Luận văn: Nghiên cứu xác đinh Asen , Se trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dung kĩ thuật hidrua hóa

Chia sẻ: Lang Tu Vui | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

252
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong cơ thể người, Selen (Se) và Asen (As) được xếp vào loại các nguyên tố vi lượng. Chúng có thể thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, ngoài ra còn một lượng nhỏ qua nước uống và không khí.Để có thể có thể chẩn đoán và điều trị các bệnh có liên quan đến As, Se, có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xác định Se và As

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Nghiên cứu xác đinh Asen , Se trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dung kĩ thuật hidrua hóa

Luận văn Nghiên cứu xác đinh Asen , Se trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dung kĩ thuật hidrua hóa
Mục lục Mục lục ................................................................ ................................ ................. 1 Mở đầu................................................................ ................................ .................. 4 Chương I: Tổng quan tài liệu ................................................................ ..................... 5 1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen ......................................................... 5 1.1.1. Asen ................................................................ ................................ ...... 6 1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34] ............................................................ 6 1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34] ...................... 6 1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29, 34] .. 8 1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34] .............................................. 10 1.1.2. Se................................................................ ................................ ........ 12 1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9] ................................................................ .. 12 1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9] ............................................................... 12 1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14] ...... 14 1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14, 11, 33, 40] ................................................................ ................................ ........... 15 1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen .............................................. 18 1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển ............................................................ 18 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] .................................................. 18 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4]................................................... 19 1.2.2. Các phương pháp phân tích công cụ ........................................................... 20 1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [12, 16, 17] ....................................... 20 1.2.2.2. Phương pháp điện hoá [18, 25, 34] ....................................................... 22 1.2.3. Các phương pháp phân tích vật lí ............................................................... 23 1.2.3.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử [25, 26, 29, 35] ............................... 23 1.2.3.2. Phương pháp sắc kí [19, 34] ............................................................... 24 Nuoc.com.vn Page 1
1.2.3.3. Phương pháp kích hoạt nơtron [14,23, 34] ............................................. 24 1.2.3.4. Phương pháp phổ khối [36] ................................................................ 25 1.2.3.5. Phương pháp huỳnh quang Rơnghen [24] .............................................. 25 1.2.3.6. Phương pháp động học xúc tác [20] ..................................................... 26 1.2.3.7. Phương pháp điện di mao quản vùng [22].............................................. 26 1.2.3.8. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [21,23, 34, 41, 42] .................. 26 Chương II: Nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................................ 32 2.1. Nội dung ................................................................ ................................ .... 32 2.2. Giới thiệu chung về phương pháp hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hoá ................. 33 2.2.1. Nguyên lý của phương pháp ................................................................ ..... 33 2.2.2. Phép định lượng của phương pháp ............................................................. 35 2.3. Đánh giá các kết quả phân tích [10, 13, 39] ....................................................... 37 2.3.1. Giới hạn phát hiện (GHPH hay LOD) và giới hạn định lượng (GHĐL hay LOQ) 37 2.3.2. Đánh giá kết quả phân tích ................................................................ .......... 38 Để đánh giá kết quả đã khảo sát, chúng tôi sẽ vận dụng các phương pháp toán thống kê với một số nội dung sau: ................................................................ .................. 38 * Xác định độ lặp lại của kết quả đã phân tích ...................................................... 39 * Độ chính xác của kết quả phân tích ................................................................ .. 39 * Xác định khoảng tin cậy của kết quả phân tích ................................................... 40 2.4. Trang thiết bị nghiên cứu ................................................................ ............... 40 2.4.1. Trang thiết bị chính................................................................ ................. 40 2.4.2. Trang thiết bị phụ trợ. ................................................................ ............. 41 2.5. Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm ................................................................ ...... 41 2.5.1. Các dụng cụ thí nghiệm chính ................................................................ ... 41 2.5.2. Các hoá chất chính ................................................................ ................. 41 Chương 3: Kết quả thí nghiệm và bàn luận ................................................................ . 43 Nuoc.com.vn Page 2
3.1. Khảo sát các điều kiện thí nghiệm trên máy AAS 6800 (Shimadzu) ....................... 43 3.1.1. Chọn bước sóng thích hợp. ................................................................ ....... 44 3.1.2. Lựa chọn độ rỗng của khe sáng ................................................................ . 44 3.1.3. Khảo sát dòng đèn catot rỗng ................................................................ .... 44 3.1.4. Khảo sát chiều cao ngọn lửa đèn nguyên tử hoá. ........................................... 45 3.1.5. Khảo sát tốc độ cung cấp khí C2H2 – KK ..................................................... 45 3.2. Khảo sát chọn các điều kiện tạo hợp chất hidrua của Se và As............................... 46 3.2.1. Khảo sát tỉ lệ các chất tham gia tại buồng phản ứng ...................................... 47 3.2.2. Khảo sát chọn tốc độ khí mang ................................................................ . 48 3.2.3. Khảo sát nồng độ NaBH4 và HCl............................................................... 49 3.2.3.1. ảnh hưởng của nồng độ NaBH4 đến phổ hấp thụ nguyên tử của As, Se ........ 49 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của HCl đến độ hấp thụ của As, Se .......... 51 3.2.4. Khảo sát điều kiện khử As (V) về As (III) ................................................... 52 3.2.4.1. Khảo sát nồng độ KI cho sự khử .......................................................... 52 3.2.4.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ khử ....................................................... 53 3.2.5. Khảo sát điều kiện khử Se (VI) về Se (IV) .................................................. 54 3.2.5.1. Khảo sát nồng độ HCl cho sự khử ........................................................ 54 3.2.5.2. Khảo sát thời gian khử ................................................................ ....... 55 3.3. Xây dựng đường chuẩn ................................................................ ................. 56 3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của As................................................................ .. 56 3.3.2. Xây dựng đường chuẩn Se ................................................................ ....... 57 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố trong dung dịch ....................................... 58 3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo As ........................... 58 3.4.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của Se lên As ....................................................... 59 3.4.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe ................................................................ . 59 3.4.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu ................................................................ 60 3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo Se ........................... 61 Nuoc.com.vn Page 3
3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của As lên Se ....................................................... 61 3.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe ................................................................ . 62 3.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu ................................................................ 62 3.5. Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn ............................................................... 63 3.5.1. Các điều kiện phân tích mẫu thật ............................................................... 63 3.5.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ................................................................ ........ 64 3.5.2.1. Mẫu máu ................................................................ ........................ 64 3.5.2.2. Mẫu nước tiểu ................................................................ .................. 64 3.5.3. Xử lí mẫu ................................................................ ............................. 65 3.6. Đánh giá phương pháp ................................................................ .................. 68 3.6.1. Tính toán GHPH và GHĐL ................................................................ ...... 68 3.6.2. Sai số và độ lặp lại của phương pháp .......................................................... 69 3.7. Phân tích mẫu thực ................................................................ ....................... 72 Kết luận................................................................ ................................ ............... 76 Tài liệu tham khảo ................................................................ ................................ . 76 MỞ ĐẦU Nuoc.com.vn Page 4
Trong cơ thể người, Selen (Se) và Asen (As) được xếp vào loại các nguyên tố vi lượng. Chúng có thể thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, ngoài ra còn một lượng nhỏ qua nước uống và không khí. Để có thể có thể chẩn đoán và điều trị các bệnh có liên quan đến As, Se, có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xác định Se và As, phương pháp AAS và AES thì độ nhạy chưa cao, chưa đáp ứng được yêu cầu phân tích lượng vết. Trong số các phương pháp phân tích như Phương pháp sắc kí, Huỳnh quang Rơnghen, động học xúc tác, Kích hoạt nơtron ...thì phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá (HG-AAS) là ưu việt hơn cả. HG-AAS là phương pháp có độ nhạy cao, kết quả phân tích ổn định, và loại trừ được nhiễu của matrix vốn thường rất phức tạp của mẫu, mặt khác phương pháp này rất phù hợp cho việc phân tích hàng loạt mẫu. Kĩ thuật hidrua hoá đã có mặt ở các phòng thí nghiệm trên thế giới từ những năm 1970, đã có nhiều công trình nghiên cứu và sử dụng rất thành công kĩ thuật này phục vụ cho nghiên cứu trong một số lĩnh vực như môi trường, địa chất, y tế, ... Tuy nhiên ở Việt Nam, kĩ thuật hidrua hoá nói chung và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá nói riêng còn chưa được phổ biến rộng rãi, đặc biệt là phân tích các mẫu sinh học. Do đó chúng tôi chọn bản luận văn này là “Nghiên cứu xác định Se, As trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá” CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen Nuoc.com.vn Page 5
1.1.1. Asen 1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34] Về tính chất lí học asen có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù hình: dạng kim loại, vàng, xám và nâu. Asen thường gặp ở dạng kim loại có màu sáng bạc. Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống phốt pho đen. Sau đây là một số thông số vật lí của asen: tỉ trọng: 5,7g/cm3, độ dẫn điện: 30.cm, bán kính nguyên tử: 1,21A0, năng lượng ion hoá thứ nhất: 9,81 eV, nhiệt độ nóng chảy là 8170C, nhiệt độ ba y hơi của asen là 6150C, khi gặp lạnh nó ngưng lại thành tinh thể tà phương, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Asen là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột. Người ta có thể tạo hợp chất bán dẫn của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và gecmani. 1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34] Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hoá học gần với tính chất của á kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hoá trị của asen là 4s24p3. Trong cấu hình điện tử của asen có sự tham gia của các obital d vì vậy có khả năng mở rộng vỏ hoá trị, trong các hợp chất asen có 3 giá trị số oxi hoá: -3, +3, +5. Số oxi hoá -3 rất đặc trưng cho asen. Khi đun nóng trong không khí asen cháy tạo thành oxit, ngọn lửa màu xanh là của As2O3. Về tính chất điện thế, asen đứng giữa hidro và đồng nên nó không tác dụng với các axit không có tính oxi hoá, nhưng dễ dàng phản ứng với các axit HNO3, H2SO4 đặc… 3 As + 5 HNO3 + 2 H2O  3 H3AsO4 + 5 NO Khi phản ứng với các halogen, các halogenua asen được tạo ra, hợp chất này trong môi trường nước dễ bị thuỷ phân tạo axit tương ứng Nuoc.com.vn Page 6
2As + 5 Cl2 +8 H2O  2 H3AsO4 + 10HCl [41] Các hợp chất của As3+ rất phổ biến như As2S3, H3AsO3, AsCl3, As2O3… chúng đều tan tốt trong axit HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S và (NH4)2CO3 . As2S3 + 8 HNO3 + 4 H2O  2 H3AsO4 +3 H2SO4 + 8 NO hay As2S3 + (NH4)2S  (NH4)3AsS3 Khi cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tươi, đó là As2S3. Asen không tạo pentaclorua mà chỉ có triclorua asen, đây là một hợp chất quan trọng của asen, AsCl3 dễ bay hơi, dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước. AsCl3 + 3 H2O  2 H3AsO3 + 3HCl Khi khử H3AsO3 ta thu được khí asin: H3AsO3 + 3 Zn + 6 HCl  3 ZnCl2 + AsH3 + 3 H2O H3AsO3 thể hiện tính chất như một axit khi tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới. H3AsO3 + CuSO4  CuHAsO3 + H2SO4 CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục trong môi trường kiề m nó tan trong dung dịch màu xanh. CuHAsO3 + NaOH  CuNaAsO3 + H20 Một số hợp chất quan trọng của As5+ như As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4,… Trong đó As2S5 không tan trong nước và axit HCl, chỉ tan trong NaOH, HNO3, NH4OH, vì vậy dựa vào tính chất này có thể xác định asen bằng phương pháp phổ khối lượng. Nuoc.com.vn Page 7
As2S5+ (NH4)2S  (NH4)3AsS4 Khi cho axit asenic tác dụng với molipdat amoni trong môi trường axit HNO3 cho kết tủa màu vàng, muối này được dùng để định tính và định lượng asen. H3AsO4 +12 (NH4)2MoO4 + 21 HNO3 (NH4)3 H4[As(Mo2O7)6] + 21NH4NO3+ 10H2O Trong hợp chất này As5+ có vai trò như P5+, nó làm ion trung tâm điển hình tạo phức dị đa axit, và phức này cũng có thể khử về phức dị đa màu xanh. Trong hợp chất AsH3, asen thể hiện tính oxy hoá -3, liên kết trong asin là liên kết cộng hoá trị, đây cũng là đặc điểm do cấu hình điện tử của asen. AsH3 thể hiện tính khử mạnh ví dụ như khi tác dụng với H2SO4 loãng: 2AsH3 + 6H2SO4  6SO2 + As2O3 + 9H2O hay khi tác dụng với I2: AsH3 + 4I2 + 4H2O  H3AsO4 +8HI 1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29, 34] Asen là một nguyên tố tồn tại khá phổ bi ến trong tự nhiên, nó đứng thứ 20 và chiế m khoảng 1.10-4% tổng nguyên tố trong vỏ trái đất. Hàm lượng trung bình của asen trong vỏ trái đất là 1,8 ppm; trong đất nó có hàm lượng từ khoảng 5,5 đến 13 ppm, trong stream nhỏ hơn 2ng/ml; trong nước ngầ m nhỏ hơn 100ng/ml. Asen phân bố chủ yếu trong các quặng sunfua như pyrit có thể lên đến hàng tră m mg/kg, hàm lượng cao của asen có thể tìm thấy trong than đá lên đên 1500 mg/kg, ngoài ra còn trong các khoáng vật như: asenua đồng, niken, sắt,… Trong tự nhiên asen tồn tại ở cả dạng vô cơ và hữu cơ. Nuoc.com.vn Page 8
Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với selen, telua và đặc biệt là với đồng, niken, sắt, bạc. Có khoảng gần 140 khoáng vật độc lập của asen, trong đó 60% là asenat và 35% là các sunfua. Các khoáng vật quan trọng nhất của asen là: rialga (AsS), ocpimen (As2S3), asopyrit (FeAsS)… Asen còn kết hợp các nguyên tố khác thay thế lưu huỳnh trong các hợp chất như: Lơlingit (FeAs2), Smartina (As2Co). Các loại hợp chất này thường được tạo thành ở nhiệt độ thấp. Asen thường di chuyển trong đất, trong trầm tích, trong thực động vật và trong các vùng có hoạt động sinh học trong đại dương. Trong nước asen thường tồn tại chủ yếu dưới các dạng asenit, asenat, monometylasonic axit, hay dimetylasinic axit… nhưng có hàm lượng rất thấp, chủ yếu asen bị thuỷ phân lắng xuống bùn. Môi trường nước có tính oxi hoá, As thường ở d ạng asenat, nhưng dưới điều kiện khử thì asenit lại là chủ y ếu. Hàm lượng asen trung bình trong nước chỉ khoảng 10g/l, tuy nhiên có thể cao hơn do ảnh hưởng của chất thải công nghiệp, thuốc diệt cỏ… Sự metyl hoá asen vô cơ sang metyl và dimetyl asenic là được tạo bởi các hoạt động của các vi sinh vật trong nước. Một vài sinh vật biển có khả năng chuyển asen vô cơ sang hợp chât asen hữu cơ phức tạp, chẳng hạn như arsenobetaine, arsenocholine, arsoniumphospholiphid. Metylasin được chuyển hóa vào không khí từ việc xử lí các loại hợp chất của asen. Dimetylasin và trimetylasin được phát hiện trong các khu vực có sử d ụng các hợp chất metylasen. Tổng lượng asen trong các nhà kính lớn hơn rất nhiều khu vực không khí bên ngoài và các dạng metylasen tồn tại nhiều hơn các dạng vô cơ. Nuoc.com.vn Page 9
Từ các mỏ tập trung, asen bị phong hoá cùng các kim loại khác và sau đó đựơc vận chuyển đi phân tán trong môi trường. Một phần lớn asenat được kết tủa trở lại hoặc hấp phụ trên các hạt kiểu phù sa và được các dòng sông, suối mang từ trên núi xuống bồi đắp các đồng bằng châu thổ của các con sông. Cùng với nhôm, sắt và các kim loại khác và khoảng 6% các vật chất hữu cơ trong trầm tích chứa một lượng đáng kể asen. Trong điều kiện yếm khí (ở trong lòng đất), các vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ nói trên, tạo ra môi trường khử CO2. Tiếp đó là quá trình khử, hoà tan sắt và giải phóng asen đã bị hấp phụ trên đó. Đồng thời với quá trình giải phóng asen là quá trình khử As (V) về As (III) và chúng đi vào nước ngầ m. Ngoài việc giải phóng asen tự nhiên trên thì con người cũng góp phần vào việc làm nhiễm asen. Việc sử dụng các hoá chất có chứa asen trong nông nghiệp, lâm nghiệp dưới các dạng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốc chống nấm, diệt tảo, bảo quả n gỗ. Trong công nghiệp luyện kim màu và công nghiệp bán dẫn cũng góp phần làm ô nhiễ m asen. 1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34] Hầu hết các dạng hợp chất asin đều độc. Về đặc điểm sinh học, asen có vai trò quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lượng nhỏ asen có khả năng kích thích sự phát triển của sinh vật. Nhưng ở nồng độ cao, asen gây độc cho người, động, thực vật. Nếu bị nhiễ m độc cấp tính, asen có thể gây tử vong trong vòng vài giờ đến một ngày. Trong môi trường tiếp xúc thường xuyên với asen ở nồng độ vượt quá độ an toàn nhưng chưa có thể gây độc cấp tính, asen gây nhiễm độc mãn tính và thường biểu hiện ở các triệu trứng lâm sàng như: mệt mỏi, chán ăn, giả m trọng lượng cơ thể, xuất hiện các bệnh về d ạ d ày, ngoài da (hội chứng đen da, ung thư da), gan bàn chân, rối loạn chức năng gan. Nuoc.com.vn Page 10
Qua các thử nghiệm với động vật, các nhà khoa học đã tìm ra giới hạn gây tử vong với một số loài khác nhau là từ 11-150 mg/kg trọng lượng cơ thể. Đối với người liều gây tử vong là t ừ 70-180mg/kg trọng lượng cơ thể. Kết quả này đã được rút ra qua những trường hợp bị ngộ độc As và đã tử vong trong các bệnh viện. Asen đi vào cơ thể bằng tất cả các con đường có thể như: hít thở, ăn uống và thẩ m thấu qua da. Trong đó, uống nước nhiễm asen là con đường chính để asen xâm nhập vào trong cơ thể. Khi vào trong cơ thể, đặc biệt là các As (III) tấn công ngay lập tức vào các enzym có chứa nhóm –SH và cản trở hoạt động của chúng. Phản ứng xảy ra như sau: SH AsO- + 2OH- S - (enzym) + AsO3 == (enzym) SH S CH2-SH CH2-SH CH2 CH2 AsO- + 2OH- 3- + AsO3 CH-SH CH- SH (CH)5 (CH)5 Protein Protein Enzym dạng tự Dạng phức đã bị thụ động do Nuoc.com.vn Page 11
Asenat cũng giống như photphat, dễ tủa với các kim loại và ít độc hơn so với asenit, vào cơ thể asenat sẽ thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không được hình thành. CH-OPO22- CH2-OPO22- CH-OH CH-OH + OH- ATP + PO43- C=OH C=O H OPO22- Khi có mặt của asenat, tác dụng sinh hoá chính mà chính nó tạo ra đông tụ protein, tạo ra phức với coenzym và phá huỷ quá trình hoạt động photphat hoá để tạo ra ATP 1.1.2. Se 1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9] Se có nguyên tử lượng 78,96 đvC, nằm ở phân nhóm chính VI trong bảng hệ thống tuần hoàn. Se có nhiều dạng thù hình, nhưng bền và hay gặp nhất là Se lục phương và Se xám. Se xám là chất bán dẫn, độ dẫn điện tăng khi bị chiếu sáng. Một số hằng số vật lí của Se: tỉ trọng: 4,8g/cm3, bán kính nguyên tử: 0,117 nm, độ âm điện: 2,4 (Li=1), nhiệt độ nóng chảy: 2170C, nhiệt độ sôi: 687,90C, 1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9] Mức oxi hoá chính của Se –2, +4, +6. Se là một nguyên tố nằ m giữa tính chất kim loại và phi kim. Nuoc.com.vn Page 12
Giống như lưu huỳnh, Se tác dụng với nhiều kim loại tạo ra các selenua tương tự như muối sunfua. Với hidro, selen tác dụng ở nhiệt độ cao. Selen tác dụng với flo và clo ở nhiệt độ cao và với oxit khi đun nóng. Selen tan được trong dung dịch kiề m tương tự lưu huỳnh: 3Se + 6 KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O Trong dung dịch HNO3 loãng, selen tác dụng tạo ra selenit: 3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO Khi cho selen tác dụng với dung dịch axit loãng có thể thu được hidroselenua (H- 2Se). Khi hoà tan H2Se vào nước thì dung dịch của nó sẽ có tính axit yếu. Dưới tác dụng của oxy không khí, selenua sẽ tạo thành sản phẩm màu đỏ có cấu tạo như polysunfua là poliselenua. H2Se tác dụng với oxi không khí tạo ra SeO2. SeO2 là tính thể màu trắng, tan tốt trong nước tạo axit selenơ H2SeO3 (K1=2.10-3, K2=5.10-9). Khác với SO2, SeO2 là chất oxi hoá mạnh dễ dàng bị khử đến Se theo phản ứng: SeO2 + 2SO2 = Se + 2SO3 H2SeO3 tồn tại ở dạng những tinh thể lục phương không màu, chảy rữa khi để trong không khí ẩm nhưng tự vụn dần trong không khí khô. H2SeO3 mất nước tạo thành SeO2. Axit selenơ và muối của nó là chất oxi hoá khá mạnh. Người ta điều chế nó bằng cách hoà tan selen bột trong HNO3 loãng. Axit selenic rất giống H2SO4 về khả năng tạo hidrat mạnh, độ mạnh của axit và tính chất của muối. Khi kết tinh từ dung dịch, nó có thể tách ra ở dạng hidrat H2SeO4. H2O [6T], ngoài ra người ta cũng thấy tồn tại các dạng hidrat sau: H2SeO4.2H2O, H2SeO4.4H2O, H2SeO4.6H2O. Nuoc.com.vn Page 13
Axit selenic cho 2 loại muối HSeO4- và SeO42-. H2SO4 là chất oxi hoá mạnh nhưng thường xảy ra chậ m.: SeO42-+4H++2e= H2SeO3+ H2O Axit selenic khan có thể hoà tan không những bạc mà cả vàng nữa. Nó có thể tác dụng với dung dịch axit clohidric đậm đặc theo phản ứng: H2SeO4 +2HCl = H2SeO3 + Cl2+ H2O Do vậy hỗn hợp H2SeO4 và HCl có tính oxi hoá rất mạnh. Hợp chất halogenua của selen có thể thu được bằng cách cho các halogen tác dụng với selen nguyên tố. Người ta đã thu được các hợp chất SeF6, SeF4, SeCl4, Se2Cl2, SeBr4, Se2Br2. Ngoài ra, hợp chất halogen của selen có khả năng tạo phức kiểu như SeBr6 [6T]. Các oxi halogen dạng SeOX2 cũng đã được điều chế. 1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14] Se có nguồn gốc từ việc phun núi lửa, trong các sunphit kim loại như các sunphit của Cu, Ni, Fe, Pb và trong các khoáng vật hiếm như Cu2Se, PbSe và As2Se. Se là nguyên tố chiếm thứ 17 trên vỏ trái đất về khối lượng. Hàm lượng Se trong không khí thường rất thấp, tức là nhỏ hơn 10ng/m3. Sự phân bố của Se trên bề mặt trái đất là không đồng đều, nơi thì rất thấp, nơi thì rất cao. Các quá trình địa lí, sinh học và công nghiệp liên quan đến sự phân bố và di chuyển của Se và chu trình của nó, tuy nhiên người ta vẫn chưa thiết lập được mối quan hệ giữa chúng. Dù vậy, các quá trình địa lí tự nhiên và sinh học tự nhiên cũng có thể là nguyên nhân chính tạo ra sự phân bố của Se trong môi trường. Nuoc.com.vn Page 14
Sự có mặt của nó trong môi trường là rất đa dạng. Ví dụ, Se trong đất đá khoảng từ 0,1ppm (các khu vực thiếu Se của New Zealand) đến 1200 ppm (một vùng ở Irơlen), Se ở n ồng độ này gây ra các ảnh hưởng độc hại cho các động vật, làm hao mòn thể thực vật một cách cục bộ. Khoảng nồng độ rộng cũng được tìm thấy trong các loại nước không chứa muối, chiế m từ khoảng 0,1 g/dm3 đến 9mg/dm3. Các Se vô cơ có thể t ồn tại trong hai dạng oxi hoá, Se (IV) (Selenit hoặc SeO32-) và Se (VI) (Selenat hoặc SeO42-) và kết quả của sự chuyển hóa sinh học, các chất đã metyl hoá như dimetyl selenit và dimetyl selenat cũng được tìm thấy. Các chất hữu cơ này được tạo ra từ nước thải, bùn và đất đá và cũng được tìm thấy trong một số n ước tự nhiên. Selen, selenit và selenit hữu cơ là ba dạng Se riêng biệt hoà tan trong nước biển và selenit hữu cơ chắc chắn có chứa axit selenoamino và các dẫn xuất của chúng chiếm ưu thế hơn trong nước mặt. Ở mặt nước sâu của đại dương, selenit và selenat là các chất chiếm ưu thế hơn, không có bằng chứng nào chứng tỏ có mặt các selenit hữu cơ. Một số hoạt động của con người làm thay đổi sự phân bố của Se trong môi trường. Trong công nghiệp bán dẫn và điện tử, trong công nghiệp hoá chất, trong công nghiệp thuỷ tinh và trong nông nghiệp người ta đều sử dụng Se. Chính các quá trình sản xuất này và bản thân các sản phẩ m của chúng cũng đưa Se vào môi trường làm thay đổi lại sự phân bố của Se. Điều này liên quan đến từng quốc gia vì hàm lượng Se thấp hoặc cao trong đất dẫn đến các ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, việc sử dụng phân bón chứa các hợp chất Se của các nước Bắc Âu là một ví dụ rõ rệt về sự can thiệp cố ý của con người đến sự phân bố Se trong môi trường. 1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14, 11, 33, 40] Nuoc.com.vn Page 15
Selen được đưa vào cơ thể người thông qua chuỗi thức ăn, nước uống và không khí. Tuy nhiên, thức ăn là con đường chính gây ra ô nhiễm selen. Sự phát hiện selen là nguyên nhân của bệnh kiềm ở động vật ăn cỏ. Trước đó, bệnh kiềm ở gia súc nhai lại được gán cho nguyên nhân súc vật thường xuyên uống nước có tính kiề m. Về sau, bệnh này được xác định do nhiễ m độc selen. Môi trường kiềm trong đất và nước tạo điều kiện cho cây cỏ hấp thụ nhiều selen. Trong trường hợp này, triệu trứng điển hình của gia súc là: rụng lông đuôi, lông bờm, móng chân dị dạng và sút cân. Trường hợp cấp tính, súc vật bị rối loạn vận động, thị lực bị giả m sút, chảy rãi, cuối cùng liệt cơ mà chết. Những nghiên cứu trên động vật chứng tỏ selen ở liều cao và tác động lâu dài có thể gây ung thư gan. Các hợp chất của selen như selen dioxit, hidro selenua và bụi của selen có thể xâm nhập vào cơ thể qua con đường hô hấp, chúng phá hỏng hệ hô hấp, gan và các cơ quan khác, có thể gây tử vong nếu liều lượng lớn hoặc thời gian tiếp xúc dài. Selen gây rối loạn đường hô hấp, gây chứng nhức đầu. Hợp chất selen rơi vào da gây viêm da, ngứa da. Các axit của selen gây co giật, nôn mửa liệt thần kinh. Đối với cơ thể động vật, nếu căn cứ vào hàm lượng thì selen được xếp vào nguyên tố siêu vi lượng. Từ những nă m 60, nhiều công trình nghiên cứu cơ b ản về vai trò sinh học của selen trên cơ thể động vật và con người đã được tiến hành. Selen đã được xác định là một trong những nguyên tố không thể thiếu được đối với cơ thể sống. Selen thường kết hợp với chất đạm và tham gia các men chứa nhóm SeH... có thể tương tự như các men chứa nhóm – SH. Selen có trong thành phần nhiều men. Nó có mặt ở -galactoxiadoza của cơ thể để phân huỷ lactoza trong sữa, tạo Nuoc.com.vn Page 16
điều kiện tiêu hoá dễ dàng. Ngoài ra Se cần thiết cho nhiều men khác như ATP- aza (Derialin-1996) và trioza-photphatdehydogenaza (Dicksum, Tappel-1969), aspartat-aminotranferaza (Kiedriasev – 1979), alcoholdehydrogenaza... Ở n ồng độ thấp, selen kích thích hoạt động của nhiều men. Trong đó, có nhiều men chỉ có hoạt tính khi có mặt của selen. Do đó gần đây người ta đã phát hiện được một số bệnh xuất hiện ở những vùng thiếu selen. Selen đảm bảo quá trình tổng hợp collagen và đảm bảo sự tổng hợp ADN và ARN, đẩy mạnh quá trình tổng hợp Coenzim Q-16 là chất chống oxi hoá cầ n thiết của cơ thể. Một phát hiện đối với chuột của các nhà khoa học úc cho thấ y rằng, sự thay đổi hàm lượng iot có liên quan đến selen. Sự thiếu selen làm suy giảm đối với cả s ự sinh sản và sự sinh trưởng của động vật, do đó sự ảnh hưởng của nó lên sự sinh sản các động vật nuôi có thể là một thả m khốc, và các chủ nuôi động vật khắp thế giới nhanh chóng nghĩ ra các phương pháp bổ sung một lượng selen phù hợp vào các động vật nuôi của họ trên các khu vực cần thiết. Thêm vào chức năng như dinh dưỡng cần thiết, nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng selen dường như tăng các đáp ứng miễn dịch của động vật, giúp cho chúng đề phòng chống lại bênh tật, do đó nó thực sự là nguyên tố r ất quan trọng. Selen đôi khi được mô tả như là “con dao hai lưỡi”. Hàm lượng độc của nó gấp khoảng hàng trăm lần hàm lượng cần thiết. Hàm lượng selen trong các thức ăn khác nhau có thể r ất khác nhau, phụ thuộc vào nồng độ selen trong môi trường và các hành động của con người ví dụ như việc bổ xung selen vào nguồn cung cấp thức ăn. Hàm lượng selen được tìm thấ y là khoảng từ 0,4-1,5mg/kg trong gan, thận và đồ biển, 0,1-0,4 trong thịt,
mg/kg trong hầu hết hoa quả v à rau. Tuy nhiên ở các nước có hàm lượng selen thấp trong đất thì hàm lượng selen trong thức ăn cũng có thể thấp hơn đặc biệt là trong thịt, ngũ cốc và các thức ăn hàng ngày. Hàm lượng selen trung bình trong sữa người là từ 0,013 đến 0,018 mg/l. Hiện nay, người ta đã phát hiện có hơn 40 bệnh ở người và động vật được qui cho là thiếu selen. Các kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho thấy mối quan hệ giữa tình trạng thiếu selen và sự lan tràn bệnh Keshan, một căn bênh tim địa phương endemic cardiomyopathy xuất hiện chủ yếu ở trẻ con (Keshan Diselenaselen Reselenarch Group, 1979a,b). Các trường hợp mắc bệnh Kenshai đã được công bố vào đầu năm 1907 ở tỉnh Heilongjiang thuộc Đông Bắc Trung Quốc (Gu, 1983). Bệnh Kashin-Beck là một căn bệnh viêm khớp xương mãn tính osteoarthropathy địa phương xuất hiện ở miền Đông Siberia và một phần ở Trung Quốc (Sokoloff, 1985). Mặc dù nguyên nhân của nó không được nghiên cứu một cách chi tiết nhưng các công trình ngày nay đã chỉ ra rằng thiếu selen là một trong những nguyên nhân chính. Shamberger & Frost (1969) đã đưa ra đầu tiên về quan hệ nghịch giữa hàm lượng selen trong thức ăn gia súc và trong máu người, và t ỉ lệ chết vì ung thư trong các vùng thiếu selen khác nhau của Mĩ. 1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen 1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] Đặc điể m của nhóm phương pháp này là ảnh hưởng của một số ion kim loại có thể gây nhiễ m bẩn, gây sai số đáng kể. Ngày nay phương pháp phân tích trọng Nuoc.com.vn Page 18
lượng ít được sử d ụng, nó được thay thể b ằng các phương pháp công cụ cho độ chính xác cao và đơn giản hơn. Xác định As dựa trên việc kết tủa As2S3 bằng dithioaxetamit trong môi trường axit HCl, hoặc H2SO4 hoặc HClO4 0,1N [44c]. Dung dịch chứa kết tủa được đun trên bếp cách thuỷ, lọc lấy kết tủa s ấy khô ở 2000C đến khối lượng không đổi, rửa lại bằng nước cất và làm khô ở nhiệt độ 1700C. Cân kết tủa và tính hàm lượng As tương ứng. Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp d ụng với mẫu có hàm lượng As lớn và thực hiện qua nhiều công đoạn. Người ta có thể t ạo nhiều dạng kết tủa như Se, SeO2, piazoSeol... Tuy vậy đối với phương pháp trọng lượng, việc kết tủa tách ra ở d ạng Se nguyên tố l à đáng tin cậy nhất. Để làm kết tủa Se người ta thường dùng các chất như SO2, hydrazin, hydroxylamin, hypophotphit, Na, SnCl2,... Để xác định vi lượng Se trong hợp chất hữu cơ, người ta chuyển nó về dạng selenit, bằng cách phân huỷ chất khảo sát trong bom vạn năng chứa Na2O2, sau đó khử selenit và cân nó dưới dạng Se kim loại. Phương pháp điện phân định lượng Se cũng đã được bắt đầu chú ý nghiên cứu vào đầu những năm 1960, nhờ sử dụng cặp điện cựa Cu-Pt [105]. Khi đó Se được tách ra dạng Cu2Se là dạng không bị hút ẩm và không bị thay đổi khi nung đến nhiệt độ 1300C. Sai số của phương pháp này là 0,3%. Phương pháp này được ứng dụng để xác định SeO2 trong kĩ thuật. 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4] Xác định As dựa trên phản ứng oxi hoá khử: AsO32-+I2+H2O=AsO43-+2I-+2H+ Nuoc.com.vn Page 19