MỤC LỤC Lời cảm ơn Mở đầu Phần I: Tổng quan I. Nguyên tố Chì (Pb) và các phương pháp xác định I.1. Giới thiệu về nguyên tố Chì (Pb) I.1.2. Các phương pháp xác định Chì (Pb) I.1.2.1 Phương pháp cực phổ I.1.2.2 Phương pháp trắc quang I.1.2.3 Phương pháp AAS I.1.2.4 Phương pháp chuẩn độ Complexon I.1.2.4.1 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Ecrioccrom đen T I.1.2.4.2 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Xylen da cam I.2 Nguyên tố Cadimi (Cd) và các phương pháp xác định I.2.1 Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd) I.2.2 Các phương pháp xác định Cadimi (Cd) I.2.2.1 Phương pháp trắc quang I.2.2.2 Phương pháp chuẩn độ Complexon I.2.2.3 Phương pháp AAS I.2.2.4 Phương pháp cực phổ I.3 Nguyên tố Kẽm (Zn) và các phương pháp xác định I.3.1 Giới thiệu về nguyên tố Kẽm (Zn) I.3.2 Các phương pháp xác định Kẽm (Zn) I.3.2.1 Phương pháp trắc quang I.3.2.2 Phương pháp cực phổ I.3.2.3 Phương pháp AAS I.4 Nguyên tố Đồng (Cu) và các phương pháp xác định I.4.1 Giới thiệu về nguyên tố Đồng (Cu) 2 I.4.2 Các phương pháp xác định Đồng (Cu) I.4.2.1 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử DDC I.4.2.2 Phương pháp cực phổ I.4.2.3 Phương pháp Neocuprionie I.4.2.4 Phương pháp AAS I.5 Phương pháp cực phổ I.5.1 Cơ sở của phương pháp I.5.2 Cơ sở của phương pháp cực phổ I.5.2.1 Phương pháp cực phổ sóng vuông I.5.2.2 Phương pháp cực phổ xung thường (NPP) I.5.2.3 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP) I.5.3 Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan I.5.4 Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan hấp thụ (AdSV) I.5.5 Các phương pháp phân tích định lượng trong phân tích điện hóa I.5.5.1 Phương pháp mẫu chuẩn I.5.5.2 Phương pháp đường chuẩn I.5.5.3 Phương pháp thêm chuẩn I.5.5.4 Phương pháp thêm I.5.6. Các loại điện cực được sử dụng trong phân tích cực phổ I.5.6.1 Cực rắn hình đĩa (RDE) I.5.6.2 Điện cực màng thủy tinh (TMFE) I.5.6.3 Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE) Phần II: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ II.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất II.1.1 Thiết bị, dụng cụ II.1.2 Hóa chất II.2 Lấy và bảo quản mẫu II.3 Vô cơ hóa mẫu 4 II.4 Xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1 Thực nghiệm tìm các điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1.1 Pha chế dung dịch cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1.2 Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1.2.1 Khảo sát sự xuất hiện pic II.4.1.2.2 Khảo sát biên độ xung II.4.1.2.3 Khảo sát thời gian đặt xung II.4.1.2.4 Khảo sát tốc độ quét thế II.4.1.2.5 Khảo sát thời gian sục khí II.4.1.2.6 Khảo sát thời gian cân bằng II.4.1.2.7 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ của mỗi chất lên nhau II.4.1.2.7.1 Ảnh hưởng nồng độ của Ni 2+ tới Zn 2+, Cd 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ trong nền đệm axetat II.4.1.2.7.2 Ảnh hưởng nồng độ của Fe 3+ tới Zn 2+, Cd 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ trong nền đệm axetat II.4.1.2.7.3 Ảnh hưởng nồng độ của Pb 2+ tới Cd 2+ trong nền đệm axetat II.4.1.2.7.4 Ảnh hưởng nồng độ của Zn 2+ tới Cd 2+ trong nền đệm axetat II.4.1.2.7.5 Ảnh hưởng nồng độ của Cu 2+ tới Pb 2+ trong nền đệm axetat II.4.1.3 Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời Zn 2+, Cd 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ II.4.2 Xác định Zn 2+, Cd 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ trong mẫu tự tạo II.4.3 Tiến hành định lượng Kẽm (Zn), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Đồng (Cu) trong mẫu nước sông II.4.4 Tiến hành định lượng Kẽm (Zn), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Đồng (Cu) trong mẫu rau Phần III: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được khoá luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên Thạc sỹ Đinh Thị Trường Giang đã giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ bộ môn hóa Phân tích, các thầy giáo, cô giáo hướng dẫn phòng thí nghiệm thuộc khoa Hóa học - trường ĐHV đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em và bạn bè đã quan tâm, động viên em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình. Vinh, tháng 5 năm 2010 Sinh viên Phạm Thị Lựu MỞ ĐẦU Xã hội càng phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường càng đặt lên hàng đầu, ô nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau đây là mối nguy cơ đe dọa sự sống của muôn loài. Quá trình đô thị hóa nhanh, công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở các nước phát triển là nguy cơ gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước, đất và không khí. Sự nhiễm độc bởi các kim loại nặng như Zn, Cd, Pb, Cu… gây ra những bệnh âm ỉ và nguy hại đối với con người và động vật. Trong số các kim loại nặng thì Đồng và Kẽm là những nguyên tố cần thiết cho cơ thể ở nồng độ thấp, ở nồng độ cao chúng gây ra các vấn đề về tim mạch, tiêu hóa và thận có thể dẫn đến tử vong. Chì và Cadimi là các kim loại có độc tính cao với động vật và con người có thể gây ra bệnh ung thư, bệnh về xương. Khi hàm lượng Chì trong máu cao sẽ làm giảm hấp thụ vi chất, gây thiếu máu, kém ăn và suy dinh dưỡng, từ đó làm giảm trí tuệ của trẻ em. Vì vậy, việc xác định và kiểm soát được hàm lượng các kim loại nặng là việc làm cần thiết và cấp bách. Có nhiều cách xác định hàm lượng kim loại trong đó phương pháp Vôn-Ampe hòa tan xung vi phân (DPP) trên điện cực giọt thủy ngân treo là phương pháp có độ chính xác, độ chọn lọc, độ nhạy và độ tin cậy cao, có thể xác định được hàm lượng các kim loại có nồng độ thấp.Do vậy, em đã chọn đề tài “ Xác định đồng thời hàm lượng Kẽm, Cadimi, Chì, Đồng trong nước sông và rau bằng phương pháp Vôn- Ampe hòa tan anot xung vi phân”. Với đề tài này chúng tôi đề ra nhiệm vụ: - Tìm các điều kiện tối ưu để định lượng đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu. - Nghiên cứu ảnh hưởng hai nguyên tố Ni(II), Fe(III) tới phép xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu. 7 - Nghiên cứu ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tố Zn, Cd, Pb, Cu. - Thử các điều kiện tối ưu đã chọn vào việc phân tích mẫu tự tạo của Zn,Cd, Pb, Cu. - Phân tích mẫu nước sông, mẫu rau chứa Zn, Cd, Pb, Cu. Chúng tôi hi vọng rằng khóa luận này sẽ góp phần bổ sung thêm các phương pháp xác định lượng vết kim loại trong một số đối tượng khác nhau PHẦN I: TỔNG QUAN I. Nguyên tố chì (Pb) và các phương pháp xác định I.1. Giới thiệu về nguyên tố Chì (Pb) Chì (Pb) thuộc phân nhóm chính nhóm IV, chu kỳ 6 trong bảng hệ thống tuần hoàn. Chì có số thứ tự: Z= 82 Khối lượng nguyên tử: 207,2 Cấu tạo electron : [Xe]4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 Nhiệt độ nóng chảy : 327,46 o C Nhiệt độ sôi : 1737 o C Khối lượng riêng : 11,34 g/cm 3 Độ âm điện : 2,33 Trữ lượng trong thiên nhiên của chì là 1.10 -4 % tổng số nguyên tử của vỏ trái đất, tức là nguyên tố ít phổ biến. Chì là kim loại màu xám thẫm, rất mềm. 8 Ở điều kiện thường chì bị oxy hoá tạo thành lớp oxít màu xám xanh bao bọc trên mặt bảo vệ chì không tiếp tục bị oxy hoá nữa. Pb tan được trong các axít. Chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohidric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bởi lớp muối khó tan (PbCl 2 và PbSO 4 ) nhưng với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan: PbCl 2 + 2HCl = H 2 PbCl 2 PbSO 4 + H 2 SO 4 = Pb(HSO 4 ) 2 Pb dễ dàng tác dụng với axit HNO 3 ở bất kỳ nồng độ nào, có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác. Chì được dùng để làm tấm điện cực trong ăcquy, dây cáp điện, đầu đạn và các ống dẫn trong công nghiệp hoá học. Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia Rơnghen nên được dùng làm những tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó. Tường của phóng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì, mỗi viên gạch đó thường nặng hơn 10 kg. Chì và các hợp chất của chì đều rất độc, nên khi tiếp xúc cần phải cẩn thận. I.2.Các phương pháp xác định Chì (Pb) Để xác định Pb trong nước bề mặt, nước sinh hoạt thường dùng phương pháp chiết trắc quang với thuốc thử Dithizon là phương pháp cho phép xác định từ 0,1÷1,0mg Pb/l. Pb là kim loại dễ xác định bằng phương pháp cực phổ, phương pháp này cho phép xác định Pb trong nước từ 0,05mg đến vài mg trong 1 lit nước. Để xác định Pb trong những loại nước sạch có hàm lượng nhỏ hơn 0,02 mg/l nên dùng phương pháp phân tích điện hoá hoà tan. I.2.1 Phương pháp cực phổ Ion Pb (II) là một trong những ion có hoạt tính cực phổ bị khử trên catot thuỷ ngân thành kim loại. 9 Trong nền NaOH 1 M phức Pb(OH) 2 bị khử thuận nghịch và cho sóng cực phổ với thế bán sóng -0,7 V so với cực calomen bão hoà. Nếu trong dung dịch có chứa Fe (III) với hàm lượng không lớn lắm, sắt sẽ bị kết tủa hidroxit trong nền NaOH và không gây trở ngại đến sự xác định Pb. Nếu hàm lượng sắt lớn kết tủa Fe(OH) 3 sẽ hấp phụ Pb, trong trường hợp này nên xác định Pb bằng phương pháp thêm chuẩn. Nếu trong nước có lượng tương đối lớn Cu (II) trong môi trường kiềm dư nó cũng bị tan một phần dưới dạng CuO 2 2- và sóng của đồng cũng ảnh hưởng đến sự xác định Pb. Trong trường hợp này sau khi đã thêm NaOH vào dung dịch phân tích để lắng kết tủa rồi dùng pipet lấy ra 10 ml dung dịch trên thêm vào 0,5ml KCN 1M để che đồng. Lượng xianua không được dư nhiều vì sự dư nhiều sẽ làm giảm bước sóng của Pb. Tuỳ thuộc vào hàm lượng Pb mà ta tiến hành như sau: Lấy 25ml mẫu nước cho vào bình định mức dung tích 50ml nếu cần pha loãng mẫu nước để trong 25ml đó chứa khoảng 0,1÷3 mg Pb. Nếu hàm lượng Pb trong mẫu chỉ nằm trong khoảng 0,5÷5 mg Pb/l thì cần lấy 250ml mẫu thêm vào đó 1ml HNO 3 đặc. Làm bay hơi trong bếp cách thuỷ đến cạn khô, hoà tan bã khô trong nước cất và chuyển toàn bộ dung dịch thu được vào bình định mức 50 ml. Tiếp theo thêm vào 5 ml NaOH, 1ml gielatin định mức bằng nước cất và lắc đều dung dịch. Nếu có kết tủa hydroxit thì cần để lắng và tiến hành lấy phần dung dịch trong và tiến hành ghi cực phổ ở độ nhạy thích hợp từ -0,4÷-1,0 V so với anot đáy thuỷ ngân. Đo chiều cao sóng và dựa vào đường chuẩn để xác định hàm lượng Pb. Nếu hàm lượng mẫu có chứa 0,05÷1mg Pb/l thì lấy 250ml mẫu nước cho vào cốc chịu nhiệt thêm vào 1ml HNO 3 đặc và làm bay hơi dung dịch đến khô. Thêm vào bã khô để nguội 0,5ml HNO 3 đặc và cô lại lần nữa. Cho vào bã khô để nguội 5ml dung dịch NaOH 10M +1ml gielatin + 44ml nước cất trộn đều (dung dịch nền). Sau khi bã khô hoà tan hết tiến hành đo ghi cực phổ 10 [...]... đệm axetat (tốt hơn là dùng dung dịch Urotropinhexametlyentetramin) lúc đó pH dung dịch cần phải bằng khoảng 5, thêm chất chỉ thị và chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu tím chuyển sang vàng II Nguyên tố Cadimi (Cd) và các phương pháp xác định II.1 Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd) Cadimium (Cd) là nguyên tố hoá học thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học,... hạn phát hiện tới 1.10-10M I.3 Nguyên tố Kẽm (Zn) và các phương pháp xác định I.3.1 Giới thiệu về nguyên tố Kẽm (Zn) Kẽm là tên gọi của một nguyên tố hóa học trong trong bảng hệ thống tuần hoàn có ký hiệu Zn và số hiệu nguyên tử bằng 30 Đặc điểm của nguyên tố Zn Khối lượng Cấu hình nguyên tử electron Bán kính nguyên tử (Ao) Thế điện Năng lượng ion cực tiêu hoá ( eV) chuẩn (V) Zn2+/Zn O,763 I1 I2 I3 9,39... xác định bằng phương pháp này với độ nhạy 10-4 – 10-5% I.4 Nguyên tố Đồng (Cu) và các phương pháp xác định I.4.1 Giới thiệu về nguyên tố Đồng (Cu) Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn có ký hiệu Cu và số nguyên tử bằng 29, thuộc nhóm IB 26 Các hằng số vật lý của Đồng Số thứ tự Khối lượng nguyên tử Cấu hình electron Bán kính nguyên tử (Ao) Độ âm điện Khối lượng riêng (g/cm3) Năng lượng... là phổ hấp thụ nguyên tử Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi được áp dụng với một số nguyên tố có khả năng nguyên tử hóa như: Hg, As, Se, Zn… Phuơng pháp AAS là phương pháp hiện đại có độ chính xác cao, có thể xác định lượng vết các kim loại trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ với các đối tượng nghiên cứu khác nhau Với phép đo AAS có độ nhạy và độ chọn lọc cao Gần 60 nguyên tố hóa học có... hành xác định kẽm như trên I.3.2.3 Phương pháp AAS Phương pháp AAS dựa trên nguyên tắc tất cả các nguyên tố khi ở trạng thái nguyên tử đều được hấp thụ bởi một bước sóng nhất định, cường độ hấp thụ thể hiện nồng độ của câc nguyên tố đó có trong mẫu Nếu ta chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước song ứng đúng với những tia... Phương pháp trắc quang Phương pháp phân tích trắc quang là nhóm các phương pháp phân tích quang học Phương pháp này chuyển các chất phân tích thành năng lượng ánh sáng để suy ra lượng chất cần phân tích Pb (II) là cation kim loại có khả năng tạo phức với nhiều thuốc thử hữu cơ khác nhau Vì vậy có thể áp dụng phương pháp trắc quang để xác định Pb Việc xác định Pb bằng phương pháp trắc quang với dithizon... axit HNO3 Là một nguyên tố hiếm,chiếm khoảng 7,6.10-6- % tổng số nguyên tử tương ứng trong vỏ trái đất Trong thiên nhiên Cd thường tồn tại trong hợp kim cùng với Zn, Cu Cd là một kim loại độc hiện đại Nó chỉ mới được phát hiện như một nguyên tố vào năm 1817 và được sử dụng trong công nghiệp từ khoảng 50 năm trước hiện nay Cd là một kim loại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt Cd được... 5,2/1,25 L/ph (V/V) đo chì ở bước sóng λ = 217nm Có thể dùng thuốc thử APDC (amoni pyrolydin dithiocacbamat) trong MIBK (metyl isobutyl ketone) (mẫu được axit hoá bằng axit HCl đến pH = 4÷5) Với phương pháp AAS không dùng ngọn lửa thì nguyên tắc của phương pháp là: mẫu được đưa vào lò, tại đây nó được sấy khô, tiếp đến là tro hoá và cuối cùng muối của chì được phân ly dưới dạng chì nguyên tử, trong môi... nó Dithizon (diphenyl thiocacbazon) là thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo phức càng cua với nhiều kim loại trong đó có chì Chì dithizonat khó tan trong nước nhưng dễ tan trong các dung môi hữu cơ như CHCl 3, CCl4 Trong CCl4 chì dithizonat có màu đỏ cực đại hấp thụ ở bước sóng λ = 520nm Chì dithizonat được chiết chọn lọc và định lượng từ dung dịch nước có pH = 8÷9, chứa lượng dư xianua, là chất dùng để... do vậy nó được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự chết yểu của da và cơ trong cơ thể (lão hóa) Trong các biệt dược chứa một lượng lớn kẽm, người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương + Gluconat glycin kẽm trong các viên nang hình thoi có tác dụng chống cảm I.3.2 Các phương pháp xác định Kẽm (Zn) I.3.2.1 Phương pháp trắc quang Phương pháp trắc quang là phương pháp đơn giản