Xác định đồng thời hàm lượng Kẽm, Cadimi, Chì, Đồng trong nước sông và rau bằng phương pháp Vôn-Ampe hòa tan anot xung vi phân

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Mở đầu
Phần I: Tổng quan
I. Nguyên tố Chì (Pb) và các phương pháp xác định
I.1. Giới thiệu về nguyên tố Chì (Pb)
I.1.2. Các phương pháp xác định Chì (Pb)
I.1.2.1 Phương pháp cực phổ
I.1.2.2 Phương pháp trắc quang
I.1.2.3 Phương pháp AAS
I.1.2.4 Phương pháp chuẩn độ Complexon
I.1.2.4.1 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Ecrioccrom đen T
I.1.2.4.2 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Xylen da cam
I.2 Nguyên tố Cadimi (Cd) và các phương pháp xác định
I.2.1 Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd)
I.2.2 Các phương pháp xác định Cadimi (Cd)
I.2.2.1 Phương pháp trắc quang
I.2.2.2 Phương pháp chuẩn độ Complexon
I.2.2.3 Phương pháp AAS
I.2.2.4 Phương pháp cực phổ
I.3 Nguyên tố Kẽm (Zn) và các phương pháp xác định
I.3.1 Giới thiệu về nguyên tố Kẽm (Zn)
I.3.2 Các phương pháp xác định Kẽm (Zn)
I.3.2.1 Phương pháp trắc quang
I.3.2.2 Phương pháp cực phổ
I.3.2.3 Phương pháp AAS
I.4 Nguyên tố Đồng (Cu) và các phương pháp xác định
I.4.1 Giới thiệu về nguyên tố Đồng (Cu)
I.4.2 Các phương pháp xác định Đồng (Cu)
I.4.2.1 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử DDC
I.4.2.2 Phương pháp cực phổ
I.4.2.3 Phương pháp Neocuprionie
I.4.2.4 Phương pháp AAS
I.5 Phương pháp cực phổ
I.5.1 Cơ sở của phương pháp
I.5.2 Cơ sở của phương pháp cực phổ
I.5.2.1 Phương pháp cực phổ sóng vuông
I.5.2.2 Phương pháp cực phổ xung thường (NPP)
I.5.2.3 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP)
I.5.3 Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan
I.5.4 Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan hấp thụ (AdSV)
I.5.5 Các phương pháp phân tích định lượng trong phân tích điện hóa
I.5.5.1 Phương pháp mẫu chuẩn
I.5.5.2 Phương pháp đường chuẩn
I.5.5.3 Phương pháp thêm chuẩn
I.5.5.4 Phương pháp thêm
I.5.6. Các loại điện cực được sử dụng trong phân tích cực phổ
I.5.6.1 Cực rắn hình đĩa (RDE)
I.5.6.2 Điện cực màng thủy tinh (TMFE)
I.5.6.3 Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE)
Phần II: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
II.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
II.1.1 Thiết bị, dụng cụ
II.1.2 Hóa chất
II.2 Lấy và bảo quản mẫu
II.3 Vô cơ hóa mẫu
II.4 Xác định Zn, Pb, Cu, Cd
II.4.1 Thực nghiệm tìm các điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd
II.4.1.1 Pha chế dung dịch cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd
II.4.1.2 Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd
II.4.1.2.1 Khảo sát sự xuất hiện pic
II.4.1.2.2 Khảo sát biên độ xung
II.4.1.2.3 Khảo sát thời gian đặt xung
II.4.1.2.4 Khảo sát tốc độ quét thế
II.4.1.2.5 Khảo sát thời gian sục khí
II.4.1.2.6 Khảo sát thời gian cân bằng
II.4.1.2.7 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ của mỗi chất lên nhau
II.4.1.2.7.1 Ảnh hưởng nồng độ của Ni
2+
tới Zn
2+,
Cd
2+
, Pb
2+
, Cu
2+
trong
nền đệm axetat
II.4.1.2.7.2 Ảnh hưởng nồng độ của Fe
3+
tới Zn
2+,
Cd
2+
, Pb
2+
, Cu
2+
trong
nền đệm axetat
II.4.1.2.7.3 Ảnh hưởng nồng độ của Pb
2+
tới Cd
2+
trong nền đệm axetat
II.4.1.2.7.4 Ảnh hưởng nồng độ của Zn
2+
tới Cd
2+
trong nền đệm axetat
II.4.1.2.7.5 Ảnh hưởng nồng độ của Cu
2+
tới Pb
2+
trong nền đệm axetat
II.4.1.3 Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời
Zn
2+,
Cd
2+
, Pb
2+
, Cu
2+
II.4.2 Xác định Zn
2+,
Cd
2+
, Pb
2+
, Cu
2+
trong mẫu tự tạo
II.4.3 Tiến hành định lượng Kẽm (Zn), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Đồng (Cu)
trong mẫu nước sông
II.4.4 Tiến hành định lượng Kẽm (Zn), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Đồng (Cu)
trong mẫu rau
Phần III: KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được khoá luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến giảng viên Thạc sỹ Đinh Thị Trường Giang đã giao đề tài, hết lòng hướng
dẫn, chỉ bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt quá
trình hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ bộ môn hóa Phân
tích, các thầy giáo, cô giáo hướng dẫn phòng thí nghiệm thuộc khoa Hóa học -
trường ĐHV đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em và bạn
bè đã quan tâm, động viên em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Vinh, tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Phạm Thị Lựu
MỞ ĐẦU
Xã hội càng phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường càng đặt lên hàng
đầu, ô nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau đây là mối nguy cơ đe
dọa sự sống của muôn loài. Quá trình đô thị hóa nhanh, công nghiệp hóa, hiện
đại hóa ở các nước phát triển là nguy cơ gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước,
đất và không khí. Sự nhiễm độc bởi các kim loại nặng như Zn, Cd, Pb, Cu…
gây ra những bệnh âm ỉ và nguy hại đối với con người và động vật.
Trong số các kim loại nặng thì Đồng và Kẽm là những nguyên tố cần
thiết cho cơ thể ở nồng độ thấp, ở nồng độ cao chúng gây ra các vấn đề về tim
mạch, tiêu hóa và thận có thể dẫn đến tử vong. Chì và Cadimi là các kim loại
có độc tính cao với động vật và con người có thể gây ra bệnh ung thư, bệnh
về xương. Khi hàm lượng Chì trong máu cao sẽ làm giảm hấp thụ vi chất, gây
thiếu máu, kém ăn và suy dinh dưỡng, từ đó làm giảm trí tuệ của trẻ em.
Vì vậy, việc xác định và kiểm soát được hàm lượng các kim loại nặng là
việc làm cần thiết và cấp bách. Có nhiều cách xác định hàm lượng kim loại
trong đó phương pháp Vôn-Ampe hòa tan xung vi phân (DPP) trên điện cực
giọt thủy ngân treo là phương pháp có độ chính xác, độ chọn lọc, độ nhạy và
độ tin cậy cao, có thể xác định được hàm lượng các kim loại có nồng độ
thấp.Do vậy, em đã chọn đề tài “ Xác định đồng thời hàm lượng Kẽm,
Cadimi, Chì, Đồng trong nước sông và rau bằng phương pháp Vôn-
Ampe hòa tan anot xung vi phân”.
Với đề tài này chúng tôi đề ra nhiệm vụ:
- Tìm các điều kiện tối ưu để định lượng đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng hai nguyên tố Ni(II), Fe(III) tới phép xác định
đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tố Zn, Cd, Pb, Cu.
5
- Thử các điều kiện tối ưu đã chọn vào việc phân tích mẫu tự tạo của
Zn,Cd, Pb, Cu.
- Phân tích mẫu nước sông, mẫu rau chứa Zn, Cd, Pb, Cu.
Chúng tôi hi vọng rằng khóa luận này sẽ góp phần bổ sung thêm các
phương pháp xác định lượng vết kim loại trong một số đối tượng khác
nhau
PHẦN I: TỔNG QUAN
I. Nguyên tố chì (Pb) và các phương pháp xác định
I.1. Giới thiệu về nguyên tố Chì (Pb)
Chì (Pb) thuộc phân nhóm chính nhóm IV, chu kỳ 6 trong bảng hệ thống
tuần hoàn.
Chì có số thứ tự: Z= 82
Khối lượng nguyên tử: 207,2
Cấu tạo electron : [Xe]4f
14
5d
10
6s
2
6p
2
Nhiệt độ nóng chảy : 327,46
o
C
Nhiệt độ sôi : 1737
o
C
Khối lượng riêng : 11,34 g/cm
3
Độ âm điện : 2,33
Trữ lượng trong thiên nhiên của chì là 1.10
-4
% tổng số nguyên tử của
vỏ trái đất, tức là nguyên tố ít phổ biến. Chì là kim loại màu xám thẫm, rất
mềm.
Ở điều kiện thường chì bị oxy hoá tạo thành lớp oxít màu xám xanh
bao bọc trên mặt bảo vệ chì không tiếp tục bị oxy hoá nữa. Pb tan được trong
6
các axít. Chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohidric loãng và
axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bởi lớp muối khó tan (PbCl
2
và PbSO
4
)
nhưng với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó chì có thể tan vì muối khó
tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan:
PbCl
2
+ 2HCl = H
2
PbCl
2

PbSO
4
+ H
2
SO
4
= Pb(HSO
4
)
2
Pb dễ dàng tác dụng với axit HNO
3
ở bất kỳ nồng độ nào, có thể tan
trong axit axetic và các axit hữu cơ khác.
Chì được dùng để làm tấm điện cực trong ăcquy, dây cáp điện, đầu đạn
và các ống dẫn trong công nghiệp hoá học. Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia
Rơnghen nên được dùng làm những tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó.
Tường của phóng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì, mỗi viên gạch
đó thường nặng hơn 10 kg. Chì và các hợp chất của chì đều rất độc, nên khi
tiếp xúc cần phải cẩn thận.
I.2.Các phương pháp xác định Chì (Pb)
Để xác định Pb trong nước bề mặt, nước sinh hoạt thường dùng phương
pháp chiết trắc quang với thuốc thử Dithizon là phương pháp cho phép xác
định từ 0,1÷1,0mg Pb/l.
Pb là kim loại dễ xác định bằng phương pháp cực phổ, phương pháp này
cho phép xác định Pb trong nước từ 0,05mg đến vài mg trong 1 lit nước. Để
xác định Pb trong những loại nước sạch có hàm lượng nhỏ hơn 0,02 mg/l nên
dùng phương pháp phân tích điện hoá hoà tan.
I.2.1 Phương 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 1 M phức Pb(OH)
2
bị khử thuận nghịch và cho sóng
cực phổ với thế bán sóng -0,7 V so với cực calomen bão hoà.
7
Nếu trong dung dịch có chứa Fe (III) với hàm lượng không lớn lắm,
sắt sẽ bị kết tủa hidroxit trong nền NaOH và không gây trở ngại đến sự xác
định Pb. Nếu hàm lượng sắt lớn kết tủa Fe(OH)
3
sẽ hấp phụ Pb, trong trường
hợp này nên xác định Pb bằng phương pháp thêm chuẩn.
Nếu trong nước có lượng tương đối lớn Cu (II) trong môi trường kiềm
dư nó cũng bị tan một phần dưới dạng CuO
2
2-
và sóng của đồng cũng ảnh
hưởng đến sự xác định Pb. Trong trường hợp này sau khi đã thêm NaOH vào
dung dịch phân tích để lắng kết tủa rồi dùng pipet lấy ra 10 ml dung dịch trên
thêm vào 0,5ml KCN 1M để che đồng. Lượng xianua không được dư nhiều vì
sự dư nhiều sẽ làm giảm bước sóng của Pb. Tuỳ thuộc vào hàm lượng Pb mà
ta tiến hành như sau:
Lấy 25ml mẫu nước cho vào bình định mức dung tích 50ml nếu cần
pha loãng mẫu nước để trong 25ml đó chứa khoảng 0,1÷3 mg Pb. Nếu hàm
lượng Pb trong mẫu chỉ nằm trong khoảng 0,5÷5 mg Pb/l thì cần lấy 250ml
mẫu thêm vào đó 1ml HNO
3
đặc. Làm bay hơi trong bếp cách thuỷ đến cạn
khô, hoà tan bã khô trong nước cất và chuyển toàn bộ dung dịch thu được vào
bình định mức 50 ml. Tiếp theo thêm vào 5 ml NaOH, 1ml gielatin định mức
bằng nước cất và lắc đều dung dịch. Nếu có kết tủa hydroxit thì cần để lắng
và tiến hành lấy phần dung dịch trong và tiến hành ghi cực phổ ở độ nhạy
thích hợp từ -0,4÷-1,0 V so với anot đáy thuỷ ngân. Đo chiều cao sóng và dựa
vào đường chuẩn để xác định hàm lượng Pb.
Nếu hàm lượng mẫu có chứa 0,05÷1mg Pb/l thì lấy 250ml mẫu nước
cho vào cốc chịu nhiệt thêm vào 1ml HNO
3
đặc và làm bay hơi dung dịch đến
khô. Thêm vào bã khô để nguội 0,5ml HNO
3
đặc và cô lại lần nữa. Cho vào
bã khô để nguội 5ml dung dịch NaOH 10M +1ml gielatin + 44ml nước cất
trộn đều (dung dịch nền). Sau khi bã khô hoà tan hết tiến hành đo ghi cực phổ
từ -0,4÷-1,0 V so với đáy anot thuỷ ngân. Dựa vào đường chuẩn để xác định
hàm lượng Pb.
8
Nếu mẫu chứa lượng lớn chất hữu cơ cần phá huỷ chúng như trong
phương pháp dithizon ở trên. Để loại oxi không dùng Na
2
SO
3
vì ion Pb (II) sẽ
kết tủa dưới dạng PbSO
4
, đặc biệt với trường hợp nồng độ Pb lớn. Cần dùng
không khí trơ như N
2
hoặc H
2
tinh khiết cho chạy qua dung dịch trước khi ghi
cực phổ để loại oxi. Dùng gielatin để loại trừ cực đại cực phổ của Pb.
Phương pháp Vôn-Ampe hoà tan hấp thụ (AdSV) với thuốc thử 8-
hydroquinolin (pH= 7,8÷8,5) Pb cho pic tại -0,54 V với giới hạn phát hiện là
3.10
-10
M. Bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan anot (ASV) trong nền đệm
axetat (pH= 4,6) Pb cho pic tại -0,4 V với giới hạn phát hiện tới 1.10
-10
M .
9
I.2.2 Phương pháp trắc quang
Phương pháp phân tích trắc quang là nhóm các phương pháp phân tích
quang học. Phương pháp này chuyển các chất phân tích thành năng lượng ánh
sáng để suy ra lượng 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
phương pháp trắc quang để xác định Pb. Việc xác định Pb bằng phương pháp
trắc quang với dithizon là phương pháp phổ biến nhất bởi tính ưu 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 nước nhưng dễ tan trong các dung môi hữu cơ như CHCl
3
, CCl
4
. Trong
CCl
4
chì dithizonat có màu đỏ cực đại hấp thụ ở bước sóng λ = 520nm. Chì
dithizonat được chiết chọn lọc và định lượng từ dung dịch nước có pH = 8÷9,
chứa lượng dư xianua, là chất dùng để che nhiều kim loại khác có thể bị chiết
cùng Pb.
Nếu trong mẫu nước chứa lượng đáng kể các chất hữu cơ thì cần phải
vô cơ hoá chúng bằng cách cho vào vài ml HNO
3
đặc và HClO
4
đặc cô mẫu
đến khô. Sau đó tẩm ướt bã khô bằng axit HNO
3
và hoà tan bằng nước cất.
Các chất oxi hoá cần được khử trước bằng hidrazin.
I.2.3 Phương pháp AAS
Với phương pháp F-AAS sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp khí (không khí-
axetilen) với tỉ lệ 5,2/1,25 L/ph (V/V) đo chì ở bước sóng λ = 217nm. Có thể
dùng thuốc thử APDC (amoni pyrolydin dithiocacbamat) trong MIBK (metyl
isobutyl ketone) (mẫu được axit hoá bằng axit HCl đến pH = 4÷5).
Với phương pháp AAS không dùng ngọn lửa thì nguyên tắc của
phương pháp là: mẫu được đưa vào lò, tại đây nó được sấy khô, tiếp đến là
tro hoá và cuối cùng muối của chì được phân ly dưới dạng chì nguyên tử,
trong môi trường khí trơ Argon. Điều kiện nguyên tử hoá là: sấy ở nhiệt độ
120
o
C ÷ 200
o
C, trong thời gian là 30 giây; tro hoá ở nhiệt độ 450
o
C, trong thời
10
gian 20 giây; nguyên tử hoá ở nhiệt độ 1900
o
C, trong thời gian 3 giây. Vùng
tuyến tính là: 2 ÷ 50 ng/ml.
I.2.4 Phương pháp chuẩn độ Complexon
I.2.4.1 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Ecriocrom đen T
Dung dịch chì có hàm lượng trong mẫu phân tích khoảng 20mg chì
trong 100ml thì người ta dùng 5ml dung dịch tatrat (1:4) hoặc tritanolamin
( TEA) để tạo phức che các ion kim loại gây cản trở cho phép xác định chì.
Sau đó trung hoà một lượng tương đương dung dịch NaOH, trong một số
trường hợp cụ thể chất che như KCN, sau đó thêm 2ml dung dịch đệm có pH
= 10 và chất chỉ thị, chuẩn độ cho đến dung dịch chuyển từ màu nâu đỏ sang
xanh.
I.2.4.2 Xác định trực tiếp bằng chỉ thị Xylen da cam
Trong dung dịch phân tích thường không quá 50mg Pb trong 100ml.
nếu cần thiết trung hoà dung dịch bằng NaOH đến pH = 2÷3 sau đó thêm
lượng thích hợp dung dịch đệm axetat (tốt hơn là dùng dung dịch Urotropin-
hexametlyentetramin) lúc đó pH dung dịch cần phải bằng khoảng 5, thêm chất
chỉ thị và chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu tím chuyển sang
vàng.
II Nguyên tố Cadimi (Cd) và các phương pháp xác định
II.1 Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd)
Cadimium (Cd) là nguyên tố hoá học thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong
bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, số thứ tự 48, nguyên tử khối
112,41. Cd có cấu hình lớp vỏ 18+2e là cấu hình tương đối bền. Do năng
lượng ion hoá thứ 3 rất cao làm cho năng lượng sonvat hoá hay năng lượng
tạo thành mạng lưới tinh thể không đủ để làm bền được cho trạng thái oxy
hoá +3. trạng thái oxy hoá cao nhất của Cd chỉ là +2.


11
Đặc điểm của nguyên tố Cd
Số thứ tự
nguyên tử
Cấu hình
electron
Năng lượng ion hoá
Bán kính
nguyên tử, A
o
Thế điện cực
chuẩn, V
48
[Kr]4d
10
5s
2
I
1
I
2
I
3
8,99 16,90 37,4
7
1,56 -0,402
Cd là kim loại nặng, mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy, khối lượng
riêng 8,65 g/cm
3
, t
nc
= 32
o
C, t
s
= 767
o
C, nhiệt thăng hoa 112kJ/mol, độ dẫn
điện 13. trong không khí ẩm chúng dần dần bị bao phủ bởi lớp oxit nên mất
tính ánh kim và không bị gỉ.Khi đun nóng tác dụng được với oxy và nước tạo
thành oxit. Dễ tan trong axit HNO
3
. Là một nguyên tố hiếm,chiếm khoảng
7,6.10
-6-
% tổng số nguyên tử tương ứng trong vỏ trái đất. Trong thiên nhiên
Cd thường tồn tại trong hợp kim cùng với Zn, Cu.
Cd là một kim loại độc hiện đại. Nó chỉ mới được phát hiện như một
nguyên tố vào năm 1817 và được sử dụng trong công nghiệp từ khoảng 50
năm trước. hiện nay Cd là một kim loại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng
khác nhau, đặc biệt Cd được sử dụng chủ yếu trong mạ điện, vì nó có đặc tính
không ăn mòn. Ngoài ra Cd còn được sử dụng làm chất màu cho công nghệ
sơn và công nghệ chất dẻo và là catot cho các nguồn pin niken-cadimi; sản
phẩm phụ của công nghệ luyện chì và kẽm.
II.2 Các phương pháp xác định Cadimi (Cd)
Tuỳ theo hàm lượng Cadimi trong mẫu và yêu cầu của phép phân tích
mà chúng ta có các phương pháp xác định Cd phù hợp khác nhau. Sau đây là
một số phương pháp xác định Cadimi.
II.2.1 Phương pháp trắc quang
Để xác định Cd bằng phương pháp trắc quang dùng dithizon, người ta
chiết bằng CCl
4
từ môi trường kiềm mạnh chứa tactrat. Dung dịch dithizonat
của dung dịch Cd trong dung môi hữu cơ có màu đỏ hấp phụ cực đại ở bước
12
sóng λ= 515 nm. Bằng phương pháp này có thể xác định hàm lượng từ phần
trăm mg đến miligam Cd.
Hàm lượng Cadimi khoảng 0,01÷ 0,5mg Cd/l có thể dùng phương
pháp xác định như sau:
Nếu như mẫu phân tích có chứa lượng lớn chất hữu cơ thì cần vô cơ
hoá chúng bằng cách thêm vào thể tích nước lấy phân tích 1÷2ml H
2
SO
4
đặc,
3÷5 ml HNO
3
đặc và làm bay hơi dung dịch trong tủ hút. Nếu dung dịch còn
có màu thì lại thêm 5ml HNO
3
đặc và lại làm bay hơi lần nữa, động tác này
lặp đi lặp lại cho đến khi thu được dung dịch không màu. Sau đó làm bay hơi
dung dịch đến khô thêm tiếp vào bã 1ml HCl đặc và làm bay hơi lần nữa.
Phần bã sau khi để nguội được hoà tan bằng nước cất 2 lần, đun nóng để hoà
tan hết muối tan, lọc qua phễu lọc khô bằng giấy lọc và giữ lấy dung dịch để
xác định Cd.
Trong môi trường kiềm mạnh các kim loại khác như Ag, Cu, Ni,Co
cũng bị chiết cùng với Cd. Các nguyên tố ngăn cản cần được chiết trước khi
xác định Cd bằng dithizon từ môi trường axit. Nếu trong mẫu có CN
-
thì cần
phá huỷ xianua bằng cách thêm 0,5 ml H
2
SO
4
đặc vào 100ml mẫu nước đun
sôi 10 phút trong tủ hút. Sau đó thêm 0,2 ml HCl đặc khuấy đều và để yên (để
kết tủa AgCl lắng xuống) trong 2 giờ. Lọc dung dịch rửa phễu bằng vài ml
nước cất, trong nước lọc còn có thể chứa một lượng nhỏ bạc
Cu, Hg và một lượng nhỏ Ag còn trong nước lọc được được chiết để
loại bỏ bằng dithizon từ môi trường có pH= 2. Thêm vào nước lọc 5ml dung
dịch muối xaynhet 20% điều chỉnh pH đến 2 bằng cách khuấy và thêm từ từ
dung dịch NH
3
hoặc HCl. Cho mẫu vào phễu chiết và chiết mỗi lần bằng 5ml
dithizon 0,1% trong CHCl
3
, chiết cho đến khi lượng dithizon sau khi chiết vẫn
giữ nguyên màu xanh ban đầu của nó. Sau đó rửa mẫu bằng 10 ml CHCl
3
cho
đến khi dung môi rửa không màu.Cuối cùng rửa thêm 2 lần mỗi lần 5 ml
CCl
4
. Nếu trong mẫu có chứa Ni thì tách bằng dimetylglioxim như sau:
13
Lấy 50 ml dung dịch mẫu đầu hoặc dung dịch mẫu sau khi vô cơ hoá,
cho vào 10 ml dung dịch kalinatritactrat 20% (nếu lấy mẫu sau khi đã tách
Ag, Cu, Hg thì chỉ cần thêm 5 ml dung dịch tactrat là đủ). Thêm NH
3
vào cho
đến khi pH= 8,5÷9, thêm vào tiếp 5 ml dung dịch dimetylglioxim 1% trong
rượu etylic 96%. Cho toàn bộ hỗn hợp vào phễu chiết lắc đều trong 30
giây.Chiết phức niken dimetylglixionat vài lần, mỗi lần bằng 10 ml CHCl
3
.
Cuối cùng rửa tướng nước bằng 5 ml CCl
4
.
Nếu hàm lượng Zn gấp 50 lần Cd thì việc chiết Cd không hoàn toàn và
phạm sai số âm. Các chất oxi hoá cần được phân huỷ bằng cách thêm H
2
O
2
vào và đun sôi kỹ. Các chất hữu cơ cần được chiết tách bằng 5 ml CCl
4
ở mỗi
lần chiết.
I.2.2.2 Phương pháp chuẩn độ Complexon
Cd trong mối quan hệ với EDTA và với tất cả các chất chỉ thị đã được
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 lượng lớn và vi lượng Cd
trong mẫu phân tích.
Trong số lớn các chất chỉ thị đã được đề nghị để xác định Cd có thể
chọn những chất sau:
Pyrocactesin tím, Naphtolic, metyltimol xanh, galleon và glyxintymol
xanh. Những chất chỉ thị này được sử dụng trong dung dịch có pH= 10. Trong
môi trường axit yếu có pH=5÷6 có thể sử dụng PAN hoặc CuY hoặc CuY-
PAN, azoxin.
Phép chuẩn độ Cd kém lựa chọn nhưng có thể nâng lựa chọn đến mức
độ nhất định nếu sử dụng những phương pháp cụ thể, pháp tách sơ bộ cũng
được sử dụng, ví dụ chiết phức tioxyanat. Những phương pháp sử dụng các
chất che hoặc các mẫu từng phần được ứng dụng để xác định hỗn hợp nhiều
cấu tử. Trong trường hợp này người ta sử dụng khả năng che Cd bằng KCN
và giải che nó bằng foocmanđêhit. Phương pháp đó cho phép xác định Cd khi
14
có mặt Pb, các kim loại kiềm thổ và các kim loại khác, trước hết là sự có mặt
đáng kể của sắt.
Để tránh phản ứng với EDTA có thể che Cd bằng kaliIôtdat (ở nồng độ
cao) là những chất che không cản trở cho việc xác định kẽm.
Có thể xác định hàm lượng có mặt cadimi và kẽm theo một đường
chuẩn đo độ màu, nếu phép chuẩn độ được tiến hành khi có mặt của murêxit
hoặc xincon. Người ta thêm chất màu dư so với kẽm. Phức kẽm với chất màu
là chỉ thị cho cadimi “theo độ lệch của đường chuẩn”, theo hai điểm gẫy trên
đường chuẩn độ có thể tính định lượng complexon tiêu tốn tương ứng cho
phép chuẩn độ Cd và Zn.
I.2.2.3 Phương pháp AAS
Với phương pháp AAS sử dụng lò nhiệt điện, nguyên tắc của phương
pháp là: Mẫu được đưa vào lò, tại đây nó được sấy khô, tiếp đến là tro hoá và
cuối cùng muối của cadimi được phân ly dưới dạng cadimi nguyên tử.
Sử dụng thuốc thử là APDC (amoni pyrolidin thiocacbonat) ở pH=9,
mẫu được axit hoá bằng axit HNO
3
(axit hoá bằng 100ml mẫu bằng 1ml axit
HNO
3
). Sau đó tiêm vào lò 10µg mẫu, loại dung môi ở 100
o
C trong 25 giây,
tro hoá ở 450
o
C trong 80 giây và nguyên tử hoá ở 1950
o
C trong 4 giây. Đo độ
hấp thụ tại bước sóng λ = 228,8 nm. Dựa vào đường chuẩn để tính kết quả.
Trong trường hợp này hàm lượng Cadimi quá nhỏ có thể nâng cao nồng độ
bằng cách chiết MIBK (metyl isobutyl ketone) với thuốc thử APDC.
Với phương pháp F-AAS sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp không khí-
axetylen với tỷ lệ 5,2/1,2 L/ph (V/V), cũng dùngthuốc thử APDC để chiết
mẫu, mẫu cũng được axit hoá bằng axit HNO
3
, 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 nước cất vào cho đến khi
dung môi hữu cơ lên đến vạch của bình định mức. Sau đó đưa mẫu vào ngọn
lửa của máy và phân tích mẫu. Đo độ hấp thụ ở bước sóng λ = 228,8 nm. Và
15
dựa vào đường chuẩn để tính kết quả (mẫu chuẩn đã được chuẩn bị trong
MIBK).
I.2.2.4 Phương pháp cực phổ
Nếu trong mẫu phân tích mà hàm lượng Cd cao khoảng trên 1 mg/l thì
có thể dùng phương pháp cực phổ để xác định. Vì Cd trong nền hỗn hợp đệm
ammoniac và nhiều nền khác cho các sóng cực phổ thuận nghịch và định
lượng.
Để xác định Cd bằng phương pháp cực phổ, người ta thường dùng nền
đệm ammoniac-amoniclorua (NH
3
1M + NH
4
Cl 1M ). Nếu trong mẫu phân
tích hàm lượng Cu không lớn hơn hàm lượng Cd có thể xác định đồng thời cả
2 nguyên tố và nên dùng phương pháp thêm chuẩn. Trong trường hợp hàm
lượng Cu quá lớn so với hàm lượng Cd thì cần che Cu bằng xianua. Các kim
loại khác như Fe (III), Bi, Sn, Sb, sẽ kết tủa dưới dạng hydroxit trong dung
dịch đệm. Để xác định Cd ta lấy phần dung dịch trong ở trên. Nếu hàm lượng
kết tủa quá lớn cần xác định theo phương pháp thêm.
Zn, Co, Ni, Mn là những kim loại trong nền này cho sóng cực phổ ở những
thế âm hơn sóng của Cd nên không ảnh hưởng đến việc xác định nó. Nếu
trong nước có lượng lớn Pb thì cần tách trước bằng cách kết tủa nó bằng axit
Sunfuric loãng và lọc bỏ kết tủa Chì sunfat.
Tuỳ theo hàm lượng của Cd trong mẫu mà chúng ta thực hiện pha
loãng hay cô cạn bớt sao cho trong 25 ml mẫu chứa từ 0,05÷1,25 mg Cd.
Thêm một giọt Metyl da cam và trung hoà bằng HCl hoặc NH
3
đến khi chất
chỉ thị vừa đổi màu. Tiếp theo thêm 10 ml dung dịch nền, 1 ml gielatin, 1 ml
đệm Natri sunfit và định mức bằng nước cất, lắc đều dung dịch, cho dung
dịch vào bình điện phân và ghi cực phổ từ -0,4 V ÷ -0,8 V so với anot đáy
thuỷ ngân. Có thể định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn hoặc phương
pháp đường chuẩn.
16
Nếu mẫu chứa 0,02 ÷ 0,5 mg Cd/l thì cần làm giàu bằng cách cô như
sau: Lấy 250 ml mẫu, cho vào bát sứ hoặc cốc chịu nhiệt, thêm vào đó 1ml
HCl đặc, làm bay hơi đến cạn khô. Thêm vào phần bã khô 5 ml dung dịch
được điều chế như sau: Trộn 10 ml dung dịch nền + 1 ml gielatin + 1 ml
Natrisunfit + 38 ml nước cất 2 lần. Cho toàn bộ vào bình điện phân và ghi cực
phổ từ - 0,4 V ÷ -0,8 V. Nên xác định bằng phương pháp thêm chuẩn.
Ngày nay với kỹ thuật tiên tiến nhiều phương pháp cực phổ hiện đại có
thể xác định Cd cỡ nồng độ 10
-9
M trong các nền khác nhau. Đặc biệt có thể
xác định được đồng thời tới 5 nguyên tố cho độ chính xác cao ( ví dụ: Zn, Cd,
Pb, Cu, Bi).
Bằng phương pháp Vôn-Ampe hoà tan hấp phụ (AdSV) sử dụng
thuốc thử 5-hydroxy quinolin (8-HQ) trong nền đệm HEPES (pH= 7,8) Cd
cho pic tại -0,69 V với giới hạn phát hiện tới 1.10
-10
M bằng phương pháp
Vôn-Ampe hoà tan anot (ASV), Cd trong nền đệm axetat pH= 4,6 V cho pic
tại -0,59 V với giới hạn phát hiện tới 1.10
-10
M.
I.3 Nguyên tố Kẽm (Zn) và các phương pháp xác định
I.3.1 Giới thiệu về nguyên tố Kẽm (Zn)
Kẽm là tên gọi của một nguyên tố hóa học trong trong bảng hệ thống
tuần hoàn có ký hiệu Zn và số hiệu nguyên tử bằng 30.
Đặc điểm của nguyên tố Zn
Khối lượng
nguyên tử
Cấu hình
electron
Bán kính
nguyên tử
(A
o
)
Năng lượng ion
hoá ( eV)
Thế điện
cực tiêu
chuẩn (V)
Zn
2+
/Zn
65,37 [Ar]3d
10
4s
2
1,39
I
1
I
2
I
3
9,3
9
17,9
6
39,7
0
O,763
Kẽm là một kim loại màu trắng xanh nhạt, ở nhiệt độ thường nhưng khi
nấu đến 100 ÷ 150
o
C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài.Trong
17
không khí nó bị phủ bởi một lớp oxit nên mất tính ánh kim. Kẽm có khối
lượng riêng là 7,13 (g/cm
3
), nhiệt độ nóng chảy 419
o
C, nhiệt độ sôi 907
o
C.
Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình có thể kết hợp với ôxy và các á
kim khác, có phản ứng với axít loãng để giải phóng hidrô.Trạng thái ôxi hóa
phổ biến của kẽm là +2.
Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái đất.Các loại khoáng
chất nặng nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40-50% kẽm. Các loại
khoáng chất để tách kẽm chủ yếu là sphalerit, blenđơ, smíthonit, calamine,
franklinite.
Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định Zn
64
, Zn
66
, Zn
67
,
and Zn
68
với đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên). 22 đồng vị
phóng xạ được viết đến với phổ biến hay ổn định nhất là Zn
65
với chu kỳ bán
rã 244,26 ngày, và Zn
72
với chu kỳ bán rã 46,5 giờ. Các đồng vị phóng xạ
khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 14 giờ và phần lớn có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1
giây. Nguyên tố này cũng có 4 trạng thái đồng phân nguyên tử.
Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính
theo lượng sản xuất hàng năm.
+Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, chẳng hạn như thép để chống ăn rỉ.
+Kẽm được sử dụng trong các hợp kim như đồng thanh, niken trắng, các
loại que hàn, bạc Đức v.v. Đồng thanh có ứng dụng rộng rãi nhờ độ cứng và
sức kháng rỉ cao.
+Kẽm được sử dụng trong dập khuôn, đặc biệt là trong công nghiệp ôtô.
Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin.
+Ôxit kẽm được sử dụng như chất liệu có màu trắng trong màu nước và
sơn cũng như chất hoạt hóa trongcông nghiệp ôtô. Sử dụng trong thuốc mỡ,
nó có khả năng chống cháy nắng cho các khu vực da trần. Sử dụng như lớp
bột mỏng trong các khu vực ẩm ướt của cơ thể (bộ phận sinh dục) của trẻ em
để chống hăm.
18
+Clorua kẽm được sử dụng làm chất khử mùi và bảo quản gỗ. Sunfua
kẽm được sử dụng làm chất lân quang, được sử dụng để phủ lên kim đồng hồ
hay các đồ vật khác cần phát sáng trong bóng tối.
+Methyl kẽm (Zn(CH
3
)
2
) được sử dụng trong một số phản ứng tổng hợp
chất hữu cơ.
+Stearat kẽm được sử dụng làm chất độn trong sản xuất chất dẻo (plastic)
từ dầu mỏ.
+Các loại nước thơm sản xuất từ calamin, là hỗn hợp của(hydroxy-
cacbonat kẽm và silicat, được sử dụng để chống bỏng da.
+Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần của các loại
khoáng chất và vitamin. Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống ôxi hóa,
do vậy nó được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự chết yểu của
da và cơ trong cơ thể (lão hóa). Trong các biệt dược chứa một lượng lớn kẽm,
người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương.
+ Gluconat glycin kẽm trong các viên nang hình thoi có tác dụng chống
cảm.
I.3.2 Các phương pháp xác định Kẽm (Zn)
I.3.2.1 Phương pháp trắc quang
Phương pháp trắc quang là phương pháp đơn giản nhanh và nhạy, được
dùng phổ biến để xác định các kim loại.
Kẽm tạo được nhiều phức vòng càng với các thuốc thử hữu cơ có khả
năng tạ phức màu với ion Zn
2+
được sử dụng trong phương pháp trắc quang
như sau:
Kẽm tạo phức với 2-(5-nitro-2-piridylazo)-5-(N-propyl-N-sunfupropilamino)
phenol (nitro-PADS) ở pH = 8 ÷ 9, có bước sóng hấp thụ cực đại ở λ
max
= 565nm.
Phương pháp này có thể sử dụng để xác định Kẽm khi có mặt đồng thời ion Fe
2+

Cu
2+
. Do đó các ion Zn
2+
, Fe
2+
và Cu
2+
có khả năng tạo phức với Nitro-PADS ở các pH
cũng như các bước sóng khác nhau. Fe(II) tạo phức ở pH = 3,4 ÷ 9, λ
max
= 582nm, Cu
19
(II) tạo phức 1:1 ở pH = 2,5 ÷ 4,5 và một phức 1:2 đồng thời 3 kim loại trong khoảng
nồng độ 0,02 ÷ 0,5mg/ml một cách riêng rẽ, có thể áp dụng phương pháp xác định các
kim loại nói trên trong huyết thanh.
Ngoài ra có thể sử dụng thuốc thử hữu cơ 1-(2thiazolylazo)-2-naphtol
(TAN) để tạo phức màu với Zn
2+
, Fe
2+
và Ni
2+
ở pH = 6,4.
Zn
2+
tạo phức với 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-đietylaminophenol (5-Br-
PADAP)
Phức Zn
2+
-(5 Br-PADAP) đã được hoà tan bởi rượu etylic, phức có
bước sóng hấp thụ cực đại λ
max
= 555nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là
1,09.10
5
l.mol
-1
.cm
-1
. Khoảng tuân theo định luật Bia 0,1 ÷ 0,5mg
Zn
2+
/5ml.Phương pháp này có thể áp dụng để xác định trong nước và trong
thức ăn.
Mặt khác có thể sử dụng phương pháp trắc quang để xác định Zn
2+
,
phức tạo thành Zn
2+
-(5-Br-PADAP) ở pH= 9,5 (duy trì bởi đệm borax) được
hoà tan trong rượu etylic rồi được chiết bởi naphtalen. Bước sóng hấp thụ cực
đại λ
max
= 555 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là 1,23.10
5
l.mol.cm
-1
.Khoảng
tuân theo định luật Bia 0 ÷ 5,0 mg Zn
2+
/ml. Có thể sử dụng Natrixitrat,
thioue,calgon và điaxetylđioxim làm chất che.
Zn
2+
tạo phức với 5-(2-cacbometoxyphenyl) azo-8-quinolino.
Trong môi trường mixen ion của Natri dodexylsunfat ở pH = 4,0 ÷ 4,8,
phức số có màu đỏ da cam, bền trong khoảng 4 giờ. Bước sóng hấp thụ cực
đại λ = 488 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là 4,14.10
4
l.mol.cm
-1
. Khoảng tuân
theo định luật Bia : 0 ÷ 0,42 mg Zn
2+
/ml và độ nhạy Sandnll là 1,75 ng/cm
2
.
Zn
2+
tạo phức với axit 7-(4-nitrophenylazo)-8-hydroxyquinolin-5-
sunfonic (P-N-AZOXS).
Kẽm tạo phức nhanh với (P-N-AZOXS) ở pH = 9,2 (duy trì bởi đệm
Borax), phức bền trong khoảng 24 giờ hệ số hấp thụ phân tử gam là 3,75.10
4
l.mol
-1
. Khoảng tuân theo định luật Bia : 0,05 ÷ 1,0mg Zn
2+
/ml. Phương pháp
20
được áp dụng định lượng Zn trong dược phẩm, trong hợp kim đồng. Độ lệch
chuẩn R.S.D < 2% và độ đúng tốt.
Trong phương pháp trắc quang hiệu chỉnh, có thể sử dụng axit Crom
xanh K(ACBK).Zn
2+
tạo phức vòng càng với ACBK dạng Zn(ACBK)
2
ở λ
max
= 530 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là 4,37.10
4
l.mol
-1
.cm
-1
.
Dùng thuốc thử Phenylflorua (PF) khi có mặt triton X-100 và
xetylpiridin clorua (CP). Bước sóng hấp thụ cực đại λ
max
= 573 nm, hệ số hấp
thụ phân tử gam là 1,09.10
5
l.mol
-1
.cm
-1
. Khoảng tuân theo định luật Bia: 0,04
÷ 0,4 mg/ml. Có thể sử dụng phương pháp này để xác định Zn
2+
trong insulin.
Kẽm tạo phức được với 2,3,7-trihydroxyl-9-đibromo hydroxyl phenyl
florua (DBH-PF) khi có mặt CPB và trixon X-100. Phức này có màu đỏ tía
pH = 11,4, sử dụng dung dịch đệm Na
2
HPO
4-
/ NaOH. Bước sóng hấp thụ cực
đại 610 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là 1,78.10
5
l.mol
-1
.cm
-1
. Khoảng tuân
theo định luật Bia: 0 ÷ 326 mg Zn
2+
/l. Để tăng độ nhạy và độ chọn lọc của
phương pháp có thể thêm Natri metaphotphat. Phương pháp này được ứng
dụng để xác định Zn
2+
trong quặng pirit. Độ chính xác từ 0,02 ÷ 0,4%.
Sử dụng thuốc thử N- hydroxyl- N, N-điphenylbenzamidin (HDPBA)
và điphenylcacbazon (DPCZO) để xác định Zn
2+
trong không khí. Chiết phức
Zn
2+
với HDPBA trong CHCl
3
ở pH = 8,2 ÷ 10,3 với sự có mặt của DPCZO
và NH
4
SO
4
. Có sự chuyển màu từ hồng sang vàng, bước sóng hấp thụ cực đại
λ
max
= 525 nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là 1,27.10
5
l.mol
-1
.cm
-1
. Khoảng
tuân theo định luật Bia: 0÷0,8 mg/ml trong pha hữu cơ.
Để định lượng Zn người ta còn sử dụng phương pháp chuẩn độ trắc
quang. Đây là phương pháp tương đối phổ biến trong việc định lượng kẽm.
Sử dụng chuẩn độ trắc quang để xác định Zn
2+
thường dùng EDTA với chỉ thị
XO. Phức giữa Zn
2+
-XO được duy trì ở pH = 5,4 ÷ 5,9 bởi dung dịch đệm
axetat, khoảng tuyến tính là 50 ÷ 160 g/l, độ lệch chuẩn tương đối
21
0,31%.Phương pháp được áp dụng để xác định Zn (II) trong dung dịch kẽm
tinh chế với độ thu hồi 99,0 ÷ 101,4%, sai số 0,76%.
Để xác định Zn (II) trong đồng thau, người ta hoà tan mẫu trong axit
HNO
3
, sau đó oxi hoá bởi KClO
3
, chuẩn độ bằng EDTA với chỉ thị XO và
xanhbromocrezol ở pH = 5,5. Sử dụng KF, thioure, BaCl
2
làm chất che, thứ tự
cho các chất che: KF rồi sau đó là thioure và dung dịch oxi hoá được đun sôi
ít nhất trong 2 phút để kết tủa hoàn toàn MnO
2
. Sai số tương đối là 0,12 ÷
1,0%.
Ngoài ra có thể sử dụng 2,2-bipyridin như một thuốc thử che chọn lọc
để gián tiếp xác định Zn. Zn (II) trong dung dịch mẫu ban đầu được tạo phức
với lượng dư EDTA, lượng EDTA dư được chuẩn độ bởi Pb(NO
3
)
2
ở pH =
5,0 ÷ 6,0 dùng XO làm chỉ thị. Lượng dư 2,2- bipyridin đựoc thêm vào, lắc kỹ
hỗn hợp, EDTA trong phức bị đẩy ra được chuẩn độ với dung dịch Pb(NO
3
)
2.
I.3.2.2 Phương pháp cực phổ
Để xác định kẽm bằng phương pháp cực phổ, người ta dùng nền NH
3
1M
+

NH
4
Cl 1M . Trong nền này thế nửa sóng của kẽm ứng với sự trao đổi 2
electron là -1,35 V so với cực Calomen bão hoà. Phương pháp cực phổ cho
khả năng xác định được kẽm với hàm lượng nhỏ nhất là 0,01 mg/l. Sai số lớn
nhất khoảng 5 %.
Nếu trong mẫu nước còn chứa đồng thời đồng, Cadimi và Niken với hàm
lượng xấp xỉ hàm lượng Kẽm thì dùng nền này ta có thể xác định được các
nguyên tố đó, vì sóng của chúng trong trường hợp này hoàn toàn tách khỏi
nhau. Nếu ghi cực phổ từ -0,2 V thì các sóng thu được trên cực phổ đồ lần
lượt là Cu, Cd, Ni, Zn.
Oxi hoà tan trong dung dịch được khử bằng Natrisunfit. Nếu các nguyên
tố đồng, Cadimi, Niken và Coban có trong nước với hàm lượng lớn hơn hàm
lượng của Kẽm nhiều thì chúng sẽ cản trở việc xác định Kẽm vì sóng cực phổ
của chúng ở thế dương hơn sóng Kẽm. Nếu trong máy cực phổ có bộ phận
22
chỉnh dòng khuếch tán ta sử dụng nó để bổ chính dòng cực phổ của các kim
loại cản trở đó. Khi hàm lượng của chúng không quá cao thì có thể bổ chính
được và thu được sóng của Kẽm khi ghi cực phổ từ -0,8 V. Nếu việc bổ chính
không thực hiện được, thì cần tách Kẽm ra khỏi mẫu bằng phương pháp chiết,
giải chiết Kẽm lại tướng nước và xác định nó bằng phương pháp cực phổ.
Trong trường hợp không cần phải tách Kẽm thì nên xác định nó bằng phương
pháp thêm. Sau khi ghi cực phổ dung dịch cần phân tích, thêm lượng nhỏ
dung dịch chuẩn có nồng độ thích hợp vào dung dịch phân tích và ghi cực phổ
lần nữa. lượng Kẽm được thêm vào như thế nào để sóng thứ hai có chiều cao
gấp rưỡi hoặc gấp đôi của chiều cao sóng thứ nhất.
Cách tiến hành như sau:
Trong bình định mức dung tích 50 ml, thêm vào 25ml mẫu nước để hàm
lượng của kẽm trong đó là 1 ÷ 25 mg. Nếu trong mẫu có hàm lượng Kẽm nhỏ
hơn 0,15mg/l, thì lấy 250ml nước thêm vào 1 ml HCl đặc và làm bay hơi đến
cạn khô hai lần như nhau và hoà tan bã khô trong 25ml nước cất. Sau đó thêm
tiếp vào 5ml dung dịch nền, 1ml gielatin, 1ml Na
2
SO
3
và định mức bằng nước
cất, lắc đều dung dịch trong bình, chuyển 25ml dung dịch vào bình điện phân
và ghi cực phổ từ -0,8 V đến -1,5 V, để độ nhạy của máy sao cho sóng thu
được có chiều cao ít nhất 20 mm. Thêm vào bình điện phân 0,2ml dung dịch
chuẩn (loại nào tuỳ thuộc vào nồng độ Kẽm trong dung dịch mẫu) và ghi cực
phổ dung dịch này ở độ nhạy cũ. Chọn nồng độ dung dịch chuẩn thêm vào
sao cho sóng thứ hai có chiều cao gấp rưỡi hoặc gấp hai lần sóng thứ nhất.
Nếu trong nước có Đồng, Cadimi, Niken với hàm lượng hàm lượng cho
phép xác định cùng với Kẽm, thì cũng tiến hành như trên và ghi cực phổ từ
-0,2V đến -1,5V. việc xác định cũng được tiến hành theo phương pháp thêm
chuẩn.
Nếu hàm lượng của các nguyên tố ngăn cản quá lớn thì cần tách Kẽm
trước như sau: lấy một thể tích nước sao cho hàm lượng kẽm trong đó từ 0,01-
23
0,5mg trong 50ml. Lấy 50ml đó thêm vào 2 giọt metyl đỏ và trung hoà cẩn
thận bằng HCl loãng hoặc bằng NH
3
loãng cho đến khi chất chỉ thị vừa đổi
màu. Thêm tiếp vào 20ml dung dịch che. Chiết kẽm một vài lần, mỗi lần bằng
20ml dithizon, chiết đến khi lần chiết cuối màu xanh của dithizon không thay
đổi. Gộp tất cả các phần chiết khác, thêm vào đó 25ml HCl 1:5 và lắc phễu để
giải chiết kẽm trở lại tướng nước. Giữ tướng nước và lặp lại sự giải chiết hai
lần nữa, mỗi lần 25ml HCl. Gộp toàn bộ dung dịch nước thu được, làm bay
hơi trên bếp cách thuỷ đến cạn khô và hoà tan bã khô trong nước cất. Tiến
hành xác định kẽm như trên.
I.3.2.3 Phương pháp AAS
Phương pháp AAS dựa trên nguyên tắc tất cả các nguyên tố khi ở trạng
thái nguyên tử đều được hấp thụ bởi một bước sóng nhất định, cường độ hấp
thụ thể hiện nồng độ của câc nguyên tố đó có trong mẫu.
Nếu ta chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi
nguyên tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước song ứng
đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ.
Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi được áp dụng với một
số nguyên tố có khả năng nguyên tử hóa như: Hg, As, Se, Zn…
Phuơng pháp AAS là phương pháp hiện đại có độ chính xác cao, có thể
xác định lượng vết các kim loại trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ với các
đối tượng nghiên cứu khác nhau.
Với phép đo AAS có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Gần 60 nguyên tố hóa
học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy 10
-4
– 10
-5
%.
I.4 Nguyên tố Đồng (Cu) và các phương pháp xác định
I.4.1 Giới thiệu về nguyên tố Đồng (Cu)
Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn có ký hiệu Cu và
số nguyên tử bằng 29, thuộc nhóm IB.
24
Các hằng số vật lý của Đồng
Số thứ tự 29
Khối lượng nguyên tử 63,56
Cấu hình electron [Ar] 3d
10
4s
1
Bán kính nguyên tử (Ao) 1,28
Độ âm điện 1,9
Khối lượng riêng (g/cm3) 8,94
Năng lượng ion hoá (eV) I1 II2 III3
7,72 20,29 36,20
Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt
cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn
điện cao hơn),là kim loại mềm, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi. Đồng có lẽ là kim
loại được con người sử dụng sớm nhất do các đồ đồng có niên đại khoảng
năm 8700 trước công nguyên (TCN) đã được tìm thấy. Ngoài việc tìm thấy
đồng trong các loại quặng khác nhau, người ta còn tìm thấy đồng ở dạng kim
loại (đồng tự nhiên) ở một nơi. Đồng đã được ghi chép trong các tư liệu của
một số nền văn minh cổ đại, và nó có lịch sử sử dụng ít nhất là 10.000 năm.
Trong thời của nền văn minh Hy Lạp, kim loại này được biết với tên gọi
chalkos. Trong thời kỳ La Mã, nó được biết với tên aes Cyprium (aes là thuật
ngữ Latinh chung để chỉ các hợp kim của đồng như đồng đỏ và các kim loại
khác, và bởi vì nó được khai thác nhiều ở Síp). Từ những yếu tố lịch sử này,
tên gọi của nó được đơn giản hóa thành Cuprum là tên gọi Latinh của đồng.
Trong Thần thoại Hy lạp- La mã cũng như trong thuật giả kim, đồng có
liên quan đến nữ thần Aphrodite (Vệ Nữ) vì vẻ đẹp rực rỡ của nó, việc sử
dụng thời cổ đại của nó trong sản xuất gương, và sự liên hệ của nó với Síp, là
quê hương của nữ thần. Trong thuật giả kim, ký hiệu của đồng cũng là ký
hiệu cho sao kim
Trong tự nhiên Đồng có thể tìm thấy như là đồng tự nhiên hoặc trong
dạng khoáng chất. Các khoáng chất chẳng hạn như cacbonat azurite
25