Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
PHẠM THỊ HỒNG THÁI
NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH VI LƢỢNG IOT TRONG CÁC
ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hoá Phân tích
Mã số: 60.44.29
L
L
U
U
Ậ
Ậ
N
N
ÁH
H
Ọ
Ọ
C
C THÁI NGUYÊN - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
PHẠM THỊ HỒNG THÁI
T
H
H
Ạ
Ạ
C
CS
S
Ĩ
ĨH
H
O
O
Á
ÁH
H
Ọ
Ọ
C
C
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng I. TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu về nguyên tố iot 3
1.1.1. Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [ 1],[1
’
] 3
1.1.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1] 4
1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa người [1],[2] 6
1.1.4. Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở việt nam 8
1.2. Các phương pháp tách và làm giàu (sắc ký-chiết) 10
1.2.1. Các phương pháp sắc ký 10
1.2.1.1. Sắc ký bản mỏng 11
1.2.1.2. Sắc ký khí 12
1.2.1.3. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 13
1.2.2. Phương pháp chiết 14
1.3. Một số phương pháp định lượng iot 18
1.3.1. Phương pháp chuẩn độ [16] 18
13.2. Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phương pháp UV-VIS) 18
1.3.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP - AES)
và phổ khối plasma (ICP - MS) 20
1.3.4. Phương pháp điện hoá 20
1.3.4.1. Phương pháp điện cực chọn lọc ion [24] 20
1.3.4.3. Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC) 21
1.3.4.4. Phương pháp Von - ampe hoà tan [25] 21
1.3.5. Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) [26] 22
1.4. Một số kỹ thuật vô cơ hoá mẫu để xác định iot 22
1.4.1. Kỹ thuật vô cơ hoá ướt 22
3.3. Phổ hấp thụ của hợp chất màu fucsin bazơ - iot 35
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của lượng axit hcl lên phản ứng 36
3.5. Khảo sát sự phụ thuộc của lượng chất oxi hoá NaNO
2
0,1M 37
3.6. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử 38
3.7. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất màu theo thời gian 38
3.9. Lập đường chuẩn 39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
3.10. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố. 43
3.11. Áp dụng những kết quả nghiên cứu được để phân tích một số
mẫu môi trường: đất, nước, trứng. 45
3.11.1. Phân tích iot trong đất. 45
3.11.2. Phân tích iot trong nước 48
3.11.3. Phân tích iot trong trứng 49
3.12. Các quy trình phân tích iot trong các mẫu môi trường đất, nước, trứng. 50
3.12.1. Quy trình phân tích iot trong mẫu đất 50
3.12.2. Quy trình phân tích iot trong nước 51
3.12.3.Quy trình phân tích iot trong trứng 51
KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot 5
Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lượng iot trong môi trường đất nước và
không khí [7] 8
Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot 10
37
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng thuốc thử Fucsin
bazơ 38
Bảng 3.10: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot 40
Bảng 3.11: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot 41
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Br
-
44
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của
3
ClO
44
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Cl
-
45
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của CN
-
45
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của S
2-
45
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe
3+
45
Bảng 3.18: Kết quả xác định iot khi xử lý mẫu bằng phương pháp kiềm
chảy, phương pháp hòa tan bằng Axit 47
Bảng 3.19: Kết quả xác định iot trong mẫu nước khi cô cạn mẫu và khi
xử lý bằng HNO
Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con
người, chúng có trong thành phần của các enzym, điều khiển sự hoạt động của
các cơ thể sống, cho nên các nguyên tố vi lượng không những duy trì sự sống
mà còn đảm bảo cho sự phát triển của con người cả về thể chất lẫn trí tuệ.
Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự phát triển của cơ thể như quá
trình tổng hợp hocmon tuyến giáp, duy trì thân nhiệt, phát triển xương, quá
trình biệt hóa và phát triển của não cũng như hệ thần kinh của bào thai.
Thiếu iot sẽ gây hiện tượng tuyến giáp không đủ lượng hocmon cần
thiết, dẫn đến nồng độ hocmon trong máu thấp gây tổn thương não và các cơ
quan khác trong cơ thể. Hiện tượng này được gọi là rối loạn “Thiếu iot”.
Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới (WHO). Hiện tại trên toàn cầu có
khoảng 1,5 tỷ người sống trong các vùng thiếu iot và có nguy cơ mắc các
chứng bệnh thiếu iot, trong đó có hơn 20 triệu người mắc chứng bệnh đần độn.
Việt Nam cũng nằm trong vùng thiếu iot. theo số liệu điều tra quốc gia
về tình trạng thiếu Iot năm 1992 cho thấy có tới 84% dân số Việt Nam trong
tình trạng thiếu iot: trong đó 16% thiếu nặng, 45% thiếu vừa và 23% thiếu
nhẹ, khoảng 10% trẻ em nước ta bị bệnh bướu cổ.
Môi trường (khí quyển, thủy quyển, địa quyển) và lương thực, thực
phẩm là nguồn cung cấp Iot cho con người.
Hàng ngày khẩu phần iot đưa vào cơ thể dưới 100g thì sẽ xảy ra hiện
tượng thiếu iot. Bướu cổ và các bệnh rối loạn do thiếu iot là những bệnh nan
giải. Giải pháp để phòng chống hiện tượng rối loạn thiếu iot là trộn lẫn iot vào
muối ăn cho nhân dân dùng hàng ngày. Đối với những bệnh nhân nặng dùng
muối iot không đạt được kết quả mong muốn, người ta phải điều trị bằng biện
pháp tích cực hơn như tiêm hay cho uống dầu thực vật có gắn iot (Lipiodol)
hoặc các viên nén có hàm lượng iot cao theo chỉ định của bác sỹ điều trị.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
2
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT
1.1.1. Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [1], [1
’
]
Nguyên nhân con người mắc bệnh thiếu hụt iot là do môi trường thiếu
iot. Quá trình chuyển hoá iot từ môi trường vào người là qua đường thức ăn,
nước uống. Chu trình đó được mô tả bằng sơ đồ sau: Con ng-êi
VËt nu«i
C©y trång
2
SO
4
để oxi hóa I
-
trong
dung dịch thành I
2
.Cho I
2
thăng hoa ta sẽ thu được iot. Nguồn nguyên liệu
chính để điều chế I
2
là nước giếng khoan dầu mỏ.
Hơi iot gây khó chịu cho mắt và màng nhày, khi tiếp xúc với thời gian
kéo dài = 8 giờ trong bầu không khí có nồng độ I
2
1mg/m
3
.
Khi thao tác nếu để dây iot vào da có thể gây bỏng.
1.1.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1]
Iot tinh khiết có màu tím xẫm. iot có tính thăng hoa, hơi iot có màu tím,
mùi khó chịu và gặp lạnh sẽ kết tinh lại (không qua thể lỏng).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
5
Bảng 1.1. Trình bày một số đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot.
Bảng 1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot
Tinh thể Iot
Nhiệt dung riêng
54,41J/ kgK (ở 25
0
C)
Độ dẫn điện
1,310
7
/mk
Độ dẫn nhiệt
449W/mk (300
0
K)
I
2
không có
Từ tính
Năng lượng ion hoá
1. 1008,4 kJ/mol
2. 1845,9 kJ/mol
3. 3180 kJ/mol
Các đồng vị ổn định nhất của iot
ISO
Thời gian bán rã
DM
DE (Mev)
DP
127
I
100%
Rất ổn định
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
6
Iot cũng giống như Cl
2
, Br
2
nó có thể tạo nhiều hợp chất với các
nguyên tố hóa học, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác
trong nhóm VIIA và iot có tính chất hơi giống với kim loại.
Iot tan trong các dung môi hữu cơ: Nếu dung môi hữu cơ là các hợp
chất không chứa oxi như CHCl
3
, CCl
4
, CS
2
, C
6
H
6
, etxăng tạo thành dung
dịch màu tím; nếu dung môi hữu cơ trong phân tử có chứa oxi như rượu, ête,
xêton tạo thành dung dịch màu nâu.
Iot hòa tan ít trong nước (ở 25
o
C độ tan của I
2
trong nước là 0,34 g I
2
1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa ngƣời [1],[2]
Đối với con người iot là nguyên tố vi lượng cực kỳ quan trọng. Trong
cơ thể người, iot chỉ chiếm 4.10
-5
% trọng lượng cơ thể (15-23mg), nhưng nó
đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của cơ thể cả về thể chất lẫn trí tuệ.
Trên 75% iot trong cơ thể tập trung ở tuyến giáp, phần còn lại được phân bố
trong các mô tuyến vú, dịch tiêu hóa, thận, nước bọt. Iot tồn tại ở dạng I
-
hoặc
gắn với protein vận chuyển lưu thông trong cơ thể.
Chức năng quan trọng nhất của iot là tham gia tạo hocmon T3 (triiotothyronin)
và T4 (thyroxin). Hocmon tuyến giáp đóng vai trò quan trọng trong việc điều
hòa phát triển cơ thể, hoạt động của hocmon tuyến giáp rất cần cho sự phát
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
7
triển bình thường của não, làm tăng quá trình biệt hóa của tế bào não và tham
gia vào chức năng của não bộ. Chính vì vậy các hocmon tuyến giáp T3 và T4
rất cần cho sự phát triển chức năng của não và hệ thống thần kinh. Không đủ
iot để tạo hocmon tuyến giáp sẽ gây ra rối loạn nội tiết, các rối loạn này được
biểu hiện thành các chứng bệnh đần độn, thiểu năng tuyến giáp và bệnh bướu
cổ [3], [4], [5], [6].
Bệnh đần độn xảy ra trong quá trình phát triển của bào thai, thiếu iot
gây ra hiện tượng sẩy thai liên tiếp, thai chết lưu hoặc đứa trẻ sinh ra bị đần
độn do não bị tổn thương vĩnh viễn, thần kinh, trí tuệ và thể chất chậm phát
triển, có thể gây ra câm, điếc, lùn, khả năng tư duy học tập kém v.v
Thiểu năng tuyến giáp do cơ thể không nhận đủ hocmon tuyến giáp do
lượng hocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra bệnh với những biểu hiện
chậm chạp, lờ đờ, buồn ngủ, da khô và táo bón.
Không khí
0,002
2.10
-8
- 2.10
-7
Nước sông
0,001
10
- 7
Nước biển
0,01
10
-6
- 10
-5
Than bùn
3,4
3,4.10
-4
Đất
1,8
1,8. 10
-4
Khoáng
0,3
3.10
-5
nhiên trên toàn quốc bằng cách khám bướu cổ và xác định lượng iot niệu,
kết quả cho thấy 94% dân số bị thiếu iot [10]. Cũng theo số liệu của
UNICEF [11] năm 1993 về tỷ lệ bướu cổ và lượng iot niệu đã được thống kê
trên bản đồ.
A
=
Tỷ lệ bướu cổ (%)
B
Iot niệu (g/dl)
Dựa theo kết quả khảo sát cho thấy, các tỉnh Lao Cai, Sơn La, Cao Bằng,
Yên Bái, Nghệ An là những tỉnh có số người mắc bệnh bướu cổ cao. Đánh giá
mức độ thiếu iot theo iot niệu được trình bày trong bảng 1.3.
Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot
Iot niệu (g / dl)
Mức độ rối loạn thiếu iot
< 2
Nặng Đủ
2 - 4,9
Trung bình
5 - 9,9
Nhẹ
> 10
Đủ
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU (SẮC KÝ - CHIẾT)
1.2.1. Các phƣơng pháp sắc ký
Nguyên tắc của phương pháp sắc ký [12] là quá trình tách liên tục từng
phần hỗn hợp các chất do sự phân bố không đồng đều của chúng giữa pha tĩnh
và pha động khi cho pha động đi xuyên qua pha tĩnh.
rải thành một lớp mỏng trên tấm kính hoặc tấm kim loại. Các cấu tử được
dịch chuyển trên lớp mỏng theo hướng pha động với tốc độ khác nhau. Kết
quả thu được một sắc đồ trên lớp mỏng [12].
Các đại lượng đặc trưng cho sắc ký lớp mỏng là:
* Hệ số di chuyển R
f
: là tỉ số của khoảng cách từ tuyến xuất phát tới
tâm vệt sắc kí (I) và khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tuyến dung môi (I
o
):
0
f
I
R
I
O
R
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
12
Giá trị R
f
đặc trưng cho sự tương tác giữa hoạt chất - dung môi -
chất hấp thụ. Để đánh giá khả năng tách các vệt trên sắc đồ ta dùng 2 đại
lượng sau:
+ R
1.2.1.2. Sắc ký khí
Là quá trình tách các chất trong cột tách ở trạng thái khí, chất mang
mẫu là chất khí. Vì vậy chỉ có thể tách được hỗn hợp các khí, nếu là hỗn hợp
chất lỏng hay chất rắn thì phải hoá khí đã. Thường chỉ tách được các chất rắn
dễ hoá khí (ở = 250
0
C) [12]. Trong sắc ký khí, pha tĩnh là chất rắn, còn pha
động là một chất khí hay hỗn hợp khí. Chất khí này mang khí cần phân tích
vào cột để thực hiện quá trình tách, nó chuyển động liên tục trong suốt quá
trình tách với tốc độ xác định. Pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên
tương tác cần thiết để tách các cấu tử khỏi nhau. Sự thay đổi pha tĩnh và các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn
13
thông số làm việc sẽ ảnh hưởng đến tương tác giữa khí mang, chất mang rắn
và cấu tử cần tách. Khí mang dùng trong sắc ký thường là N
2
, H
2,
He… để
phân tích lượng vết, khí mang phải tinh khiết (99,99%). Vật liệu làm cột trong
sắc ký khí có thể làm bằng kim loại hay thuỷ tinh.
Phương pháp sắc ký khí là một trong những phương pháp hiện nay
được sử dụng nhiều trong phân tích môi trường, nó có thời gian phân tích
nhanh, độ nhạy cao, hiệu quả tốt. Bonner và các cộng sự đã dùng muội grafit
có diện tích bề mặt riêng 100m
2
/g làm chất nhồi cột. Dùng cột này phát hiện
được các khí độc có chứa lưu huỳnh như: SO
2
14
Phương pháp HPLC là một trong những phương pháp tách, xác định iot
và các nguyên tố halogen tốt nhất trong các phương pháp phân tích hiện đại,
đạt độ nhạy, độ chính xác cao, có thể xác định nhiều chất trong cùng một mẫu.
1.2.2. Phƣơng pháp chiết
Hàm lượng iot trong đất, nước, lương thực, thực phẩm nói chung rất
thấp cỡ ppb - ppm, vì vậy người ta thường dùng phương pháp chiết để làm
giàu, tăng độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác của phép xác định.
Nguyên tắc của phương pháp chiết dựa trên sự tách chất bằng các dung
môi hữu cơ, do độ tan của chất trong các dung môi khác nhau. Nếu hoà tan
chất A vào 2 dung môi không trộn lẫn (thường là nước - nc và dung môi hữu
cơ - hc), khi cân bằng nồng độ chất A trong 2 dung môi sẽ tuân theo định luật
phân bố Nerst: “ở một áp xuất và nhiệt độ nhất định, nếu chất tan A không
phân li hoặc liên hợp trong 2 dung môi thì tỷ số nồng độ chất tan trong 2 dung
môi là một hằng số (gọi là hằng số phân bố D
0
).
hc
o
nc
A
D
A
Trong đó [A]
nc
, [A]
o
GD
%R 100% 100%
G D r
Trong đó:
nc
hc
V
r
V
; V
nc
và V
hc
là thể tích pha nước và pha hữu cơ (ml)
Người ta chia chất chiết A ra làm các loại sau:
* Chất chiết A không điện ly, khi đó sự phân bố A vào 2 tướng:
A
nc
A
hc
Ở trạng thái cân bằng, hằng số phân bố và độ chiết được tính theo các
công thức đơn giản trên.
* Chất chiết A là chất điện li
Khi chất chiết A là chất điện ly ví dụ A là một axit yếu, quá trình phân
+
0
100
1
r
[H ]
D
a
R
K
Hệ số phân bố trong trường hợp này là tỷ số nồng độ tất cả các dạng
trong pha hữu cơ và tất cả các dạng trong pha nước.
hc 0
nc
+
[HA]
[HA] [A]
1
[H ]
a
D
D
K
R
G
Hằng số phân bố D sẽ được tính theo độ phân li và tồn tại cụ thể từng
chất giữa 2 pha.
* Chiết tập hợp liên hợp ion
Việc chiết liên hợp ion chỉ xảy ra ở pH xác định và tập hợp ion chỉ có
khả năng thực hiện ở pH mà tại đó các thành phần (tức axit hay bazơ) đồng
thời tồn tại.
Để đảm bảo chiết tốt, chất bị chiết phải bị solvat hoá yếu bởi các phân
tử H
2
O
và tan tốt trong dung môi chiết.
Chất bị chiết là liên hợp ion thì nó bị chiết càng tốt nếu những cation và
anion trong thành phần càng kị nước.
Những liên hợp ion tạo bởi một cation và một anion và đặc biệt là ion
một điện tích luôn bị chiết tốt hơn những liên hợp ion có thành phần khác.
Bằng tính toán người ta thấy có thể chiết các ion vô cơ một cách thuận
lợi bằng cách cho nó liên kết với các phối tử hữu cơ để tạo thành những tập
hợp ion mà trên mỗi đơn vị điện tích có khoảng 10-15 nguyên tử cabon.
Người ta chia chiết liên hợp ion thành mấy loại sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©