LUẬN văn CÔNG NGHỆ hóa NGHIÊN cứu PHƯƠNG PHÁP xác ĐỊNH hàm LƯỢNG CHÌ TRONG RAU XANH BẰNG máy QUANG PHỔ hấp THU NGUYÊN tử NGỌN lửa (f AAS)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
**********

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC
ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ
TRONG RAU XANH
BẰNG MÁY QUANG PHỔ
HẤP THU NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA
(F-AAS)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

HỌ TÊN SINH VIÊN

Th.S Nguyễn Thị Diệp Chi

Huỳnh Hữu Thọ

T.S Nguyễn Thị Hồng Nhân

MSSV: 2041675

K.S Phạm Thị Trúc Loan

Ngành CNHH – Khóa 30

Khoa Công Nghệ
Tháng 11/2008


Mục lục

MỤC LỤC
***   ***
PHẦN MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Mục tiêu đề tài

2

PHẦN TỔNG QUAN
2.1 Đại cương về chì

3

2.1.1 Tính chất nguyên tử

3

2.1.2 Tính chất vật lý

3

2.1.3 Tính chất hóa học

4

2.1.4 Độc tính của chì

4

2.1.5 Ứng dụng của chì trong đời sống

5

2.1.6 Chì và vòng tuần hoàn của chì trong tự nhiên

5

2.1.7 Các hợp chất vô cơ của chì

7

2.1.8 Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người

8

2.2 Các phương pháp xác định chì

8

2.2.1 Các phương pháp định tính chì

9

2.2.2 Các phương pháp định lượng chì

9

2.2.2.1 Phương pháp phân tích khối lượng

9

2.2.2.2 Phương pháp thể tích cromat

10

2.2.2.3 Phương pháp chuẩn độ complexon

11

2.2.2.4 Phương pháp Dithizon

11

2.2.2.5 Phương pháp cực phổ

12

2.2.2.6 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử

13

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

i


Mục lục

2.3 Giới thiệu phương pháp phổ hấp thu nguyên tử

14

2.3.1 Sự xuất hiện phổ hấp thu nguyên tử

14

2.3.2 Nguyên tắc của phép đo AAS

15

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo AAS

16

2.3.4 Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phép đo AAS

17

2.4 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử

18

PHẦN THỰC NGHIỆM
3.1 Cơ sở lý thuyết của phép đo

20

3.2 Quy trình chung của các thí nghiệm

21

3.3 Hoạch định thí nghiệm

21

3.4 Hóa chất và dụng cụ

22

3.4.1 Hóa chất

22

3.4.2 Dụng cụ

23

3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố xử lý mẫu đến kết quả đo

23

3.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ vô cơ hóa mẫu

23

3.5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia khi nung

24

3.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của lượng phụ gia khi nung

26

3.5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng pH trong quá trình chiết làm
giàu mẫu

28

3.5.5 Thí nghiệm 5: Dựng đường chuẩn

30

3.6 Đề xuất phương pháp xác định hàm lượng chì trong rau xanh

32

3.7 Đánh giá phương pháp

33

3.7.1 Thí nghiệm 6: Thí nghiệm tính hiệu suất của qui trình đã đề nghị

33

3.7.2 Tính giới hạn nồng độ phát hiện của qui trình đề nghị

35

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

ii


Mục lục

3.7.3 Tính độ không đảm bảo đo

36

3.7.3.1 Độ không đảm bảo chuẩn của khối lượng

36

3.7.3.2 Độ không đảm bảo chuẩn của nồng độ dung dịch gốc

36

3.7.3.3 Độ không đảm bảo thể tích chuẩn liên hợp

37

3.7.3.4 Độ không đảm bảo của nồng độ dung dịch chuẩn làm việc

37

3.7.3.5 Độ không đảm bảo của nồng độ chất cần phân tích
trong dung dịch đo

37

3.7.3.6 Độ không đảm bảo của hàm lượng chất cần phân tích
trong mẫu

38

3.7.3.7 Độ không đảm bảo mở rộng của hàm lượng

38

3.7.3.8 Biểu diễn kết quả

38

3.8 Tiến hành phân tích các mẫu rau muống, rau nhút và rau ngổ
tại các chợ ở thành phố Cần Thơ

38

3.8.1 Kết quả phân tích mẫu rau muống

39

3.8.2 Kết quả phân tích mẫu rau nhút

40

3.8.3 Kết quả phân tích mẫu rau ngổ

41

3.8.4 So sánh hàm lượng chì trong rau muống, rau nhút và rau ngổ

41

KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận

42

4.2 Kiến nghị

42

TÀI LIỆU THAM KHẢO

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

43

iii

Mục lục

PHẦN PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Độ không đảm bảo đo trong phân tích bằng kỹ thuật AAS

44

Phụ lục 2: Kết quả xử lý thống kê bằng phần mêm Minitab

48

Phụ lục 3: Yêu cầu dụng cụ và hóa chất

53

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

iv


PHẦN
MỞ ĐẦU


Phần mở đầu

1.1 Đặt vấn đề
Ông bà xưa có câu: “Đói ăn rau, đau uống thuốc”. Từ xưa đến nay, rau xanh
luôn là món ăn dân dã, bình dị và thường xuyên có mặt trong hầu hết các bữa ăn của

mỗi gia đình Việt Nam. Rau xanh cung cấp cho chúng ta rất nhiều Vitamin và
khoáng chất cần thiết cho cơ thể. Ngoài ra, còn có rất nhiều vị thuốc từ món ăn quen
thuộc này như: Rau giấp cá trị ho, đau họng, nổi đẹn ở miệng; quế đất trị no hơi; rau
má có tác dụng làm mát gan, giải độc; .v.v.
Tuy nhiên gần đây, tình trạng nhiễm kim loại nặng trong rau xanh đang trở nên
báo động và gây nhiều lo ngại cho mọi người. Các kim loại nặng thường có trong
rau là : Pb, As, Cd, Cu, Zn, .v.v. Đặc biệt là hàm lượng chì trong rau thường vượt
chỉ tiêu cho phép.(Theo QĐ03/CP và 86/CP- quy định tạm thời về sản xuất rau an toàn,
hàm lượng chì cho phép là từ 0,5 – 1 mg/kg).

Mặc dù chì trong rau không gây ngộ độc cấp tính cho người. Nhưng nếu sử
dụng phải nguồn rau xanh có hàm lượng chì cao thì độc chất chì sẽ tích tụ dần trong
cơ thể và sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.
Với mong muốn có một phương pháp xác định hàm lượng chì chính xác trong
rau xanh nhằm kiểm tra tính an toàn và đảm bảo nguồn rau xanh tốt cho mọi người.
Em đã kết hợp với phòng Hóa lý của Trung tâm Kỹ thuật và Ứng dụng Công nghệ
Cần Thơ thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng Chì trong
rau xanh bằng máy quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)”.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

1


Phần mở đầu

1.2 Mục tiêu đề tài
Trong khuôn khổ của một luận văn tốt nghiệp đại học đề tài hướng tới mục
tiêu:
 Nghiên cứu đề xuất quy trình xác định hàm lượng chì trong rau xanh bằng

máy quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), với hiệu suất trung
bình của quy trình trên 90%.
 Tiến hành phân tích một số mẫu rau muống, rau nhút và rau ngổ tại các chợ
ở thành phố Cần Thơ.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

2


PHẦN
TỔNG QUAN


Phần tổng quan

2.1 Đại cương về chì
Chì được viết tắt là Pb (xuất phát từ tiếng Latin: Plumbum) và có số nguyên tử
khối là 82. Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và dễ tạo hình. Chì có màu trắng
xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với không khí.

2.1.1 Tính chất nguyên tử [6, 7]
Khối lượng nguyên tử: 207,2 đ.v.
Bán kính nguyên tử: 180 (154) pm.
Cấu hình electron: [Xe]4f145d106s26p2.
Trạng thái oxi hóa: 4, 2 (lưỡng tính).
Cấu trúc tinh thể: Lập phương tâm mặt.

2.1.2 Tính chất vật lý [6, 7]
Trạng thái vật chất: Rắn.

Điểm nóng chảy: 327,61oC.
Điểm sôi: 1749oC.
Trạng thái trật tự từ: nghịch từ.
Nhiệt bay hơi: 179,5 kJ/mol.
Nhiệt nóng chảy: 4,77 kJ/mol.
Nhiệt dung riêng 128,61 J/(kg.oK).
Độ dẫn điện: 4,807,7 Ω-1.m-1.
Độ dẫn nhiệt: 28,9 W/(m.oK).

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

3


Phần tổng quan

2.1.3 Tính chất hóa học [1, 6, 7]
Phản ứng của chì với không khí: Bề mặt của chì luôn được bảo vệ bởi lớp oxit
chì, nên trong điều kiện bình thường chì không phản ứng với không khí. Nhưng khi
tăng nhiệt độ lên 600-800oC thì chì phản ứng với oxi trong không khí tạo thành
PbO.
2Pb + O2 → 2PbO
Phản ứng của chì với halogen: Chì phản ứng mạnh với F2 và Cl2 ở nhiệt độ
phòng tạo thành PbF2 và PbCl2. Khi bị đun nóng hợp chất này sẽ phân hủy tạo thành
chì kim loại và khí halogen.
Pb + F2 → PbF2
Pb + Cl2 → PbCl2
Phản ứng của chì với acid: Chì khó bị tác dụng bởi HCl và H2SO4 loãng.
Nhưng H2SO4 đặc đun nóng tác dụng với chì cho PbSO4 và khí SO3. Vì các muối
PbCl2 và PbSO4 là những muối khó tan nhưng với trong axit đậm đặc thì những

muối này chuyển thành hợp chất tan (H2PbCl4, Pb(HSO4)2). Chì hòa tan trong
HNO3 tạo thành chì nitrat và khí NO2.
Pb + 3HNO3 → Pb(NO3)2 + NO2 + 0,5H2 + H2O
Pb + 2H2SO4(đ, nóng) → PbSO4 + SO3 + H2 + H2O
Phản ứng của chì với base: Trong dung dịch kiềm, khi đun nóng chì phản ứng
giải phóng khí hydro.
Pb + 2NaOH(đ, nóng) + 2H2O → [Na2Pb(OH)4] + H2

2.1.4 Độc tính của chì [1]
Chì và các hợp chất của chì đều độc, các hợp chất chì càng dễ hòa tan càng
độc. Ngay cả các muối không tan của chì như cacbonat, sunfat khi vào đường tiêu
hóa cũng bị các men và acid ở dạ dày hòa tan một phần và gây độc.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

4


Phần tổng quan

Độc tính của kim loại chì với người lớn là:
 1000mg hấp thụ vào cơ thể một lần sẽ gây tử vong.
 10mg một lần trong mỗi một ngày sẽ gây nhiễm độc nặng trong vài tuần.
 1mg hàng ngày, sau nhiều ngày có thể gây nhiễm độc mãn tính.
Các muối chì có liều độc với người lớn là:
 Chì axetat: 1g.
 Chì cacbonat: 2 – 4g.
 Chì tetraetyl: nhỏ giọt 1/10ml trên da chuột cống sẽ gây chết trong vòng 18–
24 giờ.

2.1.5 Ứng dụng của chì trong đời sống [1]
Chì là thành phần quan trọng tạo nên ắc quy sử dụng cho xe.
Các hợp chất của chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn.
Các muối chì được sử dụng như thành phần màu và có tác dụng như một chất
chảy trong tráng men.
Chì dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân.

2.1.6 Chì và vòng tuần hoàn của chì trong tự nhiên [3, 4]
Chì là một trong các kim loại có ảnh hưởng nhiều đến ô nhiễm môi trường. Nó
có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể và gây nhiễm độc tới người, động vật, thực
vật trên cạn và thuỷ sinh qua dây chuyền thực phẩm.
Những quặng chì quan trọng trong tự nhiên là: PbS, PbCO3, PbSO4. Giá trị
trung bình của chì trong vỏ trái đất là 16 mg/Kg. Trong sinh quyển, chì có trữ lượng
gần 5000.103 tấn, trong đó có ít nhất 5% trong cơ thể sống 95% còn lại tồn tại trong
thực vật.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

5


Phần tổng quan

Sơ đồ đơn giản vòng tuần hoàn của chì trong môi trường:

Hình1: Vòng tuần hoàn của chì
Có thể nhận thấy 95% tổng lượng phát xạ các hợp chất của chì đi vào khí
quyển là do hoạt động nhân tạo. Còn các hoạt động núi lửa, bụi biển và thực vật chỉ
phát xạ một lượng chì không đáng kể. Do hoạt động nhân tạo mà hàm lượng chì
trong khí quyển từ thời tiền sử là 0,6 ng/m3 đã lên tới 3,7 ng/m3. Ở đô thị hàm lượng

chì trong không khí lên tới 0,5 – 10 µg/m3, ở những nút giao thông có khi lên tới 30
µg/m3. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sử dụng xăng pha chì trong các động
cơ phương tiện giao thông.
Thời gian lưu trung bình của các hợp chất vô cơ chì trong không khí là 14
ngày. Do quá trình tích tụ và lắng đọng, các hợp chất này được giữ lại ở bề mặt trái
đất và đại dương.
Trong thủy quyển, tồn tại các hợp chất chì Pb2+ được hydrat hóa, các dạng
muối hòa tan hay cũng có thể tồn tại chì ở dạng huyền phù,…Trong nước ngầm

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

6


Phần tổng quan

chứa chì ít hơn (0,01 mg/L) nước biển (0,03 mg/L). Trong nước cấp chảy qua các
đường ống dẫn bằng chì có thể thấy lượng chì trong nước lên tới 100 µg/L. Các hợp
chất chì ở dạng hòa tan hay huyền phù sẽ theo dòng chảy ra biển. Một phần đáng kể
các hợp chất chì đi vào cơ thể sống theo dây chuyền thực phẩm hoặc được giữ lại ở
lớp trầm tích.
Việc phát thải chì vào khí quyển do hoạt động nhân tạo chừng khoảng 440.103
tấn/năm trong đó do sử dụng các nhiên liệu.

2.1.7 Các hợp chất vô cơ của chì [1, 6]
PbO (massicot và litharge): ít hòa tan trong nước, dùng chế tạo chì axetat và
chì cacbonat, chế tạo ắc quy (làm tấm cách, thẻ plaque).
Pb(OH)2: chì hydrat, do kiềm và muối chì hòa tan tạo thành, là bột trắng, mất
nước ở 130oC, ít tan trong nước.
Pb3O4: minium chì. Đun chì từ 300 – 400oC sẽ được minium, tức là PbO

(massicot) bị oxi hóa. Minium là bột đỏ, hầu như không tan trong nước. Có thể bị
phân huỷ khi đun nóng tạo thành protoxit chì PbO2, PbO và oxi.
PbO2: chì bioxit có màu nâu, là chất oxi hóa mạnh.
PbS: chì sunfua trong thiên nhiên là gallen dùng chế tạo kim loại, sơn, verni.
PbCl2: chì clorua là bột màu trắng, ít tan trong nước lạnh, nóng chảy ở 500oC
sẽ mất bớt Cl, thêm oxi thành oxi clorua màu vàng làm bột màu.
PbSO4: chì sunfat là bột màu trắng dùng để pha sơn.
PbCrO3: chì Crommat là bột màu vàng, dùng làm sơn.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

7


Phần tổng quan

2.1.8 Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người [1]
Do độc tính của chì cao nên nó có thể gây tác hại cho toàn cơ thể, có thể tóm
tắt như sau:
 Tác hại đến hệ thống tạo máu của cơ thể:
Ví dụ:
- Gây rối loạn tổng hợp hồng cầu máu (Hemoglobin).
- Ảnh hưởng đến hình thái tế bào, làm giảm tuổi thọ hồng cầu và gây thiếu
máu.
 Tác hại đến hệ thần kinh:
Gây bệnh não do chì (vật vã, dễ cáu giận, nhức đầu, mỏi cơ, hoang tưởng, mất
trí nhớ, co giật, hôn mê). Nếu khỏi để lại di chứng teo vỏ não, tràn dịch não, ngu
đần mất cảm giác.
 Tác hại đến thận:
Gây tổn thương ống thận dẫn đến bệnh thận mãn tính không phục hồi.

 Tác hại đến tiêu hóa:
Cơn đau bụng chì do táo bón, tăng copropophirin niệu, tăng hồng cầu hạt kiềm,
thiếu máu.
 Tác hại đến tim mạch:
Tăng huyết áp (không rõ do tác hại trực tiếp đến mạch máu hay do hậu quả ảnh
hưởng đến thận).

2.2 Các phương pháp xác định chì
Sự phân tích các chất có thể được tiến hành với mục đích xác định thành phần
định tính hoặc định lượng của chúng. Để phù hợp với mục đích đó, người ta phân
biệt phân tích định tính và định lượng.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

8


Phần tổng quan

2.2.1 Các phương pháp định tính chì [2, 9]
 Dung dịch chứa Pb2+ tác dụng với NaOH tạo thành Pb(OH)2 kết tủa màu
trắng. Kết tủa này tan trong NaOH dư.
Phương trình phản ứng:
Pb2+ + 2NaOH → Pb(OH)2 + 2Na+
Pb(OH)2 + 2NaOHdư → Na2(PbO2) + 2H2O
 Dung dịch chứa Pb2+ tác dụng với dung dịch KI tạo thành PbI2, là chất kết
tủa, tinh thể màu vàng, tan trong nước sôi. Để nguội kết tinh lại thành vảy
màu vàng óng ánh.
Phương trình phản ứng:
Pb2+ + 2KI → PbI2 + 2K+

 Ion chì Pb2+ tác dụng với các gốc SO42-, CrO42- hay MoO42- tạo thành kết tủa
có màu trắng.
Phương trình phản ứng:
Pb2+ + SO42- → PbSO4
Pb2+ + CrO42- → PbCrO4
Pb2+ + MoO42- → PbMoO4

2.2.2 Các phương pháp định lượng chì
2.2.2.1 Phương pháp phân tích khối lượng [2, 9]
 Nguyên tắc
Dựa trên phản ứng tạo kết tủa của chì với các gốc SO42-, CrO42- hay MoO42-.
Rồi lọc, rửa, sấy sau đó đem cân. Từ khối lượng cân được suy ra nồng độ chì của
dung dịch cần phân tích.
Pb2+ + SO42- → PbSO4

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

9


Phần tổng quan

Pb2+ + CrO42- → PbCrO4
Pb2+ + MoO42- → PbMoO4
 Ưu điểm
Cho phép xác định Pb2+ với hàm lượng lớn. Phương pháp đơn giản dễ thực
hiện và rẻ tiền.
 Nhược điểm
Độ chọn lọc thấp, phương pháp này bị ảnh hưởng bởi các ion kim loại cũng
đồng thời tạo kết tủa với các gốc SO42-, CrO42- hay MoO42- như Ba2+, Ca2+, Sr2+, ...

Chỉ thực hiện được đối với những mẫu có nồng độ chì cao. Ngưỡng phát hiện lớn
và độ chính xác không cao.

2.2.2.2 Phương pháp thể tích cromat [2, 9]
 Nguyên tắc
Kết tủa cromat chì trong dung dịch axetat amoni đã được axit hóa bằng
CH3COOH rồi hòa tan nó bằng hỗn hợp clorua (NaCl + HCl) sau đó thêm một
lượng KI (không cho quá dư KI vì sẽ tạo nên kết tủa PbI2 có màu vàng ánh, làm cho
việc phân biệt sự đổi màu của dung dịch trở nên rất khó khăn) vào dung dịch và
chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng Na2S2O3. Dung dịch từ màu tím chuyển sang không
màu.
2Pb(CH3COO)2 + K2Cr2O7 + H2O → 2PbCrO4 + 2CH3COOK + 2CH3COOH
2PbCrO4 + 4HCl → 2PbCl2 + H2Cr2O7 + H2O
H2Cr2O7 + 6KI + 12HCl → 2CrCl3 + 6KCl + 7H2O + 3I2
2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

10


Phần tổng quan

 Ưu điểm
Phương pháp đơn giản dễ thực hiện và rẻ tiền. Cho phép xác định Pb2+ với hàm
lượng lớn.
 Nhược điểm
Giới hạn phát hiện lớn. Chỉ thực hiện được đối với những mẫu có nồng độ chì
cao.

2.2.2.3 Phương pháp chuẩn độ complexon [2, 9]
 Nguyên tắc
Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: cho Pb2+ tác dụng với một lượng dư chính
xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn2+ với chỉ
thị là ET-00.
Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+
H2Y2- (dư) + Zn2+ = ZnY2- + 2H+
ZnInd (đỏ nho) + H2Y2- = ZnY2- + HInd (xanh)
 Ưu và nhược điểm
Ưu và nhược điểm của phương pháp này tương tự phương pháp thể tích
cromat.

2.2.2.4 Phương pháp Dithizon [10]
 Nguyên tắc
Mẫu được phân hủy trong môi trường acid với hàm lượng chì ở mức độ µg/L.
Cho thêm vào mẫu chất khử Citrat-Cyanua Amon và Dithizon sau đó lắc chiết bằng
Chloroform. Dithizonat chì tạo thành có màu đỏ tía. Đo cường độ màu tại bước
sóng 510nm. Từ cường độ màu đo được kết hợp với đường chuẩn suy ra nồng độ
chì trong dung dịch.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

11


Phần tổng quan

 Ưu điểm
Nồng độ cực tiểu có thể phát hiện: 1µg/10ml dung dịch. Độ chính xác và độ
nhạy cao. Có thể phân tích chì ở hàm lượng vi lượng.

 Nhược điểm
Trong dung dịch Cyanua Amon loãng (pH = 8.5 – 9.5), Dithyzon tạo phức màu
với Bi, Sn và Tl.
Trong dung dịch Cyanua Amon đặc hơn (pH = 10 – 11.5), Dithyzonat của các
kim loại trên sẽ không bền và chỉ bị chiết một phần.
Dithyzon trong chloroform cũng bị hấp thu ở bước sóng 510nm. Vì vậy lượng
dư Dithyzon trong mẫu phân tích, mẫu chuẩn và mẫu trắng phải bằng nhau. Điều
này rất khó thực hiện.

2.2.2.5 Phương pháp cực phổ [10]
 Nguyên tắc
Phương pháp phân tích cực phổ ghi lại sự biến thiên của cường độ dòng theo
sự thay đổi thế áp vào hai điện cực trong quá trình điện phân trên điện cực chỉ thị
giọt thủy ngân. Thế của chì là -0,41V.
Định lượng bằng phương pháp cực phổ được dựa theo phương trình Ilkovic
Id = 605 * n * D1/2 * m2/3 * t1/6 * C
Trong đó Id: cường độ dòng giới hạn khuyếch tán.
n: số e tham gia phản ứng điện cực.
D: hệ số khuyếch tán (cm2/giây).
m: tốc độ chảy của thủy ngân (mg/giây).
t: chu kì rơi của giọt (giây).
C: nồng độ chất phân tích (M).

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

12


Phần tổng quan

 Ưu điểm
Bằng phương pháp này có thể phân tích định tính và định lượng hầu hết các
ion vô cơ, hàng chục vạn các chất hữu cơ một cách nhanh chóng chính xác, rẻ tiền
khi nồng độ của chúng trong khoảng 10-3 đến 10-5M.
 Nhược điểm
Trên thực tế bao giờ cũng ghi được một dòng điện ngay cả khi ta đo những
dung dịch không chứa chất điện hoạt. Dòng tụ điện chính là nguyên nhân gây ra
hiện tượng nghịch lý trên. Bản chất của dòng tụ điện này không có liên quan đến
phản ứng trao đổi điện tử mà do sự xuất hiện của lớp điện cực kép trên ranh giới
tiếp xúc giữa kim loại và dung dịch chất điện ly. Đây là nguyên nhân làm cho
phương pháp này không đo được dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 10-5.

2.2.2.6 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử [5, 10]
 Nguyên tắc
Phương pháp phân tích này dựa trên cơ sở đo phổ hấp thu nguyên tử của
nguyên tố chì. Khi chiếu chùm tia bức xạ có bước sóng đơn sắc qua đám hơi
nguyên tử chì, các nguyên tử tự do chì sẽ hấp thu các tia xạ có bước sóng 217nm.
So sánh cường độ tia xạ này trước và sau khi chiếu qua đám hơi nguyên tử chì tự do
sẽ tính được cường độ hấp thu tia xạ của các nguyên tử chì từ đó suy ra được nồng
độ chì trong dung dịch theo định luật Lambert Beer.
 Ưu điểm
Phép đo phổ hấp thu nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Đồng
thời cũng do độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không cần làm giàu mẫu khi
phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian và không cần dùng nhiều
hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác cũng tránh được sự nhiễm bẩn
mẫu khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp. Đó cũng chính là một ưu điểm lớn của
phép đo phổ hấp thu nguyên tử. Kết quả rất ổn định, sai số nhỏ.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

13


Phần tổng quan

 Nhược điểm
Nhược điểm chính của phương pháp này là chỉ cho chúng ta biết thành phần
nguyên tố của chất trong mẫu phân tích, mà không chỉ ra được trạng thái liên kết
nguyên tố trong mẫu. Vì thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hóa học
của nguyên tố mà thôi. Mặt khác do có độ nhạy rất cao nên sự nhiễm bẩn ảnh hưởng
rất lớn đến kết quả đo. Hệ thống máy AAS phức tạp tinh vi và đắt tiền nên cần phải
có kỹ sư trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc máy.

2.3 Giới thiệu phương pháp phổ hấp thu nguyên tử [5]

2.3.1 Sự xuất hiện phổ hấp thu nguyên tử
Như chúng ta đã biết, vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là
phần tử cơ bản nhỏ nhất còn giữ được tính chất của nguyên tố hóa học. Nguyên tử
lại bao gồm hạt nhân nguyên tử ở giữa và các electron chuyển động xung quanh.
Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng
lượng dưới dạng bức xạ. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu
một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì nguyên tử
tự do sẽ hấp thu các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ
mà nó có thể phát ra được trong quá trình bức xạ của nó. Quá trình đó gọi là quá
trình hấp thu năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên
tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thu nguyên
tử.
Nếu gọi năng lượng của tia sáng bị nguyên tử hấp thu là E thì ta có:
E = (Em – Eo) = h
E = h.c/

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

14


Phần tổng quan

Trong đó Eo và Em là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và trạng
thái kích thích; h là hằng số Plank; c là tốc độ của ánh sáng trong chân không;  là
độ dài sóng của vạch phổ hấp thu.

2.3.2 Nguyên tắc của phép đo AAS
Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thu nguyên tử của một
nguyên tố được gọi là phép đo phổ hấp thu nguyên tử (phép đo AAS). Cơ sở lý
thuyết của phép đo này là sự hấp thu năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự
do ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong
môi trường hấp thu. Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thu nguyên tử của
một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau đây:
 Chọn các điều kiện và một loạt trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử
tự do. Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu, những trang bị để thực
hiện quá trình này được gọi là hệ thống nguyên tử hóa mẫu. Nhờ đó chúng ta
có được đám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố trong mẫu phân
tích. Đám hơi này chính là môi trường hấp thu bức xạ và sinh ra phổ hấp thu
nguyên tử.
 Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám
hơi nguyên tử vừa điều chế được ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác
định trong đám hơi đó sẽ hấp thu những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ
hấp thu của nó. Ở đây, phần cường độ của chùm tia sáng đã bị một loại

nguyên tử hấp thu là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi trường hấp thu.
Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứu được
gọi là nguồn phát bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
 Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng,
phân ly và chọn một vạch phổ hấp thu của một nguyên tố cần nghiên cứu để
đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thu của vạch phổ hấp

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

15


Phần tổng quan

thu nguyên tử. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ
này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân
tích.

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo AAS
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo phổ hấp thu nguyên
tử rất đa dạng và phức tạp, có khi xuất hiện và cũng có khi không xuất hiện, có ảnh
hưởng hay không là tùy thuộc vào thành phần của mẫu phân tích và chất nền của
nó. Có thể chia các yếu tố ảnh hưởng ra thành 6 nhóm như sau:
Nhóm 1: Các thông số của hệ máy đo phổ. Các thông số này cần được khảo sát
và chọn cho từng trường hợp cụ thể. Thực hiện quá trình này chính là quá trình tối
ưu hóa các thông số của máy đo cho một đối tượng phân tích.
Nhóm 2: Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu. Các yếu tố này thể hiện rất khác
nhau tùy thuộc vào kỹ thuật được chọn để thực hiện quá trình nguyên tử hóa mẫu.
Nhóm 3: Kỹ thuật và phương pháp được chọn để xử lí mẫu. Trong công việc
này nếu làm không cẩn thận sẽ có thể làm mất hay làm nhiễm bẩn thêm nguyên tố

phân tích vào mẫu. Vì thế, với mỗi loại mẫu ta phải nghiên cứu và chọn một quy
trình xử lí phù hợp nhất để không làm mất hay nhiễm bẩn mẫu.
Nhóm 4: Các ảnh hưởng về phổ như sự hấp thu nền, sự chen lấn của các vạch
phổ và sự hấp thu của các hạt rắn.
Nhóm 5: Ảnh hưởng của các yếu tố vật lí. Độ nhớt và sức căng bề mặt của
dung dịch mẫu ảnh hưởng tới tốc độ dẫn mẫu do đó ảnh hưởng đến hiệu suất
aerosol hóa và từ đó mà ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
Nhóm 6: Các yếu tố hóa học. Các yếu tố này rất đa dạng và phức tạp. Các ảnh
hưởng hóa học thường có thể dẫn đến kết quả theo bốn hướng sau:
 Làm giảm cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích do tạo thành các
hợp chất bền nhiệt khó hóa hơi.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

16


Phần tổng quan

 Làm tăng cường độ vạch phổ do tạo thành các hợp chất dễ hóa hơi và dễ
nguyên tử hóa.
 Sự tăng cường vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu
là những hợp chất dễ hóa hơi.
 Sự giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của
mẫu là những hợp chất bền nhiệt, khó hóa hơi.

2.3.4 Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phép đo AAS
Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thu nguyên tử là
phân tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các mẫu khác nhau của các chất
hữu cơ và vô cơ. Với các trang bị và kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp này

người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại và một số á kim đến giới hạn
nồng độ cỡ ppm (microgam) bằng kỹ thuật F-AAS, và đến nồng độ ppb (nanogam).
Trong khoảng 10 năm nay, phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử đã
được sử dụng khá phổ biến để xác định các kim loại trong mẫu quặng đất, đá, nước
khoáng, các mẫu y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm
nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v. Ở
nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp hấp thu nguyên
tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại. Bên cạnh
các kim loại, một số á kim như: Si, P, S, Se, Te cũng được xác định bằng phương
pháp phân tích này. Các nguyên tố như: C, Cl, O, N không được xác định trực tiếp
bằng phương pháp này vì vạch phân tích của các nguyên tố này thường nằm ngoài
vùng phổ của các máy quang phổ hấp thu thông dụng (190 – 900 nm). Trong khi đó
các vạch phổ đặc trưng của C là 165 nm, O là 130,20 nm .v.v. Do đó muốn phân
tích các nguyên tố này cần có bộ đơn sắc đặc biệt. Cho đến nay, theo phương pháp
phân tích trực tiếp có đối tượng chính là phân tích lượng vết của các kim loại. Còn
các anion, các á kim, các chất hữu cơ không có phổ hấp thu nguyên tử do đó phải
xác định gián tiếp thông qua một kim loại có vạch phổ hấp thu nguyên tử nhạy nhờ

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

17


Phần tổng quan

phản ứng hóa học trung gian có tính chất định lượng, như phản ứng tạo kết tủa
không tan, đẩy kim loại, hòa tan kim loại v.v. giữa kim loại đo phổ và chất cần phân
tích. Đây là một đối tượng mới, đang được nghiên cứu và phát triển.

2.4 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử [5, 10]

Ta có thể mô tả minh hoạ một hệ thống máy đo phổ hấp thu nguyên tử theo sơ
đồ sau:
Bộ đơn sắc

Bộ cảm ứng

Nguồn
phát xạ

Hệ thống

Mẫu

nguyên tử hóa

microcomputer

Hình 2: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thu nguyên tử

Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thu nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thu
nguyên tử cần có các bộ phận cơ bản sau:
Phần 1
Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng (vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố
cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thu chứa các nguyên tử tự do của
nguyên tố. Đó là các đèn catốt rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực
(EDL), hay nguồn phát xạ liên tục đã được biến điệu.
Phần 2
Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo theo hai
loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu. Đó là kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

18