Nghiên cứu một số điều kiện để xác định lượng vết selen bằng phương pháp von ampe hòa tan catot xung vi phân khóa luận tốt nghiệp đại học

Để giải quyết được các vấn đề của đề tài, chúng tôi đưa ra nhiệm vụ: - Khảo sát một số điều kiện để xác định selen bằng phương pháp Ampe hoà tan catot xung vi phân: Khảo sát pH tối ưu

Trờng đại học vinh khoa HOÁ H ỌC

===  ===

ĐINH THỊ Lí

KHóA LUậN tốt nghiệp

1

Khóa luận này được hoàn thành tại phòng máy, phòng thí nghiệmHoá phân tích, Trung tâm thí nghiệm trường Đại học Vinh.

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn

Giảng viên ThS Võ Thị Hoà, người đã giao đề tài và tận tình hướng

dẫn, chỉ bảo, động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiệnkhóa luận

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Đinh Thị Trường Giang đã cónhững ý kiến đóng góp quý báu giúp em hoàn thành tốt đề tài khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô, anh chị cán bộ tổ bộ mônHoá trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt thờigian làm khoá luận

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn các Thầy Cô giáo, các anh chị

và bạn bè đã luôn động viên em hoàn thành đề tài khoá luận tốt nghiệpcủa mình

Vinh, tháng 5 năm 2012

Sinh viên

Đinh Thị Lý

2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

I.1 TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT VỀ SELEN 3

I.1.1 Trạng thái tự nhiên 3

I.1.2 Tính chất vật lý của selen 4

I.1.3 Tính chất hóa học của selen 4

I.1.4 Tính chất sinh hóa của selen 6

I.1.5 Tính chất điện hóa của selen 9

I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH SELEN 12

I.3 ỨNG DỤNG CỦA SELEN 13

I.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH SELEN. 14

I.4.1 Các phương pháp phân tích cổ điển 14

I.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng 14

I.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích 14

I.4.2 Các phương pháp phân tích công cụ 15

I.4.2.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử 15

I.4.2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 16

I.4.2.3 Phương pháp sắc kí 17

I.4.2.4 Phương pháp huỳnh quang Rơghen 18

I.4.2.5 Phương pháp phân tích trắc quang 18

I.4.2.6 Phương pháp phân tích điện hóa 19

I.5 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ VÀ PHƯƠNG PHÁP VON -AMPE HÒA TAN 20

I.5.1 Phương pháp cực phổ 20

I.5.2 Phương pháp Von - Ampe hòa tan 29

I.5.2.1 Nguyên tắc của phương pháp Von - Ampe hòa tan 29

1.5.2.2 Điện cực dùng trong phân tích Von - Ampe hoà tan 31

I.5.2.3 Các quá trình phản ứng xảy ra trên điện cực khi xác định selen 31

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 32

II.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 32

II.1.1 Thiết bị và dụng cụ 32

II.1.2 Hóa chất 33

II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

II.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 35

II.3.1 Khảo sát tìm các điều kiện tối ưu 35

II.3.2 Khảo sát độ lặp lại, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, xác định vùng tuyến tính, định lượng selen trong mẫu tự tạo 35

II.4 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 35

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

III.1 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNH SELEN 37

III.1.1 Khảo sát sự xuất hiện pic 37

III.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của môi trường phân tích 37

III.1.2.1 Khảo sát chọn nồng độ Cu(II) tối ưu 37

III.1.2.2 Khảo sát chọn pH tối ưu 39

III.1.3 khảo sát các điều kiện kĩ thuật tối ưu 40

III.1.3.1 Khảo sát thế điện phân làm giàu 40

III.1.3.2 Khảo sát biên độ xung 41

III.1.3.3 Khảo sát tốc độ quét thế 43

III.1.3.4 Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép định lượng Selen 45

III.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố và ion 45

III.1.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của Fe(III) 45

III.1.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của Zn(II) 47

III.1.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của As(V) 49

III.1.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của EDTA 51

III.1.4.5 Khảo sát sự che của EDTA đối với Fe(III), As(V), Zn(II). 53

III.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ LẶP LẠI, GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD) VÀ GIỚI

HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ), XÁC ĐỊNH VÙNG TUYẾN TÍNH CỦA PHÉP

ĐO, ĐỊNH LƯỢNG SE(IV) TRONG MẪU TỰ TẠO 55

III.2.1 Đánh giá độ lặp lại 55

III.2.2 Giới hạn phát hiện (LOD) 56

III.2.3 Giới hạn định lượng (LOQ) 57

III.2.4 Xác định vùng tuyến tính của phép đo 57

III.2.5 Định lượng selen trong mẫu tự tạo 61

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thế bán sóng (E 1/2 ) của Se(IV) trong một số nền 11

Bảng 3.1: Các thông số đo khảo sát sự xuất hiện pic 37

Bảng 3.2: Kết quả đo khảo sát chọn nồng độ Cu(II) tối ưu 38

Bảng 3.3: Kết quả đo khảo sát pH tối ưu 39

Bảng 3.4 Kết quả đo khảo sát chọn thế điện phân tối ưu 41

Bảng 3.5: Kết quả đo khảo sát biên độ xung 42

Bảng 3.6: Kết quả đo khảo sát tốc độ quét thế 44

Bảng 3.7: Các điều kiện tối ưu cho phép định lượng selen 45

Bảng 3.8: Kết quả đo khảo sát ảnh hưởng của Fe(III) 46

Bảng 3.9: Kết quả đo khảo sát ảnh của Zn(II) 48

Bảng 3.10: Kết quả đo khảo sát ảnh hưởng của As(V) 50

Bảng 3.11: Kết quả đo khảo sát ảnh hưởng của EDTA 52

Bảng 3.12: Kết quả đo khảo sát sự che của EDTA đối với Fe(III), Zn(II), As(V) .54

Bảng 3.13 Kết quả đánh giá độ lặp lại của phép đo 55

Bảng 3.14 Kết quả đo khảo sát vùng tuyến tính của phép xác định Se(IV) trong khoảng nồng độ 0,3 - 0,9 ppb 58

Bảng 3.15 Kết quả đo khảo sát vùng tuyến tính của phép xác định Selen trong khoảng nồng độ 1 - 8ppb 59

Bảng 3.16 Kết quả đo khảo sát vùng tuyến tính của phép xác định Se trong khoảng nồng độ 10 - 240 ppb 60

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1: Sự phụ thuộc của I pic vào nồng độ Cu(II) 38

Hình 3.2: Sự phụ thuộc của I pic vào pH của dung dịch 40

Hình 3.3 Đường DP - CSV khảo sát chọn thế điện phân tối ưu 41

Hình 3.4: Đường DP - CSV khảo sát chọn biên độ xung tối ưu 42

Hình 3.5: Sự phụ thuộc của I pic vào biên độ xung 43

Hình 3.6: Đường DP - CSV khảo sát chọn tốc độ quét thế 44

Hình 3.7: Sự phụ thuộc của I pic vào tốc độ quét thế 44

Hình 3.8: Đường DP - CSV khảo sát ảnh hưởng của Fe(III) 46

Hình 3.9: Sự phụ thuộc của I pic vào nồng độ Fe(III) 47

Hình 3.10: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng của Zn(II) 48

Hình 3.11: Sự phụ thuộc của I pic vào nồng độ Zn(II) 49

Hình 3.12: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng của As(V) 50

Hình 3.13: Sự phụ thuộc của I pic vào nồng độ của As(V) 51

Hình 3.14: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng của EDTA 52

Hình 3.15: Sự phụ thuộc của I pic vào nồng độ EDTA 53

Hình 3.16: Đường DP-CSV khảo sát sự che của EDTA đối với Fe(III), Zn(II), As(V) 54

Hình 3.17 Đường DP-CSV đánh giá độ lặp lại 56

Hình 3.18 Đường chuẩn thêm chuẩn xác định selen trong khoảng nồng độ 0,3 -0,9ppb 58

Hình 3.19 Pic Se(IV) trong khoảng nồng độ 1-8 ppb 59

Hình3.20 Đường chuẩn thêm chuẩn xác định Se(IV) trong khoảng nồng độ 1 - 8 ppb 59

Hình 3.21 Pic Se(IV) trong khoảng nồng độ 10 - 240 ppb 60

Hình 3.22.Đường chuẩn thêm chuẩn xác định selen trong khoảng nồng độ 10 -240 ppb 61

Hình 3.23 Kết quả xác định mẫu tự tạo 62

MỞ ĐẦU

Selen được Jons Jakob berrzelius phát hiện năm 1817 và ông nhậnthấy nguyên tố này gắn liền với Telua (đặt tên theo trái đất) nên selen theotiếng Hilap có nghĩa là mặt trăng

Trong công nghiệp, selen được ứng dụng rộng rải trong pha trộn cao

su tạo hợp kim thép, trong sản xuất thuỷ tinh, trong hoá chất và dùng làmthí nghiệm…

Trong cuộc sống, selen là nguyên tố hai mặt Một mặt, selen là một trongnhững nguyên tố vi dưỡng thiết yếu cho động vật, thực vật và con người

Một số loài thực vật có thể tích luỹ selen như là việc phòng chống lạiviệc động vật tiêu diệt chúng, nhưng các loại thưc vật khác lại cần selen Sựtăng trưởng của chúng chỉ ra sự hiện diện của selen trong đất

Ở người, selen là chất dinh dưỡng vi lượng Trong đời sống hằng ngày,selen được xem là nguyên tố thiết yếu có mặt trong thực phẩm, selen chính làcoenzym của glutathion perroxydase, là một chất chống oxy hoá, giữ vai tròchủ chốt bảo vệ cơ thể chống lại tác hại của các gốc tự do lão hoá

Hằng ngày, cơ thể chúng ta cần 0,005 - 0,1 mg selen, nó được hấp thụ ởruột non và thải trừ qua phân, nước tiểu, mồ hôi Selen có trong thành phầncủa iodothyronin deiodenase có liên quan đến tổng hợp hoóc môntriiodothyronin từ thyroxin là chất có tác dụng hoạt hoá hoóc môn tuyến giáp

Selen còn có tác dụng làm giảm độc tính của các kim loại nặng, vìselen kết hợp với các kim loại như thuỷ ngân, chì, asen, cadmium…Cùngvới một loại protein đặc biệt là metallaproxein làm mất tác dụng của cáckim loại độc và tăng cường đào thải chúng ra khỏi cơ thể

Tổ chức y tế thế giới (WHO) tính toán, hàm lượng selen trong máungười phải đạt trên 0,15µg/l thì mới đủ lượng cần thiết cho cơ thể Thiếuhụt selen có thể dẫn tới bệnh keshan, là bệnh có tiềm năng gây tử vong vớitriệu chứng chính là chết hoại cơ tim

Mặt khác, ở nồng độ lớn thì selen lại gây nguy hiểm tới sức khoẻ,thậm chí cả tính mạng của con người Việc sử dụng vượt quá giới hạn, theokhuyến cáo là 400µg/ngày có thể dẫn tới ngộ độc selen Các triệu chứngngộ độc selen gồm mùi hôi của tỏi trong hơi thở, các rối loạn tiêu hoá, rụngtóc, bong, tróc móng tay, chân, mệt mỏi kích thích và tổn thương thần kinh.Các trường hợp nghiêm trọng của ngộ độc selen có thể gây ra bệnh xơ gan,phù phổi và dẫn đến tử vong

Vì những ảnh hưởng và vai trò của nó tới sự sống nên selen ngàycàng được quan tâm nhiều hơn Các nghiên cứu khoa học ngày nay hướngtới các phương pháp xác định tổng hàm lượng siêu vết và hàm lượng cácdạng selen một cách nhanh nhất, nhạy nhất và chính xác nhất

Có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xác định lượng vết selen,trong số các phương pháp phân tích như phương pháp sắc kí, huỳnh quangRơghen, động học xác tác, kích hoạt nơtron….Thì phương pháp Von -Ampe hoà tan với độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác cao đã và đangđược sử dụng rộng rải trong phân tích lượng vết các kim loại nặng

Chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu một số điều kiện để xác định

lượng vết selen bằng phương pháp Von - Ampe hoà tan catot xung vi phân” nhằm hoàn thiện quy trình phân tích định lượng selen bằng phương

pháp cực phổ

Để giải quyết được các vấn đề của đề tài, chúng tôi đưa ra nhiệm vụ:

- Khảo sát một số điều kiện để xác định selen bằng phương pháp Ampe hoà tan catot xung vi phân: Khảo sát pH tối ưu, nồng độ Cu(II) tối

Von-ưu, thế điện phân, biên độ xung, tốc độ quét thế

- Nghiên cứu ảnh hưởng của Fe(III), Zn(II), As(V) đến phép định lượngselen và khả năng dùng EDTA để che các ion cản trở trên

- Đánh giá độ lặp lại, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, xác địnhvùng tuyến tính của phép đo, định lượng selen trong mẫu tự tạo

Selen ở dạng tinh khiết là những tinh thể kim loại màu xám hoặc đen,thường được gọi là bụi selen hay selen nguyên tố Bụi selen được tạo ratrong quá trình tinh chế đồng Selen nguyên tố không tồn tại trong môitrường, nó thường kết hợp với các chất khác Phần lớn, selen trong đấtthường kết hợp với các khoáng của bạc, đồng, chì và niken Selen cũng kếthợp với oxy tạo thành tinh thể không màu, một vài hợp chất của selen tồntại ở trạng thái khí.

Ngoài ra, selen có mặt trong tự nhiên ở một số dạng hợp chất vô cơ nhưselenua, selenat và selenit Trong đất, selen thường xuất hiện các dạng hòa tannhư selenat và bị thẩm thấu rất dễ dàng vào các con sông do nước chảy

Trong các hợp chất sinh học, selen tồn tại ở các dạng hợp chất hữu

cơ như dymetyl selenua, selenomethionin, methylselenocystein vàselenocystein Trong các hợp chất này thì selen có vai trò tương tự nhưnguyên tố lưu huỳnh

Selen được sản xuất phổ biến nhất từ selenua hoặc nhiều loại quặngsunfat, như từ các khoáng vật của đồng, bạc hay chì Nó thu được dưới dạngphụ phẩm của quá trình chế biến các loại quặng này, từ bùn anot hay trongtinh lọc đồng và bùn từ các buồng chì trong các nhà máy sản xuất axitsunfuric

Các nguồn tự nhiên chứa selen bao gồm các loại đất giàu selen vàselen được tích lũy sinh học bởi một số thực vật có độc như loài cây họ đậutrong các chi Oxytropis hay Astragalus Các nguồn chứa selen do con ngườitạo ra có việc đốt cháy than cũng như khai thác và nung chảy quặng sunfat.

I.1.2 Tính chất vật lý của selen [10]

Selen có nguyên tử khối bằng 78,96 đvC, nằm ở phân nhóm chínhVIA, chu kì 4 bảng tuần hoàn hóa học Tương tự lưu huỳnh, selen có một sốdạng thù hình: Selen vô định hình (chất bột màu đỏ nâu), selen tinh thể(giòn màu xám kim)

Selen tinh thể có độ dẫn điện tăng mạnh khi được chiếu sáng, do vậythường được dùng để chế tạo chỉnh lưu, tế bào quang điện, chất phát quang

I.1.3 Tính chất hóa học của selen [11]

Mức oxi hoá chính của Se: -2, +4, +6 Se là một nguyên tố nằm giữa tính chất kim loại và phi kim

Giống như lưu huỳnh, Se tác dụng với nhiều kim loại tạo ra cácselenua tương tự như muối sunfua Với hidro, selen tác dụng ở nhiệt độ cao.Selen tác dụng với Flo và Clo ở nhiệt độ cao và với Oxit khi đun nóng.Selen tan được trong dung dịch kiềm tương tự lưu huỳnh:

3Se + 6 KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O

Trong dung dịch HNO3 loãng, selen tác dụng tạo ra selenit:

3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO

Khi cho selen tác dụng với dung dịch axit loãng có thể thu đượchidroselenua (H2Se) Khi hoà tan H2Se vào nước thì dung dịch của nó sẽ cótính axit yếu Dưới tác dụng của oxy không khí, selenua sẽ tạo thành sảnphẩm màu đỏ có cấu tạo như polysunfua là poliselenua H2Se tác dụng vớioxi không khí tạo ra SeO2 SeO2 là tính thể màu trắng, tan tốt trong nước tạoaxit selenơ H2SeO3 (K1=2.10-3,K2=5.10-9) Khác với SO2, SeO2 là chất oxihoá mạnh dễ dàng bị khử đến Se theo phản ứng:

SeO2 + 2SO2 = Se + 2SO3

H2SeO3 tồn tại ở dạng những tinh thể lục phương không màu, chảyrữa khi để trong không khí ẩm nhưng tự vụn dần trong không khí khô.H2SeO3 mất nước tạo thành SeO2 Axit selenơ và muối của nó là chất oxihoá khá mạnh Người ta điều chế nó bằng cách hoà tan selen bột trongHNO3 loãng

Axit selenic rất giống H2SO4 về khả năng tạo hidrat mạnh, độ mạnh củaaxit và tính chất của muối Khi kết tinh từ dung dịch, nó có thể tách ra ở dạnghidrat H2SeO4.H2O, ngoài ra người ta cũng thấy tồn tại các dạng hidrat sau:H2SeO4.2H2O, H2SeO4.4H2O, H2SeO4.6H2O, Axit selenic cho 2 loại muốiHSeO4- và SeO42- H2SeO4 là chất oxi hoá mạnh nhưng thường xảy ra chậm:

SeO42- + 4H+ +2e = H2SeO3 + H2O

Axit selenic khan có thể hoà tan không những bạc mà cả vàng nữa Nó

có thể tác dụng với dung dịch axit clohidric đậm đặc theo phản ứng:

H2SeO4 + 2HCl = H2SeO3 + Cl2 + H2O

Do vậy hỗn hợp H2SeO4 và HCl có tính oxi hoá rất mạnh Hợp chấthalogenua của selen có thể thu được bằng cách cho các halogen tác dụngvới selen nguyên tố Người ta đã thu được các hợp chất SeF6, SeF4, SeCl4,SeCl2, SeBr4, SeBr2 Ngoài ra, hợp chất halogen của selen có khả năng tạophức kiểu như SeBr6 Các oxi halogen dạng SeOX2 cũng đã được điều chế

I.1.4 Tính chất sinh hóa của selen [1, 13]

Selen là nguyên tố hai mặt trong cuộc sống

Ở người, selen là chất dinh dưỡng dấu vết với chức năng của phụphối tử cho việc khử các enzyme chống oxi hóa như các glutathioneperoxidaza và một vài dạng nhất định của thioredoxin reductaza

Glutathione peroxidaz (GSH-Px) xúc tác cho một số phản ứng nhấtđịnh trong đó loại bỏ các dạng oxi hoạt hóa như peroxit:

2GSH + H2O2 - GSH- Px → GSSG + 2H2O2Selen cũng đóng vai trò trong chức năng của tuyến giáp bằng cáchtham dự như là phụ phối tử cho ba hoóc môn tuyến giáp đã biết là cácdeiodinaza

Không những thế, selen còn có khả năng khử độc đối với kim loạinguy hiểm như thủy ngân (Hg), đồng(Cu), chì (Pb), photpho (P) hoặc cùngtham gia vào các phản ứng miễn dịch

Những nghiên cứu gần đây cho thấy nhiều tác dụng khác của selen:Những người tiêu thụ 54 - 90 µg selen hàng ngày sẽ giảm nguy cơmắc hen (suyễn) xuống một nửa so với những người tiêu thụ 23 - 30 µg

Một loại protein chứa selen tránh cho tinh trùng bị đứt ra từng đoạn,một phần giải thích cho nguyên nhân vô sinh trên động vật giống đực và cóthể cả ở người

Selen có tác dụng làm ức chế khối u gây ung thư tuyến tiền liệttuyến Tăng cường khả năng chống phóng xạ và tia tử ngoại Ngưỡng cólợi của selen trong khoảng 50 - 200 µg/ngày cho mỗi người Lượng selennam giới nên dùng hằng ngày là 70 - 200 µg

Selen cho dinh dưỡng đến từ các loài quả hạch, củ họ hành, tỏi, ngũcốc, thịt, cá và trứng Ngoài ra còn có nhiều loại thực phẩm khác cung cấpnhiều selen như các loài hải sản: Thân cua, tôm hùm…

Tổ chức y tế thế giới (WHO) tính toán, hàm lượng selen trong máungười trung bình phải đạt trên 0,15 µg/ml thì mới đủ lượng cần thiết cho

Selen cũng cần thiết để chuyển hóa hoóc môn tuyến giáp thyroxin thànhdạng hoạt hóa hơn là triiodothyronin vì vậy nếu thiếu hụt selen có thể sinh racác triệu chứng của giảm hoạt động tuyến giáp, bao gồm sự mệt mỏi, trì độntinh thần, bướu cổ, chứng ngu độn và sảy thai Tuy vậy việc thiếu hụt selen làtương đối hiếm ở các cá nhân với chức năng ruột bị tổn thương nghiêm trọnghay ở những người phải qua chế độ dinh dưỡng ngoài ruột

Selen nguyên tố và phần lớn các selenua kim loại có độc tính tươngđối thấp do hiệu lực sinh học thấp của chúng Ngược lại các selennat vàselenit lại cực độc hại và có tác động như của asen Các hợp chất hữu cơchứa methylslenocystein, tất cả các chất này đều có hiệu lực sinh học cao vàđộc hại khi có liều lượng lớn

Ngộ độc selen từ các hệ thống cung cấp nước có thể xảy ra khi cácdòng chảy của hệ thống cung cấp nước chảy qua vùng đất khô cằn và kémphát triển Quá trình này làm thẩm thấu các hợp chất selen tự nhiên và cókhả năng hòa tan trong nước (như các selenat), sau đó tích lũy đậm đặc hơntrong các vùng ẩm ướt mới khi nước bắt đầu bay hơi đi Nồng độ selen cao

sinh ra theo kiểu này đã được tìm thấy như là nguyên nhân gây ra một số rốiloạn bẩm sinh nhất định ở chim sống trong các vùng ẩm ướt.

Các hiệu ứng sức khỏe mâu thuẫn

* Ung thư

Một vài nghiên cứu cho rằng có liên quan giữa ung thư và thiếu hụtselen Một nghiên cứu được thực hiện về hiệu ứng bổ trợ selen đối với sựtái phát của ung thư có tần suất tái giảm của sự tái phát ung thư da, nhưngthể hiện sự xảy ra suy giảm đáng kể của ung thư tổng thể Selen dinh dưỡngngăn ngừa kích thích về mặt hóa học cho các tác nhân gây ung thư trongnhiều nghiên cứu về động vật gặm nhấm Trong nghiên cứu này, các hợpchất hữu cơ chứa selen có hiệu lực cao hơn và ít độc hại hơn so với cácmuối selen Selen có thể giúp ngăn ngừa ung thư bằng cách gia tăng hoạtđộng miễn dịch Không phải mọi nghiên cứu đều đồng ý về tác động chốngung thư của selen Một nghiên cứu về mức selen có trong tự nhiên trên60.000 người đồng ý tham gia đã không chỉ ra mối tương quan đáng kể giữacác mức này với ung thư Nghiên cứu SU.VI.MAX kết luận rằng sự bổ sungliều thấp (100 µg Selen) tạo ra sự sụt giảm 31% trong tỉ lệ bị ung thư và sựsụt giảm 37% trong mọi nguyên nhân gây tử vong ở đàn ông, nhưng lạikhông tạo kết quả đáng kể nào ở phụ nữ Selen đã được chứng minh là có

hỗ trợ hóa học trị liệu Ngăn ngừa sức đề kháng của cơ thể với thuốc Mộttrong các nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ trong vòng 72 giờ thì hiệu lực của điềutrị bằng các loại thuốc như Taxol và Adriamycin cùng với selen là cao hơnđáng kể so với điều trị chỉ dùng mỗi thuốc Kết quả thu được thể hiện trongnhiều tế bào ung thư (vú, phổi, ruột non, ruột già, gan)

* HIV/AIDS

Một vài nghiên cứu chỉ ra có liên quan về mặt địa lí giữa các khu vực

có đất thiếu hụt selen với tỉ lệ cao của khả năng nhiễm HIV/AIDS Ví dụphần lớn các khu vực châu phi có đất chứa tỉ lệ selen thấp, tuy nhiên selenat

lại không thế và cũng có mức thấp hơn đáng kể trong tỉ lệ nhiễm AIDS sovới phần còn lại của châu lục này Các nghiên cứu chỉ ra rằng thiếu hụtselen có liên quan mạnh tới tiến triển của bệnh và rủi ro tử vong Bổ trợselen có thể làm giảm nhẹ các triệu chứng của AIDS và giảm rủi ro tử vong.Cần lưu ý rằng chứng cứ cho tới nay không gợi ý rằng selen có thể giảm rủi

ro nhiễm hay tần suất lây nhiễm của AIDS, mà chỉ có thể điều trị các triệuchứng của những người đã nhiễm HIV

* Tiểu đường

Một nghiên cứu được kiểm soát tốt chỉ rằng selen có liên quan tíchcực với rủi ro phát hiện bệnh đái đường tip II Do mức selen cao tronghuyết thanh có liên quan tích cực với sự phát triển của bệnh đái đường và

do thiếu hụt selen là khá hiếm nên việc bổ trợ không được khuyến cáo chonhững người có dinh dưỡng đầy đủ

Chính vì những ưu điểm của selen và ranh giới giữa tác dụng tíchcực và tiêu cực của selen có liên quan chặt chẽ tới sức khỏe con người, do

đó việc tìm ra phương pháp xác định chính xác với độ nhạy và độ chọn lọccao là rất cần thiết

I.1.5 Tính chất điện hóa của selen [4]

Cực phổ của selen được nghiên cứu từ rất lâu Lần đầu tiên đượcnghiên cứu bởi Schwaer và Suchy, sau đó đến Lingane và Niedrach

Schwaer và Suchy nghiên cứu cực phổ Se(IV) trong nền HCl 1M.các tác giả đã xác định được 3 sóng khử ứng với các quá trình khử Se(IV)đến các mức oxy hóa +2, 0, -2 Trong dung dịch rất loãng hai sóng đầu chậplàm một Các tác giả này cũng phát hiện ra một sóng đơn ứng với bước khửcủa Se(IV) đến Se(0) trong nền amoni

Lingane và Niedrach nhận thấy SeO32- cho một sóng khuếch tán trênđiện cực thủy ngân giống như của SeO32- Theo các tác giả này sóng khửcủa SeO32- trong môi trường amoni ứng với bước khử Se(+4) về Se(-2)

Speranskaya cũng ghi nhận hai sóng khử của Se(IV) trong môitrường axit Sóng thứ nhất ứng với sự khử selen về nguyên tố, sóng thứ haiứng với bước sóng khử từ selen nguyên tố đến Se(-2) Sóng thứ hai đi kèmvới sóng khử của H+.

Bykow.I.E và cộng sự thông báo về sóng khử 6 electron của Se(IV)trong môi trường đệm amoni pH = 9 có chứa 0,1M Na2SO3

Toropova khi nghiên cứu sự khử cực của ion Selenosunphit SeSO3trên điện cực giọt thủy ngân trong nền NaOH (pH = 10) đã quan sát đượcmột sóng đơn, có thế bán sóng E1/2 = -1,06 V (so với điện cực SCV)

2-Deshmukh và Asthana quan sát được 2 sóng khử của Se (IV) trongmôi trường amoni axetat tương ứng với quá trình khử Se(IV) về Se2- và Se0

Gary.D.Christan và cộng sự cũng đã có nhiều nghiên cứu cực phổcủa Se(IV) trong môi trường khác nhau: Trong môi trường H2SO4 quan sátđược hai sóng khử Sóng thứ nhất kéo dài là sóng khuếch tán không thuậnnghịch, sóng thứ hai rõ nét, là sóng khử thuận nghịch Khi tăng nồng độH2SO4 thế bán sóng thứ nhất dịch chuyển về phía âm hơn (-0,268 V ÷ -0,18V); còn sóng thứ hai có E 1/2 dịch chuyển về phía dương hơn(-0,92 ÷ -0,79V) trong môi trường axit HCl, HNO3, HClO4, KNO3 Kết quảhoàn toàn tương tự như trong nền H2SO4, tuy nhiên trong nền HCl sóng thứnhất trộn lẫn với sóng hòa tan Hg do đó gây khó khăn khi đo

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sóng cực phổ Se(IV) sử dụngđệm ortho-photphat 0,2M thì trong môi trường axit hai sóng đầu quan sátđược là tương tự như các trường hợp trên Tuy nhiên ở khoảng pH = 3 xuấthiện sóng thứ 3 không thuận nghịch với E1/2 = -1,2V (so với SCE) Dòngkhuếch tán của sóng thứ nhất đạt giá trị cực đại trong dung dịch axit có pH

< 2,9 Ở các giá trị pH lớn hơn thì dòng khuếch tán giảm tuyến tính với sựtăng của pH, tuy nhiên khi nồng độ Se(IV) lớn thì dòng khuếch tán bắt đầugiảm ở giá trị pH thấp hơn

Bảng 1.1: Thế bán sóng (E1/2) của Se(IV) trong một số nền

Dung dịch nền điện ly E1/2 (1) E1/2 (2) Điện cực so sánh

dù sóng thứ nhất bị biến dạng mạnh, tổng chiều cao các sóng vẫn tỉ lệ vớinồng độ của selen khi nó lớn hơn 6mM Sóng thứ 3 xuất hiện ở pH = 3 khi

có mặt gelatin ở nồng độ 0,001% Tuy nhiên chiều cao của sóng phụ thuộcvào pH và ở pH > 6,5 sóng thứ ba trộn với sóng của đường nền

Trong đệm amoni axeat pH = 6,5, khi nồng độ của Se = 0,25mM thì chỉquan sát được sóng thứ ba Khi nồng độ Se(IV) tăng đến 1mM thì quan sát được

cả ba sóng tuy nhiên sóng thứ nhất rất nhỏ, ở pH này Deshmukh chỉ quan sátđược sóng thứ hai và sóng thứ ba Cũng theo tác giả này, số điện tử trao đổitrong phản ứng điện cực ở sóng thứ hai và sóng thứ ba đều bằng 2

Tóm lại, Se(IV) cho ba sóng cực phổ tùy thuộc vào pH của dungdịch Dòng giới hạn của tất cả các sóng đều là khuếch tán nhưng chỉ cósóng thứ hai là thuận nghịch

Sóng thứ nhất tương ứng với bước khử trao đổi 4e của Se(IV) để tạothành selenit thủy ngân HgSe:

H2SeO3 + Hg + 4H+ +4e → HgSe + 3H2O

Sóng thứ hai là sóng khử 2e của HgSe để tạo H2Se:

HgSe + 2e + 2H+ → Hg + H2Se

Trong môi trường kiềm, sóng thứ ba tương ứng với bước khử 6e: SeO32- + 6e + 6H+→Se2- + 3H2O

I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH SELEN [10]

- Phương pháp kinh điển nhất là chưng cất Se dưới dạng SeBr4 theophản ứng:

H2SeO3 + 4 HBr = SeBr + 3H2OPhương pháp này tách được Se ra khỏi các nhân tố ảnh hưởng đikèm nhưng cùng với SeBr4 còn có thể có Br2, HBr, SeBr2 và một số kimloại khác (As, Sb, Te, Sn, Ge) đi kèm theo

- Phương pháp chưng cất khô hợp chất selen trong ống làm bằngthạch anh đặc biệt, selen thu được trong phần cất được chuyển về Senguyên tố bằng cách dùng chất khử như hydrazin clorua hoặchydroxilamin clorua trong HCl 8N Tuy nhiên khi hàm lượng Se nhỏ hơn0,01mg/ml thì sử dụng SnCl2 tốt hơn

- Phương pháp sử dụng một số chất khử để tách Se khỏi Te như:Khử bằng SO2 trong môi trường HCl 9N, khử bằng thioure, KI vàNH2O (Te bị khử ở pH = 10)

Để tách Se khỏi Te các tác giả sử dụng phương pháp chiết vớietylaxetat ở [HCl] = 5M, khi đó Se4+ ở lại pha nước còn Te4+ được chuyểnvào pha hữu cơ

- Khi hàm lượng Se rất nhỏ thì sử dụng nhựa trao đổi ion là thuậnlợi hơn cả

Trên nhựa trao đổi cation Zeokarb 225 và Amberlite IR 120 (H) Se4+được tách hoàn toàn khỏi Cu2+ ở pH = 3,5 ÷ 4,5

- Trong dung dịch HCl 0,05M Se4+ và Te4+ cùng được giữ lại trêncột Amberlite IR 120(H) Sau đó giải hấp Se4+ bằng 80ml HCl 0,05M và

Te4+ bằng 150ml HCl 0,3M Theo phương pháp này hiệu suất thu hồi Se là

91 đến 100%

Trên nhựa KU -2 trong 10-5 - 10-2M HCl, Se4+ được chuyển qua còn

Te4+ được giữ lại trên cột

Selen có thể tách hoàn toàn khỏi các ion kim loại bằng cách sử dụngnhựa ionit vòng càng chelex 100 dạng amoni Mẫu có thể được làm sạch sơ

bộ với C18 Sep-paks nếu cần thiết các tác giả đã sử dụng loại nhựa này đểtách Se khỏi các nguyên tố ảnh hưởng như Cu2+, Fe3+, Pb2+

I.3 ỨNG DỤNG CỦA SELEN

Ứng dụng lớn nhất của selen trên toàn thế giới là sản xuất thủy tinh

và vật liệu gốm, trong đó nó được dùng để tạo màu đỏ cho thủy tinh, menthủy tinh và men gốm cũng như để loại bỏ màu từ thủy tinh bằng cách trunghòa sắc xanh lục do các tạp chất sắt II tạo ra Selen được sử dụng cùng vớibitmut trong hàn chì trong đồng thau để thay thế cho chì độc hại hơn Nócũng được dùng trong việc cải thiện sức kháng mài mòn của cao su lưu hóa

Selen là chất xúc tác trong nhiều phản ứng hóa học và được sử dụngtrong nhiều phản ứng tổng hợp hóa học ở phòng thí nghiệm lẫn trong côngnghiệp Nó cũng được sử dụng rộng rải trong việc xác định cấu trúc của cácprotein hay axit nucleoic bằng tinh thể học tia X

SeS2 thực tế là disunfua selen hay sunfua selen (IV) là thành phầnhoạt hóa trong một vài loại dầu gội đầu chống gàu Hiệu ứng của thànhphần hoạt hóa giết chết nấm da đầu Malassezia Thành phần hoạt hóa nàycũng được dùng cho mĩ phẩm cho da để điều trị nấm da Tinea do nhiễmcác loại nấm Malassezie

Selen và các hợp chất của nó là rất quan trọng cho động vật và conngười, nó có thể gây ra bệnh tật nếu thiếu hụt selen trong cơ thể Nhưng nếucon người tiếp xúc nhiều và thường xuyên sẽ bị ngộ độc cấp tính hoặc gâynên các rối loạn nội tạng có thể dẫn đến tử vong

I.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH SELEN I.4.1 Các phương pháp phân tích cổ điển

I.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

Đặc điểm của nhóm phương pháp này là ảnh hưởng của một số ionkim loại có thể gây nhiễm bẩn, gây sai số đáng kể Ngày nay phương phápphân tích trọng lượng ít được sử dụng, nó được thay thế bằng các phươngpháp công cụ cho độ chính xác cao và đơn giản hơn

Người ta có thể tạo nhiều dạng kết tủa như Se, SeO2, piazoSeol Tuy vậy đối với phương pháp trọng lượng, việc kết tủa tách ra ở dạng Senguyên tố là đáng tin cậy nhất Để làm kết tủa Se người ta thường dùng cácchất như SO2, hydrazin, hydroxylamin, hypophotphit, Na, SnCl2, Để xácđịnh vi lượng Se trong hợp chất hữu cơ, người ta chuyển nó về dạng selenit,bằng cách phân huỷ chất khảo sát trong bom vạn năng chứa Na2O2, sau đókhử selenit và cân nó dưới dạng Se kim loại Phương pháp điện phân địnhlượng Se cũng đã được bắt đầu chú ý nghiên cứu vào đầu những năm 1960,nhờ sử dụng cặp điện cực Cu - Pt Khi đó Se được tách ra dạng Cu2Se làdạng không bị hút ẩm và không bị thay đổi khi nung đến nhiệt độ 13000C.Sai số của phương pháp này là 0,3% Phương pháp này được ứng dụng đểxác định SeO2 trong kĩ thuật

I.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp chuẩn độ cơ bản được sử dụng để xác định Se4+ làchuẩn độ iot Do phương pháp nhạy, cần tách triệt để các nguyên tố ảnhhưởng đến phép xác định

Chỉ thị dùng cho phép chuẩn độ có thể là chỉ thị hoá học hoặc chỉ thịđiện hoá Phép chuẩn độ dựa trên việc dùng KI để khử H2SeO3:

SeO22- + 6 H+ + 4 I- Se + 2 I2 + 3 H2O

I2 sinh ra được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột

2 Na2S2O3 + I2 Na2S4O2 + 2 NaI

Phương pháp này xác định được đến 50 mg Se.

I.4.2 Các phương pháp phân tích công cụ

I.4.2.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử [6, 13]

Khi nguyên tử ở trạng thái hơi, nhờ một nguồn năng lượng thích hợpnhư nhiệt, điện Để kích thích đám hơi nguyên tử tự do đó phát ra, sau đóthu phân li toàn bộ phổ phát xạ để đánh giá thành phần mẫu phân tích Cóthể dùng phổ phát xạ để phân tích định tính, định lượng Đây là phươngpháp hiện đại cho độ nhạy và độ chính xác rất cao nó tuỳ thuộc vào các loạithiết bị khác nhau, cho phép xác định lượng vết nguyên tố mà không cầnlàm giàu và một ưu điểm đặc trưng của phương pháp đó là cho phép phântích hàng loạt các nguyên tố Đặc biệt phương pháp ICP - AES ra đời tăng

độ nhạy lên rất nhiều, lúc này năng lượng nhiệt của nguồn kích thích đượcquyết định bởi dòng điện cảm ứng trong cuộn tự cảm, năng lượng cao tầncủa máy phát HF Vì vậy nhiệt độ ở plasma rất ổn định dẫn đến phép đo có

độ ổn định cao hơn rất nhiều so với nguồn hồ quang điện hay tia lửa điện

Việc xác định lượng Se bằng AES dựa trên ba vạch đặc trưng của Se

là 196,1nm, 204nm và 206,3 nm Khi dùng các nguồn năng lượng là ngọnlửa hồ quang hoặc tia điện độ nhạy phép xác định chỉ đạt cỡ mg/l Khi dùngnguồn năng lượng là plasma cao tần cảm ứng ICP giới hạn phát hiện đạtđược 0,14 mg/l Gần đây kĩ thuật tạo hợp chất hidrua được sử dụng rộng rãikhi phân tích các hợp chất dễ tạo hợp chất hidrua như As, Se, Hg….Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các chất khử mạnh trong môitrường axit để khử các hợp chất phân tích thành các hidrua sau đó phân lichúng thành nguyên tử tự do và dẫn vào buồng đo phổ

Khi sử dụng kĩ thuật này đối với máy AES, Pretorius và cộng sự đạtđược giới hạn phát hiện 3 g/ml và Pruzkowska 0,3 g/ml Mặc dù giới hạnnày là khá nhỏ nhưng để hạ thấp hơn giới hạn phát hiện thì quá trình làmgiàu trước là cần thiết

Thomson và cộng sự làm giàu bằng phản ứng đồng kết tủa vớilantanhidroxit khi đó giới hạn phát hiện là 0,06 g/ml, Wang sử dụng kĩthuật bay hơi cho giới hạn phát hiện là 0,5 g/ml.

I.4.2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [8, 12]

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng hấp thụ chọn lọccác bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do Vì vậy nếu chiếuvào một luồng hơi nguyên tử một chùm bức xạ điện từ có tần số cộnghưởng, các nguyên tử tự do có thể hấp thụ các bức xạ cộng hưởng này vàlàm giảm cường độ của chùm bức xạ điện từ

Phương pháp phổ hấp thụ AAS phát triển từ những năm 1960.Người đầu tiên mô tả việc xác định selen bằng phổ hấp thụ nguyên tử làAllan Độ nhạy của phương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nănglượng nguyên tử hóa mẫu và kích thích phổ Có thể nguyên tử hóa mẫubằng kĩ thuật ngọn lửa hoặc không dùng ngọn lửa Khi nguồn năng lượng làhidro - không khí thì độ nhạy đạt được là 1 g/ml sử dụng vạch 196,1 nm.Khi sử dụng ngọn lửa không khí - axetilen, độ nhạy tăng cỡ 1,6 lần Khinguồn năng lượng là ống phóng catot, Se(IV) có nồng độ giới hạn phát hiện

là 0,25 g/ml, theo vạch 196,1 nm Khi sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa hơikhông ngọn lửa xác định selen trong máu và trong huyết thanh, giới hạnphát hiện là 0,8g/ml Gần đây rất nhiều công trình xác định selen sử dụngkĩ thuật tạo hiđrua ghép nối với AAS (HG-AAS) Nguyễn Thị Phương Thảo

và Phạm Thúy Nga đã xác định Se trong mẫu máu và nước tiểu bằngphương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa, đã xácđịnh được giới hạn phát hiện của Se là 0,41 ng/ml Ondrej Hegedus và cộngsự đã xác định hàm lượng Se trong rau bằng phương pháp ET-AAS và

HG - AAS, với phương pháp HG -AAS, dùng bước sóng 196,0 nm, cường

độ dòng điện 10mA, chất khử là NaBH4 0,6% / NaOH 0,5% thu được kếtquả là 0,001 - 0,034 mg/kg trong mẫu rau tươi, với giới hạn phát hiện là

0,49 g/l Rau nhiều đường và tinh bột thì chứa ít Se, khoai tây và cà rốtchứa nhiều Se (0,034 mg/kg và 0,02 mg/kg) Magda A Akl và cộng sự đãxác định được selen trong một số mẫu thức ăn như: Sữa trâu tươi 0,053 g/

ml Knen Y Chion và cộng sự xác định selen trong không khí, nguyên tửbằng kĩ thuật lò graphit, giới hạn phát hiện là 1 ng/ml Araz Bidari và cộngsự đã xác định selen trong mẫu nước bằng phương pháp GF - AAS, thuđược giới hạn phát hiện là 2 g/l Poliana A Aleixo đã xác định trực tiếpselen trong sữa bò bằng phương pháp GF – AAS, cho thấy nồng độ selenthay đổi lớn, từ 2 – 1270 µg/l, phụ thuộc vào vùng địa lí Denise Bohrer vàcác cộng sự đã so sánh hai kĩ thuật GF – AAS và HG – AAS trong việc xácđịnh selen trong thịt gà Kết quả cho thấy, giới hạn phát hiện của selen trongphương pháp GF – AAS là 1 µg/l, trong phương pháp HG – AAS là 0,6µg/l Quá trình hidua hóa chỉ thực hiện được với Se(IV) nên việc chuyển tớiSe(VI) về Se(IV) là rất cần thiết Quá trình chuyển hóa được thực hiện bằngcách đun mẫu HCl 4 - 6 M hoặc sử dụng lò vi sóng William R Mindak vàScott P Dolan đã xác định tổng hàm lượng asen và selen trong các mẫuthức ăn Các mẫu thức ăn gồm: Thịt bò, bánh mì, ngũ cốc, trứng, sữa, hoaquả, nước chanh, lạc và lê Nồng độ giới hạn phát hiện của selen là 0,09 ng/

g, giới hạn định lượng là 0,02 mg/kg

I.4.2.3 Phương pháp sắc kí [13]

K.W Michell xác định Se4+ trong nước biển bằng phương pháp sắc

kí khí (GC) sử dụng detector cộng kết điện tử (ECD) Se được kết tủa cùngvới Fe(OH)3 ở pH = 5, sau đó kết tủa được hoà tan bằng HCl và chuyển Se

về dạng 5- nitropiazoSeol, phức này được chiết bằng toluene sau đó dẫn vàocột sắc kí Giới hạn phát hiện là 5 mg/l Độ chính xác 6% ở mức 0,025 g/l.Donald Creamer xác định Se trong vật liệu sinh học bằng sắc kí khối phổ sửdụng detector cặp ion sau khi chuyển Se về dạng 5-nitropiazoSeol (đồngphân 80Se và 82Se)

I.4.2.4 Phương pháp huỳnh quang Rơghen

Phương pháp huỳnh quang Rơnghen xác định theo vạch K Khi tiếnhành xác định trên máy Philips với ống W & Mo và LiF, chất chuẩn ngoại làkeo Cu - Se Độ nhạy phép xác định đạt 0,3 g/5g mẫu Để tăng độ nhạy, Seđược tách ra dạng nguyên tố dùng chất khử là 4,5 diamin-tiopyrramidin trongetanol hay 5N HCl và NaI Nguyên tố Se sau đó được kết tủa trên một mànglọc, giới hạn phát hiện đạt được là 140 ng/g mẫu

Se cũng đã được xác định trực tiếp khi có mặt Sb, Zn, As, Ge, Cutrên máy đo phổ huỳnh quang với anot W (20mA, 50kV) và tinh thể LiF

Độ nhạy phép xác định là 1g

I.4.2.5 Phương pháp phân tích trắc quang

Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu củachất phân tích với một thuốc thử nào đó Đo độ hấp thụ quang của phứcmàu ta sẽ biết được nồng độ chất phân tích

Phương pháp thông dụng để xác định Se4+ dựa trên phản ứng tạo mẫucủa Se4+ với các o-diamin thơm Thuốc thử hay được sử dụng nhất là3,3’diaminobenzidin Trong môi trường axit thuốc thử này được tạo với Sephức piazoseol có màu vàng Đo độ hấp thụ trong pha nước ở 490nm (haysau khi chiết bằng toluene 420nm) Khoảng tuân theo định luật Lamber-Beer là 0,25 g/ml đến 2,5 g/ml

Cũng có thể xác định Se bằng phản ứng tạo phức của Se4+ với2,3-diaminonaphtalen ở pH = 1, sau đó phức được chiết vào dung môicyclohexan và đo huỳnh quang ở 520nm sau khi kích thích ở 380nm (ở cácdung dịch mà nồng độ Se là quá nhỏ thì Se được làm giàu bằng phản ứngtạo phức với amino pyrolidin dithiocacbamat ở pH = 4,2 và sau đó đượcgiải chiết bằng HNO3

Phương pháp cho phép xác định Se đến nồng độ cỡ nM

I.4.2.6 Phương pháp phân tích điện hóa [8, 12]

Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-4 - 10-5M.Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực.Người ta tiến hành điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịchchuẩn biết trước nồng độ Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phântích khi biết cường độ dòng Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần địnhtính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích.

Đã có một số công trình xác định Se4+ bằng phương pháp cực phổdòng một chiều tuy nhiên có giới hạn phát hiện không cao (10-5 M) Để tăng

độ nhạy có thể xác định Se4+ theo sóng piazoSeol (trong dung dịch chiết haytrong phần chiết với toluene) Sử dụng các complexon III để loại các ảnhhưởng của các ion kim loại nặng

Năm 1986 G.E Batley sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phânxác định Se trong nước thải Tác giả dùng nền HCl, pH = 2, píc ở -0,6V (sovới điện cực Ag/AgCl) được dùng để định lượng Nước thải được loại bỏtạp chất thô bằng cách dội qua cột C18 sep-pak sau đó dùng nhựa chelex

100 để loại bỏ lượng vết các kim loại Khoảng nồng độ tuyến tính củaphương pháp là 2-100 g/l

Đặc biệt các phương pháp Von-Ampe hoà tan, nhờ làm giàu chấtphân tích lên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử hay oxi hóa kết tủa chấtsau đó hoà tan sản phẩm kết tủa và ghi tín hiệu hoà tan mà các phương phápđiện hóa hoà tan có độ nhạy cao, công trình của Wang J và Jianmin L sửdụng CSV trên nền 0,1M H2SO4 + 10 g/l Rh3+ Điện phân làm giàu ở -

0,2 V Phương pháp dựa trên phản ứng tích luỹ và sau đó khử lớp Rh2Se3

trên HMDE Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,5g/l khi thời gianđiện phân là 3 phút

I.5 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ VÀ PHƯƠNG PHÁP VON - AMPE HÒA TAN

I.5.1 Phương pháp cực phổ [12]

Phương pháp này dựa trên việc ứng dụng sự phân cực nồng độ sinh

ra trong quá trình điện phân trên điện cực có bề mặt nhỏ Dựa vào đườngcong biểu diễn sự phụ thuộc của sự biến đổi cường độ dòng trong quá trìnhđiện phân vào thế đặt vào, có thể xác định định tính và định lượng với chấtcần phân tích với độ chính xác khá cao Đường biểu diễn cường độ dòng tạithời điểm xảy ra sự khử ion cần phân tích bị gãy đột ngột ở phía trên tạonên đường gọi là sóng cực phổ Dựa vào vị trí của sóng đó có thể xác địnhthành phần định tính của chất điện ly, dựa vào chiều cao của sóng có thểxác định hàm lượng của ion bị khử Phương pháp này có khả năng xác địnhhỗn hợp các kim loại chứa trong các mẫu kĩ thuật với hàm lượng khoảng0,001% với độ chính xác trung bình đến 1%

Cơ sở của phương pháp cực phổ

Phương pháp cực phổ là nhóm các phương pháp phân tích dựa vàoviệc nghiên cứu đường cong Von-ampe hay còn gọi là đường cong phâncực, là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào thếkhi tiến hành điện phân dung dịch phân tích Quá trình điện phân được thựchiện trong bình điện phân đặc biệt, trong đó có một điện cực có diện tích bềmặt bé hơn diện tích bề mặt kia rất nhiều Quá trình khử (hoặc oxi hóa) cácion chủ yếu xảy ra trên vi điện cực Để vẽ đường cong phân cực, người taliên tục theo dõi và đo cường độ dòng điện chạy qua mạch khi tăng dần điệnthế đặt vào hai cực của bình điện phân và xây dựng đồ thị theo hệ tọa độ

I - E (I là cường độ dòng điện chạy qua mạch, E là điện thế đặt vào hai cựccủa bình điện phân) Đường cong mang tên đường cong Von - Ampe

Quá trình xảy ra trên điện cực giọt thủy ngân

Nghiên cứu quá trình điện phân trên catot là điện cực giọt thủy ngân,còn anot là điện cực có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều thường là điện cựccalomen hoặc bạc clorua Vì điện cực calomen có diện tích bề mặt lớn hơndiện tích điện cực giọt thủy ngân là catot nên người ta gọi là phân cực catot

Nếu trong dung dịch không có các chất có khả năng bị khử dưới tác dụngcủa dòng điện, cường độ dòng điện I sẽ tỉ lệ với điện thế E đặt vào hai cực(Định luật Ohm)

I = R E (1)Trong đó: I : là cường độ dòng chảy qua bình điện phân

E : là điện thế đặt vào hai cực

R : là điện trở của bình điện phân

Từ (1) ta thấy cường độ I phụ thuộc tuyến tính với điện thế đặt vàohai cực bình điện phân

Khi có các chất tham gia phản ứng khử trên điện cực catot giọt thủyngân trong miền điện cực nghiên cứu, dạng đường cong I - E sẽ thay đổi.Khi điện thế đặt vào hai cực của của bình điện phân đạt đến giá trị của ionnghiên cứu trên điện cực giọt thủy ngân có thể tạo thành hỗn hống:

M M Hg

C

C a





.

.

(3)Trong đó: Ca - nồng độ của hỗn hống

a - hệ số hoạt độ của hỗn hống

Cm - nồng độ của ion kim loại bị khử tại lớp dung dịch ởsát bề mặt của điện cực

a- hệ số hoạt độ của ion M trong dung dịch

aHg - hoạt độ của thủy ngân hỗn hống

Eo - thế điện cực tiêu chuẩn của điện cưc

Đo kết quả của phản ứng (3) mà khi cường độ dòng điện bắt đầu tăngthì nồng độ ion kim loại ở lớp dung dịch sát lớp bề mặt điện cực giảm Tuynhiên, do hiện tượng khuếch tán, các ion kim loại ở sâu bên trong dung dịch

sẽ tiến đến lớp dung dịch ở sát bề mặt điện cực Vì vậy, cường độ dòng điện

sẽ phụ thuộc tốc độ khuếch tán, mà tốc độ khuếch tán ion lại phụ thuộc hiệu

số nồng độ Co M ở sâu bên trong dung dịch sẽ tiến đến lớp dung dịch sát bềmặt điện cực

Trong thành phần dòng điện chạy qua bình điện phân ngoài dòngđiện sinh ra do sự khuếch tán ion kim loại đến sát bề mặt điện cực và gâyphản ứng điện cực - người ta gọi đó là dòng khuếch tán - còn có thành phầndòng điện sinh ra do chuyển dịch các ion đến các điện cực do tác dụng củađiện trường dù các ion này không tham gia phản ứng điện cực - người ta gọidòng điện sinh ra đơn thuần do sự dịch chuyển các ion không tham gia quátrình điện cực là dòng dịch chuyển Để làm giảm và đi đến loại bỏ dòngdịch chuyển, người ta có thể đưa vào dung dịch phân tích một lượng chấtđiện li trơ có nồng độ lớn hơn nồng độ ion nghiên cứu nhiều lần Người tagọi đây là chất điện li nền Cation của chất điện li nền sẽ chắn tác dụng củađiện trường đối với các ion sẽ làm giảm sự dịch chuyển các ion do điệntrường và dòng dịch chuyển thực tế bằng không

Điện thế để bắt đầu xảy ra quá trình điện phân trước hết phụ thuộcvào bản chất ion bị khử cũng như thành phần dung dịch nghiên cứu nhưnồng độ các ion có mặt trong dung dịch, nồng độ ion H+, sự có mặt các chấttạo phức…

Điện thế phân hủy các chất điện li thực tế bằng hiệu đại số của điệnthế anot và catot

Khi dòng điện cực calomen làm anot thì thế anot Ea thực tế khôngthay đổi khi có dòng điện nhỏ chạy qua bình điện phân Thực vậy, quá trìnhanot trên cực calomen chính là sự oxihoá Hg kim loại thành ion Hg2+ vàchuyển ion Hg+ vào dung dịch

2Hg  2Hg++ 2e (6)Nhưng dung dịch của điện cực calomen lại có ion Cl- với nồng độkhông thay đổi (thường là dung dịch KCl bão hòa hoặc dung dịch KCl 3M)nên lập tức sẽ xuất hiện kết tủa calomen.

Nồng độ ion Cl- trong dung dịch kali clorua bão hòa luôn không thayđổi và do đó nồng độ Hg+ không thay đổi và thế điện cực Ea trong suốt quátrình điện phân không thay đổi Nếu trong những trường hợp mà ta chấpnhận Ea = 0 (vì diện tích bề mặt của anot quá lớn so với diện tích catot nênphân cực anot không đáng kể) thì điện thế để bắt đầu sự điện phân là:

Khi tăng điện thế đặt vào catot (điện thế đặt vào bình điện phân) thìnồng độ CM (4) sẽ giảm dần dù rằng trong quá trình điện phân luôn có cácion kim loại mới ở lớp sau bên trong dung dịch bổ sung đến lớp sát bêntrong bề mặt điện cực do hiện tượng khuếch tán Nhưng sẽ đến lúc ứng vớiđiện thế E nào đó, vận tốc khử ion kim loại sẽ bằng vận tốc khuếch tán vànồng độ CM ở lớp dung dịch sát bề mặt bằng không

Quá trình điện phân ở đây thường xảy ra với cường độ dòng nhỏ(thường nhỏ hơn 10-5 A), nên nồng độ dung dịch ở sâu bên trong của khốidung dịch thực tế không đổi và bằng C0 M Và cường độ dòng chạy qua bìnhđiện phân lúc bấy giờ đạt giá trị không đổi Id cho dù có tiếp tục tăng điệnthế đặt vào bình điện phân Phương trình (4) với CM = 0 ta có:

Dòng Id tính theo (9) được gọi là dòng giới hạn.

Dòng điện này được gọi là dòng khuếch tán Thay Id vào (4) ta có:

Hg

I K

K I I a nF

RT



.

) (

Trong quá trình điện phân xảy ra trong bình phân tích cực phổ, ngoàithành phần Id (dòng khuếch tán) liên quan đến quá trình khử ion kim loạicòn có các thành phần khác không liên quan đến quá trình điện cực gọi làdòng Faraday

Điện thế bán sóng và phương trình sóng cực phổ

Từ phương trình (12), ta thấy có một số đại lượng không phụ thuộccác điều kiện thí nghiệm khác trừ nhiệt độ

Bởi vì hỗn hống tạo thành khi điện phân trên điện cực giọt Hg cónồng độ rất bé nên hoạt độ của Hg trong hỗn hống aHg thực tế bằng hoạt độ

Hg tinh khiết và là giá trị không đổi Hệ số hoạt độ M trong dung dịch cólực ion không đổi (lực ion của nền cực phổ) cũng không thay đổi, các đạilượng như hệ số hoạt độ M các hệ số KM, Ka cũng không thay đổi

Vậy (12) có thể viết dưới dạng:

E = E0 nF RT ln

a M

a M Hg

K

K a





.

.

a M Hg

K

K a





.

.

(15)

Phương trình (14) mô tả mối quan hệ giữa điện thế đặt vào hai cựcbình điện phân và cường độ dòng điện đi qua bình điện phân, người ta gọi

đó là phương trình sóng cực phổ Đại lượng E1/2 được gọi là điện thế nửasóng vì nó là điện thế ứng với lúc cường độ dòng đo được bằng một nửadòng giới hạn

Khi I = Id, từ phương trình (14) ta có:

Các cực đại trên sóng cực phổ

Đôi khi dạng đường cong sóng cực phổ bị biến dạng khác với dạng lítưởng Đó là việc xuất hiện các cực đại Người ta phân biệt hai loại cực đại:Cực đại loại 1 và cực đại loại 2 Việc xuất hiện các cực đại liên quan đếnhiện động lực học khi tạo giọt thủy ngân do hiện tượng hấp phụ của các iontrên bề mặt điện cực Để giảm các cực đại trên sóng cực phổ, người tathường đưa vào dung dịch phân tích các chất hoạt động bề mặt như gielatin,aga-aga…

Phương trình Inkovitch

Người ta đã tìm thấy mối liên quan giữa cường độ dòng giới hạn Idvới nồng độ ion kim loai CM và các đại lượng khác Mối quan hệ được mô

tả bằng phương trình Inkovitch

Trong đó:

Id: cường độ dòng khuếch tán giới hạn (

là diện tích ion kim loại

D: là hệ số khuếch tán có thứ nguyên (cm2.s-1)M: là khối lượng giọt thủy ngân chảy ra từ mao quản (g/s)t: là thời gian tạo giọt thủy ngân (s)

Trong các đại lượng có trong phương trình (16), hệ số khuếch tán Dkhó xác định bằng thực nghiệm và cũng ít khi tìm thấy trong các sổ tay

Trong phân tích cực phổ m và t thường được gọi là đặc trưng maoquản, có thể xác định bằng thực nghiệm

Trong thực tế D, m, t có thể được duy trì không thay đổi trong điềukiện thực nghiệm nên (16) có thể viết dưới dạng:

Từ phương trình (17) ta thấy cường độ dòng giới hạn Id phụ thuộctuyến tính vào nồng độ chất nghiên cứu và (17) là cơ sở cho phân tích cựcphổ định lượng

Phạm vi ứng dụng của phương pháp cực phổ

Phương pháp cực phổ được phát minh ra bởi nhà hóa học tiệp khắcHeyrovsky vào năm 1922 là một trong những phương pháp phân tích công

cụ và phương pháp nghiên cứu hóa lí phổ biến nhất, dựa trên quá trình điệnphân với điện cực giọt thủy ngân Dùng phương pháp này người ta có thểphân tích định tính và định lượng được hầu hết các chất vô cơ cũng như hữu

cơ một cách nhanh chóng, chính xác và rẻ tiền khi nồng độ của chúng trongdung dịch khoảng 10-3 ÷ 10-5 mol/l Quá trình phân tích có thể thực hiệntrong môi trường nước và cả môi trường không nước, phép phân tích có thểthực hiện với độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác rất cao Trong nhiềutrường hợp có thể tiến hành phân tích một lần 3 ÷ 5 chất đồng thời trongmột dung dịch, đặc biệt có thể xác định đồng thời nhiều loại đồng phân củanhiều chất hữu cơ Bằng phương pháp cực phổ có thể xác định được nhiềuđại lượng hóa lý quan trọng như hệ số khuếch tán, số vận chuyển, linh độ

ion, thành phần phức chất, các hằng số bền của chúng, nghiên cứu các quátrình hấp phụ, động học của nhiều quá trình xúc tác …

Các phương pháp phân tích cực phổ

 Phân tích định tính

Người ta chụp cực phổ đồ sẽ xác định được thế bán sóng Tra bảngcác thế bán sóng có thể tìm nguyên tố nào tương ứng với thế thu được trênnền đã chọn

 Cách xác định E1/2:

Kéo dài các phần thẳng a, b trước và sóng trên cực phổ đồ, sau đó kẻmột đường song song cắt đôi khoảng cách giữa chúng Giao điểm củađường này với đường cong d chiếu xuống trục hoành sẽ cho thế bán sóngE1/2 Thế bán sóng thường được đo so với cực so sánh không phân cực (cựccalomen bão hòa)

Để xác định chính xác thế bán sóng của ion xác định phải loại trừ cựcđại (như của oxi), phải loại ion cản trở (có E1/2 gần với ion xác định) bằngcách chuyển chúng vào ion xác định

 Phân tích định lượng

a) Phương pháp mẫu tiêu chuẩn cực phổ đồ của dung dịch phân tích

và dung dịch tiêu chuẩn ở nồng độ đã biết chính xác trong cùng điều kiệnthí nghiệm

Gọi Cx và Cs là nồng độ tương ứng của chất phân tích trong dungdịch nghiên cứu và trong dung dịch so sánh (dung dịch tiêu chuẩn)

Hx và hs là độ cao sóng cực phổ đối với dung dịch phân tích và dungdịch chuẩn, ta sẽ có:

s x h s x

h C

Để xác định chính xác độ cao của sóng người ta chụp cực phổ đồcủa nền nguyên chất và sau đó chụp cực phổ đồ của nền có chất điện hoạt ở

cùng một giá trị thế trong khu vực dòng giới hạn Người ta xác định độ caonửa sóng là hiệu giữa dòng giới hạn và dòng của nền.

b) Phương pháp đường chuẩn chụp cực phổ của dãy dung dịch chuẩn

có thành phần giống nhau với nồng độ chất điện hoạt biến thiên Sau đó xácđịnh độ cao các sóng thu được và vẽ đường chuẩn phụ thuộc hi - Ci Dựavào đường chuẩn này người ta xác định nồng độ chất phân tích trong dungdịch X Sau khi đã đo độ cao sóng cực phổ hx của dung dịch này trong điềukiện cùng thực nghiệm như khi đo với dung dịch chuẩn

c) Phương pháp thêm

Dùng ngay mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị mẫu đầu bằng cáchlấy một mẫu phân tích nhất định (CX) rồi thêm vào đó những lượng chínhxác nguyên tố cần xác định theo từng bậc nồng độ, chẳng hạn C1, C2, C3,…(theo cấp cộng) ta được dãy mẫu đầu:

Cx; Cx + C1; Cx + C2; Cx + C3…

Chọn các thí nghiệm thích hợp và một vạch phổ của nguyên tố cầnphân tích, tiến hành ghi cường độ hấp phụ của vạch phổ đó cho tất cả cácmẫu được các giá trị tương ứng là hx, h1, h2, h3…và vẽ đồ thị phụ thuộc vàochiều cao pic Dựa vào đồ thị này người xác định nồng độ chất phân tíchtrong dung dịch X khi xác định được pic của X trong cùng điều kiện

Phương pháp thêm có ưu điểm là: Quá trình chuẩn bị mẫu rất dễdàng, không phải dùng những hóa chất tinh khiết cao để chuẩn bị dãy mẫunhân tạo, loại trừ đựơc hoàn toàn ảnh hưởng về thành phần cũng như cácchất vật lí của các chất tạo thành mẫu, phương pháp này thường được dùngđể phân tích các lượng vết và cũng để kiểm tra độ lặp lại, độ chính xác củaphương pháp

I.5.2 Phương pháp Von - Ampe hòa tan [4]

I.5.2.1 Nguyên tắc của phương pháp Von - Ampe hòa tan

Phương pháp Von - Ampe là nhóm các phương pháp phân tích dựavào việc nghiên cứu đường cong Von - Ampe hay còn gọi là đường congphân cực, là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của dòng điện vào thế khitiến hành điện phân dung dịch phân tích.

Quá trình phân tích theo phương pháp Von -Ampe hòa tan về cơ bảngồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn làm giàu điện hóa: Chất phân tích được làm giàu lên bềmặt điện cực dưới dạng kết tủa bằng cách điện phân ở thế không đổi.Trong thời gian điện phân làm giàu, dung dịch được khuấy với tốc độkhông đổi Điện cực làm việc thường là điện cực giọt thủy ngân treo(HMDE), điện cực đĩa quay bằng vật liệu trơ hoặc điện cực màng thủytinh trên bề mặt rắn trơ (MFE) Các loại phản ứng dùng để kết tủa chấtphân tích lên điện cực có thể là:

+) Khử ion kim loại trên điện cực giọt thủy ngân:

+) Phản ứng kết tủa làm giàu chất lên bề mặt điện cực dưới dạng hợpchất khó tan hoặc với ion kim loại dùng làm cực hoặc với một ion nào đótrong dung dịch

Xác định anion Xn-:

Me0 (điện cực) → Me n+ + ne