phân tích và đánh giá hàm lượng các kim loại đồng, chì, kẽm, cađimi trong nước mặt sông cầu thuộc thành phố thái nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

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

i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––––––



VŨ THỊ THU LÊ



PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG
CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, KẼM, CAĐIMI TRONG
NƢỚC MẶT SÔNG CẦU THUỘC THÀNH PHỐ THÁI
NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA (F-AAS)



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC







THÁI NGUYÊN - 2010

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

ii
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––––––



VŨ THỊ THU LÊ


PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG
CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, KẼM, CAĐIMI TRONG
NƢỚC MẶT SÔNG CẦU THUỘC THÀNH PHỐ THÁI
NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA (F-AAS)

Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC


Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. TRẦN THỊ HỒNG VÂN



THÁI NGUYÊN - 2010

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

iii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ chân
tình của PGS. TS. Trần Thị Hồng Vân. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc đến Cô đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, giúp đỡ tôi rất nhiều trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Hoá học - Trường Đại
học Sư phạm Hà Nội, Ban Chủ nhiệm Khoa Hoá học, Khoa sau Đại học
trường Đại học Sư phạm, Phòng Thí nghiệm Hoá Phân tích trường Đại học
Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã ưu ái tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo ở Bộ môn Hoá - Sinh khoa
Khoa học cơ bản Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã hỗ trợ
và chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp và gia đình đã thường
xuyên quan tâm, động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thiện luận
văn này.

Tác giả luận văn



VŨ THỊ THU LÊ


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

iv
MỤC LỤC

Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN 4
1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố đồng, chì, cađimi và kẽm 4
1.1.1. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của chì 4
1.1.2. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của kẽm 7
1.1.3. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của đồng 11
1.1.4. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của cađimi 13
1.2. Các phương pháp phân tích định lượng đồng, chì, cađimi, kẽm 16
1.2.1. Phương pháp phân tích thể tích 16
1.2.2. Nhóm phương pháp phân tích công cụ 17
1.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 20
1.3.1. Sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử 20
1.3.2. Nguyên tắc của phương pháp 20
1.3.3. Phép định lượng của phương pháp 23
1.3.4. Ưu, nhược điểm của phương pháp 23
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.1. Hoá chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 25
2.1.1. Trang thiết bị 25
2.1.2. Dụng cụ 25
2.1.3. Hoá chất 25

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

v
2.2. Phương pháp nghiên cứu 25
2.2.1. Phương pháp đường chuẩn 26
2.2.2. Phương pháp thêm chuẩn 27
2.3. Nội dung nghiên cứu 29
2.3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định đồng, chì, kẽm, cađimi
bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa 29
2.3.2. Khảo sát vùng tuyến tính của đồng, chì, kẽm, cađimi 29
2.3.3. Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo 29
2.3.4. Phân tích mẫu thực theo phương pháp đường chuẩn và phương
pháp thêm chuẩn 29
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 30
3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định các kim loại
đồng, chì, cađimi, kẽm, bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
ngọn lửa (F-AAS) 30
3.1.1. Khảo sát các thông số của máy 30
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit 38
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các cation khác 45
3.3. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng, chì, kẽm, cađimi 48
3.4. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn
định lượng 52
3.4.1. Xây dựng đường chuẩn xác định đồng 53
3.4.2. Xây dựng đường chuẩn xác định chì 54
3.4.3. Xây dựng đường chuẩn xác định kẽm 56
3.4.4. Xây dựng đường chuẩn xác định cađimi 57
3.5. Tổng kết các điều kiện đo phổ F-AAS của đồng, chì, kẽm và cađimi 58
3.6. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo [3] 59
3.6.1. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo đồng 60

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

vi
3.6.2. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo kẽm 61
3.6.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo chì 62
3.6.4. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo cađimi 63
3.7. Phân tích mẫu thực bằng phương pháp đường chuẩn 65
3.7.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu 65
3.7.2. Xử lý mẫu 66
3.7.3. Kết quả xác định các kim loại đồng, chì, kẽm, cađimi trong nước
mặt sông Cầu bằng phép đo F-AAS 66
3.8. Phân tích mẫu thực bằng phương pháp thêm chuẩn 68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
1. Tiếng Việt 75
2. Tiếng Anh 77

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

vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Abs
Absorbance
Độ hấp thụ
AAS

Atomic Absorption Spectrometry
Phép đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa
F- AAS
Flame - Atomic Absorption Spectrometry
Phép đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa
HCL
Hollow Cathoe Lamps
Đèn catôt rỗng
ppm
Part per million
Một phần triệu


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

viii
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của đồng 31
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của chì 31
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của cađimi 31
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của kẽm 31
Bảng 3.5. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb 32
Bảng 3.6. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cu 32
Bảng 3.7. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Zn 33
Bảng 3.8. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd 33
Bảng 3.9. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen của Cu 34
Bảng 3.10. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen của Pb 34

Bảng 3.11. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen của Zn 34
Bảng 3.12. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen của Cd 35
Bảng 3.13. Kết quả khảo sát khe đo đối với Cu 35
Bảng 3.14. Kết quả khảo sát khe đo đối với Pb 36
Bảng 3.15. Kết quả khảo sát khe đo đối với Zn 36
Bảng 3.16. Kết quả khảo sát khe đo đối với Cd 36
Bảng 3.17. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hoá đối với Cu(1ppm) 37
Bảng 3.18. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hoá với Pb (1ppm) 37
Bảng 3.19. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hoá với Zn (1ppm) 37
Bảng 3.20. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hoá với Cd (1ppm) 37
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn 39
Bảng 3.22. Độ hấp thụ của Zn trong các axit tối ưu
(Các kết quả đo được lấy giá trị trung bình) 39
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Cu 40

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

ix
Bảng 3.24. Độ hấp thụ của Cu trong các axit tối ưu (Các kết quả đo
được lấy giá trị trung bình) 41
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Pb 42
Bảng 3.26. Độ hấp thụ của Pb trong các axit tối ưu 43
Bảng 3.27. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Cd 44
Bảng 3.28. Độ hấp thụ của Cd trong các axit tối ưu 45
Bảng 3.29. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại kiềm 46
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại kiềm thổ 46
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại nặng hoá trị II 47
Bảng 3.32. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại hoá trị III 47
Bảng 3.33. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn 48
Bảng 3.34. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng 49

Bảng 3.35. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của chì 50
Bảng 3.36. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi 51
Bảng 3.37. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ đồng 53
Bảng 3.38. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ chì 55
Bảng 3.39. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ kẽm 56
Bảng 3.40. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ cadimi 57
Bảng 3.41. Tổng kết các điều kiện đo phổ F-AAS của đồng, chì, kẽm
và cađimi 59
Bảng 3.42. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo đồng 61
Bảng 3.43. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo kẽm
Nồng độ chuẩn bị 62
Bảng 3.44. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo chì 63
Bảng 3.45. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo cađimi 64
Bảng 3.46. Địa điểm và kí hiệu lấy mẫu nước 65
Bảng 3.47. Nồng độ các kim loại trong mẫu nước lấy ngày 10/05/2010 67

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

x
Bảng 3.48. Nồng độ các kim loại trong mẫu nước lấy ngày 10/06/2010 67
Bảng 3.49. Nồng độ các kim loại trong mẫu nước lấy ngày 6/07/2010 67
Bảng 3.50. Giới hạn tối đa nồng độ kim loại trong các loại mẫu nước 68
Bảng 3.51. Kết quả phân tích hàm lượng đồng ngày 10/5/2010 69
Bảng 3.52. Kết quả phân tích hàm lượng chì 10/5/2010 69
Bảng 3.53. Kết quả phân tích hàm lượng kẽm 10/5/2010 70
Bảng 3.54. Kết quả phân tích hàm lượng cađimi 10/5/2010 70
Bảng 3.55. Kết quả phân tích hàm lượng đồng 6/7/2010 71
Bảng 3.56. Kết quả phân tích hàm lượng chì 6/7/2010 71
Bảng 3.57. Kết quả phân tích hàm lượng kẽm 6/72010 72
Bảng 3.58. Kết quả phân tích hàm lượng cađimi 6/7/2010 72

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

xi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sự chuyển hoá Cađimi trong cơ thể người 15
Hình 2.1. Đồ thị của phương pháp đường chuẩn 27
Hình 2.2. Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn 28
Hình 3.1. Độ hấp thụ của Zn trong các axit tối ưu 40
Hình 3.2. Độ hấp thụ của đồng trong các axit tối ưu 41
Hình 3.3. Độ hấp thụ của Pb trong các axit tối ưu 43
Hình 3.5. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn 49
Hình 3.6. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cu 50
Hình 3.7. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb 51
Hình 3.8. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cd 52
Hình 3.9. Đường chuẩn của đồng 54
Hình 3.10. Đường chuẩn của chì 55
Hình 3.11. Đường chuẩn của kẽm 56
Hình 3.12. Đường chuẩn của cadimi 58

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

1
MỞ ĐẦU
Vấn đề ô nhiễm môi trường giờ đây đã không còn là của một quốc gia
hay một tổ chức cá nhân nào. Đặc biệt trong những năm gần đây nó đã trở
thành vấn đề nhức nhối, nóng bỏng của toàn cầu mà tác nhân chính gây ra
chính là con người

Sự gia tăng dân số cùng với các hoạt động phát triển kinh tế, giao thông
vận tải, đô thị hoá, Dẫn đến hàng ngày, hàng giờ con người không ngừng
thải ra môi trường các loại chất thải, gồm chất thải rắn, chất thải lỏng, khí,
chất phóng xạ Hàm lượng của chúng ngày càng tăng, lan tràn làm ô nhiễm
đất, nước, không khí.
Các nguồn gây ô nhiễm rất nhiều, song có thể xếp thành 3 nhóm: Tự
nhiên, sinh vật và con người. Chất gây ô nhiễm môi trường rất phong phú bao
gồm vô cơ, hữu cơ, các đơn chất, hợp chất trong đó phải kể đến các ion kim
loại độc hại. Những chất thải này qua quá trình phong hoá, biến đổi tạo thành
cá ion đi vào nguồn nước, vào bùn, đất. Đặc biệt nguồn nước hiện nay đang bị
ô nhiễm nghiêm trọng, mặc dù vai trò của nó thì ai cũng biết: Nước là nguồn
gốc của mọi sự sống, có tác dụng giữ cân bằng các hệ sinh thái, điều hoà khí
hậu Ở ngay nước ta hiện nay, không có gì khó để tìm thấy một con sông,
ao, hồ đặc quánh những chất ô nhiễm nghiêm trọng, nồng nặc mùi hôi thối và
thuỷ sản ở đấy chết hàng loạt. Tất cả là do thói quen sinh hoạt, từ rác thải
nông nghiệp, công nghiệp, y tế, Có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá chất lượng
nước như: độ pH, độ kiềm và độ axit; hàm lượng oxi (DO,BOD, COD), hàm
lượng chất hữu cơ, chất bảo vệ thực vật, hàm lượng các cation, anion, Một
trong số đó là chỉ tiêu về hàm lượng các kim loại nặng như: Chì, Niken,
Đồng, Thuỷ ngân, Kẽm, Asen, Cađimi Chúng sẽ tích luỹ vào các loại thực

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

2
vật (các loại rau, củ, quả, ) hoặc các động vật (tôm, cua, sò, ốc, cá ) và theo
chuỗi thức ăn sẽ đi vào cơ thể con người gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con
người. Chẳng hạn: Kẽm là nguyên nhân gây rối loạn hoạt động của cơ quan
cảm giác, kìm hãm sự phát triển của cơ thể và gây đau dạ dày; Cađimi ảnh
hưởng đến thận kéo theo sự mất cân bằng thành phần khoáng trong xương,
làm biến dạng xương, hơn nữa còn ảnh hưởng đến hệ tiêu hoá, làm đau dạ dày

và đau ruột; Chì ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng
cầu, ngoài ra nó còn gây rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não; Đồng có
liên quan đến quá trình tạo hồng cầu, bạch cầu và nhiều enzym trong cơ thể,
nó gây nên bệnh thiếu máu và ảnh hưởng đến khả năng sinh dục.
Vì thế, để bảo vệ chính cuộc sống của loài người, hơn lúc nào hết chúng
ta cần phải hành động tìm ra những giải pháp để làm giảm ô nhiễm môi trường.
Một trong những việc quan trọng của các nhà nghiên cứu là khảo sát tìm ra
những điều kiện tối ưu hoặc bằng cách nào đó để làm giàu các nguyên tố nhằm
tăng độ nhạy của phép đo bởi vì hàm lượng của chúng không phải lúc nào cũng
đủ lớn mà nhiều khi lại là rất nhỏ, cỡ ppm, từ đó xác định hàm lượng của chúng
trong các đối tượng cụ thể, đánh giá mức độ ô nhiễm để có biện pháp xử lí.
Xuất phát từ mục tiêu chung đó chúng tôi chọn đề tài:
"Phân tích và đánh giá hàm lượng các kim loại đồng, chì, kẽm,
cađimi trong nước mặt sông Cầu thuộc thành phố Thái Nguyên bằng
phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)”
Để thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:
1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định đồng, chì, kẽm, cađimi
bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Model AAS Solar M5 (Thermo
Elements, USA).

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

3
2. Chọn nền và môi trường phân tích.
3. Khảo sát ảnh hưởng của cation khác.
4. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng, chì, kẽm, cađimi trong
phép đo phổ F-AAS và xây dựng đường chuẩn xác định các nguyên tố này.
5. Phân tích hàm lượng các kim loại đồng, chì, kẽm, cađimi trong nước
mặt sông Cầu thuộc thành phố Thái Nguyên ở các thời gian khác nhau và
đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng của nước mặt.

Do thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, mong
được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp.


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

4
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố đồng, chì, cađimi và kẽm
1.1.1. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của chì
1.1.1.1. Tính chất vật lý của chì

12,13


Chì là một kim loại màu xám, mềm và nặng, lấp lánh khi cắt và bị mờ
trong không khí. Nhiệt độ nóng chảy (t
o
nc) = 327,4
o
C, nhiệt độ sôi (t
o
s
) = 1737
o
C,
tỷ khối 11,34g/cm
3
. Chì dễ dát mỏng, dẫn điện, dẫn nhiệt.

Chì và các hợp chất của nó đều độc.
1.1.1.2. Tính chất hoá học của chì

2, 12, 13


* Chì đơn chất
- Chì là nguyên tố thuộc nhóm IVA
- Ở điều kiện thường, chì tác dụng với O
2
tạo ra lớp màng oxit bảo vệ
cho kim loại, khi đun nóng chì bị oxi hoá dẫn đến tạo ra chì (II) oxit.
- Chì có thể phản ứng trực tiếp với hidro và halongen
Pb + 2 H
2
→ PbH
4
Pb + X
2


o
t
PbX
2
- Những axit mạnh không có tính oxi hoá chỉ ăn mòn được chì. Chì tan
chậm trong dung dịch axit HCl loãng và dung dịch H
2
SO
4

(C < 80%) do tạo
thành PbCl
2
, PbSO
4
khó tan. Với dung dịch đặc hơn, chì dễ tan tạo thành hợp
chất phức tan.
- Với aixt HNO
3
, chì tác dụng như kim loại thông thường.
3 Pb + 8 HNO
3
→ 3 Pb(NO
3
)
2
+ 2 NO + H
2
O
- Chì có thể tác dụng với bazơ
Pb + 2 KOH + 2 H
2
O → K
2
[Pb(OH)
4
] + H
2
O

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

5
* Các oxit của chì
- Chì monoxit (PbO): Là chất rắn rất ít tan trong nước, tan trong dung
dịch KOH, NaOH nóng tạo ra plomit, tan trong HNO
3
loãng tạo ra muối
Pb(NO
3
)
2
, tan trong HCl tạo ra PbCl
2
.
- Chì đioxit (PbO
2
): Là một chất rắn màu đen có kiến trúc kiểu rutin.
Khi đun nóng, PbO
2
mất dần oxi biến thành các axit trong đó chì có số oxy
hoá thấp hơn. PbO
2
không tan trong nước, có tính lưỡng tính nhưng tan dễ
dàng hơn trong kiềm tạo thành chất hidroxo.
PbO
2
+ 2 KOH + 2 H
2
O  K

2
[Pb(OH)
6
]
PbO
2
là một chất oxy hoá mạnh. Những chất dễ cháy nhưng S, P khi
nghiền với bột PbO
2
sẽ bốc cháy. Dựa vào đây PbO
2
được dùng để làm một
thành phẩm của thuốc đầu diêm và ác quy chì.
- Chì orthoplombat (Pb
3
O
4
): Là một chất oxy hoá mạnh, bị khử về đến
kim loại bởi CO hoặc H
2
, cacbon khi nung nóng, tác dụng với H
2
SO
4
đặc
nóng giải phóng khi oxy, tác dụng với HCl giải phóng ra khí Cl
2
.
Pb
3

O
4
+ 4 CO

o
t
3 Pb + 4 CO
2

2 Pb
3
O
4
+ 6 H
2
SO
4
 6 PbSO
4
+ 6 H
2
O + O
2

Pb
3
O
4
được dùng chủ yếu để sản xuất pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm
chất màu cho sơn.

* Chì hidroxit: Pb(OH)
2

- Chì hidroxit: Là chất kết tủa dạng keo khó tan trong nước, màu trắng,
khi đun nóng bị phân huỷ thành oxit, là hợp chất lưỡng tính, tính bazơ lớn
hơn tính axit.
Khi tan trong axit tạo thành nước và Pb
2+

Pb(OH)
2
+ 2 H
+
→ Pb
2+
+ 2H
2
O
Khi tan trong kiềm mạnh tạo ra plombit
Pb(OH)
2
+ 2 OH
-
 [Pb(OH)
4
]
2-

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

6
* Muối chì
- Chì axetat Pb(CH
3
COO)
2
. Dễ tan trong H
2
O và rất độc dùng trong
ngành nhuộm và y học.
- Chì (II) cromat PbCrO
4
: Khó tan trong H
2
O, dễ tan trong dung dịch
kiềm và dung dịch HNO
3,
dùng làm sơn vô cơ màu vàng.
1.1.1.3. Tác dụng sinh hoá của chì [17, 18]
Tác dụng sinh hoá chủ yếu của chì là tác động tới sự tổ hợp máu dẫn
đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế dẫn đến phá vớ một số quá trình enzim quan
trọng của quá trình tổng hợp máu, do sự tích luỹ các hợp chất trung gian của quá
trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu này là delta - minolevulinic
aixit. Một pha quan trọng của tổng hợp máu là chuyển hoá delta - amin
levulime axit thành porphibininogen, nhưng do chì ức chế ALA - dehidraza
enzim trong quá trình đó nên giai đoạn tạo thành porphibininogen không thể
xảy ra. Chì cũng phá huỷ quá trình tổng hợp hemoglobin, các sắc tố hô hấp
khác cần thiết trong máu như xitocrom.
Chì cản trở việc sử dụng O
2

và glucozơ để sản xuất năng lượng cho quá
trình sống. Ở trong máu nếu nồng độ chì cao hơn 0,8 ppm (8.10
-7
M) gây hiện
tượng thiếu máu do sự thiếu hemoglobin. Nếu nồng độ chì trong máu nằm
trong khoảng 0,5  0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng thận và phá huỷ não.
Do sự tương tự về tính chất hoá học của Pb
2+
và Ca
2+
,
xương được coi
là nơi tàng trữ Pb tích tụ của cơ thể. Sau đó phần chì này có thể tương tác với
photpho trong xương và thể hiện tính độc khi truyền vào các mô mềm của cơ
thể. Khi bị nhiễm độc, người bệnh có một số rối loạn trong cơ thể, trong đó
chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm
độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viên Burton ở lợi,
đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến mạch máu não, nếu
nặng dẫn đến tử vong.

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

7
Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hoá, hô hấp. Trẻ em từ 6 tuổi
trở xuống và phụ nữ mang thai là những đối tượng mẫn cảm với những ảnh
hưởng nguy hại đến sức khoẻ do chì gây ra. Chì có thể nhiễm qua nhau thai
người rất sớm từ tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời gian mang thai.
Trẻ em có mức hấp thu chì gấp 4-5 lần người lớn, mặt khác thời gian bán huỷ
sinh học chì ở trẻ em cũng lâu hơn người lớn.
EPA (Environmental Protection Agency) đã công nhận chì có thể gây

ung thư cho con người vào 29/3/2005. IRAC cũng xếp các hợp chất vô cơ của
chì vào nhóm các chất sinh ung thư (nhóm 2A) và chì vào nhóm 2B.
1.1.2. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của kẽm
1.1.2.1. Tính chất vật lý của kẽm

12, 13


Kẽm tinh khiết có dạng màu trắng bạc có ánh kim, mềm, dễ nóng chảy
và tương đối dễ bay hơi.
Ở điều kiện thường kẽm khá giòn, nên không kéo dài được nhưng khi
đun nóng đến 100-150
o
C lại dẻo và dai, khi đun đến 200
o
C thì lại tan thành
bột được.
1.1.2.2. Tính chất hoá học của kẽm

2, 12, 13


* Kẽm đơn chất
Zn có khả năng tác dụng trực tiếp với các phi kim như S, Se, Te.
Zn + S

o
t
ZnS
Đồng thời tác dụng trực tiếp với các halogen

Zn + X
2
 ZnX
2
(X: F, Cl, Br, I)
Với axit không có tính oxy hoá như HCl, H
2
SO
4
loãng
Zn + H
2
SO
4
 ZnSO
4
+ H
2

Với HNO
3đặc
, Zn tác dụng và tạo ra sản phẩm khử NO, NO
2
, N
2
O.
3 Zn + 8 HNO
3đ
 3Zn(NO
3

)
2
+ 2NO + 4H
2
O

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

8
Với H
2
SO
4
đặc nóng tạo ra SO
2
hoặc S, còn với axit đặc nguội tạo ra H
2
S.
Zn + 2 H
2
SO
4đ/nóng
 ZnSO
4
+ SO
2
+ 2 H
2
O
4 Zn + 5 H

2
SO
4đ/nguội
 4 ZnSO
4
+ H
2
S + 4 H
2
O
Zn tan trong dung dịch kiềm đặc, nóng tạo ra zin cat và giải phóng H
2
.
Zn + 2H
2
O + 2NaOH  Na
2
[Zn(OH)
4
] + H
2

Về khả năng tạo phức: ion Zn
2+
tạo nên nhiều phức chất, tuy nhiên khả
năng tạo phức kém hơn Cu và Ag. Những ion thường gặp:
[ZnX
4
]
2-

(X = Cl
-
Br
-
, CN
-
), [Zn (NH
3
)
4
]
2+
Zn
2+
tạo phức amin trong dung dịch NH
3

Zn + 4 NH
3
+ 2H
2
O  [Zn(NH
3
)
4
](OH)
2
+ H
2
↑

* Kẽm oxit
ZnO là chất lưỡng tính không tan trong H
2
O nhưng tan trong dung dịch
axit, thậm chí ZnO cũng có thể tan trong dung dịch kiềm và kiềm nóng chảy:
ZnO + H
2
SO
4
 ZnSO
4
+ H
2
O
ZnO + 2 NaOH  Na
2
ZnO
4
+ H
2
O
Ở nhiệt độ cao ZnO bị H
2
khử thành Zn:
ZnO + H
2
 Zn + H
2
O
Trong thiên nhiên, ZnO tồn tại dưới dạng khoáng vật zinkit và

monteponit tương ứng kẽm oxit được dùng làm bột cho sơn, thường gọi là
trắng kẽm và làm chất độn trong cao su.
* Kẽm hidroxit
Zn(OH)
2
có tính lưỡng tính, tan trong axit và kiềm:
Zn(OH)
2
+ H
2
SO
4
 ZnSO
4
+ 2H
2
O
Zn(OH)
2
+ 2 KOH  K
2
[Zn(OH)
4
]

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

9
* Muối của kẽm
 Muối halogenua

ZnCl
2
có phản ứng tạo phức halogenua tương ứng:
ZnCl
2
+ 2 NaCl  Na
2
[ZnCl
4
]
Dung dịch ZnCl
2
đặc phản ứng với H
2
O tạo axit:
ZnCl
2
+ H
2
O  H
2
[ZnCl
2
(OH)
2
]
 Muối sunphat: Khi bị nung nóng đỏ ZnSO
4
bị phân huỷ:
2 ZnSO

4
 2 ZnO + 2 SO
2
 + O
2

1.1.2.3. Tác dụng sinh hoá của kẽm [17, 18]
Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ trái đất. Kẽm tồn tại trong
các loại chất phổ biến là Sphalenit, blen đỏ, Calamin.
Kẽm là nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể, toàn cơ thể chứa khoảng 2 -
2,5 gam kẽm, gần bằng lượng sắt, gấp 20 lần lượng đồng trong cơ thể. Chính
vì vậy kẽm đóng vai trò sinh học không thể thiếu đối với sức khoẻ con người.
Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt tác động đến
hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể. Kẽm có thành phần của hơn 80
loại enzym khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thuỷ
phân, xúc tác phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử ADN, ngoài ra kẽm
còn hoạt hoá nhiều enzym khác nhau như amylase, pencreatinse
Đặc biệt, kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc
lên quá trình tổng hợp, phân giải acid nucleic và protein - những thành phần
quan trọng nhất của sự sống.
Kẽm vừa có cấu trúc, vừa tham gia duy trì chức năng của hàng loạt cơ
quan quan trọng, có độ tập chung cao trong não, vỏ não, bó sợi rêu. Nếu thiếu
kẽm ở các cấu trúc thần kinh, có thể dẫn đến nhiều loại rối loạn thần kinh và
có thể là yếu tố góp phần phát sinh bệnh tâm thần phân liệt.

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

10
Một vai trò hết sức quan trọng nữa của kẽm là tham gia điều hoà chức
năng của hệ thống nội tiết và có trong thành phần của hormon (tuyến yên,

tuyến thượng thận, tuyến sinh dục ). Hệ thống này có vai trò quan trọng trong
việc phối hợp với hệ thần kinh trung ương, điều hoà hoạt động sống trong và
ngoài cơ thể, phản ứng với các kích thích từ môi trường và xã hội, làm cho
con người phát triển và thích nghi với từng giai đoạn và các tình huống phong
phú của cuộc sống. Vì thế thiếu kẽm có thể ảnh hưởng tới quá trình thích nghi
và phát triển của con người.
Ngoài ra các nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảm độc
tính của các kim loại độc như asen, cađimi, Góp phần vào quá trình làm
giảm lão hoá. Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm. Vì
vậy khi thiếu kẽm, nguy cơ nhiễm khuẩn của bệnh nhân sẽ tăng lên.
Kẽm không chỉ quan trọng trong hoạt động sống với vai trò độc lập,
mà còn quan trọng hơn khi sự có mặt của nó sẽ giúp cho quá trình hấp thu và
chuyển hoá các nguyên tố khác cần thiết cho sự sống như đồng, mangan, Do
vậy, khi cơ thể thiếu kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụt hoặc rối loạn chuyển hoá
của nhiều yếu tố, ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng sức khoẻ.
Người trưởng thành cần hấp thu 15 - 20 mg kẽm mỗi ngày. Tuy chỉ là
vi lượng nhưng nếu thiếu sẽ phát sinh hàng loạt triệu trứng và bệnh lý:
- Chán ăn, thay đổi vị giác.
- Chậm sinh trưởng, hư hại do nghèo khoáng ở xương, tăng keratin hoá
(sừng hoá) các tổ chức
- Thiểu năng hoặc mất khả năng sinh dục nam, giảm khả năng sinh sản
ở cả hai giống đực, cái, dị dạng bào thai
- Suy giảm miễn dịch, dễ viêm loét và chậm lành vết thương, tổn thương
ở mắt, tiêu chảy, rối loạn chuyển hoá glucid, protit, hệ thần kinh suy nhược.

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

11
Ngoài vai trò to lớn đôi với cơ thể, kẽm cũng là một trong số bảy
nguyên tố vi lượng rất cần thiết đối với cơ thể động vật và thực vật. Ở động

vật sự thiếu kẽm sẽ dẫn đến các dị tật ở mặt, tim, xương, não, hệ thần kinh
Vì thiếu kẽm hay gặp trong chế độ dinh dưỡng nên người ta làm những
viên thuốc bổ sung các vi lượng dạng uống, trong đó có những hợp chất của Zn
2+
:
- Kẽm oxit: ZnO. Dạng thuốc mỡ, hồ bôi, bột rắc điều trị nhiễm khuẩn da,
vết bổng nông, khô da. Hỗ trợ điều trị các bệnh trên da (eczima, zona thần kinh).
- Kẽm sunphat: ZnSO
4
.7H
2
O: dùng làm thuốc nhỏ mắt, sát trùng
- Kẽm peroxit: ZnO
2.
Dùng băng bó vết thương nhiễm trùng, vết bỏng.
Lượng kẽm cao làm giảm lượng đồng trong cơ thể. Vì vậy, chỉ bổ sung
kẽm khi đã đủ lượng đồng.
Kẽm ít gây ngộ độc, trừ khi uống phải muối kẽm vô cơ. Thuốc giải độc
thường dùng là NaHCO
3.

Trong thực đơn hàng ngày kẽm có trong thành phần các loại khoáng chất
và vitamin. Kẽm còn được cho rằng có thuộc tính chống oxi hoá, do vậy nó
được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự lão hoá của da và cơ thể.
Các nguồn thức ăn tự nhiên giàu kẽm gồm có: Sò huyết, các loại thịt
màu đỏ, các loại quả có nhân, ngũ cốc nguyên vẹn, hạt bí, hạt hướng dương
1.1.3. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của đồng
1.1.3.1. Tính chất vật lý của đồng [12, 13]
Đồng là kim loại màu đỏ dẻo, dễ kéo sợi và dát mỏng, đồng có độ dẫn
nhiệt và dẫn điện rất cao (chỉ kém bạc). Độ dẫn điện của đồng giảm nhanh

nếu có lẫn tạp chất. Do vậy dây dẫn điện là đồng có độ tinh khiết tới 99,99%.
d = 2,78g/cm
3
; t
o
nc
= 1.083
o
C
1.1.3.2. Tính chất hoá học của đồng [2, 12, 13]
E
o
CuCu /
2
= + 0,34V đứng sau cặp oxy hoá khử E
o
2
/
2
2 HH

. Do vậy là
kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu.

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

12
* Đơn chất
Cu tác dụng với một số phi kim: O
2

, Cl
2
, Br
2
, S :
2Cu + O
2


o
t
2 CuO
Cu + Cl
2
 CuCl
2
Với HCl, H
2
SO
4
loãng Cu không phản ứng với HNO
3
, H
2
SO
4đ/nóng
Cu
phản ứng dễ dàng:
Cu + 2 H
2

SO
4đ


o
t
CuSO
4
+ SO
2
 + 2 H
2
O
3 Cu + 8 HNO
3(l)
 3 Cu (NO
3
)
2
+ 2 NO + 4 H
2
O
Đồng tác dụng với dung dịch muối:
Cu + 2 Ag NO
3
 Cu(NO
3
)
2
+ 2 Ag

* Đồng (II) oxit
CuO không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit tạo thành
muối Cu(II) và trong dung dịch NH
3
tạo thành phức chất amoniacat.
CuO + 2 HCl  CuCl
2
+ H
2
O
CuO + 4 NH
3
+ H
2
O  [Cu(NH
3
)
4
](OH)
2

Khi đun nóng, CuO dễ bị các khí H
2
, CO, NH
3
khử thành kim loại:
CuO + CO → Cu + CO
2

* Đồng hidroxit

Cu(OH)
2
không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit, dung
dịch NH
3đ
và chỉ tan trong dung dịch kiềm 40% khi đun nóng.
Cu(OH)
2
+ 2 Na(OH)  Na
2
[Cu(OH)
4
]
Cu(OH)
2
+ 4 NH
3
 [Cu(NH
3
)
4
] (OH)
2

* Muối đồng (II)
Đồng sunfat (CuSO
4
) ở dạng khan là chất rắn màu trắng khi hấp thu
nước tạo thành muối hidrat CuSO
4

.5H
2
O màu vàng. Do vậy CuSO
4
khan
được dùng để phát hiện dấu vết của nước trong các chất lỏng.

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

13
1.1.3.3. Tác dụng sinh hoá của đồng [2,21]
Khoảng 80% lượng đồng dùng trong công nghiệp điện, điện tử và 40%
dùng để chế tạo hợp kim, một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất
màu trong chất liệu trừ nấm mốc. Trong nước sinh hoạt đồng có nguồn gốc từ
đường ống dẫn và thiết bị nội thất.
Trong nước tự nhiên, đồng tồn tại ở trạng thái hoá trị +1 và +2. Đồng
tích tụ trong các hạt sa lắng và phân bố lại vào một trường nước ở dạng phức
chất và các hợp chất hữu cơ tự nhiên tồn tại trong nước. Đồng rất độc với cá,
đặc biệt là khi có thêm các khối lượng như kẽm, cađimi và thuỷ ngân.
Đối với cơ thể đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết và có nhiều vai trò
sinh lý, nó tham gia vào quá trình tạo hồng cầu và là thành phần của nhiều enzym.
Đồng tham gia tạo sắc tố hô hấp hemoglibin. Các nghiên cứu cho thấy một
số người mắc bệnh về thần kinh như bệnh Schizophrennici có nồng độ đồng cao
hơn, có thể thiếu đồng sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển, đặc biệt với cơ thể trẻ em.
Mọi hợp chất của đồng đều là chất độc, khoảng 30g CuSO
4
có khả
năng gây chết người. Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với con
người dao động theo từng nguồn, khoảng 1  2mg/l. Lượng đồng đi vào
cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2  4mg/l.

1.1.4. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của cađimi
1.1.4.1. Tính chất vật lý của cađimi [4,12, 13]
Cađimi là kim loại màu trắng bạc, để ở trong không khí ẩm bị phủ một
lớp oxy mỏng, có khối lượng riêng lớn, có độ bay hơi cao, mềm, dễ nóng chảy.
1.1.4.2. Tính chất hoá học của cađimi [4,12,13,14]
* Đơn chất
Cađimi là nguyên tố thuộc nhóm IIB, khi tiếp xúc với không khí khô ở
nhiệt độ thường, Cađimi không bị biến đổi nhưng khi đun nóng đều tạo ra
oxit CdO, HgO.

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

14
Cd tan trong các axit không có tính oxy hoá như HCl, H
2
SO
4
tạo ra H
2
.
Cd phản ứng với H
2
SO
4
đặc nóng tạo ra SO
2
và S, với H
2
S đặc nguội
có thể tạo ra H

2
S.
* Oxit
CdO màu trắng, bền nhiệt, CdO bị thăng hoa ở 700
o
C, đến 1813
o
C thì
bị phân huỷ.
* Các hidroxit
Là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước, bị phân huỷ khi đun
nóng Cd(OH)
2
có thể tan trong dung dịch NH
3
, CN
-
, EDTA do tạo phức bền.
* Muối của Cd
Muối halogen (trừ Florua), nitrat, sunfat, peclorat, axetat của Cd(II) dễ tan
trong nước còn muối sunfua, cacbonat và muối bazơ ít tan. Ion Cd
2+
tạo nên
nhiều phức chất trong các phức bền là phức với NH
3
, CN
-
, EDTA, I
-
, C

2
O
4
2-
.
1.1.4.3. Tác dụng sinh hoá của cađimi [2,21]
Cađimi có độc tính cao đối với động vật thuỷ sinh ra con người. Cd
tích tụ phần lớn ở thận và có thời gian bán huỷ sinh học dài từ 10 - 35 năm.
Khi con người bị nhiễm độc Cd, tuỳ theo mức độ nhiễm độc sẽ bị ung thư
phổi, vách ngăn mũi, đặc biệt là gây tổn thương thận dẫn đến ảnh hưởng
protein niệu, nội tiết, máu, tim mạch (hình 1.1).
Nhiễm độc Cađimi xảy ra tại Nhật ở dạng bệnh “itai itai” hoặc “ouch
ouch” làm xương trở nên giòn. Ở nồng độ cao, Cađimi gây đau thận, thiếu
máu, phá huỷ tuỷ xương. Phần lớn Cađimi thâm nhập vào cơ thể người được
đào thải qua thận. Một phần nhỏ liên kết với protein của cơ thể người thành
metallothionein có ở thận. Phần còn lại được giữ trong cơ thể và dần dần tích
luỹ theo thời gian. Khi lượng đủ lớn, Cađimi

sẽ thay thế Zn
2+
ở các enzym quan
trọng và gây rối loạn tiêu hoá, rối loạn các chức năng của thận, tăng huyết áp…