Nghiên cứu định lượng cadimin (ii), chì (ii), đồng (ii), mangan (ii) trong nước thải các phòng thí nghiệm của đại học vinh bằng phương pháp vôn ampe hoà tan anot xung vi phân (asp dpp)

Luận văn tốt nghiệp.
Tr-ờng đại học vinh
Khoa hoá học
-----------------------------

Nghiên cứu định l-ợng cadimi(II), chì(II),
đồng(II), mangan(II) trong n-ớc thảI các
phòng thí nghiệm của đại học vinh bằng
ph-ơng pháp
vôn ampe hoà tan anot xung vi phân
(asv dpp)

Khoá luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: hoá học phân tích

H-ớng dẫn thực hiện : Th.S Đinh Thị Tr-ờng
Giang
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thu Thuỷ
Lớp
: K45E Hoá học

-- Vinh 04/2009 --

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 1

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.

Lời cảm ơn

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô
Th.S Đinh Thị Tr-ờng Giang đà giao đề tài và giúp đỡ em tận tình, chu
đáo trong suốt quá trình làm thí nghiệm và hoàn thành khoá luận này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hoá
phân tích, các thầy giáo, cô giáo h-ớng dẫn phòng thí nghiệm thuộc khoa
Hoá học tr-ờng ĐHV đà tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong quá trình
hoàn thành khoá luận tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em
và bạn bè đà quan tâm, động viên em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp của
mình.
Vinh, tháng 4 năm 2009
Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Thuỷ.

Mục lục
Trang
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 2

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.

Lời cảm ơn
Phần mở đầu
1
Phần I: Tổng quan tài liệu.

3

I.1

Giới thiệu về các nguyên tố: cadimi, chì ,đồng,mangan

3

I.1.1

Cadimi

3

I.1.1.1

Giới thiệu về cadimi

3

I.1.1.2

Các ph-ơng pháp xác định cadimi

5

I.1.1.2.1

Ph-ơng pháp trắc quang

5

I.1.1.2.2

Ph-ơng pháp cực phổ

6

I.1.1.2.3

Ph-ơng pháp chuẩn độ complexon

8

I.1.1.2.4

Ph-ơng pháp AAS

8

I.1.2

Chì

9

I.1.2.1

Giới thiệu về chì

9

I.1.2.2

Các ph-ơng pháp xác định chì

11

I.1.2.2.1

Ph-ơng pháp trắc quang

12

I.1.2.2.2

Ph-ơng pháp cực phổ

13

I.1.2.2.3

Ph-ơng pháp chuẩn độ complexon

14

I.1.2.2.3.1 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Ecriocrom đen T

14

I.1.2.2.3.2 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Xylen da cam

15

I.1.2.2.4

Ph-ơng pháp AAS

15

I.1.3

Đồng

15

I.1.3.1

Giới thiệu về đồng

15

I.1.3.2

Các ph-ơng pháp xác định đồng

18

I.1.3.2.1

Ph-ơng pháp trắc quang

18

I.1.3.2.2

Ph-ơng pháp cực phổ

20

I.1.3.2.3

Ph-ơng pháp Neocuproine

22

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thủ 3

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
I.1.3.2.4

Ph-ơng pháp AAS

24

I.1.4

Mangan

24

I.1.4.1

Giới thiệu về mangan

24

I.1.4.2

Các ph-ơng pháp xác định mangan

26

I.1.4.2.1

Ph-ơng pháp trắc quang pemanganat

26

I.1.4.2.2

Ph-ơng pháp cực phổ

28

I.1.4.2.3

Ph-ơng pháp AAS

29

I.2

Ph-ơng pháp cực phổ

29

I.2.1

Cơ sở của ph-ơng pháp

29

I.2.2

Ph-ơng pháp Vôn-Ampe hoà tan

30

I.2.2.1

Nguyên tắc

30

I.2.2.2

Các kĩ thuật ghi đo đ-ờng Vôn-Ampe hoà tan

32

I.2.2.2.1

Ph-ơng pháp cực phổ sóng vuông

32

I.2.2.2.2

Ph-ơng pháp cực phổ xung th-ờng

34

I.2.2.2.3

Ph-ơng pháp cực phổ vi phân

36

I.2.3

Các ph-ơng pháp phân tích định l-ợng

36

I.2.3.1

Ph-ơng pháp đ-ờng chuẩn

36

I.2.3.2

Ph-ơng pháp thêm chuẩn

37

I.2.4

Các loại điện cực làm việc sử dụng trong Vôn-Ampe
hoà tan

I.2.4.1

38

Điện cực thuỷ ngân treo, điện cực thuỷ ngân rơi
(HMDE, DME)

38

I.2.4.2.

Điện cực rắn hình đĩa.( RDE )

39

I.2.4.3.

Điện cực màng thuỷ ngân (TMFE )

39

Phần II : Thực nghiệm và kết quả

41

II.1

Thiết bị, dụng cụ và hoá chất

41

II.1.1

Thiết bị, dụng cụ

41

II.1.2

Hoá chất

41

II.2

Lấy và bảo quản mẫu

42

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 4

Lớp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
II.3

Vô cơ hoá mẫu

42

II.4

Xác định Cadimi, chì, đồng

43

II.4.1

Thực nghiêm tìm các điều kiện tối -u cho phép xác
định Cd, Pb, Cu

43

II.4.1.1

Pha chế dung dịch

43

II.4.1.2

Khảo sát các điều kiện tối -u cho phép xác định

II.4.1.2.1

Cd,Pb,Cu

44

Khảo sát sự xuất hiện pic

44

II.4.1.2.2 Khảo sát biên độ xung

44

II.4.1.2.3

Khảo sát thời gian sục khí

46

II.4.1.2.4

Khảo sát tốc độ quét

47

II.4.1.2.5

Khảo sát thời gian cân bằng

48

II.4.1.2.6

Khảo sát ảnh h-ởng nồng độ mỗi chất lên nhau

48

II.4.1.3

Kết quả các điều kiện tối -u cho phép xác định Cd,
Pb,Cu

50

II.4.2

Xác định Cd, Pb, Cu trong mẫu tự tạo

51

II.4.3

Xác định Cd, Pb, Cu trong mẫu n-ớc thải

53

II.4.3.1

Xác định Cd, Pb, Cu trong mẫu n-ớc thải khoa Vật lý

53

II.4.3.2

Xác định Cd, Pb, Cu trong mẫu n-ớc thải khoa Vật lý

54

II.4.3.3

Xác định Cd, Pb, Cu trong mẫu n-ớc thải khoa Sinh

55

học
II.5

Xác định Mangan

57

II.5.1

Thực nghiệm tìm các điều kiện tối -u cho phép xác
định Mn(II)

57

II.5.1.1

Pha chế dung dịch cho phép xác định Mn(II)

57

II.5.1.2

Khảo sát các điều kiện tối -u cho phép xác định

58

Mn(II)
II.5.1.2.1

Khảo sát sự xuất hiện pic

58

II.5.1.2.2

Khảo sát biên độ xung

58

II.5.1.2.3

Khảo sát tốc độ quét

59

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 5

Lớp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
II.5.1.2.4

Khảo sát thời gian sục khí

59

II.5.1.2.5

Khảo sát thời gian cân bằng

60

II.5.1.2.6

Khảo sát ảnh h-ởng của pH

61

II.5.1.3

Kết quả của phép xác định các điều kiện tối -u cho
phép xác định Mn(II)

62

II.5.2

Xác định Mangan trong mẫu tự tạo

63

II.5.3

Xác định Mangan trong mẫu n-ớc thải

64

II.5.3.1

Xác định Mangan trong mẫu n-ớc thải khoa Hoá học

64

II.5.3.2

Xác định Mangan trong mẫu n-ớc thải khoa Sinh học

65

II.5.3.3

Xác định Mangan trong mẫu n-ớc thải khoa Vật lý

66

Phần III: Kết luận

67

Tài liệu tham khảo
Mở đầu.

N-ớc là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, có ở mọi nơi, đóng
vai trò rất quan trọng và là yếu tố không thể thiếu của mọi hoạt động trên
Trái Đất. Tuy nhiên do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp, do hoạt
động của con ng-ời đà làm cho môi tr-ờng n-ớc ngày càng ô nhiễm
nghiêm trọng. Vì vậy đà có nhiều công nghệ xử lý n-ớc thải đà và đang
đ-ợc sử dụng rộng rÃi. Nhiễm độc nguồn n-ớc phần lớn do các kim loại
nặng gây ra như: Hg, Pb, Cd, Cu, Crvấn đề loại bỏ, làm giảm lượng kim
loại nặng ®éc h¹i trong n-íc xng møc cho phÐp cã ý nghĩa hết sức quan
trọng trong công việc bảo vệ môi tr-ờng.
Trong số các kim loại nặng thì Cd, Pb là các kim loại có độc tính
cao với động vật và con ng-êi, cã thĨ g©y ra bƯnh ung th-, bƯnh về x-ơng.
Cu ảnh h-ởng đến quá trình oxi hoá khử, quá trình tổng hợp hemoglobin
và photpholipit. Khi con ng-ời tiếp xúc nhiều với Mn sẽ làm suy nh-ợc hệ
thần kinh, gan và tuyến th-ợng thận.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 6

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
Phân tích toàn diện và chính xác một mẫu n-ớc là một quá trình
phức tạp đòi hỏi nhiều thời gian, phải sử dụng các ph-ơng pháp phân tích
hoá học, vật lý các ph-ơng pháp sinh, y học khác nhau. Trong khuôn khổ
đề tài và điều kiện thí nghiệm vốn có, chúng tôi giới hạn việc " Xác định
Mangan và xác định đồng thời Cadimi, Chì , Đồng trong n-ớc thải ở các
phòng thí nghiệm của tr-ờng Đại Học Vinh bằng ph-ơng pháp VônAmpe hoà tan xung vi phân" là ph-ơng pháp có độ chính xác cao.
Với đề tài này chúng tôi đề ra nhiệm vụ:
- Tìm các điều kiện tối -u để định l-ợng Mn, định l-ợng ®ång thêi
Cd, Pb, Cu.
- Thư c¸c ®iỊu kiƯn tèi -u đà chọn vào việc phân tích mẫu tự tạo của
Mn và của Cd, Pb, Cu.
- Phân tích mẫu chứa (Mn, Cd, Pb, Cu) trong n-ớc thải.
Chúng tôi hi vọng khoá luận này sẽ góp phần bổ sung thêm vào các
ph-ơng pháp xác định l-ợng vết kim loại nặng trong một số đối t-ợng,
môi tr-ờng khác nhau: n-ớc sinh hoạt, n-ớc tự nhiên , n-ớc thải, n-ớc
biển có hàm l-ợng vết.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 7

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 8

Lớp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
Phần I:

I.1

Tổng quan

Giới thiệu về các nguyên tố : Cadimi , chì , đồng , mangan.

I.1.1. Cadimi(Cd)
I.1.1.1. Giới thiệu về cadimi
Cadimi là nguyên tố đ-ợc nhà bác học F.Stromeyer (ng-ời Đức)
tìm ra năm 1817. Cadimi là nguyên tố thuộc chu kì 6, nhóm IIB.
Bảng 1.1 : Các h»ng sè vËt lý cđa Cadimi
Sè thø tù trong b¶ng HTTH

48

Khối k-ợng nguyên tử (đvC)

112,4

Cấu hình electron

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2

Bán kính nguyên tử (A0)

1,39

Độ âm điện (theo Pauling)

1,69

Khối l-ơng riêng (g/cm3)

8,642

Năng l-ợng ion hoá (eV)

I1

I2

I3

8,99

16,90

37,47

Cadimi là nguyên tố đứng cuối trong dÃy nguyên tố d. Nguyên tử
cadimi có các obitan d đà điền đủ 10 electron nh- các nguyên tử nhóm IB,

nh-ng cấu hình electron 4d10 t-ơng đối bền trong tr-ờng hợp này, nên
cadimi không có khả năng mất một hoặc hai electron để tạo trạng thái oxi
hoá +2, +3 nh- bạc (Ag). Nghĩa là hoá trị của cadimi chỉ là electron s.
Cadimi có giá trị I2 ,I3 t-ơng đối lớn, giá trị I3 rất cao đà làm cho năng
l-ợng mạng l-ới tinh thể không đủ để làm bền cho các trạng thái oxi hoá
+3 .Cho nên trạng thái oxi hoá cao nhất của cadimi là +2, là số oxi hoá
tồn tại của nó.
Cadimi là kim loại màu trắng bạc, nặng, mềm dễ dát mỏng, nhiệt
độ nóng chảy là 320,90C, nhiệt độ sôi là 7670C. Nguyên nhân dễ nóng

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thủ 9

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
chảy và dễ bay hơi của cadimi là do t-ơng tác yếu giữa nguyên tử trong
kim loại gây nên bởi cấu hình t-ơng đối bền 4d10 cản trở các electron d
tham gia vào liên kết kim loại. Cadmi ở trong không khí ẩm dần dần bị
bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim.Trong tự nhiên cadimi có 8 đồng
vị bền :106Cd (1,215%);
112

108

Cd (0,875%);

110

Cd (12,29%);

111

Cd (12,7%);

Cd (24,7%); 113Cd (12,39%); 114Cd (28,96%); 116Cd (7,58%) . Trong các

đồng vị phóng xạ thì đồng vị

113

Cd có tiết diện bắt nơtron rất lớn nên

cadimi kim loại đ-ợc dùng làm thanh điều chỉnh dòng nơtron trong lò
phản ứng nguyên tử.
Cadimi đ-ợc dùng để mạ vỏ ôtô, vỏ máy bay,và tàu biển, làm điện
cực ắc quy kiềm, chế tạo hợp kim. Một l-ợng nhỏ cadimi thêm vào đồng
làm tăng độ bền nh-ng không làm giảm độ dẫn điện của đồng nên hợp
kim Cu-Cd đ-ợc dùng làm dây dẫn. Hợp kim của cadimi có đặc điểm là
mềm nên là vật liệu không thay thế đ-ợc để chế tạo các ổ trục. Cadimi
chiếm đến 12,5% hợp kim dễ nóng chảy (750C) gọi là hợp kim U đỏ.
Trong vỏ Trái Đất, cadimi th-ờng tồn tại ở dạng khoáng vật,
khoáng vật chính của cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi ở
riêng và th-ờng lẫn với khoáng vật của kẽm và của thuỷ ngân là xinaba
hay thần sa (HgS). Cadimi th-ờng có trong những quặng đa kim cùng với
chì và đồng
Trong n-ớc thiên nhiên th-ờng không có cadimi, nh-ng trong n-ớc
thải từ các khu công nghiệp hoá chất và luyện kim th-ờng có cadimi, và
cadimi từ các nguồn n-ớc thải đó th-ờng nhiễm vào n-ớc thiên nhiên, đặc
biệt là n-ớc bề mặt. Hàm l-ợng cadimi ở trong n-ớc bề mặt là rất nhỏ,

khoảng vài g/ lít.Trong n-ớc Cadimi ở dạng ion đơn trong môi tr-ờng
axit và ở dạng ion phức (cianua, tactrat) hoặc ở dạng không tan (hidroxit,
cacbonat) trong môi tr-ờng kiềm (pH=8-9) và độ tan của Cadimi sẽ tăng
khi pH giảm
Cadimi là nguyên tố rất độc. Cơ thể sẽ bị ngộ độc khi tiêu thụ hơn
1mg/ ngày. FAO/OMS cho phép con ng-ời đ-ợc hấp thụ không quá 400Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 10

Lớp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
500g / tuần (từ n-ớc, không khí, thức ăn). Tiêu chuẩn của Mỹ cho phép
hàm l-ợng cadimi trong n-ớc uống không v-ợt quá 0,11g/ lít. Cộng
đồng châu Âu quy định n-ớc dùng cho chế biến thực phẩm có hàm l-ợng
cadimi không v-ợt quá 0,005mg/ lít. Tiêu chuẩn của Pháp OMS cũng quy
định ở mức này.
I.1.1.2
I.1.1.2.1.

Các ph-ơng pháp xác định Cadimi
Ph-ơng pháp trắc quang

Để xác định cadimi bằng ph-ơng pháp trắc quang dùng dithizon,
ng-ời ta chiết bằng CCl4 từ môi tr-ờng kiềm mạnh chứa tatrat. Dung dịch
dithizonat của Cd trong dung môi h-u cơ có màu đỏ, hấp phụ cực đại ở
b-ớc sóng = 515 nm.
Hàm l-ợng Cadimi kho¶ng 0,01- 0,5 mg Cd/ l cã thĨ dïng ph-ơng
pháp xác định nh- sau:
Nếu nh- mẫu n-ớc có chứa l-ợng lớn chất h-u cơ thì cần vô cơ hoá
chúng bằng cách thêm vào thể tích n-ớc lấy phân tích 1-2ml H2SO4 đặc,

3-5ml HNO3 đặc và làm bay hơi dung dịch trong tủ hút. Nếu dung dịch
còn có màu thì lại thêm 5ml HNO3 đặc và lại làm bay hơi lần nữa, động
tác này lặp lại cho đến khi thu d-ợc dung dịch không màu. Sau đó làm
bay hơi dung dịch đến khô thêm tiếp vào bà 1ml HCl đặc và làm bay hơi
lần nữa .Phần bà sau khi để nguội đ-ợc hoà tan bằng n-ớc cất hai lần, đun
nóng ®Ĩ hoµ tan hÕt mi tan, läc qua phƠu läc khô bằng giấy lọc và giữ
lấy dung dịch để xác định Cadimi.
Trong môi tr-ờng kiềm mạnh các kim loại khác nh- Ag, Cu, Ni,
Co cùng bị chiết với Cd. Các nguyên tố ngăn cản cần đ-ợc chiết tr-ớc khi
xác định Cd b»ng dithizon tõ m«i tr-êng axit. NÕu trong mÉu có chứa CNthì cần phá huỷ xianua bằng cách thêm 0,5ml H2SO4 đặc vào 100ml mẫu
n-ớc, đun sôi 10 phút trong tủ hút. Sau đó thêm 0,2ml HCl đặc khuấy đều
và để yên (để kết tủa AgCl lắng xuống) trong 2h. Lọc dung dịch, rửa phễu
bằng vài ml n-ớc cất, trong n-ớc lọc còn có thể chứa một l-ợng nhỏ bạc.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 11

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.
Cu, Hg và một l-ợng nhỏ Ag còn trong n-ớc lọc đ-ợc chiết để loại
bỏ bằng dithizon từ môi tr-ờng có pH=2. Thêm vào n-ớc lọc 5ml dung
dịch muối Xaynhet 20% điều chỉnh pH đến 2 bằng cách khuấy và thêm từ
từ dung dịch NH3 hoặc HCl. Cho mẫu vào phễu chiết và chiết mỗi lần
bằng 5ml dithizon 0,1% trong CHCl3, chiết cho đến khi l-ợng dithizon
sau khi chiết vẫn giữ nguyên màu xanh ban đầu của nã. Sau ®ã rưa mÉu
b»ng 10ml CHCl3 cho ®Õn khi dung môi rửa không màu. Cuối cùng rửa
thêm hai lần, mỗi lần 5ml CCl4. Nếu trong mẫu có chứa Ni thì tách bằng
dimetylglioxim nh- sau: lấy 50ml dung dịch mẫu đầu hoăc dung dịch
mẫu sau khi vô cơ hoá, cho vµo 10ml dung dich kalinatritactrat 20% (nÕu

lÊy mÉu sau khi đà tách Ag, Cu, Hg thì chỉ cần thêm 5ml dung dịch
tactrat là đủ ). Thêm NH3 vào cho đến khi pH=8,5-9, thêm vào tiếp 5ml
dung dịch 1% của dimetylglioxim trong r-ợu etylic 96%. Cho toàn bộ
hỗn hợp vào phễu chiết lắc đều trong 30 giây, chiết phức nikendimetylglixionat vài lần, mỗi lần bằng 10ml CHCl3. Cuối cùng rửa t-ớng
n-ớc bằng 5ml CCl4.
Các nguyên tố sau không gây cản trở cho phép xác định Cd khi
hàm l-ợng của chúng nhỏ h¬n 50mg/l : Pb , Bi, As , Al ,Fe, Sb, Sn, Cr,
Zn, PO43-
Nếu hàm l-ợng Zn gấp 50 lần Cd thì việc chiết Cd không hoàn toàn
và phạm sai số âm. Các chất oxi hoá cần đ-ợc phân huỷ bằng cách thêm
H2O2 vào và đun sôi kĩ. Các chất hữu cơ cần đựoc chiết tách bằng 5ml
CCl4 ở mỗi lần chiết
I.1.1.2.2. Ph-ơng pháp cực phổ
Để xác định Cd ở hàm l-ợng cao, trên 1mg/l có thể dùng ph-ơng
pháp cực phổ, vì Cd trong nền hỗn hợp đệm amoniac và nhiều nền khác
cho các sóng cực phổ thuận nghịch và định l-ợng .
Để xác định cadimi bằng ph-ơng pháp cùc phỉ, ng-êi ta dïng nỊn
®Ưm amoniac – amoni clorua (NH3 1M +NH4Cl 1M). Nếu trong mẫu n-ớc
hàm l-ợng đồng không lớn hơn hàm l-ợng Cd có thể xác định đồng thời
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 12

Lớp 45E Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
cả hai nguyên tố và nên dùng ph-ơng pháp thêm chuẩn. Trong tr-ờng hợp
hàm l-ợng đồng quá lớn so với hàm l-ợng Cd, thì cần che đồng bằng
xianua. Các kim loại khác nh-: Fe(III), Bi, Sn, Sb sẽ kết tủa d-ới dạng
hidrroxit trong dung dịch đệm. Để xác định Cd, ta lấy phần dung dịch
trong ở trên. Nếu l-ợng kết tủa quá lớn cần xác định theo ph-ơng pháp

thêm.
Kẽm, coban, niken, và mangan là những kim loại trong nền này cho
sóng cực phổ ở những thế âm hơn sóng của Cd nên không ảnh h-ởng đến
việc xác định nó. Nếu trong n-ớc có l-ợng lớn chì thì cần tách tr-ớc bằng
cách kết tủa nó bằng axit sunfuric loÃng và lọc bỏ kết tủa chì sunfat.
Tuỳ theo hàm l-ợng của Cd trong mẫu mà chúng ta thực hiện pha
loÃng hay cô cạn bớt sao cho trong 25ml mẫu chøa tõ 0,05mg – 1,25mg
Cd. Thªm mét giät Metyl da cam và trung hoà bằng HCl hoặc NH 3 đến
khi chất chỉ thị vừa đổi màu. Tiếp theo thêm 10ml dung dịch nền, 1ml
gielatin, 1ml đệm natri sunfit và định mức bằng n-ớc cất, lắc đều dung
dịch, cho dung dịch vào bình điện phân và ghi cực phổ từ -0,4V đến -0,8V
so với anot đáy thuỷ ngân .Có thể định l-ợng bằng ph-ơng pháp thêm
chuẩn hoặc ph-ơng pháp đ-ờng chuẩn.
Nếu mÉu chøa 0,02 mg – 0,5 mg Cd/ l th× cần làm giàu bằng cách
cô nh- sau : lấy 250ml mẫu, cho vào bát sứ hoặc cốc chịu nhiệt, thêm vào
đó 1ml HCl đặc , làm bay hơi đến cạn khô . Thêm vào phần bà khô 5ml
dung dịch đ-ợc ®iỊu chÕ nh- sau : trén 10ml dung dÞch nỊn, 1ml gielatin,
1ml natri sunfit và 38ml n-ớc cất hai lần. Cho toàn bộ vào bình điện phân
và ghi cực phổ từ -0,4V đến -0,8V. Nên xác định bằng ph-ơng pháp thêm
chuẩn.
Hiện nay nhiều ph-ơng pháp cực phổ hiện đại có thể xác định Cd
cỡ nồng độ 10-9M, và có thể xác định trong các nền khác nhau và có thể
xác định đồng thời tới 5 nguyên tố cho độ chính xác cao (Ví dụ : Zn, Cd,
Pb, Cu, Bi).

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 13

Lớp 45E Hoá

Luận văn tốt nghiệp.
Bằng ph-ơng pháp Vôn - Ampe hoà tan hÊp phơ (AdSV), sư dơng
thc thư 5-hydroxyquynolin (8-HQ), trong nền đệm HEPES ( pH=7,8)
Cadimi cho píc tại -0,69V với giới hạn phát hiện tới 1.10-10M. Bằng
ph-ơng pháp Vôn Ampe hoà tan anot (ASV), Cd trong nền đệm axetat
pH = 4,6 cho píc tại -0,59V với giới hạn phát hiện tới 1.10-10M
I.1.1.2.3. Ph-ơng pháp chuẩn độ complexon
Cadimi trong mối quan hệ với EDTA và với tất cả các chất chỉ thị
đà đ-ợc dùng để nghiên cứu cho tới nay kể cả sự có mặt của kẽm thì phép
xác định complexon nguyên tố này không gặp khó khăn gì, cả l-ợng lớn
và vi l-ợng Cd trong mẫu phân tích.
Trong số lớn các chất chỉ thị đà đ-ợc đề nghị để xác định Cd có thể
chọn những chất sau: naphtolic, metyltimol xanh, và glyxin thimol xanh,
pyrocactesin tím. Những chất chỉ thị này đ-ợc sử dụng trong dung dịch
đệm có pH=10. Trong m«i tr-êng axit u cã pH=5-6 cã thĨ sư dơng
PAN (1- (2- pyridylazo)-2- naphtol) hoặc CuY hoặc CuY-PAN,
azoxim.
Phép chuẩn độ cadimi kém lựa chọn nh-ng có thể nâng lựa chọn
đến mức nhất định nếu sử dụng những ph-ơng pháp dụng cụ, phép tách sơ
bộ cũng đ-ợc sử dụng, ví dụ: chiết phức tioxinat. Những ph-ơng pháp sử
dụng chất che đ-ợc ứng dụng để xác định hỗn hợp nhiều cấu tử. Trong
tr-ờng hợp này, ng-ời ta sử dụng khả năng che Cd bằng KCN và giải che
nó bằng focmandehit. Ph-ơng pháp đó cho phép xác định cadimi khi có
mặt chì, các kim loại kiềm thổ và các kim loại khác, tr-ớc hết là sự có mặt
đáng kể của sắt.
Có thể xác định hàm l-ợng có mặt của Cd và Zn theo một đ-ờng
chuẩn độ đo màu .
I.1.1.2.4. Ph-ơng pháp AAS
Với ph-ơng pháp AAS sử dụng lò nhiệt điện, nguyên tắc của
ph-ơng pháp là: mẫu đ-ợc đ-a vào lò ,tại đây nó đ-ợc sấy khô, tiếp đến là

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thủ 14

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
tro hoá và cuối cùng muối của cadimi đ-ợc phân ly d-ới dạng cadimi
nguyên tử.
Sử dụng thuốc thử là APDC (amoni pyrolidin dithiocacbamat) ở
pH=9, mẫu đ-ợc axit ho¸ b»ng axit HNO3 (axit ho¸ 100ml mÉu b»ng 1ml
axit HNO3) sau đó tiêm vào lò 10l mẫu, loại dung môi ở 1000C trong 25
giây, tro hoá ở 4500C trong 80 giây và nguyên tử hóa ở 19500C trong 4
giây. Đo độ hấp thụ tại b-ớc sóng =228,8nm. Dựa vào đ-ờng chuẩn để
tính kết quả. Trong tr-ờng hợp hàm l-ợng Cadimi quá nhỏ có thể nâng
cao nồng độ bằng cách chiết MIBK (methyl isobutyl ketone) với thuốc
thử APDC.
Với ph-ơng pháp F-AAS sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp (không khÝaxetylen) víi tØ lƯ 5,2/1,2 L/ph (V/V), cịng dïng thc thử APDC để
chiết mẫu. Mẫu cũng đ-ợc axit hoá bằng axit HNO3 ,thêm vào đó dung
dịch axetat 40% để pH=3-4, thêm 5ml thuốc thử APDC, để yên trong 2
phút. Thêm 10ml MIBK vào bình lắc mạnh trong 30 giây, thêm n-ớc cất
vào bình cho đến khi dung môi hữu cơ lên đến vạch của bình định mức.
Sau đó đ-a mẫu vào ngọn lửa của máy và phân tích mẫu. Đo ®é hÊp thơ ë
b-íc sãng  = 228,8nm. Vµ dùa vào đ-ờng chuẩn để tính kết quả (mẫu
chuẩn đà đ-ợc chuẩn bị trong MIBK).
I.1.2 Chì (Pb)
I.1.2.1 Giới thiệu về chì.
Chì là nguyên tố thuộc phân nhóm IVA, đ-ợc kí hiệu là Pb
Do có tổng 4 mức năng l-ợng ion hoá ( I1,I2,I3,I4 ) khá lớn nên chì
không thể mất bốn electron để tạo nên ion 4+, mặt khác độ âm điện của

chì cũng không quá lớn nên không thể kết hợp thêm electron dể biến
thành ion 4-. Để đạt đ-ợc cấu hình bền, nguyên tử chì tạo nên những cặp
electron chung của các liên kết hoá trị và trong các hợp chất của Pb có
những số oxi hoá -4, +2, +4. Trong những số oxi hoá d-ơng đặc tr-ng thì
số oxi hoá +2 đặc tr-ng hơn so với +4.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 15

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.
Chì là kim loại màu xám thẫm, rất mềm dùng móng tay có thể rạch
đ-ợc, dễ dát mỏng, dẫn điện đ-ợc. Nhiệt độ nóng chảy của chì là:
327,460C , nhiệt độ sôi là: 17490C .
Bảng 1.2:

Các hằng số vật lý của chì

Số thứ tự

82

Khối l-ợng nguyên tử ( đvC )

207,2
[Xe] 4f145d106s26p2

Cấu hình electron
Bán kính nguyên tử (A0)

1,75

Độ âm điện (theo Pauling)

1,8

Khối l-ợng riêng (g/cm3)

11,34

Năng l-ợng ion hoá (eV)

I1

I2

I3

I4

I5

7,42 15,03 31,93 39

I6

69,97 84

Trữ l-ợng trong thiên nhiên của chì là 1.10-4% tổng số nguyên tử

của vỏ Trái Đất, nghĩa là ít phổ biến. Khoáng vật chính của chì lµ galen
(PbS). Galen ë n-íc ta th-êng ë lÉn trong khoáng vật của kẽm .
Chì là một trong bảy kim loại (Au, Ag, Cu, Fe, Sn, Pb, Hg )mà con
ng-ời biết từ thời th-ợng cổ và đ-ợc coi là ứng với hành tinh sao Thổ. Ba
bốn nghìn năm tr-ớc công nguyên, ng-ời Ai cập cổ đà dùng chì để đúc
tiền, đúc t-ợng và những vật dụng khác .
Chì đ-ợc dùng để làm các tấm điện cực trong ắc quy, dây cáp điện,
đầu đạn và các ống dẫn trong công nghiệp hoá chất. Chì hấp thụ tốt tia
phóng xạ và tia Rơnghen nên đ-ợc dùng để làm những tấm bảo vệ với
những tia đó. T-ờng của phòng thí nghiệm phóng xạ đ-ợc lót bằng gạch
chì, mỗi việc gạch đó th-ờng nặng hơn 10kg.
Chì và các hợp chất của chì đều rất độc. Chúng rất nguy hiểm ở chỗ
là khó có những ph-ơng tiện để cứu chữa khi bị nhiễm độc lâu dài. Cho
nên cần hết sức cẩn thận khi tiếp xúc với chúng.
Chì là một độc tố tích tụ trong cơ thể con ng-ời qua hệ tiêu hoá và
hô hấp. N-ớc là nguồn cung cấp chì đáng kể, con ng-ời sử dụng trực tiếp
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 16

Lớp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
hoặc gián tiếp. Khi trồng trọt hoặc chăn nuôi ở vùng có hàm l-ợng chì cao
thì chì cã thĨ tÝch tơ trong thùc phÈm .V× vËy viƯc xác định hàm l-ợng chì
trong n-ớc và n-ớc thải là vô cùng cần thiết.
Hàm l-ợng chì trong n-ớc thiên nhiên rất nhỏ nằm ở khoảng
0,01mg0,02mg/ l; trong n-ớc sinh hoạt cũng có l-ợng vết chì vì n-ớc
chảy qua ống dẫn bằng chì. Trong n-ớc thải, đặc biệt n-ớc thải của các
khu công nghiệp luyện kim, các nhà máy hoá chất chứa l-ợng đáng kể chì
(ví dụ nh- trong nhà máy sản xuất chì, kẽm có thể chứa 6-7 mg Pb/ l ).

Chì trong n-ớc thải có thể ở d-ới dạng hoà tan (ion đơn hoặc ion phức)
hoặc d-ới dạng muối khó tan nh- sunfat, cacbonat, và sunfua.
Khi nồng độ chì trong n-íc ng lµ 0,042 – 1,0 mg/ l sÏ xuất hiện
triệu chứng bị đầu độc kinh niên ở ng-ời ; ở nồng độ 0,18mg/ l với động
vật máu nóng sẽ có các triệu chứng bị đầu độc kinh niên .
Tiêu chuẩn quy định hàm l-ợng Pb trong n-ớc uống :
Tên n-ớc , tổ chức

Hàm l-ợng cho phép (mg/ l )

Mỹ

Max 0,05

OMS

Max 0,05

Pháp

Max 0,05

Việt Nam

Max 0,05

Nồng độ giới hạn cho phÐp trong n-íc t-íi cho trång trät lµ : 0,1 mg/l
n-ớc cho chăn nuôi là
I.1.2.2.

: 0,05 mg/l

Các ph-ơng pháp xác định chì

Để xác định chì trong n-ớc bề mặt, n-ớc sinh hoạt th-ờng dùng
ph-ơng pháp chiết trắc quang với thuốc thử dithizon là ph-ơng pháp cho
phép xác định từ 0,1 1,0 mg Pb/ l .
Chì là kim loại dễ xác định bằng ph-ơng pháp cực phổ, ph-ơng
pháp này cho phép xác định chì trong n-ớc từ 0,05 mg đến vài mg trong
1lít n-ớc. Để xác định chì trong những loại n-ớc sạch, có hàm l-ợng nhỏ
hơn 0,02mg/ l, nên dùng ph-ơng pháp phân tích điện hoá hoà tan.
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 17

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.
I.1.2.2.1. Ph-ơng pháp trắc quang.
Ph-ơng pháp phân tích trắc quang là nhóm các ph-ơng pháp phân
tích quang học. Ph-ơng pháp này chuyển các chất phân tích thành năng
l-ợng ánh sáng để suy ra l-ợng chất cần phân tích. Pb (II) là cation kim
loại có khả năng tạo phức với nhiều thuốc thử hữu cơ khác nhau. Vì vậy
có thể áp dụng ph-ơng pháp trắc quang để xác định Pb. Việc xác định Pb
bằng ph-ơng pháp trắc quang với dithizon là ph-ơng pháp phổ biến nhất
bởi tính -u việt của nó.
Dithizon (diphenyl thiocacbazon) là thuốc thử hữu cơ có khả năng
tạo phức càng cua với nhiều kim loại trong đó có chì. Chì dithizonat khó
tan trong n-ớc nh-ng dễ tan trong các dung môi hữu cơ nh- CHCl 3, CCl4.
Trong CCl4 chì dithizonat có màu đỏ, cực đại hấp thụ ở b-ớc sóng
= 520 nm.

Chì dithizonat đ-ợc chiết chọn lọc và định l-ợng từ dung dịch n-ớc
có pH = 8-9, chứa l-ợng d- xianua là chất dùng để che nhiều kim loại
khác có thể bị chiết cùng chì. Trong môi tr-ờng trên cùng bị chiết với chì
chỉ có tali (Tl), bimut (Bi), và Sn (II). Tali không cản trở việc xác định chì
nh-ng Bi và Sn thì ngăn cản nên đ-ợc tách bằng cách chiết chúng từ môi
tr-ờng axit, chì không bị chiết còn lại trong t-ớng n-ớc.
Thiếc và bimut đựoc tách tr-ớc nh- sau: thêm hidrazin vào dung
dịch mẫu n-ớc, đun nóng để khử thiếc (IV) xuống thiếc (II) và khử các
chất khác. Sau khi để nguội thêm dung dịch natri tactrat vào, đ-a pH của
dung dịch đến 2,53 (bằng dung dịch axit tactric). Tiến hành chiết xuất
nhiều lần, mỗi lần bằng 5ml dung dịch dithizon 0,1% trong CHCl3. Tiến
hành chiết xuất cho đến khi t-ớng hữu cơ vẫn giữ nguyên màu xanh của
dithizon. Cuối cùng lắc t-ớng n-ớc vài lần với CHCl3 (mỗi lần dùng 5ml)
đến khi t-ớng đó không còn màu xanh. Tiến hành chiết nh- vậy không
những tách đ-ợc thiếc mà còn tách đ-ợc Hg, Ag, Cu.
Nếu trong mẫu n-ớc chứa l-ợng đáng kể các chất hữu cơ thì cần
phải vô cơ hoá chúng bằng cách cho vào vài ml HNO3 đặc và HClO4 đặc
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 18

Lớp 45E Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
rồi cô mẫu đến khô. Sau đó tẩm -ớt bà khô bằng axit nitric HNO 3 và hoà
tan bằng n-ớc cất. Các chất oxi hoá cần đ-ợc khử tr-ớc bằng hidrazin.
I.1.2.2.2 Ph-ơng pháp cực phổ.
Ion Pb (II) là một trong những ion có hoạt tính cực phổ, bị khử trên
catot thuỷ ngân thành kim loại .
Trong nền NaOH 1M phức Pb(OH)2 bị khử thuận nghịch và cho
sóng cùc phỉ víi thÕ b¸n sãng -0,70V so víi cùc Calomen bÃo hoà.

Nếu trong dung dịch có chứa Fe(III) với hàm l-ợng không lớn lắm,
sắt sẽ bị kết tủa hidroxit trong nền NaOH và không gây trở ngại đến sự
xác định chì. Nếu hàm l-ợng sắt lớn, kết tủa Fe(OH)3 sẽ hấp thụ chì, trong
tr-òng hợp này nên xác định chì bằng ph-ơng pháp thêm chuẩn .
Nếu trong n-ớc có l-ợng t-ơng đối lớn Cu(II), trong môi tr-ờng
kiềm d- nó cũng bị tan một phần d-ới dạng CuO22- và sóng của đồng cũng
ảnh h-ởng đến sự xác định chì. Trong tr-ờng hợp này sau khi đà thêm
NaOH vào dung dịch phân tích, để lắng kết tủa rồi dùng pipet lấy ra 10ml
dung dịch trong thêm vào 0,5ml KCN 1M để che đồng. L-ợng xianua
không đ-ợc d- nhiều vì sự d- nhiều sẽ làm giảm b-ớc sóng của chì. Tuỳ
thuộc vào hàm l-ợng chì mà ta tiến hành nh- sau:
Lấy 25ml mẫu n-ớc cho vào bình định mức dung tích 50ml nếu cần
pha loÃng mẫu n-ớc để trong 25ml đó chứa khoảng 0,1-3mg Pb. Nếu hàm
l-ợng Pb trong mẫu chỉ nằm khoảng 0,5-5mg Pb/ l thì cần lấy 250ml mẫu
thêm vào đó 1ml HNO3 đặc, làm bay hơi trong bếp cách thuỷ đến cạn
khô, hoà tan bà khô trong n-ớc cất và chuyển toàn bộ dung dịch thu đ-ợc
vào bình định mức 50ml. Tiếp theo thêm vào 5ml NaOH, 1ml gielatin
định mức bằng n-ớc cất và lắc đều dung dịch, nếu có kết tủa hidroxit thì
cần để lắng và tiến hành lấy phần dung dịch trong và tiến hành ghi cực
phổ ở độ nhạy thích hợp từ -0,4V đến -1,0V so với anot đáy thuỷ ngân.
Đo chiều cao sóng và dựa vào đ-ờng chuẩn để xác định hàm l-ợng chì.
Nếu hàm l-ợng mẫu có chúa 0,051mg Pb/ l thì lấy 250ml mẫu
n-ớc cho vào cốc chịu nhiệt thêm vào 1ml HNO3 đặc và làm bay hơi dung
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thủ 19

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
dịch đến khô. Thêm vào bà khô để nguội 0,5ml HNO3 đặc và cô lại lần

nữa. Cho vào bà khô để nguội 5ml dung dịch NaOH 10M + 1ml gielatin +
44ml n-ớc cất trộn đều (dung dịch nền). Sau khi bà khô hoà tan hết, tiến
hành ghi ®o cùc phỉ tõ -0,4V  -1,0V so víi ®¸y anot thuỷ ngân. Dựa vào
đ-ờng chuẩn để xác định hàm l-ợng chì
Nếu mẫu n-ớc chứa l-ợng lớn chất hữu cơ, cần phá huỷ chúng nhtrong ph-ơng pháp dithizon ở trên. Để loại oxi không dùng Na 2SO3 vì ion
chì sẽ kết tủa d-ới dạng chì sunfat, đăc biệt tr-ờng hợp nồng độ chì lớn.
Cần dùng không khí trơ nh- N2 hoặc H2 tinh khiết cho chạy qua dung
dịch tr-ớc khi ghi cực phổ để loại oxi. Dùng dung dịch gielatin để loại trừ
cực đại cực phổ của chì.
Hiện nay có nhiều ph-ơng pháp cực phổ hiện đại có thể xác định
Pb cỡ nồng độ 10-9M và có thể xác định trong nhiều nền khác nhau.
Bằng ph-ơng pháp Von Ampe hoµ tan hÊp phơ (AdSV) víi thc
thư 8- Hydroxyquynolin (pH = 7,8-8,5), Pb cho píc tại -0,54V với giới
hạn phát hiện là 3.10-10M. Bằng ph-ơng pháp Von Ampe hoà tan anot
(ASV) trong nỊn ®Ưm axetat (pH = 4,6), Pb cho píc tại -0,4V với giới hạn
phát hiện tới 1.10-10M.
I.1.2.2.3. Ph-ơng pháp chuẩn độ complexon.( dùng EDTA )
I.1.2.2.3.1. Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Ecriocrom đen T.
Dung dịch có hàm l-ợng chì trong mẫu phân tích khoảng 20mg Pb
trong 100ml thì ng-ời ta dùng 5ml dung dịch tatrat (1:4) hoặc
tritanolamin (TEA) để làm tạo phức che các ion kim loại gây cản trở cho
phép xác định chì . Sau đó trung hoà một l-ợng t-ơng đ-ơng dung dịch
NaOH, trong mét sè tr-êng hỵp cơ thĨ chÊt che nh- KCN ,sau đó thêm
2ml dung dịch đệm có pH = 10 và chất chỉ thị, chuẩn độ cho đến khi
dung dịch chuyển từ màu nâu đỏ sang xanh.
I.1.2.2.3.2.. Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Xylen da cam.
Trong dung dịch phân tích th-ờng không quá 50mg Pb trong
100ml. Nếu cần thiết trung hoà dung dịch bằng NaOH đến pH = 2-3 sau
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 20

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.
đó thêm l-ợng thích hợp dung dịch đệm axetat (tốt hơn là dùng dung dịch
Urotropin- hexametylentetramin) lúc đó pH dung dịch cần phải bằng
khoảng 5, thêm chất chỉ thị và chuẩn độ cho đến khi dung dịch tõ mµu
tÝm chun sang vµng.
(NhËn xÐt r»ng : trong hµm l-ợng chì lớn, pH của dung dịch bị hạ
thấp nhiều trong quá trình chuẩn độ, do đó ng-ời ta điều chỉnh bằng cách
thêm dung dich Urotropin vào, cần tránh nồng độ axetat cao và khi đó
điểm t-ơng đ-ơng sẽ không rõ rệt).
I.1.2.2.4.

Ph-ơng pháp AAS.

Với ph-ơng pháp F-AAS sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp khí (không
khí axtilen) với tỉ lệ 5,2/1,25 L/ ph (V/V) đo chì ở b-ớc sóng =217nm.
Cã thĨ dïng thc thư APDC (amoni pyrolydin dithiocacbamat) trong
MIBK (metyl isobutyl ketone) (mẫu đ-ợc axit hoá bằng axit HCl đến
pH=4-5)
Với ph-ơng pháp AAS không dùng ngọn lửa thì nguyên tắc của
ph-ơng pháp là : mẫu đ-ợc đ-a vào lò ,tại đây nó đ-ợc sấy khô, tiếp đến
là tro hoá và cuối cùng muối của chì đ-ợc phân ly d-ới dạng chì nguyên
tử, trong môi tr-ờng khí trơ Argon. Điều kiện nguyên tử hoá là : sấy ở
nhiệt độ 1200C 2000C, trong thời gian là 30 giây; tro hoá ở nhiệt độ
4500C, trong thời gian 20 giây; nguyên tử hoá ở nhiệt độ 19000C, trong
thời gian 3 giây. Vùng tuyến tính là : 2-50ng/ ml
I.1.3. Đồng ( Cu )
I.1.3.1. Giới thiệu về đồng.

Đồng là nguyên tố ở số thứ tự là 29, thuộc nhóm IB. Tên Latinh
cuprum của nguyên tố đồng có lẽ xuất phát từ chữ cuprus là tên
Latinh của hòn đảo Kipr, là nơi ngày x-a ng-ời cổ La Mà đà khai thác
quặng đồng và chế tác đồ đồng .

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 21

Lớp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
Bảng 1.3 : Các hằng số vật lý của đồng
Số thứ tự

29

Khối l-ợng nguyên tử ( đvC)
Cấu hình electron

63,56
1s22s22p63s23p63d104s1

Bán kính nguyên tử ( A0 )

1,28

Độ âm điện

1,9

Khối l-ợng riêng (g/ cm3 )

8,94

Năng l-ợng ion hoá (eV)

I1

I2

I3

7,72

20,29

36,20

Nguyên tử đồng có cấu hình electron là: 1 electron s ở líp ngoµi
cïng vµ 18 electron (s2p6d10) ë líp thø hai kể từ ngoài. Nh- vậy obitan 3d
của đồng đà đ-ợc sớm bÃo hoàelectron bằng cách chuyển tới obitan d một
trong hai electron của obitan 4s đà đ-ợc bÃo hoà từ nguyên tử kim loại
kiềm thổ (4s2) (điều đó chứng tỏ cấu hình electron (n-1)d10ns1 về mặt năng
l-ợng là thuận lợi hơn so với cấu hình (n-1)d9ns2 ).
Đồng ngoài trạng thái oxi hoá +1, còn có trạng thái oxi hoá +2,
+3Nghĩa là electron hoá trị không chỉ là electron s mà cả những
electron d nữa. Điều này đ-ợc giải thích bằng sự gần nhau về năng l-ợng
của các obitan 3d và 4s .Tuy nhiên trạng thái oxi hoá +2 đặc tr-ng nhất
đối với đồng, còn số oxi hoá +1 đặc tr-ng một phần đối với đồng.
Đồng là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, màu đỏ, có tính dẫn điện

dẫn nhiệt tốt, dễ dát mỏng dễ kéo sợi. Có nhiệt độ nóng chảy là: 10830C,
nhiệt độ sôi là: 25430C .
Trong thiên nhiên, đồng có hai đồng vị bền là : 63Cu (70,13%) và
65

Cu (29,87%). Trữ l-ợng ở trong vỏ Trái Đất của đồng là 0,003% tổng

số nguyên tử (có nghĩa là t-ơng đối phổ biến). Những hợp kim quan trọng
của đồng là :
Bronzơ (đồng thiếc) chứa 10% Sn. Bronzơ cứng và dễ nóng chảy
hơn đồng nên đà thay thế đồng. Ngày x-a Bronzơ đ-ợc dùng để đúc
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thủ 22

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
trống, chuông, súng đại bác, tượng Ngày nay Bronzơ thiếc được thay
thế dần bằng các bronzơ khác (nh- : bronzơ nhôm chứa 10% Al rất bền
dùng để chế tạo những chi tiết động cơ máy bay).
Đồng thau chứa 18 - 40% Zn, rẻ tiền hơn bronzơ, đ-ợc dùng để làm
ống tản nhiệt, chi tiết máy, vòi nước, b¶n lỊ…
Menchio chøa 29 – 33% Ni, bỊn víi n-íc biển đ-ợc dùng trong
ngành chế tạo tàu thuỷ, dụng cụ cơ khí chính xác, đồ dùng gia đình, thìa,
dĩa..
Nâyzinbe chứa 13,5 – 16,5% Ni vµ 18 – 22% Zn cã màu trắng bạc
đẹp và bền với các dung dịch muối và axit hữu cơ, đ-ợc dùng để làm dụng
cụ y tế, đồ mĩ nghệ .
Hợp kim của đồng với nhôm (Al), hoặc với niken (Ni), hoặc với
bạc (Ag) đ-ợc dùng để đúc tiền .

Những khoáng vật chính của đồng là: cancosin(Cu2S) chøa 79,8%
®ång; cuprit (Cu2O) chøa 88,8% ®ång; covelin (CuS) chứa 66,5% đồng;
cancopirit (CuFeS2) chứa 34,57% đồng và malachit (CuCO3.Cu(OH)2).
Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kĩ
thuật. Hơn 50% l-ợng đồng khai thác hàng năm đ-ợc dùng để làm dây
dẫn điện. Dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại đ-ợc dùng để chế
các thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế nồi hơi, ống dẫn
dầu và dẫn nhiên liệu. Đồng kim loại còn đ-ợc dùng làm chất xúc tác cho
một số phản ứng tổng hợp chất trong công nghiệp hoá học.
Các muối đồng th-ờng đ-ợc dùng trong hệ thống cung cấp n-ớc để
khống chế sự tăng tr-ởng sinh học trong các bể chứa, các ống dẫn và làm
xúc tác cho quá trình oxi hoá bằng mangan. Sự ăn mòn các ống nối bằng
hợp kim đồng có thể đ-a một l-ợng đồng đáng kể vào trong hệ thống ống
dẫn .
Đồng là một nguyên tố cần thiết cho cơ thể con ng-ời, nhu cầu
hằng ngày của ng-ời lớn khoảng 2mg.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 23

Lớp 45E Hoá


Luận văn tốt nghiệp.
Đồng có một l-ợng bé trong thực vật và động vật. Trong cơ thể con
ng-ời, đồng có trong thành phần của một số protein enzim và tập trung
chủ yếu ở gan. Hợp chất của đồng cần thiết đối với quá trình tổng hợp
hemoglobin và photpholipit. Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu .
Hàm l-ợng đồng trong các loại n-ớc thiên nhiên và trong các
nguồn n-ớc sinh hoạt th-ờng không lớn lắm (0,001- 1mg Cu/ l) Trong
n-ớc đồng tồn tại d-ới dạng các cation hoá trị II, hoặc d-ới dạng các ion

phức với xianua, tatrat
I.1.3.2.

Các ph-ơng pháp xác định đồng .

I.1.3.2.1.

Ph-ơng pháp trắc quang sử dụng thuốc thử DDC

Ion

đồng

(II)

tạo

đ-ợc

phức

vòng

càng

với

DDC

(đietyldithiocacbamat), phức có màu đỏ nâu, khó tan trong n-ớc nh-ng

tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ nh- clorofom. Trong dung môi
này phức có màu đỏ nâu ánh vàng. Do đó, để định l-ợng đồng bằng thuốc
thử này ng-ời ta th-ờng tiến hành chiết trắc quang. Để tăng tính chọn lọc
của ph-ơng pháp th-ờng chiết phức CuDDC bằng clorofom từ môi tr-ờng
chứa amoniac, amoni xitrat và complexon III là những chất dùng để che
các ion cản trở việc xác định đồng .
Nếu đồng tồn tại trong n-ớc d-ới dạng phức bền xianua (Cu(CN) 43)
thì tr-ớc khi phân tích cần phải phá huỷ phức đó bằng cách làm bay hơi
mẫu n-ớc sau khi thêm vào đó 0,5ml H2SO4 đặc và 5ml HNO3 đặc. Sau
khi làm bay hơi mẫu đến khô, thêm vào bà 1ml HCl đặc và làm bay hơi
lần nữa .Tiếp theo thêm n-ớc cất hai lần vào, lọc và giữ lấy phần n-ớc lọc
để phân tích .
Trong môi tr-ờng có chứa amoniac, xitrat, và complexon III đa số
kim loại khác không gây cản trở cho phép xác định đồng bằng ph-ơng
pháp này, chỉ có bitmut (Bi), bạc (Ag), thuỷ ngân (Hg) vẫn phản ứng với
DDC (đietyldithiocacbamat) và có thể bị chiết cùng với phức của đồng.
Tuy vËy, chØ cã phøc cđa bimut cã mµu vµng lµ có ảnh h-ởng còn phức

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 24

Líp 45E – Ho¸


Luận văn tốt nghiệp.
của thuỷ ngân và bạc không màu hấp thụ ánh sáng trong miền tử ngoại,
nên thực tế không ảnh h-ởng đến việc xác định đồng .
Để xác định đồng d-ới dạng phức CuDDC có thể dùng NaDDC
(đietyđithiocacbamat natri) làm thuốc thử hoặc có thể dùng phức PbDDC
và có thể tiến hành chiết trao đổi để xác định đồng. Phức đồng bền hơn
phức chì nên đẩy chì ra khỏi phức của nó và đồng đ-ợc chiết hoàn toàn từ

t-ớng n-ớc sang t-ớng hữu cơ.
Nếu dùng thuốc thử NaDDC thì tiến hành nh- sau :
Cho 100ml đến 250ml mẫu n-ớc vào phễu chiết dung tích từ 250ml
đến 500ml thích hỵp víi thĨ tÝch mÉu n-íc, sao cho trong mÉu có khoảng
0,05mg đến 0,1mg Cu. Nếu dung dịch rất axit hoặc rất kiềm thì cần trung
hoà bằng dung dịch NaOH hoặc HCl loÃng. Cứ 100ml mẫu thêm vào 5ml
amoni xitrat + 10ml EDTA + 10ml ammoniac + 10ml clorofom (CHCl3 ).
Cẩn thận lắc hỗn hợp sau khi đậy chặt nút phễu chiết, lắc đều trong một
phút. Để yên phễu trên giá đỡ để cho hai t-ớng phân lớp, lớp clorofom có
màu thì thêm vào 10ml CHCl3 nữa và chiết lần thứ hai. Tiếp tục chiết cho
đến khi lớp CHCl3 không có màu nữa thì thôi. Sau mỗi lần chiết, cẩn thận
mở khoá phễu chiết để lấy lớp CHCl3 (ở d-ới lớp n-ớc) có màu và bỏ đi.
Chiết nh- vậy để loại bỏ đi khỏi dung dịch n-ớc các chất hữu cơ. Sau đó,
thêm vào t-ớng n-ớc 10ml CHCl3 và 10ml NaDDC để chiết đồng. Đậy
phễu chiết và lắc trong khoảng hai phút. Để yên cho hai t-ớng phân lớp,
cẩn thận mở khoá cho lớp CHCl3 chứa phức của đồng chảy từ từ vào một
bình định mức dung tích 25ml qua một phễu khô có giấy lọc khô loại
băng trắng. Thêm vào phễu chiết 2ml CHCl3 nữa để lấy hết phần chiết còn
lại ở cuống phễu và lại cho chảy vào bình định mức một cách hết sức cẩn
thận. Sau đó lại tiến hành chiết đồng hai lần nữa nh- vậy và thu tất cả các
phần chiết vào bình định mức trên. Cuối cùng định mức bằng CHCl3 đậy
nút bình và lắc đều. Đo nhanh mật độ quang của dung dịch thu đ-ơc vì
CHCl3 bay hơi mạnh. Tiến hành làm thí nghiệm trắng với n-ớc cất hai lần
nh- đà chiết đồng ở trên, đo mật độ quang. Lấy mật độ quang của dung
Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 25

Lớp 45E Ho¸