LVTN 2008 xác định hàm lượng kẽm trong nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC TH ÁI NG U Y ÊN
K H O A K H O A HỌC T ự N H IÊN VÀ X Ã H Ộ I

TRẦN ĐỨC TH ỦY

XÁC Đ ỊNH H À M LƯỢNG K ẼM TR O N G NƯỚC BA N G

phương

PH Á P Q UANG PHỔ H ẤP TH Ụ N G U Y Ê N TỬ

LUẬN VĂN TỐT N G H IỆ P Đ Ạ I HỌC
NG ÀNH H Ó A
CH U Y ÊN NG H ÀNH : H Ó A PH ÂN T ÍC H

G iáo viên hướng dẫn: Th.s Phạm T hị Thu Hà
Lớp .ẾC ử nhân hóa K2

J U J ít
B Ạ I H Ọ C THÁI N G U Y ỀN
k h o a k h o a h ọ c Tự NHIEN VÀ XÃ HỎI

THƯ VIỆN

THÁI NGUYÊN - 2008
&


ĐẠI HỌC TH ÁI NG U Y ÊN
K H O A K H O A HỌC T ự N H IÊN VÀ XÃ H Ộ I

TRẦN ĐỨC TH ỦY

XÁC Đ ỊN H H À M LƯỢNG K ẼM TRO NG NƯỚC BẰ N G

phương

PH Á P Q UANG PHỔ H ẤP TH Ụ N G U Y Ê N TỬ

LUẬN YÃN TỐT N G H IỆ P Đ Ạ I HỌC
NG ÀNH H Ó A
CH U Y ÊN NG H ÀNH : H Ó A PH ÂN T ÍC H

G iáo viên hướng dẫn: Th.s Phạm T hị Thu Hà
Lớp .ể C ử nhátt hóa K2

J U J Ü
R Ạ I H Ọ C THÁI N G U V ÊN
k h o a k h o a h ọ c Tự NHIÊN VÀ XÃ HỎI

THƯ VIỆN

THÁI NGUYÊN - 2008


MỞ ĐẦU

Nước sạch là nhu cầu quan trọng thiết yếu trong đời sống con người. Từ
lâu trong quá trình đấu tranh sinh tồn và phát triển, con người đã sử dụng các
nguồn nước khác nhau phục vụ sinh hoạt duy trì và phát triển cuộc sống. Công
nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta đã tiến hành được hơn 10 năm nay và đã đạt

được những thành tựu to lớn, bộ mặt của đất nước đang thay đổi từng ngày,
mỗi ngày một hiện đại hơn, một rực rỡ hơn. Tuy nhiên, điều tất yếu gắn liền
với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là sự ô nhiễm môi trường
nước, dược biểu hiện như: N hiệt độ, màu sắc, mùi vị ... biến đổi, hàm lượng
các chất dinh dưỡng tăng cao gây ra hiện tượng phù dưỡng trong nguồn nước.
Đặc biệt nghiêm trọng là sự ô nhiễm các kim loại nặng, trong đó có kẽm. Mặc
dù chiếm m ột tỷ lệ rất nhỏ (0,07% trọng lượng cơ thể) nhưng chúng là những
nguyên tố vi lượng có vị trí quan trọng trong tất cả các phản ứng chuyển hóa
trong tế bào. Và rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con người và
động vật, tuy nhiên hàm lượng của chúng tăng cao quá mức tiêu chuẩn cho
phép gây ra ảnh hưởng nguy hiểm cho sức khỏe con người và động vật.
Với thực trạng đó, để góp phẩn vào công tác kiểm tra chất lượng nguồn
nước trước khi sử dụng cho sinh hoạt cũng như nước thải ra ngoài môi trường,
chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài " Xác định hàm lượng kẽm trong nước
bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử". Nhiệm vụ đặt ra cho đề tài là:
- Tối ưu hóa điều kiện xác định Zn bằng phương pháp F - AAS.
- ứ n g dụng để xác định một số mẫu thực.


CÁC CHỮ VIÉT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

A: A b so rb an ce (độ hấp thụ).
A A S: A to m ic A b so rb an ce S pectrom etry (p hép đo q u an g phổ hấp thụ
n g u y ên tử).
F - A A S: Flam e - A tom ic A b so rb an ce S p ectro m etry (p h ép đo qu an g phô
hấp thụ n g u y ên tử ngọn lửa).
G F - A A S : G rap h ite F u rnace - A tom ic A b so rb an ce S p ectrom etry (p h ép
đo q u an g phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit).
H P L C : H igh P erfo rm an ce L iquid C h ro m ato g rap h y (p h ư ơ n g pháp sac ký
lỏng hiệu n ăn g cao).

IC P - A E S: Inductively C o u p led P lasm a - A to m ic E m issio n S p ectro m etry
(p h ư ơ n g p háp q u an g p hổ n g uyên tử kết hợp p lasm a cao tân cảm ứng).
W H O : W o rld H ealth O rg an izatio n (tổ chức Y tế T hế giới).
U N IC E F : T he U nited N atio n s C h ild re n ’s F u n d (quỹ nhi đ ồ n g L iên H ợp
Q uốc).
ppm : p art p er m illio n (m ộ t p hần triệu),
ppb: p art p er b illio n (m ột p hần tỉ).
H C L : H o llo w C ath o d e L am p (đèn cato t rồng).
E D L : E lectro d eless D isch arg e L am p (đèn k h ô n g điện cực).
E D T A : A cid ety len d iam in teraax etic (hay co m p le x o n II).


MỤC LỤC

C H U Ơ N G 1: T Ổ N G Q U A N V Ề N Ư Ớ C ................................................................. .... 1

1.1. Giới thiệu về n u ớ c .......................................................................................... ... 1
1.1.2. T inh h ìn h ô n h iễm nước [5, 6 , 8 J ............................................................. ... 3
1.1.3. N g u ồ n gốc củ a kim loại n ặng và ion Z n2+ trong nước [5, 8 , 9, 13]

4

1.1.3.1. N g uồn gốc của các kim loại n ặ n g ........................................................4
1.1.3.2. N g u ồ n g ố c ion Z n 2+ trong n ư ớ c ........................................................ ... 5

1.2. Giới thiệu vài nét về nguyên tô k ẽ m ....................................................... ....5
1.2.1. T rạn g thái thiên nhiên và phương pháp đ iều c h ế [21 ] ...................... ....6
1.2.2. T ín h ch ất lý học [20, 2 6 1 ............................................................................ ....6
1.2.3. T ính ch ấ t h ó a học [4, 2 1 ] ...............................................................................7
1.2.4. M ột số hợp ch ất củ a kẽm [ 19, 2 1 ] ........................................................... ... 8

1.2.5. T ác d ụ n g sinh lý, sinh h ó a của kẽm [25, 2 9 ] ....................................... ...9

l ẽ3. Các phương pháp xác định k ẽ m ...................................................................11
1.3.1. C ác phương p háp h ó a h ọ c ..............................................................................11
1.3.1.1. Phương p h áp phân tích khối lượng [1 8 ,3 1 , 3 2 ] ........................... ... 11
1.3.1.2. Phương p h áp p h ân tích thể tích [10, 27, 3 3 ] ......................................12
1.3.2. C ác phương p h áp công c ụ ........................................................................... .. 12
1.3.2.1. Phương p h áp cực phổ 11 6 ] .......................................................................12
1.3.2.2. Phương p h áp V on - A m pe h ò a tan [7, 1 7 ] .........................................13
1.3.2.3. Phương p háp trắc q u an g [ 3 7 ] ............................................................... ..15
1.3.2.4. Phư ơng p h áp phổ h ấp thụ p hân tử u v - V IS [23, 3 5 ] ................ ...16
1.3.2.5. Phương p h áp q u an g phổ hấp thụ n g u y ên tử ( A A S ) ..................... ...17
1.3.2.6. Phương p h áp p hổ p h át xạ n gu y ên tử (A ES) [ 1 2 ] .......................... ..18


1.3.2.7. Phương p h áp sắc k ý ............................................................................... ....18
1.3.2.7.1. Phương p háp sắc ký lỏng hiệu q u ả H P L C và F I A ................. ....18
13 .2 .7 .2 . Phương pháp sắc ký điện di m ao quản H PC E C [ 3 6 ] ............ ....19
C H U Ơ N G 2: N Ộ I D U N G V À PH U Ơ N G PH Á P N G H IÊ N c ú u .................. ... 20

2.1. Đỏi tưựng và phương pháp nghiên c ứ u .................................................. ... 20
2.2. Nội dung nghiên c ứ u .................................................................................... ....20
2.3. Giới thiệu phưưng pháp phổ hấp thụ nguyên t ử ....................................21
2.3.1. N gu y ên tắc phép đ o ......................................................................................... 21
2.3.2. T ran g bị p hép đ o ...............................................................................................22

2ế4. Hóa chất và thiết bị nghiên c ứ u ............................................................... ....23
2.4.1. T h iết bị m áy m ó c .......................................................................................... ...23
2.4.2. H óa chất sử d ụ n g .......................................................................................... ... 23
2.4.3. D ụng c ụ .......................................................................................................... ....24

C H U Ơ N G 3: K Ê T q u ả n g h i ê n c ú u v à b à n l u ậ n ................................. 25

3 ểl. Khả» sát các điều kiện đo phổ của k ẽ m ................................................ ... 25
3.1.1. K h ảo sát các thô n g số đo p h ổ .......................................................................25
3.1 , l ỗl . C họn vạch p h ổ ......................................................................................... ...25
3 .1 .1 .2 . K h ảo sát ảnh hưởng của m ột số n g u y ên tố có tro n g m ẫu có
vạch đo gần với vạch đo củ a n g uyên tố phân t í c h ................................................ ...25
3 .1 .1 .3 . K hảo sát cường độ d ò n g đ è n ..................................................................26
3 .1 .1 .4 . K he đo của m áy phổ hấp thụ ngu y ên t ử .......................................... ...27
3.1.2. Đ iều kiện n g uyên tử hóa m ẫ u ......................................................................28
3.1 .2 .1 . T h àn h p hần hỗn hợp k h í đốt tạo ra n g ọ n l ử a ................................. ..28
3 .1 .2 .2 . C hiều cao c ủ a đèn n g uyên tử h ó a m ẫ u ...............................................29


3.1.2.3. T ốc đ ộ dẫn m ẫ u .......................................................................................... 29
3.1.3. T óm tắt các điều kiện thực n g hiệm đ ã c h ọ n ............................................29

3.2ẾCác yếu tô ảnh hưởng đến phép đ o ......................................................... ...30
3.2.1. Ả nh hưởng củ a loại axit và nồng độ a x i t ..................................................30
3.2.2. K hảo sát sơ bộ th àn h phần của n ư ớ c ...................................................... ... 31
3.2.3. Ả nh hưởng c ủ a c a tio n .....................................................................................32
3.2.4. Á nh hưởng củ a a n i o n ...................................................................................
3.2.5. K hảo sát ảnh hưởng của tổng cation và a n i o n ........................................37

3.3. Đánh giá c h u n g .............................................................................................. ...38
3.3.1. K hoảng tu y ến tính củ a p hép đo F - A A S cho Z n .................................. 38
3.3.2. G iới h ạn p hát h i ệ n ........................................................................................ ...40
3.3.3. T ổ n g hợp các đ iều k iện xác định Z n ...................................................... ...41
3.3.4. Sai số và đ ộ lặp lại của phép đo F - A A S xác định Z n ........................41
3.3.4.1. Sai số của phép đ o .................................................................................. ...41

3.3.4.2. Độ lặp lại của phép đ o ..........................................................................43
3.4. ứng dụng phương pháp F - AAS đê xác định hàm lượng kẽm
trong n ư ớ c ................................................ .................................................................... 44
3.4.1. X ử lý m ẫ u .........................................................................................................44
3.4.2. Q uy trìn h phân tích m ẫ u ............................................................................. ..44
3.4.3. M áy m óc và d ụ n g cụ h ó a c h ấ t .....................................................................45
3.4.4. T iến h àn h p hân t í c h ...................................................................................... ..45
K Ế T L U Ậ N ....................................................................................................................... .. 49
TÀ I L IỆ U T H A M K H Ả O ............................................................................................

50

PH Ụ L Ụ C ...........................................................................................................................

54


Trần Đức Thủy - Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
l ếl . GIỚI THIỆU VỂ NƯỚC
1.1.1.Vài nét về nước [38]
Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hiđrô và một nguyên tử ôxy. v ề
mặt hình học thì phân tử nước có góc liên kết là 104,45°. Do các cặp điện tử tự
do chiếm nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ
o

diện. Chiều dài của liên kết o - H là 0,9584 A .

H

V

Ì04.45'

Hình l:Phân tử nước
Do ôxy có độ ám điện cao hơn hiđrô. Việc cấu tạo thành hình ba góc và
việc tích điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đến cực tính
dương ở các nguyên tử hiđrô và cực tính âm ở nguyên tử ôxy, gây ra sự lưỡng
cực. Dựa trên hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử ôxy, lý thuyết VSEPR đã
giải thích sự sắp xếp thành góc của hai nguyên tử hiđrô, việc tạo thành
m om ent lưỡng cực và vì vậy mà nước có tính chất đặc biệt.

H
Hình 2: Tính lưỡng cực của phân tử nước

-

1

-


_ ^ ễá m ^ Ễ ẩ

Trần Đức Thủy

-

Khóa luận tốt nghiệp

Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hiđrô và nhờ
vậy có lực hút phân tử lớn. Đây không phải là một liên kết bền vững. Liên kết
của các phân tử nước thông qua liên kết hiđrô chỉ tồn tại trong một phần nhỏ
của giây, sau đó các phân tử nước tách khỏi liên kết này và liên kết với các
phân tử nước khác. Đường kính nhỏ của nguyên tử hiđrô đóng vai trò quan
trọng cho việc tạo thành các liên két hiđrô, bởi vì chỉ có như vậy nguyên tử
hiđrô mới có thể gần nguyên tử ôxy một chừng mực nhất định.

Hình 3: Liên kết hiđrô
Cấu tạo phân tử nước tạo nên các liên kết hiđrô giữa các phân tử là cơ
sở cho nhiều tính chất của nước. Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng
riêng cao nhất là ở 4°C: lg/cm 3 đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ
giảm xuống dưới

4°c.

Điều này không được quan sát ở bất kì một chất nào

khác. Do hình thể đặc biệt của phân tử nước, khi làm lạnh các phân tử phải dời
xa để tạo liên kết tinh thể lục giác mở. Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn
nước thể lỏng.
Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân
cực hoặc tính ion như axit, rượu và muối đều dễ tan trong nước. Tính hòa tan
của nước đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực sinh học vì nhiều phản ứng
hóa sinh chỉ xảy ra trong dung dịch nước. Nước tinh khiết không dẫn điện.
Nước là chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hoặc bazơ.

-

2

-


Trần Đức Thủy - K hóa luận tốt nghiệp

Nước là một khoáng chất phổ biến và rất quý của tự nhiên luôn tồn tại
trên Trái Đất. Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng
nước trên Trái Đ ất có vào khoảng 1,38 tỉ km 3. Trong đó 97,4% là nước mận
trong các đại dương trên thế giới. Phần còn lại, 2,6% là nước ngọt, tồn tại chủ
yếu dưới dạng băng tuyết ở hai cực và trên các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước
trên toàn thế giới (hay 3,6 triệu km3) là có thể sử dụng làm nước uống. Việc
cung cấp nước uống sẽ là một trong những thử thách lón nhất của loài người
trong thập niên tới đây.
Cuộc sống trên Trái Đất bắt nguồn từ trong nước. Tất cả các sự sống
trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nước và vòng tuần hoàn nước. Nước có ảnh
hưởng quyết định đến khí hậu và là nguyên nhân tạo ra thời tiết. Nước là thành
phần quan trọng của các tế bào sinh học và là môi trường của các quá trình
sinh hóa cơ bản như quang hợp.

1.1.2. Tình hình ô nhiễm nước [5, 6, 8]
Với tình hình dân số ngày càng tăng, quá trình đô thị hóa, công nghiệp
hóa và nông nghiệp thâm canh ngày càng phát triển cùng với nhu cầu nước
ngọt ngày càng lớn là vấn đề ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm đã xuất
hiện ở nhiều nơi và ngày càng trở nên trầm trọng, kéo theo lượng nưóc mưa
sạch ngày càng thu hẹp.
Theo các quy định về bảo vệ môi trường của Việt Nam, ô nhiễm nước là
việc đưa vào các nguồn nước các tác nhân lí, hoá, sinh học và nhiệt không đặc

trưng về thành phần hoặc hàm lượng đối với môi trường ban đầu đến mức có
khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển bình thường của một loại sinh
vật nào đó hoặc thay đổi tính chất trong lành của môi trường ban đầu.
ô nhiễm nước - theo hiến chương Châu Âu định nghĩa: là do con người
gây nên m ột biến đổi nào đó làm thay đổi chất lượng của nước và gây nguy
hiểm cho con người, công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ sản, với động vật nuôi và


Trần Đức Thủy

-

Khóa luận tốt nghiệp

cả động vật hoang dã. Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là tự nhiên hoặc
nhân tạo, ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên do mưa hoặc tuyết rơi xuống mái
nhà, đường phô khu công nghiệp, đồng ruộng ... kéo theo các chất bẩn rồi
chảy ra sông, ngòi, ao, hồ và cuối cùng đổ ra biển. Ô nhiễm nhân tạo gây ra
chủ yếu do đổ xả các chất thải, nước thải công nghiệp, sinh hoạt ... vào nguồn
nước sẵn có.
Theo sự phân tích của các nhà hóa học, khi nồng độ một số chất hoá
học trong nước cao quá tiêu chuẩn cho phép sẽ gây ra một số bệnh hiểm
nghèo cho con người, động vật và thực vật.
V í dụ: Asen gây ung thư biểu bì mô da, phế quản, phổi, các xoang ...
Niken gây ung thư phổi, viêm xoang mũi, phế quản ... Cadimi gây ung thư
phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là gây tổn thương thận dẫn đến protein
niệu. Ngoài ra còn ảnh hưởng tới nội tiết, máu, tim mạch ...
Nước ta nằm trong khí hậu nhiệt đới gió mùa. Tài nguyên nước mật,
nước ngầm rất phong phú, nhưng nguồn nước thực sự có thể sử dụng được
đảm báo vệ sinh an toàn còn rất hạn chế. Hiện mới chỉ có khoảng 20 - 40%

dân sô Việt Nam đủ nước dùng nước theo tiêu chuẩn nước sạch.

l ề1.3ễ Nguồn gốc các kim loại nặng và ion Zn2+ trong nước [5, 8, 9,13]
1.1.3.1. Nguồn gốc của các kim loại nặng
Các ion kim loại xâm nhập vào nước qua nguồn tự nhiên và nhân tạo.
Sự sinh sống và phát triển của động vật, phân thải của chúng. Giông tố, thiên
tai, bão lụt, núi lửa, cháy rừng... là nguồn gốc tự nhiên chính.
Trong nguồn gốc nhân tạo thì bao gồm từ các lĩnh vực sau:
+ Sinh hoạt của con người hàng ngày, ở thành thị, bệnh viện, nông
thôn, thải ra,... đưa các chất bẩn vào nước.
+ Sàn xuất công nghiệp, các nhà máy công nghiệp, ... thài ra các chất.
Các chất này tan hay phân bố lơ lửng vào nước.
+ Khai thác khoáng sản các loại... đưa vào nước nhiều chất khác nhau.


+ Sản xuất nông nghiệp, các nhà máy nông nghiệp, thực phẩm ...
+ Giao thông vận tải, đường bộ, đường sắt, đường thuỷ...
+ Chiến tranh, thử vũ khí, bom đạn, bụi phóng xạ ...

1.13.2. Nguồn gốc ion Zn2+ trong nước
Trong nước thiên nhiên, hàm lượng kẽm rất ít, chỉ nhỏ hơn 1 mg/1,
nghĩa là ớ giới hạn an toàn, ớ nồng độ cao hơn (5 mg/1) gây cho nước có vị
khó chịu, nhưng chỉ ở nồng độ cao hơn nhiều kẽm mới gây ngộ độc cho cơ
thể. Kẽm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nó xám nhập vào hệ thống
sinh thái nước thông qua các hoạt động khai khoáng, thuốc diệt nấm, công
nghiệp luyện kim, mạ điện, sản xuất pin, công nghiệp tổng hợp sợi...

l ế2. GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỂ NGUYÊN T ố KẼM
Nguyên tô kẽm nằm ô thứ tự 30, thuộc chu kỳ 4 phân nhóm IIB trong
bảng hệ thống tuần hoàn, khối lượng nguyên tử 65,38.

Cấu tạo nguyên tử: Điện tích hạt nhân của Zn là +30, cấu hình electron của Zn
!à [Ar] 3d l04s2, do lớp 3d đã bão hoà electron nên trạng thái oxi hoá của Zn là +2. [21 ]

1.2.1. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chê [21]
Trong tự nhiên Zn là nguyên tố ít phổ biến, nó chiếm khoảng 0,008%
khối lượng vỏ Trái Đất. Khoáng vật phổ biến nhất của kẽm là síalerit (ZnS)
mà người ta vẫn gọi là "đồ giả bằng kẽm", ganm ay (Z n C 0 3), ngoài ra nó còn
thường gặp cùng với khoáng galenit (PbS). ZnS trong nhóm các chất có khả
năng phát huỳnh quang.
Một trong những nguyên liệu chính để luyện kẽm là quặng sfalerit.
Điều chế kẽm thực hiện qua hai giai đoạn.
Giai đoạn đầu nung tinh quặng kẽm sunfua chuyển thành oxit.
2ZnS + 3 0 , = 2ZnO + 2 S 0 2
Giai đoạn hai tách kẽm ra khỏi tinh quặng đã nung bằng cách dùng than
cốc khử nó và chưng hơi kẽm tạo thành.
ZnO + c

■1300V > Zn + c o
-5

-


Trán Đức Thủy - K hóa luận tốt nghiệp

Bằng phương pháp này kẽm chưa thật tinh khiết. M uốn tinh chê, hoà tan
bụi kẽm vào axit H 2S 0 4 rồi điện phân dung dịch Z n S 0 4.

1.2.2. Tính chất lý học [20, 26]
Kẽm là kim loại màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm thì chúng

dần dần bị bao phủ màng ôxit nên mất ánh kim. Đối với kẽm, độ tinh khiêt
không những bảo đảm cho nó trở nên "bất khả xâm phạm về hóa học" mà nó
còn đem lại cho nó tính dẻo cao. Kẽm tinh khiết lại dễ kéo thành sợi hết sức
mảnh. Còn kẽm dùng trong kỹ thuật thì biểu lộ tính cách khá bất thường: nó
chỉ cho phép cán thành dải, thành lá, thành tấm trong khoảng nhiệt độ từ 100 150°c. Còn ở nhiệt độ bình thường và cao hơn 250°c cho đến điểm nóng chảy
thì kim loại này rất giòn, có thể dễ dàng nghiền thành bột. Kẽm là kim loại dễ
nóng chảy và dễ bay hơi.

Bảng 1. Một sô đặc điểm của kẽm
Nguyên tố

Số thứ tự
nguyên tử

Kẽm

N ãnglượng

Bán kính

ion hoá (eV)

nguyên tử

T hế điện

Cấu hình

cực

electron
I.

Zn

[Ar]3d'°4s 2 9,39

30

I2

(A°)

17,96

1,39

- 0,763

Bảng 2. Các hằng sô vật lý quan trọng của kẽm
Nhiệt độ nóng

Nhiệt độ sôi

chảy (°C)

(°C)

419,5

906

Kim loại
Zn

Tỷ khối

Độ dẫn điện

7,13

16

l ẻ2.3. Tính chất hoá học [4, 21]
Kẽm có tính khử mạnh.
+ Trong môi trường axit:
Zn

Z n2+ + 2e

E°(Zn:+/Zn) = - 0,76V

+ Trong môi trường kiềm:
-

6

-

Trần Đức Thủy - Khóa luận tốt nghiệp

Zn + 4 0 H «==*• Z n 0 22' + 2H20 + 2e

E °(Z n0227Zn) = - 0,216V

Kẽm nguyên chất tan chậm trong axit HC1 và axit H 2S 0 4 loãng, nhưng
lẫn kim loại khác như Cu, Cd, Pb... , thì tan nhanh chóng do tạo thành trên bề
mặt kim loại các cặp oxi hoá khử Cu - Zn, Cd - Zn ... trong đó kẽm đóng vai
trò catôt.
Zn + 2H+ « = * • Zn2+ +
Kẽm dễ tan trong H N 0 3

H 2S 0 4 đặc nóng.

Zn + S042- + 4H+ ------> Zn2+ + S02t + 2H20
3Zn + 2N O , đ đ + 8H+ -------► 3Zn2+ + 2NO + 4 H ,0
4Zn + 2NO,-

+ 10H+ -------► 4Zn2+ + N o í + 5 H ,0

đ

4Zn + NO,- J

2

+ 10H+ ------ ►4Z n2+ + NH4+ + 3 H20

Kẽm tan trong kiềm

Zn + 2 0 H

-------> Z n 0 22- + HỊ

Trong môi trường bazơ yếu, kẽm không phản ứng vì có hình thành lớp
oxit bảo vệ ít tan.
Kẽm tạo nhiều phức chất khác nhau.
+ Các phức với axetat, Aorua, clorua, thioxianat, tatrat ít bền.
+ Các phức với oxalat, xitrat, sunfoxalixilat, axetylaxeton, etilenđiamin,
amoniac tương đối bền.
+ Phức với EDTA rất bền.
Kẽm tạo hợp chất nội phức có mầu với nhiều thuốc thử hữu cơ như dùng
trong định lượng trắc quang Zn2+: O-phenanthrolin; PAN; murexit; đithizon;
a , a ’- đipiridin ....

1.2.4. Một sô họp chất của kẽm [19, 21]
Hợp chất oxit kẽm có cấu trúc mạng lưới nguyên tử kiểu ZnS, trong đó
kẽm có số phối trí là 4. Mạng lưới tinh thể của khoáng vật síalerit tương tự
mạng lưới tinh thể của kim cương, trong đó một nửa số nguyên tử c được thay
thế bằng nguyên tử Zn và một nửa bằng nguyên tử s. Kẽm oxit là chất bột xốp

-7 -


1 răn Dức Thúy - K hóa luận tốt nghiệp

màu trắng, hoá vàng khi đun nóng, còn khi làm lạnh thì trắng lại. Là chất khó
nóng chảy, hơi rất độc, ở nhiệt độ thường ZnO có màu trắng. Kẽm oxit không
tan trong nước, tan trong dung dịch axit và dung dịch kiềm, kiềm nóng chảy.
ZnO + 2KOH + H20 -------* K 2Z n 0 2 + H 20

ZnO được dùng để chè tạo bột màu trắng cho sơn, hay dùng đê làm
chất độn cao su.
Hợp chất hidroxit có dạng kết tủa trắng nhầy ít tan trong nước. Zn(O H )2
là hợp chất lưỡng tính điển hình, tan trong axit tạo m uối, tan trong kiềm tạo
phức hidrozicat và tan trong dung dịch NH 3 tạo phức amoniacat.

[Zn(H 20 ) 4]2+

Zn(O H )2
H 30 +

[Zn(OH)4f
H ,0 +

Zn(O H )2 + 4N H 3 + 2H20 = [Zn(NH 3)4](O H )2
Muối của kẽm: Các muối halogen (trừ ílorua), nitrat, sunfat, peclorat,
axetat đều dễ tan; các muôi sunfua, cácbonat, orthophotphat và muối bazơ ít
tan.
+ Muối ZnCl 2 bị hidrat hoá tạo nên những axit tương đối mạnh.
ZnCl 2 + H20 = H 2[Zn(OH) 2Cl2]
Do đó ZnCU đặc được dùng để đánh sạch sắt, thép trước khi hàn.
FeO + H 2[Zn(OH) 2Cl2] = Fe[Zn(OH) 2Cl2] + H 20
+ Kẽm sunfat Z n S 0 4: Được tách ra từ dung dịch nước dưới dạng tinh
thể hidrat có thành phẩn Z n S 0 4.7 H ,0 . Nó được dùng trong công nghệ nhuộm
và in hoa, mạ kẽm bằng điện phân, dùng trong y học.
+ Kẽm suníua ZnS: Là một suníua có màu trắng, nó được điều chế khi
cho suníua kim loại kiềm hoặc khí H2S tác dụng với muối kẽm.
Zn2+ + s 2- = ZnS

-

8

-


Trần Đức Thủy - K hóa luận tốt nghiệp

Kẽm sunfua cũng như kẽm oxit ở trong các nhóm chất có khả nãng phát
huỳnh quang. Hiện tượng phát huỳnh quang được sử dụng rộng rãi trong khoa
học kỹ thuật.

1.2.5. Tác dụng sinh lý, sinh hóa của kẽm [25, 29]
Kẽm là nguyên tố khoáng vi lượng đứng hàng thứ 6 trong cơ thể con
người chiếm 150 mg đến 250 mg trong đó 50% trong cơ bắp, 20% trong
xương, 30% còn lại trong não, võng mạc, tiền liệt tuyến. Trong nội tạng kẽm
có tốc độ thu nhận và luân chuyển nhanh nên đời sống sinh học ngắn, trung
hình 12,5 ngày, ở gan 18 đến 20 giờ. Kẽm không có cơ quan dự trữ như sắt,
canxi... nên rất dễ dàng và nhanh chóng thiếu hụt trong trường hợp giảm cung
cấp.
• Kẽm là thành phần cấu tạo cũng như xúc tác và điều hòa hoạt động
của trên 300 enzym, trong đó đặc biệt là các enzym giúp tiêu hóa, nhất là các
enzym tổng hợp prôtêin.
• Duy trì khả năng tổng hợp enzym cho cơ thể, giúp phân chia, sinh
trưởng và tái sinh tế bào một cách bình thường.
• Cần thiết cho sự tổng hợp, bài tiết và tăng trưởng của mô tế bào, đặc
biệt là các horm on sinh dục, các hormon tăng trưởng (GH, IGF-1 ...).
• Cần thiết cho sự sinh trưởng và tãng trưởng của mô tế bào, giúp bào
thai và trẻ em tăng trưởng và phát triển bình thường, giúp phát triển chiều cao
và tầm vóc.

• Cần cho sự phát triển và thực hiện các chức năng của hệ miễn dịch
nhằm chống lại bệnh nhiễm trùng.
• Giúp duy trì ăn ngon miệng.
ệ Giúp ổn định hoạt động của hệ thần kinh, duy trì phát triển não và trí
lực của trẻ, phòng chống stress.
• Duy trì hoạt động bình thường của thị lực do duy trì hàm lượng của
vitamin A trong võng mạc ở mức bình thường.


Trần Đức Thủy - Khóa luận tốt nghiệp

• Là chất chống ôxy hóa, chống lại tổn thương do nhiễm trùng và
nhiễm các độc tố (aflatoxine ...), làm mau lành các vết thương, bảo vệ làn da.
• Duy trì hoạt động bình thường của các chức năng sinh dục.
Thiếu kẽm, quá trình tổng hợp AND và quá trình sao chép trong tế bào
bị suy yếu. Thiếu kẽm trong quá trình mang thai gây hiện tượng đứt đoạn quá
trình nhân đôi ở các tế bào phôi. Còn gây ra hiện tượng giảm ăn nên thường
kéo theo thiếu đa chất, gây ra nhiều rối loạn rất đa dạng. Ớ động vật bị thiếu
kẽm, xảy ra các dị tật não, mặt, hệ thần kinh, tim, xương và hệ sinh dục, tiết
niệu.
Tuy nhiên việc thừa kẽm lại gây ra ngộ độc cho cơ thể. Các muối kẽm hòa
tan đều độc. Sự ngộ độc hơi kẽm oxit và của Z n ơ 2, Zn(C 17H, 5COO )2 có khả năng
gây tử vong cao cũng đã được thông báo. Khi ngộ độc kẽm sẽ cảm thấy miệng có vị
kim loại, đau bụng, mạch chậm, co giật... Liều lượng kẽm lớn qua đường miệng gây
hại cho dạ dày, rối loạn sự trao đổi chất của Fe, Cu ... Biểu hiện của sự dư thừa
lượng kẽm lớn trong cơ thể là gây tiêu chảy, thiếu máu và xuất huyết ...
JECFA (ủy ban chuyên viên FAO/W HO về phụ gia thực phẩm) đề nghị
giá trị tạm thời cho hàm lượng kẽm tiếp nhận tối đa hàng ngày mà cơ thể chịu
đựng được là 1 mg/kg thể trọng.

1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KẼM
1.3.1. Các phưong pháp hoá học
1.3.1.1. Phương pháp phân tích khối lượtig [18, 31,32]
Nguyên tắ c: Để tiến hành xác định một chất có trong mẫu phân tích.
Trước hết cần cân chính xác một lượng mẫu đem hoà tan thành dung dịch sau
đó kết tủa chất cần phân tích. Tiến hành lọc, rửa, sấy va nung kết tủa ở nhiệt
độ thích hợp ta được chất cần phân tích ở dạng hợp chất bền có thành phần
xác định. Căn cứ vào khối lượng kết tủa và thành phần hoá học của nó ta sẽ
xác định hàm lượng chất cần phân tích.

-

10-


Trần Đức Thủy - Khóa luận tốt nghiệp

Với phương pháp này người ta cho kết tủa ZnS ở pH = 2 - 3 . Ngoài ra, kẽm
có thể tạo kết tủa với 8 - hydroxyquinaldinate (2- methyloxin) trong môi trường đệm
axetat, với phản ứng này người ta có thê tách kẽm khỏi nhôm và magiê. Kêt tủa thu
được đem nung ở nhiệt độ 130 - 140°c, dạng cân là Zn(C 10H 8ON )2 từ khối lượng
dạng cân ta tính ra hàm lượng kẽm trong dung dịch. [37]
Ta xác định Zn dựa trên sự kết tủa của Zn dưới dạng muối kép ở pH = 5,5 +
7 theo phản ứng:
Zn2+ +

(NH 4)2H P 0 4 + 2NH 3 =

ZnNH 4P 0 4 + 2NH4‘

Đem nung kết tủa
2 ZnNH 4P 0 4 —Í-»

Zn 2p 20 7 +

NH 3 + H20

Đem cân dạng cân và xác đinh hàm lượng của Zn. [16, 17, 34]
Phương pháp phân tích khối lượng cho độ chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏi
thời gian và một số thao tác phức tạp. Hơn nữa, đây là phương pháp phân tích nhằm
xác định lượng lớn nên không được sử dụng trong xác định lượng vết.

1.3.1.2. Phương pháp phân tích th ể tích [10 ,2 7 ,3 3 ]
Đây là phương pháp xác định hàm lượng chất dựa trên sự đo thể tích
dung dịch thuốc thử biết nồng độ chính xác khi cho tác dụng vừa đủ vói một
lượng chất định phân. Thời điểm thuốc thử tác dụng vừa đủ với lượng chất
định phân gọi là được điểm tương đương và được xác định bởi những chất chỉ
thị phù họp.
Trong phương pháp này, kẽm thường được xác định bằng sự tạo phức
complexonat với EDTA, chỉ thị ETOO ở pH = 10.
Z n2+ + H 2Y 2
Znlnd

+

H 2Y2-

= ZnY 2' + 2H+
ZnY 2 +

=

Xanh biếc

Hlnd
Đỏ nho

Phưong pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực
hiện. Tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương
pháp này cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực

-

11

-


Trần Đức Thủy - Khóa luận tốt nghiệp

hiện quá trình làm giàu phức tạp và phương pháp này nhạy với nhiều kim loại
nên độ chọn lọc kém, do vậy chỉ xác định được với nồng độ lớn hơn 0 ,0 0 IM.

1.3.2ẻ Các phương pháp công cụ
1.3.2.1. Phương pháp cực ph ổ [16]
Đây là một phương pháp Von - Ampe trong đó người ta dùng điện cực
giọt thuỷ ngân là cực làm việc. Trong phương pháp này, ta phân cực điện cực
giọt thuỷ ngân bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với thời gian
để nghiên cứu các quá trình khử cực của các chất điện hoạt (chất phân tích)
trên điện cực đó.

Kẽm có hoạt tính cực phổ, trong nhiều nền cho các sóng cực phổ định lượng.
Nguyên tắc của phương pháp là khử ion Zn2+ trên catot giọt thuỷ ngân
tạo ra sóng cực phổ.
Phản ứng ở catôt: Zn2+ + 2e = Zn° E° = - 0,7628V
Người ta thường xác định kẽm trong dung dịch trung tính hoặc kiềm
như K N O „ NH 4C1, NH4OH mà không xác định trong dung dịch có nồng độ
ion H+ cao vì sóng của kẽm sẽ bị che phủ bởi sóng của hyđro.
Một số nền thường xác định kẽm :
Trong nền CH,CO O N H 4 0,1 M + KSCN 0,025 M (pH = 4,6) sóng kẽm rất
rõ ràng và có thể xác định khi có mặt Ni, Co, Cd (nếu hàm lượng Co và Ni
không lớn hơn kẽm). Ớ nền này E |/2= - 1,6 V rất thuận lợi để tách sóng kẽm
khỏi sóng niken.
Phương pháp cực phổ xung vi phân trên nền N H 3 IM + NH 4C1 0,1M (pH =
10,3) có chứa 0,005% gielatin cho khả năng xác định đồng thòi kẽm và C r0 42'
trong nước làm lạnh. Trong điều kiện này kẽm cho pic ở -1,36V (so với điện
cực Ag/AgCl). Nếu các nguyên tố đồng, cađimi, niken, coban có trong nước
với hàm lượng lớn hơn Zn nhiều thì chúng cản trở việc xác định kẽm vì sóng
cực phổ của chúng ở th ế dương hơn sóng của kẽm.

-

12-


Trán Đức Thủy

-

Khóa luận tốt nghiệp

Nền NH 2C ,H 4OH 0,5 M + KC1 0, 1 M (pH = 11) chủ phép xác định đồng
thời Cu2+, Cd2\ Ni2+, Co2+. Quá trình tạo phức Cu2\ Cd2+, Zn2+ là thuận
nghịch, còn Ni2+ và Co2+ là không thuận nghịch, E l/2 của Cu, Cd, Ni, Zn và Co
tương ứng là -0,42; - 0,75 ; - 0,97; - 1,72; - 1,33 V.
Độ nhạy của phương pháp cực phổ chưa cao, nó chỉ cho phép xác định
nồng độ các nguyên tố trong khoảng 10-6 -ỉ- 10'3. Ngày nay các phương pháp
cực phổ hiện đại như cực phổ sóng vuông, cực phổ xung ... đã đạt tới độ nhạy
10 7M . Tuy nhiên với độ nhạy này phương pháp cực phổ chưa đáp ứng được
nhu cầu cần định lượng kẽm trong nước đặc biệt là nước ngầm .

1.3.2.2. Phương pháp Von- Ampe hoà tan [7,17]
Phương pháp Von - Ampe hoà tan là một phương pháp điện hoá có độ
nhạy cao, có khả năng xác định được nhiều ion kim loại có nồng độ nhỏ
khoảng 1 0 6+ 10'8 M với sai số 5 -r 15 % trong điều kiện tối ưu. Phương pháp
này cho phép xác định định lượng vết trong khoảng thời gian ngắn, kỹ thuật
phân tích đơn giản, tốn ít hoá chất, máy móc không phức tạp. Được thực hiện
qua 2 giai đoạn:
Giai đoạn điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực dưới
dạng kim loại hoặc hợp chất khó tan. Nguyên tố cần xác định được tập trung
lcn cực nhờ điện phàn ở thế một chiều không đổi trong một thời gian xác định
từ dung dịch mẫu được khuấy liên tục. Thời gian điện phân phụ thuộc vào
nồng độ chất phân tích và kích thước cực làm việc. Sau đó dừng khoảng 15 60 giây. Ngừng khuấy dung dịch nhưng thế điện phân vẫn giữ nguyên. Đây là
giai đoạn đê kết tủa phân bố đều trên điện cực.
Giai đoạn hoà tan: kết tủa trên điện cực được hoà tan bằng cách phân
cực catôt hoặc a nốt. Tuỳ thuộc giai đoạn này m à ta có phương pháp Von Ampe hoà tan catốt hay Von - ampe hoà tan anôt.
Trong phương pháp trên chì không gây ảnh hường đến kết quả xác định
kẽm nhưng đồng lại gây ảnh hưởng, để loại trừ ảnh hưởng ta cho vào dung

-

13

-


Trần Đức Thủy - K hóa luận tốt nghiệp

dịch phân tích một lượng Ga3+ dư gấp 10 lần lượng Cu2+ trong đó. Khi xác
định 0,2 mg/1 kẽm, độ lệch chuẩn < 0,05, người ta thêm dung dịch đệm
Cacbonat (pH = 10 -ỉ- 10,5) vào dung dịch phân tích cùng với Natrixitrat để
ngăn kết tủa CaCO, thổi N 2 +CO-, trong 10 phút. Tiến hành làm giầu Zn trên
điện cực giọt thuỷ ngân trong khoáng 2 H- 3 phút tại thế - 1,8V (So vói điện
cực Ag/AgCl). Sai số khi làm theo phương pháp là 5%. Phương pháp hoà tan
xung vi phân cho phép xác định đồng thời trực tiếp Cu2+, Cd2\ Pb2+, Cu2+ dùng
HC1 0,01 M làm nền, dùng N 2 để đuổi oxi. Giới hạn phát hiện đối với Cu2+,
Cd2+, Pb2\ Zn2+ tương ứng là 5; 0,2; 0,5; 1,0 ju g /I .Đ ộ lệch chuẩn đối với các
nguyên tô đều nhỏ hơn 0,05. [30]
Đê’ xác định kim loại nặng trong lương thực, thực phẩm, điện phân làm
giàu ở thế Eđp = - 1,2V vs SCE trong 4-6 phút để xác định cađimi, ở thế -1,4 vs
SCE trong 4-5 phút để xác định Zn, các tác giả Lê Lan Anh, Lê Trường Giang,
Đỗ Việt Anh và Vũ Đức Lợi đã thu được kết quả: Trong mầu thức ăn của gà
(Gà - HM G), hàm lượng cađimi ở dưới giới hạn xác định của phương pháp,
còn của kẽm là 44,5 ppm. Trong mẫu ngô, hàm lượng Cd là 0,196 ppm, Zn là
25,1 ppm. [2]
Cũng phương pháp này, phân tích trực tiếp các kim loại nặng trong
nước biển Thái Bình Dương, tác giả Lè Lan Anh cùng cộng sự đã thu được kết
quả 0,24 ; 0,18 ụ. g Cd/1 và 11,21; 7,89

g Zn/1 đối với các mẫu Tm 1-2, Tm

3-11. [1]

1.3.2.3. Phương pháp trắc quang [ 37]
Phương pháp trắc quang dùng Đithizon là một trong những phương
pháp tiêu chuẩn để xác định kẽm.
Nguyên tắc của phương pháp là tạo phức mầu của kẽm với Đithizon có
mầu đỏ, ion kẽm được chiết khỏi dung dịch nước bằng dung dịch Đithizon
trong Cacbontetraclorua hoặc Clorofooc. Phản ứng tạo phức tại pH = 4 -ỉ-7
trong đệm axetat, tại pH này một số ion kim loại khác cũng phản ứng tạo phức

-

14-


Trán Đức Thủy - Khóa luận tốt nghiệp

với Đithizon. Để loại trừ ảnh hưởng của một số kim loại người ta chiêt kẽm ở
pH = 5 + 6 chứa dư lượng Thiosunfat. Đo mật độ quang của phức kẽm
Đithizonat trong pha hữu cơ ở bước sóng Ả = 535 nm. Độ nhạy là 3 ụ g/1.
Nhưng phương pháp này không chọn lọc.
Phương pháp dùng Xicon cũng là một phương pháp tiêu chuẩn. Xicon
tạo phức mầu xanh với kẽm khá bền ở pH = 8,5

9, Xicon cũng phản ứng

tương tự với Cu2+, Cd2+, M n2+ và một sô ion kim loại khác. Để loại trừ ảnh hư­
ởng, người ta chiết tách Cu2+ dưới dạng phức Bis- 4phenyl-3thiosem icacbozon
trong dung dịch Cloroíooc. Sau đó cho kẽm tác dụng vói Điaxetylm ono (2pyridyl)-hydrazon, hệ số hấp thụ mol của kẽm là 5 ,2 .104. Đường chuẩn thẳng
trong khoảng 0,1 -rl //g /1 . Đ ộ hấp thụ của phức bền trong khoảng 24 giờ,

nếu lượng Cu2+ lớn gấp 2 -ỉ- 3 lần lượng Zn2+ thì không gây ảnh hưởng cho
phép phân tích.
Phương pháp trắc quang tuy kỹ thuật đơn giản, tiện lợi, độ nhạy tương đối
cao, cho nên được sử dụng rộng rãi để xác định các kim loại lượng nhỏ. Trong
nghiên cứu gần đây của tác giả Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận cho
thấy có thể xác định Cu, Ni, Mn, Zn trong cùng một hỗn họtp bằng pyridine —
ALO - naphtol với sai số nhỏ (< 4%) ngay cả trong khi đo phức của chúng ở
những bước sóng khác nhau (Tạp chí hoá, lý, sinh T8-1996, trang 25-26).

1.3.2.4. Phương pháp p h ổ hấp thụ phân tủ u v - VIS [23, 35]
Để quan sát được phổ hấp thụ vùng u v - VIS ta phải xác định chúng ở
các mẫu lỏng bằng cách hoà tan chất đó vào dung môi phù hợp hay cho tác
dụng với một lượng thuốc thử R trong điều kiện thích hợp để tạo ra một phức
hay hợp chất mẫu có độ nhạy.
Chiếu vào dung dịch mẫu một chùm sáng Á có nãng lượng phù hợp để
chất cần phân tích hấp thụ bức xạ Ả tạo ra phổ u v - VIS của nó. Vì vậy, chất
cần phân tích phải cho vào cuvet có bề dày xác định. Thu chùm sáng đi qua
cuvet, phàn li phổ đó và chọn một hay hai bước sóng Ả hấp thụ cực đại của

-

15-


Trần Đức Thủy

-

K hóa luận tốt nghiệp

chất phân tích và đo mật độ quang ở điều kiện đã chọn. Ghi giá trị mật độ
quang A.
Cơ sở của phép đo định lượng u v - VIS là phương trình:
Aj =kch
Trong đó:
A^ : Độ hấp thụ quang của phân tử chất.
k: Hằng số thực nghiệm (bằng const trong cùng m ột điều kiện đo).
b: Hằng sô bản chất, (0 < b < 1).
C: Nồng độ chất phân tích trong mẫu đo phổ.
Phương trình này được dựa trên định luật Lambe - Beer.
Dithizone (diphenyldithiocacbazon) là thuốc thử tốt nhất cho kẽm khi
xác định bằng phương pháp này với hệ số hấp thụ £max rất cao (8 5 .10'3).
Với dithizon trong CHC13 kẽm tạo phức trong khoảng pH từ 5,5 - 8,0;
trong CCI4 ở giới hạn pH thấp và phức Kẽm dithizonat có

= 535nm.

Tác giả Dương Quang Phùng và các cộng sự - khoa Hoá ĐHSPHN đã
nghiên cứu các điều kiện tối ưu khi tạo phức giữa Z n2+ với PAR (4 - (2pyridylazo)- rezocxin). Kết quả cho thấy: pH tối ưu khi tạo phức của Zn2+ là
11,3. PAR - Zn(II) = 495 nm. [22]
Phép đo phổ u v - VIS có ưu điểm đơn giản, dễ thực hiện, nhanh, máy
móc không quá đắt. Phù hợp với việc định lượng nhiều chất có hàm lượng
nhỏ. Phân tích được hàng loạt mẫu. Tuy nhiên, phương pháp này có độ chọn
lọc của phương pháp kém vì một thuốc thử có thể tác dụng với nhiều chất
khác nhau tạo ra các phức mầu có cực đại hấp thụ trùng nhau hay gần nhau.
Phép đo phụ thuộc vào một số điều kiện như pH, lượng dư thuốc thử, nhiệt độ.

1.3.2.5. Pìiưong pháp quang phố hấp thụ nguyên tử(AAS)
Đối tượng chính của phép đo AAS là phân tích lượng nhỏ (lượng vết)
các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Với

các trang bị và kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có

-

16-


Trần Đức Thủy - K hóa luận tốt nghiệp

thể định lượng hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á kim
đến giới hạn nồng độ cỡ ppm (micrôgam) bằng kỹ thuật F - AAS và đên nồng
độ ppb (nanogam ) bằng kỹ thuật ETA - AAS với sai số không lớn hơn 15%.
Khi kích thích một đám hơi nguyên tử tự do bằng một chùm sáng có
những bước sóng xác định, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc
trưng của các nguyên tố đó thì những nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các tia sóng
này và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Đo cường độ vạch phổ, chúng ta
sẽ xác định được nồng độ nguyên tố có trong mẫu.
Để so sánh hai phương pháp phân tích: Von - ampe hoà tan và hấp thụ
nguyên tử, các tác giả Lè Lan Anh, Lê Trường Giang, Đỗ Việt Anh và Vũ
Đức Lợi đã tiến hành xác định hàm lượng kim loại nặng trong lương thực,
thực phẩm. Đổi với mẫu thức ăn của gà (Gà - HMG), trong Von - ampe hoà
tan thì hàm lượng Kẽm là 47,62 ppm. Trong khi đó, phép đo AAS cho kết quả
hàm lượng kẽm cũng trong mẫu này là 44,50 ppm. [2]
Sử dụng phương pháp này dể phân tích hàm lượng kẽm trong huyết
thanh các tác giả Phạm Luận, Đặng Quang Ngọc, Lương Thuý Quỳnh đã phân
tích hàng nghìn mẫu và đa ra kết quả lượng Zn trung bình trong huyết thanh
người bình thường, người ung thư, và người mắc bệnh nhồi náu cơ tim là
1,333 M g/ml; 0,760 ụ g/ml và 0,920 n g/ml. Như vậy là hàm lượng kẽm trong
huyết thanh giảm đáng kể khi mắc hai bệnh này. Sai số mắc phải < 12%. [24]
Trong m ột nghiên cứu đăng trên tạp chí Bioinorganic chemistry, khi

xác định kẽm bằng AAS, các nhà khoa học Pháp đã đưa ra một kết quả tương
tư với hàm lượng kẽm trong huyết thanh của các bệnh nhân như trên là 0,83 +
0,21 (S D K //g /m l). [30]

1.3.2.6. Phương pháp p h ổ phát xạ nguyên tử(AES) [12]
Phổ phát xạ nguyên tử là sản phẩm sinh ra do sự tương tác của các
nguyên tử do ở trạng thái khí với một nguồn năng lượng nhiệt, điện... phù hợp.


Trần Đức Thủy - K hóa luận tốt nghiệp

Đây là phương pháp có độ nhạy cao, từ n.lO '3% đến n.10^%. Đặc biệt,
với nguồn kích thích phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP) có thể đạt tới độ nhạy
n ,1 0 5% đến n. 10'6%. Hơn nữa, phương pháp này có thể phân tích nhiều
nguyên tố trong các đối tượng mẫu khác nhau với sai số dưói 10%.
Các tác giả Nguyễn Vãn Định, Dương Ái Phương, Nguyễn Văn Đến đã
phân tích các kim loại tạp chất trong mẫu kẽm tinh luyện với hàm lượng thiếc (Sn)
là lớn nhất, tới 0,007%, sai số tuyệt đối mắc phải là 0,003%, hàm lượng niken (Ni)
là nhỏ nhất với 0,0005% và sai số là 0,0002%, hàm lượng cađimi là 0,003% (sai số
0 ,0 0 2 % ). [ 11 ]

1.3.2.7. Phương pháp sắc ký
1.3.2.7.1. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu quả H PLC và F IA [14, 15]
Cùng với sự phát triển của các kỹ thuật phân tích khác, kỹ thuật phân
tích điện hóa đã m ở rộng phạm vi ứng dụng nó trong kỹ thuật phân tích sắc ký
lỏng cao áp và kỹ thuật bơm mẫu trực tiếp vào dòng chảy. Ớ đây các máy
phân tích điện hoá sử dụng như các detector có độ nhạy cao để phát hiện định
lượng các chất cần phân tích theo một tính chất điện hoá nào đó của nó.
Ví dụ N guyễn Thanh Bình bảo vệ luận văn tốt nghiệp 1997 với đề tài:
Đóng góp một phần nhỏ vào việc nghiên cứu sự ô nhiễm nguồn nước thải

công ty khoá Việt Tiệp qua việc xác định Cr bằng kỹ thuật FIA. [3]
Bằng các phương pháp này nhiều chất vô cơ, hữu cơ có thể được phân
tích với độ nhạy (cỡ nanogam), độ chính xác, độ lặp lại cao. V í dụ thành phần
pha động: dung dịch a - HIBA có SDS và đệm NH4Ac pH = 4,6, gradient a HIBA 0,02 ^ 0,25 M và thuốc thử PAR-Postol người ta tách hỗn hợp 12
nguyên tố đất hiếm trên cột Hypersil ODS 5 /iw [1 5 ]. Tuy nhiẻn máy móc sử
dụng đắt tiền, nhất là với HPLC lượng dung môi tiêu tốn rất lớn. Để khác phục
các nhược điểm trên người ta tìm ra một phương pháp mới HPCEC.