phương pháp trắc quang uv-vis dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ

lời cảm ơn
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS.
Trần Tứ Hiếu Trờng Đại học khoa học tự nhiên Đại
học quốc gia Hà Nội, đã tận tình hớng dẫn, giúp đỡ
tôi trong suốt quá trình làm luận văn
Tôi xin chân thành cám ơn ThS Trần Thu Quỳnh
khoa Hoá trờng 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 trờng Đại học S Phạm Thái
Nguyên cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoàn
thành bản luận văn này
Thái nguyên ngàg25/9/2009
học viên
Phạm Thị Hồng Thái
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT Tên hình Trang
1 Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ – iot ở
các nồng độ iot khác nhau được chiết bằng diclometan Error:
Refere
nce
source
not
found
2 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

)
Error:
Refere
nce
source
not
found
3 Hình 3.3:Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin
bazơ
42
4 Hình 3.4:Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin
bazơ
43
5 Hình 3.5 : Đường chuẩn xác định iot bằng phương pháp Error:
thêm Refere
nce
source
not
found
DANH MỤC CÁC BẢNG
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 100µg 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.
1
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 .
2
Chương I
TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT
1.1.1.Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [ 1],[1
’
]
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)
3
Bảng 1.1. Trình bày một số đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot
Bảng1.1: 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
Ω/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
β -
0,194
129
Xe
131

I Tổng hợp 8,0207 ngày
β -
0,194
131
Xe
128
I Tổng hợp 25 phút
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
4
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 người [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
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,
5
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
150µg iot, phụ nữ có thai 175µg, phụ nữ cho con bú 200µg. Liều lượng lên
tới 1000 µg 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.
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.
6
Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lượng iot trong môi trường đất nước
và không khí [7]
Môi trường 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]
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).
7
* 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 (
0
0
)
=
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 (µg / dl)
Mức độ rối loạn thiếu iot
< 2 Nặng Đủ
2 – 4,9 Trung bình
5 – 9,9 Nhẹ
> 10 Đủ
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU (SẮC KÝ-CHIẾT)
1.2.1. Các phương 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.

CU
U
B
AH ++=
Trong đó A - hệ số khuyếch tán xoáy của các phân tử chất
B – hệ số khuyếch tán phân tử
8
B
Iot niÖu (
dlg /
µ
)
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
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
)
9
và B (K
B
)
B
A
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 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
10
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…
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. Phương pháp chiết
Hàm lượng iot trong đất, nước, lương thực, thực phẩm nói chung rất
11
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
)
[ ]
[ ]
nc
hc
o
A
A
D =
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.
%100%100%
'
×
+
=×=
rD
D
G
G
R
o
o
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:
12
* 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
H A

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.
* 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
13
G = Σ [A
y
x
]
hc
. V

hc
+ Σ [A
y
x
]
nc
. V
nc

G
VA
R
hchc
y
x
∑
=
.)(
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:
14



15













N
N
Co
2

+
SCN
-
2
SbCl
6
_













+
N(C
2
H
5
)
2
(C
2
H

5
)
2
N
+













Nguyªn
tè
cã mµu
Phèi
tö
Anion
v« c¬
kh«ng
mµu
(1)
Nguyªn tè
kh«ng mµu

Phèi
tö
Anion
h÷u c¬
cã mµu
(2)
Nguyªn
tè

Thuèc thö
h÷u c¬
cã
gèc SO
3
-
Cation
h÷u c¬
(3)
Anion phøc
cña
Kim lo¹i

Cation
h÷u c¬
(4)
Co
2
SO
3
O

O=N
SO
3
_
_
+
N





























_
N
O
I
I
Er
4
+
COOC
2
H
5
HN
NH
O














Phản ứng tạo liên hợp ion là cơ sở của các phương pháp trắc quang,
chiết trắc quang, huỳnh quang xác định nhiều kim loại. Nói chung các liên
hợp ion thường có hệ số hấp thụ mol tương đối lớn nên rất nhạy vì vậy cho
phép xác định lượng rất nhỏ các chất.
1.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG IOT
1.3.1. Phương pháp chuẩn độ [16]
Nguyên tắc chung của phương pháp này là chuyển tất cả các dạng của
iot có trong mẫu phân tích về dạng I
-
, sau đó dùng iodat IO
-
3
để oxi hoá I
-
về
dạng I
2
, chuẩn độ lượng I
2
giải phóng bằng dung dịch chuẩn Na
2
S
2
O
3
với chỉ
thị hồ tinh bột.

5KI + KIO
3
+ 3H
2
SO
4
= 3I
2
+ 3K
2
SO
4
+ 3H
2
O
I
2
+ 2Na
2
S
2
O
3
= 2NaI + Na
2
S
4
O
6
Phương pháp này có độ nhạy thấp, chỉ dùng để phân tích iot với hàm

lượng lớn 5 – 50mg.
Ưu điểm của phương pháp này là dễ thao tác, không cần máy móc đắt
tiền, nhanh. Zhao Guiging và cộng sự [17] đã lắp hệ thống chuẩn độ tự động;
ghép nối với máy tính, tìm cách chuẩn độ Cl
-
, Br
-
,

I
-
trong nước đạt độ nhạy
và độ lặp lại cao.
13.2. Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phương pháp UV-VIS)
Nguyên tắc của phương pháp này là chuyển các dạng iot có trong mẫu
phân tích về dạng I
-
, sau đó dùng NaNO
2
oxi hoá I
-
thành I
2
, chiết I
2
sinh ra
bằng CCl
4
, toluen…, sau đó đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở λ
max

=
657nm. Bằng phương pháp chiết này đã làm tăng độ nhạy lên đến 10
-6
mol/l.
[18] Bulinski R và cộng sự [19] đã dùng N- N’ di (β- Hidroxipropyl) – o –
phenylene diamin xác định iot trong sữa và trong khí, phương pháp này có độ
nhạy cỡ ppm và hàng chục ppb. Salinao F và cộng sự [20] đã dùng 2–
16
oximiodimedone và dithiosemicacbazon làm thuốc thử để xác định IO
-
3
và
BrO
3
-
; đo ở bước sóng 400nm, phương pháp xác định được 0,24 – 5µg IO
3
-
/ml
và 0,16 – 3,6µg BrO
-
3
/ml.
Cục bảo vệ môi trường và hiệp hội bảo vệ sức khoẻ Hoa Kỳ đã xác
định I
-
bằng cách dùng KHSO
5
oxi hoá chọn lọc thành I
2

, I
2
sinh ra cho phản
ứng với 4, 4’,4’’ - metyliclynetris (N-N-dimetylanilin) (thường gọi là thuốc
thử Leueo Crystal Violet- không màu) tạo thành hợp chất màu tím đậm.
Phương pháp này đã được dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định iot.
Phức hấp thụ cực đại ở λ = 592nm và khoảng tuân theo định luật Lambert-
beer là 50 - 600 µg/l
Để xác định vi lượng iot người ta thường dùng phương pháp trắc quang
động học xúc tác dựa trên phản ứng oxi hoá khử giữa Ce (IV) và As (III)
trong môi trường axit. [21]
2Ce (IV) + As (III)
2 4
I
H SO
ˆ ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆ ˆˆ
Ce (III) + As (V)
(màu da cam) (không màu) (không màu) (không màu)
Hàm lượng iot trong mẫu được xác định bằng sự giảm độ hấp thụ quang
(λ = 370nm) ∆A của dung dịch trước và sau phản ứng với thời gian cố định,
khi có mặt chất xúc tác là iot, ∆A tỷ lệ với nồng độ của iot trong dung dịch.
Người ta cũng dựa vào phản ứng giữa clopromazin với H
2
O
2
[22]. Khi có
mặt iot tạo ra sản phẩm trung gian có màu đỏ, bền trong môi trường axit và
hấp thụ cực đại tại λ = 525nm. Tốc độ phản ứng tỷ lệ với nồng độ I
-

trong
dung dịch.Phương pháp này có ưu điểm là xác định được riêng rẽ các dạng
I
-,
IO
-
3
và được sử dụng rộng rãi để phân tích iot trong mẫu nước.
Phương pháp này ít được sử dụng để phân tích iot trong các đối tượng lương
thực và thực phẩm bởi vì trong các đối tượng này rất phức tạp, làm giảm hiệu
ứng xúc tác của iot.
17
1.3.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP –
AES) và phổ khối plasma (ICP – MS)
Với phương pháp ICP – AES, mẫu sau khi chuyển thành dung dịch,
được bơm trực tiếp vào nguồn kích thích plasma (ICP) có nhiệt độ khoảng
6000
0
C, ở nhiệt độ đó mẫu bị nguyên tử hoá hoàn toàn và bị kích thích rồi
phát ra bức xạ có bước sóng xác định. Đo cường độ bức xạ (I
px
) tại bước sóng
đặc trưng cho nguyên tố cần xác định (là iot), từ đó suy ra hàm lượng của iot
có trong mẫu.
Với phương pháp ICP – MS, mẫu cũng được bơm trực tiếp vào nguồn
plasma ICP, ở đó nguyên tử đã bị ion hoá, các dòng ion được đưa vào hệ phân
tích khối lượng để tách các ion dựa vào tỷ số
m
Z
(m, z là khối lượng và điện

tích ion). Dòng ion sau khi tách được đưa vào detector để chuyển thành tín
hiệu định lượng.
Tác giả[23] đã dùng phương pháp ICP – MS để định lượng iot trong
nước tiểu với khoảng tuyến tính 0,1 - 10µg I
-
/dl. Phương pháp ICP – MS cũng
như phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) được xem là phương pháp “chuẩn
vàng” để định lượng vết và siêu vết iot
1.3.4. Phương pháp điện hoá
1.3.4.1. Phương pháp điện cực chọn lọc ion [24]
Điện cực chọn lọc ion dùng trong phương pháp đo thế để định lượng iot
là điện cực màng rắn, được chế tạo từ AgI/Ag
2
S, có cấu trúc như sau: Ag /
AgCl/KI 0,1M/ màng rắn AgI + Ag
2
S / dung dịch phân tích / KCl/AgCl/Ag.
Thế đo được phụ thuộc vào lg [I
-
]. Phương pháp này bị Cl
-
và SO
3
2-
cản
trở vì vậy phải tách các ion này khỏi dung dịch trước khi đo. Trong quá trình
đo iot, điện cực thường bị một màng bao phủ nên phải làm sạch màng phủ
18
trên điện cực.
Phương pháp này được dùng để xác định iot trong H

2
O. Có một số tác
giả dùng để xác định iot trong nước tiểu, sữa nhưng kết quả kém chính xác.
1.3.4.2. Phương pháp cực phổ dòng một chiều (DC)
Trong phương pháp này, người ta chuyển iot trong mẫu thành IO
-
3
sau
đó ghi cực phổ DC của ion IO
3
-
trong nền NaCl hay KCl . IO
3
-
bị khử trên
cực giọt thuỷ ngân theo phản ứng.
IO
3
-
+ 6H
+
+ 6e = I
-
+ 3H
2
O
Quá trình phản ứng điện hoá có sự tham gia của 6e nên phương pháp
này có độ chính xác khá cao. Phương pháp này cho phép xác định những
nồng độ iot cỡ 10
-6

M.
1.3.4.3. Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC)
Phương pháp này dựa vào tính thuận nghịch của quá trình oxi hoá I
-
thành I
2.
2 I
-
+ 2e I
2
Chiều cao pic tỷ lệ với nồng độ I
-
. Dùng phương pháp đường chuẩn và
phương pháp thêm để định lượng I
-
.
1.3.4.4. Phương pháp Von – ampe hoà tan [25]
Trong phương pháp này, I
-
được tích luỹ trên bề mặt điện cực giọt thuỷ
ngân tĩnh ở dạng Hg
2
I
2
bằng một thế điện phân trong một thời gian nhất định.
Sau đó Hg
2
I
2
tích luỹ được hoà tan bằng quét thế catot. Quá trình hoà tan điện

hoá sẽ tạo pic ở thế – 0,33v (với điện cực so sánh là điện cực calomen). Chiều
cao của dòng pic hoà tan Hg
2
I
2
tỷ lệ với nồng độ I
-
trong dung dịch. Phương
pháp này xác định được I
-
trong khoảng 0,13 – 10,2µg I
-
/l .
Anion S
2-
cản trở phép xác định, loại trừ S
2-
bằng cách axit dung dịch để
S
2-
tạo thành H
2
S, rồi sục không khí để đuổi hết H
2
S, sau đó chỉnh pH dung
dịch về 8 rồi mới tiến hành phân tích.
Phương pháp Von -ampe hoà tan có thể xác định lượng nhỏ iot, cho kết
quả nhanh, chính xác, độ lặp lại cao. Song phương pháp này không được
19
dùng để phân tích các mẫu lương thực và thực phẩm vì ảnh hưởng của nền

quá lớn, kết quả phân tích không chính xác. Chủ yếu là dùng để phân tích I
-
trong nước.
1.3.5. Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) [26]
Trong phương pháp này, người ta thường dùng đồng vị phóng xạ của iot
128
I có thời gian bán huỷ ngắn (25 phút) để phân tích iot.
Nguyên tắc của phương pháp này là dùng một chùm nơtron kích hoạt
vào mẫu phân tích và đo bức xạ gama được giải phóng bởi
128
I. Giới hạn phát
hiện của phương pháp này khoảng 91 ppb. Mặc dù phương pháp kích hoạt
nơtron có độ nhạy cao, nhưng ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm là rất lớn
như
56
Mn,
27
Mg,
24
Na,
28
Al và
43
K.
Các nguyên tố phóng xạ này cũng phát ra mức năng lượng như
128
I. Để
loại trừ ảnh hưởng của các nguyên tố phóng xạ trên, người ta thường nghiên
cứu sử dụng các nguồn kích hoạt và thời gian kích hoạt khác nhau.
1.4. MỘT SỐ KỸ THUẬT VÔ CƠ HOÁ MẪU ĐỂ XÁC ĐỊNH IOT

1.4.1. Kỹ thuật vô cơ hoá ướt
Nguyên tắc chung của kỹ thuật này là dùng các axit mạnh, các axit có
tính oxi hoá mạnh, hỗn hợp các axit hoặc hỗn hợp axit đặc và một chất oxi
hoá để phân huỷ mẫu.
Để xác định iot trong thực phẩm, tác giả Takashi [27] đã sử dụng hỗn
hợp HNO
3
13M + HClO
4
9M + H
2
SO
4
18M đun ở nhiệt độ 230
0
C để vô cơ
hoá mẫu. Sau đó iot được xác định dựa trên hiệu ứng xúc tác của phản ứng
giữa Clopromazin với H
2
O
2
trong môi trường H
2
SO
4
Phương pháp vô cơ hoá ướt không phù hợp cho phân tích hàng loạt mẫu
vì thời gian xử lý kéo dài, phải sử dụng một lượng lớn axit nên có nguy cơ bị
nhiễm bẩn.
1.4.2. Kỹ thuật vô cơ hoá bằng lò vi sóng [28]
Cơ chế của sự phân huỷ mẫu bằng lò vi sóng là sử dụng năng lượng vi

20