BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
**********

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC
ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ
TRONG RAU XANH
BẰNG MÁY QUANG PHỔ
HẤP THU NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA
(F-AAS)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

HỌ TÊN SINH VIÊN

Th.S Nguyễn Thị Diệp Chi

Huỳnh Hữu Thọ

T.S Nguyễn Thị Hồng Nhân

MSSV: 2041675

K.S Phạm Thị Trúc Loan

Ngành CNHH – Khóa 30


2.1.3 Tính chất hóa học

4

2.1.4 Độc tính của chì

4

2.1.5 Ứng dụng của chì trong đời sống

5

2.1.6 Chì và vòng tuần hoàn của chì trong tự nhiên

5

2.1.7 Các hợp chất vô cơ của chì

7

2.1.8 Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người

8

2.2 Các phương pháp xác định chì

8

2.2.1 Các phương pháp định tính chì


SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

i


Mục lục

2.3 Giới thiệu phương pháp phổ hấp thu nguyên tử

14

2.3.1 Sự xuất hiện phổ hấp thu nguyên tử

14

2.3.2 Nguyên tắc của phép đo AAS

15

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo AAS

16

2.3.4 Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phép đo AAS

17

2.4 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử

18

3.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ vô cơ hóa mẫu

23

3.5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia khi nung

24

3.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của lượng phụ gia khi nung

26

3.5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng pH trong quá trình chiết làm
giàu mẫu

28

3.5.5 Thí nghiệm 5: Dựng đường chuẩn

30

3.6 Đề xuất phương pháp xác định hàm lượng chì trong rau xanh

32

3.7 Đánh giá phương pháp

33

3.7.1 Thí nghiệm 6: Thí nghiệm tính hiệu suất của qui trình đã đề nghị

3.7.3.4 Độ không đảm bảo của nồng độ dung dịch chuẩn làm việc

37

3.7.3.5 Độ không đảm bảo của nồng độ chất cần phân tích
trong dung dịch đo

37

3.7.3.6 Độ không đảm bảo của hàm lượng chất cần phân tích
trong mẫu

38

3.7.3.7 Độ không đảm bảo mở rộng của hàm lượng

38

3.7.3.8 Biểu diễn kết quả

38

3.8 Tiến hành phân tích các mẫu rau muống, rau nhút và rau ngổ
tại các chợ ở thành phố Cần Thơ

38

3.8.1 Kết quả phân tích mẫu rau muống

39


Mục lục

PHẦN PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Độ không đảm bảo đo trong phân tích bằng kỹ thuật AAS

44

Phụ lục 2: Kết quả xử lý thống kê bằng phần mêm Minitab

48

Phụ lục 3: Yêu cầu dụng cụ và hóa chất

53

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

iv


PHẦN
MỞ ĐẦU


Phần mở đầu

1.1 Đặt vấn đề
Ông bà xưa có câu: “Đói ăn rau, đau uống thuốc”. Từ xưa đến nay, rau xanh
luôn là món ăn dân dã, bình dị và thường xuyên có mặt trong hầu hết các bữa ăn của

máy quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), với hiệu suất trung
bình của quy trình trên 90%.
 Tiến hành phân tích một số mẫu rau muống, rau nhút và rau ngổ tại các chợ
ở thành phố Cần Thơ.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

2


PHẦN
TỔNG QUAN


Phần tổng quan

2.1 Đại cương về chì
Chì được viết tắt là Pb (xuất phát từ tiếng Latin: Plumbum) và có số nguyên tử
khối là 82. Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và dễ tạo hình. Chì có màu trắng
xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với không khí.

2.1.1 Tính chất nguyên tử [6, 7]
Khối lượng nguyên tử: 207,2 đ.v.
Bán kính nguyên tử: 180 (154) pm.
Cấu hình electron: [Xe]4f145d106s26p2.
Trạng thái oxi hóa: 4, 2 (lưỡng tính).
Cấu trúc tinh thể: Lập phương tâm mặt.

2.1.2 Tính chất vật lý [6, 7]
Trạng thái vật chất: Rắn.

muối này chuyển thành hợp chất tan (H2PbCl4, Pb(HSO4)2). Chì hòa tan trong
HNO3 tạo thành chì nitrat và khí NO2.
Pb + 3HNO3 → Pb(NO3)2 + NO2 + 0,5H2 + H2O
Pb + 2H2SO4(đ, nóng) → PbSO4 + SO3 + H2 + H2O
Phản ứng của chì với base: Trong dung dịch kiềm, khi đun nóng chì phản ứng
giải phóng khí hydro.
Pb + 2NaOH(đ, nóng) + 2H2O → [Na2Pb(OH)4] + H2

2.1.4 Độc tính của chì [1]
Chì và các hợp chất của chì đều độc, các hợp chất chì càng dễ hòa tan càng
độc. Ngay cả các muối không tan của chì như cacbonat, sunfat khi vào đường tiêu
hóa cũng bị các men và acid ở dạ dày hòa tan một phần và gây độc.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

4


Phần tổng quan

Độc tính của kim loại chì với người lớn là:
 1000mg hấp thụ vào cơ thể một lần sẽ gây tử vong.
 10mg một lần trong mỗi một ngày sẽ gây nhiễm độc nặng trong vài tuần.
 1mg hàng ngày, sau nhiều ngày có thể gây nhiễm độc mãn tính.
Các muối chì có liều độc với người lớn là:
 Chì axetat: 1g.
 Chì cacbonat: 2 – 4g.
 Chì tetraetyl: nhỏ giọt 1/10ml trên da chuột cống sẽ gây chết trong vòng 18–
24 giờ.


chì trong không khí lên tới 0,5 – 10 µg/m3, ở những nút giao thông có khi lên tới 30
µg/m3. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sử dụng xăng pha chì trong các động
cơ phương tiện giao thông.
Thời gian lưu trung bình của các hợp chất vô cơ chì trong không khí là 14
ngày. Do quá trình tích tụ và lắng đọng, các hợp chất này được giữ lại ở bề mặt trái
đất và đại dương.
Trong thủy quyển, tồn tại các hợp chất chì Pb2+ được hydrat hóa, các dạng
muối hòa tan hay cũng có thể tồn tại chì ở dạng huyền phù,…Trong nước ngầm

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

6


Phần tổng quan

chứa chì ít hơn (0,01 mg/L) nước biển (0,03 mg/L). Trong nước cấp chảy qua các
đường ống dẫn bằng chì có thể thấy lượng chì trong nước lên tới 100 µg/L. Các hợp
chất chì ở dạng hòa tan hay huyền phù sẽ theo dòng chảy ra biển. Một phần đáng kể
các hợp chất chì đi vào cơ thể sống theo dây chuyền thực phẩm hoặc được giữ lại ở
lớp trầm tích.
Việc phát thải chì vào khí quyển do hoạt động nhân tạo chừng khoảng 440.103
tấn/năm trong đó do sử dụng các nhiên liệu.

2.1.7 Các hợp chất vô cơ của chì [1, 6]
PbO (massicot và litharge): ít hòa tan trong nước, dùng chế tạo chì axetat và
chì cacbonat, chế tạo ắc quy (làm tấm cách, thẻ plaque).
Pb(OH)2: chì hydrat, do kiềm và muối chì hòa tan tạo thành, là bột trắng, mất
nước ở 130oC, ít tan trong nước.
Pb3O4: minium chì. Đun chì từ 300 – 400oC sẽ được minium, tức là PbO

 Tác hại đến tiêu hóa:
Cơn đau bụng chì do táo bón, tăng copropophirin niệu, tăng hồng cầu hạt kiềm,
thiếu máu.
 Tác hại đến tim mạch:
Tăng huyết áp (không rõ do tác hại trực tiếp đến mạch máu hay do hậu quả ảnh
hưởng đến thận).

2.2 Các phương pháp xác định chì
Sự phân tích các chất có thể được tiến hành với mục đích xác định thành phần
định tính hoặc định lượng của chúng. Để phù hợp với mục đích đó, người ta phân
biệt phân tích định tính và định lượng.

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

8


Phần tổng quan

2.2.1 Các phương pháp định tính chì [2, 9]
 Dung dịch chứa Pb2+ tác dụng với NaOH tạo thành Pb(OH)2 kết tủa màu
trắng. Kết tủa này tan trong NaOH dư.
Phương trình phản ứng:
Pb2+ + 2NaOH → Pb(OH)2 + 2Na+
Pb(OH)2 + 2NaOHdư → Na2(PbO2) + 2H2O
 Dung dịch chứa Pb2+ tác dụng với dung dịch KI tạo thành PbI2, là chất kết
tủa, tinh thể màu vàng, tan trong nước sôi. Để nguội kết tinh lại thành vảy
màu vàng óng ánh.
Phương trình phản ứng:
Pb2+ + 2KI → PbI2 + 2K+

Chỉ thực hiện được đối với những mẫu có nồng độ chì cao. Ngưỡng phát hiện lớn
và độ chính xác không cao.

2.2.2.2 Phương pháp thể tích cromat [2, 9]
 Nguyên tắc
Kết tủa cromat chì trong dung dịch axetat amoni đã được axit hóa bằng
CH3COOH rồi hòa tan nó bằng hỗn hợp clorua (NaCl + HCl) sau đó thêm một
lượng KI (không cho quá dư KI vì sẽ tạo nên kết tủa PbI2 có màu vàng ánh, làm cho
việc phân biệt sự đổi màu của dung dịch trở nên rất khó khăn) vào dung dịch và
chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng Na2S2O3. Dung dịch từ màu tím chuyển sang không
màu.
2Pb(CH3COO)2 + K2Cr2O7 + H2O → 2PbCrO4 + 2CH3COOK + 2CH3COOH
2PbCrO4 + 4HCl → 2PbCl2 + H2Cr2O7 + H2O
H2Cr2O7 + 6KI + 12HCl → 2CrCl3 + 6KCl + 7H2O + 3I2
2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

10


Phần tổng quan

 Ưu điểm
Phương pháp đơn giản dễ thực hiện và rẻ tiền. Cho phép xác định Pb2+ với hàm
lượng lớn.
 Nhược điểm
Giới hạn phát hiện lớn. Chỉ thực hiện được đối với những mẫu có nồng độ chì
cao.


 Nhược điểm
Trong dung dịch Cyanua Amon loãng (pH = 8.5 – 9.5), Dithyzon tạo phức màu
với Bi, Sn và Tl.
Trong dung dịch Cyanua Amon đặc hơn (pH = 10 – 11.5), Dithyzonat của các
kim loại trên sẽ không bền và chỉ bị chiết một phần.
Dithyzon trong chloroform cũng bị hấp thu ở bước sóng 510nm. Vì vậy lượng
dư Dithyzon trong mẫu phân tích, mẫu chuẩn và mẫu trắng phải bằng nhau. Điều
này rất khó thực hiện.

2.2.2.5 Phương pháp cực phổ [10]
 Nguyên tắc
Phương pháp phân tích cực phổ ghi lại sự biến thiên của cường độ dòng theo
sự thay đổi thế áp vào hai điện cực trong quá trình điện phân trên điện cực chỉ thị
giọt thủy ngân. Thế của chì là -0,41V.
Định lượng bằng phương pháp cực phổ được dựa theo phương trình Ilkovic
Id = 605 * n * D1/2 * m2/3 * t1/6 * C
Trong đó Id: cường độ dòng giới hạn khuyếch tán.
n: số e tham gia phản ứng điện cực.
D: hệ số khuyếch tán (cm2/giây).
m: tốc độ chảy của thủy ngân (mg/giây).
t: chu kì rơi của giọt (giây).
C: nồng độ chất phân tích (M).

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

12


Phần tổng quan


13


Phần tổng quan

 Nhược điểm
Nhược điểm chính của phương pháp này là chỉ cho chúng ta biết thành phần
nguyên tố của chất trong mẫu phân tích, mà không chỉ ra được trạng thái liên kết
nguyên tố trong mẫu. Vì thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hóa học
của nguyên tố mà thôi. Mặt khác do có độ nhạy rất cao nên sự nhiễm bẩn ảnh hưởng
rất lớn đến kết quả đo. Hệ thống máy AAS phức tạp tinh vi và đắt tiền nên cần phải
có kỹ sư trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc máy.

2.3 Giới thiệu phương pháp phổ hấp thu nguyên tử [5]

2.3.1 Sự xuất hiện phổ hấp thu nguyên tử
Như chúng ta đã biết, vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là
phần tử cơ bản nhỏ nhất còn giữ được tính chất của nguyên tố hóa học. Nguyên tử
lại bao gồm hạt nhân nguyên tử ở giữa và các electron chuyển động xung quanh.
Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng
lượng dưới dạng bức xạ. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu
một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì nguyên tử
tự do sẽ hấp thu các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ
mà nó có thể phát ra được trong quá trình bức xạ của nó. Quá trình đó gọi là quá
trình hấp thu năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên
tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thu nguyên
tử.
Nếu gọi năng lượng của tia sáng bị nguyên tử hấp thu là E thì ta có:
E = (Em – Eo) = h
E = h.c/

nguyên tử hấp thu là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi trường hấp thu.
Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứu được
gọi là nguồn phát bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
 Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng,
phân ly và chọn một vạch phổ hấp thu của một nguyên tố cần nghiên cứu để
đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thu của vạch phổ hấp

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

15


Phần tổng quan

thu nguyên tử. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ
này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân
tích.

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo AAS
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo phổ hấp thu nguyên
tử rất đa dạng và phức tạp, có khi xuất hiện và cũng có khi không xuất hiện, có ảnh
hưởng hay không là tùy thuộc vào thành phần của mẫu phân tích và chất nền của
nó. Có thể chia các yếu tố ảnh hưởng ra thành 6 nhóm như sau:
Nhóm 1: Các thông số của hệ máy đo phổ. Các thông số này cần được khảo sát
và chọn cho từng trường hợp cụ thể. Thực hiện quá trình này chính là quá trình tối
ưu hóa các thông số của máy đo cho một đối tượng phân tích.
Nhóm 2: Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu. Các yếu tố này thể hiện rất khác
nhau tùy thuộc vào kỹ thuật được chọn để thực hiện quá trình nguyên tử hóa mẫu.
Nhóm 3: Kỹ thuật và phương pháp được chọn để xử lí mẫu. Trong công việc
này nếu làm không cẩn thận sẽ có thể làm mất hay làm nhiễm bẩn thêm nguyên tố

người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại và một số á kim đến giới hạn
nồng độ cỡ ppm (microgam) bằng kỹ thuật F-AAS, và đến nồng độ ppb (nanogam).
Trong khoảng 10 năm nay, phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử đã
được sử dụng khá phổ biến để xác định các kim loại trong mẫu quặng đất, đá, nước
khoáng, các mẫu y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm
nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v. Ở
nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp hấp thu nguyên
tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại. Bên cạnh
các kim loại, một số á kim như: Si, P, S, Se, Te cũng được xác định bằng phương
pháp phân tích này. Các nguyên tố như: C, Cl, O, N không được xác định trực tiếp
bằng phương pháp này vì vạch phân tích của các nguyên tố này thường nằm ngoài
vùng phổ của các máy quang phổ hấp thu thông dụng (190 – 900 nm). Trong khi đó
các vạch phổ đặc trưng của C là 165 nm, O là 130,20 nm .v.v. Do đó muốn phân
tích các nguyên tố này cần có bộ đơn sắc đặc biệt. Cho đến nay, theo phương pháp
phân tích trực tiếp có đối tượng chính là phân tích lượng vết của các kim loại. Còn
các anion, các á kim, các chất hữu cơ không có phổ hấp thu nguyên tử do đó phải
xác định gián tiếp thông qua một kim loại có vạch phổ hấp thu nguyên tử nhạy nhờ

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

17


Phần tổng quan

phản ứng hóa học trung gian có tính chất định lượng, như phản ứng tạo kết tủa
không tan, đẩy kim loại, hòa tan kim loại v.v. giữa kim loại đo phổ và chất cần phân
tích. Đây là một đối tượng mới, đang được nghiên cứu và phát triển.

2.4 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử [5, 10]

SVTH: Huỳnh Hữu Thọ

18