Luận văn: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VI LƯỢNG IOT TRONG CÁC ĐỐI TƯỢNG MÔI TRƯỜNG pot

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM




PHẠM THỊ HỒNG THÁI




NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH VI LƢỢNG IOT TRONG CÁC
ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG


Chuyên ngành: Hoá Phân tích
Mã số: 60.44.29



L
L
U
U
Ậ
Ậ
N
N

V
V
Ă
Ă
N
N


T
T
H
H
Ạ
Ạ
C
C


S
S
Ĩ
Ĩ


H
H
O
O
Á

Á


H
H
Ọ
Ọ
C
C











THÁI NGUYÊN - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM




PHẠM THỊ HỒNG THÁI

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH VI LƢỢNG IOT TRONG CÁC
ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG


Chuyên ngành: Hoá Phân tích
Mã số: 60.44.29


L
L
U
U
Ậ
Ậ
N
N


V
V
Ă
Ă
N
N


T

T
H
H
Ạ
Ạ
C
C


S
S
Ĩ
Ĩ


H
H
O
O
Á
Á


H
H
Ọ
Ọ
C
C

Người hướng dẫn khoa học: GS. TS TRẦN TỨ HIẾU






THÁI NGUYÊN - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Trần Tứ Hiếu Trường
Đại học khoa học tự nhiên Đại học quốc gia Hà Nội, đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn
Tôi xin chân thành cám ơn ThS Trần Thu Quỳnh khoa Hoá trường
Đại học bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm
thí nghiệm và có những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành
luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa
Hoá học trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên cùng các bạn đồng
nghiệp đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này.
Thái nguyên ngày 25 tháng 9 năm 2009
Học viên


Phạm Thị Hồng Thái

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
Chƣơng I. TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu về nguyên tố iot 3
1.1.1. Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [ 1],[1
’
] 3
1.1.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1] 4
1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa người [1],[2] 6
1.1.4. Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở việt nam 8
1.2. Các phương pháp tách và làm giàu (sắc ký-chiết) 10
1.2.1. Các phương pháp sắc ký 10
1.2.1.1. Sắc ký bản mỏng 11
1.2.1.2. Sắc ký khí 12
1.2.1.3. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 13
1.2.2. Phương pháp chiết 14
1.3. Một số phương pháp định lượng iot 18
1.3.1. Phương pháp chuẩn độ [16] 18
13.2. Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phương pháp UV-VIS) 18
1.3.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP - AES)
và phổ khối plasma (ICP - MS) 20
1.3.4. Phương pháp điện hoá 20
1.3.4.1. Phương pháp điện cực chọn lọc ion [24] 20
1.3.4.3. Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC) 21
1.3.4.4. Phương pháp Von - ampe hoà tan [25] 21
1.3.5. Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) [26] 22
1.4. Một số kỹ thuật vô cơ hoá mẫu để xác định iot 22
1.4.1. Kỹ thuật vô cơ hoá ướt 22

1.4.2. Kỹ thuật vô cơ hoá bằng lò vi sóng [28] 23
1.4.3. Kỹ thuật vô cơ hoá khô [28] 23
1.5. Kết luận phần tổng quan 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM 25
2.1. Dụng cụ và thiết bị 25
2.3. Quá trình thực nghiệm 27
2.3.1. Giới thiệu về Fucsin bazơ 27
2.3.2. Cơ chế tương tác giữa I
2
với các chất màu bazơ hữu cơ. 27
2.3.3. Các thực nghiệm khảo sát 28
2.3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến sự chiết của Fucsin bazơ bằng
các dung môi hữu cơ. 28
2.3.3.2. Ảnh hưởng pH của môi trường đến sự hình thành hợp
chất liên hợp ion giữa fucsin bazơ và iot. 28
2.3.3.3. Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất fucsin bazơ - iot 29
2.3.3.4. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào lượng
dung dịch HCl 2M 29
2.3.3.5. Khảo sát sự phụ thuộc lượng dung dịch NaNO
2
0,1M 30
2.3.3.6. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử fucsin bazơ. 30
2.3.3.7. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất
màu theo thời gian. 31
Chƣơng 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 32
3.1. Khảo sát ảnh hưởng của ph đến sự chiết thuốc thử fucsin bazơ
bằng các dung môi 32
3.2. Khảo sát ảnh hưởng ph của môi trường nước đến sự hình thành
hợp chất màu liên hợp giữa fucsin bazơ với iot 34

3.3. Phổ hấp thụ của hợp chất màu fucsin bazơ - iot 35
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của lượng axit hcl lên phản ứng 36
3.5. Khảo sát sự phụ thuộc của lượng chất oxi hoá NaNO
2
0,1M 37
3.6. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử 38
3.7. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất màu theo thời gian 38
3.9. Lập đường chuẩn 39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3.10. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố. 43
3.11. Áp dụng những kết quả nghiên cứu được để phân tích một số
mẫu môi trường: đất, nước, trứng. 45
3.11.1. Phân tích iot trong đất. 45
3.11.2. Phân tích iot trong nước 48
3.11.3. Phân tích iot trong trứng 49
3.12. Các quy trình phân tích iot trong các mẫu môi trường đất, nước, trứng. 50
3.12.1. Quy trình phân tích iot trong mẫu đất 50
3.12.2. Quy trình phân tích iot trong nước 51
3.12.3.Quy trình phân tích iot trong trứng 51
KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot 5
Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lượng iot trong môi trường đất nước và
không khí [7] 8
Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot 10

Bảng 3.1: Giá trị A của dịch chiết Fucsin Bazơ bằng CHCl
3
ở các pH
khác nhau của dung dịch nước 32
Bảng 3.2: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng CH
2
Cl
2
ở các pH
khác nhau của dung dịch nước 33
Bảng 3.3: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng 1,2 - dicloetan
(C
2
H
4
Cl
2
) ở các giá trị pH khác nhau của dung dịch nước 33
Bảng 3.4: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - Iot
trong Clorofom ở các pH khác nhau trong môi trường nước 34
Bảng 3.5: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ -
Iot trong diclometan từ môi trường nước ở các giá trị pH
khác nhau 35
Bảng 3.6: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin
bazơ - iot trong 1, 2 - dicloetan ở các pH khác nhau của
môi trường nước 35
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) vào nồng độ HCl 37
Bảng 3.8: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - iot bằng
1,2 - dicloetan phụ thuộc vào lượng chất oxi hoá NaNO
2

37
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng thuốc thử Fucsin
bazơ 38
Bảng 3.10: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot 40
Bảng 3.11: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot 41
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Br
-
44
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của

3
ClO
44
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Cl
-
45
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của CN
-
45
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của S
2-
45
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe
3+
45
Bảng 3.18: Kết quả xác định iot khi xử lý mẫu bằng phương pháp kiềm
chảy, phương pháp hòa tan bằng Axit 47
Bảng 3.19: Kết quả xác định iot trong mẫu nước khi cô cạn mẫu và khi
xử lý bằng HNO

3
37% 48
Bảng 3.20: Kết quả phân tích iot di động trong mẫu đất 51
Bảng 3.21: Kết quả phân tích iot trong mẫu nước 52
Bảng 3.22: Kết quả phân tích iot trong mẫu trứng vịt 52
Bảng 3.23: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất đồi ở Thái Nguyên 53
Bảng 3.24: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất vườn và đất ruộng
ở Hà Nội và Thái Nguyên 54
Bảng 3.25: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu nước ở khu vực
Thái Nguyên và Hà Nội 55
Bảng 3.26: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu trứng ở Hà Nội 57
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ - iot ở các nồng
độ iot khác nhau được chiết bằng diclometan. 36
Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến độ bền màu của hợp chất màu
liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là CHCl
3
) 39
Hình 3.3: Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ 40
Hình 3.4: Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ 41
Hình 3.5: Đường chuẩn xác định iot bằng phương pháp thêm 43




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1
MỞ ĐẦU

Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con
người, chúng có trong thành phần của các enzym, điều khiển sự hoạt động của
các cơ thể sống, cho nên các nguyên tố vi lượng không những duy trì sự sống
mà còn đảm bảo cho sự phát triển của con người cả về thể chất lẫn trí tuệ.
Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự phát triển của cơ thể như quá
trình tổng hợp hocmon tuyến giáp, duy trì thân nhiệt, phát triển xương, quá
trình biệt hóa và phát triển của não cũng như hệ thần kinh của bào thai.
Thiếu iot sẽ gây hiện tượng tuyến giáp không đủ lượng hocmon cần
thiết, dẫn đến nồng độ hocmon trong máu thấp gây tổn thương não và các cơ
quan khác trong cơ thể. Hiện tượng này được gọi là rối loạn “Thiếu iot”.
Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới (WHO). Hiện tại trên toàn cầu có
khoảng 1,5 tỷ người sống trong các vùng thiếu iot và có nguy cơ mắc các
chứng bệnh thiếu iot, trong đó có hơn 20 triệu người mắc chứng bệnh đần độn.
Việt Nam cũng nằm trong vùng thiếu iot. theo số liệu điều tra quốc gia
về tình trạng thiếu Iot năm 1992 cho thấy có tới 84% dân số Việt Nam trong
tình trạng thiếu iot: trong đó 16% thiếu nặng, 45% thiếu vừa và 23% thiếu
nhẹ, khoảng 10% trẻ em nước ta bị bệnh bướu cổ.
Môi trường (khí quyển, thủy quyển, địa quyển) và lương thực, thực
phẩm là nguồn cung cấp Iot cho con người.
Hàng ngày khẩu phần iot đưa vào cơ thể dưới 100g thì sẽ xảy ra hiện
tượng thiếu iot. Bướu cổ và các bệnh rối loạn do thiếu iot là những bệnh nan
giải. Giải pháp để phòng chống hiện tượng rối loạn thiếu iot là trộn lẫn iot vào
muối ăn cho nhân dân dùng hàng ngày. Đối với những bệnh nhân nặng dùng
muối iot không đạt được kết quả mong muốn, người ta phải điều trị bằng biện
pháp tích cực hơn như tiêm hay cho uống dầu thực vật có gắn iot (Lipiodol)
hoặc các viên nén có hàm lượng iot cao theo chỉ định của bác sỹ điều trị.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2

Khi phân tích môi trường hay các nguồn nước, lương thực và thực
phẩm của một vùng địa lý, người ta thấy hàm lượng của iot trong các đối
tượng này có liên quan đến tỷ lệ những người mắc bệnh bướu cổ.
Bệnh bướu cổ sinh ra không phải chỉ do hàm lượng iot trong các đối
tượng không khí, nước uống, lương thực và thực phẩm thấp mà còn do các
yếu tố vi lượng khác nữa. Chẳng hạn hàm lượng canxi trong đất, trong nước
quá cao, do tập quán sinh hoạt ăn uống của các dân tộc, do cơ địa của từng
người v.v… Vì thế cho nên một số nơi mặc dù hàm lượng iot trong lương
thực, thực phẩm cao như: Hải Phòng, Thái Bình… vẫn có tỷ lệ người mắc
bệnh bướu cổ đáng kể.
Để đánh giá vi lượng iot trong đất, nước, lương thực và thực phẩm cần
phải nghiên cứu tìm được phương pháp phân tích có độ nhạy, độ lặp lại và độ
chính xác cao, như các phương pháp phân tích quang học hiện đại (AAS,
AES,…) phương pháp động học xúc tác, phương pháp điện hóa hiện đại (Von
-ampe hòa tan, hấp phụ,…) phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC),
phương pháp phóng xạ, phương pháp kích hoạt Nơtron….
Song các phương pháp này đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng, đắt
tiền, chưa phù hợp với đa số các phòng thí nghiệm hiện có ở nước ta.
Xuất phát từ những lý do trên, trong luận văn này chúng tôi đặt cho
mình nhiệm vụ nghiên cứu để tìm một phương pháp phân tích iot đơn giản có
thể áp dụng cho các phòng thí nghiệm cơ sở, đó là phương pháp trắc quang
UV-VIS dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ.
Để tăng độ nhạy của phương pháp chúng tôi sẽ kết hợp với phương pháp chiết
để tách và làm giàu iot đồng thời loại trừ ảnh hưởng của lượng thuốc thử dư.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3
Chƣơng I
TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT
1.1.1. Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [1], [1
’
]
Nguyên nhân con người mắc bệnh thiếu hụt iot là do môi trường thiếu
iot. Quá trình chuyển hoá iot từ môi trường vào người là qua đường thức ăn,
nước uống. Chu trình đó được mô tả bằng sơ đồ sau:




















Con ng-êi
VËt nu«i
C©y trång

§Êt
N-íc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
Như vậy có thể khẳng định một điều là đất ở vùng nào giàu iot thì
nước ở vùng đó cũng có hàm lượng iot cao, cây trồng vật nuôi ở những
vùng đó cũng chứa hàm lượng iot cao. Cuối cùng con người sử dụng nguồn
nước, lương thực, thực phẩm có hàm lượng iot cao thì sẽ tránh được sự
thiếu hụt iot.
Iot tên Hy Lạp Iodes, nghĩa là “tím”, sau này hiệp hội quốc tế về hóa lý
thuyết và ứng dụng gọi là Iodine, là nguyên tố hóa học, ký hiệu là I, nguyên
tử số là 53.
Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự sống của các sinh vật.
Iot là nguyên tố ít hoạt động nhất, có độ âm điện thấp nhất trong các
halogen. Giống như các nguyên tố nhóm VIIA (họ halogen), iot tự do thường
ở dạng phân tử có công thức I
2
.
Iot có thể thu được ở dạng tinh khiết bằng cách đun nóng hỗn hợp KI
với CuSO
4
. Iot có thể điều chế từ nguồn tảo bẹ, rong biển và một số loài cây
khác, do chúng có khả năng hấp thụ và tích tụ iot trong cơ thể. Để điều chế iot
từ nguồn nguyên liệu này, người ta lấy rong biển khô, đốt thành tro rồi hòa
tan tro vào nước. sau đó lọc lấy dung dịch, cô dung dịch đến khi muối kết tinh
lắng xuống (muối kết tinh là các muối clorua, sunfat). Gạn lấy phần nước
trong (có muối của iot). Dùng khí clo hay MnO
2
và H

2
SO
4
để oxi hóa I
-
trong
dung dịch thành I
2
.Cho I
2
thăng hoa ta sẽ thu được iot. Nguồn nguyên liệu
chính để điều chế I
2
là nước giếng khoan dầu mỏ.
Hơi iot gây khó chịu cho mắt và màng nhày, khi tiếp xúc với thời gian
kéo dài = 8 giờ trong bầu không khí có nồng độ I
2
1mg/m
3
.
Khi thao tác nếu để dây iot vào da có thể gây bỏng.
1.1.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1]
Iot tinh khiết có màu tím xẫm. iot có tính thăng hoa, hơi iot có màu tím,
mùi khó chịu và gặp lạnh sẽ kết tinh lại (không qua thể lỏng).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
5
Bảng 1.1. Trình bày một số đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot.
Bảng 1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot
Tinh thể Iot

Cấu tạo trực giao
Tính chất vật lý
Trạng thái
Rắn
Điểm nóng chảy
113,7 K (236,66
0
F)
Điểm sôi
184,3

K (363,7
0
F)
Thể tích phân tử
1.10
- 6
m
3
/mol
Nhiệt bay hơi (I
2
)
41,57 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy (I
2
)
15,52 kJ/mol
Độ âm điện
2,66 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng
54,41J/ kgK (ở 25
0
C)
Độ dẫn điện
1,310
7
/mk
Độ dẫn nhiệt
449W/mk (300
0
K)
I
2
không có
Từ tính
Năng lượng ion hoá
1. 1008,4 kJ/mol
2. 1845,9 kJ/mol
3. 3180 kJ/mol
Các đồng vị ổn định nhất của iot
ISO
Thời gian bán rã
DM
DE (Mev)
DP
127
I
 100%
Rất ổn định

129
I
Tổng hợp
1,57.10
7
năm
 -
0,194

129
Xe
131
I
Tổng hợp
8,0207 ngày
 -
0,194
131
Xe
128
I
Tổng hợp
25 phút

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
Iot cũng giống như Cl
2
, Br
2
nó có thể tạo nhiều hợp chất với các
nguyên tố hóa học, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác
trong nhóm VIIA và iot có tính chất hơi giống với kim loại.
Iot tan trong các dung môi hữu cơ: Nếu dung môi hữu cơ là các hợp
chất không chứa oxi như CHCl
3
, CCl
4
, CS
2
, C
6
H
6
, etxăng tạo thành dung
dịch màu tím; nếu dung môi hữu cơ trong phân tử có chứa oxi như rượu, ête,
xêton tạo thành dung dịch màu nâu.
Iot hòa tan ít trong nước (ở 25
o
C độ tan của I
2
trong nước là 0,34 g I
2

/l)
tạo ra dung dịch màu vàng. Iot tan nhiều trong dung dịch nước có chứa I
-
vì
có phản ứng I
2
+I
-
= I
3
-
, dung dịch I
3
-
có màu nâu và có tính chất của một hỗn
hợp gồm I
2
và I
-
.
Iot có phản ứng với dung dịch tinh bột loãng tạo dung dịch màu xanh,
màu xanh sẽ biến mất khi đun nóng dung dịch, nhưng để nguội màu xanh sẽ
xuất hiện trở lại. dung dịch tinh bột loãng được dùng làm chỉ thị để nhận biết
và chuẩn độ iot
Hợp chất của iot thường gặp là các muối natri và kali: NaI, KI,
NaIO
3
, KIO
3
,

1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa ngƣời [1],[2]
Đối với con người iot là nguyên tố vi lượng cực kỳ quan trọng. Trong
cơ thể người, iot chỉ chiếm 4.10
-5
% trọng lượng cơ thể (15-23mg), nhưng nó
đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của cơ thể cả về thể chất lẫn trí tuệ.
Trên 75% iot trong cơ thể tập trung ở tuyến giáp, phần còn lại được phân bố
trong các mô tuyến vú, dịch tiêu hóa, thận, nước bọt. Iot tồn tại ở dạng I
-
hoặc
gắn với protein vận chuyển lưu thông trong cơ thể.
Chức năng quan trọng nhất của iot là tham gia tạo hocmon T3 (triiotothyronin)
và T4 (thyroxin). Hocmon tuyến giáp đóng vai trò quan trọng trong việc điều
hòa phát triển cơ thể, hoạt động của hocmon tuyến giáp rất cần cho sự phát

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
triển bình thường của não, làm tăng quá trình biệt hóa của tế bào não và tham
gia vào chức năng của não bộ. Chính vì vậy các hocmon tuyến giáp T3 và T4
rất cần cho sự phát triển chức năng của não và hệ thống thần kinh. Không đủ
iot để tạo hocmon tuyến giáp sẽ gây ra rối loạn nội tiết, các rối loạn này được
biểu hiện thành các chứng bệnh đần độn, thiểu năng tuyến giáp và bệnh bướu
cổ [3], [4], [5], [6].
Bệnh đần độn xảy ra trong quá trình phát triển của bào thai, thiếu iot
gây ra hiện tượng sẩy thai liên tiếp, thai chết lưu hoặc đứa trẻ sinh ra bị đần
độn do não bị tổn thương vĩnh viễn, thần kinh, trí tuệ và thể chất chậm phát
triển, có thể gây ra câm, điếc, lùn, khả năng tư duy học tập kém v.v
Thiểu năng tuyến giáp do cơ thể không nhận đủ hocmon tuyến giáp do
lượng hocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra bệnh với những biểu hiện
chậm chạp, lờ đờ, buồn ngủ, da khô và táo bón.

Bệnh bướu cổ là hiện tượng tuyến giáp to hơn bình thường, lượng
hocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra nhiều hocmon kích thích tuyến
giáp làm cho tuyến giáp phình to thành bướu.
Theo khuyến nghị của tổ chức y tế mỗi ngày người trưởng thành cần
150g iot, phụ nữ có thai 175g, phụ nữ cho con bú 200g. Liều lượng lên
tới 1000 g iot/ ngày có thể coi là an toàn.
Iot có trong thực phẩm tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: I
-
, dạng iot
vô cơ tự do, dạng hữu cơ
Iot được dùng làm thuốc khử trùng, dung dịch iot trong cồn có nồng độ
3% dùng để khử trùng vết thương.
Các đồng vị của iot được sử dụng nhiều trong hóa hữu cơ, ngành y.
Đồng vị
128
I dùng trong y tế để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyến
giáp, đồng vị
131
I được dùng để điều trị ung thư tuyến giáp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8
1.1.4. Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở Việt Nam
Trong môi trường iot phân bố không đồng đều. Hàm lượng gần đúng
của iot trong các thành phần môi trường được trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lƣợng iot trong môi trƣờng đất nƣớc
và không khí [7]
Môi trƣờng
Nồng độ (ppm)
%I

Không khí
0,002
2.10
-8
- 2.10
-7

Nước sông
0,001
10
- 7
Nước biển
0,01
10
-6
- 10
-5
Than bùn
3,4
3,4.10
-4

Đất
1,8
1,8. 10
-4
Khoáng
0,3
3.10
-5

Những khu vực đất liền càng xa đại dương càng có nguy cơ thiếu hụt iot
lớn. Sự thiếu hụt iot nghiêm trọng xảy ra trên miền núi cao, cũng có khi xảy
ra ở vùng hay bị lũ lụt hoặc đồng bằng có các sông lớn.
Vòng tuần hoàn của iot trong môi trường có thể mô tả như sau: iot dễ bị
rửa trôi từ đất đi vào các nguồn nước rồi ra biển. Từ nước biển iot theo nước
bốc hơi đi vào không khí. Một phần iot được trở lại đất, nước theo mưa,
lượng iot được bổ sung theo mưa không đủ, vì vậy đất và nước ở nhiều vùng
luôn thiếu iot, đặc biệt là các vùng núi cao. Các sản phẩm nông nghiệp như
lương thực, thực phẩm, các gia súc chăn nuôi ở các vùng này cũng mang
dấu ấn thiếu iot. Con người sinh sống bằng các loại sản phẩm đó cũng chịu
hậu quả thiếu iot, mắc chứng bệnh chung là bướu cổ.
* Trên thế giới, theo đánh giá của WHO và UNICEF có khoảng 29%
dân số thế giới (1570 triệu người) có nguy cơ thiếu iot, trong đó ít nhất có 655
triệu người bị tổn thương não; 11,2 triệu người bị đần độn [8], [9].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
9
Hiện nay có 110 nước có vấn đề thiếu iot ở các vùng Mỹ La tinh,
Châu Âu, vùng Andit và Himalaya nơi mà iot bị sói mòn bởi mưa và băng.
Tại Trung Quốc năm 1978 có làng tới 80% người dân mắc bệnh bướu
cổ, 11% bị đần độn. Tại vùng núi Jawa (indonexia) lượng iot trung bình thấp,
có tới 70% người bị mắc bệnh bướu cổ (1972).



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
* Ở Việt Nam sự thiếu hụt iot ở mức trầm trọng. Năm 1993, UNICEF
và bệnh viện nội tiết trung ương tiến hành khảo sát tại một số điểm ngẫu

nhiên trên toàn quốc bằng cách khám bướu cổ và xác định lượng iot niệu,
kết quả cho thấy 94% dân số bị thiếu iot [10]. Cũng theo số liệu của
UNICEF [11] năm 1993 về tỷ lệ bướu cổ và lượng iot niệu đã được thống kê
trên bản đồ.
A
=
Tỷ lệ bướu cổ (%)
B
Iot niệu (g/dl)

Dựa theo kết quả khảo sát cho thấy, các tỉnh Lao Cai, Sơn La, Cao Bằng,
Yên Bái, Nghệ An là những tỉnh có số người mắc bệnh bướu cổ cao. Đánh giá
mức độ thiếu iot theo iot niệu được trình bày trong bảng 1.3.
Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot
Iot niệu (g / dl)
Mức độ rối loạn thiếu iot
< 2
Nặng Đủ
2 - 4,9
Trung bình
5 - 9,9
Nhẹ
> 10
Đủ

1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU (SẮC KÝ - CHIẾT)
1.2.1. Các phƣơng pháp sắc ký
Nguyên tắc của phương pháp sắc ký [12] là quá trình tách liên tục từng
phần hỗn hợp các chất do sự phân bố không đồng đều của chúng giữa pha tĩnh
và pha động khi cho pha động đi xuyên qua pha tĩnh.

Chất lượng và hiệu quả tách được biểu diễn bằng phương trình Van-
Demter, chiều cao đĩa lý thuyết của một cột H phụ thuộc vào tốc độ pha động.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11
CU
U
B
AH 

Trong đó: A: Hệ số khuyếch tán xoáy của các phân tử chất
B: Hệ số khuyếch tán phân tử
C: Tốc độ trao đổi giữa 2 pha
U: Tốc độ tuyến tính của pha động
Chiều cao H càng nhỏ thì hiệu quả tách càng lớn. Tổng số đĩa lý thuyết
của một cột tách n được tính bằng chiều dài l của cột (cố định) chia cho chiều
cao đĩa lý thuyết H.

l
n
H

Phương pháp sắc ký được phân chia như sau:
- Theo cơ chế tách (hấp phụ, phân bố, trao đổi ion)
- Theo sự phân loại các pha trong sắc ký (lỏng - lỏng, lỏng - khí, lỏng - rắn).
- Theo công cụ sử dụng để tiến hành (sắc ký bản mỏng, sắc ký khí, sắc
ký lỏng hiệu năng cao).
1.2.1.1. Sắc ký bản mỏng
Quá trình tách hợp chất bằng sắc ký bản mỏng xảy ra khi cho pha động
di chuyển qua pha tĩnh. Chất hấp phụ trong pha tĩnh ở sắc ký bản mỏng được

rải thành một lớp mỏng trên tấm kính hoặc tấm kim loại. Các cấu tử được
dịch chuyển trên lớp mỏng theo hướng pha động với tốc độ khác nhau. Kết
quả thu được một sắc đồ trên lớp mỏng [12].
Các đại lượng đặc trưng cho sắc ký lớp mỏng là:
* Hệ số di chuyển R
f
: là tỉ số của khoảng cách từ tuyến xuất phát tới
tâm vệt sắc kí (I) và khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tuyến dung môi (I
o
):
0

f
I
R
I
O

R

1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
Giá trị R
f
đặc trưng cho sự tương tác giữa hoạt chất - dung môi -
chất hấp thụ. Để đánh giá khả năng tách các vệt trên sắc đồ ta dùng 2 đại
lượng sau:
+ R

f
là hiệu giá trị R
f
của 2 cấu tử lân cận nhau.
+ K là hệ số tách được tính bằng tỉ số hệ số phân bố của 2 cấu tử A
(K
A
) và B (K
B
):
A
B
K
K
K


* Chất hấp phụ (pha tĩnh) được sử dụng trong sắc kí bản mỏng gồm
silicagen, oxit nhôm, xenlulô, tinh bột, nhựa trao đổi ion.
* Dung môi (pha động) dùng để chạy sắc ký bản mỏng, thường là dung
môi hữu cơ hay hỗn hợp dung môi hữu cơ, chẳng hạn như heptan; CHCl
3

hoặc hỗn hợp heptan - clorofom, propanol - CHCl
3
- benzylamin [13], [14].
Ở nước ta sắc ký bản mỏng được áp dụng nhiều trong phân tích môi
trường, nhưng chưa có công trình nào áp dụng cho việc tách iot [13].
Trên thế giới, phương pháp sắc ký lớp mỏng đã được áp dụng trong
nhiều lĩnh vực nghiên cứu, và cũng được sử dụng trong phân tích iot [13].

1.2.1.2. Sắc ký khí
Là quá trình tách các chất trong cột tách ở trạng thái khí, chất mang
mẫu là chất khí. Vì vậy chỉ có thể tách được hỗn hợp các khí, nếu là hỗn hợp
chất lỏng hay chất rắn thì phải hoá khí đã. Thường chỉ tách được các chất rắn
dễ hoá khí (ở = 250
0
C) [12]. Trong sắc ký khí, pha tĩnh là chất rắn, còn pha
động là một chất khí hay hỗn hợp khí. Chất khí này mang khí cần phân tích
vào cột để thực hiện quá trình tách, nó chuyển động liên tục trong suốt quá
trình tách với tốc độ xác định. Pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên
tương tác cần thiết để tách các cấu tử khỏi nhau. Sự thay đổi pha tĩnh và các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
13
thông số làm việc sẽ ảnh hưởng đến tương tác giữa khí mang, chất mang rắn
và cấu tử cần tách. Khí mang dùng trong sắc ký thường là N
2
, H
2,
He… để
phân tích lượng vết, khí mang phải tinh khiết (99,99%). Vật liệu làm cột trong
sắc ký khí có thể làm bằng kim loại hay thuỷ tinh.
Phương pháp sắc ký khí là một trong những phương pháp hiện nay
được sử dụng nhiều trong phân tích môi trường, nó có thời gian phân tích
nhanh, độ nhạy cao, hiệu quả tốt. Bonner và các cộng sự đã dùng muội grafit
có diện tích bề mặt riêng 100m
2
/g làm chất nhồi cột. Dùng cột này phát hiện
được các khí độc có chứa lưu huỳnh như: SO
2

, H
2
S, (CH
3
)
2
S…với hàm lượng
chỉ mấy chục ppb.
Phương pháp sắc ký khí cũng được dùng để xác định thành phần dầu
mỏ và các sản phẩm của chúng. Ngoài ra cũng được dùng để phân tích lương
thực, thực phẩm, các loại dược phẩm.v.v
1.2.1.3. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
Phương pháp này dùng các chất nhồi cột nhỏ mịn, cột cũng có kích cỡ
nhỏ nên để thực hiện quá trình tách, phải dùng áp xuất cao để đẩy chất lỏng
qua cột. Chính những điều kiện đó làm cho phương pháp này có nhiều ưu
điểm hơn so với sắc ký lỏng cổ điển đó là tốc độ nhanh, độ tách tốt, độ nhạy
cao (ví dụ dùng detector UV - VIS thì độ nhạy đạt 10
-9
g, dùng detector huỳnh
quang, điện hoá đạt 10
-12
g) cột tách dùng được nhiều lần, mẫu thu lại dễ vì
không bị phá huỷ [12], [15].
HPLC được sử dụng rất rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác
nhau. HPLC có khả năng tách được cả các hợp chất.
+ Các hợp chất cao phân tử, ion thuộc các đối tượng sinh học, y học
+ Các hợp chất không bền
+ Các hợp chất dễ nổ, kém bền nhiệt, v.v…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Phương pháp HPLC là một trong những phương pháp tách, xác định iot
và các nguyên tố halogen tốt nhất trong các phương pháp phân tích hiện đại,
đạt độ nhạy, độ chính xác cao, có thể xác định nhiều chất trong cùng một mẫu.
1.2.2. Phƣơng pháp chiết
Hàm lượng iot trong đất, nước, lương thực, thực phẩm nói chung rất
thấp cỡ ppb - ppm, vì vậy người ta thường dùng phương pháp chiết để làm
giàu, tăng độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác của phép xác định.
Nguyên tắc của phương pháp chiết dựa trên sự tách chất bằng các dung
môi hữu cơ, do độ tan của chất trong các dung môi khác nhau. Nếu hoà tan
chất A vào 2 dung môi không trộn lẫn (thường là nước - nc và dung môi hữu
cơ - hc), khi cân bằng nồng độ chất A trong 2 dung môi sẽ tuân theo định luật
phân bố Nerst: “ở một áp xuất và nhiệt độ nhất định, nếu chất tan A không
phân li hoặc liên hợp trong 2 dung môi thì tỷ số nồng độ chất tan trong 2 dung
môi là một hằng số (gọi là hằng số phân bố D
0
).
 
 
hc
o
nc
A
D
A


Trong đó [A]
nc
, [A]

hc
là nồng độ cân bằng của chất A trong pha nước
và pha hữu cơ. D
0
càng lớn thì chất chuyển vào pha hữu cơ càng nhiều. Một
cách chính xác.
nc
hc
A
A
o
a
a
D 

a
Ahc
, a
Anc
là hoạt độ của chất A trong tướng hữu cơ và tướng nước.
Ngoài hằng số phân bố D
0
, người ta còn dùng khái niệm độ chiết R.
Độ chiết R được xác định bằng tỉ số giữa khối lượng G’ của chất chiết
A so với khối lượng ban đầu G của nó.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15
'
o

o
GD
%R 100% 100%
G D r
   


Trong đó:
nc
hc
V
r
V

; V
nc
và V
hc
là thể tích pha nước và pha hữu cơ (ml)
Người ta chia chất chiết A ra làm các loại sau:
* Chất chiết A không điện ly, khi đó sự phân bố A vào 2 tướng:
A
nc
A
hc

Ở trạng thái cân bằng, hằng số phân bố và độ chiết được tính theo các
công thức đơn giản trên.
* Chất chiết A là chất điện li
Khi chất chiết A là chất điện ly ví dụ A là một axit yếu, quá trình phân

bố trở nên phức tạp và phương trình cân bằng giữa 2 pha:
HA
nc
HA
hc
H
+
+ A
-

 

   
   

nc
HA
Ka
HA
(hằng số phân ly của axit)
 
 
0

hc
nc
HA
D
HA
;

+
0
100
1
r
[H ]
D


a
R
K

Hệ số phân bố trong trường hợp này là tỷ số nồng độ tất cả các dạng
trong pha hữu cơ và tất cả các dạng trong pha nước.
hc 0
nc
+
[HA]
[HA] [A]
1
[H ]



a
D
D
K

Nếu [H+ ] >> ka thì Ka/[H+] = 0 khi đó D = D
0
Tương tự như vậy khi A là một bazơ yếu ta cũng tính được D và R của
dung dịch kiềm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
16
* Chiết chất lưỡng tính
Hằng số phân bố và độ chiết của chất điện ly lưỡng tính phụ thuộc
vào pH khá phức tạp vì chất điện li lưỡng tính sẽ tồn tại ở nhiều dạng trong
cả 2 pha.
Khi ở trạng thái cân bằng, khối lượng G của chất điện ly lưỡng tính A là:
G =  [A
y
x
]
hc
. V
hc
+  [A
y
x
]
nc
. V
nc

y
x hc hc
(A ) .V

R
G



Hằng số phân bố D sẽ được tính theo độ phân li và tồn tại cụ thể từng
chất giữa 2 pha.
* Chiết tập hợp liên hợp ion
Việc chiết liên hợp ion chỉ xảy ra ở pH xác định và tập hợp ion chỉ có
khả năng thực hiện ở pH mà tại đó các thành phần (tức axit hay bazơ) đồng
thời tồn tại.
Để đảm bảo chiết tốt, chất bị chiết phải bị solvat hoá yếu bởi các phân
tử H
2
O

và tan tốt trong dung môi chiết.
Chất bị chiết là liên hợp ion thì nó bị chiết càng tốt nếu những cation và
anion trong thành phần càng kị nước.
Những liên hợp ion tạo bởi một cation và một anion và đặc biệt là ion
một điện tích luôn bị chiết tốt hơn những liên hợp ion có thành phần khác.
Bằng tính toán người ta thấy có thể chiết các ion vô cơ một cách thuận
lợi bằng cách cho nó liên kết với các phối tử hữu cơ để tạo thành những tập
hợp ion mà trên mỗi đơn vị điện tích có khoảng 10-15 nguyên tử cabon.
Người ta chia chiết liên hợp ion thành mấy loại sau: