ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU- Xác định hàm lượng chì trong rau xanh bằng phương pháp chiết-trắc quang

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin được gửi tới PGS_TS Nguyễn Đăng Đức lời biết ơn chân
thành và sâu sắc nhất. Thầy là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn
tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Hóa Học – Đại Học Thái
Nguyên cùng toàn thể các bạn sinh viên lớp cử nhân hóa k5 đã tạo điều kiện giúp đỡ
tôi hoàn thành đề tài này.
Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân của tôi luôn động viên, giúp đỡ
tôi hoàn thành tốt đề tài của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên : Tháng 8 năm 2010
SV : Hoàng Thị Thanh
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU…………………………………………………………….…2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN………………………………………… 6
1.1.Giới thiệu chung về rau xanh…………………………………….…6
1.1.1 Vai trò của rau xanh…………………………………………… 6
1.1.2 Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau………………………………… 6
1.1.3 Một số tiêu chí an toàn về rau………………………………….…7
1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì………………………………….7
1.2.1 Một số đặc điểm và hằng số vật lý của chì……………………….7
1.2.2 Tính chất lý học của chì………………………………………… 8
1.2.3 Tính chất hóa học……………………………………………… 8
1.2.4 Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế……………… 11
1.2.5 Các ứng dụng của chì…………………………………………….11
1.2.6 Độc tính của chì………………………………………………….13
1.3 Các phương pháp xác định chì…………………………………… 13
1.3.1 Phương pháp phân tích hóa học……………………………… 13
1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ………………………………….15
1.4 Các phương pháp xử lý mẫu phân tích để xác định chì………… 17
1.4.1 Kỹ thuật xử lý ướt bằng axit mạnh đặc nóng…………………….18

1.4.2 Kỹ thuật xử lý khô……………………………………………….18
1.5 Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử………………….…19
1.5.1 Cấu tạo và tính chất của PAN………………………………… 19
1.5.2 Khả năng tạo phức của PAN…………………………………… 20
1.6 Các phương pháp xác định thành phần
của phức trong dung dịch………………………………………………20
2
CHƯƠNG 2:
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………… 22
2.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu………………………………… 22
2.2 Phương pháp nghiên cứu, nội dung,
hóa chất, thiết bị nghiên cứu……………………………………… 22
2.2.1 Xác định hàm lượng chì trong rau xanh bằng phương pháp chiết-trắc
quang…………………………………………………………………….22
2.2.2 Chuẩn bị hóa chất………………………………………………….22
2.2.3 Dụng cụ thí nghiệm……………………………………………… 23
2.2.4 Cách tiến hành thí nghiệm…………………………………… 23
2.3 Một số phương pháp định lượng…………………………………….24
2.3.1 Phương pháp đồ thị……………………………………………… 24
2.3.2 Phương pháp thêm……………………………………………… 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……………………………….27
3.1 Nghiên cứu sự tạo phức Pb
2+
-PAN……………………………… 27
3.1.1 Phổ hấp thụ của PAN…………………………………………… 27
3.1.2 Nghiên cứu sự tạo phức Pb
2+
-PAN…………………………… 28
3.1.3 Các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb
2+

-PAN……………… 29
3.1.4 Xác định thành phần phức Pb
2+
-PAN
bằng phương pháp tỉ số mol………………………………………… 30
3.1.5 Xác định khoảng tuân theo định luật Beer……………………… 33
3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định chì. Xây dựng phương trình
đường chuẩn xác định chì…………………………………………… 35
3.2.1 Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật
độ quang và nồng độ phức Pb
2+
-PAN………………………………….35
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức
Pb
2+
-PAN……………………………………………………………….36
3
3.2.3 Xây dựng đường chuẩn khi có mặt
các ion dưới ngưỡng gây cản………………………………………… 36
3.3 Xác định hàm lượng chì trong các mẫu rau……………………… 37
3.3.1 Đối tượng lấy mẫu……………………………………………… 37
3.3.2 Xử lý mẫu…………………………………………………………38
3.4 Xác định nồng độ ion Pb
2+
trong mẫu………………………………38
KẾT LUẬN…………………………………………………………… 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………41
4
MỞ ĐẦU

Trong đời sống con người rau xanh luôn là nguồn thực phẩm quan trọng và cần
thiết, rau là thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn hằng ngày, là nguồn cung cấp
vitamin, khoáng chất, chất xơ…vì vậy vấn đề làm thế nào để có rau xanh an toàn đã
và đang được đặt ra. Việc sử dụng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật,
thuốc trừ sâu, diệt cỏ, đã dẫn đến sự ô nhiễm môi trường đất, nước, và khi quyển, do
đó làm cho rau xanh cũng bị nhiễm một số kim loại nặng như As, Cd, Pb…tạo ra các
độc tố gây bệnh cho con người.Vì vậy việc phân tích để xác định hàm lượng các kim
loại nặng trong rau xanh sẽ góp phần đánh giá chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn
rau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam.Từ những lý do chúng đó tôi đã chọn thực
hiện đề tài “xác định hàm lượng chì trong rau xanh ”.
5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về rau xanh
1.1.1. Vai trò của rau xanh
+ Rau xanh có chứa nhiều sinh tố, khoáng chất, và chất xơ nên rau rất cần thiết
cho cơ thể người. Rau có thể ăn đươc dưới dạng lá, hoa, củ quả…
+ Những loại rau ăn lá phổ biến như: rau muống, rau cải, rau ngót…
+ Những loại rau ăn quả như: bầu, bí, củ cải, cà rốt…
+ Rau xanh không những là thực phẩm cần thiết hằng ngày mà nó còn là các vị
thuốc chữa bệnh dễ tìm, dễ sử dụng như:
• Bắp cải: là thuốc làm dịu cho bệnh nhân thấp khớp đau dây thần kinh hông,
thống phong… Đặc biệt nó là loại thuốc chữa bệnh mất ngủ dành cho người lo
âu và suy nhược thần kinh.
• Rau muống là rau mọc bò trong các ao hồ, ruộng nước. Rau có vị ngọt, mát,
có tác dụng thanh nhiệt giải độc lợi tiểu.
• Cải thìa có nhiều vitamin A, B, C, trong đó có nhiều vitamin C. Cải thìa có tác
dụng thanh nhiệt, lợi tiểu, ngăn ngừa bệnh ngoài da.
• Ngoài ra còn có rất nhiều loại rau có nhiều công dụng khá nữa như rau lang,
nấm, trà xanh…
Tóm lại rau xanh giúp cải thiện tình trạng sức khỏe như tăng cường khả năng

miễn dịch của cơ thể để phòng chống các bệnh tật, chống stress và tăng cương minh
mẫn, vì vậy nên sử dụng nhiều rau quả tươi trong khẩu phần ăn hằng ngày.
1.1.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau
Có nhiều yếu tố gây ô nhiễm cho rau chủ yếu là các yếu tố sau:
+ Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật
6
+ Dư lượng kim loại nặng
+ Do sinh vật gây bệnh…
Trong thuốc bảo vệ thực vật và phân bón chứa một số kim loại nặng, trong quá
trình sử dụng các kim loại này bị rửa trôi xuống ao hồ gây ô nhiễm đất, nước từ đó
tưới lên rau gây ô nhiễm cho rau
Nguồn nước thải của các khu công nghiệp chứa rất nhiều kim loại nặng sẽ
chuyển trực tiếp vào rau xanh
1.1.3. M ột số tiêu chí an toàn về rau
Bảng 1: giới hạn tối đa kim loại chì trong thực phẩm (QĐ số 46/2007/ QĐ_BYT
19/12/07)
Tên sản phẩm mg/kg Tên sản phẩm mg/kg
Dầu, mỡ bao gồm chất béo
trong sữa
0,1 Quả 0,1
Động vật thân mềm 2
mảnh vỏ
1,5 Nước ép hoa quả 0,05
Nước chấm 2,0 Ngũ cốc, đậu,đỗ 0,2
Thịt trâu, bò, gia cầm
lợn
0.1 Rau bắp cải( trừ rau
cải xoăn), rau ăn lá
0,3
1.2. Giới thiệu chung về nguyên tố chì (Pb)

1.2.1. Một số đặc điểm và hằng số vật lý của chì
 Tổng quát
Tên, ký hiệu, số hiệu: chì, Pb, 82
Phân loại: kim loại mềm
Khối lượng riêng 11340kg/m
3
Độ cứng: 1.5
 Tính chất nguyên tử
Khối lượng nguyên tử: 207.21 đvC
7
Bán kính nguyên tử: 180 pm
Bán kính cộng hóa trị: 147 pm
Bán kính vanderwaals: 202 pm
Cấu hình electron (Xe) 4f
14
5d
10
6s
2
6p
2
Trạng thái oxy hóa: 2,4
Cấu trúc tinh thể: lập phương tâm diện
 Hằng số vật lý
Nhiệt độ nóng chảy: 327,46
0
C
Nhiệt độ sôi: 1749
0
C

Độ âm điện: 2.33
 Các đồng vị ổn định nhất của chì
Pb
206
( chiếm 24.1%) có 124 notron
Pb
207
( chiếm 22.1%) có 125 notron
Pb
208
( chiếm 52.4%) có 126 notron
Ngoài ra còn có Pb
205
tổng hợp nhân tạo, có thời gian bán hủy là 1,53.10
7
năm.
Pb
204
chiếm 1.4% có thời gian bán hủy là 1,4.10
17
năm.
1.2.2. Tính chất lý học của chì [3]
Chì là kim loại có màu xám, nặng, rất mềm, dễ rèn, dẻo, dễ dát mỏng, có khả
năng dẫn nhiệt, dẫn điện.
Chì và các hợp chất của chì đều độc. Chúng rất nguy hiểm ở chỗ khó có những
phương tiện cứu chữa khi bị nhiễm độc lâu dài, cho nên cần hết sức cẩn thận khi tiếp
xúc với chúng.
1.2.3 Tính chất hóa học [3]
a. Đơn chất
 Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa bởi oxy không khí tạo thành lớp oxit màu

xám bao bọc trên bề mặt, bảo vệ cho chì không tiếp tục bị oxy hóa nữa
8
2Pb + O
2
= 2 PbO
 Chì có phản ứng với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác
Pb + X
2
= PbX
2
 Ở nhiệt độ thường chì bền với nước do có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ
cao nó tách dần màng oxit bao bọc bên ngoài và tiếp tục tác dụng:
2Pb + 2H
2
O +O
2
= 2Pb(OH)
2
 Chì có thế điện cực âm, nên về nguyên tắc nó có thể tan trong axit, tuy nhiên
chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit sunfuric loãng
dưới 80% do bị bao bọc bởi lớp muối khó tan( PbCl
2
và PbSO
4
). Nhưng với dung
dịch đậm đặc hơn của các axit đó thì chì 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 nitric ở bất kỳ nồng độ nào chì tương tác như một kim loại :
3Pb + 8HNO
3(L)
= 3Pb(NO
3
)
2
+2NO + 4H
2
O
Chì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 2CH
3
COOH + O
2
= 2 Pb(CH
3

COO)
2
+ 2H
2
O
 Với dung dịch kiềm, chì có thể tương tác khi đun nóng giải phóng H
2
:
Pb + 2KOH +2H
2
O = K
2
[Pb(OH)
4
] +H
2
b. Hợp chất
 Chì đioxit PbO
2

là chất ở dạng tinh thể màu nâu-đen có tính lưỡng tính nhưng
tan trong kiềm dễ hơn trong axit. Khi đun nóng PbO
2
mất dần lõi biến thành các oxit
trong đó chì có số ôxi hóa thấp hơn.
 PbO là chất rắn có 2 dạng:
PbO
α
−
màu đỏ và

PbO
β
−
có màu vàng, PbO tan
ít trong nước, nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. PbO tan ít trong axít
và kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí tạo Pb
3
O
4.
9
 Oxít hỗn hợp của chì :
Các ô xít Pb
2
O
3
và Pb
3
O
4
đều chứa Pb(II) và Pb(IV) nên là ôxít hỗn hợp.
Ôxít hỗn hợp Pb
2
O
3
(hay PbO.PbO
2
) được xem là chì (II) metaplombat PbPbO
3
.
Ôxít hỗn hợp Pb

3
O
4
(hay 2PbO.PbO
2
) được coi là chì (IV) orthoplombat Pb
2
PbO
4
Chì metaplombat được tạo nên khi nhiệt độ nhiệt phân PbO
2
ở nhiệt phân PbO
2
ở
300
o
C hoặc đun nóng muối chì (II) trong không khí.
4PbCO
3
+ O
2
= 2Pb
2
O
3
+2CO
2
Chì orthoplombat hay còn được gọi là minium, nó là chất ở dạng bột màu đỏ
dacam. Nó tác dụng với H
2

SO
4
loãng hay HNO
3
tạo muối Pb(II) và PbO
2
Pb
3
O
4
+ 4HNO
3
= 2Pb(NO
3
)
2
+PbO
2
+2H
2
O
Pb
3
O
4
+ 2H
2
SO
4
=

2PbSO
4
+ PbO
2
+2H
2
O
Minium ít tan trong nước và độc đối với môi trường. Khi đun nóng bị phân hủy
thành PbO và O
2
ở 550
o
C .
Minium dùng chủ yếu để sản xuất thủy tinh phalê, men đồ sứ, đồ sắt, làm chất
làm chất màu cho sơn.
Minium được điều chế bằng cách đun nóng PbO hay PbCO
3
trong không khí.
6PbO + O
2
= 2Pb
3
O
4

6

PbCO
3

+ O
2
= 2Pb
3
O
4
+ 6CO
2
 Các muối của chì:
Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp không tan trong nước trừ
Pb(NO
3
)
2
và Pb(CH
3
COO)
2
.
Các đihalogenua chì đều là chất rắn, không màu trừ PbI
2
màu vàng, tan ít trong
nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng.
Các đihalogenua chì có khả năng kết hợp với halogen kim loại kiềm MX tạo
phức kiểu M
2
[PbX
4
]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hòa tan của
đihalogenua chì trong dung dịch đậm đặc của axít halogenhiđric và muối của chúng.

10
PbI
2
+ 2KI = K
2
[PbI
4
]
PbCl
2
+ 2HCl = H
2
[PbCL
4
]
 Các hyđrôxít:
Pb(OH)
2
là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước, khi đun nóng dễ mất
nước tạo thành ôxít.
Tan trong axít tạo muối Pb
2+
:
Pb(OH)
2
+ HCl = PbCl
2
+2H
2
O

1.2.4. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế
Kim loại chì ít phổ biến, trữ lượng của nó trong thiên nhiên là 1,6.10
-4
%

tổng số
nguyên tử vỏ của quả đất.
Phương pháp điều chế chì gồm 2 giai đoạn: đốt cháy galen (PbS) để chuyển galen
thành oxit, rồi khử oxit kim loại bằng than cốc trong lò đứng.
2PbS + 3O
2
= 2PbO + 2SO
2
PbO + C = Pb + CO
1.2.5. Các ứng dụng của chì
Chì và các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của con
người. Chì dùng để làm ắcqui, pin, dùng làm dây cáp điện, đầu đạn, các ống dẫn
trong công nghiệp hóa học. Ngoài ra chì còn có khả năng hấp thụ tốt các tia phóng
xạ, tia rơnghen nên được dùng để làm tấm ngăn các phóng xạ hạt nhân (ứng dụng
làm tường của phòng thí nghiệm phóng xạ).
 Chì dùng làm tấm điện cực trong ắcqui chì
Ắcqui chì gồm những cực là những tấm kim loại của chì và antimon(9%) phía
ngoài có chát lớp bột nhão của chì và nước. Những tấm cực dương nối liền với nhau
đặt xen kẽ với những tấm cực âm cũng nối liền với nhau, nhúng trong dung dịch
H
2
SO
4
38 %. Do xảy ra phản ứng:
PbO + H

2
SO
4
= PbSO
4
+ H
2
O
11
Nên trên mặt tấm điện cực có lớp PbSO
4
khó tan. Khi cho dòng điện một chiều
đi qua ắc qui, ở các cực xảy ra các phản ứng sau:
(-) PbSO
4
+2e + 2H
+

= Pb + H
2
SO
4

(Pb
2+

+ 2e = Pb )
(+) PbSO
4
- 2e + SO

4
2-
+ 2H
2
O = PbO
2
+ 2 H
2
SO
4
Sơ đồ phản ứng chung là :
2 PbSO
4
+ 2 H
2
O
tích diê n
→
Pb + PbO
2
+2 H
2
SO
4
Như vậy sau khi được tích điện, tấm cực âm của acqui biến thành tấm chì xốp,
tấm cực dương biến thành tấm PbO
2
xốp và nồng độ H
2
SO

4
tăng lên.
Khi nối 2 cực của acqui với một dây dẫn thì có dòng điện chạy qua. Dòng điện
sinh ra nhờ phản ứng:
Cực âm cực dương
Pb - 2e + SO
4
2-
= PbSO
4
PbO
2
+ H
2
SO
4
+2e + 2H
+

=

PbSO
4
+ 2H
2
O
( Pb +2e = Pb
2+
) (Pb
4+

+2e = Pb
2+
)
Sơ đồ phản ứng chung là:
Pb + PbO
2
+2 H
2
SO
4
ó dienph ng
→

2 PbSO
4
+ 2 H
2
O
Mỗi acqui chì đều cho điện thế khoảng thế 2V, mắc nối tiếp 3 hay 6 acqui đó lại
sẽ được bộ acqui 6V hay 12V theo ý muốn.
 Chì được sử dụng trong thành phần của mầu sơn
Chì trắng hay chì (II) cacbonat (PbCO
3
) đã từng được sử dụng rộng rãi để sơn bề
mặt trong nhà. Các hợp chất chì khác như chì cromat (PbCrO
4
) màu vàng chói được
sử dùng như phẩm nhuộm màu, cung cấp màu sắc cho nước sơn. Chì trắng không
tan trong nước làm cho sơn không thấm nước và lau chùi với độ bền cao. Chì

cacbonat có thể trung hòa các sản phẩm mang tính axít làm mục rữa các loại dầu
12
bóng trong nước sơn, vì thế lớp sơn phủ có độ bám không chảy nhão và chống nứt
trong thời gian lâu hơn.
Tuy nhiên do tính độc hại của chì nên ngày nay hầu hết sơn chì đều bị cấm sử
dụng. Ngày nay sơn chì được dùng trong việc phục chế và bảo trì các tác phẩm nghệ
thuật, các di tích kiến trúc.
1.2.6. Độc tính của chì
Chì và các hợp chất của nó rất độc đối với con người và động vật. Đối với thực vật thì
không gây hại nhiều nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ thâm nhập vào cơ thể
người và động vật qua đường tiêu hóa.
Chì có khả năng thay thế hàng loạt các kim loại giữ chức năng bình thường trong cơ thể
như canxi, sắt, kẽm. Do đó với hàm lượng nhỏ của chì trong máu sẽ làm ngăn cản quá
trình sử dụng ôxi để tạo thành năng lượng cho quá trình sống. Ở nồng độ cao hơn gây nên
thiếu ôxi cho các tế bào cơ thề làm rối loạn chức năng của thận và phá hủy não…
1.3. Các phương pháp xác định chì
1.3.1. Phương pháp phân tích hóa học [4]
 Phương pháp phân tích khối lượng
+ Nguyên tắc chung: Phân tích khối lượng là phương pháp định lượng hóa học,
trong đó người ta đo chính xác bằng cân khối lượng của chất cần xác định hay
những hợp phần của nó đã được tách ra ở trạng thái tinh khiết hóa học hoặc dưới
dạng hợp chất có thành phần biết trước.
+ Cách tiến hành: Ta thường hòa tan mẫu phân tích trong dung môi thích hợp để
chuyển toàn bộ lượng kim loại cần xác định dưới dạng ion, chế hóa dung dịch bằng
các thuốc thử thích hợp để kết tủa hoàn toàn dưới dạng hợp chất khó tan.
+ Phương pháp này đơn giản, không cần sử dụng máy móc hiện đại đắt tiền. Để
đạt được độ chính xác cao thì yêu cầu phải chọn những điều kiện thích hợp và những
13
thao tác phức tạp. Phương pháp này chỉ dùng để phân tích với hàm lượng lớn, không
dùng để xác định lượng vết.

 Phương pháp phân tích thể tích
+ Nguyên tắc: Phân tích thể tích là phương pháp xác định hàm lượng các chất
dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác( được gọi là
dung dịch chuẩn) được thêm từ buret vào dung dịch của chất định phân, vừa tác
dụng đủ với tất cả lượng chất định phân đó. Thời điểm đã thêm lượng thuốc thử tác
dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương, thời điểm kêt thúc chuẩn
độ là điểm cuối. Để nhận biết điểm điểm tương đương người ta dùng những chất gây
ra những hiện tượng mà ta có thể quan sát bằng mắt như sự đổi màu, xuất hiện kết
tủa… những chất đó gọi là chất chỉ thị.
+ Cách tiến hành: Đối với chì có 3 cách
Chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA, chỉ thị ET_00 ( CriocromT đen)
Chuẩn độ ngược Zn
2+
với EDTA là dung dịch chuẩn, chỉ thị ET_00.
Chuẩn độ thay thế: dùng ZnY
2-
chỉ thị ET_00.
Cách 1: chuẩn độ trực tiếp Pb
2+
với chỉ thị ET_00
Pb
2+
tạo phức bền với EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm song cũng rất dễ thủy
phân, do đó trước khi tăng pH ta cho Pb
2+
tạo

phức kém bền với tactrat hoặc
trietanolamin rồi mới chuẩn độ,
Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb

2+

bằng Zn
2+
Cho Pb
2+
tác dụng với 1 lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH =10,
sau đó chuẩn độ lượng dư EDTA bằng Zn
2+
đã biết nồng độ với chỉ thị ET_00.
Pb
2+
+ H
2
Y
2-
= PbY
2-
+ 2H
+
H
2
Y
2-
+ Zn
2+
= ZnY
2-
+ 2H
+

ZnInd + H
2
Y
2-
= ZnY
2-
+ HInd
(đỏ nho) (xanh biếc)
Cách 3: Chuẩn độ thay thế.
14
Do PbY
2-
có đọ bền lớn hơn ZnY
2-
trong môi trường đệm amoni nên Pb
2+
sẽ đẩy
Zn
2+
ra khỏi ZnY
2-
. Chuẩn độ Zn
2+
sẽ xác định được Pb
2+
.
Pb
2+
+ ZnY
2-

= PbY
2-
+ Zn
2+
ZnInd + H
2
Y
2-
= ZnY
2-
+ HInd
(đỏ nho) (xanh biếc)
1.3.2. Phương pháp phân tích công cụ
a. Phương pháp điện hóa [1]
 Phương pháp cực phổ:
+ Phương pháp cực phổ là theo dõi sự biến đổi giữa cường độ dòng khuếch tán
và thế. Trong quá trình điện phân khi chất phân tích chuyển đến điện cực chỉ bằng
khuếch tán.
+ Cực phổ là phương pháp điện phân trong những điều kiện đặc biệt:
Chất bị điện phân có nồng độ rất nhỏ 10
-3
đến 10
-6
M , trong đó cần có mặt chất
điện ly trơ với nồng độ ít nhất là 100 lần nồng độ của chất bị điện phân, nhờ đó đảm
bảo cho quá trình chuyển các chất điện hoạt đến bề mặt điện cực chỉ bằng khuếch
tán.
Dùng 2 điện cực là điện cực làm việc và điện cực so sánh, điện cực làm việc là
điện cực phân cực, có diện tích bề mặt rất nhỏ( vài mm
2

) trước đây cực phổ cổ điển
dùng điện cực giọt thủy ngân. Điện cực so sánh là điện cực không bị phân cực,
thường là điện cực calomen hoặc điện cực bạc_bạc clorua.
Điện thế đặt vào điện cực là điện thế một chiều, biến thiên liên tục và chậm.
 Phương pháp vol_ampe hòa tan:
Về bản chất phương pháp vol-ampe hòa tan cũng giống như phương pháp cực
phổ là theo dõi sự biến đổi dòng khuếch tán vào thế.
Ưu điểm của phương pháp vol_ampe hòa tan là có độ nhạy cao từ 10
-6
đến 10
-8
M
và xác định được nhiều kim loại. Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu qui trình phân
tích phức tạp.
15
Tóm lại: Phương pháp điện hóa có độ nhạy khá cao, tuy nhiên độ nhạy bị hạn chế
bởi dòng dư, thành phần chất điện ly trơ, cực đại, và các phản ứng điện cực cản
trở…
b. Phương pháp quang phổ
 Phương pháp trắc quang [1]
Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương
tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả
kiến hoặc hồng ngoại.
Đây là phương pháp định lượng nhưng không đo trực tiếp khối lượng của chất
cần định lượng mà đo độ hấp thụ ( hay mật độ quang ) của dung dịch màu, từ đó suy
ra nồng độ của chất cần định lượng. Phương pháp định lượng theo phương trình:
A=
. .C b
ε
A : độ hấp thụ của dung dịch chất màu

ε
:hệ số hấp thụ phân tử gam.
C: nồng độ chất phân tích
b :bề dày lớp dung dịch màu.
Để xác định chì ta chuyển nó về dạng phức Pb
2+
_PAN trong môi trường pH = 7,
sau đó chiết phức này bằng dung môi clorofom CHCl
3
, rồi đem đo mật độ quang tại
λ
= 560nm. Từ đó xác định được nồng độ của chì.
Phương pháp này có độ nhạy, ổn định và độ chính xác cao. Tuy nhiên nhược
điểm của phương pháp này là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với
nhiều ion.
 Phương pháp phổ phát xạ ( AES) [6]
Trong điều kiện bình thường các điện tử chuyển động trên các quĩ đạo ứng với
mức năng lượng thấp nhất. Khi đó nguyên tử ở trạng thái bền vững, trạng thái cơ
bản. Ở trạng thái này nguyên tử không thu và cũng không phát năng lượng. Nhưng
16
nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì trạng thái đó không tồn tại nữa mà điện
tử sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn, khi đó nguyên tử đã bị kích thích, nó tồn
tại ở trạng thái kích thích trạng thái này không bền vững, nguyên tử chỉ lưu lại ở
trạng thái này khoảng 10
-8
giây sau đó lại trở về trạng thái cơ bản ban đầu, làm giải
phóng năng lượng dưới dạng các bức xạ quang học, bức xạ này là phổ phát xạ
nguyên tử.
Phương pháp này có độ nhạy cao có thể tiến hành phân tích đồng thời nhiều
nguyên tố trong cùng một mẫu, có độ chính xác tương đối cao, tiêu tốn ít mẫu phân

tích. Tuy nhiên phương pháp này chỉ cho biết thành phần nguyên tố của mẫu phân
tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nó.
 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS) [6]
Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng
lượng dưới dạng bức xạ. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu
một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó thì các nguyên
tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định. Lúc này nguyên tử đã nhận
năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và chuyển lên trạng thái có mức năng
lượng cao hơn. Qúa trình đó gọi là quá trình hấp thụ năng lượng và tạo ra phổ
nguyên tử của nguyên tố đó gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
Phương pháp này định lượng theo phương trình:
A
λ
= a.C
b
trong đó: A
λ

: độ hấp thụ tại bước sóng
λ
a: hằng số thực nghiệm
C: nồng độ chất phân tích
b: hằng số bản chất:

0 1b
< ≤
b=1 khi A
λ
và C là tuyến tính
b <1 khi A

λ
và C không tuyến tính.
17
Phép đo phổ hấp thụ có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Phương pháp này không
phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích, tốn ít nguyên liệu mẫu, ít
thời gian không cần nhiều hóa chất tinh khiết cao. Vì vậy phương pháp phân tích này
được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại.
1.4. Các phương pháp xử lý mẫu phân tích để xác định chì [2]
1.4.1. Kỹ thuật xử lý ướt bằng axit mạnh đặc nóng
a.Nguyên tắc
Dùng axit mạnh đặc và nóng (HCl, H
2
SO
4
), hay axit mạnh đặc và nóng có tính
oxi hóa mạnh (HNO
3
, HClO
4
), hoặc hỗn hợp hai axit, hỗn hợp ba axit (HNO
3
,
HClO
4
, H
2
SO
4
)… để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng bằng bình kenđan
trong ống nghiệm hay trong lò vi sóng.

Lượng axit dùng để phân hủy mẫu thường gấp 10-15 lần lượng mẫu, tùy thuộc
mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hóa học của nó.
Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình kenđan, ống nghiệm, cốc…
thường từ vài giờ đến vài chục giờ. Còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần 30-50
phút.
b. Ưu, nhược điểm
+Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng.
+Tuy nhiên thời gian phân hủy mẫu dài, trong điều kiện thường.
+Tốn nhiều axit đặc, tinh khiết cao nhất là trong các hệ hở.
+Dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý trong hệ hở do môi trường hay do axit dùng.
+Phải đuổi axit dư lâu nên dễ nhiễm bẩn bụi vào mẫu.
1.4.2. Kỹ thuật xử lý khô
a. Nguyên tắc
Kỹ thuật xử lý khô (tro hóa khô) là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở
một nhiệt độ thích hợp (khoảng 450-750
0
C) song thực chất đây chỉ là bước đầu tiên
của quá trình xử lý mẫu vì sau khi nung mẫu bã còn lại phải được hòa tan bằng dung
18
dịch axit phù hợp thì mới chuyển được các chất phân tích trong tro mẫu vào dung
dịch. Khi nung các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO
2
và H
2
O.
Nhiệt độ nung 450-750
0
C, tùy thuộc vào bản chất của chất mẫu và chất phân tích,
cấu trúc, dạng liên kết của các chất trong mẫu.
Thời gian nung từ 5-12 giờ.

Các loại chất phụ trợ có tác dụng bảo vệ các chất phân tích không bị mất, góp
phần làm cho mẫu được phân hủy nhanh và triệt để hơn.
b. Ưu, nhược điểm
+ Thao tác và cách làm đơn giản.
+ Không phải sử dụng nhiều axit đăc tinh khiết cao.
+ Xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ.
+ Đốt cháy hết các chất hữu cơ vì thế dung dịch mẫu thu được sạch.
+ Nhược điểm là có thể mất một số chất dễ bay hơi nếu như không có chất phụ
gia và chất bảo vệ.
1.5. Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử [5]
1.5.1. Cấu tạo và tính chất của PAN
Thuốc thử 1-(2-pydizilazo)-2-naphthol (PAN) có công thức cấu tạo:
OH
N N
N
Công thức phân tử: C
15
H
11
ON
3
.
Khối lượng phân tử: M=249.
19
PAN là thuốc thử hữu cơ dạng bột màu đỏ, không tan trong nước, tan tốt trong
rượu và axeton. Vì vậy người ta thường chọn axeton làm dung môi để pha PAN.
Tùy thuộc vào PH của môi trường mà thuốc thử PAN có thể tồn tại ở các dạng
khác nhau, nó có 3 dạng tồn tại là: H
2
Ind

+
, HInd, Ind
-
. Và có các hằng số phân ly
tương ứng: pK
1
= 1,9; pK
2
= 12,2.
N
+
H
N
N
HO
pK
1
=
1
.
9
N
N
N
HO
N
N
N
-
O

pK
2
=
12
.
2
1.5.2. Khả năng tạo phức của PAN
PAN là thuốc thử đơn bazơ, các phức tạo được với nó có khả năng chiết và làm
giàu trong dung môi hữu cơ như CCl
4
, CHCl
3
, isoamylic, …
PAN có khả năng tạo phức bền với nhiều kim loại cho phức màu mạnh.
1.6. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung
dịch.
Có rất nhiều phương pháp để xác định thành phần của phức. Ở đây tôi sử dụng
phương pháp tỉ số mol.
20
Phương pháp tỉ số mol
Nội dung của phương pháp là thiết lập sự phụ thuộc của D(
∆
D) vào nồng độ của
một thành phần khi nồng độ của thành phần kia được giữ cố định và ngược lại.
Sự phụ thuộc của D(
∆
D) vào
R
M
C

C
khi C
M
= const được biểu diễn bằng hình dưới
đây:
Điểm gãy trên đường cong (1) khi đạt tới giá trị D giới hạn là điểm tương ứng với
tỉ số các hệ số tỉ lượng, tỉ số đó bằng tỉ số nồng độ của các chất phản ứng tại điểm
tương đương x. Nếu điểm gãy trên đường cong không rõ như đường 2 thì phải ngoại
suy bằng cách kéo dài 2 đường thẳng, giao điểm ứng với điểm tương đương x cần
tìm.
x
C
x
/C
M
D
1
2
21
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
Rau là loại thực phẩm không thể thiếu đối với con người nó có vai trò quan trọng
như : có thể làm thuốc chữa bệnh, cung cấp vitamin cho con người… Hiện nay vấn
đề ô nhiễm môi trường đất, nước, ngày càng nghiêm trọng, nhất là ô nhiễm bởi các
kim loại nặng do đó làm cho rau xanh cũng bị nhiễm các kim loại này, từ đó gây ảnh
hưởng tới sức khỏe con người. Chính vì vậy mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là:
xác định hàm lượng chì trong rau xanh bằng phương pháp chiết - trắc quang, từ đó
đánh giá được rau sạch hay không sạch.
2.2. Phương pháp nghiên cứu, nội dung, hóa chất, thiết bị nghiên cứu

2.2.1. Xác định hàm lượng Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc
quang
+ Khảo sát sự tạo phức giữa Pb
2+
và thuốc thử PAN.
+ Xác định thành phần của phức.
+ Xác định các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức: bước sóng tối ưu, khoảng pH tối
ưu, thể tích dung môi chiết, ảnh hưởng của một số cation đến sự tạo phức, ảnh
hưởng của thời gian đến sự tạo phức, xét khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer
+ Xây dựng đường chuẩn của Pb
2+
+Áp dụng để xác định hàm lượng chì trong rau xanh.
22
2.2.2. Chuẩn bị hóa chất
+ Dung dịch thuốc thử PAN 10
-3
M:
Cân chính xác 0.0249g thuốc thử PAN bằng cân phân tích ( 10
-4
g) , hòa tan bằng
60ml axeton trong cốc rồi chuyển vào bình định mức, định mức tới vạch bằng 40ml
nước cất.
Dung dịch PAN cần dùng có nồng độ thấp hơn có thể pha trực tiếp từ dung dịch
đã pha ở trên.
+ Dung dịch Pb
2+
10
-3
M
Cân chính xác 0.0331g muối Pb(NO

3
)
2
bằng cân kỹ thuật, hòa tan trong một
lượng nhỏ axit HNO
3
loãng rồi chuyển vào bình định mức tới vạch 100ml bằng nước
cất.
+ Các dung dịch khác: KOH, HCl, KNO
3
.
+Dung dịch HNO
3
65%, dung dịch H
2
O
2
30%
+Các dung môi: clorofom, isoamylic.
2.2.3. Dụng cụ thí nghiệm
+Máy đo pHmet PREGSA pH 900
+Máy đo phổ UV-VIS.
+Tủ sấy
+Cân phân tích 10
-4
g
+ Pipet, buret, bình định mức, phễu chiết, cốc cân, bình tam giác, đũa thủy tinh,
quả bóp.
2.2.4. Cách tiến hành thí nghiệm
+ Chuẩn bị dung dịch so sánh.

Hút chính xác một thể tích cần thiết của dung dịch PAN, cho vào cốc, thêm dung
dịch muối KNO
3
để được lực ion hằng định. Chuyển dung dịch vào bình định mức
10ml, định mức tới vạch, điều chỉnh đến pH tối ưu. Sau đó cho dung dịch vào phễu
chiết, chiết lên pha hữu cơ, bỏ phần nước, lấy phần dịch chiết là dung dịch so sánh.
23
+ Dung dịch nghiên cứu:
Hút một lượng chính xác thuốc thử và 1 lượng chính xác ion kim loại nghiên cứu
vào bình định mức 10ml, thêm dung dich KNO
3
để được lực ion hằng định, điều
chỉnh pH tối ưu. Định mức tới vạch, rồi chiết lên pha hữu cơ. Lấy dịch chiết làm
dung dịch nghiên cứu, đem đo một độ quang với dung dich so sánh là dịch chiết ở
trên.
2.3. Một số phương pháp định lượng
2.3.1. Phương pháp đồ thị [1]
Để xác định nồng độ theo phương pháp này phải dựng đường chuẩn D-C đối với
chất cần xác định (ở những điều kiện tối ưu). Sau đó pha dung dịch nghiên cứu, đo
D
x
rồi dựa vào đường chuẩn hoặc phương trình đường chuẩn để xác định C
x
tương
ứng
Dựng đường chuẩn
Pha một dung dịch chuẩn có C
ch
(nồng độ chuẩn) khác nhau khoảng 30% về nồng
độ chất phân tích và thường phải có 5-8 dung dịch chuẩn, đối với mỗi giá trị của C

ch
phải pha song song không ít hơn ba dung dịch chuẩn, đo D
ch
(mật độ quang chuẩn)
của mỗi dung dịch và lấy giá trị trung bình D
ch
cho một điểm trên đường chuẩn.
Trong trường hợp dung dịch tuân theo định luật Beer thì đường chuẩn là một đường
thẳng đi qua gốc tạo độ.
Khi chọn vùng nồng độ để xây dựng đường chuẩn phải lưu ý:
- Vùng nồng độ của dãy chuẩn phải bao gồm cả C
x
.
- Với vùng nồng độ đã chọn dung dịch phải tuân theo định luật Beer.
- Các giá trị D
ch
ứng với nồng độ đã chọn phải sao cho khi đo trên máy có độ lặp lại
cao và bảo đảm sự tuyến tính D-C
24
Dung dịch nghiên cứu được pha chế giống như khi pha chế dung dịch chuẩn và
cũng lặp lại thí nghiệm không ít hơn 3 lần để có được
x
D
.
Dựa vào đồ thị D = f (C
i
) để xác định trên hoành độ giá trị C
x
ứng với
x

D
. Đồ thị
là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
Ưu điểm của phương pháp đường chuẩn là với một đường chuẩn cho phép phân
tích hàng loạt mẫu, dung dịch cũng không đòi hỏi phải tuân theo định luật Beer một
cách nghiêm ngặt.
2.3.2. Phương pháp thêm [1]
Phương pháp thêm là một dạng của phương pháp so sánh. Theo phương pháp
này, mật độ quang của dung dịch nghiên cứu được so sánh với chính dung dịch đó
có thêm những lượng xác định a
i
của chất nghiên cứu.
Phương pháp này thường được dùng để đơn giản bớt quá trình phân tích nhưng
chủ yếu là để loại trừ ảnh hưởng cản trở của các tạp chất lạ, nó cho phép tạo ra
những điều kiện giống nhau cho dung dịch chuẩn và dung dịch nghiên cứu. Phương
pháp này được sử dụng rộng rãi để xác định những vi lượng của chất nghiên cứu khi
có mặt chất cản trở. Tuy vậy nó cũng chỉ được áp dụng cho những dung dịch tuân
theo đinh luật hấp thụ cơ bản.
Có thể dùng phương pháp tính hoặc phương pháp đồ thị:
 Phương pháp tính
Pha dung dịch màu nghiên cứu với C
x
chưa biết.
Pha dung dịch màu chuẩn cũng chính là dung dịch màu nghiên cứu có cho thêm
một lượng a của chất cần xác định sao cho C
ch
= C
x
+ C
a

. Đo mật độ quang D
x
và
D
x+a
với cùng loại cuvet, so sánh với dung dịch so sánh.
D
x
= ε C
x
l .
D
x+a
= ε C
x+a
l = ε (C
x
+C
a
)l
25