Luận văn Thạc sĩ Khoa học hóa học Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

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


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM






ĐẶNG QUỐC TRUNG




XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH
Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ







LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Thái Nguyên – Năm 2011

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


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM




ĐẶNG QUỐC TRUNG




XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH
Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ



Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC





Thái Nguyên – Năm 2011

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






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 công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN





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


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 thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Xuân Trung, PGS.TS Nguyễn Duy Lương đã tham gia đóng góp giúp đỡ trong
quá trình hoàn thành bản 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, Phòng Hóa phân tích – Đại học KHTN –
Đại học Quốc gia Hà Nội, 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 10 tháng 8 năm 2011
Học viên

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

1
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1 2
TỔNG QUAN 2
1.1. Giới thiệu chung về cây chè 2
1.1.1. Đặc điểm và thành phần 2
1.1.2. Công dụng của cây chè 2
1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen 3
1.2.1.Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên 3
1.2.2.Tính chất vật lí, tính chất hoá học 4
1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng 6
1.2.4. Các phản ứng đặc trưng của hợp chất asen 8
1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó 9
1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen 9
1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới 10
1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam 12
1.3.4. Độc tính của asen 13
1.4. Phương pháp điện phân 15
1.5. Các phương pháp xác định Asen 15
1.5.1. Các phương pháp khối lượng 16
1.5.2. Các phương pháp phân tích thể tích 18
1.5.3.Các phương pháp đo quang 19

1.5.4. Các phương pháp điện hoá 20
1.5.5. Phương pháp phân tích quang phổ 21
1.6. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Asen 24
1.6.1. Phương pháp xử lí ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) 24


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

2
1.6.2. Phương pháp xử lý khô 25
Chƣơng 2 26
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 26
2.1.1. Đối tượng và mục tiêu 26
2.1.2. Các nội dung nghiên cứu 26
2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 27
2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS 27
2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS 28
2.3. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu 31
2.3.1. Nguyên tắc và bản chất 31
2.3.2. Cơ chế phân huỷ 32
2.4. Hóa chất và dụng cụ 32
2.4.1: Hóa chất 32
2.4.2: Dụng cụ 33
Chƣơng 3 34
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen 34
3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo 34
3.1.2. Khảo sát chọn khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử 35
3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng 35

3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu 36
3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu 37
3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hoá luyện mẫu 37
3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 38
3.2.4.Các điều kiện khác 39
3.3.Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF - AAS 39

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

3
3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 39
3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học) 40
3.3.3. Khảo sát thành phần mẫu 42
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion 43
3.5 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS 48
3.5.1 Khảo sát khoảng tuyến tính 48
3.7.2. Xây dựng đường chuẩn 49
3.4.2. Đánh giá sai số, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ lặp
lại của phép đo 52
3.4.3. Tóm tắt các điều kiện đo phổ của Asen 54
3.5. Xác định Asen trong chè xanh 54
3.5.1 Địa điểm thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu 54
3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích 56
3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh 56
3.5.4: Kiểm tra quá trình sử lý mẫu 57
KẾT LUẬN 61
TÀI LIỆU THAM KHẢ0 62
PHỤ LỤC 65

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

4
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)
UNICEF : United Nations Children's Fund ( Quỹ nhi đồng Liên hiệp quốc)
WHO : Wolrd Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

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

5
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các thông số vật lí của Asen 5
Bảng 1.2: Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen 6
Bảng 1.3: Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới 11
Bảng 1.4: Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng As trong nước (Tiêu chuẩn
Việt Nam 2007) 15
Bảng 3.1: Khảo sát vạch đo của Asen 34
Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn 36
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Asen 38
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 39
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 40
Bảng 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học 41
Bảng 3.7: Khảo sát nồng độ Mg(NO
3
)
2
42
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 43
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Asen 44
Bảng 3.10: Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Asen 44
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của kim loại nhóm III, IV đến phổ hấp thụ của Asen 44
Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng đến phổ hấp thụ của Asen 45
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nhóm kim loại màu đến phổ hấp thụ của Asen 45
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tổng cation 45
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nhóm anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen . 46

Bảng 3.16: Ảnh hưởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ
của Asen 47
Bảng 3.17: Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen 48
Bảng 3.18: Xác định đường chuẩn của Asen 51
Bảng 3.19: Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo 53


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

6
Bảng 3.20: Tổng kết các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen 54
Bảng 3.21: Địa điểm, thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu 55
Bảng 3.22: Hàm lượng kim loại As tính theo mg/kg 56
Bảng 3.23: Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp 58
Bảng 3.24: Mẫu thêm chuẩn 59
Bảng 3.25: Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn 59
Bảng 3.26: Kết quả xác định Asen bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP
- MS 60


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

7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của Asen trong môi trường 4
Hình 1.2: Các con đường xâm nhập của Asen vào cơ thể người 14
Hình 2.1: Đèn catot rỗng 28
Hình 2.2: Đèn D2 28
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 30

Hình 2.4: Cuvet Graphite 30
Hình 2.5: Hệ lò Graphite nguyên tử hoá mẫu 31
Hình 2.6: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300 31
Hình 3.1: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Asen 49
Hình 3.2: Phổ hấp thụ của Asen 50
Hình 3.3: Đồ thị và phương trình đường chuẩn của Asen 51


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

1
MỞ ĐẦU

Hiện nay môi trường nông nghiệp nói riêng đang chịu ảnh hưởng
nghiêm trọng bởi sự gia tăng phế thải. Phần lớn nguồn phế thải chưa được xử
lí đều đổ vào môi trường đất, nước, làm cho môi trường ngày càng bị ô
nhiễm. Phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, phế thải các mỏ khai thác
khoáng sản, hoá chất nông nghiệp tồn dư đi vào nước, vào không khí rồi tích
tụ trong đất, làm cho đất bị thoái hoá, làm giảm năng suất, chất lượng sản
phẩm, đặc biệt là sản phẩm nông nghiệp sản xuất trên khu vực đất bị ô nhiễm
có thể trở thành độc hại cho người sử dụng.
Thái Nguyên là khu vực có nhiều mỏ khoáng sản đang khai thác, các
khu công nghiệp đồng thời cũng là vùng sản xuất chè đặc sản. Đất, nước sản
xuất nông nghiệp ở khu vực khai thác khoáng sản, công nghiệp thường bị ô
nhiễm trong đó có kim loại nặng. Chè có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ
đất, nước, và không khí. Vì vậy, cần phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra
khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khoẻ con người. [17]
“Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phƣơng pháp
phổ hấp thụ nguyên tử ” là một trong các nghiên cứu phục vụ mục tiêu nói trên.

Nhiệm vụ cụ thể là:
1. Tìm các điều kiện tối ưu cho phép đo Asen
2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo xác định Asen. 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 Asen.
3. Vận dụng phương pháp xác định hàm lượng Asen trong một số mẫu
chè khu vực Thái Nguyên, và nêu ra một số kết luận ban đầu về Asen trong
chè xanh ở một số khu vực của tỉnh Thái Nguyên.

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

2
Chƣơng 1
TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về cây chè
1.1.1. Đặc điểm và thành phần
Cây chè có tên khoa học là Camellia Sinensis. Cây 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.
Nguồn gốc cây chè ở Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc, được truyền
sang Mianma, Thái Lan, Việt Nam. Chè được trồng khắp nơi ở nước ta, tập
trung nhiều ở Phú Thọ, Hà Giang, Thái nguyên, Quảng Nam - Đà Nẵng cho
tới Đắc Lắc, Lâm Đồng. Cây ưa khí hậu ẩm, đất chua và cần được che bóng ở
một mức độ nhất định để đảm bảo hương thơm.
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
và các men.
Cây chè được sử dụng cành lá nấu nước uống gọi là chè tươi. Chè hái
búp và lá non, 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
Chè đã được sử dụng hơn 2000 năm trước Công nguyên. 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

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

3
đập của tim. Nó cũng 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 cafein. Các
flavonol và polyphenol làm cho chè có tính chất của vitamin P. Tuy vậy, nếu
sử dụng kéo 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.
Tác 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 sẽ nhanh ra da và lên da non.
1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen

1.2.1. Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên [5], [6], [8]
Asen(As) là nguyên tố thứ 33 trong bảng hệ thống tuần hoàn các
nguyên tố hoá học. Nó thuộc chu kì 4, phân nhóm chính nhóm VA.
Cấu hình electron: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
3
hay [Ar]3d
10
4s
2
4p
3
với cấu
hình lớp vỏ electron có sự tham gia của các obitan d nên trong các hợp chất
As có thể có số oxi hoá +3, +5, -3. [14], [15]
Asen chiếm khoảng 10
-4

% tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là
nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác. Trong vỏ trái đất, Asen nguyên
chất là kim loại màu xám, nhưng dạng này ít tồn tại trong tự nhiên. Người ta
tìm thấy As tồn tại ở dạng hợp chất với một hay một số nguyên tố khác như
Oxi, Clo, Lưu huỳnh,… Asen kết hợp với các nguyên tố trên tạo thành các
hợp chất asen vô cơ như các khoáng vật, đá thiên thạch: Reagal (AsS),
orpiment (As
2
S
3
), Arsenolite (As
2
O
3
), Arsenopyrite (FeAs
2
, FeAsS,
AsSb)…Hợp chất của Asen với cacbon và hidro gọi là hợp chất asen hữu cơ.
Thường các dạng hợp chất hữu cơ của asen ít độc hơn hợp chất asen vô cơ.

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

4
Trong thuỷ quyển Asen tồn tại dưới dạng muối asenat hoặc asenic.
Trong sinh quyển asen tồn tại ở dạng asenmetyl do chuyển hoá sinh học.
Nồng độ asen trong nước tự nhiên ít khi vượt quá 10

g/l . Trong nước mưa
asen có từ 0,04 - 0,1


g/l.
Asen có trong khí quyển là do quá trình luyện quặng, sản xuất ximăng,
sản xuất năng lượng. Trên mặt đất asen ở dạng AsO
3
3-
hoặc AsO
4
3-
là do bụi
công nghiệp lắng đọng.
Khí quyển (CH
3
)
2
As(O)OH

Thuỷ quyển (CH
3
)
3
As (CH
3
)
2
AsH

Vỏ trái đất H
x
AsO
4

(3-x)

H
x
AsO
3
(3-

CH
3
As(O)(OH)
2


(CH
3
)
2
As(O)OH
Asenat Asenic Metylamin Dimetylamin
Vi khuẩn khử Vi khuẩn metyl hoá
Hình 1.1. Vòng tuần hoàn của Asen trong môi trƣờng
1.2.2.Tính chất vật lí, tính chất hoá học [9], [14],[15]
Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại.
Ở dạng không kim loại asen được tạo nên khi làm ngưng tụ hơi của nó. Đó là
chất rắn màu vàng gọi là Asen vàng, có mạng lưới phân tử giống Phốt pho
trắng, tại các mắt của mạng lưới là phân tử As
4
. So với phốt pho trắng, asen
vàng kém bền hơn nhiều, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó

chuyển nhanh thành bột.

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

5
Dạng kim loại Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ
thành bột, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Ở dạng kim
loại Asen có một số thông số vật lí bảng 1.
Bảng 1.1. Các thông số vật lí của Asen
Khối lượng nguyên tử
74,92 g
Nhiệt độ nóng chảy
817
0
C (36 atm)
Nhiệt độ sôi
610
0
C (1 atm)
Tỉ khối
5,727 g/cm
3

Độ âm điện
2,18
Năng lượng ion hoá (I
1
)
947 kj/mol
Số đồng vị

8

Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lý tính
nó có tính chất giống kim loại, còn hoá tính lại giống các phi kim.
Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As
2
O
3
màu trắng.
4As + 3O
2
= 2As
2
O
3

Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí Clo tạo thành triclorua
2As + 3Cl
2
= 2AsCl
3

Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một
số kim loại khác tạo nên asenua.
2As + 3M = M
3
As
2
(M = Mg, Ca, Cu)
2As + M = MAs

2
(M = Zn, Ca, Fe)
As + M = MAs

(M = Al, Ga, In, La)
Kim loại As không phản ứng với nước, axit loãng nhưng tan trong
HNO
3
đặc, cường thuỷ, kiềm, chất oxi hoá điển hình.
As + 3HCl
đ
+ HNO
3(đ)
= AsCl
3
+ NO

+ 2H
2
O
As + 5HNO
3
+ 2H
2
O = 3H
3
AsO
4
+ 5 NO


2As + 6NaOH = 2Na
3
AsO
3
+ 3H
2

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

6
1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng
Bảng1.2. Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen
Hợp chất
Khối
lượng
nguyên
tử(g/mol)
Trạng
thái
Nhiệt độ
sôi (
0
C)
Nhiệt độ
đông
đặc(
0
C)
Khối

lượng
riêng
(g/cm
3
)
Asin(AsH
3
)
77,95
khí
-62,47
-116,92
3,52
Điasentrioxit
(As
2
O
3
)
197,84
Tinh thể
rắn
461
314
3,74
Điasenpentaoxit
(As
2
O
5

)
229,84
Rắn

315
4,32
Asen(III)clorua
(AsCl
3
)
181,28
Lỏng
131,4
-16,2
2,16
Asen(III)florua
(AsF
3
)
131.92
Lỏng
57,8
-5,94
2,73
Asen(V)florua
(AsF
5
)
169,91
Khí

-52,8
-79,8
7,71
Asen(III)bromua
(AsBr
3
)
314,63
Tinh thể
rắn
321
31
3,4
Asen(III)iodua
(AsI
3
)
455,63
Tinh thể
rắn
41
31
4,3
Asen(III)sulfua
(As
2
S
3
)
246,04

Rắn
723
310
3,43
Asen(V)sulfua
(As
2
S
5
)
310,17
Rắn



Asensulfua
(As
4
S
4
)
427,92
Tinh thể
rắn
534
321
3,5

1.2.3.1. Asin
AsH

3
là chất khí không màu, có mùi tỏi rất độc, liều lượng chết người
là 250 ppm, AsH
3
là chất khử mạnh, nó có thể bốc cháy trong không khí và
khử được muối của các kim loại như Cu
2+
, Ag
+
đến kim loại.
AsH
3
+ 6AgNO
3
+ 3H
2
O = 6Ag + 6HNO
3
+ H
3
AsO
3

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

7
AsH
3
tác dụng với HgCl
2

tẩm trên giấy lọc tạo thành hợp chất có màu
biến đổi từ vàng đến nâu: AsH
2
(HgCl), AsH(HgCl)
2
, As(HgCl)
3
, As
2
Hg
3
.
Asin tương đối bền phân huỷ ở nhiệt độ cao (1500
0
C) tạo nên trên thành
bình kết tủa đen lấp lánh như gương.
1.2.3.2. Asen(III) oxit
Ở trạng thái rắn As
2
O
3
có màu trắng, rất độc, liều lượng gây chết người
là 0,1g. As
2
O
3
tan ít trong nước (khoảng 2% ở 25
0
C) cho dung dịch có tính
axit yếu gọi là axit Asenơ.

2 3 2 3 3
As O + 3H O 2H AsO

+ 3-
33
2H AsO 6H + 2AsO

Asen(III)oxit dễ tan trong dung dịch kiềm, tạo thành muối asenit và
hiđroasenit.
As
2
O
3
+ 6NaOH = 2Na
3
AsO
3
+ 3H
2
O
As
2
O
3
thể hiện tính khử khi tác dụng với O
3
, H
2
O
2

, FeCl
3
, K
2
Cr
2
O
7
,
HNO
3
và nó bị oxi hoá đến AsO
4
3-

3As
2
O
3
+ 4HNO
3
+ 7H
2
O = 6H
3
AsO
4
+ 4NO


Trong dung dịch nước axit asenơ luôn có cân bằng.

2
- 3- +
23
AsO + H O AsO + 2 H

Cho nên trong dung dịch kiềm AsO
3
3-
chiếm ưu thế, còn trong dung dịch
axit AsO
2
-
chiếm ưu thế.
1.2.3.3. Asen(V)oxit
Asen(V)oxit là chất rắn ở dạng khối vô định hình giống như thuỷ tinh,
cấu trúc của nó chưa được biết rõ và người ta gắn cho nó công thức kinh
nghiệm là As
2
O
5
. As
2
O
5
dễ tan trong nước tạo thành axit asenic.
As
2
O

5
+ 3H
2
O = 2H
3
AsO
4

As(V)oxit có tính oxi hoá mạnh nó giải phóng khí clo khi tương tác với HCl.


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

8
1.2.3.4. Asen halogenua(AsX
3
)
AsX
3
là những hợp chất cộng hoá trị, dễ tan trong các dung môi hữu cơ,
trong nước và thuỷ phân mạnh.
AsCl
3
+ 3H
2
O = As(OH)
3
+ 3 HCl
AsX
3

dễ dàng kết hợp với halogenua kim loại (MX) tạo nên các phức có
công thức chung là M(AsX
4
), M
2
(AsX
5
).
1.2.3.5. Asensunfua
Asensunfua có hai dạng As
4
S
4
và As
2
S
3
đều ở dạng bột màu vàng, tan
trong dung dịch kiềm.
As
4
S
6
+ 12NaOH = 2Na
3
AsO
3
+ 2Na
3
AsS

3
+ 6 H
2
O
Tan trong sunfua kim loại hay amoni tạo thành muối tio
As
4
S
6
+ 6(NH
4
)
2
S = 4(NH
4
)
3
AsS
3
( amonitioasenit)
Tất cả các muối asensunfua đều tan trong axit HNO
3
đặc, không tan
trong HCl đặc.
3As
2
S
3
+ 28HNO
3

+ 4H
2
O = 6H
3
AsO
4
+ 9 H
2
SO
4
+ 28NO
1.2.4. Các phản ứng đặc trƣng của hợp chất asen [8]
• Hợp chất asen(III) [9]
Phản ứng của AsH
3
với bạc dietyldithiocacbamat rất đặc trưng và được
dùng để định lượng Asen theo phương pháp trắc quang.
6(C
2
H
5
)
2
NCSSAg + AsH
3
= 6Ag + 3(C
2
H
5
)

2
NCSSH + [(C
2
H
5
)
2
NCSS]
3
As
AsCl
3
tác dụng với H
2
S trong môi trường axit cho ta kết tủa vàng tươi.
2H
3
AsO
3
+ 6HCl = 2AsCl
3
+ 6H
2
O
2AsCl
3
+ 3H
2
S = As
2

S
3

+ 6HCl
As
2
S
3
tan trong HNO
3
đặc nóng, tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc
sunfua của kim loại kiềm.
As
2
S
3
+ 3(NH
4
)
2
S = 2(NH
4
)
3
AsS
3

As(III) tác dụng với AgNO
3
cho kết tủa vàng tươi

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

9
H
3
AsO
3
+ 3AgNO
3
= Ag
3
AsO
3

+ 3HNO
3
Trong môi trường pH= 8, As(III) tác dụng với lượng I
2
, phản ứng này
được dùng để xác định AsO
3
3-
.
AsO
3
3-
+ I
2
+ H

2
O = AsO
4
3-
+2I
-
+ 2H
+

• Hợp chất của As(V)
Muối của As(V) tác dụng với H
2
S trong môi trường H
+
khi đun nóng sẽ
tạo kết tủa As(V)sunfua.
2AsCl
5
+ 5H
2
S = 10HCl + As
2
S
5

Tương tự photphat, As(V) tác dụng với hỗn hợp dung dịch MgCl
2
, NH
3

cho kết tủa NH
4
MgAsO
4
màu trắng.
H
3
AsO
4
+ MgCl
2
+ 3NH
4
OH = NH
4
MgAsO
4

+ 2NH
4
Cl + 3 H
2
O
Khi tác dụng với amoniphotphat trong môi trường HNO
3
, As (V) tạo kết
tủa tinh thể màu vàng tương tự PO
4
3-
.

H
3
AsO
4
+ 21HNO
3
+ 12(NH
4
)
2
MoO
4
= (NH
4
)
3
[AsMo
12
O
40
]

+
21NH
4
NO
3
+12H
2
O

Còn khi tác dụng với AgNO
3
, As(V) tạo kết tủa màu đỏ nâu Ag
3
AsO
4
,
trong môi trường axit dựa trên phản ứng tạo với I
-
ra I
2
chuẩn độ theo phương
pháp Iot – Thiosunfat có thể định lượng As(V).
AsO
3
3-
+ I
2
+ H
2
O = AsO
4
3-
+2I
-
+ 2H
+

1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó
1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen

Asen là một kim loại có thể tồn tại ở nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu
cơ. Nguồn ô nhiễm asen chủ yếu là do các quá trình tự nhiên ( phun trào núi
lửa, hoạt động maga, nhiệt dịch, phong hoá…). Vấn đề asen bắt nguồn từ địa
chất trong các trầm tích cách đây khoảng 20-80 nghìn năm đã ảnh hưởng tới
50% lãnh thổ Bangladesh.

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

10
Theo điều tra của UNICEF, asen có trong tất cả các đất đá, các trầm tích
được hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam. Asen từ đất đá tan vào các
mạch nước gây ô nhiễm.
Một phần nước bị ô nhiễm bởi Asen là do tác động của con người ( đốt
nhiên liệu, đốt rác, nấu chảy quặng, luyện kim, khai thác và chế biến các loại
quặng sunfua, asenua, sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu diệt cỏ, phân hoá
học, thuốc bảo vệ thực vật, vũ khí hoá học…) gây ra.
Là một nước nông nghiệp Việt Nam sử dụng một lượng lớn thuốc trừ
sâu diệt cỏ, phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật có chứa asen làm tăng sự
phân tán As vào môi trường nước và trầm tích. Hơn nữa trong chiến tranh kẻ
thù cũng sử dụng một lượng lớn chất độc hại chứa Asen làm tăng cường độ
trầm tích bởi nguyên tố này.
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.
1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới [16]
Tình trạng ô nhiễm asen trên thế giới đang có chiều hướng gia tăng rất
nhanh. Nhiều nơi, hàm lượng Asen trong đất, nước, không khí vượt cao hơn

so với giới hạn quy định của các tổ chức sức khoẻ thế giới. Bình thường hàm
lượng asen trong không khí chỉ khoảng 1 đến vài mg/m
3
, trong môi trường
nước khoảng một vài

g/l và trong đất khoảng 0,2 - 40 mg/kg. Nhưng ở một
số vùng trên thế giới mức asen trong môi trường tự nhiên tăng đáng kể. [8]
Ô nhiễm asen được phát hiện trong nước ở nhiều nơi trên thế giới như
Achentina, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Chile, Việt Nam, Rumani,

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

11
Myanma… với nồng độ từ vài trăm đến 1000

g/l. ở một số bang phía Tây
của nước Mỹ như New Mexico, Arizona, Nevada, Nam Califonia, người dân
phải sử dụng nước có nồng độ > 50

g/l. Một số nghiên cứu tại Thái Lan gần
đây cho thấy 21% trong số 83563 giếng khoan có hàm lượng asen vượt quá
50

g/l và 5,2% vượt quá 350

g/l , với ngưỡng cao nhất là 2500

g/l . Báo
cáo tổng kết tình hình nhiễm độc do asen tại Trung Quốc năm 2004 cho thấy,

8 tỉnh thuộc Trung Quốc lục địa với hơn 2 triệu người đã bị thâm nhiễm Asen
từ nước giếng khoan với hàm lượng Asen nằm trong khoảng từ 50-2000

g/l.
Trong đó 10 nghìn người được chuẩn đoán là mắc các bệnh có liên quan tới asen.
Số lượng các điểm được coi là nguồn nước bị ô nhiễm Asen hiện nay
vẫn gia tăng.

Bảng 1.3. Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới
Tên Nước
Số dân chịu ảnh hưởng
(triệu người)
Khoảng nồng độ As
trong nước (

g/l)
Achentina
2
100-1000
Bangladesh
50
<1-4700
Tây Bengan,Ấn Độ
1
<1-3900
Trung Quốc
0.6
<1-2400
Đài Loan
0,2

10-1820
Chile
0,437
900-1040
Vùng nội Mông, Trung Quốc
0,6
1-2400
tỉnh Xinjiang, Trung Quốc
0,1
1-8000
Hungary
0,22
10-176
Mêxico
0,4
10-4100
Peru
0,25
500
Ponpinbun, Thái Lan
0,001
1-500
Mỹ
Chưa biết
10-4800
Việt Nam
Hàng triệu
1-3050

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

12
Trong tổng số các báo cáo ô nhiễm asen trong nước thì Bangladesh và
Ấn Độ là ô nhiễm nghiêm trọng hơn cả. Theo kết quả nghiên cứu của
Chowdhury và cộng sự năm 2000, 9 tỉnh thuộc vùng Tây Bengan, Ấn Độ và
42 tỉnh của Bangladesh có hàm lượng Asen trong nước ngầm trên 50

g/l,
59% trong số gần 11000 giếng kiểm tra của Bangladesh, 34% trong số 58000
giếng tại Ấn Độ chứa As trên 50

g/l.
1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam[1]
Do cấu tạo địa tầng, nhiều vùng nước ta nước ngầm bị ô nhiễm asen,
khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người) đang sử dụng nước ăn từ
giếng khoan rất dễ nhiễm asen. Theo thống kê chưa đầy đủ cả nước có khoảng
hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó có nhiều giếng có nồng độ As cao hơn từ 20-50
lần nồng độ cho phép (0,01mg/l) ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của cộng đồng.
Tại châu thổ Sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là:
Phía nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Ninh Bình, Thái Bình, Hải
Dương, đồng bằng Sông Cửu Long cũng phát hiện nhiều giếng khoan có nồng
độ As cao chủ yếu nằm ở Đồng Tháp và An Giang.
Theo Đỗ Trọng Sự (1997) hàm lượng Asen trong nước ngầm ở một số
vùng miền Bắc khoảng 0,001-0,32 mg/l. Nước ngầm ở một số nơi thuộc Việt
Trì, Hà Nội, Hải Phòng có Asen (trung bình 0,014-0.034 mg/l) cao hơn nước
ngầm ở Bắc Giang và Nam Định (trung bình 0,0038-0,0068 mg/l).
Hàm lượng asen ở tầng chứa nước Pleitocene (0,0003-0,0937 mg/l) thấp
hơn tầng chứa nước Holocene (0,002-0,132 mg/l). Ở Hà Nội hàm lượng asen
trong nước ngầm ở những vùng có trầm tích Đệ Tứ với các túi bùn giàu vật
liệu Hữu cơ thường cao hơn các vùng khác ( theo Nguyễn Thị Chung-2000).

Theo đánh giá của UNICEF, khu vực phía Nam Hà Nội ô nhiễm As nặng
nhất, thậm chí đứng đầu danh sách các địa chỉ ô nhiễm asen trong toàn quốc
và Việt Nam đã được đánh dấu trên bản đồ ô nhiễm asen của thế giới.

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

13
Ở lưu vực Sông Mê Kông, các mẫu nước giếng khoan ở tỉnh An Giang
có dấu hiệu bị ô nhiễm, tỉnh Đồng Tháp bị ô nhiễm ở mức độ trầm trọng.
Thậm chí, có mẫu nước giếng ở Cao Lãnh, Thanh Bình có nồng độ asen cao
hơn 1000 ppb.
Cục quản lí tài nguyên nước đã điều tra ở một số tỉnh Đồng Tháp, An
Giang, Bạc Liêu, Kiên Giang, Sóc Trăng. Kết quả là trong tổng số 14119 mẫu
nước phân tích ở 484 xã được điều tra có 7,1% mẫu có hàm lượng As 0,1
mg/l trở lên, số mẫu có hàm lượng từ 0,05 mg/l trở lên chiếm 5,7%.
Tại An Giang, sau khi lấy 2966 mẫu nước từ các giếng khoan trên toàn
tỉnh đã có 40% số giếng chứa As dưới 50 ppb, 10% trên 50 ppb. Tại huyện
Thanh Bình 855 số mẫu thử có hàm lượng As trên 50ppb.
Ngoài ra, nước thải của các nhà máy, khu công nghiệp, việc khai thác
bừa bãi khoáng sản, sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu,… đã làm cho nguồn
nước mặt ở nhiều tỉnh nước ta có hàm lượng asen cao vượt quá giới hạn cho phép.
1.3.4. Độc tính của asen
Asen được quy định là chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư
thế giới IARC đã xếp As vào nhóm các chất gây ung thư cho người. Nhiễm
độc asen gây ung thư da, làm tổn thương gan, gây bệnh dạ dầy,bệnh ngoài da,
bệnh tim mạch,…[3], [18]
Asen xâm nhập vào cơ thể người qua 2 con đường:
• Đường tiêu hoá: Nhận được chủ yếu thông qua thực phẩm mà nhiều
nhất là lượng Asen tích luỹ cao trong đồ ăn biển, đặc biệt là các động vật có
vỏ (thường < 0,2 mg/ngày, trong đó asen vô cơ khoảng 50


g). Hoặc do tiếp
xúc với thuốc bảo vệ thực vật, hoá chất , thuốc, nước uống có hàm lượng
Asen cao….

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

14
• Đường hô hấp: Asen lắng đọng trong không khí gây tác hại trực tiếp
cho con người qua đường hô hấp. Theo các nghiên cứu thấy rằng sự hấp thụ
asen qua đường phổi mạnh hơn nhiều qua đường ruột.
Ngoài ra, Asen còn có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua tiếp xúc
với da. Asen ở các trạng thái tồn tại khác nhau thì cũng khác nhau về độc tính
đối với sức khoẻ của con người.
Hàm lượng asen 0.01 mg/kg có thể gây chết người. Các hợp chất của
As(III) có độc tính mạnh nhất ( thường gọi là Thạch tín). Khi xâm nhập vào
cơ thể As(III) sẽ kết hợp với các nhóm –SH của Enzim trong người làm mất
hoạt tính của chúng.

AsO
3
3-
có tính chất tưong tự với PO
4
3-
sẽ thay thế PO
4
3-
trong enzim, gây
ức chế enzim, ngăn cản quá trình tạo ra ATP là chất sản sinh ra năng lượng.

As(III) còn gây đông tụ protein.
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của As là nó gây đột biến gen, ung
thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch,… sau 15 - 20 năm kể từ khi phát hiện
người nhiễm độc thạch tín sẽ chuyển sang ung thư và chết.
Theo điều tra của tổ chức Y tế thế giới WHO cứ 10000 người thì có 6
người bị ung thư do sử dụng nước ăn và thức ăn có nồng độ As > 0,01 mg/l.

Hình 1.2. Các con đƣờng xâm nhập của Asen vào cơ thể ngƣời