Nghiên cứu xác định se, as trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá

Mục lục
Mục lục ................................................................ ................................ ................. 1
Mở đầu................................................................ ................................ .................. 4
Chương I: Tổng quan tài liệu ................................................................ ..................... 5
1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen ......................................................... 5
1.1.1. Asen ................................................................ ................................ ...... 6
1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34] ............................................................ 6
1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34] ...................... 6
1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29, 34] .. 8
1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34] .............................................. 10
1.1.2. Se................................................................ ................................ ........ 12
1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9] ................................................................ .. 12
1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9] ............................................................... 12
1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14] ...... 14
1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14, 11, 33,
40] ................................................................ ................................ ........... 15
1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen .............................................. 18
1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển ............................................................ 18
1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] .................................................. 18
1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4]................................................... 19
1.2.2. Các phương pháp phân tích công cụ ........................................................... 20
1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [12, 16, 17] ....................................... 20
1.2.2.2. Phương pháp điện hoá [18, 25, 34] ....................................................... 22
1.2.3. Các phương pháp phân tích vật lí ............................................................... 23
1.2.3.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử [25, 26, 29, 35] ............................... 23
1.2.3.2. Phương pháp sắc kí [19, 34] ............................................................... 24

Nuoc.com.vn

Page 1

1.2.3.3. Phương pháp kích hoạt nơtron [14,23, 34] ............................................. 24
1.2.3.4. Phương pháp phổ khối [36] ................................................................ 25
1.2.3.5. Phương pháp huỳnh quang Rơnghen [24] .............................................. 25
1.2.3.6. Phương pháp động học xúc tác [20] ..................................................... 26
1.2.3.7. Phương pháp điện di mao quản vùng [22].............................................. 26
1.2.3.8. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [21,23, 34, 41, 42] .................. 26
Chương II: Nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................................ 32
2.1. Nội dung ................................................................ ................................ .... 32
2.2. Giới thiệu chung về phương pháp hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hoá ................. 33
2.2.1. Nguyên lý của phương pháp ................................................................ ..... 33
2.2.2. Phép định lượng của phương pháp ............................................................. 35
2.3. Đánh giá các kết quả phân tích [10, 13, 39] ....................................................... 37
2.3.1. Giới hạn phát hiện (GHPH hay LOD) và giới hạn định lượng (GHĐL hay LOQ) 37
2.3.2. Đánh giá kết quả phân tích ................................................................ .......... 38
Để đánh giá kết quả đã khảo sát, chúng tôi sẽ vận dụng các phương pháp toán thống kê
với một số nội dung sau: ................................................................ .................. 38
* Xác định độ lặp lại của kết quả đã phân tích ...................................................... 39
* Độ chính xác của kết quả phân tích ................................................................ .. 39
* Xác định khoảng tin cậy của kết quả phân tích ................................................... 40
2.4. Trang thiết bị nghiên cứu ................................................................ ............... 40
2.4.1. Trang thiết bị chính................................................................ ................. 40
2.4.2. Trang thiết bị phụ trợ. ................................................................ ............. 41
2.5. Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm ................................................................ ...... 41
2.5.1. Các dụng cụ thí nghiệm chính ................................................................ ... 41
2.5.2. Các hoá chất chính ................................................................ ................. 41
Chương 3: Kết quả thí nghiệm và bàn luận ................................................................ . 43

Nuoc.com.vn

Page 2


3.1. Khảo sát các điều kiện thí nghiệm trên máy AAS 6800 (Shimadzu) ....................... 43
3.1.1. Chọn bước sóng thích hợp. ................................................................ ....... 44
3.1.2. Lựa chọn độ rỗng của khe sáng ................................................................ . 44
3.1.3. Khảo sát dòng đèn catot rỗng ................................................................ .... 44
3.1.4. Khảo sát chiều cao ngọn lửa đèn nguyên tử hoá. ........................................... 45
3.1.5. Khảo sát tốc độ cung cấp khí C2H2 – KK ..................................................... 45
3.2. Khảo sát chọn các điều kiện tạo hợp chất hidrua của Se và As............................... 46
3.2.1. Khảo sát tỉ lệ các chất tham gia tại buồng phản ứng ...................................... 47
3.2.2. Khảo sát chọn tốc độ khí mang ................................................................ . 48
3.2.3. Khảo sát nồng độ NaBH4 và HCl............................................................... 49
3.2.3.1. ảnh hưởng của nồng độ NaBH4 đến phổ hấp thụ nguyên tử của As, Se ........ 49
3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của HCl đến độ hấp thụ của As, Se .......... 51
3.2.4. Khảo sát điều kiện khử As (V) về As (III) ................................................... 52
3.2.4.1. Khảo sát nồng độ KI cho sự khử .......................................................... 52
3.2.4.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ khử ....................................................... 53
3.2.5. Khảo sát điều kiện khử Se (VI) về Se (IV) .................................................. 54
3.2.5.1. Khảo sát nồng độ HCl cho sự khử ........................................................ 54
3.2.5.2. Khảo sát thời gian khử ................................................................ ....... 55
3.3. Xây dựng đường chuẩn ................................................................ ................. 56
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của As................................................................ .. 56
3.3.2. Xây dựng đường chuẩn Se ................................................................ ....... 57
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố trong dung dịch ....................................... 58
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo As ........................... 58
3.4.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của Se lên As ....................................................... 59
3.4.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe ................................................................ . 59
3.4.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu ................................................................ 60
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo Se ........................... 61

Nuoc.com.vn

Page 3


3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của As lên Se ....................................................... 61
3.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe ................................................................ . 62
3.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu ................................................................ 62
3.5. Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn ............................................................... 63
3.5.1. Các điều kiện phân tích mẫu thật ............................................................... 63
3.5.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ................................................................ ........ 64
3.5.2.1. Mẫu máu ................................................................ ........................ 64
3.5.2.2. Mẫu nước tiểu ................................................................ .................. 64
3.5.3. Xử lí mẫu ................................................................ ............................. 65
3.6. Đánh giá phương pháp ................................................................ .................. 68
3.6.1. Tính toán GHPH và GHĐL ................................................................ ...... 68
3.6.2. Sai số và độ lặp lại của phương pháp .......................................................... 69
3.7. Phân tích mẫu thực ................................................................ ....................... 72
Kết luận................................................................ ................................ ............... 76
Tài liệu tham khảo ................................................................ ................................ . 76

MỞ ĐẦU

Nuoc.com.vn

Page 4


Trong cơ thể người, Selen (Se) và Asen (As) được xếp vào loại các nguyên

tố vi lượng. Chúng có thể thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, ngoài ra còn
một lượng nhỏ qua nước uống và không khí.
Để có thể có thể chẩn đoán và điều trị các bệnh có liên quan đến As, Se, có rất
nhiều phương pháp được sử dụng để xác định Se và As, phương pháp AAS và
AES thì độ nhạy chưa cao, chưa đáp ứng được yêu cầu phân tích lượng vết.
Trong số các phương pháp phân tích như Phương pháp sắc kí, Huỳnh quang
Rơnghen, động học xúc tác, Kích hoạt nơtron ...thì phương pháp hấp thụ nguyên
tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá (HG-AAS) là ưu việt hơn cả. HG-AAS là phương
pháp có độ nhạy cao, kết quả phân tích ổn định, và loại trừ được nhiễu của
matrix vốn thường rất phức tạp của mẫu, mặt khác phương pháp này rất phù
hợp cho việc phân tích hàng loạt mẫu.
Kĩ thuật hidrua hoá đã có mặt ở các phòng thí nghiệm trên thế giới từ
những năm 1970, đã có nhiều công trình nghiên cứu và sử dụng rất thành công
kĩ thuật này phục vụ cho nghiên cứu trong một số lĩnh vực như môi trường, địa
chất, y tế, ... Tuy nhiên ở Việt Nam, kĩ thuật hidrua hoá nói chung và phương
pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá nói riêng còn chưa
được phổ biến rộng rãi, đặc biệt là phân tích các mẫu sinh học. Do đó chúng tôi
chọn bản luận văn này là “Nghiên cứu xác định Se, As trong mẫu máu và nước
tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen
Nuoc.com.vn

Page 5


1.1.1. Asen
1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34]
Về tính chất lí học asen có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù

hình: dạng kim loại, vàng, xám và nâu. Asen thường gặp ở dạng kim loại có màu
sáng bạc. Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống phốt pho đen.
Sau đây là một số thông số vật lí của asen: tỉ trọng: 5,7g/cm3, độ dẫn điện:
30.cm, bán kính nguyên tử: 1,21A0, năng lượng ion hoá thứ nhất: 9,81 eV,
nhiệt độ nóng chảy là 8170C, nhiệt độ ba y hơi của asen là 6150C, khi gặp lạnh
nó ngưng lại thành tinh thể tà phương, hơi asen có mùi tỏi rất độc.
Asen là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột. Người ta có thể tạo hợp chất bán
dẫn của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và gecmani.
1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34]
Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hoá học gần với tính chất của á kim,
cấu hình lớp vỏ điện tử hoá trị của asen là 4s24p3. Trong cấu hình điện tử của
asen có sự tham gia của các obital d vì vậy có khả năng mở rộng vỏ hoá trị, trong
các hợp chất asen có 3 giá trị số oxi hoá: -3, +3, +5. Số oxi hoá -3 rất đặc trưng
cho asen.
Khi đun nóng trong không khí asen cháy tạo thành oxit, ngọn lửa màu xanh là
của As2O3. Về tính chất điện thế, asen đứng giữa hidro và đồng nên nó không tác
dụng với các axit không có tính oxi hoá, nhưng dễ dàng phản ứng với các axit
HNO3, H2SO4 đặc…
3 As + 5 HNO3 + 2 H2O  3 H3AsO4 + 5 NO
Khi phản ứng với các halogen, các halogenua asen được tạo ra, hợp chất này
trong môi trường nước dễ bị thuỷ phân tạo axit tương ứng
Nuoc.com.vn

Page 6


2As + 5 Cl2 +8 H2O  2 H3AsO4 + 10HCl [41]
Các hợp chất của As3+ rất phổ biến như As2S3, H3AsO3, AsCl3, As2O3… chúng
đều tan tốt trong axit HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S và (NH4)2CO3 .
As2S3 + 8 HNO3 + 4 H2O  2 H3AsO4 +3 H2SO4 + 8 NO

hay As2S3 + (NH4)2S  (NH4)3AsS3
Khi cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tươi, đó là As2S3.
Asen không tạo pentaclorua mà chỉ có triclorua asen, đây là một hợp chất quan
trọng của asen, AsCl3 dễ bay hơi, dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước.
AsCl3 + 3 H2O  2 H3AsO3 + 3HCl
Khi khử H3AsO3 ta thu được khí asin:
H3AsO3 + 3 Zn + 6 HCl  3 ZnCl2 + AsH3 + 3 H2O
H3AsO3 thể hiện tính chất như một axit khi tác dụng với muối tạo thành muối
mới và axit mới.
H3AsO3 + CuSO4  CuHAsO3 + H2SO4
CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục trong môi trường kiềm nó tan trong dung dịch
màu xanh.
CuHAsO3 + NaOH  CuNaAsO3 + H20
Một số hợp chất quan trọng của As5+ như As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4,… Trong đó
As2S5 không tan trong nước và axit HCl, chỉ tan trong NaOH, HNO3, NH4OH, vì
vậy dựa vào tính chất này có thể xác định asen bằng phương pháp phổ khối
lượng.

Nuoc.com.vn

Page 7


As2S5+ (NH4)2S  (NH4)3AsS4
Khi cho axit asenic tác dụng với molipdat amoni trong môi trường axit HNO3
cho kết tủa màu vàng, muối này được dùng để định tính và định lượng asen.
H3AsO4 +12 (NH4)2MoO4 + 21 HNO3 (NH4)3 H4[As(Mo2O7)6] +
21NH4NO3+ 10H2O
Trong hợp chất này As5+ có vai trò như P5+, nó làm ion trung tâm điển hình tạo
phức dị đa axit, và phức này cũng có thể khử về phức dị đa màu xanh.

Trong hợp chất AsH3, asen thể hiện tính oxy hoá -3, liên kết trong asin là liên kết
cộng hoá trị, đây cũng là đặc điểm do cấu hình điện tử của asen. AsH3 thể hiện
tính khử mạnh ví dụ như khi tác dụng với H2SO4 loãng:
2AsH3 + 6H2SO4  6SO2 + As2O3 + 9H2O
hay khi tác dụng với I2:
AsH3 + 4I2 + 4H2O  H3AsO4 +8HI
1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29,
34]
Asen là một nguyên tố tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên, nó đứng thứ 20 và
chiếm khoảng 1.10-4% tổng nguyên tố trong vỏ trái đất. Hàm lượng trung bình
của asen trong vỏ trái đất là 1,8 ppm; trong đất nó có hàm lượng từ khoảng 5,5
đến 13 ppm, trong stream nhỏ hơn 2ng/ml; trong nước ngầm nhỏ hơn 100ng/ml.
Asen phân bố chủ yếu trong các quặng sunfua như pyrit có thể lên đến hàng trăm
mg/kg, hàm lượng cao của asen có thể tìm thấy trong than đá lên đên 1500
mg/kg, ngoài ra còn trong các khoáng vật như: asenua đồng, niken, sắt,… Trong
tự nhiên asen tồn tại ở cả dạng vô cơ và hữu cơ.
Nuoc.com.vn

Page 8


Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với selen,
telua và đặc biệt là với đồng, niken, sắt, bạc. Có khoảng gần 140 khoáng vật độc
lập của asen, trong đó 60% là asenat và 35% là các sunfua. Các khoáng vật quan
trọng nhất của asen là: rialga (AsS), ocpimen (As2S3), asopyrit (FeAsS)… Asen
còn kết hợp các nguyên tố khác thay thế lưu huỳnh trong các hợp chất như:
Lơlingit (FeAs2), Smartina (As2Co). Các loại hợp chất này thường được tạo
thành ở nhiệt độ thấp.
Asen thường di chuyển trong đất, trong trầm tích, trong thực động vật và trong
các vùng có hoạt động sinh học trong đại dương.

Trong nước asen thường tồn tại chủ yếu dưới các dạng asenit, asenat,
monometylasonic axit, hay dimetylasinic axit… nhưng có hàm lượng rất thấp,
chủ yếu asen bị thuỷ phân lắng xuống bùn. Môi trường nước có tính oxi hoá, As
thường ở dạng asenat, nhưng dưới điều kiện khử thì asenit lại là chủ yếu. Hàm
lượng asen trung bình trong nước chỉ khoảng 10g/l, tuy nhiên có thể cao hơn do
ảnh hưởng của chất thải công nghiệp, thuốc diệt cỏ… Sự metyl hoá asen vô cơ
sang metyl và dimetyl asenic là được tạo bởi các hoạt động của các vi sinh vật
trong nước. Một vài sinh vật biển có khả năng chuyển asen vô cơ sang hợp chât
asen hữu cơ phức tạp, chẳng hạn như arsenobetaine, arsenocholine,
arsoniumphospholiphid.
Metylasin được chuyển hóa vào không khí từ việc xử lí các loại hợp chất của
asen. Dimetylasin và trimetylasin được phát hiện trong các khu vực có sử dụng
các hợp chất metylasen. Tổng lượng asen trong các nhà kính lớn hơn rất nhiều
khu vực không khí bên ngoài và các dạng metylasen tồn tại nhiều hơn các dạng
vô cơ.

Nuoc.com.vn

Page 9


Từ các mỏ tập trung, asen bị phong hoá cùng các kim loại khác và sau đó đựơc
vận chuyển đi phân tán trong môi trường. Một phần lớn asenat được kết tủa trở
lại hoặc hấp phụ trên các hạt kiểu phù sa và được các dòng sông, suối mang từ
trên núi xuống bồi đắp các đồng bằng châu thổ của các con sông. Cùng với
nhôm, sắt và các kim loại khác và khoảng 6% các vật chất hữu cơ trong trầm tích
chứa một lượng đáng kể asen. Trong điều kiện yếm khí (ở trong lòng đất), các vi
sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ nói trên, tạo ra môi trường khử CO2. Tiếp đó
là quá trình khử, hoà tan sắt và giải phóng asen đã bị hấp phụ trên đó. Đồng thời
với quá trình giải phóng asen là quá trình khử As (V) về As (III) và chúng đi vào

nước ngầm.
Ngoài việc giải phóng asen tự nhiên trên thì con người cũng góp phần vào việc
làm nhiễm asen. Việc sử dụng các hoá chất có chứa asen trong nông nghiệp, lâm
nghiệp dưới các dạng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốc chống nấm, diệt tảo, bảo quản
gỗ. Trong công nghiệp luyện kim màu và công nghiệp bán dẫn cũng góp phần
làm ô nhiễm asen.
1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34]
Hầu hết các dạng hợp chất asin đều độc. Về đặc điểm sinh học, asen có vai trò
quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lượng nhỏ asen có khả năng kích thích sự
phát triển của sinh vật. Nhưng ở nồng độ cao, asen gây độc cho người, động,
thực vật. Nếu bị nhiễm độc cấp tính, asen có thể gây tử vong trong vòng vài giờ
đến một ngày. Trong môi trường tiếp xúc thường xuyên với asen ở nồng độ vượt
quá độ an toàn nhưng chưa có thể gây độc cấp tính, asen gây nhiễm độc mãn tính
và thường biểu hiện ở các triệu trứng lâm sàng như: mệt mỏi, chán ăn, giảm
trọng lượng cơ thể, xuất hiện các bệnh về dạ dày, ngoài da (hội chứng đen da,
ung thư da), gan bàn chân, rối loạn chức năng gan.
Nuoc.com.vn

Page 10


Qua các thử nghiệm với động vật, các nhà khoa học đã tìm ra giới hạn gây tử
vong với một số loài khác nhau là từ 11-150 mg/kg trọng lượng cơ thể. Đối với
người liều gây tử vong là từ 70-180mg/kg trọng lượng cơ thể. Kết quả này đã
được rút ra qua những trường hợp bị ngộ độc As và đã tử vong trong các bệnh
viện.
Asen đi vào cơ thể bằng tất cả các con đường có thể như: hít thở, ăn uống và
thẩm thấu qua da. Trong đó, uống nước nhiễm asen là con đường chính để asen
xâm nhập vào trong cơ thể. Khi vào trong cơ thể, đặc biệt là các As (III) tấn công
ngay lập tức vào các enzym có chứa nhóm –SH và cản trở hoạt động của chúng.

Phản ứng xảy ra như sau:
SH
S

-

(enzym)

+ AsO3 == (enzym)
SH

S

CH2-SH

CH2-SH
CH2

CH2
+ AsO3

CH-SH
(CH)5

Protein
Enzym dạng tự
do

Nuoc.com.vn

AsO- + 2OH-

3-

AsO- + 2OH-

CHSH
(CH)5

Protein
Dạng phức đã bị thụ
động

Page 11


Asenat cũng giống như photphat, dễ tủa với các kim loại và ít độc hơn so với
asenit, vào cơ thể asenat sẽ thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo
adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không được hình thành.

CH2-OPO22-

CH-OPO22-

CH-OH

CH-OH

C=OH

+ PO43-

H

+ OH-

ATP

C=O

OPO22-

Khi có mặt của asenat, tác dụng sinh hoá chính mà chính nó tạo ra đông tụ
protein, tạo ra phức với coenzym và phá huỷ quá trình hoạt động photphat hoá để
tạo ra ATP
1.1.2. Se
1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9]
Se có nguyên tử lượng 78,96 đvC, nằm ở phân nhóm chính VI trong bảng hệ
thống tuần hoàn. Se có nhiều dạng thù hình, nhưng bền và hay gặp nhất là Se lục
phương và Se xám. Se xám là chất bán dẫn, độ dẫn điện tăng khi bị chiếu sáng.
Một số hằng số vật lí của Se: tỉ trọng: 4,8g/cm3, bán kính nguyên tử: 0,117 nm,
độ âm điện: 2,4 (Li=1), nhiệt độ nóng chảy: 2170C, nhiệt độ sôi: 687,90C,
1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9]
Mức oxi hoá chính của Se –2, +4, +6. Se là một nguyên tố nằm giữa tính chất
kim loại và phi kim.
Nuoc.com.vn

Page 12

Giống như lưu huỳnh, Se tác dụng với nhiều kim loại tạo ra các selenua tương tự
như muối sunfua. Với hidro, selen tác dụng ở nhiệt độ cao. Selen tác dụng với
flo và clo ở nhiệt độ cao và với oxit khi đun nóng. Selen tan được trong dung
dịch kiềm tương tự lưu huỳnh:
3Se + 6 KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O
Trong dung dịch HNO3 loãng, selen tác dụng tạo ra selenit:
3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO
Khi cho selen tác dụng với dung dịch axit loãng có thể thu được hidroselenua (H2Se).

Khi hoà tan H2Se vào nước thì dung dịch của nó sẽ có tính axit yếu. Dưới

tác dụng của oxy không khí, selenua sẽ tạo thành sản phẩm màu đỏ có cấu tạo
như polysunfua là poliselenua. H2Se tác dụng với oxi không khí tạo ra SeO2.
SeO2 là tính thể màu trắng, tan tốt trong nước tạo axit selenơ H2SeO3 (K1=2.10-3,
K2=5.10-9). Khác với SO2, SeO2 là chất oxi hoá mạnh dễ dàng bị khử đến Se
theo phản ứng:
SeO2 + 2SO2 = Se + 2SO3
H2SeO3 tồn tại ở dạng những tinh thể lục phương không màu, chảy rữa khi để
trong không khí ẩm nhưng tự vụn dần trong không khí khô. H2SeO3 mất nước
tạo thành SeO2. Axit selenơ và muối của nó là chất oxi hoá khá mạnh. Người ta
điều chế nó bằng cách hoà tan selen bột trong HNO3 loãng.
Axit selenic rất giống H2SO4 về khả năng tạo hidrat mạnh, độ mạnh của axit và
tính chất của muối. Khi kết tinh từ dung dịch, nó có thể tách ra ở dạng hidrat
H2SeO4. H2O [6T], ngoài ra người ta cũng thấy tồn tại các dạng hidrat sau:
H2SeO4.2H2O, H2SeO4.4H2O, H2SeO4.6H2O.

Nuoc.com.vn

Page 13

Axit selenic cho 2 loại muối HSeO4- và SeO42-. H2SO4 là chất oxi hoá mạnh
nhưng thường xảy ra chậm.:
SeO42-+4H++2e= H2SeO3+ H2O
Axit selenic khan có thể hoà tan không những bạc mà cả vàng nữa. Nó có thể tác
dụng với dung dịch axit clohidric đậm đặc theo phản ứng:
H2SeO4 +2HCl = H2SeO3 + Cl2+ H2O
Do vậy hỗn hợp H2SeO4 và HCl có tính oxi hoá rất mạnh.
Hợp chất halogenua của selen có thể thu được bằng cách cho các halogen tác
dụng với selen nguyên tố. Người ta đã thu được các hợp chất SeF6, SeF4, SeCl4,
Se2Cl2, SeBr4, Se2Br2. Ngoài ra, hợp chất halogen của selen có khả năng tạo
phức kiểu như SeBr6 [6T]. Các oxi halogen dạng SeOX2 cũng đã được điều chế.
1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14]
Se có nguồn gốc từ việc phun núi lửa, trong các sunphit kim loại như các sunphit
của Cu, Ni, Fe, Pb và trong các khoáng vật hiếm như Cu2Se, PbSe và As2Se. Se
là nguyên tố chiếm thứ 17 trên vỏ trái đất về khối lượng.
Hàm lượng Se trong không khí thường rất thấp, tức là nhỏ hơn 10ng/m3.
Sự phân bố của Se trên bề mặt trái đất là không đồng đều, nơi thì rất thấp, nơi thì
rất cao. Các quá trình địa lí, sinh học và công nghiệp liên quan đến sự phân bố và
di chuyển của Se và chu trình của nó, tuy nhiên người ta vẫn chưa thiết lập được
mối quan hệ giữa chúng. Dù vậy, các quá trình địa lí tự nhiên và sinh học tự
nhiên cũng có thể là nguyên nhân chính tạo ra sự phân bố của Se trong môi
trường.

Nuoc.com.vn

Page 14


Sự có mặt của nó trong môi trường là rất đa dạng. Ví dụ, Se trong đất đá khoảng

từ 0,1ppm (các khu vực thiếu Se của New Zealand) đến 1200 ppm (một vùng ở
Irơlen), Se ở nồng độ này gây ra các ảnh hưởng độc hại cho các động vật, làm
hao mòn thể thực vật một cách cục bộ. Khoảng nồng độ rộng cũng được tìm thấy
trong các loại nước không chứa muối, chiếm từ khoảng 0,1 g/dm3 đến
9mg/dm3. Các Se vô cơ có thể tồn tại trong hai dạng oxi hoá, Se (IV) (Selenit
hoặc SeO32-) và Se (VI) (Selenat hoặc SeO42-) và kết quả của sự chuyển hóa sinh
học, các chất đã metyl hoá như dimetyl selenit và dimetyl selenat cũng được tìm
thấy. Các chất hữu cơ này được tạo ra từ nước thải, bùn và đất đá và cũng được
tìm thấy trong một số nước tự nhiên. Selen, selenit và selenit hữu cơ là ba dạng
Se riêng biệt hoà tan trong nước biển và selenit hữu cơ chắc chắn có chứa axit
selenoamino và các dẫn xuất của chúng chiếm ưu thế hơn trong nước mặt. Ở mặt
nước sâu của đại dương, selenit và selenat là các chất chiếm ưu thế hơn, không
có bằng chứng nào chứng tỏ có mặt các selenit hữu cơ.
Một số hoạt động của con người làm thay đổi sự phân bố của Se trong môi
trường. Trong công nghiệp bán dẫn và điện tử, trong công nghiệp hoá chất, trong
công nghiệp thuỷ tinh và trong nông nghiệp người ta đều sử dụng Se. Chính các
quá trình sản xuất này và bản thân các sản phẩm của chúng cũng đưa Se vào môi
trường làm thay đổi lại sự phân bố của Se. Điều này liên quan đến từng quốc gia
vì hàm lượng Se thấp hoặc cao trong đất dẫn đến các ảnh hưởng đến sức khoẻ
con người, việc sử dụng phân bón chứa các hợp chất Se của các nước Bắc Âu là
một ví dụ rõ rệt về sự can thiệp cố ý của con người đến sự phân bố Se trong môi
trường.
1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14,
11, 33, 40]
Nuoc.com.vn

Page 15


Selen được đưa vào cơ thể người thông qua chuỗi thức ăn, nước uống và không

khí. Tuy nhiên, thức ăn là con đường chính gây ra ô nhiễm selen. Sự phát hiện
selen là nguyên nhân của bệnh kiềm ở động vật ăn cỏ. Trước đó, bệnh kiềm ở gia
súc nhai lại được gán cho nguyên nhân súc vật thường xuyên uống nước có tính
kiềm. Về sau, bệnh này được xác định do nhiễm độc selen. Môi trường kiềm
trong đất và nước tạo điều kiện cho cây cỏ hấp thụ nhiều selen. Trong trường
hợp này, triệu trứng điển hình của gia súc là: rụng lông đuôi, lông bờm, móng
chân dị dạng và sút cân. Trường hợp cấp tính, súc vật bị rối loạn vận động, thị
lực bị giảm sút, chảy rãi, cuối cùng liệt cơ mà chết. Những nghiên cứu trên động
vật chứng tỏ selen ở liều cao và tác động lâu dài có thể gây ung thư gan.
Các hợp chất của selen như selen dioxit, hidro selenua và bụi của selen có thể
xâm nhập vào cơ thể qua con đường hô hấp, chúng phá hỏng hệ hô hấp, gan và
các cơ quan khác, có thể gây tử vong nếu liều lượng lớn hoặc thời gian tiếp xúc
dài.
Selen gây rối loạn đường hô hấp, gây chứng nhức đầu. Hợp chất selen rơi vào
da gây viêm da, ngứa da. Các axit của selen gây co giật, nôn mửa liệt thần kinh.
Đối với cơ thể động vật, nếu căn cứ vào hàm lượng thì selen được xếp vào
nguyên tố siêu vi lượng.
Từ những năm 60, nhiều công trình nghiên cứu cơ bản về vai trò sinh học của
selen trên cơ thể động vật và con người đã được tiến hành. Selen đã được xác
định là một trong những nguyên tố không thể thiếu được đối với cơ thể sống.
Selen thường kết hợp với chất đạm và tham gia các men chứa nhóm SeH... có
thể tương tự như các men chứa nhóm – SH. Selen có trong thành phần nhiều
men. Nó có mặt ở -galactoxiadoza của cơ thể để phân huỷ lactoza trong sữa, tạo
Nuoc.com.vn

Page 16


điều kiện tiêu hoá dễ dàng. Ngoài ra Se cần thiết cho nhiều men khác như ATPaza (Derialin-1996) và trioza-photphatdehydogenaza (Dicksum, Tappel-1969),
aspartat-aminotranferaza (Kiedriasev – 1979), alcoholdehydrogenaza...

Ở nồng độ thấp, selen kích thích hoạt động của nhiều men. Trong đó, có nhiều
men chỉ có hoạt tính khi có mặt của selen. Do đó gần đây người ta đã phát hiện
được một số bệnh xuất hiện ở những vùng thiếu selen.
Selen đảm bảo quá trình tổng hợp collagen và đảm bảo sự tổng hợp ADN và
ARN, đẩy mạnh quá trình tổng hợp Coenzim Q-16 là chất chống oxi hoá cần
thiết của cơ thể. Một phát hiện đối với chuột của các nhà khoa học úc cho thấy
rằng, sự thay đổi hàm lượng iot có liên quan đến selen.
Sự thiếu selen làm suy giảm đối với cả sự sinh sản và sự sinh trưởng của động
vật, do đó sự ảnh hưởng của nó lên sự sinh sản các động vật nuôi có thể là một
thảm khốc, và các chủ nuôi động vật khắp thế giới nhanh chóng nghĩ ra các
phương pháp bổ sung một lượng selen phù hợp vào các động vật nuôi của họ
trên các khu vực cần thiết. Thêm vào chức năng như dinh dưỡng cần thiết,
nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng selen dường như tăng các đáp ứng miễn dịch của
động vật, giúp cho chúng đề phòng chống lại bênh tật, do đó nó thực sự là
nguyên tố rất quan trọng. Selen đôi khi được mô tả như là “con dao hai lưỡi”.
Hàm lượng độc của nó gấp khoảng hàng trăm lần hàm lượng cần thiết.
Hàm lượng selen trong các thức ăn khác nhau có thể rất khác nhau, phụ thuộc
vào nồng độ selen trong môi trường và các hành động của con người ví dụ như
việc bổ xung selen vào nguồn cung cấp thức ăn. Hàm lượng selen được tìm thấy
là khoảng từ 0,4-1,5mg/kg trong gan, thận và đồ biển, 0,1-0,4 trong thịt, <0,1-0,8
mg/kg hoặc hơn nữa trong ngũ cốc hoặc sản phẩm của ngũ cốc; và <0,1-0,3

Nuoc.com.vn

Page 17


mg/kg trong hầu hết hoa quả và rau. Tuy nhiên ở các nước có hàm lượng selen
thấp trong đất thì hàm lượng selen trong thức ăn cũng có thể thấp hơn đặc biệt là
trong thịt, ngũ cốc và các thức ăn hàng ngày. Hàm lượng selen trung bình trong

sữa người là từ 0,013 đến 0,018 mg/l.
Hiện nay, người ta đã phát hiện có hơn 40 bệnh ở người và động vật được qui
cho là thiếu selen. Các kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho thấy mối quan hệ
giữa tình trạng thiếu selen và sự lan tràn bệnh Keshan, một căn bênh tim địa
phương endemic cardiomyopathy xuất hiện chủ yếu ở trẻ con (Keshan
Diselenaselen Reselenarch Group, 1979a,b). Các trường hợp mắc bệnh Kenshai
đã được công bố vào đầu năm 1907 ở tỉnh Heilongjiang thuộc Đông Bắc Trung
Quốc (Gu, 1983).
Bệnh Kashin-Beck là một căn bệnh viêm khớp xương mãn tính osteoarthropathy
địa phương xuất hiện ở miền Đông Siberia và một phần ở Trung Quốc (Sokoloff,
1985). Mặc dù nguyên nhân của nó không được nghiên cứu một cách chi tiết
nhưng các công trình ngày nay đã chỉ ra rằng thiếu selen là một trong những
nguyên nhân chính.
Shamberger & Frost (1969) đã đưa ra đầu tiên về quan hệ nghịch giữa hàm
lượng selen trong thức ăn gia súc và trong máu người, và tỉ lệ chết vì ung thư
trong các vùng thiếu selen khác nhau của Mĩ.
1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen
1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển
1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4]
Đặc điểm của nhóm phương pháp này là ảnh hưởng của một số ion kim loại có
thể gây nhiễm bẩn, gây sai số đáng kể. Ngày nay phương pháp phân tích trọng

Nuoc.com.vn

Page 18


lượng ít được sử dụng, nó được thay thể bằng các phương pháp công cụ cho độ
chính xác cao và đơn giản hơn.
Xác định As dựa trên việc kết tủa As2S3 bằng dithioaxetamit trong môi trường

axit HCl, hoặc H2SO4 hoặc HClO4 0,1N [44c]. Dung dịch chứa kết tủa được đun
trên bếp cách thuỷ, lọc lấy kết tủa sấy khô ở 2000C đến khối lượng không đổi,
rửa lại bằng nước cất và làm khô ở nhiệt độ 1700C. Cân kết tủa và tính hàm
lượng As tương ứng. Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng với mẫu có hàm
lượng As lớn và thực hiện qua nhiều công đoạn.
Người ta có thể tạo nhiều dạng kết tủa như Se, SeO2, piazoSeol... Tuy vậy đối
với phương pháp trọng lượng, việc kết tủa tách ra ở dạng Se nguyên tố là đáng
tin cậy nhất. Để làm kết tủa Se người ta thường dùng các chất như SO2,
hydrazin, hydroxylamin, hypophotphit, Na, SnCl2,... Để xác định vi lượng Se
trong hợp chất hữu cơ, người ta chuyển nó về dạng selenit, bằng cách phân huỷ
chất khảo sát trong bom vạn năng chứa Na2O2, sau đó khử selenit và cân nó dưới
dạng Se kim loại.
Phương pháp điện phân định lượng Se cũng đã được bắt đầu chú ý nghiên cứu
vào đầu những năm 1960, nhờ sử dụng cặp điện cựa Cu-Pt [105]. Khi đó Se
được tách ra dạng Cu2Se là dạng không bị hút ẩm và không bị thay đổi khi nung
đến nhiệt độ 1300C. Sai số của phương pháp này là 0,3%. Phương pháp này được
ứng dụng để xác định SeO2 trong kĩ thuật.
1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4]
Xác định As dựa trên phản ứng oxi hoá khử:
AsO32-+I2+H2O=AsO43-+2I-+2H+

Nuoc.com.vn

Page 19


phản ứng phụ thuộc vào nồng độ H+, vì vậy để phản ứng xảy ra theo chiều thuận
phải thực hiện trong điều kiện dư NaHCO3 (dung dịch có pH 8).
Chất chỉ thị là hồ tinh bột. Bằng phương pháp này cho phép xác định được hàm
lượng As từ 0,1% đến vài chục phần trăm. Ngoài ra còn có thể chuẩn độ trực tiếp

As3+ bằng dung dịch bromat.
Phương pháp chuẩn độ cơ bản được sử dụng để xác định Se4+ là chuẩn độ iot. Do
phương pháp nhạy, cần tách triệt để các nguyên tố ảnh hưởng đến phép xác định.
Chỉ thị dùng cho phép chuẩn độ có thế là chỉ thị hoá học hoặc chỉ thị điện hoá.
Phép chuẩn độ dựa trên việc dùng KI để khử H2SeO3:
SeO22- + 6H+ +4I-  Se + 2 I2 + 3 H2O
I2 sinh ra được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột
2 Na2S2O3 + I2  Na2S4O6 + 2 NaI
Phương pháp này xác định được đến 50 mg Se.
1.2.2. Các phương pháp phân tích công cụ
1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [12, 16, 17]
Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của chất phân
tích với một thuốc thử nào đó. Đo độ hấp thụ quang của phức màu ta sẽ biết
được nồng độ chất phân tích.
Có thể xác định As bằng thuốc thử bạc dietyldithiocacbamat, As trong dung dịch
phân tích sẽ được khử về asin bằng natri hydroborat ở môi trường pH=6, khí asin
được dẫn đi trong dòng N2 qua bình thuỷ tinh đựng chì axetat, sau đó được dẫn
vào bình chứa bạc dietyldithiocacbamat, ở đó As sẽ tạo phức màu đỏ với bạc
dietyl dithio cacbamat có bước sóng hấp thụ quang là 520nm. Trong phương

Nuoc.com.vn

Page 20