Nghiên cứu xác định hàm lượng đồng trong gạo bằng phương pháp cực phổ vôn ampe hòa tan

Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

TRNG I HC S PHM H NI 2
KHOA HO HC

V VN THNG

NGHIấN CU XC NH HM LNG
NG TRONG GO BNG PHNG
PHP CC PH VễN - AMPE HO TAN

KHểA LUN TT NGHIP I HC
Chuyờn ngnh: Hoỏ phõn tớch

Ngi hng dn khoa hc
TS. TRN CễNG VIT

Vũ Văn Thăng

1

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU……………………………………………………………….. 1
Chương 1: TỔNG QUAN……………………………………................ 2
1.1. Lý thuyết của phương pháp cực phổ và Von-Ampe hòa tan
(VAHT)…….............................................................................................. 2
1.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp cực phổ………………………
2
1.1.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Von-Ampe hòa tan…………… 6
1.2. Các loại điện cực sử dụng trong phân tích Von-Ampe hòa
tan…………............................................................................................... 9
1.3. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan trong việc xác định
các lượng vết kim loại. Các hướng ứng dụng, phát triển của phân tích
điện hóa hòa tan………………………………………………………..... 11
1.3.1. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan trong việc xác
định các lượng vết kim loại…………………………………………....... 11
1.3.2. Các hướng ứng dụng và phát triển của phân tích Von-Ampe hòa
tan…........................................................................................................... 12
1.4. Một số phương pháp phân tích lượng vết các kim loại
nặng……………........................................................................................ 13
1.5. Vai trò và độc tính của Đồng.............................................................. 14
1.6.Hàm lượng Đồng trong lương thực………………………………… 14
1.7. Đặc tính điện hóa của Đồng………………………………………
14
Chương 2: THỰC NGHIỆM…………………………………………
15
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất……………………………………… 15
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ………………………………………………
15
2.1.2. Hóa chất và nước cất……………………………………………
17

2.2. Nội dung nghiên cứu………………………………………………
17
2.2.1. Khảo sát tìm các điều kiện tối ưu………………………………… 17
2.2.2. Xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, xác định giới hạn
phát hiện, giới hạn định lượng theo đường chuẩn……………………… 17
2.2.3. Áp dụng vào phân tích trên mẫu thực tế………………………… 17
2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm………………………………………… 17
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………….............. 18
3.1. Khảo sát các điều kiện phân tích tối ưu………………………...... 18
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của môi trường phân tích………………….... 18
3.1.2. Khảo sát tối ưu hóa các điều kiện kỹ thuật đo…………………..... 25
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố……………………...... 36
3.1.4. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính……………………………
39
3.2. Phân tích mẫu thực tế……………………………………………
47

Vò V¨n Th¨ng

2

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

3.2.1. Xử lý mẫu gạo………………………………………………..........
3.2.2. Phương pháp xử lý kết quả……………………………………......

3.2.3. Kết quả xác định hàm lượng Đồng trong một số loại gạo………
3.2.4. Kiểm chứng kết quả phân tích………………………………….....
KẾT LUẬN…………………………………………………...................
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………..........

Vò V¨n Th¨ng

3

47
48
49
57
60
62

Líp K33C - Ho¸ häc


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

LI CM N
Trong thi gian nghiờn cu v hon thnh khúa lun, em ó nhn c
s giỳp quan tõm, to iu kin v vt cht v tinh thn ca cỏc thy giỏo,
cụ giỏo trong Khoa Hoỏ hc trng i hc S phm H Ni cựng s h tr
ng viờn ca cỏc bn sinh viờn. Em xin chõn thnh cm n s giỳp quý
bỏu ny.
c bit, em xin by t lũng bit n sõu sc n thy giỏo, TS. Trn

Cụng Vit - ó tn tỡnh hng dn em trong sut thi gian qua em cú th
hon thnh khúa lun.
Do thi gian v trỡnh nhn thc cũn hn ch, mc dự ó rt c gng
nhng chc chn nhng vn em trỡnh by trong khúa lun khụng trỏnh khi
nhng thiu sút. Vỡ vy em kớnh mong nhn c s ch bo tn tỡnh ca cỏc
thy giỏo, cụ giỏo v s úng gúp ý kin ca cỏc bn sinh viờn khúa lun
ca em cú th hon thin hn na.
Em xin chõn thnh cm n!
H Ni,ngy 07thỏng 05 nm 2011
Sinh viờn
V Vn Thng

Vũ Văn Thăng

4

Lớp K33C - Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

LI CAM OAN
Khúa lun ny c hon thnh di s hng dn tn tỡnh ca thy
giỏo TS. Trn Cụng Vit cựng vi s c gng ca bn thõn. Trong quỏ trỡnh
nghiờn cu em ó k tha nhng thnh qu nghiờn cu ca cỏc nh khoa hc,
cỏc nh nghiờn cu vi s trõn trng v bit n.
Em xin cam oan nhng kt qu trong khúa lun ny l kt qu nghiờn
cu ca bn thõn, khụng trựng vi kt qu ca cỏc tỏc gi khỏc.

Nu sai em xin chu hon ton trỏch nhim.
Sinh viờn
V Vn Thng

Vũ Văn Thăng

5

Lớp K33C - Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

M U
S nghip phỏt trin cụng nghip nc ta hin nay ó em li nhng
li ớch to ln cho nn kinh t xong bờn cnh ú cng mang li nhng hu qu
ỏng lo ngi cho mụi trng sng v sc khe ca con ngi. nc ta vic
khai thỏc khoỏng sn ba bói, xõy dng t cỏc nh mỏy, xớ nghip cỏc khu
cụng nghip, cỏc khu ch xut ó thi mt lng khụng nh cỏc cht c hi
cú nhng cht cú kh nng tớch ly vo trong c th thc vt trong sut quỏ
trỡnh sinh trng ca chỳng, thờm vo ú vic s dng rng rói cỏc húa cht
bo v thc vt, thuc tr sõu. Vỡ vy vn kim tra cht lng lng thc
thỡ cỏc ch tiờu v hm lng kim loi nng, nitrat, d lng khỏng sinh,
thuc bo v thc vt, thuc tr sõu l ch tiờu phõn tớch hng u.
Hin nay cú rt nhiu phng phỏp xỏc nh hm lng cỏc húa cht
trờn trong lng thc nh: quang ph hp th nguyờn t, sc ký lng, sc ký
khớCỏc phng phỏp trờn u cú chớnh xỏc v nhy cao, tuy nhiờn cú
nhc im l thit b t tin v cha ph bin nc ta. Phng phỏp cc

ph Von-Ampe hũa tan s dng k thut xung vi phõn l phng phỏp cú
chớnh xỏc cao, nhy cao, thit b phõn tớch n gin, thụng dng vi cỏc
phũng thớ nghim Vit Nam, tn ớt húa cht cú th nh lng ng thi
lng vt nhiu ion kim loi cựng cú mt trong dung dch. Xut phỏt t thc
t trờn chỳng tụi chn lun vn vi ti: Nghiờn cu xỏc nh hm lng
ng trong go bng phng phỏp cc ph Von-Ampe hũa tan.
Mc ớch ca lun vn l:
Xõy dng quy trỡnh nh lng ion ng(II) trong dung dch da
trờn phng phỏp cc ph Von-Ampe hũa tan anot s dng k thut xung vi
trờn in cc git thy ngõn in cc git thy ngõn treo.
p dng vo phõn tớch mt s loi go thng phm.

Vũ Văn Thăng

6

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN
1.1: Lý thuyết của phương pháp cực phổ và Von-Ampe hòa tan(VAHT)
1.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp cực phổ
Cực phổ là một lớp các phương pháp phân tích dựa trên phép đo điện
lượng. Ở đó điện cực làm việc là điện cực này là bề mặt của giọt thủy ngân
được làm mới liên tục và khoảng làm việc của catot rộng, nên cực phổ đã
được sử dụng rộng rãi để xác định nhiều tiểu phân có thể bị khử.

Phương pháp này đã phát minh ra bởi Heyrovsky nhà hóa học người
Tiệp khắc năm 1922 và đã có tác động to lớn lên sự phát triển của lĩnh vực
phân tích điện hóa ( dựa trên cơ sở của phương pháp cực phổ). Vì phát minh
này Heyrosky đã được trao giải Nobel Hóa học năm 1959.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp cực phổ là theo dõi sự phụ thuộc
cường độ dòng điện khuyếch tán giới hạn của quá trình điện hóa xảy ra trên
bề mặt giọt thủy ngân khi biến thiên điện áp một chiều tuyến tính theo thời
gian. Đường biểu diễn sự phụ thuộc trên hệ tọa độ I-E được gọi là đường
cong Von-Ampe. Khi nghiên cứu quá trình điện phân trên catot là điện cực
giọt thủy ngân còn anot là điện cực có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều so
với diện tích điện cực giọt thủy ngân( thường sử dụng là điện cực calomen
hoặc điện cực bạc clorua) thì quá trình điện cực chủ yếu xảy ra trên điện cực
giọt thủy ngân, nếu điện thế giáng vào hai cực của bình điện phân đạt đến giá
trị phân hủy của ion nghiên cứu thì xảy ra quá trình:
Mn++ ne+ Hg M(Hg)
Kết quả của quá trình này làm cho cường độ dòng điện tăng lên, khi đó
nồng độ ion kim loại ở lớp dung dịch sát bề mặt điện cực vì vậy cường độ
dòng điện phụ thuộc vào tốc độ khuyếch tán, mà tốc độ khuyếch ion lại phụ
thuộc vào hiệu số nồng độ chất điện hoạt ở lớp dung dịch sát bề mặt điện cực.

Vò V¨n Th¨ng

7

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

Khi biến thiên điện thế đến một giá trị đủ lớn vận tốc quá trình khử ion kim
loại sẽ bằng vận tốc khuyếch tán và nồng độ chất điện hoạt ở lớp dung dịch
sát bề mặt điện cực bằng không. Quá trình điện phân thường xảy ra với cường
độ dòng điện bé, nên nồng độ ion kim loại ở sâu bên trong khối dung dịch
thực tế là không đổi. Và cường độ dòng điện chạy qua bình khi đó đạt tới giá
trị không đổi cho dù có tiếp tục tăng điện thế đặt vào bình điện phân,dòng
điện khi đó được gọi là dòng khuyếch tán giới hạn. Mối liên hệ giữa cường độ
dòng khuyếch tán giới hạn với nồng độ các chất điện hoạt động trong dung
dịch được biểu diễn bằng phương trình Inkovich:
Id =605.n.D1/2.m2/3.t1/6.C
Trong đó:

(1-1)

Id: Cường độ dòng khuyếch tán giới hạn S
N: Số electron tham gia phản ứng điện cự
D: Hệ số khuyếch tán (cm2/s)
m: Tốc độ chảy của thủy ngân(mg/s)
t : Chu kỳ rơi của giọt thủy ngân (s)
C : Nồng độ chất điện hoạt

Trong thực tế D, m, t được duy trì không thay đổi trong điều kiện thực
nghiệm nên (1) có thể viết dưới dạng:
Id=K.C

(1-2)

Từ (2) ta thấy cường độ dòng giới hạn Id phụ thuộc tuyến tính vào nồng
độ chất điện hoạt trong dung dịch và (2) là cơ sở của cho phân tích cực phổ

định lượng.
Điện thế mà ở đó cường độ dòng điện bằng một nửa giá trị của dòng
giới hạn khuyếch tán được gọi là thế bán sóng E1/2. Thế bán sóng có mối quan
hệ tới thế tiêu chuẩn E0 của chất điện hoạt qua phương trình:
E1/2 =E0 +

Vò V¨n Th¨ng

RT
.log(Dr/Do)1/2
nF

8

(1-3)

Líp K33C - Ho¸ häc


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Trong ú Dr, Do ln lt l h s khuych tỏn ca dng kh v dng
oxi húa ca cht in hot. Do ú th bỏn súng c trng ca cht in hot,
trong mt dung dch cht in li cho trc thỡ khụng ph thuc vo nng
cht in hot. Nh vy v trớ th bỏn súng cú th cho ta bit s tn ti ca
cht in hot trong dung dch khi xem xột súng cc ph. õy chớnh l c s
ca phộp phõn tớch nh tớnh trong phõn tớch cc ph. Trong quỏ trỡnh in
phõn xy ra trong bỡnh phõn tớch cc ph thỡ cng dũng in o c

ngoi thnh phn l dũng khuych tỏn liờn quan n quỏ trỡnh oxi húa-kh
ca cht in hot, cũn cú cỏc thnh phn khỏc khụng liờn quan n quỏ trỡnh
in cc gi l dũng khụng Faraday. Dũng khụng Faraday cú th sinh ra bi
cỏc nguyờn nhõn:
Khi nhỳng in cc vo dung dch, trờn b mt in cc s xut hin
lp in kộp. Lp in kộp cú th coi nh mt t in, khi tng in th t
vo hai cc, in dung ca t ny s tng lờn, s phúng in ca t in ny
to nờn mt thnh phn ca dũng khụng Faraday gi l dũng t in (charging
current).
Di tỏc dng ca lc in trng lm phỏt sinh ra dũng chuyn dch
chuyn ca cỏc ion v cỏc in cc trỏi du cho dự cỏc ion ny cú th khụng
tham gia vo cỏc phn ng in cc. Dũng in chuyn gõy cn tr vic o
dũng khuych tỏn gii hn. Tuy nhiờn dũng in chuyn cú th c loi b
bng cỏch thờm vo dung dch phõn tớch mt lng cht in li tr ( khụng
tham gia phn ng in cc) cú nng ion nghiờn cu nhiu ln. Ngi ta
gi õy l cht in li nn. Cation ca cht in li nn s chn tỏc dng ca
in trng vi cỏc ion bi in trng v dũng dch chuyn thc t bng
khụng.
Khi nng cht phõn tớch khong 10-4M n 10-2M thỡ cng
dũng o c ch yu l dũng Faraday, súng cc ph khi ú m bo tt cho

Vũ Văn Thăng

9

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

kết quả phân tích. Tuy nhiên ở nồng độ thấp của chất phân tích dòng tụ điện
trở nên có thể so sánh được với tín hiệu của chất phân tích, khi đó kết quả
phân tích không còn sự chính xác. Dòng tụ điện làm cho giới hạn phát hiện
cực phổ cổ điển không có khả năng vượt qua giới hạn nồng độ 10-5M . Mặt
khác trong phương pháp cực phổ cổ điển độ chọn lọc không cao do các đường
cong cực phổ của các chất điện hoạt có mặt trong dung dịch cộng lên nhau
làm cho phổ đó có dang bậc thang do đó khó có thể xác định được hai sóng
cực phổ khi thế bán sóng của chúng cách nhau ít hơn 200mA. Vì hạn chế này
nên trong nhiều năm gần đây người ta đã đề ra nhiều con đường khác nhau để
tăng độ nhạy và độ chọn lọc của phương pháp chủ yếu theo các hướng sau:
– Tận dụng tối đa kỹ thuật điện tử, tin học và tự động để loại trừ giá trị
của dòng tụ trong phép đo. Như vậy sẽ nâng cao được tỉ số giữa tín hiệu đo và
tín hiệu nhiễu. Bằng cách này có thể tăng được độ nhạy và độ chọn lọc của
phương pháp.
– Làm tăng nồng độ chất điện hoạt trong lớp phản ứng điện cực bằng
các phản ứng xúc tác hoặc hấp phụ.
– Làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử
hoặc oxi hóa kết tủa chất, sau đó hòa tan sản phẩm và ghi tín hiệu hòa tan đó.
Theo các hướng phát triển đó đã có nhiều phương pháp phân tích cực phổ mới
được nghiên cứu thành công, ví dụ như:
– Phương pháp chọn thời gian ghi.
– Phương pháp cực phổ ḍng xoay chiều chỉnh lưu pha.
– phương pháp cực phổ sóng vuông.
– Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP).
Các phương pháp cực phổ hiện đại như cực phổ sóng vuông, cực phổ
xung vi phân mặc dù loại trừ được dòng tụ điện làm tăng đáng kể độ nhạy của

Vò V¨n Th¨ng

10

Líp K33C - Ho¸ häc


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

phng phỏp ú nhng cng ch t c ti giỏ tr 10-6M vi a s cỏc cht
v n.10-7M i vi mt s cht l thnh phn ca h in húa thun nghch.
1.1.2: C s lý thuyt ca phng phỏp Von-Ampe hũa tan.
Hin nay vic nghiờn cu khoa hc v bo v mụi trng ũi hi phi
phõn tớch nh lng chớnh xỏc lng cc nh cỏc cht, c bit l cỏc kim
loi nng. Cỏc phng phỏp phõn tớch cụng c khỏc nh quang ph hp th
nguyờn t, quang ph phỏt x plasma, hunh quang tia X v phng phỏp
kớch hot ntron cú nhy cao nhng ũi hi cỏc mỏy v thit b rt t tin.
Trong in húa,in phõn l mt phng phỏp lm giu tt. Bng cỏch ny cú
th tp trung mt lng ln cht lờn b mt in cc vi cỏc dung dch loóng
thỡ nng kim loi ú trong dung dch rt nhiu ln. S kt hp in phõn
lm giu vi cc ph l nguyờn tc c bn ca phng phỏp Von-Ampe
hũa tan. Quy trỡnh ca phng phỏp Von-Ampe hũa tan gm cỏc giai on c
bn sau:
a: Giai on lm giu in húa:
in phõn dung dch phõn tớch in th khụng i lm giu cht
cn phõn tớch lờn b mt in cc di dng kt ta.Cỏc loi phn ng dựng
lm kt ta cht cn phõn tớch lờn in cc cú th l:
Kh ion kim loi (di dng ion n hoc phc)
Trờn in cc thy ngõn: Mn+ + ne + Hg Me(Hg) cỏc kim loi d

to hn hng vi thy ngõn nh Cu, Pb, Zn, Cd, SN, .
Thng c lm giu xỏc nh theo phnng ny. Hoc trờn in
cc rn tr:
Men+ + ne M
Phn ng ny cú th dựng kt ta mt s rt ln cỏc kim loi bao
gm c cỏc kim loi to c hn hp hng vi thy ngõn v cỏc kim loi
khụng th xỏc nh c trờn in cc thy ngõn nh Au, Hg.

Vũ Văn Thăng

11

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

 Phản ứng làm giàu chất lên bề mặt điện cực dưới dạng hợp chất khó
tan hoặc với ion kim loại dùng làm cực hoặc với một ion nào đó có trong
dung dịch:
Me0 (điên cực)  Men++ ne
Men+ +Xn- MeX 
Các phản ứng này dùng để xác định ion X- : Hoặc bằng phản ứng oxi
hóa cation Mn+ trong dung dịch thành ion M(n+m)+, sau đó ion này tạo với một
thuốc thử RH có sẵn trong dung dịch một thuốc thử khó tan bám trên bề mặt
điện cực:
Men+ Me(n+m)+ + ne
Me(n+m)+ +(n+m)RH

MeR+(n+m)H+

Các phản ứng này dùng để xác định ion Mn+.
 Hấp thụ phụ điện hóa các chất lên bề mặt điện cực làm việc bằng
cách thêm vào dung dịch một thuốc thử có khả năng bị hấp thụ lên bề mặt
điện cực làm việc, sau khi bị hấp phụ nó sẽ tạo phức với ion cần xác định để
tập trung ion đó lên bề mặt điện cực:
R

 Rhp

Rhp + Men+

 (Rmen+)hp

Khi tiến hành hòa tan thì xảy ra quá trình:
(RMen+)hp + ne

 Me0 + Rhp

Hoặc là chất cần xác định tham gia phản ứng hóa học tạo phức với
thuốc thử thích hợp có trong dung dịch rồi phức đó bị hấp phụ lên bề mặt điện
cực.
Khi tiến hành làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực cần duy
trì ở thế không đổi thường chọn nhỏ hơn thế ứng với dòng khuyếch tán giới
hạn sao cho tại thế đó chỉ có lượng tối thiểu các chất phân tích bị oxi hóa hoặc

Vò V¨n Th¨ng

12

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

khử trên điện cực. Ta có thể dùng phương trình sóng cực phổ của mỗi ion để
tìm thế điện phân làm giàu của chúng phương trình sóng cực phổ có dạng:
E =E1/2 +
Trong đó:

E RT
Id  I
.ln
2 nF
I

(1-4)

E: Thế điện phân.
E1/2: Thế bán sóng.
I : Cường độ dòng điện phân.
Id : Cường độ dòng khuyếch tán giới hạn.

Nếu lấy giá trị thế điện phân mà tại đó I=0,99Id thì từ (1-4) có thể tính
được thế điện phân theo công thức:
Edp =E1/2 -

0,12
n

(1-5)

Từ (1-5) ta thấy chỉ cần điện phân ở thế nhỏ hơn thế bán sóng một giá
trị là

0,12
(v) thì giá trị của dòng đo khi đã đạt tới giá trị của dòng khuyếch tán
n

giới hạn.
Trong suốt quá trình làm giàu dung dịch phân tích được khuấy với tốc
độ khuấy không đổi,nếu dùng điện cực rắn thì điện cực được quay với tốc độ
không đổi. Thời gian tiến hành điện phân phụ thuộc vào nồng độ chất cần
phân tích và bề mặt điện cực sử dụng.
b: Giai đoạn nghỉ:
Sau khi tiến hành điện phân làm giàu thường ngừng khuấy dung dịch
hoặc ngừng quay cực để cho lượng chất vừa kết tủa phân bố đều trên bề mặt
cực hoặc trong hỗn hống. Thời gian nghỉ thường từ 1030 giây.
c: Giai đoạn hòa tan điện hóa:
Ở giai đoạn này sẽ tiến hành phân cực ngược cực làm việc,cho quét thế
với tốc độ không đổi, đủ lớn (20-50 mv/s) từ giá trị Edp về phía dương hơn và
tiến hành ghi đường phụ thuộc I-E. Nếu quá trình hòa tan là quá trình anot thì

Vò V¨n Th¨ng

13

Líp K33C - Ho¸ häc


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

phng phỏp phõn tớch ny gi l Von-Ampe hũa tan anot. Trng hp ngc
li nu in phõn l quỏ trỡnh oxi húa anot to ra ion d kt ta vi ion nghiờn
cu bỏm lờn b mt in cc thỡ quỏ trỡnh phõn cc v hũa tan l quỏ trỡnh
catot v phng phỏp xỏc nh khi ú cú tờn l Von-Ampe hũa tan catot.
Phng phỏp Von-Ampe hũa tan cú th c tin hnh trờn mt s loi in
cc khỏc nhau nh: in cc gii thy ngõn treo, in cc mng thy ngõn,
in cc rn, in cc a quay hoc in cc cacbon. Khi tin hnh phõn cc
ghi dũng hũa tan thng kt hp vi k thut xung vi phõn v quột th nhanh.
Trờn ng Von-Ampe thu c s xut hin cỏc pic (cc i) v trớ ca cỏc
pic ng vi th bỏn súng ca cht nghiờn cu, chiu cao pic ng vi dũng hũa
tan cc i, Ip, giỏ tr ca nú ph thuc vo nhiu yu t. Khi c nh cỏc yu
t iu kin ti u thỡ Ip t l thun vi nng cht phõn tớch trong dung
dch.
1.2: Cỏc loi in cc lm vic hay s dng trong phõn tớch Von-Ampe hũa
tan.
phng phỏp Von-Ampe hũa tan ngi ta dựng h gm 3 in cc
nhỳng vo dung dch phõn tớch:
in cc lm vic trờn ú xy ra quỏ trỡnh kt ta v hũa tan cht cn
phõn tớch.
in cc so sỏnh thng dựng l in cc calomen hoc bc clorua.
Cc so sỏnh cú th khụng i v phi duy trỡ c th ú trong sut quỏ trỡnh
lm vic.

in cc phự tr thng dựng l mt in cc platin.
in cc lm vic phi ỏp ng c t l tớn hiu o trờn tớn hiu
nhiu cao cng nh cú tớn hiu cm ng cao. Do ú in cc lm vic c
la chn da trờn hai yu t ch yu l: kh nng oxi húa kh ca mc tiờu
phõn tớch v dũng nn trờn vựng th quan tõm ca phộp o. Ngoi ra khi la

Vũ Văn Thăng

14

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

chọn điện cực làm việc cũng cần cân nhắc tới một số yếu tố như: Khoảng thế
làm việc, khả năng dẫn điện, khả năng điều chế, tính chất vật lí, giá trị kinh tế
và độc tính. Nhiều vạt liệu đã được ứng dụng để chế tạo điện cực trong phân
tích điện hóa phổ biến nhất đó là: thủy ngân, cac bon và kim loại quý (vàng,
platin).
Bảng dưới đây chỉ ra khoảng thế làm việc của một số loại vật liệu khi
sử dụng làm điện cực làm việc :
Bảng 1-1: Khoảng thế làm việc của một số loại vật liệu.
Vật liệu
Hg

C

Pt

Môi trường

Khoảng thế(V)

H2SO4

1M

-1,2 đến 0,3

KCl

1M

-1,8 đến 0,1

NaOH

1M

-2,0 đến -0,1

Et4NOH

0,1M

-2,5 đến -0,1

HClO4

1M

-0,3 đến 1,5

KCl

0,1M

-1,5 đến 1,0

H2SO4

1M

-0,5 đến 1,2

NaOH

1M

-1,0 đến 0,6

Điện cực thủy ngân là loại điện cực được sử dụng rộng rãi nhất trong
phân tích điện hóa hòa tan bởi vì qua thế hiđro trên thủy ngân cao, khoảng thế
làm việc catot rộng khả năng dẫn điện tốt, bề mặt trơ và luôn mới. Nhược
điểm là bị giới hạn khoảng làm việc anot do sự oxi hóa thủy ngân và độc.
Các loại điện cực thủy ngân phổ biến trong phân tích điện hóa hòa tan là:
Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE), điện cực giọt thủy ngân ngồi, điện cực

màng thủy ngân. Lund và Onshus đã thiết lập được phươn trình của Ip và Ep
khi hòa tan hỗn hống kim loại trên điện cực giọt thủy ngân theo sử dụng kĩ
thuật do xung vi phân:

Vò V¨n Th¨ng

15

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

Ip =k.n2.r. E.V1/2.t.C
Trong đó:

(1-4)

k:hằng số.
n :số electron trao đổi.
r :bán kính giọt thủy ngân.
E :biên độ xung.
V:Tốc độ quét thế.
t :thời gian điện phân.
C :nồng độ chất phân tích.

Và Ep = E1/2 – 1,1.

RT
E
nF
2

(1-5)

Khi ta giả sử các điều kiện thí nghiệm r, E, V, t thì Ip có thể viết
I=K.C sử dụng sự phụ thuộc này để định lượng các chất bằng phương pháp
thêm chuẩn hoặc đường chuẩn.
1.3: Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe trong việc xác định lượng vết
các kim loại. Các hướng ứng dụng, phát triển của phân tích điện hóa hòa
tan.
1.3.1: Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan trong việc xác định
lượng vết kim loại.
Trong phân tích điện hóa khi xác định lượng vết các kim loại thì
phương pháp Von-Ampe hòa tan là phương pháp hay được lựa chọn bởi vì
các ưu điểm nổi bật của nó.
– Có độ nhạy cao nếu chọn được các điều kiện tối ưu, sử dụng hóa chất
siêu tinh khiết thì có thể đạt tới độ nhạy 10-10 ion.g/l ( điện cực màng thủy
ngân).
– Độ chọn lọc của phương pháp cao do trong các điều kiện lựa chọn thì
các chất chỉ hoạt động ở vùng thế nhất định ta có thể lựa chọn thế điện phân
thích hợp để hạn chế sự ảnh hưởng của các chất gây ảnh hưởng đến phép

Vò V¨n Th¨ng

16

Líp K33C - Ho¸ häc

Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

phõn tớch. tng tc chn lc ca phng phỏp chỳng ta cú th kt hp
phng phỏp Von-Ampe hũa tan vi cỏc phng phỏp húa hc nh s dng
cỏc chỏt che, cỏc cht to phc chn lc, cỏc phng phỏp chit . Trong
mt s trng hp cú th xỏc nh ng thi nhiu ion kim loi trong cựng
mt phộp phõn tớch do ú tit kim c thi gian.
Phng phỏp cú chớnh xỏc cao do c kt hp vi cỏc k thut
in t hiờn i iu khin cỏc quỏ trỡnh to git thy ngõn, khuy dung dch,
to xung in t, o dũng . m bo lp ca phộp o.
Do cú nhy cao nờn lng mu s dng ớt, vỡ vy tit kim c
húa cht trong quỏ trỡnh phỏ mu.
1.3.2: Cỏc hng ng dng v phỏt trin ca phõn tớch Von-Ampe hũa tan
Vi cỏc u im ni bt trờn phng phỏp Von-Ampe hũa tan cú phm
vi ng dng rt ln. c bit l trong phõn tớch lng vt cỏc kim loi nng.
Di õy l mt s s dng ch yu.
a:Phõn tớch mụi trng:
Phng phỏp Von-Ampe hũa tan l mt trong nhng phng phỏp tt
nht xỏc nh lng vt nhiu kim loi (Ag, Zn, Cd, Mn, Hg, TL ) trong
nc bin v trong cỏc loi nc thiờn nhiờn khỏc. mt s nc õy c
cụng nhn l phng phỏp tiờu chun kim tra cht lng nc. Ngoi
vic phõn tớch nc thỡ phõn tớch in húa hũa tan cũn c dựng nghiờn
cu cỏc mt khỏc trong phõn tớch mụi trng nh phõn tớch lng vt cỏc kim
loi trong khụng khớ cỏc loi ỏ, cỏc loi trm tớch
b: Phõn tớch lõm sng:
Phõn tớch in húa hũa tan l mt trong cỏc phng phỏp rt tt v ng

dng rng rói nghiờn cu hm lng cỏc kim loi trong nh: Cu, Pb, Cd,
Zn, TL trong nc tiu, huyt thanh

Vũ Văn Thăng

17

Lớp K33C - Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

c: Phõn tớch thc phm:
Trong thc phm luụn cha cỏc kim loi nng, vỡ vy phi kim soỏt
hm lng ca chỳng m bo an ton thc phm. nh lng chỳng
ngi ta thng s dng phng phỏp Von-Ampe hũa tan.
1.4: Mt s phng phỏp phõn tớch xỏc nh lng vt cỏc kim loi
nng.
Ngy nay yờu cu xỏc nh cỏc hm lng cỏc cht vi hm lng
ngy cng thp chớnh xỏc cao. c bit trong phõn tớch mụi trng thng
xuyờn ũi hi phõn tớch lng vt cỏc cht ụ nhim trong cỏc i tng mụi
trng vi hiu sut cao ( nhy, chn lc, tớnh bn, phm vi tuyn tớnh,
ỳng n, chớnh xỏc v thi gian phõn tớch). Chớnh vỡ vy ó phỏt trin rt
nhiu cỏc phng phỏp phõn tớch khỏc nhau cho phộp nh lng chớnh xỏc
v nhanh chúng.
STT

Tờn phng phỏp

Khong nng
(ion.g/l)

1

Ph hp th phõn t

10-5 ữ10-6

2

Ph hunh quang phõn t

10-6 ữ10-7

3

Ph hp th nguyờn t

10-6 ữ10-7

4

Ph phỏt x nguyờn t

10-5 ữ10-6

5

Phõn tớch kớch hot ntron

10-9 ữ10-10

6

in th dựng in cc chn lc ion

10-4 ữ10-5

7

Cc ph c in

10-4 ữ10-5

8

Cc ph song vuụng

10-6 ữ10-7

9

Von-Ampe hũa tan dung in cc HMDE

10-6 ữ10-9

10

Von-Ampe hũa tan dung in cc mng Hg 10-8 ữ10-10

Bng 1-2: Mt s phng phỏp phõn tớch v khong nh lng.

Vũ Văn Thăng

18

Lớp K33C - Hoá học


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.5: Vai trũ v c tớnh ca ng.
ng l nguyờn t vi lng cn thit v cú nhiu vai trũ sinh lớ trong c
th ngi. ng liờn kt vi peatein to ra cỏc phc hemocurpein,
hepatocurpein Trong mỏu, gan, sa v nhau thai ng tham gia to sc t
hụ hp hemoglobin. Cỏc nghiờn cu cho thy mt s ngi mc bnh v thn
kinh nh bnh schizophrenia cú nng cao hn trong c th. C th thiu
ng s nh hng n s phỏt trin,c bit l tr em.
Mi hp cht ca ng u l nhng cht c. 30g ng(II)sunphat cú
kh nng gõy cht ngi. Nng an ton ca ng trong nc ung i vi
con ngi lao ng theo tng ngun, nhng cú xu hng nm trong khong
1,5-2mg/l. Lng ng i vo c th theo con ng thc n mi ngy
khong 2-4mg.
1.6: Hm lng ca ng trong lng thc.
Hm lng ng trong cỏc loi thc phm cao hn ca Cd v Pb. Tựy
vo kh nng tớch ly Cu ca tng loi cõy m hm lng Cu khỏc nhau. Go,

ngụ cha nhiu Cu hn sn, khoai, thc n xanh giu Cu hn thc n c, qu,
rau mung cú khong 9,7mg/kg, rau bớ 4mg/kg u en, u xanh cú
0,82mg/kg, Kh nng tớch ly Cu ca mi loi cõy ph thuc vo pH
ca t, nc. pH cao hn ch s hp thu Cu ca cõy ci.
1.7: c tớnh in húa ca ng.
Bng 1.3 Th bỏn súng ca Cu2+ trong mt s nn:
Nn
Th bỏn súng
E1/2

Vũ Văn Thăng

KCl

NH3+HAc

NAc+HAc

NH3+NH4Cl

-0,81

-0,034

-0,028

-0,203

19

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1: Thiết bị, dụng cụ và hóa chất.
2.1.1: Thiết bị và dụng cụ.
Tất cả các phép đo đều được thực hiện trên máy phổ đa chức năng 757
VA Computeace da hãng Meteahn (Thụy sĩ) sản xuất. Máy bao gồm các bộ
phận chính như sau:
2.1.1.1: Bình điện phân.
Có dung tích 50ml, được chế tạo từ thủy tinh thạch anh. Nắp bình có
cấu tạo thích hợp để dẫn khí trơ (N2) đuổi oxi hòa tan trong dung dịch đo và
có một motor nhỏ gắn với que khuấy để khuấy trộn đều dung dịch đo. Bình
điện phân gồm các bộ phận: nắp giá đậy, bình đo, điệnn cực làm việc, điện
cực so sánh, điện cực phụ trợ, ống dẫn khí và que khuấy.
2.1.1.2: Hệ điện cực.
Gồm 3 điện cực:
Điện cực làm việc là điện cực giọt thủy ngân treo.
– Điện cực so sánh là điện cực bạc clorua(Ag/AgCl/KCl).
– Điện cực phụ trợ là điện cực platin.
2.1.1.3: Máy tính.
Máy tính IBM dùng để điều khiển thiết bị đo và xử lý kết quả. Mọi
thông số đo đều được nhập từ bàn phím. Khi không đo, máy tính có thể thực
hiện mọi chức năng khác của một máy tính các nhân thông thường.
2.1.1.4: Máy in.
Máy in HP Lazer Jet 1.150 dùng để in các dữ liệu kết quả, thông số

phép đo, thao tác tiến hành phép đo, ghi chú, đường chuẩn, giản đồ VonAmpe hòa tan… sau khi đo xong.

Vò V¨n Th¨ng

20

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

2.1.1.5: Bộ biến đổi ADC-DAC và các rơle phối hợp.
Bộ biến đổi DAC 12 bit tốc độ phát 3µs phối hợp với bộ biến đổi DAC
8bit tốc độ phát 1µslàm cho bước nhảy thế có thể thay đổi từ 0,224mV đến
2,24mV. Vì vậy, tín hiệu trơn trong phép đo I-E.
Bộ biến đổi ADC 100µsđủ nhanh để đo các tín hiệu phản hồi của dòng
hoặc thế trong các phép đo điện hóa.
2.1.1.6: Phần mềm.
Phần mềm 757VA Computrace Application 2.0 được lập trình để điều
khiển hệ thống, lưu trữ các phép đo quản lý thông số đo, xử lý hình ảnh phổ
(thay đổi phóng đại, hệ số làm trơn, đảo ngược pic, thay đổi chế độ màu,
đường nét phổ…).
Lưu đồ của phép đo Von-Ampe hòa tan trên máy.
Đặt mẫu
Mở máy đo, Mở van khí
Tải các chương trình
Đặt các thông số
Tiến hành

Lưu trữ kết quả

Dừng

Kết quả đo

Xử lý kết quả đo

Xuất kết quả đo ra máy in

Vò V¨n Th¨ng

21

Líp K33C - Ho¸ häc


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Ngoi ra cũn s dng mỏy o pH (pH-Meter HM 16s ca Nht Bn),
cỏc loi pipet, micropipet, bỡnh in mc, cc ong, ng ong, phu lc, giy
lc, t sy
2.1.2: Húa cht v nc ct
Nc ct c s dng l nc ct 2 ln trờn mỏy Halminton.
Tt c cỏc húa cht s dng trong nghiờn cu u t tinh khit (PA).
2.2: Ni dung nghiờn cu.
2.2.1: Kho sỏt tỡm cỏc iu kin ti u.
Phng phỏp: Tỡm cỏc iu kin ti u ca mt yu t no ú da trờn nh

hng ca nú ti mc tiờu phõn tớch khi cỏc iu kin phõn tớch khỏc c nh.
Chỳng tụi kho sỏt cỏc yu t sau:
Kho sỏt tỡm nn in li, nng nn in li ti u.
Kho sỏt tỡm pH ti u.
Kho sỏt tỡm cỏc iu kin k thut o (biờn xung, thi gian t
xung, tc quột th, tc khuy, kớch thc git thy ngõn) ti u.
Kho sỏt tỡm th in phõn.
Kho sỏt tỡm thi gian in phõn.
Kho sỏt tỡm th in phõn ti u.
Kho sỏt tỡm thi gian in phõn ti u.
Kho sỏt nh hng ca oxi hũa tan, tỡm thi gian ui oxi ti u.
Kho sỏt nh hng nng st (III).
Kho sỏt nh hng qua li gia cỏc ion nghiờn cu.
2.2.2: Xõy dng ng chun, ỏnh giỏ ng chun, xỏc nh gii hn
phỏt hin, gii hn nh lng theo ng chun.
2.2.3: p dng vo phõn tớch trờn mu thc t.
2.3: X lý kt qu thc nghim.
Tt c cỏc kt qu thc nghim thu c khi xõy dng ng chun,
ỏnh giỏ ng chun, tớnh hm lng trong mu c tin hnh x lớ thng
kờ v tớnh toỏn trờn chng trỡnh Turbo Pascal.

Vũ Văn Thăng

22

Lớp K33C - Hoá học


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1: Khảo sát tìm các điều kiện phân tích tối ưu.
3.1.1: Khảo sát ảnh hưởng của môi trường phân tích.
3.1.1.1: Khảo sát chọn nền điện li tối ưu.
Trong phương pháp phân tích cực phổ việc thêm nền điện li trơ vào
dung dịch có tác dụng chủ yếu là triệt tiêu dòng điện chuyển. Trong phân tích
cực phổ cổ điển dòng điện chuyển là một thành phần của dòng đo, làm ảnh
hưởng đến kết quả phân tích cần phải loại bỏ khi thêm nền điện li trơ vào
dung dịch phân tích với nồng độ đủ lớn (gấp khoảng hơn 50 lần so với nồng
độ chất nghiên cứu) thì lực điện trường sẽ có tác dụng chủ yếu lên cation của
nền điện li, khi đó dòng điện chuyển sẽ là dòng của các cation trơ của nền.
Với phương pháp Von-Ampe hòa tan nền điện li trơ có tác dụng đảm bảo vận
chuyển ion đến bề mặt điện cực chỉ do hiện tượng khuyếch tán.
Mặt khác một lượng lớn chất điện li trơ trong dung dịch làm hệ số hoạt
độ của các ion nghiên cứu được coi như là không đổi, tăng độ chính xác của
phép đo.
Việc lựa chọn nền điện li cần đảm bảo tính trơ, có độ ổn định cao về độ
dẫn điện, lực ion và pH. Chúng tôi tiến hành khảo sát trên 4 loại nền là:
+

KCl 0,04M.

+

NaCl 0,04M.

+

Đệm NaAc+HAc ( nồng độ tổng là 0,04M ).

+

Đệm NH4Ac+HAc ( nồng độ tổng là 0,04 ).

Tại hai giá trị pH lần lượt là 3,6 và 4,6.
Chuẩn bị dung dịch khảo sát:
 Nền NaCl
Pha dung dịch khảo sát có pH=3,6.

Vò V¨n Th¨ng

23

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

Lấy 5ml dung dịch NaCl 0,1M và 0,1ml dung dịch chuẩn 20mg/l vào
bình định mức 25ml. Định mức bằng nước cất gần tới vạch định mức,chỉnh
pH bằng dung dịch HCl đặc tới pH=3,6. Sau đó dùng dung dịch HCl có
pH=3,6 để định mức tới 25ml.
Pha dung dịch khảo sát có pH=4,6.
Lấy thể tích nền và thể tích dung dịch chuẩn tương tự như trên nhưng
chỉnh tới pH=4,6 cũng trong bình định mức 25ml.
 Nền KCl.

Pha dung dịch khảo sát có pH=3,6.
Lấy 5ml dung dịch KCl 0,1M và 0,1ml dung dịch chuẩn 20mg/l vào
bình định mức 25ml. Định mức bằng nước cất gần tới vạch định mức, chỉnh
pH trên máy đo bằng dung dịch HCl đặc tới pH=3,6. Sau đó dùng dung dịch
HCl có pH=3,6 để định mức tới 25ml.
Pha dung dịch khảo sát có pH=4,6.
Lấy thể tích nền và thể tích dung dịch chuẩn tương tự như trên nhưng
chỉnh tới pH=4,6 cũng trong bình định mức 25ml.
 Nền đệm NaAc+HAc.
Chuẩn bị dung dịch đệm NaAc+HAc (nồng độ tổng là 0,1M) có
pH=4,6; lấy Vml dung dịch HAc 0,1M, dùng NaAc 0,1M để điều chỉnh pH
tới 3,6.
Pha dung dịch khảo sát có pH=3,6.
Lấy 5ml dung dịch đệm (NaAc+HAc) 0,1M, pH=3,6 ở trên và 0,1ml
dung dịch chuẩn 20mg/l vào bình định mức vào bình 25ml, định mức bằng
nước cất tới vạch định mức bằng nước cất tới vạch định mức.
Pha dung dịch khảo sát có pH=4,6.
Lấy 5ml dung dịch đệm (NaAc+HAc) 0,1M, pH=4,0 ở trên, thêm 0,1ml
dung dịch chuẩn 20mg/l và bình định mức bằng nước cất tới vạch định mức.

Vò V¨n Th¨ng

24

Líp K33C - Ho¸ häc


Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr­êng §HSP Hµ Néi 2

 Nền đệm NH4Ac+HAc.
Chuẩn bị dung dịch đệm có pH=3,6: Lấy 5ml dung dịch đệm
(NaAc+HAc) 0,1M; pH=4,0 ở trên,thêm 0,1ml dung dịch chuẩn 20mg/l vào
bình định mức 25ml, định mức bằng nước cất tới vạch định mức.
 Nền đệm NH4Ac+HAc.
Chuẩn bị dung dịch đệm có pH=3,6: Lấy Vml dung dịch HAc 0,1M,
dùng dung dịch NH3 để chỉnh pH=3,6.
Chuẩn bị dung dịch đệm có pH=4,6: Lấy Vml dung dịch HAc 0,1M,
dùng dung dịch NH3 để chỉnh pH=4,6.
Pha dung dịch khảo sát có pH=3,6.
Lấy 5ml dung dịch đệm(NH4Ac+HAc) 0,1M có pH=4,6 đã chuẩn bị ở
trên, 0,1ml dung dịch chuẩn 20mg/l vào bình định mức 25ml, định mức bằng
nước cất tới vạch.
Thực nghiệm:
– Đặt các thông số của máy đo:
Bảng 3-1: Các thông số đo chọn nền tối ưu
– Điện cực làm việc

HMDE

– Tốc độ khuấy

2000 vòng/phút

– Kích thước giọt

4

– Chế đọ đo

DP

– Thời gian đuổi oxi

180s

– Thế làm giàu

-1,15V

– Thời gian làm giàu

90s

– Thời gian cân bằng

10s

– Biên độ xung

0,05V

– Thời gian áp xung

0,04s

– Thế bắt đầu

Vò V¨n Th¨ng

-1,15V

25

Líp K33C - Ho¸ häc