BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC -@&? - NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VẾT KIM LOẠI NẶNG Zn, Cu, Pb, Cd TRONG MỘT SỐ LOẠI NẤM LINH CHI BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HỊA TAN ANOT XUNG VI PHÂN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUN NGÀNH: HĨA PHÂN TÍCH Cán hướng dẫn Sinh viên thực Lớp : : : TS Đinh Thị Trường Giang Vũ Thị Thu Hiền 49B - Hóa VINH, 5/2012 MỤC LỤC 26 DANH MỤC CÁC BẢNG 26 LỜI CẢM ƠN Đề tài khóa luận tốt nghiệp hồn thành phịng thí nghiệm Hóa phân tích trung tâm Thí nghiệm – Thực hành trường Đại học Vinh Những dịng khóa luận tốt nghiệp cho phép em bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới giảng viên TS Đinh Thị Trường Giang, người giao đề tài tận tình hướng dẫn, động viên em suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Hóa học tất thầy giáo đóng góp ý kiến q báu mình, kỹ thuật viên phụ trách phịng thí nghiệm, anh chị bạn giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho việc nghiên cứu hoàn thành luận văn Qua em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Vinh, Ban lãnh đạo khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Cuối cho em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới người thân yêu gia đình ln động viên, cổ vũ để em hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Tuy nhiên luận văn không tránh khuyết điểm thiếu sót nên em mong quý thầy bạn góp ý để hồn thiện luận văn tích lũy kinh nghiệm cho cơng tác nghiên cứu sau Vinh, tháng 05 năm 2012 Vũ Thị Thu Hiền MỞ ĐẦU Bảo vệ môi trường từ lâu vấn đề đặc biệt quan tâm nhiều quốc gia giới, ảnh hưởng lớn đến tồn phát triển giới sinh vật, đặc biệt người trái đất Giờ vấn đề khơng bó hẹp quốc gia riêng rẽ mà trở thành vấn đề tồn cầu Vì việc phân tích đánh giá mơi trường ngày vấn đề mũi nhọn ngành khoa học đặc biệt khoa học hóa học phân tích Cùng với phát triển xã hội q trình cơng nghiệp hóa đại hóa nhu cầu phát triển nông nghiệp không ngừng gia tăng Và từ vấn đề nhiễm môi trường đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng ngày gia tăng, trở thành vấn đề nóng bỏng khơng nước mà phạm vi toàn cầu Trong số kim loại nặng đồng kẽm nguyên tố cần thiết cho thể nồng độ thấp, nồng độ cao chúng gây vấn đề tim mạch, tiêu hóa thận dẫn đến tử vong Chì cađimi kim loại có độc tính cao với động vật người gây bệnh ung thư, bệnh xương Khi hàm lượng chì máu cao làm giảm hấp thụ vi chất, gây thiếu máu, ăn suy dinh dưỡng, từ làm giảm trí tuệ trẻ em Do việc nghiên cứu phân tích kim loại nặng môi trường sống, thực phẩm tác động chúng tới thể người nhằm đề biện pháp tối ưu bảo vệ chăm sóc sức khỏe cộng đồng việc vô cần thiết, cấp bách xã hội quan tâm Có nhiều phương pháp xác định kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn phương pháp Vơn – Ampe hịa tan xung vi phân (DPP) điện cực giọt thủy ngân treo phương pháp cho độ nhạy, độ xác, độ lặp lại phép đo cao, cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố sử dụng rộng rãi phân tích lượng vết kim loại nặng Từ sở khoa học chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xác định hàm lượng vết kim loại nặng Zn, Cu, Pb, Cd số loại nấm linh chi phương pháp Vơn – Ampe hịa tan anot xung vi phân” Với đề tài đề nhiệm vụ: - Các phương pháp xác định hàm lượng số kim loại nặng Zn, Cd, Pb, Cu số loại nấm - Bước đầu xác định hàm lượng số kim loại nặng Zn, Cd, Pb, Cu số loại nấm phương pháp Vơn – Ampe hịa tan Chúng tơi hi vọng khóa luận góp phần bổ sung thêm phương pháp xác định lượng vết kim loại số đối tượng khác CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên tố đồng (Cu), chì (Pb), kẽm (Zn), cađimi (Cd) 1.1.1 Nguyên tố kẽm (Zn) phương pháp xác định 1.1.1.1 Giới thiệu nguyên tố kẽm (Zn)[7][9][13] 1.1.1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất kẽm Kẽm tên gọi nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hồn có ký hiệu Zn số hiệu ngun tử 30 Bảng 1.1: Đặc điểm nguyên tố Zn Khối lượng Cấu hình nguyên tử electron 65,37 [Ar]3d104s2 Thế điện Bán kính ngun tử Năng lượng ion hóa cực tiêu (eV) chuẩn (V) (A0) I1 9,39 1,39 I2 I3 17,96 39,70 Zn2+/Zn 0,763 Kẽm kim loại màu trắng xanh nhạt, nhiệt độ thường nấu đến 100 ÷ 150oC trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài.Trong khơng khí bị phủ lớp oxit nên tính ánh kim Kẽm có khối lượng riêng 7, 13 (g/cm3), nhiệt độ nóng chảy 419oC, nhiệt độ sơi 907oC Kẽm kim loại hoạt động trung bình kết hợp với ơxy kim khác, có phản ứng với axít lỗng để giải phóng hidrơ.Trạng thái ơxi hóa phổ biến kẽm +2 1.1.1.1.2 Ứng dụng kẽm (Zn) [7],[9] Kẽm dùng để mạ sắt thép tạo hợp kim ứng dụng xây dựng gọi “tôn” Kẽm dùng chế hợp kim, làm pin khô acquy, chất ăn mòn in vải, chất khử tinh chế vàng, bạc Kẽm sử dụng hợp kim đồng thanh, niken trắng, loại que hàn, bạc Đức v.v Đồng có ứng dụng rộng rãi nhờ độ cứng sức kháng rỉ cao Kẽm sử dụng dập khuôn, đặc biệt công nghiệp ôtô kẽm dạng cuộn sử dụng để làm vỏ pin Kẽm oxít sử dụng chất liệu có màu trắng màu nước sơn chất hoạt hóa cơng nghiệp ơtơ Kẽm clorua sử dụng làm chất khử mùi bảo quản gỗ Kẽm sunfua sử dụng làm chất lân quang, sử dụng để phủ lên kim đồng hồ hay đồ vật khác cần phát sáng bóng tối Methyl kẽm (Zn(CH3)2) sử dụng số phản ứng tổng hợp chất hữu Các loại nước thơm sản xuất từ calamin, hỗn hợp (hydroxycacbonat kẽm silicat) sử dụng để chống bỏng da 1.1.1.1.3 Tác dụng sinh hóa kẽm [7][9] Kẽm đóng vai trị sinh học khơng thể thiếu sức khỏe người cho dù kẽm chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô thể Người ta phát nhiều bệnh liên quan đến thiếu thừa kẽm Vai trò quan trọng kẽm tham gia điều hịa chức hệ thống nội tiết có thành phần cac hormone (tuyến yên, tuyến thượng thận, tuyến sinh dục…) Hệ thống có vai trị quan trọng việc phối hợp với hệ thần kinh trung ương, điều hịa hoạt động sống ngồi thể, phản ứng với kích thích từ mơi trường xã hội, làm cho người phát triển thích nghi với giai đoạn tình phong phú sống Vì thiếu kẽm ảnh hưởng đến q trình thích nghi phát triển người 1.1.1.2 Các phương pháp xác định kẽm (Zn) 1.1.1.2.1 Phương pháp trắc quang [6] [8] [18] Phương pháp trắc quang phương pháp đơn giản nhanh nhạy, dùng phổ biến để xác định kim loại Kẽm tạo nhiều phức vòng với thuốc thử hữu có khả tạ phức màu với ion Zn 2+ sử dụng phương pháp trắc quang sau: Kẽm tạo phức với - (5 –nitro–2-piridylazo) – - (N-propyl-N-sunfupropilamino) phenol (nitro-PADS) pH = ÷ 9, có bước sóng hấp thụ cực đại λ max = 565nm Phương pháp sử dụng để xác định kẽm có mặt đồng thời ion Fe 2+ Cu2+ Do ion Zn2+, Fe2+ Cu2+ có khả tạo phức với Nitro-PADS pH bước sóng khác Fe(II) tạo phức pH = 3,4 ÷ 9, λ max= 582nm, Cu (II) tạo phức 1:1 pH = 2,5 ÷ 4,5 phức 1: đồng thời kim loại khoảng nồng độ 0,02 ÷ 0,5mg/ml cách riêng rẽ, áp dụng phương pháp xác định kim loại nói huyết Ngồi sử dụng thuốc thử hữu 1-(2thiazolylazo)-2-naphtol (TAN) để tạo phức màu với Zn2+, Fe2+ Ni2+ pH = 6,4 Zn2+ tạo phức với 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-đietylaminophenol (5-BrPADAP) Phức Zn2+-(5 Br-PADAP) hoà tan rượu etylic, phức có bước sóng hấp thụ cực đại λmax = 555nm, hệ số hấp thụ phân tử gam 1,09.105l.mol-1.cm-1 Khoảng tuân theo định luật Bia 0,1 ÷ 0,5mg Zn 2+/5ml Phương pháp áp dụng để xác định nước thức ăn Mặt khác sử dụng phương pháp trắc quang để xác định Zn 2+, phức tạo thành Zn2+-(5-Br-PADAP) pH= 9,5 (duy trì đệm borax) hồ tan rượu etylic chiết naphtalen Bước sóng hấp thụ cực đại λmax= 555 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam 1,23.10 5l.mol.cm-1 Khoảng tuân theo định luật Bia ÷ 5,0 mg Zn 2+/ml Có thể sử dụng Natrixitrat, thioue,calgon điaxetylđioxim làm chất che Zn2+ tạo phức với 5- (2- cacbometoxyphenyl) azo - - quinolino Trong môi trường mixen ion Natri dodexylsunfat pH = 4,0 ÷ 4,8, phức số có màu đỏ da cam, bền khoảng Bước sóng hấp thụ cực đại λ = 488 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam 4,14.10 4l.mol.cm-1 Khoảng tuân theo định luật Bia: ÷ 0,42 mg Zn2+/ml độ nhạy Sandnll 1,75 ng/cm2 Zn2+ tạo phức với axit 7-(4-nitrophenylazo)-8-hydroxyquinolin-5sunfonic (P-N-AZOXS) Kẽm tạo phức nhanh với (P-N-AZOXS) pH = 9,2 (duy trì đệm Borax), phức bền khoảng 24 hệ số hấp thụ phân tử gam 3,75.10 l.mol-1 Khoảng tuân theo định luật Bia : 0,05 ÷ 1,0mg Zn 2+/ml Phương pháp áp dụng định lượng Zn dược phẩm, hợp kim đồng Độ lệch chuẩn R.S.D < 2% độ tốt Trong phương pháp trắc quang hiệu chỉnh, sử dụng axit Crom xanh K(ACBK).Zn2+ tạo phức vòng với ACBK dạng Zn(ACBK) λmax = 530 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam 4,37.104l.mol-1.cm-1 Dùng thuốc thử Phenylflorua (PF) có mặt triton X-100 xetylpiridin clorua (CP) Bước sóng hấp thụ cực đại λ max = 573 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam 1,09.105 l.mol-1.cm-1 Khoảng tuân theo định luật Bia: 0,04 ÷ 0,4 mg/ml Có thể sử dụng phương pháp để xác định Zn2+ insulin Kẽm tạo phức với 2,3,7-trihydroxyl-9-đibromo hydroxyl phenyl florua (DBH-PF) có mặt CPB trixon X-100 Phức có màu đỏ tía pH = 11,4, sử dụng dung dịch đệm Na 2HPO4-/ NaOH Bước sóng hấp thụ cực đại 610 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam 1,78.10 l.mol-1.cm-1 Khoảng tuân theo định luật Bia: ÷ 326 mg Zn2+/l Để tăng độ nhạy độ chọn lọc phương pháp thêm Natri metaphotphat Phương pháp ứng dụng để xác định Zn2+ quặng pirit Độ xác từ 0,02 ÷ 0,4% Sử dụng thuốc thử N - hydroxyl- N, N-điphenylbenzamidin (HDPBA) điphenylcacbazon (DPCZO) để xác định Zn2+ khơng khí Chiết phức Zn2+ với HDPBA CHCl pH = 8,2 ÷ 10,3 với có mặt DPCZO NH4SO4 Có chuyển màu từ hồng sang vàng, bước sóng hấp thụ cực đại 10 Hình 3.4: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC3) Final results +/- Res dev % Comments - Zn: Zn = 0.926 mg/L 0.018 1.931 Cd: Cd = 10.683 ug/L 1.341 17.451 Pb: Pb = 0.437 mg/L 0.004 Cu: Cu = 0.424 mg/L 0.010 1.044 Kết định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nấm linh chi thể bảng 3.1 bảng 3.2: 50 Bảng 3.1: Kết định lượng đồ thị mẫu nấm linh chi song song kết trung bình Mẫu Hàm lượng Zn (mg/l) Cd ( µ g/l) Pb (mg/l) Cu (mg/l) LC1 LC2 LC3 LC 0,678 13,317 0,452 0,486 0,934 10,330 0,427 0,445 0,926 10,683 0,437 0,424 0,846 11,443 0,439 0,452 Bảng 3.2: Bảng kết tính hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm linh chi Hàm lượng Zn Cd µ g/l) Mẫu (mg/l) ( Mẫu nấm linh chi 0,846 11,443 Mẫu trắng 0,189 4,726 Hàm lượng mẫu nấm linh chi 0,657 6,717 Hàm lượng thực mẫu nấm 32,850 0,336 ( µg / g ) ( µg / g ) linh chi sau xử lý Giới hạn cho phép theo quy định < 40