phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm lượng cadimi và chì trong chè xanh ở thái nguyên

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

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM




NGUYỄN NHƢ LÂM






PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ
TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN







LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Thái Nguyên - Năm 2011



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

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



NGUYỄN NHƢ LÂM




PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ
TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC




Thái Nguyên - Năm 2011

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

ii





Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của
riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung
thực. Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác.


TÁC GIẢ LUẬN VĂN





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

iii

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Đức đã
trực tiếp giao cho em đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em
hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Hoá học, Khoa Sau
đại học – ĐHSPTN, các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm
Khoa Hoá học – ĐHKH – ĐHTN, Ban lãnh đạo, các cô chú anh (chị) khoa
xét nghiệm Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều
kiện cho em hoàn thành bản luận văn này.


Thái Nguyên, ngày 30 tháng 6 năm 2011
Học viên


Nguyễn Như Lâm

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

iv
MỤC LỤC

Lời cam đoan ii
Lời cảm ơn iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ x
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu chung về cây chè 3
1.1.1. Đặc điểm và thành phần 3
1.1.2. Công dụng của cây chè 3
1.2. Giới thiệu chung về nguyên tố Cadimi và Chì [17], [23], [25] 4
1.3. Tính chất của Cadimi và Chì [17], [23], [25] 4
1.3.1. Tính chất vật lí 4
1.3.2. Tính chất hoá học [16], [17] 5
1.4. Vai trò và sự nhiễm độc của Cd và Pb [6], [7] 10
1.4.1. Vai trò và sự nhiễm độc của Cd 10

Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của Cadimi: [24] 10
Trong nước: 0,01 mg/l (hay 10ppb), 10
Trong không khí: 0,001 mg/m
3
, 10
Trong thực phẩm: 0,001 – 0,5 mg/kg. 10
1.5. Các phương pháp xác định Cadimi và Chì 13
1.5.1. Phương pháp phân tích hoá học [15] 13
1.5.2. Phương pháp phân tích công cụ [4], [15] 15
1.6. Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại 22
1.6.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết 22
1.6.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng 23

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

v
1.6.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá 24
1.6.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) 24
1.7. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb [26], [30] 25
1.7.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) 25
1.7.2. Phương pháp xử lý khô 25
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 27
2.1.1. Đối tượng và mục tiêu 27
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu 27
2.1.3. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu 28
2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [13], [27], [29] 28
2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 28
2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS 30
2.3. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu 33

2.3.1. Nguyên tắc và bản chất 33
2.3.2. Cơ chế phân huỷ 33
2.4. Hóa chất và dụng cụ 34
2.4.1. Hóa chất 34
2.4.2. Dụng cụ 34
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35
3.1. Khảo sát điều kiện đo phổ GF- AAS của Cd và Pb 35
3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo 35
3.1.2. Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử 36
3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) 36
3.1.4. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu 38
3.1.5. Các điều kiện khác 43
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF-AAS 44
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 44

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

vi
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền 45
3.2.3. Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 47
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion 48
3.3. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF - AAS 54
3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính 54
3.3.2. Xây dựng đường chuẩn 56
3.3.3. Đánh giá sai số, độ lặp lại, giới hạn phát hiện và giới hạn định
lượng của phép đo 60
3.4. Tóm tắt các điều kiện đo phổ GF - AAS của Cd và Pb 63
3.5. Xác định Cd và Pb trong chè xanh 64
3.5.1. Địa điểm lấy mẫu thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu 64
3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích 66

3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh 66
3.5.4. Kiểm tra quá trình xử lý mẫu 67
KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74


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

vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

AAS : Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử)
Abs : Absorbance (Độ hấp thụ)
AES : Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử)
ETA-AAS : Electro Thermal Atomization – Atomic Absortion spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)
F-AAS : Flame- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa)
GC-MS : Gas Chromatography Mas Spectroscopy
(Sắc kí khí ghép khối phổ)
GF-AAS : Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)
HCL : Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng)
HG-AAS : Hyđrie Generation- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật Hidrua hóa)
HPLC : High Performance Liquid Chromatography
(Sắc kí lỏng hiệu năng cao)
ICP-AES : Inductively Coupled Plasma Mass- Atomic Emission Spectrometry
(Phổ phát xạ nguyên tử dùng năng lượng plasma cao tần cảm ứng)
ICP-MS : Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

(Phổ khối lượng dùng năng lượng Plasma cao tần cảm ứng)
LOD : Limit of detection
(Giới hạn xác định)
LOQ : Limit of quantitation
(Giới hạn định lượng)

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

viii
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi và Chì 5
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng Cd, Pb trong chè xanh
(Tiêu chuẩn Việt Nam 2007) 12
Bảng 3.1. Khảo sát vạch đo của Cd 35
Bảng 3.2. Khảo sát vạch đo của Pb 36
Bảng 3.3. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd 37
Bảng 3.4. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb 38
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Cd 40
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 42
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ axit đối với Cd 44
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ axit đối với Pb 45
Bảng 3.9. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học 46
Bảng 3.10. Khảo sát nồng độ Mg(NO
3
)
2
47
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 48
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của kim loại kiềm 49

Bảng 3.13. Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ 49
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của kim loại nhóm III 49
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng 50
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của nhóm kim loại màu 50
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của tổng cation 51
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của nhóm anion 52
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ
của Cd và Pb 53
Bảng 3.20. Khảo sát khoảng tuyến tính của Cd 54
Bảng 3.21. Kết quả khảo sát tuyến tính của Pb 55
Bảng 3.22. Xác định đường chuẩn của Cd 59

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

ix
Bảng 3.23. Xác định đường chuẩn của Pb 60
Bảng 3.24. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Cd 61
Bảng 3.25. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Pb 62
Bảng 3.26. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF - AAS của Cd và Pb 64
Bảng 3.27. Địa điểm lấy mẫu thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu 65
Bảng 3.28. Hàm lượng kim loại Cd, Pb tính theo mg/kg 66
Bảng 3.29. Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp 68
Bảng 3.30. Mẫu thêm chuẩn .69
Bảng 3.31. Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Cd. 69
Bảng 3.32. Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Pb 70
Bảng 3.33. Kết quả xác định Cd bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP - MS 71
Bảng 3.34. Kết quả xác định Pb bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP – MS 72

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

x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 2.1. Đèn catot rỗng 30
Hình 2.2. Đèn D
2
30

Hình 2.3. Cuvet Graphite 31
Hình 2.4. Bộ phận nguyên tử hoá mẫu 31
Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 32
Hình 2.6. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300 32
Hình 3.1. Đồ thị kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Cd 40
Hình 3.2. Đồ thị kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Pb 41

Hình 3.3. Đồ thị kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá của Cd 42
Hình 3.4. Đồ thị kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá của Pb 43
Hình 3.5. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cd 55
Hình 3.6. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Pb 56
Hình 3.7. Phổ hấp thụ của Cd 58
Hình 3.8. Phổ hấp thụ của Pb 58
Hình 3.9. Đồ thị đường chuẩn của Cd 59
Hình 3.10. Đồ thị đường chuẩn của Pb 60


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

1
MỞ ĐẦU

Trong đời sống, người ta đã khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim
loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con người. Tuy nhiên
nếu hàm lượng lớn chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. 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… 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. Do đó việc nghiên cứu và
phân tích các kim loại nặng trong môi trường sống, trong thực phẩm và tác
động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ
và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết.Trong giới hạn
về thời gian và đề tài nghiên cứu chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu, xác định
hàm lượng cadimi và chì trong cây chè trên khu vực Thái Nguyên.
Chè có tác dụng thanh nhiệt, lợi tiểu, giải độc, trừ phong thấp, làm bền
mạch máu, trị hoại huyết, sát trùng, làm lành những thương tổn. Theo y học

hiện đại, chè xanh chứa những chất có khả năng tăng cường miễn dịch khử
gốc tự do, chống oxy hóa, bảo vệ sức khỏe, thích nghi tốt với môi trường sống
và xã hội. Nên chè là loại thức uống khá phổ biến và đã có thương hiệu riêng.
Nhưng nếu trong chè chứa một lượng lớn kim loại nặng thì sẽ gây hại cho con
người. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nền công nghiệp hoá làm
cho môi trường ô nhiễm chủ yếu là do nguồn phế thải chưa được xử lý hoặc
xử lý chưa đạt yêu cầu. Phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, hoá chất
nông nghiệp tồn dư đi vào trong nước vào không khí rồi tích tụ trong đất, làm
cho đất bị thoái hoá, làm giảm chất lượng sản phẩm. Đặc biệt là các loại cây
trồng trên khu vực đất bị ô nhiễm có thể trở thành độc hại cho người sử dụng.

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

2
Thái Nguyên là khu vực sản xuất chè và có nhiều khu công nghiệp, khai
thác khoáng sản. Trong đó, nguồn đất, nước sản xuất nông nghiệp gần khu
công nghiệp, khai thác khoáng sản thường bị ô nhiễm kim loại nặng. Vì vậy,
để sản xuất chè an toàn cần khảo sát đánh giá hiện trạng một số chỉ tiêu về
kim loại nặng trong chè sản xuất trên khu vực này. Do đó, trong luận văn này
chúng tôi nghiên cứu „„Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm
lượng cadimi và chì trong chè xanh ở Thái Nguyên‟‟. Với nhiệm vụ cụ
thể là:
1. Tìm các điều kiện tối ưu cho phép đo Cd, Pb.
2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo; tìm khoảng tuyến tính,
xây dựng đường chuẩn; đánh giá sai số và độ lặp lại, giới hạn phát
hiện, giới hạn định lượng của phép đo Cd, Pb.
3. Ứng dụng xác định hàm lượng Cd, Pb trong một số mẫu chè ở các
huyện, tỉnh Thái Nguyên.

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

3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về cây chè
1.1.1. Đặc điểm và thành phần
Cây chè thường được trồng lấy lá tươi sắc nước uống hoặc chế biến theo
những quy trình nhất định thành trà để pha nước uống. Cây chè có màu xanh,
cao 1- 6m, lá mọc so le, hình trái xoan, dài 4 - 10cm, rộng 2 - 2,5cm, nhọn
gốc, nhọn tù có mũi ở đỉnh, phiến lá lúc non có lông mịn, khi già thì dày,
bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa to với 5-6 cánh hoa màu trắng, mọc
riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhị. Quả nang thường có ba van, chứa
một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo.
Thành phần hoá học: trong lá chè có tinh dầu, các dẫn xuất polyphenolic
(flavonoid, catechol, tanin) các alcaloid cafein, theophyllin, theobromin,
xanthin. Còn có các vitamin C, B
1
, B
2
, B
3
, B
6
và các men.
Cây chè được sử dụng cả cành lá nấu nước uống gọi là chè xanh. Chè hái
búp và lá non sao, vò rồi sao để làm chè hương pha nước uống gọi là trà.
Hoặc để cho chè lên men sau đó phơi sấy khô làm chè mạn hay chế thành
chè đen.
1.1.2. Công dụng của cây chè

Do có cafein và theophyllin, chè là một chất kích thích não, tim và hô
hấp. Nó tăng cường sức làm việc trí óc và của cơ, làm tăng hô hấp, tăng
cường và điều hoà nhịp đập của tim, lợi tiểu, làm dễ tiêu hoá. Sự có mặt của
các dẫn xuất polyphenolic làm cho tác dụng của chè đỡ hại hơn và kéo dài
hơn là cafein. Chè còn có tác dụng phòng và trị được nhiều loại bệnh khác
nhau, đặc biệt là các bệnh về tim mạch, ung thư. Tuy vậy, nếu sử dụng kéo

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

4
dài với liều cao, chè có thể gây nhiễm độc mãn tính, biểu hiện bởi sự mất ngủ,
sự gầy yếu, mất cảm giác ngon miệng, có rối loạn thần kinh.
Công dụng của cây chè: thanh nhiệt giải khát, tiêu cơm, lợi tiểu, định
thần, làm cho đầu não được thư thái, da mát mẻ, khỏi chóng mặt, bớt mụn
nhọt, và cầm tả lị. Chè thường được dùng trong các trường hợp: Tâm thần mệt
mỏi, ngủ nhiều, đau đầu, mắt mờ, sốt khát nước, tiểu tiện không lợi, ngộ độc
rượu. Hoặc nấu nước rửa vết bỏng, lở loét nhanh ra da và lên da non.
1.2. Giới thiệu chung về nguyên tố Cadimi và Chì [17], [23], [25]
Trong tự nhiên, Cadimi được tìm thấy chủ yếu cùng với Kẽm trong
quặng Cabonat và Sunfua, Cadimi ít tồn tại dưới dạng đơn chất, mà thường
tồn tại trong các hợp chất Cd(II) như: cadmium oxide, cadmium chloride,
cadmium sulfate, và cadmium sulfite. Trữ lượng của cadmi trong vỏ Trái Đất
là 7,6.10
-6
% tổng số nguyên tử(tương ứng). Khoáng vật chính của Cadimi là
grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi ở riêng mà thường ở lẫn với khoáng
vật của kẽm, và của thủy ngân là xinaba hay thần sa(HgS). [8]
Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 1,6.10
-4
% khối lượng vỏ Trái Đất và đa

số tồn tại trong các dạng khoáng kết hợp với sắt, oxi, lưu huỳnh, cacbon. Chì
được phân bố trong khoảng 170 khoáng vật khác nhau, nhưng khoáng vật
chính của chì là galen (PbS), anglesite (PbSO
4
) và ceussite (PbCO
3
) trong đó
hàm lượng của Chì lần lượt là 88%, 68%, và 77%. [14]
1.3. Tính chất của Cadimi và Chì [17], [23], [25]
1.3.1. Tính chất vật lí
Cadimi và chì đều là các kim loại nặng, có ánh kim. Cadimi là kim loại
mềm, dễ 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 hóa.


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

5
Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi và Chì

Hằng số vật lý
Cd
Pb
Cấu hình electron
[Kr]4d
10
5S
2

[Xe]4f
14
5d
10
6s
2
6p
2

Vị trí
48
82
Khối lượng nguyên tử (đvc)
112,411
207,21
Nhiệt độ nóng chảy (
0
C)
321,07
327,4
Nhiệt độ sôi (
0
C)
767
1740
Tỉ khối (25
0
C) (g/cm
3
)

8,642
11,350
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)
8,99
7,42
Bán kính nguyên tử (A
0
)
1,56
1,75
Cấu trúc tinh thể
Lục giác bó chặt
Lập phương
tâm diện

1.3.2. Tính chất hoá học [16], [17]
1.3.2.1. Đơn chất
Ở nhiệt độ thường Cd và Pb bị oxy hóa tạo thành lớp oxit bền, mỏng
bao phủ bên ngoài kim loại.
2Cd + O
2
→ 2CdO
2Pb + O
2
→ 2PbO
Cd và Pb tác dụng được với các phi kim như halogen tạo thành
đihalogen, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như
photpho, selen
Cd + X
2

→ CdX
2

Pb + X
2
→ PbX
2


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

6
Ở nhiệt độ thường Cd và Pb bền với nước do có màng oxit bảo vệ.
Nhưng ở nhiệt độ cao Cd khử hơi nước biến thành oxit, còn khi có mặt oxi thì
Pb có thể tương tác với nước tạo ra hidroxit:
Cd + H
2
O → CdO + H
2

2Pb + O
2
+ 2H
2
O → 2Pb(OH)
2
Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa (vì thế điện cực
khá âm) giải phóng H
2
.

Cd + 2HCl → CdCl
2
+ H
2

Trong dung dịch thì: Cd + 2H
3
O
+
+ H
2
O → [Cd(H
2
O)
4
]
2+
+ H
2
Về nguyên tắc, Pb tan được trong axit do có thế điện cực âm.Tuy nhiên
nó chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và H
2
SO
4
< 80% vì
bị bao bọc bởi lớp muối khó tan(PbCl
2
và PbSO
4
).Tuy nhiên với dung dịch

đậm đặc hơn Pb có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành
hợp chất tan:
PbCl
2
+ 2HCl → H
2
PbCl
4

PbSO
4
+ H
2
SO
4
→ Pb(HSO
4
)
2
.
Với axit có tính oxy hóa mạnh như HNO
3
, H
2
SO
4
đặc thì Pb tỏ ra khá
hoạt động:
3Pb + 8HNO
3

→ 3Pb(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O.
Với dung dịch kiềm, Pb chỉ phản ứng khi đun nóng, giải phóng H
2
:
Pb + 2KOH + 2H
2
O → K
2
[Pb(OH)
4
] + H
2

1.3.2.2. Hợp chất
a. Cadimi oxit
CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tùy thuộc vào quá trình chế
hóa nhiệt nóng chảy ở 1813
0
C, có thể thăng hoa, không phân hủy khi đun
nóng, hơi CdO rất độc.
CdO không tan trong nước nó chỉ tan trong axit và kiềm nóng chảy:

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

7
CdO + 2 KOH
nc
→ K
2
CdO
2
+ H
2
O
(Kali cadimiat)
CdO có thể được điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí
hoặc nhiệt phân hidroxit hay các muối cacbonat, nitrat
CdO + O
2
→ 2CdO
Cd(OH)
2
→ CdO + H
2
O
CdCO
3
→ CdO + CO
2

b. Chì oxit
Chì có hai loại oxit chính là PbO, PbO
2
và hai oxit hỗn hợp là Pb

2
O
3
, Pb
3
O
4
.
* Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO-α màu đỏ và PbO-β màu
vàng. Tinh thể PbO-α thuộc hệ tứ phương và PbO-β thuộc hệ tà phương. PbO-
α có kiến trúc lớp khác thường, mỗi nguyên tử kim loại liên kết với bốn
nguyên tử oxi tạo thành nhóm PbO
4
hình chóp ngũ giác. PbO tan ít trong
nước, có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. Khi đun nóng trong không
khí nó dễ dàng chuyển thành oxit cao hơn.
PbO → Pb
3
O
4
.
PbO tan trong axit và kiềm mạnh.
* Đioxit PbO
2
là chất rắn màu nâu đen. Tinh thể PbO
2
có kiến trúc kiểu
rutin trong đó mỗi nguyên tử kim loại được sáu nguyên tử oxi bao quanh kiểu
tam giác. PbO
2

khi đun nóng mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có
số oxi hóa thấp hơn.
PbO
2

290 –

320
Pb
2
O
3

390 - 420
Pb
3
O
4

530 - 550
PbO
( nâu đen ) ( vàng đỏ ) ( đỏ ) ( vàng )
PbO
2
kém hoạt động về mặt hóa học, không tan trong nước, tan trong
kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi tan trong kiềm, tạo ra hợp chất hidroxo kiểu
M
2
[E(OH)
6

]:
PbO
2
+ 2KOH + 2H
2
O → K
2
[Pb(OH)
6
]

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

8
Những chất dễ cháy như S, P khi nghiền nát với bột PbO
2
sẽ bốc cháy.
Dựa vào đây PbO
2
được dùng để làm một thành phần của thuốc đầu diêm.
Khi tương tác với axit sunphuric đậm đặc, PbO
2
giải phóng oxi; với axit
clohidric giải phóng khí clo:
2PbO
2
+ 2H
2
SO
4

→ 2PbSO
4
+ 2H
2
O + O
2

PbO
2
+ HCl → PbCl
2
+ 2H
2
O + Cl
2

Trong môi trường axit đậm đặc, PbO
2
oxi hóa Mn(II) đến Mn(VII), ở
môi trường kiềm mạnh oxi hóa Cr(III) đến Cr(VI).
5PbO
2
+ 2MnSO
4
+ 6HNO
3
→ 2HMnO
4
+3Pb(NO
3

)
2
+2H
2
O+2PbSO
4

3PbO
2
+ 2Cr(OH)
3
+ 10KOH → 2K
2
CrO
4
+ 3K
2
[Pb(OH)
4
]
Trong thực tế, lợi dụng khả năng oxi hóa mạnh của PbO
2
người ta chế ra
ắc quy chì.
Oxit, hỗn hợp Pb
2
O
3
(PbO.PbO
2

) được xem là chì (II) metaplombat và
oxit hỗn hợp Pb
3
O
4
(2PbO.PbO
2
) được coi là chì (II) orthoplombat.
* Chì metaplombat (Pb
2
O
3
) tồn tại dưới hai dạng tinh thể: dạng lập
phương màu vàng - đỏ và dạng đơn tà màu đen. Đun nóng ở 390 - 420
0
C thành
Pb
3
O
4
, không tan trong nước, tác dụng với dung dịch kiềm nóng tạo nên PbO
2
.
* Chì orthoplombat (Pb
3
O
4
) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có
các số oxi hóa +2 và +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam. Minium ít tan trong
nước và độc đối với con người.Khi đun nóng, nó phân hủy ở nhiệt độ 550

0
C
thành PbO và O
2
. Nó là chất oxi hóa mạnh, được dùng chủ yếu để sản xuất
thủy tinh, pha lê, đồ men sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn ( sơn trang trí và
sơn bảo vệ cho kim loại không bị gỉ).
1.3.2.3. Các hidroxit
a. Cadimi hidroxit: Cd(OH)
2
là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu
trắng. Khi đun nóng chúng dễ mất nước và biến thành oxit.

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

9
Cd(OH)
2
không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong axit tạo muối Cd
2+
,
không tan trong dung dịch kiềm mà tan trong kiềm nóng chảy. Cd(OH)
2
tan
trong dung dịch NH
3
tạo thành hợp chất phức:
Cd(OH)
2
+

2HCl → CdCl
2
+ H
2
O
Cd(OH)
2
+ 4 NH
3
→ [Cd(NH
3
)
4
](OH)
2
b. Chì hidroxit: Pb(OH)
2
là kết tủa rất ít tan trong nước có màu trắng.
Khi đun nóng, Pb(OH)
2
rất dễ mất nước biến thành oxit PbO.
Pb(OH)
2
là chất lưỡng tính tan trong axit tạo nên muối của cation Pb
2+
:
Pb(OH)
2
+ 2HCl → PbCl

2
+ 2H
2
O
Pb(OH)
2
có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh:
Pb(OH)
2
+ 2KOH → 2K
2
[Pb(OH)
4
]
( hidroxoplombit )
Muối hidroxoplombit dễ tan trong nước và bị thủy phân mạnh nên chỉ
bền với dung dịch kiềm dư.
1.3.2.4. Các muối
a. Muối của cadimi
Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ
nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

Các muối halogen (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd
2+

đều tan trong nước. Còn các muối sunfua, cacbonat hay ortho photphat là
muối bazơ ít tan.
Trong dung dịch nước các muối Cd
2+
dễ bị thủy phân:

Cd
2+
+ 2H
2
O → Cd(OH)
2
+ 2H
+
Tích số tan của Cd(OH)
2
là T = 10
-14

Cd
2+
có khả năng tạo phức mạnh với các phối tử hữu cơ và vô cơ, ví dụ
[CdX
4
]
2-
trong đó X
-
là: Cl
-
, Br
-
, CN
-
,

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

10
Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt
độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
b. Muối chì

Muối Pb(II) thường ở dạng tinh thể có cấu trúc phức tạp. Nhiều muối chì
không tan trong nước trừ CH
3
[Pb(COO)
2
]
2-
, Pb(NO
3
)
2
, và PbSiF
6
.
Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu trừ PbI
2
màu vàng, ít tan
trong nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng.
Tất cả các chì halogenua có thể kết hợp với halogenua của kim loại kiềm
MeX tạo nên phức chất Me[PbX
3
] hay Me
2

[PbX
4
]. 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.
PbI
2
+ 2KI → K
2
[PbI
4
]
PbCl
2
+ 2HCl → H
2
[PbCl
4
]
Ion Pb
2+
có thể tạo phức với nhiều hợp chất hữu cơ, ví dụ như dithizon
ở pH = 5,5 ÷ 9,5 tạo phức màu đỏ. Người ta lợi dụng phản ứng này để chiết chì.
1.4. Vai trò và sự nhiễm độc của Cd và Pb [6], [7]
1.4.1. Vai trò và sự nhiễm độc của Cd
Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của Cadimi: [24]
Trong nước: 0,01 mg/l (hay 10ppb),
Trong không khí: 0,001 mg/m
3
,

Trong thực phẩm: 0,001 – 0,5 mg/kg.
Cadimi chỉ tồ n tạ i ở dạ ng vế t trong tổ chứ c củ a độ ng vậ t và thự c vậ t
(khoảng 1ppm) và vai trò sinh học của nó vẫn còn là một vấn đề đang được
tranh cã i. Tuy nhiên cá c nghiên cứ u gầ n đây thườ ng tậ p trung và o xá c đị nh
độ c tính củ a cadimi đố i vớ i cơ thể . Ở mọi dạng tồn tại , cadimi đề u rấ t nguy
hiể m, chỉ cần một lượng nhỏ 30 – 40 mg cũ ng có thể gây chế t ngườ i . Do mỗ i
lầ n lượ ng cadimi thả i ra khỏ i cơ thể con ngườ i rấ t chậ m (0,1% /1 ngày đêm)

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

11
nên diễ n ra quá trì nh thả i độ c mạ n tính. Nhữ ng triệ u chứ ng sớ m nhấ t củ a nó là
nhữ ng tổ n thấ t ở hệ thầ n kinh vầ thậ n , rố i loạ n chứ c năng cá c cơ quan sinh
dục và rối loạn các chức năng phổi . Đặc biệt, cadimi cò n phá hủ y tủy xương
dẫ n đế n ung thư.
Trong cơ thể , cadimi tí ch tụ trướ c hế t là ở thậ n , gan, phổ i, móng chân,
tóc trong đó , lượ ng cadimi trong tó c đượ c sử dụ ng như mộ t chỉ tiêu đá nh
giá nhiễm độc cadimi.
Lượ ng cadimi xâm nhậ p và o cơ t hể con ngườ i chủ yế u qua đườ ng ăn
uố ng nhữ ng thự c phẩ m chứ a cadimi . Tuy nhiên, lượ ng cadimi mà chú ng ta
nhậ n đượ c nhiề u nhấ t là thự c phẩ m có nguồ n gố c thự c vậ t . Vấ n đề là ở chỗ
cadimi rấ t dễ dà ng chuyể n từ đấ t lên cây cố i, thự c vậ t hấ p thụ tớ i 70% cadimi
từ đấ t, còn 30% trong không khí. Do cadimi ngà y cà ng đượ c sử dụ ng nhiề u trong
công nghiệ p nên sự ô nhiễ m cadimi hiệ n nay đã bằ ng đú ng giớ i hạ n cho phé p.
Như vậ y nhờ khả năng thâm nhậ p và o th ực vật qua đất và rễ mà cadimi
dễ dà ng lọ t và o chuỗ i thự c phẩ m gây nhiễ m độ c , nguy hạ i nghiêm trọ ng đế n
sứ c khỏ e con ngườ i . Chính vì vậy , chúng ta nhận thấy vấn đề cấp bách hiện
nay là phân tích , xác định hàm lượng cad imi trong nhữ ng sả n phẩ m nông
nghiệ p, qua đó gó p phầ n kiể m tra đả m bả o chấ t lượ ng thự c phẩ m , tránh sự

nhiễ m độ c cadimi.
1.4.2. Vai trò và sự nhiễm độc của Pb [12]
Chì là kim loại nặng có nhiều ứng dụng trong đời sống. Nó không chỉ
cần thiết trong lao động kinh tế sản xuất mà còn có vai trò sinh học rất lớn đối
với cơ thể động thực vật và con người. Từ trước tới giờ, chì chỉ được sử dụng
nhiều trong các công việc như sản xuất sơn, đạn, pin, vỏ dây cáp, đúc kim loại
và các mối hàn. Ngoài ra còn được sử dụng để sản xuất ăcquy Pb hàn mạ
bằng hợp kim Pb, đúc chữ in Đặc biệt là Pb(C
2
H
5
)
4
và Pb(CH
3
)
4
được sử
dụng rộng rãi làm chất chống kích nổ và tăng chỉ số octan của xăng.

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

12
Khi hàm lượng Pb trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình
sử dụng oxi để oxi hóa 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 máu nằm trong khoảng ( >0,5 – 0,8 ppm)
gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy 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 [22].

Chì cũng kìm hãm chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp
thông qua kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D. Chì gây độc cả hệ thống thần
kinh trung ương, thần kinh ngoại biên, tác dụng lên hệ thống enzym vận
chuyển hydro. Khi bị nhiễm độc, người bệnh có thể có một số rối loạn cơ thể,
trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Tác dụng hóa sinh
chủ yếu của chì gây ảnh hưởng đến sự tổng hợp máu, phá vỡ hồng cầu. Chì và
hơi chì làm mặt, cổ họng, mũi đau rát khi tiếp xúc. Chì gây ra hiện tượng cáu
kỉnh, nhức đầu, giảm trí nhớ, mất ngủ. Tiếp xúc thường xuyên gây ngộ độc
chì. Biểu hiện của nhiễm độc chì là ăn không ngon, sụt cân, buồn nôn, đau
bụng, co cơ, tăng huyết áp, thiếu máu. Lượng chì trong máu bình thường dao
động khoảng 0,2 ÷ 0,5 mg/100ml và chì được thải qua đường nước tiểu tới
100mg/24h. Biểu hiện nhiễm độc chì trong máu > 0,8 mg/l sẽ gây thiếu máu,
từ 0,5 đến 0,8 mg/l gây rối loạn chức năng thận, phá hủy não.
Nồng độ chì cho phép trong nước uống của các quốc gia là 10 – 40 µg/l,
trong không khí là 0,5 – 1 µg/m
3
, nơi làm việc là 30 – 60 µg/m
3
.
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lƣợng Cd, Pb trong chè xanh
(Tiêu chuẩn Việt Nam 2007)
Đối tượng
Đơn vị
Giới hạn tối đa
Chè xanh
mg/kg
Cd
Pb
1
2

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

13
1.5. Các phƣơng pháp xác định Cadimi và Chì
Hiện nay, có 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 kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), 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.
1.5.1. Phương pháp phân tích hoá học [15]
Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa dạng)
của các chất, thông thường lớn hơn 0,05%, tức là mức độ mg. Các thiết bị và
dụng cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền.
1.5.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng
a. Nguyên tắc: Đây là phương pháp dựa trên sự kết tủa chất cần phân tích
với thuốc thử phù hợp, sau đó lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân chính xác sản
phẩm và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích.
b. Cách tiến hành: Với Cadimi , người ta thường cho tạ o kế t tủ a dưới
dạng CdS mà u và ng trong môi trường axit yếu . Còn chì có thể tạo kết tủa
dưới dạng PbSO
4
, PbCrO
4
hay PbMoO
4
. Sau đó lọc lấy kết tủa, rửa, sấy hoặc
nung rồi cân chính xác sản phẩm, xác định hàm lượng chất phân tích.
Phương pháp này đơn giản không đòi hỏi máy móc hiện đại, đắt tiền, có
độ chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏi nhiều thời gian, thao tác phức tạp và chỉ

phân tích hàm lượng lớn, nên không dùng để phân tích lượng vết.
1.5.1.2. Phương pháp phân tích thể tích
a. Nguyên tắc: Dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng
độ chính xác (dung dịch chuẩn), được thêm vào dung dịch chất định phân để
tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm thêm lượng thuốc
thử tác dụng vừa đủ với chất định phân gọi là điểm tương đương.

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

14
Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng chất gây ra hiện tượng
đổi màu hay kết tủa để có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị. Tuỳ
thuộc vào loại phản ứng chính được dùng mà người ta chia phương pháp phân
tích thành các nhóm phương pháp trung hoà, phương pháp oxi hoá khử,
phương pháp kết tủa, phương pháp complexon.
b. Cách tiến hành:
Với cadimi và chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức
chất, chuẩn độ oxi hoá-khử với các chất chỉ thị khác nhau.
Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA ở môi trường pH = 9-10 với chỉ
thị ETOO hoặc môi trường pH=6 với chỉ thị xylen dacam. Khi đó chất chỉ thị
chuyển từ màu đỏ sang màu vàng.[19]
H
6
F + Cd
2+
 H
4
FCd + 2H
+

H
4
FCd + H
2
Y
2-
 CdY
2-
+ H
6
F
(đỏ) (vàng)
Đối với chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ
ngược bằng Zn
2+
hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY
2-
với chất chỉ thị ETOO.
- Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb
2+
bằng EDTA ở pH trung tính hoặc
kiềm (pH khoảng 8 -12), với chỉ thị ET-OO.
Pb
2+
+ H
2
Y
2-
→ PbY
2-

+ 2H
+
Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb
2+
tạo
phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin.
- Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb
2+
bằng Zn
2+
: cho Pb
2+
tác dụng với một
lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ
EDTA dư bằng Zn
2+
với chỉ thị là ET-OO.
Pb
2+
+ H
2
Y
2-
→ PbY
2-
+ 2H
+

H
2

Y
2-
(dư) + Zn
2+
→ ZnY
2-
+ 2H
+

ZnInd
-
+ H
2
Y
2-
→ ZnY
2-
+ HInd
2-
+ H
+

(đỏ nho) (xanh)