Luận văn thạc sĩ hóa học: Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Zn) trong rau và nước trồng rau tại khu vực ngoại thành Hà Nội bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (GFAAS)

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS Trần Thị Hồng Vân đã hướng dẫn
em tận tình, chu đáo trong suốt quá trình làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong Tổ bộ mơn Hóa Phân
tích, ban chủ nhiệm khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, đặc
biệt là cô Vũ Thị Hương và thầy Nguyễn Quang Tuyển đã giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này.
Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã ủng hộ và cổ
vũ em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Hà Nội, tháng 10 năm 2014

Đỗ Ngọc Bích

i


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH.......................................................................................viii
MỞ ĐẦU.........................................................................................................79
Bảng 1.1. Một số đặc điểm đặc trưng của Cu, Pb, Cd, Zn..............................84
1.2.2. Chì.........................................................................................................86
1.2.3. Cadimi...................................................................................................88
1.2.4. Kẽm.......................................................................................................89
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG, CHÌ, CADIMI VÀ KẼM. 90
1.3.1. Các phương pháp phân tích hóa học [4, 6, 26, 31, 32, 33]....................90
1.3.2. Nhóm phương pháp phân tích cơng cụ..................................................94
1.3.2.1. Phương pháp điện hóa [16, 17]..........................................................94
Các phương pháp phân tích điện hóa là những phương pháp dựa trên việc ứng
dụng các hiện tượng, quy luật có liên quan tới các phản ứng điện hóa xảy ra
trên ranh giới tiếp xúc giữa các điện cực nhúng trong dung dịch phân tích
hoặc liên quan tới các tính chất điện hóa của dung dịch phân tích tạo nên mơi

trường giữa các điện cực. Các phương pháp này được chia làm hai nhóm:. . .94
1.3.2.2. Phương pháp quang học [12, 19, 20, 21]...........................................95
1.3.2.3. Phương pháp chiết và sắc ký [17, 24]................................................97
a) Phương pháp Chiết......................................................................................97
Một trong các phương pháp làm giàu lượng vết các kim loại được sử dụng
rộng rãi nhất là phương pháp chiết bằng một dung môi hữu cơ không trộn lẫn
với nước. Phương pháp này có ưu điểm như: có thể chiết chất cần phân tích từ
những dung dịch có nồng độ rất nhỏ, tốc độ chiết lớn (đạt tới cân bằng
nhanh), sự tách giữa pha nước và pha hữu cơ nhanh, dễ dàng. Phần dịch chiết
được định lượng bằng các phương pháp khác nhau........................................97
Hình 1.1. Sự phụ thuộc của Aλ vào C...........................................................101
Hình 1.2. Nhiệt độ và thời gian các giai đoạn của quá trình nguyên tử........103
ii


hóa mẫu trong phép đo GF-AAS...................................................................103
Hình 1.3. Nhiệt độ và thời gian trong giai đoạn sấy khơ mẫu.......................104
Hình 1.4. Nhiệt độ vào thời gian trong giai đoạn tro hóa luyện mẫu............105
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của A vào nhiệt độ trong giai đoạn.........................106
nguyên tử hóa mẫu........................................................................................106
Bảng 3.1. Khảo sát độ rộng khe đo của phổ hấp thụ nguyên tử của Zn........120
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát cường độ đèn catot rỗng của Zn........................121
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy khô Zn...........................................122
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa Zn............................................122
Bảng 3.5. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa Zn.............................................123
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn.......126
Hình 3.1. Đồ thị ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn
.......................................................................................................................127
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác tới phổ hấp thụ
nguyên tử GF-AAS của Zn...........................................................................128

Bảng 3.8. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn....................129
Hình 3.2. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn.......................130
Bảng 3.9. Tóm tắt các điều kiện tối ưu của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử
GF-AAS xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn...............................................130
Bảng 3.10. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Cu...........132
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cu...........................................132
Bảng 3.11. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Pb............132
Hình 3.4. Đường chuẩn xác định hàm lượng Pb...........................................133
Bảng 3.12. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Cd...........133
Hình 3.5. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cd...........................................134
Bảng 3.13. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Zn...........134
Hình 3.6. Đường chuẩn xác định hàm lượng Zn...........................................135

iii


Bảng 3.14. Đường chuẩn xác định các nguyên tố Cu, Pb, Cd, Zn................135
Bảng 3.15. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Zn.........137
Bảng 3.16. Kết quả khảo sát độ lệch chuẩn tín hiệu đối với Cu, Pb, Cd, Zn 139
Bảng 3.17. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)..........141
của Cu, Pb, Cd, Zn........................................................................................141
Bảng 3.18. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................142
Cu, Pb, Cd, Zn trong rau đợt 1......................................................................142
Bảng 3.19. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................143
Cu, Pb, Cd, Zn trong rau đợt 2......................................................................143
Bảng 3.20. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................144
Cu, Pb, Cd, Zn trong rau đợt 3......................................................................144
Bảng 3.21. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................145
Cu, Pb, Cd, Zn trong rễ rau đợt 1..................................................................145
Bảng 3.22. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................146

Cu, Pb, Cd, Zn trong rễ rau đợt 2..................................................................146
Bảng 3.23. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................147
Cu, Pb, Cd, Zn trong rễ rau đợt 3..................................................................147
Bảng 3.24. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn.149
trong các mẫu nước trồng rau đợt 1..............................................................149
Bảng 3.25. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn
trong các mẫu nước trồng rau đợt 2..............................................................149
Bảng 3.26. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn
trong các mẫu nước trồng rau đợt 3..............................................................151
Bảng 3.27. Các tiêu chuẩn đối với hàm lượng các kim loại nặng.................152
Bảng 3.28. Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 1...........................153
Bảng 3.29. Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 2...........................153
Bảng 3.30. Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 3...........................154

iv


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Kí hiệu

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

AAS

Atomic Absorption Spectroscopy

Quang phổ hấp thụ nguyên tử

F-AAS

Flame - Atomic Absorption

Quang phổ hấp thụ nguyên tử

Spectroscopy

ngọn lửa

Graphite Furnace - Atomic Absorption

Phổ hấp thụ nguyên tử lò

Spectroscopy

graphit

AES

Atomic Emission Spectroscopy

Quang phổ phát xạ nguyên tử

HCL

Hollow Cathode Lamp

Đèn catot rỗng

LOD

Limit Of Detection

Giới hạn phát hiện

LOQ

Limit Of Quantity

Giới hạn định lượng

GF-AAS

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH.......................................................................................viii

v


Bảng 1.1. Một số đặc điểm đặc trưng của Cu, Pb, Cd, Zn..............................84
Bảng 3.1. Khảo sát độ rộng khe đo của phổ hấp thụ nguyên tử của Zn........120
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát cường độ đèn catot rỗng của Zn........................121
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy khô Zn...........................................122
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa Zn............................................122
Bảng 3.5. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa Zn.............................................123
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn.......126
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác tới phổ hấp thụ
nguyên tử GF-AAS của Zn...........................................................................128

Bảng 3.8. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn....................129
Bảng 3.9. Tóm tắt các điều kiện tối ưu của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử
GF-AAS xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn...............................................130
Bảng 3.10. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Cu...........132
Bảng 3.11. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Pb............132
Bảng 3.12. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Cd...........133
Bảng 3.13. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Zn...........134
Bảng 3.14. Đường chuẩn xác định các nguyên tố Cu, Pb, Cd, Zn................135
Bảng 3.15. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Zn.........137
Bảng 3.16. Kết quả khảo sát độ lệch chuẩn tín hiệu đối với Cu, Pb, Cd, Zn 139
Bảng 3.17. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)..........141
của Cu, Pb, Cd, Zn........................................................................................141
Bảng 3.18. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................142
Cu, Pb, Cd, Zn trong rau đợt 1......................................................................142
Bảng 3.19. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................143
Cu, Pb, Cd, Zn trong rau đợt 2......................................................................143
Bảng 3.20. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................144
Cu, Pb, Cd, Zn trong rau đợt 3......................................................................144

vi


Bảng 3.21. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................145
Cu, Pb, Cd, Zn trong rễ rau đợt 1..................................................................145
Bảng 3.22. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................146
Cu, Pb, Cd, Zn trong rễ rau đợt 2..................................................................146
Bảng 3.23. Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng..............................147
Cu, Pb, Cd, Zn trong rễ rau đợt 3..................................................................147
Bảng 3.24. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn.149
trong các mẫu nước trồng rau đợt 1..............................................................149

Bảng 3.25. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn
trong các mẫu nước trồng rau đợt 2..............................................................149
Bảng 3.26. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn
trong các mẫu nước trồng rau đợt 3..............................................................151
Bảng 3.27. Các tiêu chuẩn đối với hàm lượng các kim loại nặng.................152
Bảng 3.28. Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 1...........................153
Bảng 3.29. Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 2...........................153
Bảng 3.30. Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 3...........................154

vii


DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU.........................................................................................................79
Hình 1.1. Sự phụ thuộc của Aλ vào C...........................................................101
Hình 1.2. Nhiệt độ và thời gian các giai đoạn của q trình ngun tử........103
hóa mẫu trong phép đo GF-AAS...................................................................103
Hình 1.3. Nhiệt độ và thời gian trong giai đoạn sấy khơ mẫu.......................104
Hình 1.4. Nhiệt độ vào thời gian trong giai đoạn tro hóa luyện mẫu............105
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của A vào nhiệt độ trong giai đoạn.........................106
nguyên tử hóa mẫu........................................................................................106
Hình 3.1. Đồ thị ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn
.......................................................................................................................127
Hình 3.2. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn.......................130
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cu...........................................132
Hình 3.4. Đường chuẩn xác định hàm lượng Pb...........................................133
Hình 3.5. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cd...........................................134
Hình 3.6. Đường chuẩn xác định hàm lượng Zn...........................................135

viii

MỞ ĐẦU
Xã hội ngày một phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao. Sự
tăng trưởng mạnh của nền kinh tế đã đưa nhu cầu của con người từ mong
muốn “ăn no, mặc đủ” lên “ăn ngon, mặc đẹp”. Vì thế nhu cầu về thực phẩm
sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xã
hội quan tâm hàng đầu. Ở nước ta, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị
hố, cơng nghiệp hố nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường
sống Việt Nam. Vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm đối với nơng sản nhất là
rau xanh đang được cả xã hội quan tâm. Rau xanh là nguồn thực phẩm cần
thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là
nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ… cho cơ thể con
người không thể thay thế được. Tuy nhiên, hiện nay nhiều khu vực trồng rau
đang đe doạ ô nhiễm bởi chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việc
sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến một số loại rau có thể bị
nhiễm các kim loại nặng, có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Các nguyên
tố thuộc nhóm kim loại nặng như Pb, Cd gây độc hại đối với cơ thể con người
tuỳ hàm lượng của chúng. Một số khác như Cu, Zn là những nguyên tố vi
lượng cần thiết cho cơ thể con người, tuy nhiên khi hàm lượng của chúng
vượt quá ngưỡng cho phép chúng bắt đầu gây độc.
Hà Nội có nhiều vùng trồng rau đáp ứng cho nhu cầu sử dụng rau ngày
càng lớn của con người, các vùng trồng rau lớn thường ở ngoại thành, ở quận
Hoàng Mai, huyện Hà Đơng, huyện Thanh Trì, huyện Thường Tín… Trong
đó, huyện Thanh Trì và Đơng Anh là những vùng trồng rau lớn nhất Hà Nội,
cung cấp sản lượng rau rất lớn hàng năm cho toàn thành phố Hà Nội. Tuy
nhiên, huyện Thanh Trì cũng là vùng trồng rau có nguy cơ rau bị ô nhiễm rất
lớn. Rau được sản xuất ở Thanh Trì phần lớn sử dụng trực tiếp nguồn nước
79

trồng rau có khả năng bị ơ nhiễm rất cao như nguồn nước thải, nước cống,
nước bị ô nhiễm từ sông Tô Lịch, làm tăng mức độ ô nhiễm trong rau, đặc
biệt là ô nhiễm các kim loại nặng. Huyện Đông Anh được quy hoạch là khu
vực công nghiệp đồng thời cũng là vùng sản xuất rau trọng điểm của thành
phố Hà Nội. Nước sản xuất nông nghiệp ở khu vực công nghiệp cũng thường
bị ô nhiễm kim loại nặng. Do đó, việc đánh giá mức độ ơ nhiễm kim loại nặng
trong rau và nước trồng rau ở huyện Thanh Trì và Đơng Anh là hết sức cần
thiết đối với cuộc sống người tiêu dùng, để có thể hiểu rõ hơn về thực trạng
rau bị ơ nhiễm và từ đó có những biện pháp cần thiết cho việc sản xuất rau an
toàn phục vụ đời sống con người.
Trong những năm gần đây đã có rất nhiều kĩ thuật hiện đại ứng dụng để
xác định hàm lượng các kim loại Pb, Cu, Cd, Zn như phương pháp trắc
quang, chuẩn độ oxy hóa khử, phương pháp chuẩn độ tạo phức, phương pháp
Von- Ampe hòa tan. Tuy nhiên các phương pháp trên đều gặp một số trở ngại
hoặc là do độ nhạy thấp hoặc là do thiết bị đắt tiền hoặc là do dung mơi khơng
thân thiện với mơi trường… Do đó một yêu cầu bức thiết đặt ra là phải tìm ra
các phương pháp phân tích hiện đại khắc phục được các nhược điểm trên.
Trong đó phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử là phương pháp có độ
nhạy, độ chính xác và độ lặp lại cao rất thích hợp để xác định hàm lượng bé,
các nguyên tố kim loại. Đặc biệt đối với các nguyên tố vi lượng phép đo vẫn
cho kết quả chính xác. So với các phương pháp khác thì phương pháp này
thực hiện nhanh và dễ dàng, phù hợp với yêu cầu của phép phân tích hàm
lượng kim loại nặng trong rau.
Trên cơ sở đó chúng tơi đã chọn đề tài:
''Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Zn) trong
rau và nước trồng rau tại khu vực ngoại thành Hà Nội bằng phương pháp
phổ hấp thụ nguyên tử (GF-AAS)".
80

1. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trong các loại rau
và nguồn nước trồng rau ở một số xã của huyện Thanh Trì và Đơng Anh – Hà
Nội.
- Từ kết quả phân tích so sánh với quy chuẩn Việt Nam để đánh giá mức
độ ô nhiễm kim loại nặng trong rau và nước trồng rau.
2. Đối tượng nghiên cứu
- Các loại rau được trồng ở một số xã của huyện Thanh Trì và Đơng
Anh - Hà Nội.
- Nguồn nước trồng rau trên cánh đồng trồng rau.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS) có
độ chính xác và độ nhạy cao, phù hợp để xác định lượng vết các kim loại
nặng trong rau và nước trồng rau.
- Phân tích mẫu thực tế theo phương pháp đường chuẩn.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định Zn đồng thời tham khảo
và lựa chọn các điều kiện thực nghiệm tối ưu xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd
bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS).
- Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn theo các
điều kiện tối ưu đã chọn. Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo.
- Tiến hành lấy mẫu, xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd,
Zn nhằm đánh giá mức độ ơ nhiễm của các kim loại đó trong một số mẫu rau
và nước trồng rau.
- Phân tích mối tương quan về hàm lượng của các kim loại nặng trên
trong các đối tượng mẫu rau và mẫu nước.

81

5. Ý nghĩa của đề tài
- Về mặt lí thuyết, đề tài góp phần nghiên cứu lí thuyết cho việc phân tích xác
định vi lượng các nguyên tố trên các đối tượng khác nhau bằng phương pháp GFAAS.
- Về mặt thực tiễn, ứng dụng quy trình phân tích đã nghiên cứu để đánh
giá được mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong các loại rau và nước trồng rau ở
một số xã của huyện Thanh Trì và Đơng Anh - Hà Nội, là vấn đề có tính cấp
thiết và rất thiết thực đối với cuộc sống của người tiêu dùng.

82


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ ĐỒNG, CHÌ,
CADIMI, KẼM [1, 14, 15, 27]
Đồng, chì, cadimi, kẽm là các kim loại nặng khá phổ biến trên Trái đất.
Trong bảng hệ thống tuần hồn Mendelep chúng có số thứ tự lần lượt 29, 82, 48,
30, là các nguyên tố thuộc nhóm IB, IVA, IIB, VIIIB của các chu kì 4, 5 và 6.
Ngun tố đồng có ký hiệu Cu, kim loại và các hợp kim của nó đã được
sử dụng cách đây hàng ngàn năm. Trong thời kỳ La Mã, đồng chủ yếu được
khai thác ở Síp, vì thế tên gọi ban đầu của kim loại này là сyprium (kim loại
Síp), sau đó được gọi tắt là сuprum. Các hợp chất của nó thường tồn tại ở
dạng muối đồng (II), chúng thường có màu xanh lam hoặc xanh lục của các
loại khoáng như ngọc lam và trong lịch sử đã được sử dụng rộng rãi làm chất
nhuộm. Các cơng trình kiến trúc được xây dựng có đồng bị ăn mòn tạo ra màu
xanh lục verdigris (hoặc patina). Quặng đồng thường ở dạng sunfua (chủ yếu)
và không sunfua như: Cancopirit (CuFeS2), Cancozin (CuS2), Bozit
(Cu5FeS4), Crozocola (CuS2O3.nH2O), Malachit [Cu(OH)2CO3], Cuprit
(Cu2O), Fenozit (CuO). Nguyên tố đồng chiếm khoảng 10-2 (%) khối lượng vỏ
Trái đất, vào khoảng 3,6×10-3 (%) tổng số nguyên tử. Đồng có 11 vị là 58Cu

đến 68Cu, chủ yếu là đồng vị thiên nhiên: 63Cu (69,1%), 65Cu (30,9%) còn lại
là các đồng vị phóng xạ, trong đó ít bền nhất là 67Cu (t1/2=3s), bền nhất là 67Cu
(T1/2=2,21 ngày).
Nguyên tố Chì (Pb) trong tự nhiên có mặt trong khoảng 170 khống
vật, trong đó chủ yếu là: Galen (PbS), Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4)
và pyromorphite [Pb5Cl(PO4)3]. Chì chiếm khoảng 1,6×10-3 (%) khối lượng
vỏ trái đất, khoảng 10-4 (%) tổng số nguyên tử. Ngun tố Chì có 18 đồng vị
83


trong đó có 4 đồng vị bền:

204

Pb (1,48%),

206

Pb (23,6%),

207

Pb (22,6%),

208

Pb

(52,3%). Đồng vị phóng xạ bền nhất là 202Pb có T1/2 = 3,0×105 năm.
Cadimi (Cd) do Friedrich Stromeyer (1778-1838) phát hiện ra năm

1817 khi điều chế ZnO từ ZnCO3. Khoáng vật chứa cadimi là grenokit (CdS),
thường tồn tại lượng nhỏ trong quặng kẽm là sphalerit (ZnS), trong quặng
thủy ngân là xinaba thần sa (HgS) hoặc tồn tại trong quặng đa kim với chì và
đồng. Nguyên tố Cadimi chiếm khoảng 10 -5% khối lượng vỏ trái đất ứng với
7,6×10-6 % tổng số nguyên tử, Cadimi có 19 đồng vị, trong số đó có 8 đồng vị
bền:

106

Cd (1,215%),

(24,07%),

113

108

Cd (0,875%),

Cd (12,26%),

114

110

Cd (12,39%),

Cd (28,86%),

116

111

Cd (12,70%),

112

Cd

Cd (7,58%). Trong số các đồng

vị phóng xạ của Cd thì đồng vị 110Cd (T1/2 = 470 ngày đêm) là bền nhất.
Nguyên tố Kẽm (Zn) là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái đất.
Các loại khoáng chất nặng nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40-50%
kẽm. Các loại khoáng chất để tách kẽm chủ yếu là sphalerit, blenđơ,
smíthonit, calamine, franklinite. Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị
ổn định 64Zn, 66Zn, 67Zn, and 68Zn với đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6%
trong tự nhiên). 22 đồng vị phóng xạ được viết đến với phổ biến hay ổn định
nhất là 65Zn với chu kỳ bán rã 244,26 ngày, và 72Zn với chu kỳ bán rã 46,5
giờ. Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 14 giờ và phần lớn
có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giây. Nguyên tố này cũng có 4 trạng thái đồng
phân nguyên tử.
Dưới đây là bảng tóm tắt một số đặc điểm đặc trưng về tính chất vật lí
của đồng, chì, cadimi và kẽm:
Bảng 1.1. Một số đặc điểm đặc trưng của Cu, Pb, Cd, Zn
Đặc điểm
Số thứ tự
Khối lượng nguyên tử

Pb

82
207,200
84

Cu
29
63,546

Cd
48
112,411

Zn
30
65


Lớp electron hố trị
6s26p2
3d104s1
4d105s2
3d104s2
Bán kính ngun tử (A0)
1,75
1,28
1,56
1,39
3
Khối lượng riêng (g/cm )
11,34

8,94
8,63
7,139
0
Nhiệt độ nóng chảy ( C)
327
1083
321
419
0
Nhiệt độ sơi ( C)
1737
2543
767
907
Độ dẫn điện (Hg=1)
4,6
5,7
13
16
1.2. ỨNG DỤNG VÀ HOẠT TÍNH SINH HĨA CỦA ĐỒNG, CHÌ,
CADIMI VÀ KẼM [2, 5, 23, 28]
1.2.1. Đồng
Hiện nay, đồng là kim loại quan trọng đối với cơng nghiệp và kỹ thuật. Từ
đồng, người ta có thể tạo ra rất nhiều vật dụng khác nhau. Hơn 50% lượng đồng
khai thác hàng năm được dùng làm dây dẫn điện, hơn 30% dùng để chế hợp kim...
Các ion đồng (II) tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt
khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quản gỗ. Với số lượng đủ lớn, các ion này là chất
độc đối với các sinh vật bậc cao hơn, với nồng độ thấp hơn, nó là một vi chất dinh
dưỡng đối với hầu hết các thực vật và động vật bậc cao.

Đồng (II) Sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm
sạch nước. Nhưng cũng chính vì việc sử dụng với số lượng lớn như trên mà
tình trạng ơ nhiễm đồng đang là vấn đề đáng quan tâm.
Trong cơ thể, Cu là phần cấu thành nên nhiều enzim quan trọng
(tirozinaza, oxidaza), hợp chất của nó rất cần cho q trình tổng hợp
hemoglobin và photpholipit. Hơn nữa Cu cịn tham gia vào q trình sản xuất
hồng cầu, sinh tổng hợp elastin, tổng hợp hoormon và sắc tố, đồng liên kết
với suproxit dismutat bảo vệ các tế bào trước sự tấn công của các gốc tự do…
Sự thiếu hụt đồng thường dẫn đến thiếu máu đối với trẻ nhỏ, mất sắc tố ở lơng
tóc. Hàm lượng đồng trong cơ thể người khoảng 0.1g và nhu cầu hàng ngày
khoảng 2mg. Điều này cho thấy đồng rất cần cho cơ thể. Mặc dầu vậy, nếu
thừa Cu thì lại dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng. Khi đó nó sẽ tích tụ lại
85


trong gan gây bệnh Wilson, tích tụ trong não, thận gây tử vong. Đặc biệt nó
thay thế Zn trong các enzim làm mất hoạt tính của enzim gây ra rối loạn dạ
dày, những bệnh về gan, thận và phổi. Các ion đồng (II) tan trong nước với
nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quản
gỗ. Với số lượng đủ lớn, các ion này là chất độc đối với các sinh vật bậc cao
hơn, với nồng độ thấp hơn, nó là một vi chất dinh dưỡng đối với hầu hết các
thực vật và động vật bậc cao hơn. Nơi tập trung đồng chủ yếu trong cơ thể
động vật là gan, cơ và xương.
Đối với thực vật thì đồng (hàm lượng 5 –20 ppm) là nguyên tố rất đặc
biệt về mặt sinh vật học ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và phát
triển sản lượng của cây. Đồng là chất xúc tác của những q trình oxi hố nội
bào; thành phần của mencytochrome oxydase và thành phần của nhiều enzim
–ascorbic, axitaxidase, phenolase, lactase; xúc tiến quá trình hình thành
vitamin A; cầnthiết cho sự hình thành diệp lục và làm xúc tác cho một số
phản ứng khác trong cây, nhưng thường không tham gia vào thành phần của

chúng. Cây muốn phát triển bình thường, đều cần phải có một ít đồng, cây
hấp thụ đồng dưới dạng Cu(II), nhiều loại cây rau biểu hiện thiếu đồng với lá
thiếu sức trương, rủ xuống và có mầu xanh, chuyển sang quầng mầu da trời
tối trước khi trở nên bạc lá, biến cong và cây không ra hoa được. Lượng đồng
thiếu hụt có thể được bổ sung dễ dàng trong một thời gian dài bằng cách bón
đồng sunfat hay đồng oxit. Và nếu dùng những hợp chất của đồng để bón cho
đất (đặc biệt là đất bùn lầy) thì thu hoạch thường tăng lên rất cao. Chelat hay
đồng sunfat trung tính (25% đồng) rất phù hợp cho việc bón lá.
1.2.2. Chì
Ứng dụng lớn nhất của chì trong cơng nghiệp là dùng trong sản xuất
ăcqui. Ngồi ra, chì còn được dùng làm vật liệu hàn gắn (que hàn), trang trí
và pha trộn trong nước men gốm sứ. Pb(C 2H5)4 được pha vào xăng để tạo ra
86


các gốc tự do. Một số muối của chì được pha vào thuốc nhuộm tóc để làm tóc
đen và bóng hơn. Chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn, làm dây
cáp điện hay đầu đạn, chì dùng làm chất ổn định trong nhựa PVC… Đặc biệt
chì hấp phụ rất tốt các tia phóng xạ và Rơnghen nên nó cịn được dùng làm
các tấm bảo vệ. Tuy vậy chì và hợp chất của chúng khá độc nên cần thận
trọng khi tiếp xúc, sử dụng.
Chì quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển của con người và sinh
vật, nhưng hàm lượng lớn là rất nguy hại. Chì vào cơ thể con người qua nước
uống, khơng khí và thực phẩm bị nhiễm chì. Đặc tính nổi bật là khi thâm nhập
vào cơ thể nó ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian, nhiều nhất là trong
xương, chuyển sang các mô mềm qua sự tương tác với photphat trong xương
và gây độc. Ngồi ra, nó gây độc cho hệ thần kinh trung ương lẫn ngoại biên.
Nó có thể gây tác dụng ức chế một số enzim quan trọng (nhất là enzim có
nhóm hoạt động hiđro) như enzim của q trình tổng hợp máu. Ví dụ, chì ức
chế một sản phẩm trung gian trong quá trình tạo hồng cầu là axit delta amino

levulinic, nó là chất quan trọng để tổng hợp photphobilinogen. Tùy mức độ
gây độc mà có thể gây ra một số bệnh đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, mất
trí, tai biến mạch máu não, thậm chí có thể gây tử vong. Ta có thể biết thêm là
nếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 mg/l thì sẽ gây cản trở q trình sử
dụng oxi để oxi hóa glucozo tạo năng lượng sống, làm cơ thể mệt mỏi. Ở
nồng độ cao hơn (lớn hơn 0,8 mg/l) có thể gây bệnh thiếu máu, cịn từ 0,5÷0,8
mg/l gây rối loạn chức năng thận, có thể phá hủy não.
Tiếp xúc lâu ngày với chì hoặc các muối của nó (hoặc các chất oxi hóa
mạnh như PbO2) có thể gây bệnh thận và các cơn đau bất thường giống như
đau bụng. Đối với phụ nữ mang thai, khi tiếp xúc với chì ở mức cao có thể bị
sẩy thai. Tiếp xúc lâu dài và liên tục với chì làm giảm khả năng sinh sản ở
nam giới, hàm lượng chì trong máu cao liên quan với tuổi dậy thì ở bé gái.
87


Ảnh hưởng của chì cũng làm giảm vĩnh viễn khả năng nhận thức của trẻ em
khi tiếp xúc ở mức cực kỳ thấp. Các muối chì được sử dụng trong men gốm
đôi khi gây ngộ độc, khi các nước uống có tính axit như nước ép trái cây, đã
làm rị rỉ các ion chì ra khỏi men. Chì (II) acetat đã từng được đế quốc La Mã
sử dụng để làm cho rượu ngọt hơn, và một số người xem đây là ngun nhân
của chứng mất trí của một số hồng đế La Mã.
Chì làm ơ nhiễm đất cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì chì có mặt
trong các mỏ tự nhiên và cũng có thể đi vào đất thơng qua sự rị rỉ từ gasoline
của các bồn chứa dưới mặt đất hoặc các dòng chảy của sơn chứa chì hoặc từ
các nguồn của các ngành cơng nghiệp sử dụng chì.
Chì trong khơng khí có thể bị hít vào hoặc ăn sau khi nó lắng đọng. Nó
bị hấp thụ nhanh chóng vào máu và được tin là có ảnh hưởng đến hệ thần
kinh trung ương, tim, mạch, thận, và hệ miễn dịch. Nguy hiểm hơn là đối với
trẻ em vì khi chì xâm nhập vào cơ thể nó sẽ tác động mạnh vào hệ thần kinh
làm rối loạn hệ thần kinh, gây thiểu năng. Vì vậy phịng tránh nhiễm độc chì

cùng các kim loại khác là rất cần thiết. Các chất chống độc tính của chì là các
hóa chất có khả năng tạo phức vịng tan với chì (II). Ví dụ như EDTA,
dimercaprol, succimer, propanol...
1.2.3. Cadimi
Gần một nửa lượng cadimi sản xuất hàng năm trên thế giới được dùng để
mạ thép vì mạ thép bền đẹp. 113Cd có khả năng bắt nơtron tốt nên dùng làm thanh
điều chỉnh dòng nơtron trong lò phản ứng nguyên tử. Cadimi dùng để chế tạo các
tế bào quang điện nhạy với tia tử ngoại, vì thế nó được dùng trong các thiết bị đo
điện (pin chuẩn Weston). Ngồi ra, cadimi cịn được dùng để chế tạo nhiều hợp
kim, đặc biệt làm vòng bi có độ chịu mài mịn cao và có hệ số ma sát thấp, chế tạo
hợp kim với đồng. Cadimi còn làm xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ.
88


Ngồi ra, các hợp chất của cadimi có ứng dụng rộng rãi. Ankyl cadimi
halogenua dùng trong quá trình sản xuất xeton. Các cadimi halogenua CdX2 (X:
halogen) dùng trong nhiếp ảnh, kỹ thuật in và chế bản. CdS và CdO dùng trong
lĩnh vực gốm sứ, thủy tinh chất dẻo và sơn... CdSO4 có tính diệt nấm, hợp chất
của cadimi làm chất phát quang trong màn hình tivi đen trắng, chất phát quang
màu…
Cadimi có mặt trong cơ thể con người ở dạng vết, rất cần cho sinh
trưởng và phát triển nhưng nếu hàm lượng lớn thì sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe
con người. Cadimi có nguồn gốc tự nhiên từ bụi núi lửa, bụi vũ trụ và do cháy
rừng... Nguồn nhân tạo là từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo, lọc
dầu... Cadimi thâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu từ con đường thực
phẩm và hơ hấp, tích tụ chủ yếu ở thận và xương. Là chất gây nhiễu sự hoạt
động của một số enzim nhất định, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng
vách ngăn mũi, rối loạn chức năng thận, phá hủy tủy xương. Cơ chế gây hại
của nó là có thể liên kết với protein tạo ra metallotionein (trong thận) khi hàm
lượng đủ lớn có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây bệnh.

1.2.4. Kẽm
Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhơm,
đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm.
+ Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, chẳng hạn như thép chống ăn rỉ.
+ Kẽm được sử dụng trong các hợp kim như đồng thanh, niken trắng,
các loại que hàn, bạc Đức... Đồng thanh có ứng dụng rộng rãi nhờ độ cứng và
sức kháng rỉ cao.
+ Kẽm được sử dụng trong dập khuôn, đặc biệt là trong công nghiệp
ôtô. Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin.
Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn cũng gây độc đối với cây trồng khi
Zn tích tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra sự mất diệp lục. Sự tích
89


tụ Zn trong cây quá nhiều cũng gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn
trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường
mà đặc biệt là môi trường đất.
Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các
chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn
thường tích tụ chủ yếu là trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên
tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g Zn được thận lọc mỗi ngày. Trong máu,
2/3 Zn được kết nối với Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phức
chất với λ -macroglobin. Zn cịn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ
độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự
thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh
hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG, CHÌ, CADIMI VÀ KẼM
1.3.1. Các phương pháp phân tích hóa học [4, 6, 26, 31, 32, 33]
1.3.1.1. Phương pháp phân tích trọng lượng
Phân tích khối lượng là một phương pháp phân tích định lượng hóa

học, trong đó người ta dựa vào việc xác định chính xác khối lượng của chất
cần phân tích (hoặc các hợp chất của nó) được tách ra khỏi mẫu phân tích ở
dạng tinh khiết hoặc dưới dạng hợp chất có thành phần đã biết.
Quy trình phân tích bằng phương pháp này được bắt đầu từ việc cân
chính xác một lượng mẫu cần phân tích (nếu ở mẫu ở trạng thái rắn) rồi
chuyển mẫu về dạng dung dịch. Nếu mẫu ban đầu ở trạng thái dung dịch thì
chỉ cần cần lấy một thể tích chính xác rồi kết tủa chất cần phân tích dưới dạng
hợp chất khó tan. Sau đó, tiến hành lọc rửa kết tủa, sấy khô tới khối lượng
không đổi. Từ khối lượng khơng đổi, người ta tính được hàm lượng chất cần
phân tích trong mẫu.

90


Trong các giai đoạn nói trên thì giai đoạn làm kết tủa đóng vai trị quan
trọng nhất. Việc chọn thuốc thử làm kết tủa có ý nghĩa to lớn đối với độ chính
xác phân tích cũng như quyết định đến các thao tác xử lí kết tủa về sau. Việc
chọn thuốc thử phải căn cứ vào yêu cầu của dạng kết tủa và dạng cân.
Chúng ta có thể xác định Cu, Pb, Cd, Zn dưới dạng sau:
- Cu xác định dưới dạng CuS
- Pb xác định dưới dạng kết tủa PbSO4 hoặc PbCrO4
- Cd xác định dưới dạng kết tủa CdS, CdSO4 hoặc CdNH4PO4
- Zn xác định dưới dạng kết tủa ZnS
Phương pháp này dễ mắc sai số trong quá trình cân và thời gian phân
tích kéo dài. Mặt khác phải khống chế được khoảng pH để giữ bền các kết
tủa, để kết tủa được kim loại cần phân tích phải loại trừ các nguyên tố cùng
kết tủa với thuốc thử. Vì những hạn chế trên phương pháp này chỉ được dùng
khi xác định một lượng lớn chất phân tích.
1.3.1.2. Phương pháp phân tích thể tích
Đây là phương pháp phổ biến trong các phương pháp phân tích hóa học

để xác định nhanh, đơn giản các cation cũng như các anion. Tuy nhiên,
phương pháp có độ chọn lọc thấp và nhiều sai số (sai số dụng cụ, máy móc,
do dung dịch chuẩn hoặc do kĩ năng người làm thực nghiệm…). Giới hạn tin
cậy của phương pháp khoảng 10-3M.
a) Với Cu: Có thể xác định theo hai cách là chuẩn độ tạo phức và chuẩn độ
oxi hóa khử.
- Chuẩn độ tạo phức: chuẩn độ bằng dung dịch EDTA đã biết nồng độ,
đệm amoni, pH = 8, chỉ thị murexit. Phản ứng chuẩn độ kết thúc khi dung
dịch chuyển từ màu vàng cỏ úa sang màu tím hoa cà.
Trước chuẩn độ:
Cu2+ + 4NH3

Cu(NH3)42+ (xanh thẫm)
91


Cu(NH3)42+ + 4H4In-

Cu(H2In)- ( vàng) + 2NH4+ + 2NH3

Trong quá trình chuẩn độ:
Cu(NH3)42+ + H2Y-

CuY2- + 2NH4+ +2NH3

Cu(H2In)- (vàng) + H2Y-

CuY2- + H4In- (tím)

- Chuẩn độ oxi hóa khử Cu2+ về Cu+ bằng dung dịch Iođua trong môi

trường pH=4 - 5, chuẩn độ Iot sinh ra bằng dung dịch natrithiosunfat với chất
chỉ thị hồ tinh bột.
2Cu2+ + 5 II3- + 2 S2O32-

2CuI +3 I3S4O62- + 3I-

Các nguyên tố Fe, Sb, Nb, Nb, V, Mo… ảnh hưởng đến phép xác định
này. Để che Fe, Mo dùng lượng nhỏ NaF, NH 4F. Khi mẫu chứa nhiều Fe, V thì
phải tách riêng đồng dưới dạng sunfua. Khi mẫu chứa Mn với hàm lượng lớn
thêm 1-2 giọt H2SO4 đặc trước khi trung hòa mẫu bằng NH3. Chỉ thị hồ tinh bột
cho vào gần cuối quá trình chuẩn độ để tránh hiện tượng hấp thụ I 2 trên hồ tinh
bột.
b) Với chì: Dùng chuẩn độ tạo phức với EDTA theo những cách sau:
- Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA, chỉ thị eriocrom đen T, mơi
trường trung tính hoặc kiềm yếu. Pb 2+ dễ bị thủy phân, do đó trước khi chuẩn
độ cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietnolamin. Dung dịch
chuyển từ đỏ sang xanh.
- Chuẩn độ thay thế: do βPbY2- > βZnY2- trong môi trường đệm amoni nên
Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi ZnY2-. Chuẩn độ Zn2+ bằng EDTA, dùng chỉ thị eriocrom
đen T
92


Pb2++ ZnY2Zn2++ H2In

PbY2- + Zn2+
ZnIn + 2H+

Phản ứng chuẩn độ:
Zn2++ H2Y2-

ZnY2- + 2H+

ZnIn (đỏ nho) + H2Y2-

ZnY2- + H2In (xanh biếc)

c) Với Cadimi: Dùng chuẩn độ tạo phức với EDTA ở pH=5, chỉ thị xylen da
cam (H6F), dung dịch đệm urotrophin. Phản ứng chuẩn độ kết thúc khi dung
dịch chuyển từ màu đỏ sang màu vàng.
Trước chuẩn độ:
H4F2- (vàng) + Cd2+
Cd2+ + H2Y2-

H4FCd (đỏ)

CdY2- + 2H+

H4FCd (đỏ) + H2Y2-

Cd2+ + H6F (vàng)

Giới hạn phát hiện của phương pháp này là 10 -3÷10-5 mol/l, sai số nhỏ
nhưng độ chọn lọc thấp.
d) Với Kẽm: Ion Zn2+ tạo với ion Fe(CN)64- kết tủa trắng K2Zn3[Fe(CN)6]2:
3 Zn + 2 Fe(CN)64- + 2K+ → K2Zn3[Fe(CN)6]2 ↓
Phản ứng thực hiện trong môi trường pH ≤ 7, ở pH cao hơn kết tủa tan.
Nên tránh dùng dư thuốc thử vì sẽ tạo ra muối Zn 2[Fe(CN)6] có độ tan lớn
hơn.

93


1.3.2. Nhóm phương pháp phân tích cơng cụ
1.3.2.1. Phương pháp điện hóa [16, 17]
Các phương pháp phân tích điện hóa là những phương pháp dựa trên
việc ứng dụng các hiện tượng, quy luật có liên quan tới các phản ứng điện hóa
xảy ra trên ranh giới tiếp xúc giữa các điện cực nhúng trong dung dịch phân
tích hoặc liên quan tới các tính chất điện hóa của dung dịch phân tích tạo nên
mơi trường giữa các điện cực. Các phương pháp này được chia làm hai nhóm:
- Nhóm các phương pháp ứng dụng các tính chất điện hóa của dung
dịch phân tích như tính dẫn điện, độ trở kháng… Nhóm phương pháp này cổ
điển, có độ nhạy thấp, tính chọn lọc kém.
- Nhóm thứ hai rất quan trọng, bao gồm các phương pháp dựa trên phản
ứng điện hóa, trong đó phương pháp von-ampe hòa tan và cực phổ cổ điển
được ứng dụng rộng rãi nhất.
a) Phương pháp cực phổ
Là phương pháp dựa trên sự khử các ion kim loại xảy ra trên điện cực ở
các thế khác nhau (catot Hg và trên catot khác). Nhờ việc theo dõi sự biến đổi
giữa cường độ dịng điện và thế trong q trình điện phân khi chất phân tích
chuyển đến điện cực chỉ bằng khuyếch tán, tín hiệu thu được (cường độ dịng
điện phân) sẽ cho tín hiệu phân tích định lượng vì cường độ dịng có quan hệ
với nồng độ chất phản ứng ở điện cực.
Dung mơi có thể dùng là dung môi nước hoặc khác nước. Khoảng tối
ưu của nồng độ cho phép đo cực phổ là 10 -2 ÷10-4M. Các dạng khác nhau của
phép đo cực phổ có thể cho phép xác định các nồng độ ở mức 10 -3μg/ml. Thể
tích có thể tiến hành phân tích dung dịch là 12ml, thậm chí trong một giọt
dung dịch (ứng với sự xác định lượng chất từ một vài miligam tới vài
nanogam). Sai số tương đối từ 2÷3% (so với các phương pháp khác). Nói
chung đây là phương pháp có thể dùng rộng rãi để xác định định tính và định

94


lượng nhiều chất với độ nhạy, độ chính xác, độ chọn lọc cao một cách nhanh
chóng và kinh tế.
Khi tiến hành phương pháp cực phổ định lượng dùng điện cực giọt Hg
ta cần rất chú ý tới các yếu tố: nền cực phổ (chất điện ly trơ), nhiệt độ của
dung dịch, hằng số mao quản của điện cực (chiều cao và tiết diện), dùng khí
trơ để đuổi oxi, dùng chất hoạt động bề mặt (gietalin)...
b) Phương pháp von-ampe hòa tan
Đây là phương pháp phân tích điện hố dựa trên hai kỹ thuật phân tích
chất điện phân ở thế giám sát và quét von-ampe hoà tan ngược chiều.
Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp này là có độ nhạy cao (10 -8 ÷ 106

M), xác định được nhiều kim loại. Với kỹ thuật hiện đại ngày nay, phương

pháp này có khả năng phát hiện các nguyên tố đến 10 -9M với sai số khoảng
5÷15%. Nhưng nhược điểm của phương pháp này là quy trình phân tích phức
tạp địi hỏi người thực hiện phải có kiến thức tương đối sâu về phân tích điện
hố mới xử lý được đúng từng loại mẫu, đối với từng nguyên tố khác nhau.
Nguyên tắc của phương pháp này gồm 3 giai đoạn:
+ Điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt của điện cực hoạt động
(có thể là cực giọt Hg tĩnh hoặc cực rắn đĩa quay).
+ Ngừng khuấy hoặc ngừng quay cực 15÷20 giây để đưa hệ từ trạng
thái động đến trạng thái tĩnh.
+ Hoà tan kết tủa đã được làm giàu trên điện cực hoạt động bằng cách
phân cực ngược và ghi dịng von-ampe hồ tan. Trong những điều kiện thích
hợp, nồng độ của chất cần xác định sẽ tỷ lệ với chiều cao của pic thu được.
Dựa vào pic chuẩn và pic thu được sẽ xác định được nồng độ các chất.
1.3.2.2. Phương pháp quang học [12, 19, 20, 21]

a) Phương pháp trắc quang
Phương pháp này dựa vào việc đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của
một chất xác định ở một vùng phổ nhất định. Trong phương pháp này, các
95