Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - Trắc quan

MỞ ĐẦU Trong đời sống, rau xanh luôn là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng. Tuy nhiên, ở Thái Nguyên nói riêng và trên cả nước nói chung, vấn đề làm thế nào để có rau xanh an toàn (rau sạch) đã và đang được đặt ra. Trên thực tế, do trình độ và chạy theo lợi nhuận nên việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,chất thải cuả các nhà máy,khu công nghiệp đã dẫn đến sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước và bầu khí quyển. Do đó rau xanh có thể bị nhiễm một số kim loại nặng như As, Hg, Sn, Cd, Pb, Cu, Zn , tạo ra độc tố và các vi sinh vật gây bệnh. Khi con người sử dụng lương thực và thực phẩm này sẽ bị ngộ độc có thể dẫn đến chết người và gây những căn bệnh ung thư và hiểm nghèo khác. Mặc dù, hiện nay đã có các quy trình sản xuất rau sạch theo những quy định của bộ Nông nghiệp và PTNT nhưng vì một số vấn đề như sự đầu tư vốn, chất lượng sản phẩm, giá thành quá cao nên vấn đề rau sạch chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn ở nước ta. Vì vậy, việc phân tích để tìm ra hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh trên địa bàn thành phố Thái Nguyên sẽ góp phần kiểm soát được chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn rau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam. Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại, tuỳ thuộc vào hàm lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: Phương pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp điện hoá, phương pháp phân tích công cụ (phương pháp quang phổ, phương pháp phổ phát xạ nguyên tử EAS, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS) trong đó phương pháp chiết - trắc quang là phương pháp có độ lặp lại, độ nhạy và độ chọn lọc cao. Mặt khác phương pháp này chỉ cần sử dụng máy móc, thiết bị không quá đắt phù hợp với điều kiện của nhiều phòng thí nghiệm. Từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quang”. Mục đích: Xác định được hàm lượng Pb2+, Cd2+ gây ô nhiễm trong rau xanh và đánh giá hiện trạng ô nhiễm bởi hai kim loại này trong rau xanh ở một số khu vực trong thành phố Thái Nguyên. Nhiệm vụ: 1. Khảo sát sự tạo phức của các ion kim loại Pb2+, Cd2+ với thuốc thử PAN. 2. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu hình thành phức PAN - Pb2+, Cd2+ - PAN - SCN- và điều kiện chiết phức. 3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới phép xác định các ion Pb2+, Cd2+. 4. Xây dựng đường chuẩn và ứng dụng để xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh. 5. Kiểm tra hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS. 6. So sánh kết quả xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh bằng hai phương pháp chiết - trắc quang và phổ hấp thụ F - AAS, kết luận việc sử dụng phương pháp chiết - trắc quang xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh nói riêng và trong thực phẩm tươi sống nói chung. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHưƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Giới thiệu chung về rau xanh . 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần 3 1.1.2. Công dụng của rau xanh 3 1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn 4 1.1.3.1. Định nghĩa . 4 1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau . 5 1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn . 6 1.2. Tính chất của Cd và Pb 7 1.2.1. Tính chất vật lý . 7 1.2.2. Tính chất hoá học 8 1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb 9 1.2.3.1. Các oxit . 9 1.2.3.2. Các hyđroxit 10 1.2.3.3. Các muối . 11 1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd, Pb 12 1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd . 12 1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb . 14 1.4. Các phương pháp xác định Cd, Pb . 15 1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học 15 1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon . 15 1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon . 15 1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ 16 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá 16 1.4.2.2. Phương pháp quang phổ . 17 1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb 19 1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hoá mạnh) . 20 1.5.2. Phương pháp xử lý khô . 20 1.6. Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử PAN . 19 1.6.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN 21 1.6.2. Khả năng tạo phức của PAN . 22 1.7. Các phương pháp nghiên cứu chiết phức 23 1.7.1. Một số vấn đế chung về chiết 23 1.7.2. Các đặc trưng của quá trình chiết 24 1.7.2.1. Định luật phân bố Nersnt 24 1.7.2.2. Hệ số phân bố 24 1.7.2.3. Hiệu suất chiết và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết . 25 1.8. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch 26 1.8.1. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) 27 1.8.2. Phương pháp hệ đồng phân tử . 28 1.8.3. Phương pháp Staric - Bacbanel . 29 CHưƠNG 2: ĐỐI TưỢNG VÀ PHưƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu . 29 2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung, hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu . 29 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu . 31 2.2.1.1. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang . 31 2.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS. 31 2.2.2. Nội dung nghiên cứu . 32 2.2.2.1. Pha hóa chất . 32 2.2.2.2. Cách tiến hành thí nghiệm . 33 2.2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 33 2.2.3.1. Hóa chất . 33 2.2.3.2. Dụng cụ . 34 2.2.3.3. Thiết bị nghiên cứu 34 2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm . 35 CHưƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 36 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đan ligan PAN-Pb2+ . 36 3.1.1. Phổ hấp thụ của PAN 36 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Pb2+ - PAN . 36 3.1.3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb2+-PAN. . 38 3.1.3.1. Dung môi chiết phức Pb2+-PAN . 38 3.1.3.2. Xác định pH tối ưu . 40 3.1.3.3. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu 41 3.1.3.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAN trong dung dich so sánh. 42 3.1.4. Xác định thành phần phức Pb2+-PAN 43 3.1.4.1. Phương pháp tỷ số mol xác định thành phần phức Pb2+-PAN . 43 3.1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức Pb2+-PAN . 46 3.1.4.3. Phương pháp Staric - Bacbanel 49 3.1.5. Khoảng tuân theo định luật Beer . 51 3.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- . 53 3.2.1. Khảo sát phổ hấp thụ electron của phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- . 53 3.2.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức PAN-Cd2+-SCN- . 54 3.2.2.1. Dung môi chiết phức đa ligan PAN-Cd2+-SCN- 54 3.2.2.2. Xác định thời gian lắc chiết tối ưu. . 55 3.2.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN- vào thời gian sau khi chiết . 56 3.2.2.4. Xác định pH tối ưu . 57 3.2.2.5. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu 58 3.2.3. Xác định thành phần của phức PAN-Cd2+-SCN- . 59 3.2.3.1. Phương pháp tỉ số mol. 59 3.2.3.2. Phương pháp hệ đồng phân tử 61 3.2.3.3. Phương pháp Staric - Babanel 64 3.2.4. Khoảng tuân theo định luật Beer . 66 3.3. Nghiên cứu các yếu tố gây cản ảnh hưởng đến phép xác định Cd và Pb. Xây dựng phương trình đường chuẩn cho các phép xác định Cd và Pb . 68 3.3.1. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN-Pb2+ . 68 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Pb2+ 69 3.3.2.1. Ảnh hưởng của ion Cd2+ 69 3.3.2.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+ 70 3.3.2.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ . 70 3.3.3. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Pb2+ 71 3.3.4. Xây dựng phương trình đường chuẩn của phức PAN-Cd2+-SCN- 72 3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Cd2+-SCN- . 73 3.3.5.1. Ảnh hưởng của ion Pb2+ . 73 3.3.5.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+ 74 3.3.5.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ . 75 3.3.5.4. Ảnh hưởng của ion Fe3+ . 75 3.3.6. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Cd2+-SCN- 76 3.4. Xác định hàm lượng các kim loại Cd, Pb trong các mẫu giả và mẫu thực tế . 77 3.4.1. Xác định hàm lượng chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn . 77 3.4.2. Xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn . 78 3.4.3. Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong các mẫu thật . 79 3.4.3.1. Đối tượng lấy mẫu . 79 3.4.3.2. Xử lý mẫu 81 3.4.3.3. Đo xác định nồng độ các ion nghiên cứu trong mẫu thật 82 3.5. Xác định hàm lượng Pb và Cd bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 88 3.5.1. Các điều kiện đo phổ F-AAS 88 3.5.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng . 89 3.5.2.1. Đường chuẩn của Cd 89 3.5.2.2. Đường chuẩn của Pb 92 3.6. Kết luận . 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO .97

doc111 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 27/12/2012 | Lượt xem: 4193 | Lượt tải: 23download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - Trắc quan, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHAN THANH PHƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CADIMI VÀ CHÌ TRONG RAU XANH Ở THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT - TRẮC QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN, 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHAN THANH PHƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CADIMI VÀ CHÌ TRONG RAU XANH Ở THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT - TRẮC QUANG Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC THÁI NGUYÊN, 2009 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Đăng Đức. Thầy là người đã trực tiếp ra đề tài, hướng dẫn, định hướng cho tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hoá học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, các thầy cô, anh chị và các bạn trong bộ môn Hoá học, trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn những người thân yêu trong gia đình đã luôn động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2009 Học viên PHAN THANH PHƢƠNG DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hoá học của một số loại rau xanh ......................................... 3 Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí quan trọng của Cacdimi và chì ............................... 7 Bảng 3.1. Bước sóng hấp thụ cực đại của PAN và phức Pb2+ - PAN.......................34 Bảng 3.2. Các thông số về phổ hấp thụ electron của phức Pb2+ - PAN trong các dung môi hữu cơ khác nhau .....................................................................36 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào pH chiết ..............36 Bảng 3.4. Sự phụ thuộc % chiết của phức Pb2+ - PAN vào thể tích dung môi chiết ........................................................................................................38 Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào lượng dư PAN ....39 Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào nồng độ PAN ......40 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào nồng độ Pb2+ .......41 2+ Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CPAN/CPAN + CPb Bảng 3.9. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CPAN/CPAN + C 2+ ...........42 ...........43 Bảng 3.10. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb2+ trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel..............................................................................44 Bảng 3.11. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel..............................................................................45 Bảng 3.12. Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ..................46 Bảng 3.13. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng của phức PAN - Cd2+ - SCN- ........................................................................................................48 Bảng 3.14. Phổ hấp thụ electron của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong các dung môi ..........................................................................................................49 Bảng 3.15. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian chiết ........................................................................50 Bảng 3.16. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết ............................................................51 Bảng 3.17. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH ......................................52 Bảng 3.18. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thể tích dung môi chiết .......53 Bảng 3.19. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ PAN ......................54 Bảng 3.20. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ Cd2+ ...........55 Bảng 3.21. Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 4.10-5M .........................56 Bảng 3.22. Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 5.10-5M .........................57 Bảng 3.23. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Cd2+ trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel..............................................................................58 Bảng 3.24. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel..............................................................................59 Bảng 3.25. Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer...................60 Bảng 3.26. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức Pb2+ - PAN.............61 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của ion Cd2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........62 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........62 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........63 Bảng 3.30. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức Pb2+ - PAN khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản ..........................................................................63 Bảng 3.31. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN - Cd2+ - SCN- ........................................................................................................64 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của ion Pb2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- ........................................................................................................66 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- ........................................................................................................67 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- ........................................................................................................67 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của ion Fe3+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- .......................................................................................................68 Bảng 3.36. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản....................................................................69 Bảng 3.37. Xác định chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ................70 Bảng 3.38. Xác định Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn .........71 Bảng 3.39. Địa điểm, thời gian, kí hiệu, khối lượng trước và sau khi sấy của một số loại rau..........................................................................................72 Bảng 3.40. Kết quả xác định hàm lượng chì trong các mẫu rau xanh bằng phương pháp đo quang .............................................................................75 Bảng 3.41: Kết quả xác định hàm lượng cadimi trong các mẫu rau xanh bằng phương pháp đo quang .............................................................................77 Bảng 3.42. Các điều kiện đo phổ F - AAS của Pb2+ và Cd2+ ...................................79 Bảng 3.43. Xác định đường chuẩn của Cd2+ ...........................................................80 Bảng 3.44. Kết quả đo mẫu Cd2+ theo phổ F - AAS ................................................82 Bảng 3.45. Xác định đường chuẩn của Pb...............................................................82 Bảng 3.46. Kết quả đo mẫu Pb2+ ............................................................................84 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phức có tỷ lệ 1:1 .....................................................................................25 Hình 1.2. Phức có tỷ lệ 1:1 .....................................................................................26 Hình 1.3. Xác định thành phần phức theo phương pháp Staric - Bacbanel .............28 Hình 3.1. Phổ hấp thụ của PAN trong dung môi CHCl3 ..........................................33 Hình 3.2. Phổ hấp thụ Electron của phức Pb2+ - PAN và thuốc thử PAN trong dung môi Clorofom ..................................................................................34 Hình 3.3. Phổ hấp thụ Electron của phức Pb2+ - PAN trong các dung môi khác nhau ......35 Hình 3.4. Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào pH chiết ....37 Hình 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch phức Pb2+ - PAN vào lượng dư PAN ..........................................................................................39 Hình 3.6. Đồ thị xác định tỉ lệ PAN : Pb2+ theo phương pháp tỉ số mol...................40 Hình 3.7. Đồ thị xác định tỉ lệ PAn : Pb2+ theo phương pháp tỉ số mol....................41 Hình 3.8. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức (CPAN + 2+ = 6,4.10-5M) ....................................................................................42 Hình 3.9. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức (CPAN + 2+ = 6,4.10-5M) ....................................................................................43 Hình 3.10. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb2+ trong phức đaligan ...............44 Hình 3.11. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đaligan ..............45 Hình 3.12. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức Pb2+ - PAN ........................47 Hình 3.13. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng của phức PAN - Cd2+ - SCN- ........................................................................................................49 Hình 3.14. Phổ hấp thụ Electron của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong các dung môi .......50 Hình 3.15. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian chiết ........................................................................50 Hình 3.16. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết ............................................................51 Hình 3.17. Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH .............................52 Hình 3.18a. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ PAN ....................54 Hình 3.18b. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ Cd2+ .........55 Hình 3.19a. Đồ thị xác định tỉ lệ Cd2+:PAN theo phương pháp hệ đồng phân tử (CPAN + CCd2+ = 4,00.10-5M) .....................................................................56 Hình 3.19b. ồ thị xác định tỉ lệ Cd2+:PAN theo phương pháp hệ đồng phân tử (CPAN + CCd2+ = 500.10-5M) ......................................................................57 Hình 3.20. Đồ thị hệ số tuyệt đối của Cd2+ trong phức đaligan................................58 Hình 3.21. Đồ thị hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đaligan ...............................59 Hình 3.22. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức PAN - Cd2+ - SCN- ............60 Hình 3.23. Đường chuẩn của phức PAN - Pb2+ ......................................................61 Hình 3.24. Đường chuẩn của phức PAN - Pb2+ khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản .....64 Hình 3.25. Đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- ..........................................65 Hình 3.26. Đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- khi có các ion dưới ngưỡng gây cản ........................................................................................69 Hình 3.27. Đồ thị đường chuẩn của Cd2+ ...............................................................80 Hình 3.28. Đồ thị đường chuẩn của Pb2+ ................................................................83 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về rau xanh ........................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần ................................................................................ 3 1.1.2. Công dụng của rau xanh ................................................................................ 3 1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn ............................................................................ 4 1.1.3.1. Định nghĩa ................................................................................................. 4 1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau ................................................................. 5 1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn ............................................................................... 6 1.2. Tính chất của Cd và Pb .................................................................................... 7 1.2.1. Tính chất vật lý ............................................................................................. 7 1.2.2. Tính chất hoá học .......................................................................................... 8 1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb ............................................................................ 9 1.2.3.1. Các oxit ..................................................................................................... 9 1.2.3.2. Các hyđroxit ............................................................................................ 10 1.2.3.3. Các muối ................................................................................................. 11 1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd, Pb .................................................... 12 1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd ....................................................... 12 1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb ....................................................... 14 1.4. Các phương pháp xác định Cd, Pb ................................................................. 15 1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học .................................................................. 15 1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon ............................. 15 1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon ............................. 15 1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ .................................................................. 16 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá .............................................................................. 16 1.4.2.2. Phương pháp quang phổ ........................................................................... 17 1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb .................................... 19 1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hoá mạnh) ............................... 20 1.5.2. Phương pháp xử lý khô ............................................................................... 20 1.6. Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử PAN ....................................... 19 1.6.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN .............................................................. 21 1.6.2. Khả năng tạo phức của PAN ....................................................................... 22 1.7. Các phương pháp nghiên cứu chiết phức ........................................................ 23 1.7.1. Một số vấn đế chung về chiết ...................................................................... 23 1.7.2. Các đặc trưng của quá trình chiết ................................................................ 24 1.7.2.1. Định luật phân bố Nersnt ........................................................................ 24 1.7.2.2. Hệ số phân bố .......................................................................................... 24 1.7.2.3. Hiệu suất chiết và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết ........................... 25 1.8. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch ............ 26 1.8.1. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) ........................ 27 1.8.2. Phương pháp hệ đồng phân tử ..................................................................... 28 1.8.3. Phương pháp Staric - Bacbanel ................................................................... 29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................31 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ................................................................. 29 2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung, hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu ....... 29 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 31 2.2.1.1. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang ........................................................................................... 31 2.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS. .................................................................................. 31 2.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 32 2.2.2.1. Pha hóa chất ............................................................................................. 32 2.2.2.2. Cách tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 33 2.2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ........................................................ 33 2.2.3.1. Hóa chất ................................................................................................... 33 2.2.3.2. Dụng cụ ................................................................................................... 34 2.2.3.3. Thiết bị nghiên cứu .................................................................................. 34 2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm ............................................................................. 35 CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ......................................36 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đan ligan PAN-Pb2+ ....................................... 36 3.1.1. Phổ hấp thụ của PAN .................................................................................. 36 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Pb2+ - PAN ........................................... 36 3.1.3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb2+-PAN. ....................... 38 3.1.3.1. Dung môi chiết phức Pb2+-PAN ............................................................... 38 3.1.3.2. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 40 3.1.3.3. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu .................................................... 41 3.1.3.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAN trong dung dich so sánh. .......... 42 3.1.4. Xác định thành phần phức Pb2+-PAN .......................................................... 43 3.1.4.1. Phương pháp tỷ số mol xác định thành phần phức Pb2+-PAN ................... 43 3.1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức Pb2+-PAN ......... 46 3.1.4.3. Phương pháp Staric - Bacbanel ................................................................ 49 3.1.5. Khoảng tuân theo định luật Beer ................................................................. 51 3.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- ............................. 53 3.2.1. Khảo sát phổ hấp thụ electron của phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- ........... 53 3.2.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức PAN-Cd2+-SCN- ................................... 54 3.2.2.1. Dung môi chiết phức đa ligan PAN-Cd2+-SCN- ........................................ 54 3.2.2.2. Xác định thời gian lắc chiết tối ưu. ........................................................... 55 3.2.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN- vào thời gian sau khi chiết ................................................................................................. 56 3.2.2.4. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 57 3.2.2.5. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu .................................................... 58 3.2.3. Xác định thành phần của phức PAN-Cd2+-SCN- ......................................... 59 3.2.3.1. Phương pháp tỉ số mol. ............................................................................ 59 3.2.3.2. Phương pháp hệ đồng phân tử .................................................................. 61 3.2.3.3. Phương pháp Staric - Babanel .................................................................. 64 3.2.4. Khoảng tuân theo định luật Beer ................................................................. 66 3.3. Nghiên cứu các yếu tố gây cản ảnh hưởng đến phép xác định Cd và Pb. Xây dựng phương trình đường chuẩn cho các phép xác định Cd và Pb ......... 68 3.3.1. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN-Pb2+ ................................................................................. 68 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Pb2+ ...................................................................................................... 69 3.3.2.1. Ảnh hưởng của ion Cd2+ .......................................................................... 69 3.3.2.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+ .......................................................................... 70 3.3.2.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ ........................................................................... 70 3.3.3. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Pb2+ ............................................................................................ 71 3.3.4. Xây dựng phương trình đường chuẩn của phức PAN-Cd2+-SCN- ................ 72 3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Cd2+-SCN- ................................................................................................... 73 3.3.5.1. Ảnh hưởng của ion Pb2+ ........................................................................... 73 3.3.5.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+ .......................................................................... 74 3.3.5.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ ........................................................................... 75 3.3.5.4. Ảnh hưởng của ion Fe3+ ........................................................................... 75 3.3.6. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Cd2+-SCN- ............................................................................................ 76 3.4. Xác định hàm lượng các kim loại Cd, Pb trong các mẫu giả và mẫu thực tế ..... 77 3.4.1. Xác định hàm lượng chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ......... 77 3.4.2. Xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ....... 78 3.4.3. Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong các mẫu thật ............................... 79 3.4.3.1. Đối tượng lấy mẫu ................................................................................... 79 3.4.3.2. Xử lý mẫu ................................................................................................ 81 3.4.3.3. Đo xác định nồng độ các ion nghiên cứu trong mẫu thật .......................... 82 3.5. Xác định hàm lượng Pb và Cd bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ...... 88 3.5.1. Các điều kiện đo phổ F-AAS ...................................................................... 88 3.5.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ......... 89 3.5.2.1. Đường chuẩn của Cd ................................................................................ 89 3.5.2.2. Đường chuẩn của Pb ................................................................................ 92 3.6. Kết luận ......................................................................................................... 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................97 MỞ ĐẦU Trong đời sống, rau xanh luôn là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng. Tuy nhiên, ở Thái Nguyên nói riêng và trên cả nước nói chung, vấn đề làm thế nào để có rau xanh an toàn (rau sạch) đã và đang được đặt ra. Trên thực tế, do trình độ và chạy theo lợi nhuận nên việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,chất thải cuả các nhà máy,khu công nghiệp đã dẫn đến sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước và bầu khí quyển. Do đó rau xanh có thể bị nhiễm một số kim loại nặng như As, Hg, Sn, Cd, Pb, Cu, Zn…, tạo ra độc tố và các vi sinh vật gây bệnh. Khi con người sử dụng lương thực và thực phẩm này sẽ bị ngộ độc có thể dẫn đến chết người và gây những căn bệnh ung thư và hiểm nghèo khác. Mặc dù, hiện nay đã có các quy trình sản xuất rau sạch theo những quy định của bộ Nông nghiệp và PTNT nhưng vì một số vấn đề như sự đầu tư vốn, chất lượng sản phẩm, giá thành quá cao nên vấn đề rau sạch chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn ở nước ta. Vì vậy, việc phân tích để tìm ra hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh trên địa bàn thành phố Thái Nguyên sẽ góp phần kiểm soát được chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn rau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam. Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại, tuỳ thuộc vào hàm lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: Phương pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp điện hoá, phương pháp phân tích công cụ (phương pháp quang phổ, phương pháp phổ phát xạ nguyên tử EAS, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS) trong đó phương pháp chiết - trắc quang là phương pháp có độ lặp lại, độ nhạy và độ chọn lọc cao. Mặt khác phương pháp này chỉ cần sử dụng máy móc, thiết bị không quá đắt phù hợp với điều kiện của nhiều phòng thí nghiệm. Từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quang”. Mục đích: Xác định được hàm lượng Pb2+, Cd2+ gây ô nhiễm trong rau xanh và đánh giá hiện trạng ô nhiễm bởi hai kim loại này trong rau xanh ở một số khu vực trong thành phố Thái Nguyên. Nhiệm vụ: 1. Khảo sát sự tạo phức của các ion kim loại Pb2+, Cd2+ với thuốc thử PAN. 2. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu hình thành phức PAN - Pb2+, Cd2+ - PAN - SCN- và điều kiện chiết phức. 3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới phép xác định các ion Pb2+, Cd2+. 4. Xây dựng đường chuẩn và ứng dụng để xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh. 5. Kiểm tra hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS. 6. So sánh kết quả xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh bằng hai phương pháp chiết - trắc quang và phổ hấp thụ F - AAS, kết luận việc sử dụng phương pháp chiết - trắc quang xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh nói riêng và trong thực phẩm tươi sống nói chung. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU XANH 1.1.1. Đặc điểm và thành phần Rau xanh là cây trồng ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và hiệu qủa kinh tế cao nên đã được trồng và sử dụng trong đời sống từ xưa tới nay. Do chứa nhiều sinh tố, chất khoáng và chất xơ nên rau xanh rất cần thiết cho cơ thể người. Được coi là nguồn khoáng chất và vitamin phong phú, một số loại rau xanh tuy không cung cấp nhiều nhiệt lượng nhưng lại cung cấp những sinh tố và chất khoáng không thể thiếu đối với sức khỏe. Dưới đây là thành phần cơ bản của một số loại rau như súp lơ xanh, bắp cải, rau muống, cải thìa. Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại rau xanh STT  Loại rau  Nƣớc %  Prôtêin %  Gluxit %  Cellulose %  Lipit %  Tro %  Thành phần khác   1  Súp lơ xanh  90,9  2,5  4,9  0,9   0,8  Ca; P; Fe; Vitamin C; B1; B2; PP và caroten.   2  Bắp cải  95  1,8  5,4  1,6  -  1,2  P, Ca, Fe, Vitamin C…   3  Rau muống  92  3,2  2,5  1  -  1,3  Ca, P,Fe, Vitamin B1, C, B2, Caroten   4  Cải thìa  92,2  1,9  5,6  1,2  -  1,4  P, Ca, Fe, Vitamin C…   1.1.2. Công dụng của rau xanh Rau xanh không những là loại thực phẩm hàng ngày mà còn là các vị thuốc chữa bệnh dễ tìm kiếm và dễ sử dụng. Cụ thể như sau: Súp lơ xanh (hay Su lơ, Cải hoa, Bông cải - Brassica oleracea L. var. botrytis L., thuộc họ Cải - Brassicaceae). Búp tròn, màu xanh thẫm, vị ngọt và thơm. Giàu vitamin C và chất xơ hòa tan. Súp lơ bắt nguồn từ loài Cải bắp - Brassica oleracea L., đã được trồng nhiều ở các nước châu Âu và các nước ôn đới trên thế giới với nhiều giống trồng khác nhau. Sup lơ được nhập trồng ở nước ta vào cuối thế kỷ 19, hiện nay được trồng tốt ở nhiều tỉnh vùng núi cao như Lào Cai, Lai Châu, Hà Giang, Lâm Đồng... trồng được quanh năm, còn ở Thái Nguyên và một số tỉnh khác thường trồng vào vụ đông. Sup lơ là loại rau ăn quen thuộc của nhân dân ta, có thể dùng ăn xào, nấu canh, ăn sống. Cũng có thể dùng làm thuốc như Bắp cải hay Su hào. Bắp cải: Là loại rau có nguồn gốc ôn đới, có rất nhiều tác dụng. Dùng đắp ngoài để tẩy uế làm liền sẹo, mụn nhọt…Ngoài ra, bắp cải còn là thuốc làm dịu đau cho bệnh nhân bệnh thấp khớp, thống phong, đau dây thần kinh hông…Đặc biệt, nó là loại thuốc mạnh để chống kích thích thần kinh và chứng mất ngủ, dùng cho người hay lo âu và suy nhược thần kinh. Rau muống (Ipomoea aquatica Forssk, thuộc họ Khoai lang- Convolvulaceae) là loại dây mọc bò trong các ao hồ, ruộng nước, những nơi đất ẩm, là màu lục, hìn đầu mũi tên, hoa màu trắng hoặc tím nhạt, hình cái phễu. Rau muống có vị ngọt, nhạt, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu, cầm máu. Có thể dùng dưới dạng thuốc sắc hay chiết dịch dùng tươi, dùng ngoài giã nát đắp. Cải thìa (Cải thìa, Cải bẹ trắng, - Brassica chinensis L) là cây thảo sống 1 năm hoặc 2 năm, cao 25-70cm, với 1,5m. Rễ không phình thành củ. Lá ở gốc, to, màu xanh nhạt, gân giữa trắng, nạc; phiến hình bầu dục nhẵn, nguyên hay có răng không rõ, men theo cuống, tới gốc nhưng không tạo thành cánh; các lá ở trên hình giáo. Hoa màu vàng tươi họp thành chùm ở ngọn; hoa dài 1-1,4cm, có 6 nhị. Quả cải dài 4- 11cm, có mỏ; hạt tròn, đường kính 1-1,5mm, màu nâu tím. Ra hoa vào mùa xuân. Có nhiều giống trồng hoặc thứ; có loại có lá sít nhau tạo thành bắp dài (var. cylindrica) có loại có lá sít thành bắp tròn (var. cephalata); có loại không bắp có ít lá sát nhau (var. laxa). Cải thìa có nhiều vitamin A, B, C. Lượng vitamin C của nó rất phong phú, đứng vào bậc nhất trong các loại rau. Sau khi phơi khô, hàm lượng vitamin C vẫn còn cao. Tính vị, tác dụng: Cải thìa là thực phẩm dưỡng sinh, ăn vào có thể lợi trường vị, thanh nhiệt, lợi tiểu tiện và ngừa bệnh ngoài da. Cải thìa có tác dụng chống scorbut, tạng khớp và làm tan sưng. Hạt Cải thìa kích thích, làm dễ tiêu, nhuận tràng. 1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn 1.1.3.1. Định nghĩa Trong quá trình gieo trồng, để có sản phẩm rau an toàn nhất thiết phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật và sử dụng một số nguyên liệu như nước, phân bón, thuốc phòng trừ sâu bệnh. Trong các nguyên liệu này, kể cả đất trồng, đều có chứa những nguyên tố gây ô nhiễm rau và ít nhiều đều để lại một số dư lượng trên rau sau khi thu hoạch. Trong thực tế hiện nay hầu như không thể có sản phẩm rau sạch với ý nghĩa hoàn toàn không có yếu tố độc hại. Tuy vậy, những yếu tố này thực sự chỉ gây độc khi chúng để lại một dư lượng nhất định nào đó trên rau, dưới mức dư lượng này thì không độc hại. Mức dư lượng tối đa không gây hại cho người có thể chấp nhận gọi là mức dư lượng cho phép (hoặc ngưỡng dư lượng giới hạn). Như vậy, những sản phẩm rau không chứa hoặc có chứa dư lượng các yếu tố độc hại nhưng dưới mức dư lượng cho phép được coi là rau an toàn với sức khỏe người, nếu trên mức dư lượng cho phép là rau không an toàn. 1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau Các nhiều yếu tố làm rau bị ô nhiễm, xong quan trọng nhất là do các yếu tố sau:  Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật  Dư lượng nitrate (NO3-)  Sinh vật gây bệnh  Dư lượng kim loại nặng - Khái niệm Các kim loại nặng như asen (As), chì (Pb), thủy nhân (Hg), đồng (Cu), kẽm (Zn), thiếc (Sn),… nếu vượt quá cho phép cũng là những chất có hại cho cơ thể, hạn chế sự phát triển của tế bào và hoạt động của máu, gây thiếu máu, biến động thân nhiệt, rối loạn tiêu hóa… - Nguyên nhân  Trong thuốc BVTV và phân bón NPK có chứa cả một số kim loại nặng. Trong quá trình tưới tiêu, các kim loại nặng này bị rửa trôi xuống ao hồ, sông rạch, thâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước tưới rau.  Nguồn nước thải của thành phố và các khu công nghiệp chứa nhiều kim loại nặng chuyển trực tiếp vào rau tươi. - Biện pháp khắc phục  Không trồng rau trong khu vực có chất thải của nhà máy, các khu vực đất đã bị ô nhiễm do quá trình sản xuất trức đó gây ra.  Không tưới rau bằng nguồn nước có nước thải của các nhà máy công nghiệp. Những yếu tố trên là nguyên nhân chủ yếu làm cho rau bị ô nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe người, trong đó phổ biến nhất là thuốc BVTV và vi sinh vật gây bệnh. Vì vậy, yêu cầu cần thiết là phải gieo trồng thế nào để có được những sản phẩm rau không bị ô nhiễm, tức rau an toàn đối với tất cả mọi người. 1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn Ngày 19/12/2007, bộ trưởng bộ Y tế đã ra quyết định số 46-2007-QĐ-BYT “Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm’’. Trong quyết định này qui định mức dư lượng cho phép trên sản phẩm rau đối với hàm lượng nitrate, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và thuốc BVTV. Các mức dư lượng cho phép này chủ yếu dựa vào qui định của Tổ chức lương nông tế giới (FAO) và Tổ chức y tế thế giới (WHO). Các cá nhân, tổ chức sản xuất và sử dụng rau dựa vào các mức dư lượng này để kiểm tra xác định sản phẩm có đạt tiêu chuẩn an toàn hay không. Ngoài ra trong thực tế rau an toàn còn phải mang tính hấp dẫn về mặt hình thức: rau phải tươi, không có bụi bẩn, không có triệu chứng bệnh và được đựng trong bao bì sạch sẽ. Yêu cầu về chất lượng rau an toàn phụ thuộc vào điều kiện môi trường canh tác và kỹ thuật trồng trọt. Yêu cầu về hình thức được thực hiện khi thu hoạch và trong quá trình bảo quản, đóng gói. 1.2. TÍNH CHẤT CỦA Cd VÀ Pb [18, 24, 25] 1.2.1. Tính chất vật lý Cadimi và Chì đều là các kim loại nặng có ánh kim. Cadimi là kim loại nóng chảy, có màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm, nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim, còn chì kim loại có màu xám xanh, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hoá. Bảng 1.2: Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi và Chì Hằng số vật lý  Cd  Pb   Khối lượng nguyên tư (đvc)  112,411  207,21   Nhiệt độ nóng chảy (0C)  321,07  327,4   Nhiệt độ sôI (0C)  767  1740   Tỉ khối (250C) (g/cm3)  8,642  11,530   Năng lượng ion hoá thứ nhất (eV)  8,99  7,42   Bán kính nguyên tử (Å)  1,56  1,75   Cấu trúc tinh thể  Lục giác bó chặt  Lập phương tâm diện   1.2.2. Tính chất hoá học  Ở nhiệt độ thường Cadimi và Chì bị oxi hoá bởi oxi không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng bao phủ bên ngoài kim loại. 2Pb + O2 = 2PbO 2Cd + O2 = 2CdO  Cadimi và Chì tác dụng được với các phi kim như halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen… Cd + X2  to = CdX2 to Pb + X2 = PbX2  Ở nhiệt độ thường Cadmi và Chì bền với nước do có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhệt độ cao Cd khử hơi nuớc biến thành oxit, còn khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước tạo thành hyđroxit: to Cd + H2O = CdO + H2 2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2 Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl Trong dung dịch thì: Cd + HCl = CdCl2 + H2 Cd + H3O+ + H2O = [Cd(H2O)2] 2+ + H2 2 Còn chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit H2SO4 dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảp vệ đã chuyển thành hợp chất tan: PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với axit nitric ở bất kì nồng độ nào chì tương tác như một kim loại: 3Pb + 8HNO3 loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác: 2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng giải phóng hiđro: Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2 1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb 1.2.3.1. Các oxit a, Cadimi oxit - CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi CdO rất độc. - CdO không tan trong nước chỉ tan trong axit và kiềm nóng chảy: CdO + 2KOH (nóng chảy) = K2CdO2 + H2O - CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat: 2Cd + O2 = 2CdO b, Chì oxit Cd(OH)2 = CdO + H2O CdCO3 = CdO + CO2 - Chì có hai oxit là PbO, PbO2 và hai oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (2PbO.PbO2). - Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO - màu đỏ và PbO -  màu vàng, PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí bị oxi hoá thành Pb3O4. - Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ hơn trong axit. Khiđun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn: 290 - 320 oC 390 - 420 oC 530 - 550 oC PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium, là hợp chất của Pb có các số oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn ( sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ). 1.2.3.2. Các hyđroxit Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng, còn Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng không tan trong nước. Khi đun nóng chúng dễ mất nước biến thành oxit. Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy, còn Pb(OH)2 là chất lưỡng tính. Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Cd2+ , Pb2+ : Cd(OH)2 + 2HCl = CdCl2 + 2H2O Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + 2H2O Cd chỉ tan trong kiềm nóng chảy, còn Pb tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit: Pb(OH)2 + 2KOH = K2[P b(OH)4] Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch kiềm dư. Cd tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức: Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2 1.2.3.3. Các muối a, Các muối của Cadimi Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2H2O = Cd(OH)2 + 2H+ Cd2+có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN- ) [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+ Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. b, Các muối của chì Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong nước trừ Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2. Ion Pb(II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ, điển hình là với đithizon ở pH 8,5-9,5, tạo phức màu đỏ gạch. Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng, tan ít trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong nước nóng. Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muối của chúng. PbI2 + 2KI = K2[PbI4] PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4] 1.3. VAI TRÒ, CHỨC NĂNG VÀ SỰ NHIỄM ĐỘC Cd, Pb [5, 6, 7] 1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd Đất, cát, đá, than đá, các loại phân phosphate đều có chứa cadmium. Cadmium được trích lấy từ các kỹ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì, và kẽm. Nhờ tính chất ít bị rỉ sét nên cadmium được sử dụng trong việc sản xuất pin (trong điện cực của các loại pin nickel-cadmium), acquy, mạ kền, hợp kim alliage, que đũa hàn và trong kỹ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua (pvc), trong đó cadmium được sử dụng như chất làm ổn định. Bởi lý do này, đồ chơi trẻ em và các lon hộp làm bằng những chất dẻo pvc đều chứa cadmium. Cadmium cũng được dựng trong những loại nước men, sơn đặc biệt trong kỹ nghệ làm đồ sứ, chén, đĩa... Cụ thể một số ứng dụng của cadimi như sau:  Mạ điện (chiếm 7%): Cadimi được mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc máy móc để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn.  Các chất màu (chiếm 15%): Caidimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới cam và cadmisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các chất màu này đều được dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài.  Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10%): Cadimi stearat được sử dụng như một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC). Chúng ổn định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl được đánh dấu trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các hợp chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các lớp clorua. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa trên nền Cd không được sử dụng trong sản xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm.  Sản xuất pin (chiếm 67%): Cd được sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin, có tác dụng đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện hoá trong một khoảng rộng nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các pin chết. Người tiêu dùng sử dụng các pin này trong các hoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa tay, các thiết bị y học, thiết bị điều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sóng khẩn cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo và tên lửa, và các trang bị cơ bản cho các vùng địa cực. Ngoài ra, các photphua của cadimi được sử dụng trong đèn hình tivi, đèn phát huỳnh quang, màn hình tia X, các ống tia catot, và các dải lân quang. Bên cạnh những tác dụng trên, cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của cadmi: Trong nước: 0.01 mg/l (hay 10ppb), Trong không khí: 0.001 mg/m3, Trong thực phẩm: 0.001 - 0.5mg/g. Cadmi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm, còn trong khí quyển và nước cadimi xâm nhập qua nguồn tự nhiên (như bụi núi lửa, bụi đại dương, lửa rừng và các đá bị phong hoá, đặc biết là núi lửa) và nguồn nhân tạo (như công nghiệp luyện kim, lọc dầu). Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn từ thực vật, được trồng trên đất giàu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi, nhưng hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu và được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại ở thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận[6]. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư. hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu để được phân phối đi khắp nơi. 1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb [15] Chì là một trong những kim loại có ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp chỉ sau Sắt, Đồng, Kẽm và Nhôm. Chì được sử dụng chủ yếu làm nguyờn liệu trong sản xuất ắcquy. Khi thêm lượng nhỏ Asen hoặc Antimon và sẽ làm tăng độ cứng, độ bền cơ học và chống mài mòn Các hợp kim Canxi-Chì, Thiếc-Chì được dựng làm lớp phủ ngoài cho một số loại dây cáp điện. Một lượng lớn chì được dựng để điều chế nhiều hợp kim quan trọng: thiếc hàn chứa 10 - 80% Pb, hợp kim chữ in chứa 81% Pb, hợp kim ổ trục chứa 2% Pb. Chì hấp thụ tốt tia phúng xạ và tia Rơnghen nên được dùng để làm những tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó. Tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì. Trong sản xuất công nghiệp thì chì có vai trò quan trọng, nhưng đối với con người và động vật thì chì lại rất độc. Đối với thực vật chì không gây hại nhiều nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ xâm thập và cơ thể con người và động vật qua đường tiêu hoá. Do vậy, chì không được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Chì kim loại và muối sulphua cúa nó được coi như không gây độc do chúng không bị cơ thể hấp thụ. Tuy nhiên, các muối chì tan trong nước như Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 rất độc. Chì có tác dụng âm tính lên sự phat triển của bộ não trẻ em, chì ức chế mọi hoạt động của cỏc enzym, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phâ huỷ hồng cầu. Khi hàm lượng chì trong mỏu khoảng 0.3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hoá glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi ở nồng độ cao hơn (>0.8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong mỏu nằm trong khoảng (>0.5 - 0.8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não. Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó. Túm lại, khi xâm nhập vào cơ thể động vật, chì gây rối loại tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống của hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bảo, xơ vữa động mạch, làm con người bị ngu đần, mất cảm giác. Khi bị ngộ độc chì sẽ có triệu chứng đau bụng, tiêu chảy, ăn không ngon miệng, buồn nôn và co cơ. 1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Cd, Pb Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định Cd và Pb như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV- VIS, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HLPC), phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS)... Sau đây là một số phương pháp xác định Cadimi và Chì. 1.4.1. Phƣơng pháp phân tích hoá học [18] Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thông thường lớn hơn 0.05%, tức là mức độ miligram. Các trang thiết bị và dụng cụ cho các phương pháp này là đơn giản và không đắt tiền. 1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon: Chuẩn độ Cd2+ bằng EDTA (Etyldiamin tetra-axetic hoặc ion của nó) trong môi trường đệm Urontropin (pH = 5 đến 6) với chất chỉ thị xylenol da cam (H6Ind). Dung dịch chuẩn chuyển từ màu đỏ (màu của phức giữa Cd và chỉ thị) sang vàng (màu của chỉ thị tự do) [29]. Các phản ứng: H6Ind(vàng) + Cd2+  H4IndCd(tím đỏ) + 2H+ H4IndCd(tím đỏ) + H2Y2-  CdY2- + H6Ind(vàng) Cũng có thể chuẩn độ Cd ở môi trường kiềm (pH = 10) với chỉ thị ET-OO (ErioCrom T đen). Phương pháp này cho phép xác định cadimi ở khoảng nồng độ 10-3M  10-4M. 1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon: Đối với chì, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY 2- chỉ thị ET00. - Cánh 1: chuẩn độ trực tiếp Pb 2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 - 12), với chỉ thị ET00. Pb 2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+ Tuy nhiên, Pb rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrac hoặc trietanolamin. - Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: Cho Pb2+ tác dụng với 1 một lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn2+ với chỉ thị ET-00 Pb2+ + H2Y2- = PbY2 - + 2H+ H2Y2- (dư) + Zn2+ = ZnY2- + 2H+ ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + Hind ( đỏ nho) ( xanh) - Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY2-, chỉ thị ET-OO - Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi phức ZnY2-. Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định được Pb2+ Pb2+ + ZnY2- = Zn2+ + PbY2- ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + Hind (đỏ nho) (xanh) Trong khoá luận tốt nghiệp của mình, tác giả Trần Đại Thanh [25] đã sử dụng phương pháp chuẩn độ complexon để xác định chì sau khi đã hấp phụ trên chitosan. Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện, tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình làm giầu phức tạp.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docXác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quan.doc
Luận văn liên quan