BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC

NGUYỄN THỊ THU HOÀI

ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CHIẾT ĐIỂM MÙ VÀ PHƯƠNG
PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ XÁC ĐỊNH
HÀM LƯỢNG DẠNG CROM HỮU CƠ VÀ CROM VÔ CƠ
TRONG DỊCH CHIẾT CỦA CHÈ TRỒNG TẠI XÃ TÀ XÙA,
HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

SƠN LA, NĂM 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC

NGUYỄN THỊ THU HOÀI

ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CHIẾT ĐIỂM MÙ VÀ PHƯƠNG
PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ XÁC ĐỊNH
HÀM LƯỢNG DẠNG CROM HỮU CƠ VÀ CROM VÔ CƠ
TRONG DỊCH CHIẾT CỦA CHÈ TRỒNG TẠI XÃ TÀ XÙA,
HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA

Chuyên ngành: TN2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn: ThS. Lê Sỹ Bình

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên tiếng Anh

Tiếng Việt
Phương pháp điện di mao

CE

Capillary Electrophoresis

CMC

Critical Micelle Concentration

Nồng độ mixen tới hạn

CP

Cloud Point

Điểm mù

CPE

Cloud Point Extraction

Kỹ thuật chiết điểm mù


Phổ hấp thụ nguyên tử sử

Spectrometry

dụng kĩ thuật ngọn lửa

Graphite furnace-atomic

Phổ hấp thụ nguyên tử sử

absorption spectrophotometry

dụng kĩ thuật lò graphit

Hanging Mercury Drop Electrode

Điện cực thủy ngân treo

High-performance liquid
chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

Inductively Coupled Plasma

Phổ phát xạ nguyên tử

Inductively Coupled Pla sma

Phổ phát xạ nguyên tử


Ultraviolet

Tia tử ngoại

ICP-AES


MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................................................... 1
2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ................... 2
3. MỤC TIÊU CỦA KHÓA LUẬN ..................................................................... 7
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................... 7
5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, THỜI GIAN, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....... 7
PHẦN II. NỘI DUNG ......................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................... 8
1.1. Giới thiệu về nguyên tố crom......................................................................... 8
1.1.1. Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên của nguyên tố crom (Cr) ... 8
1.1.2. Tính chất vật lí............................................................................................ 8
1.1.3. Tính chất hóa học ........................................................................................ 9
1.1.4. Ứng dụng của crom ................................................................................... 10
1.1.5. Vai trò sinh học của crom ......................................................................... 11
1.1.6. Độc tính của crom ..................................................................................... 12
1.1.7. Sự tạo phức của ion Cr(III) ....................................................................... 13
1.2. Tổng quan về cây chè ................................................................................... 13
1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm và sự phân bố của cây chè ..................................... 13
1.2.2. Thành phần hoá học của lá chè tươi.......................................................... 16
1.2.3. Công dụng của cây chè ............................................................................. 17
1.3. Tổng quan về sự phân bố của cây chè tại xã Tà Xùa ................................... 18

2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất thí nghiệm ..................................................... 41
2.1.1. Thiết bị ...................................................................................................... 41
2.1.2. Dụng cụ ..................................................................................................... 41
2.1.3. Hóa chất..................................................................................................... 41
2.1.4. Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn ..................................................... 42
2.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ........................................................................... 43
2.2.1. Lấy mẫu ..................................................................................................... 43
2.2.2. Xử lí sơ bộ ................................................................................................. 44
2.2.3. Chuẩn bị mẫu nước chè ............................................................................. 44
2.3. Phương pháp xác định hàm lượng crom trong mẫu chè .............................. 44


2.3.1. Xác định hàm lượng Cr tổng trong mẫu nước chè................................... 44
2.3.2. Xác định dạng Cr trong mẫu nước chè ..................................................... 44
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 45
3.1. Khảo sát các điều kiện chiết điểm mù đối với phép phân tích Cr3+ và đánh
giá hiệu suất của phương pháp chiết điểm mù .................................................... 45
3.1.1. Ảnh hưởng của pH ................................................................................... 45
3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ 8-HQ .................................................................. 46
3.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ triton X-100 ....................................................... 47
3.1.4. Đánh giá hiệu suất của phương pháp CPE đối với Cr3+............................ 48
3.2. Đường chuẩn crom ....................................................................................... 49
3.3. Xây dựng quy trình phân tích....................................................................... 50
3.3.1. Xác định hàm lượng crom tổng chiết trong nước chè............................... 50
3.3.1.1. Sử dụng phương pháp vô cơ hóa ướt ..................................................... 51
3.3.1.2. Sử dụng phương pháp chiết điểm mù .................................................... 51
3.3.2. Xác định dạng crom liên kết với flavonoid trong nước chè .................... 51
3.4. Phân tích mẫu thực ....................................................................................... 52
3.4.1. Kết quả phân tích crom tổng chiết trong nước chè ................................... 52
3.4.1.1. Sử dụng phương pháp vô cơ hóa ướt ..................................................... 52


45

Bảng 3.2: Sự ảnh hưởng của nồng độ 8-HQ đến độ hấp thụ của
crom
Bảng 3.3: Sự phụ thuộc độ hấp thụ của crom vào nồng độ triton
X-100
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ của crom theo
CPE
Bảng 3.5: Hàm lượng crom tổng chiết trong nước chè theo
phương pháp vô cơ hóa
Bảng 3.6: Hàm lượng crom tổng chiết trong nước chè theo
phương pháp chiết điểm mù
Bảng 3.7: Hàm lượng crom liên kết với flavonoid trong nước
chè theo phương pháp chiết điểm mù
Bảng 3.8: Hàm lượng crom tự do và phức yếu trong nước chè

46

48

50

52

53

53
54


50
51

Hình 3.6. Quy trình phân tích dạng crom liên kết với flavonoid
trong nước chè
Hình 3.5. So sánh hàm lượng crom liên kết với flavonoid và
hàm lượng crom tự do và phức yếu trong nước chè

52
54


PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trà là một loại đồ uống được nhiều quốc gia trên thế giới ưa chuộng và sử
dụng, trong đó có Việt Nam. Trà được sản xuất từ búp và lá non của cây chè.
Tục uống trà đã trở thành nét văn hóa lâu đời của mỗi dân tộc, mỗi quốc gia trên
mọi miền lãnh thổ. Ước tính mỗi ngày chúng ta uống khoảng 18 đến 20 tỷ cốc
trà. Không chỉ dùng để tạo ra đồ uống, chè còn được các chuyên gia y tế chứng
nhận là một vị thuốc quý có thể giúp chúng ta phòng và chữa nhiều loại bệnh
trong cuộc sống. Như vậy, chè là một loại cây công nghiệp dài ngày, có giá trị
kinh tế cao, được trồng ở nhiều nơi.
Trong lá chè có rất nhiều khoáng chất cần thiết cho sức khỏe con người
như kẽm, mangan, magie, sắt, đồng, titan, nhôm, brom, natri, kali, niken, crom,
photpho. Các nhà khoa học đã bỏ nhiều công sức để nghiên cứu vai trò của các
nguyên tố vi lượng có trong trà và chỉ ra rằng chúng có một vai trò quan trọng
trong quá trình trao đổi chất của cơ thể con người. Tình trạng thiếu hoặc dư thừa
các nguyên tố vi lượng này đều có thể gây bệnh.
Hiện nay, một số nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá chất lượng
trà bằng cách phân tích một số thành phần hóa học có trong trà để tìm ra sự ảnh

chiết điểm mù để xác định hàm lượng kim loại trong các mẫu môi trường, mẫu
sinh học. Chúng tôi thống kê trong bảng sau:

2


Bảng 1: Thống kê các công trình nghiên cứu về phương pháp chiết điểm mù xác định crom
Chất tạo

Chất hoạt

phức

động bề mặt

Hòa tan pha giàu
chất hoạt động bề
mặt

Tài
PP Phân

Giới hạn phát

Khoảng tuyến

Hệ số

Phân tích mẫu



2,1 μg L-1

15-1000 μg L-1

13

5-Br-PADAP Triton X-114

HNO3

ICP-OES

2,5 μg L-1

10-1000 μg L-1

13

1% HNO3 in etanol

FAAS

0,7 μg L-1

2,5-80 μg L-1

48

Nước sông

Triton X-114

TAN

Triton X-114

Metanol

HPLC

7,5 μg L-1

50-5000 μg L-1

45

Trầm tích hồ

TAN

Triton X-114

Metanol

HPLC

3,5 μg L-1

50-5000 μg L-1


in methanol

Nước sông, hồ
1,0-30 μg L-1

FAAS

55
49

49

37

Nước sông
Nước biển gần bờ,

ETAAS

0,003 μg L-1

0,01 – 0,1 μg L-1

200

nước biển và nước
tự nhiên

3



8-HQ Cr(III)

1 mol L HNO3 in
methanol

0,65 μg L-1
FAAS

Triton X-114

Methanol

UV
detection

DDTC

Dithizone
1,5-Diphenycarbazide

Triton X-100

Triton X-114

Triton X-114

1 mol L-1 HNO3 in
methanol


1 mol L-1 HNO3 in

0,2-10 μg L-1

Nước máy, nước hồ,
10

0,3 -5 μg L-1

nước ngầm của

61

thành phố

Upto 85 μg L-1

120

Upto 130 μg L-1

75
65

3,4 μg L-1 Cr(III)

50-1000 Cr(III)

Cr(III)


0,73 μg L-1

ETAAS

1 ng L-1

4

9
3-300 ng L-1

92

Dầu khí và sản xuất
nước
Nước máy và nước
sông

57

58


Nước sông, nước
8-HQ

Triton X-114

Methanol



FAAS

75 ng L-1

FAAS

0,17 μg L-1

0,5-10 μg

50

100

Thuốc lá và tro
thuốc lá
Nước hồ, nước thải
và nước cất

71

56

(2-

methoxybenz
aldehyde)ethylenediam

Trton X-114

Năm 2014, trong công trình đăng trên Tạp chí Hóa học các tác giả
Nguyễn Thị Hiên, Lưu Thị Nguyệt Minh, Vũ Đức Lợi, Dương Tuấn Hưng và Lê
Sỹ Bình đã nghiên cứu xác định dạng mangan trong lá chè bằng phương pháp
chiết điểm mù và phổ hấp thụ nguyên tử. Dạng Mn(II)-flavonoid và dạng
Mn(II)-phức yếu được tách ra nhờ phương pháp chiết điểm mù. Giới hạn phát
hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) lần lượt là 0,063 và 0,21 μg/L.
Phương pháp đã được ứng dụng phân tích một số mẫu chè tại Thái Nguyên [12].
Ở Việt Nam đã có một số đề tài sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử để xác định hàm lượng kim loại nặng trong chè như:
Năm 2011, Nguyễn Như Lâm đã xác định hàm lượng cadimi và chì trong
chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [15].
Năm 2011, Đặng Quốc Trung đã Xác định asen trong chè xanh ở Thái
Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [29].
Năm 2013, Đỗ Thị Nga đã ứng dụng Phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử xác định kẽm và mangan trong chè xanh ở Thái Nguyên [20].
Năm 2014, trong bài báo đăng trên tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
các tác giả Nguyễn Đăng Đức, Lê Thị Vân, Nguyễn Tô Giang, Đỗ Thị Nga đã
6


Xác định hàm lượng đồng, crom trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương
pháp phổ hấp thụ nguyên tử [9].
3. MỤC TIÊU CỦA KHÓA LUẬN
- Áp dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử định lượng
crom tổng trong mẫu chè khô.
- Nghiên cứu, khảo sát và thiết lập các điều kiện tối ưu để xây
dựng phương pháp định lượng crom tổng chiết, crom ở dạng liên kết
flavonoids, crom ở dạng tự do và phức yếu trong nước chè bằng phương pháp
chiết điểm mù kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2
2
6
2
6
5
1
Cấu hình electron: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s

Các trạng thái oxi hóa phổ biến của crom là +2, +3 và +6 với +3 là ổn
định nhất. Các trạng thái +1, +4, +5 là khá hiếm. Các hợp chất của crom với
trạng thái oxi hóa +6 là những chất có tính oxi hóa mạnh.
Crom là một nguyên tố tương đối phổ biến trong tự nhiên. Trong vỏ trái
đất crom chiếm 6.10-3 % tổng số nguyên tử. Khoáng vật chính của crom là sắt
cromit [Fe(CrO2)2]. Crom là nguyên tố thứ 21 phong phú nhất trong vỏ trái đất
với nồng độ trung bình là 100ppm. Hợp chất của crom được tìm thấy trong môi
trường do sự sói mòn của crom ở trong các loại đá, có thể xuất hiện do núi lửa
phun trào. Nồng độ trong đất là khoảng từ 1- 3.000 mg/kg. Những nước có giàu
mỏ quặng crom là Ca-dắc-tan (Kazakhstan), Nam Phi, Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kì và
Dim-ba-bu-ê (Zimbabwe). Nước ta có một mỏ sa khoáng cromit khá lớn ở Cổ
Định, Tân Ninh, Triệu Sơn, Thanh Hóa, mỏ này đã được khai thác nhiều năm.
Cr kim loại được điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện, người ta dùng
bột Al khử Cr2O3 ở nhiệt độ cao.
t
Cr2O3 + 2Al 
 2Cr + Al2O3
o

Cr thu được bằng phương pháp này có độ tinh khiết khoảng 97,99%, tạp
chất thường là Fe.

Nhiệt độ sôi (0C)

219,7

Nhiệt thăng hoa (kJ/mol)

368,2

Bán kính nguyên tử (Å)

1,27

Tỉ khối (g/cm3)

7,2

Độ cứng (thang Moxơ)

5

Độ dẫn điện (Hg = 1)

7,1

Cr có khối lượng riêng lớn, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, rất khó nóng chảy
và khó bay hơi, khi Cr rất tinh khiết đều mềm, dễ chế hóa cơ học, tuy nhiên khi
có lẫn tạp chất trở nên cứng và giòn.
Crom lần đầu tiên được nhà bác học người pháp Vocolanh điều chế vào
năm 1797. Tên gọi crom (chrome) xuất phát từ tiếng Hi Lạp “Chrome” có nghĩa
là màu sắc. Vì các hợp chất của crom đều có màu.

 2CrN
o

Ở nhiệt độ cao Cr phản ứng trực tiếp với C, Si tạo lên cacbua và silisua
như Cr2C3, CrSi, Cr3Si, CrSi2...
Với hợp chất
Tác dụng với nước ở nhiệt độ cao (600 – 8000C) crom tác dụng với nước
giải phóng hiđro.
t
2Cr + 3H2O 
 Cr2O3 + 3H2
o

Cr có thể tan trong dung dịch loãng của HCl, H2SO4, mới đầu phản ứng
xảy ra chậm vì kim loại được màng oxit bền bảo vệ, khi đun nóng màng oxit tan
ra crom tan dễ dàng và giải phóng khí hiđro.
Ví dụ:

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2

EoCr2+ /Cr = - 0,091V

Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3, H2SO4 đặc, nguội.
Crom không tan trong dung dịch kiềm nguội nhưng tan trong dung dịch
kiềm nóng chảy với nitrat hay clorat kim loại kiềm tạo cromat.
Cr  Na 2CO3  3NaNO3  Na 2CrO4  3NaNO2  CO2

1.1.4. Ứng dụng của crom [22]
Crom được sử dụng trong ngành luyện kim để tăng khả năng chống ăn
mòn và đánh bóng bề mặt.

hằng ngày của cơ thể con người là khoảng 50 ÷ 200µg. Crom có ích cho cơ thể
người lớn là đồng hóa cacbonhidrat và lipit kép. Sự thiếu crom trong cơ thể dẫn
đến sự tăng đường huyết. Y học khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và mẹ đang
trong thời kì cho con bú, bệnh nhân tiểu đường và người trên 45 tuổi nên sử
dụng những thực phẩm chứa nhiều crom như thuốc lên men, gan động vật, rau
quả tươi.

11


Không có dấu hiệu về tác động độc hại của crom (III) tuy nhiên crom (VI)
rất độc vì nó có hoạt tính làm biến đổi gen và gây ung thư. Cơ chế của tác động
này còn chư rõ ràng. Có thể là CrO42- xâm nhập vào tế bào sẽ bị khử thành các
phần tử trung gian crom (IV) và crom (V) trước khi trở thành crom (III). Các
phần tử trung gian này tương tác với các nhóm -SH của các peptit hoặc các
nhóm photphat của AND… Bằng cách đó chúng ảnh hưởng đến các chức năng
của những phần tử quan trọng này.
1.1.6. Độc tính của crom [27]
Với đặc tính lí hóa của crom (bền ở nhiệt độ cao, khó oxi hóa, cứng và tạo
màu tốt…) nên nó ngày càng được sử dụng rộng rãi, tác hại của nó gây ra càng
nhiều. Crom được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư. Crom thường tồn tại
dưới dạng là Cr(VI) và Cr(III). Trong đó các hợp chất Cr(VI) rất độc, độc hơn
nhiều so với Cr(III). Tuy nhiên con người lại hấp thụ Cr(VI) nhiều hơn Cr(III).
Crom kim loại thì không độc.
Crom xâm nhập vào cơ thể người bằng ba con đường là qua da, qua tiêu
hóa và hô hấp. Dù xâm nhập bằng con đường nào thì crom cũng được hòa tan
vào trong máu ở nồng độ 0,001 mg/l. Sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hòa
tan nhanh trong hồng cầu 10 ÷ 20 lần. Từ hồng cầu crom chuyển vào các tổ
chức phủ tạng rồi được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua
nước tiểu. Ở các cơ quan phủ tạng, crom hòa tan dần vào máu, rồi đào thải qua


lượng

Cr

trong

mẫu

bằng

cách

dùng

bis

(salicylaldehyde)

orthophenylenediamine (BSOPD) tạo phức với Cr(VI), sau đó đo quang. Phức
có hệ số hấp thụ mol là 3,5.105 L.mol-1.cm-1, bước sóng hấp thụ cực đại của
phức là 482 nm, giới hạn phát hiện 1,5 μg/L [64].
Sung-Il Kim, Dong-Jin Woo, Myung-Hee Lee, Gun-Jo Woo, Dae-Kyung
Kang, and Ki-Won Cha (2003) đã xác định hàm lượng Cr(III) dùng kĩ thuật
HPLC ghép đầu dò UV. Phức Cr-(pic)3 màu đỏ, hấp thụ cực đại ở bước sóng
264 nm [66].
Phức tạo thành giữa Cr(III) với 8-hydroxyquynoline có công thức Cr(8HQ)3, Cr(VI) không tạo phức với 8-hydroxyquynoline [41].
1.2. Tổng quan về cây chè
1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm và sự phân bố của cây chè
Cây chè cao 1 – 6m có tên khoa học là Camellia Sinensis. Lá chè có màu

2006-08

2009

2010

2011

2012

2013

Thế giới

3891.2

4040.0

4364.7

4627.0

4784.5

5063.9

Viễn đông

2892.2



1344.4

1475.1

1623.2

1789.8

1924.5

Ấn Độ

986.4

982.1

970.3

1119.7

1129.0

1200.4

Indonesia

150.3

156.9


202.1

200.0

185.0

Các nước khác

78.9

77.8

94.8

96.2

92.7

93.8

Châu Phi

535.9

520.5

616.1

591.7


Malawi

44.9

52.6

51.6

47.1

42.5

46.5

Rwanda

19.1

20.5

22.2

24.1

24.7

25.2

Nam Phi


51.0

59.4

56.3

57.9

58.3

Zimbabwe

12.4

7.3

8.6

8.4

8.5

8.5

Các nước khác

29.0

30.0


81.3

78.9

Brazil

8.5

7.6

7.7

7.7

7.8

7.0

Các nước khác

9.7

8.8

8.9

8.8

9.2


Thổ Nhĩ Kỳ

213.7

198.6

235.0

221.6

225.0

227.0

7.1

7.2

7.2

6.6

6.4

6.5

94.7

86.0

trong lá cây chè xanh. Trong lá chè có chứa đến 20% tanin. Tanin trong chè có
tác dụng như một vitamin P, có tác dụng chống khuẩn và chống oxi hoá mạnh.
Tanin tồn tại trong cây chè xanh là các hợp chất catechin: epicatechin (EC),
hoặc dưới dạng cấu trúc kết hợp với các nhóm axit gallic: (-)-epigallocatechin
gallate (EGCG), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epicatechingallate (ECG), ()- epicatechin (EC), (-)-gallocatechin gallate (GCG)…
OH
OH
O

HO

OH

OH
OH

O

HO

O

OH

OH

O

OH



O

OH

OH

OH
OH

EGC (Epigallocatechin)

ECG (Epicatechin gallat)

16