hình 3.9: Biểu đồ hàm lượng Na trong mẫu xoài 64

Hình 3.10: Biểu đồ hàm lượng K trong mẫu xoài 65

Bảng 3.11: Biểu đồ hàm lượng Ca trong mẫu xoài 66

Bảng 3.12: Biểu đồ hàm lượng Fe trong mẫu xoài 67

EDL Electrodeless Dis lamp Đèn phóng điện không

điện cực LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện

LOQ Limit of quantity Giới hạn định lƣợng

ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass

Spectrometry

Phổ khối plasma cảm ứng

MỞ ĐẦU

Xoài là cây ăn quả nhiệt đới có giá trị kinh tế cao Do có khả năng thích nghi rộng mà xoài còn được trồng sang cả vùng khí hậu á nhiệt đới Từ năm 1990 trở lại đây ở nước ta diện tích trồng xoài trong cả nước tăng nhanh, do cây xoài mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với một số cây ăn quả khác như chuối, dứa, cam, quýt, đu đủ (Vũ Công Hậu 1996) [6] Diện tích trồng xoài của cả nước 1990 chỉ có

16 000 ha,đến năm 2004 lên tới 79 000 ha, đến năm 2012 lên tới 87.500 ha [9] Theo (Oppenhiemer C, 1947) xoài là cây ăn quả nhiệt đới nhưng có khả năng thích ứng rộng [36] Xoài là cây ăn quả có khả năng thích nghi với nhiều loại đất Ở vùng đất đồi gò, đất cát, đất xám bạc màu cây vẫn phát triển tốt Nhưng trong các yếu tố sinh thái tác động đến cây xoài yếu tố đất đai không phải

là yếu tố hạn chế chính Xoài là loại cây cho thu nhập khá cao Vì vậy cây xoài đó được chú ý phát triển trong chương trình phát triển cây ăn quả ở nước ta [37], [33]

Xoài là trái cây được ưa chuộng, được trồng nhiều Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt tại huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp Xoài được trồng với diện tích lớn Cung cấp cho nhiều cho thị trường trong và ngoài nước

Quả xoài chứa nhiều vitamin A, C, đường (15,4%), các axit hữu cơ và chất khoáng: P, Na, K, Mg, Ca, Fe, Zn nên xoài được sử dụng rộng rãi cả trái chín

và trái già còn xanh Xoài chín được ăn tươi, đóng hộp, làm mứt trái cây, mứt kẹo, kem, sấy khô để tiêu thụ nội địa hay xuất khẩu [25]

Chế phẩm của xoài có thể sử dụng vào nhiều mục đích như: làm dược phẩm, thức ăn cho gia súc… [21]

Tán cây xoài rộng, cao lớn, bộ rễ phát triển khá mạnh và ăn sâu nên được xem là cây trồng để tăng độ che phủ đất và chống xói mòn rất hữu hiệu Trong

chương trình trồng 5 triệu ha rừng, xoài là cây ăn quả được chọn tham gia vào chương trình trồng rừng vừa là cây ăn quả vừa là cây che phủ bảo vệ môi trường Tuy vậy, còn rất ít công trình nghiên cứu về cây xoài, nhiều nhà khoa học Việt Nam mới chỉ nghiên cứu về mặt đặc điểm sinh học, sinh thái và kỹ thuật trồng, chăm sóc, bảo quản, chế biến nhằm nâng cao năng suất cũng như lợi ích kinh tế của cây Quả xoài được đánh giá là loại trái cây ngon, giàu dinh dưỡng

Để xác định một số khoáng chất và kim loại có trong quả xoài có nhiều phương pháp khác nhau Tuy nhiên phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử tỏ ra có nhiều

ưu việt hơn cả Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài:

“Nghiên cứu, xác định hàm lượng một số khoáng chất và kim loại khác trong quả xoài huyện C o nh, t nh ng háp ằng phương pháp qu ng phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)” để làm luận văn tốt nghiệp cho mình

Thực hiện đề tài này, tôi tập trung giải quyết các vấn đề sau:

1 Tối ưu hóa các điều kiện xác định các khoáng chất (Na, K, Ca) và kim loại Fe trong xoài huyện Cao Lãnh bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên

tử

2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo xác định các kim loại trên

3 Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn cho phép đo phổ

4 Xác định giá trị giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) trên nền mẫu xoài huyện Cao Lãnh

5 Đánh giá sai số, độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phương pháp

6 Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lượng một số kim loại Na,

K, Ca, Fe trong quả xoài của huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY XOÀI

1.1.1 Phân loại và nguồn gốc [29]

Tên tiếng Anh: Mango, Common mango, Indian mango

Tên khoa học: Mangifera indica L

Phân loại khoa học

Bộ (ordo): Bồ hòn (Sapindales)

Họ (familia): Đào lộn hột (Anacardiaceae)

Chi (genus): Xoài (Mangifera)

Loài (species): Mangifera indica

Chi Xoài (Mangifera) thuộc họ Đào lộn hột (Anacardiaceae) còn có tên

gọi là quả sài, là những loài cây ăn quả vùng nhiệt đới Người ta không biết chính xác nguồn gốc của xoài, nhưng nhiều người tin là chúng có nguồn gốc

ở Nam và Đông Nam Á, bao gồm miền đông Ấn Độ, Myanma, Bangladesh theo các mẫu hóa thạch được tìm thấy ở khu vực này có niên đại khoảng 25 tới 30 triệu năm trước Trong kinh Vệ Đà có chỉ dẫn tới xoài như là "thức ăn của các vị thần"

Chi Xoài phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Đông Nam Á, trong khi số lượng cao nhất của các loài có ở bán đảo Mã Lai, Borneo và Sumatra Loài xoài trồng đã được thuần hóa ở Ấn Độ khoảng 4.000 năm trước đây Các loài đã được đưa đến khu vực Đông Á từ Ấn Độ khoảng 400-500 trước Công nguyên, sau đó, trong thế kỷ 15 đến Philippines, trong thế kỷ 16 đến Châu Phi và Brazil của Bồ Đào Nha Các loài đã được mô tả cho khoa học bởi Linnaeus năm 1753

Ngoài loài xoài trồng có nguồn gốc ở Ấn Độ, còn có một số loài xoài có nguồn gốc ở Đông Nam Á

Loài xoài trồng gốc Ấn Độ không chịu được khí hậu ẩm ướt, có chồi non màu đỏ, dể bị bệnh nấm mốc sương, quả đơn phôi có màu sáng và hình dạng bình thường

Chủng loại xoài Đông Nam Á có đặc điểm chịu đựng được khí hậu ẩm ướt, có chồi màu lục nhạt hay đỏ, kháng nấm mốc sương Quả của chúng là đa phôi, có màu lục nhạt và dài hình quả thận

Trong số các loài Xoài Đông Nam Á có loài Xoài Đồng Nai (Mangifera dongnaiensis) là cây đặc hữu của Việt Nam Ngoài ra ở Miền Bắc còn có hai loài

gần với cây xoài là cây quéo (Mangifera reba) và cây muỗm (Mangifera foetida) Các loài cây này có lá và quả ăn được như cây xoài, tuy nhiên quả rất nhỏ và chua

Xoài trồng phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay là loài xoài trồng thông dụng có nguồn gốc ở Ấn Độ

1.1.2 Hình thái của cây xoài [29]

1.1.2.1 Bộ rễ

Xoài là cây ăn quả lâu năm Nhờ bộ rễ khoẻ nên cây xoài có thể mọc trên nhiều loại đất khác nhau, chịu được hạn, úng tốt so với các loại cây ăn quả lâu năm khác Bộ rễ bao gồm: rễ cọc, rễ ngang, rễ tơ

Phần lớn rễ tập trung ở tầng đất 0 – 50cm, đặc biệt rễ có thể ăn sâu 3 - 8m Rễ cọc ăn sâu bao nhiêu là tuỳ thuộc vào giống xoài, tuổi cây, loại gốc ghép, cách nhân giống và tình hình quản lý đất cũng như tính chất vật lý của đất

Xoài được xem như là cây ăn quả chịu hạn tốt nhờ bộ rễ ăn sâu, những vùng có hạn kéo dài 4 – 5 tháng xoài vẫn phát triển bình thường [18], [27]

1.1.2.2 Thân, cành, lá

Xoài là loại cây ăn quả thân gỗ mọc rất khoẻ, cây thường xanh, cao to, thân cao tới 10 – 20 m

Hình 1.1: Cây xoài

Sinh trưởng của cành xoài sau khi đã thành thục thì từ chồi ngọn có thể nhú

ra 1 – 7 cành mới, số lượng chồi phát triển trên một cành phụ thuộc vào giống xoài, tuổi cây, thế sinh trưởng và tình hình sinh trưởng của cành Một năm có 3 -

4 đợt lộc tuỳ theo giống, tuổi cây, khí hậu, dinh dưỡng…Cây non ra nhiều lộc hơn cây già hay cây có quả

Lá xoài thuộc loại lá đơn mọc so le, tập trung trên ngọn cành, phía gốc cành

ít lá hơn Lá nguyên, thịt cứng láng bóng mặt sau lá phẳng hoặc lượn sóng, vặn xoắn, hoặc cong về phía sau tuỳ thuộc theo giống

Lá có chiều dài 10 – 15cm, rộng 8 – 12cm Kích cỡ lá ngoài mối quan hệ về dinh dưỡng còn phụ thuộc vào giống xoài [7], [27]

1.1.2.3 Hoa [29]

Hoa ra từng chùm, chùm hoa xoài mọc trên ngọn cành hoặc ở nách lá, có khi không mang lá (chùm hoa thuần), có khi mang theo lá (chùm hoa hỗn hợp) Chùm hoa có chiều dài 10 - 15 cm Cuống hoa có màu sắc khác nhau tuỳ vào giống: Xanh nhạt, xanh vàng, xanh hồng hoặc pha xanh

Hình 1.2: Hoa xoài

Trên trục chung của chùm hoa có 2 – 5 lần phân nhánh Một chùm hoa có

100 – 4000 hoa, một cây tới hàng triệu hoa, hoa xoài nhỏ, đờng kính 2 – 14 mm,

có mùi thơm, có mật dẫn dụ ong Số lƣợng cánh hoa, đài hoa và nhị

Ở cây xoài, mỗi chùm có nhiều hoa song tỷ lệ đậu quả rất ít Thí nghiệm trên giống xoài Haden thụ phấn bằng tay 12000 hoa thì khi thu hoạch chỉ đƣợc

40 quả Trung bình trên một chùm hoa lúc thu hoạch chỉ đƣợc 1 – 2 quả, nhiều chùm không có quả Xoài là cây thụ phấn chéo, thụ phấn nhờ côn trùng là chủ yếu

Một trong những nguyên nhân làm cho xoài đậu quả kém là do thời gian tiếp nhận hạt phấn của nhụy rất ngắn, chỉ trong vài giờ Hoa xoài sau khi nở đã

tự thụ phấn thì bầu nhụy chuyển xanh rất nhanh và bắt đầu phình to Những hoa không được thụ phấn, thụ tinh thì sau khi hoa nở 3 – 5 ngày sẽ héo quắt và rụng

Do ảnh hưởng của các nhân tố bên trong và bên ngoài mà hoa lưỡng tính có thể đến 50% trở lên không nhận được phấn hoa nên tỷ lệ thụ phấn nói chung chỉ đạt khoảng 20 – 30%

Cây xoài từ lúc đậu quả cho đến lúc kết thúc giai đoạn tăng trưởng nhanh thường liên tục rụng quả, tỷ lệ rụng quả chiếm đến 95% trở lên so với số quả ban đầu Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra rằng: nếu sau 12 – 24 giờ thì hạt phấn xoài hoàn toàn không nảy mầm Ở xoài, nhụy thường chín trước, thời gian nhụy có thể tiếp nhận hạt phấn tốt nhất chỉ là lúc mặt trời mọc trong khi đó nhị đực tung phấn chỉ vào khoảng 8 – 10 giờ sáng Sự không trùng lập đó là nguyên nhân chính cản trở đến sự thụ phấn, thụ tinh của xoài

Những nguyên nhân khác thường gặp khiến xoài đậu quả kém là ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh như: Vào thời gian nở hoa gặp mưa, lạnh, độ

ẩm không khí cao, là ảnh hưởng đến hoạt động của côn trùng truyền phấn, sâu, bệnh phát triển mạnh

Ở xoài có hiện tượng tự bất thụ khi cây tự thụ phấn Bởi vậy, trong vườn xoài cần bố trí các loại giống khác nhau để tăng thêm khả năng thụ phấn, thụ tinh, tăng khả năng đậu quả Đặc biệt chú ý khi quy hoạch, xây dựng vườn phải chọn giống cẩn thận, chú ý đến năng suất, tính ổn định, phẩm chất trên cây xoài mẹ… là những biện pháp rất căn bản để nâng cao tỷ lệ đậu quả của các giống xoài chủ lực [7], [27]

Theo một số tác giả trong khoảng thời gian từ 2, 5 – 3 tháng sau khi thụ tinh xoài lớn rất nhanh, sau đó chậm lại

Hình 1.3: Quả xoài

Quả xoài chín có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, loại nhỏ khoảng trên dưới 100g, loại to đến 1,5 kg

Kích thước, ngoại hình quả, màu sắc vỏ quả, hàm lượng xơ, kích cỡ hạt

và số lượng phôi là chỉ tiêu quan trọng để phân biệt giống và chất lượng quả xoài

Nhìn chung những giống xoài có thịt quả mịn, chắc, ít xơ, độ chua ngọt thích hợp không có mùi nhựa thông, phần ăn được chiếm tỷ lệ cao là những giống xoài có chất lượng tốt [7], [27]

1.1.2.5 Hạt

Hạt hình dẹt, rắn, bên ngoài có nhiều thớ sợi Hạt có những lớp vỏ mỏng, màu nâu

Cấu tạo hạt xoài bao gồm:

- Gân: là các sọc theo chiều dài hạt

- Xơ: Ở khắp hạt, dài nhất là ở bụng và lưng hạt

- Lớp vỏ cứng dày màu nâu

- Lớp vỏ màu vàng trong suốt, nằm sát với lớp vỏ cứng

- Bao màu nâu mềm bao quanh lá mầm nối liền với cuống bằng một sợi nhỏ

- Lá mầm: có nhiệm vụ cung cấp dinh dưỡng cho cây con như phôi nhũ của các hạt khác

Sau khi thụ tinh xong hạt bắt đầu phát triển Trong khoảng 7 tuần lễ đầu hạt phát triển rất chậm Sau đó hạt phát triển rất nhanh ở tuần thứ 11 – 12 rồi chậm lại

Sau khoảng 13 tuần thì hạt không lớn nữa và già dần, lúc này chiều dài hạt bằng khoảng 2/ 3 chiều dài quả [27]

có tác dụng chống lại ung thư túi mật

Xoài chứa rất nhiều triptophan, một loại amino axit thiết yếu rất thiếu trong phần lớn các loại cây lương thực, nó là tiền chất của các hocmoon sinh lực serotonin Tổ chức Lương Nông Quốc tế FAO khuyến cáo hỗn hợp thức ăn gồm

kê, đậu cô-ve, đậu phộng, và xoài rất tốt cho trẻ em ở thời kỳ thôi bú Nó chứa đầy đủ vitamin và năng lượng cho trẻ em từ 6-12 tháng tuổi Trong đó carotene

là chất chống oxy hóa mạnh, lọc các chất bẩn có nguy cơ gây ung thư trong cơ thể

Chất mangiferin trong lá xoài là chất chống viêm, lợi tiểu và trợ tim Nó còn có tác dụng diệt vi khuẩn gram dương rất mạnh Nó được điều chế thuốc sát trùng răng miệng Mangiferin còn điều chế thuốc mỏ bôi trị bệnh dời ăn của virus type I

Vỏ xoài chứa 16-20% tannin và cũng có mangiferine Nó sử dụng trong thuốc nam tác động lên màng nhầy của tế bào Nó rất tốt trong cầm máu, sổ mũi, tiêu chảy, viêm loét, thấp khớp

Thành phần dinh dưỡng của trái xoài có trọng lượng 250g gồm có: 1,5 g protein; 1 g chất béo; 30 g chất bột đường; 3 g chất carotenoid (chỉ có dưa hoàng kim cao hơn, 1 trái xoài cung cấp thừa nhu cầu vitamin A trong ngày) 110 g vitamin B1; 125 g vitamin B2 (chỉ thua chanh dây); 2 mg vitamin B3 (chỉ thua chanh dây và ổi); 90 g axit folic (chỉ thua cam và nho); 90 mg vitamin C (chỉ thua cam và đu đủ); 30 mg canxi (chỉ thua quít và cam); 45 mg magie (chỉ thua

đu đủ và chuối); 1 mg sắt (chỉ thua dưa gang, nho, chuối, ổi và mơ); 295 g kẽm (chỉ thua dưa tây, dưa hấu, đu đủ, chuối và ổi); 0,5 g potassium (chỉ thua dưa hấu, dưa gang và chuối)

Theo y học cổ truyền, xoài có tác dụng cầm máu, lợi tiểu, được dùng

để chữa ho ra máu, chảy máu đường ruột, đau răng, rong kinh, trừ giun sán Tất

cả các loại xoài ở Việt Nam đều có thể dùng làm thuốc

1.1.4 Tổng quan về diện tích trồng xoài

Trên thế giới hiện nay có khoảng 87 nước trồng xoài với diện tích khoảng 1,8 đến 2,2 triệu ha Vùng Châu Á chiếm 2/3 diện tích trồng xoài trên thế giới, trong đó đứng đầu là Ấn Độ chiếm gần 70% sản lượng xoài thế giới với 9,3 triệu tấn Thái Lan, Pakistan, Philippin, miền nam Trung Quốc, Zimbabuê, Ghinê, Cônggô, Nam Phi Keynia, Modămbích, Mali, Ai Cập, Brazin, Mêhicô, Hoa Kỳ,

và một số quốc gia khác [25]

Ở Việt Nam, xoài được trồng từ Nam chí Bắc, vùng trồng xoài tập trung từ Bình Định trở vào, nhiều nhất là các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long như: Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Kiên Giang… có diện tích trồng trên

100 ha Tổng diện tích xoài cả nước theo thống kê năm 2010 là 76.700 ha Đồng bằng sông Cửu Long là vùng trồng xoài lớn nhất cả nước với 43.000 ha chiếm trên 49% so với diện tích cả nước, kế đến là vùng Đông Nam Bộ với 21.500 ha

Sản lượng xoài năm 2010 đạt 562.850 tấn, tăng 3,2 lần so với năm 2000; năng suất bình quân cả nước đạt 7,92 tấn

Cây xoài chỉ được trồng chuyên canh ở một số vườn tại huyện Cam Ranh – tỉnh Khánh Hoà, huyện Củ Chi – thành phố Hồ Chí Minh, huyện Xuân Lộc – tỉnh Đồng Nai, huyện Cái Bè – tỉnh Tiền Giang và huyện Cao Lãnh – tỉnh Đồng Tháp Còn lại 95% diện tích xoài được trồng chung với các loại cây ăn quả khác Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến xoài có năng suất và chất lượng thấp trong thời gian vừa qua

Trong quá trình trồng và lai tạo, hiện cả nước có 57 giống xoài các loại, tuy nhiên, chỉ có 4 giống xoài có chất lượng cao là giống xoài cát Hòa Lộc, giống xoài cát Chu, giống xoài Châu Nghệ và xoài Tượng Tuy nhiên, diện tích trồng các giống xoài này còn rất manh mún bởi cái nôi của giống xoài cát Hòa Lộc là tỉnh Tiền Giang hiện tại cũng chỉ mới trồng được 2.000 ha, Đồng Tháp có

873 ha Giống xoài cát Chu có chất lượng cao đứng thứ 2 sau xoài cát Hòa Lộc nhưng hiện chỉ phát triển tập trung ở Đồng Tháp

Cao Lãnh là một huyện nông nghiệp, với diện tích trồng xoài là 3.685 ha, chiếm 40,1% diện tích xoài toàn tỉnh; sản lượng 32.000 tấn chiếm 42,7% sản

lượng xoài toàn tỉnh [Báo Đồng Tháp, 19/04/2013]

1.1.5 Đối tượng xoài phân tích

Kết quả điều tra, khảo sát giống xoài ở một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long thu thập được 90 dòng, giống trong đó có 21 giống có nhiều đặc điểm quý

về năng suất và phẩm chất Những giống có triển vọng là xoài cát Hòa Lộc, cát Trắng, cát Chu, cát Đen, xoài Bưởi [23], [28] Kết quả khảo sát ở Khánh Hòa cho thấy có 22 giống trong đó phổ biến là giống xoài Canh Nông [19]

1.1.5.1 Xoài cát Hòa Lộc [24]

Xoài cát Hòa Lộc là loại quả đặc sản nổi tiếng của vùng đồng bằng sông Cửu Long Xoài cát Hòa Lộc có thể ra trái sau 24 tháng, trọng lượng trung bình 450-600g/trái Dạng quả thuôn dài, tròn mình, eo rốn rõ, đỉnh nhọn, bầu tròn gần cuống Vỏ khi chín vàng tươi, mỏng, phủ lớp phấn trắng mịn, có đốm nhỏ, màu nâu đen, đốm dạng tròn; thịt quả vàng tươi, dày, chắc thịt, mịn, dẻo, ít xơ, rất ngọt, thơm dịu

Xoài được trồng đầu tiên tại xã Hòa Lộc, quận Giáo Đức, tỉnh Định Tường nay là ấp Hòa, xã Hòa Hưng, huyên Cái Bè, tỉnh Tiền Giang Đây được coi là vùng chuyên canh cây ăn trái lớn nhất của huyện Cái Bè

Hiện nay, ngoài Tiền Giang, xoài cát Hòa Lộc còn được nhân giống và trồng chuyên canh tại một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long và vùng Đông Nam Bộ như Đồng Tháp, Bến Tre, Bình Dương, Bình Phước, Đồng Nai…

1.1.5.2 Xoài cát Chu [14], [26]

Xoài cát Chu được trồng nhiều ở tỉnh Đồng Tháp, nhưng trồng nhiều nhất vẫn là ở huyện Cao Lãnh Xoài cát Chu ngày nay được nhà vườn trồng nhiều do

dễ đậu trái và năng suất cao và có vị thơm ngon đặc biệt.

Thịt xoài Cát Chu ít xơ, mềm mà hơi dai, lại rất ngọt và thơm Khi ăn miếng xoài tan nhẹ trong miệng và vị ngọt dịu vẫn còn đọng mãi trên đầu lưỡi Xoài này giàu lượng axit amin rất cần thiết cho cơ thể

Xoài cát chu dễ ra hoa, dễ đậu trái, trái không to, trái trung bình 300 - 350g/trái, dạng trái hơi tròn, vỏ trái màu vàng, mỏng

Chất lượng trái khá ngon, thịt chắc, thơm, không xơ, hạt tròn nhỏ và tỷ lệ thịt ăn được khoảng 78 - 80%

Xoài cát Chu thích hợp nhất vùng đất phù sa, đất thịt pha cát, sét nhẹ, đất nhiều hữu cơ

Hình 1.4: xoài cát Hòa Lộc và xoài cát Chu

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN TÍCH [17], [30]

1.2.1 Nguyên tố natri

1.2.1.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của Na

Natri là kim loại mềm, màu trắng bạc, hoạt động mạnh, và thuộc nhóm kim loại kiềm, nó chỉ có một đồng vị bền là 23Na là nguyên tố có phản ứng hóa học mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng tự do trong thiên nhiên nhưng

để có được dạng này phải điều chế từ các hợp chất của nó Natri là một kim loại mềm, nhẹ, màu trắng bạc, Có 20 đồng vị của natri đã được biết đến nhưng đồng

vị ổn định duy nhất là 23Na Sự phân bố của kim loại Na trong vỏ trái đất như sau: % số nguyên tử là 2,4 và % về khối lượng là 2,64

Hợp chất thiên nhiên có chứa natri là: NaCl trong nước biển và mỏ muối, Na2SO4.10H2O; xôđa Na2CO3.10H2O; trona Na2CO3 NaHCO3.10H2O và trong một số silicat khác… Một số hằng số vật lý của natri được nêu ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Hằng số vật lý của Na

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 5,14

1.2.1.2 Vai trò sinh học của Na [2], [13], [8]

Natri là kim loại kiềm có rất nhiều và quan trọng trong cơ thể, tồn tại trong

cơ thể chủ yếu dưới dạng hòa hợp với clorua, bicacbonat và photphat, một phần kết hợp với axit hữu cơ và protein

Na+ có vai trò chủ yếu trong cân bằng nước, điện giải và là ion cần thiết để dẫn truyền xung động trong tổ chức thần kinh, cơ Nồng độ Na+ được kiểm soát bởi aldosterone, ADH và ANP

Natri đóng vai trò rất quan trọng trong sự cân bằng điện giải trong cơ thể Cùng với chloride và kali, natri bảo đảm đúng thành phần của các nước bên trong và xung quanh tế bào và trong máu, vì thế nó đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của hệ thần kinh và cơ bắp

Natri cũng hỗ trợ cơ thể hấp thu glucozơ và một số axit amin từ ruột Gần như 100% natri được hấp thu qua ruột Khoảng 50% natri được tìm thấy

trong máu và xung quanh tế bào 10% natri được tìm thấy trong tế bào và phần còn lại được tìm thấy ở dạng ký gởi trong xương

1.2.2 Nguyên tố kali

1.2.2.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của K

Kali là kim loại nhẹ thứ 2 sau liti Nó là chất rắn mềm có điểm nóng chảy thấp và có thể dùng dao để cắt dễ dàng Vết cắt tương của kali có màu bạc, nhưng ngay lập tức sẽ lu mờ chuyển sang màu xám sau khi tiếp xúc với không khí, nên nó phải được bảo quản trong dầu mỏ hay dầu lửa Trong thí nghiệm ngọn lửa, kali và các hợp chất của nó phát ra màu hoa cà với đỉnh bức xạ ở bước sóng 766,5 nm

Có 24 đồng vị của kali đã được biết đến, trong đó có 3 đồng vị có trong tự nhiên: K39(93,3%), K40 (0,01%) và K41 (6,7%) Đồng vị tự nhiên K40 có chu kỳ bán rã là 250×109 năm

Khoáng vật chứa kali ở dạng alumino-silicat như phenspat K2O.Al2O3.6SiO2; Mutcovit KH2Al3(SiO4)3; Cacnalit KCl.MgCl2.6H2O; xinvinit NaCl.KCl; Kainit K2SO4.MgSO4.MgCl2.6H2O; Xinvin KCl… Một số hằng số vật lý của kali được nêu ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Hằng số vật lý của Kali

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 4,34

Nhiệt độ sôi (0C) 759 °C Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm khối

1.2.2.2 Vai trò sinh học của K [2], [13], [8]

Trong cơ thể, kali giúp điều hòa cân bằng nước và điện giải, giúp duy trì hoạt động bình thường, đặc biệt là của hệ tim mạch, cơ bắp, tiêu hóa, tiết niệu Nhiều nghiên cứu những năm gần đây đã làm phong phú thêm vai trò của một chế độ ăn giàu kali đối với cơ thể có tác dụng làm giảm huyết áp, tăng cường hoạt động của hệ tiêu hóa, hô hấp, giảm bệnh hen phế quản, làm giảm nguy cơ những cơn đau tim, cải thiện việc sử dụng insulin của cơ thể, giảm tần suất

chứng loạn nhịp tim, cải thiện những dấu hiệu trầm cảm và chứng biếng ăn Mặt khác, kali cũng giúp ích cho cơ thể sản xuất ra protein từ các amino acid và biến đổi glucose thành glucogen một nguồn năng lượng chủ yếu cho mọi hoạt động của cơ thể

Kali trong máu có nồng độ bình thường là 3,5 – 5 mmol/l Thừa kali sẽ gây mệt mỏi, buồn nôn, rối loạn nhịp tim và có thể nguy hiểm tới tính mạng Nhưng thông thường hơn là các trường hợp hạ kali huyết Khi đó thấy cơ thể mệt mỏi, chuột rút, rối loạn tiêu hóa, táo bón, rối loạn nhịp tim, đau cơ, rối loạn thần kinh cơ, yếu cơ, liệt cơ, nhất là ở hai chi dưới Hạ kali huyết nặng hơn có thể dẫn đến suy nhược tăng tiến, giảm thông khí do ảnh hưởng đến cơ hô hấp và sau cùng là liệt hoàn toàn

1.2.3 Nguyên tố canxi

1.2.3.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của Ca

Canxi là một kim loại mềm và phản ứng mạnh Nó là nguyên tố kim loại có màu bạc được tách ra bằng phương pháp điện phân từ muối nóng chảy như canxi clorua Khi được tạo ra, nó nhanh chóng hình thành một lớp áo ôxít và nitrit màu trắng xám do tiếp xúc với không khí Ở dạng khối, Ca khó đốt cháy, thậm chí còn khó hơn các miếng magie, nhiệt độ khoảng 150-300oC Nhưng khi cắt ra hay

ở dạng bột mịn Canxi cháy trong không khí cho ngọn lửa cam đỏ có độ chói cao Canxi có tỉ trọng 1,55 g/cm3, là kim loại kiềm thổ nhẹ nhất; magie (1,74 g/cm3)

và bery (1,84 g/cm3) mặc dù chúng có số khối nhỏ hơn

Ca có 11 đồng vị từ 39Ca đến 49Ca các đồng vị thiên nhiên là 40

Ca (96,97%), 42

Ca (0,64%), 43Ca (0,145%), 44Ca (2,06%), 45Ca (0,185%), 46Ca (3,3.10-3 %); trong năm đồng vị phóng xạ còn lại thì đồng vị 41

Ca là bền nhất với chu kỳ bán hủy là 1,1 105 năm

Khoáng vật có chứa Canxi ở dạng cacbonat như canxi aragonit CaCO3, đolomit CaCO3.MgCO3; ở dạng sunfat như thạch cao (xelenit) CaSO4 2H2O; anhi đrit CaSO4; xighenit K2SO4 CaSO4 H2O; globelit Na2SO4 CaSO4; ở dạng florua như fluorit CaF2; apatit 3Ca3(PO4)2 CaF2 v.v Một số hằng số của canxi được nêu ở bảng 1.3

Bảng 1.3: Hằng số vật lý của Canxi

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 6,11

1.2.3.2 Vai trò sinh học của Ca [2], [13], [8]

Canxi là một khoáng chất rất quan trọng trong cơ thể Nếu cơ thể thiếu hụt canxi thì xương sẽ yếu đi, nếu là trẻ em thì gây ra một số bệnh như còi xương, xương nhỏ, xương bị biến dạng, loãng xương… Thiếu canxi cũng gây ra bệnh cao huyết áp, béo phì, cholesterol cao

Canxi trong máu, trong tổ chức phần mềm tuy chỉ chiếm 1% trọng lượng cơ thể nhưng lại vô cùng quan trọng đối với hệ miễn dịch, hệ thần kinh…

Tuy nhiên bổ sung nhiều canxi vượt quá mức cho phép có thể gây tác dụng không tốt tới niêm mạc dạ dày, có thể dẫn tới táo bón đau dạ dày và thừa canxi cũng có khả năng bị sỏi thận

1.2.4 Nguyên tố sắt

1.2.4.1 Tính chất vật lý và trạng thái thiên nhiên của Fe

Sắt là kim loại có ánh kim, có màu trắng xám Trong thiên nhiên có 4 đồng vị bền 54

Fe, 56Fe, 57Fe, 58Fe và đồng vị 56

Fe chiếm nhiều nhất ( 91,68%), sắt

dễ rèn và dễ dát mỏng Sắt có 4 dạng hình thù bền ở những khoảng nhiệt độ xác định:

trúc tinh thể kiểu lập phương tâm diện và có tính thuận từ, Feδcó cấu trúc lập phương tâm khối như Feα nhưng tồn tại đến nhiệt đọ nóng chảy Một sô hằng số vật lý của sắt được nêu ở bảng 1.5

Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm diện và

Lập phương tâm khối

Sắt thuộc nguyên tố phổ biến nhất cấu tạo nên vỏ trái đất khoáng vật chủ yếu của sắt manhetit Fe3O4, hematit đỏ Fe2O3 hematit nâu Fe2O3 2Fe(OH)3, ngoài ra một lượng sắt khá lớn ở dạng khoáng chất xiderit FeCO3 và cả trong quặng với lưu huỳnh, asen như pirit FeS2… tuy nhiên pirit không dùng để sản xuất ra sắt mà dùng để điều chế ra H2SO4

sắt nằm trong huyết cầu tố và protein trong hồng cầu Nó tham dự vào quá trình tạo thành myoglobin, sắc tố hô hấp của cơ cũng như tạo thành đặc tính dự trữ oxy của cơ Chúng kết hợp với các chất dinh dưỡng để giải phóng năng lượng cho hoạt động của cơ bắp

Sắt dễ bị oxi hóa và khử dễ dàng, nó tham gia vào cấu tạo của nhiều enzym Vô hiệu hóa một số thành phần lạ xâm nhập vào cơ thể, tham gia tổng hợp các hoocmon tuyến tiền liệt Đặc biêt trong chuỗi hô hấp sắt đóng vai trò vận chuyển điện tích

Khi thiếu sắt thì gây ra một số triệu chứng như: Khó thở khi gắng sức, hồi hộp, sức đề kháng kém, phụ nữ có thai thiếu máu làm thai kém phát triển dễ gây sẩy thai, sinh non, băng huyết, sinh con nhỏ yếu, kém phát triển Còn ở người bình thường thì giảm khả năng lao động, mệt mỏi, giảm trí nhớ, giảm khả năng sáng tạo, có thể mắc bệnh trầm cảm…

Khi dư quá nhiều sắt sẽ làm cơ thể mệt mỏi kinh niên, chóng già, nhịp tim bất thường, đau lưng, đau đầu gối, đau cổ… Vì vậy cần cung cấp đầy đủ, và cũng không quá nhiều sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe Các nguồn thức ăn giàu sắt bao gồm: thịt, cá, thịt gia cầm, đậu lăng, các loại đậu, rau chân vịt, tàu phớ, đậu Thổ Nhĩ Kỳ, dâu tây và mầm ngũ cốc Sắt được bổ sung ở dạng fumarat sắt (II) Tiêu chuẩn bổ sung hàm lượng sắt dao động dựa trên tuổi tác, giới tính, và nguồn sắt ăn kiêng…

1.3 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI [3], [18]

Để xác định Na, K, Ca, Fe có rất nhiều phương pháp để phân tích trong đó

được chia thành 2 nhóm phương pháp:

Phương pháp hóa học: Nhóm các phưng pháp này dùng để xác định hàm

lượng lớn ( đa dạng) của các chất, thông thường lớn hơn 0,05%, tức là nồng độ

miligam Các thiết bị và dụng cụ của phương pháp này đơn giản, không đắt tiền gồm các phương pháp: phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phân tích thể tích (phương pháp oxi hóa – khử, phương pháp complexon)

Phương pháp phân tích công cụ: Ngày nay yêu cầu xác định các hàm

lượng các chất với hàm lượng ngày càng thấp, độ chính xác cao Đặc biệt, trong phân tích môi trường thường xuyên đòi hỏi phân tích lượng vết các chất ô nhiễm trong các đối tượng môi trường với hiệu suất cao (độ nhạy, độ chọn lọc, tính bền, phạm vi tuyến tính, đúng đắn, chính xác và thời gian phân tích) Chính vì vậy, đã phát triển rất nhiều phương pháp phân tích khác nhau cho phép định lượng chính xác và nhanh chóng như: Điện hóa, phổ phân tử UV-VIS, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS), phương pháp Von – Ampe hòa tan… Khoảng nồng độ kim loại xác định được của các phương pháp trình bày ở bảng 1.5

6 Phân tích kích hoạt nơtron 10-9 – 10-10

7 Điện thế dùng điện cực chọn lọc ion 10-4 -10-5

8 Cực phổ cổ điển 10-4 -10-5

10 Cực phổ xoay chiều hoà tan bậc hai 10-6 – 10-8

11 Von - Ampe hoà tan dùng điện cực HMDE 10-6 – 10-9

12 Von - Ampe hoà tan dùng điện cực màng Hg 10-8 – 10-10

Căn cứ vào mục tiêu của đề tài và đối tượng nghiên cứu trong khuôn khổ một luận văn Thạc sỹ chúng tôi đi sâu nghiên cứu và xác định nghiên cứu và xác định 4 kim loại Na, K, Ca, Fe bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)

1.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [12], [15]

1.3.1.1 Nguyên tắc củ phương pháp

Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là dựa trên sự hấp thụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do của nguyên tố ở trạng thái hơi, khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử của nguyên tố ấy Môi trường hấp thụ chính là đám hơi các nguyên tử tự do của mẫu phân tích Do

đó muốn thực hiện phép đo AAS cần phải có các quá trình sau:

1 Chuyển mẫu phân tích thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do (quá trình nguyên tử hoá mẫu) Đây là việc rất quan trọng của phép đo vì chỉ có các nguyên tử ở trạng thái tự do ở trạng thái hơi mới có khả năng cho phổ hấp thụ nguyên tử Số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi là yếu tố quyết định cường độ vạch phổ Quá trình nguyên tử hoá mẫu tốt hay không tốt đều ảnh hưởng tới kết quả phân tích Có hai kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu là kỹ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa (F-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (GF-AAS) Nguyên tắc chung là dùng nhiệt độ cao để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích

2 Sau đó chiếu chùm sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích từ nguồn bức xạ vào đám hơi nguyên tử đó để chúng hấp thụ những bức xạ đơn sắc nhạy hay bức xạ cộng hưởng có bước sóng nhất định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của chúng Nguồn phát xạ chùm tia đơn sắc có thể là đèn catot rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL) hay nguồn phát xạ liên tục đã được biến điệu

3 Tiếp đó nhờ hệ thống máy quang phổ người ta thu được toàn bộ chum sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ nguyên tử cần phân tích để đo cường độ của nó Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong một giới hạn nồng độ xác định, tín hiệu này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu theo phương trình:

Aλ = K Cb (*) Trong đó: Aλ : cường độ hấp thụ

 Kĩ thuật đo F-AAS

Đây là kĩ thuật, người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhưng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích

 Kĩ thuật đo GF-AAS

Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa Nhưng kĩ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này có độ nhạy rất cao (mức ppb) Do đó, khi phân tích lượng vết kim loại trong trường hợp không cần thiết phải làm giàu

sơ bộ các nguyên tố cần phân tích

Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ Quá trình nguyên tử hoá xảy

ra theo 3 giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để

đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu

2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu Hệ thống này được chế tạo theo hai kỹ thuật:

- Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí ( F-AAS)

- Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa ( GF-AAS)

3 Bộ phận đơn sắc ( hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào phần quang điện để đo tín hiệu AAS

4 Bộ phận khuếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS Phần chỉ thị tín hiệu có thể là:

 Điện kế chỉ tín hiệu AAS

 Bộ tự ghi các peak hấp thụ

 Bộ chỉ thị hiện số

 Máy tính ( computer ) với màn hình video, để hiện thị, lưu trữ, xử lý số liệu và điều khiển toàn bộ hệ thống máy đo

Hình 1.5: Sơ đồ biểu diễn cấu tạo máy đo AAS

1.3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo AAS

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo AAS rất đa dạng

và phức tạp tùy thuộc vào thành phần của mẫu và nền mẫu Nhìn chung có thể chia thành 6 nhóm sau:

- Nhóm 1: Các thông số của hệ máy đo phổ

- Nhóm 2: Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu

Quá trình nguyên tử hóa mẫu là một quá trình quan trọng cho phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử Các chất nền sẵn có trong mẫu hay do thêm vào có thể dẫn đến các ảnh hưởng sau:

+ Làm giảm cường độ vạc phổ, do tạo thành các hợp chất khó bay hơi và khó nguyên tử hóa và giảm độ nhạy

+ Làm tăng cường độ vạch phổ, do sự tạo thành các hợp chất dễ bay hơi và

dễ nguyên tử hóa và do sự hạn chế ảnh hưởng của sự ion hóa và sự kích thích phát xạ của nguyên tố phân tích

+ Sự tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố cần phân tích còn tồn tại trong mẫu nền là các hợp chất dễ hóa hơi

+ Sự giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố cần phân tích tồn tại trong nền mẫu là các hợp chất khó bay hơi Lúc này nguyên tố kìm hãm sự hóa hơi của nguyên tố cần phân tích Các chất nền này thường là các chất bền nhiệt

- Nhóm 3: Các ảnh hưởng về phổ như: Sự hấp thụ nền, sự chen lấn của vạch

phổ và sự hấp thụ của các hạt rắn

- Nhóm 4: Kỹ thuật và phương pháp được chọn để xử lý mẫu

- Nhóm 5: Các yếu tố vật lý như: độ nhớt, sức căng bề mặt của dung dịch

mẫu có ảnh hưởng nhiều đến phép đo nhất là mẫu phân tích có nồng độ lớn

- Nhóm 6: Các yếu tố hóa học như: nồng độ axit và loại axit trong dung

dịch mẫu, ảnh hưởng của các cation và anion khác trong dung dịch, ảnh hưởng của các thành phần nền và ảnh hưởng của dung môi hữu cơ

Vì vậy, để kết quả chính xác và tin cậy đòi hỏi người phân tích phải biết xử

lý hóa học, tách loại, làm giàu, che tránh các yếu tố ảnh hưởng về mặt hóa học cũng như về phổ hấp thụ trong mỗi trường hợp

1.3.1.4 Phương pháp định lượng trong phép đo AAS

Để xác định nồng độ (hàm lượng) của một nguyên tố trong mẫu phân tích theo phép đo phổ hấp thụ nguyên tử người ta thường thực hiện theo các phương pháp sau đây:

a Phương pháp đường chuẩn:

Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào phương trình cơ bản của phép đo

A= K.C và một dãy mẫu đầu để dựng một đường chuẩn và sau đó dựa vào đường chuẩn này và giá trị Ax để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ, rồi từ đó tính được nồng độ của nó trong mẫu phân tích

b Phương pháp thêm tiêu chuẩn:

Nguyên tắc: Phương pháp này người ta dùng ngay mẫu phân tích làm nền

để chuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất định

và thêm vào đó những lượng nhất định của nguyên tố cần xác định theo từng bậc nồng độ (theo cấp số cộng)

c Phương pháp đồ thị không đổi:

Nguyên tắc: Muốn xác định một nguyên tố nào đó, trước hết người ta dựng

một đường chuẩn như phương pháp đường chuẩn, đường chuẩn này được gọi là đường chuẩn cố định và đường này được dùng lâu dài Như vậy muốn xác định nồng độ Cx chưa biết, ta phải chuyển các giá trị ax1 tương ứng về các giá trị Ax0 của đường chuẩn cố định để xác định Cx

c Phương pháp một mẫu chuẩn:

Trong trường hợp đơn giản, chúng ta không pha một dãy mẫu chuẩn để dựng đồ thị chuẩn mà có thể tính ngay giá trị Cx nhờ một mẫu chuẩn C1 của chất phân tích Nghĩa là chúng ta có:

Do đó đem (a) chia cho (b) chúng ta có: Cx = (Ax/A0) C1

Như vậy khi đo được giá trị Ax và A0 ta có tỷ số của chúng, và chỉ việc nhân nó với giá trị C1 là chúng ta có giá trị Cx cần tìm

Nhưng cần nhớ rằng, giá trị nồng độ chuẩn C0 và cả nồng độ chất phân tích nằm trong vùng tuyến tính của phép đo xác định chất đó chúng ta đã biết rõ trước, thì mới có kết quả đúng đắn

1.3.1.5 Ưu nhược điểm củ phương pháp

Ưu điểm: Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương

đối cao Gần 60 nguyên tố có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 ÷1.10-5 % Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa có thể đạt tới độ nhạy n.10-7 g/L Vì vậy, đây là phương pháp được dùng trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết kim loại Đặc biệt là trong phân tích các nguyên tố vi lượng, trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp,

kiểm tra hoá chất có độ tinh khiết cao

Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không phải dùng nhiều hoá chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu Mặt khác, phương pháp gồm những động tác thực hiện nhẹ nhàng, các kết quả phân tích có thể lưu giữ lại Ngoài ra có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu Các kết quả rất ổn định sai số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 1÷ 2 ppm Hơn nữa với sự ghép nối với máy tính cá nhân và các phần mềm nên quá trình đo và xử lý kết quả nhanh dễ dàng và lưu lại được đường chuẩn cho các lần sau

Cũng do phép đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết Đòi hỏi dụng cụ phải sạch sẽ, hoá chất có độ tinh khiết cao

Mặt khác, trang thiết bị máy móc là khá tinh vi, phức tạp nên cần tới sự am hiểu, thành thạo vận hành cũng như bảo dưỡng máy của cán bộ làm phân tích Một nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố đó trong mẫu phân tích

1.3.2 Một số phương pháp xác định kim loại vết khác

1.3.2.1 Phương pháp cực phổ [10]

Nguyên tắc: Người tat hay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực

để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau Thông qua chiều cao của đường cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi cực phổ Vì dòng giới hạn Igh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:

Nhược điểm: Độ nhạy bị hạn chế bởi ảnh hưởng của dòng tụ điện, dòng

cực đại, của oxi hòa tan, bề mặt điện cực…

1.3.2.2 Phương pháp Von- Ampe hòa tan [10]

Nguyên tắc: Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hòa tan cũng giống

như phương pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng

độ các chất trong dung dịch phương pháp Von-Ampe hòa tan gồm hai bước: