Luận văn Thạc sĩ Khoa học hoá học: Xác định hàm lượng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F – AAS)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định Cd và Pb bằng phương pháp F - AAS. Nghiên cứu các điều kiện để tách và làm giàu Cd và Pb bằng phương pháp chiết pha rắn (SPE). Xác định hàm lượng Cd, Pb trong một số đồ uống bằng phương pháp F - AAS. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học hoá học: Xác định hàm lượng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F – AAS)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THU HƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb) TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F - AAS) LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Thái Nguyên - năm 2010 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 NGUYỄN THU HƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb) TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F - AAS) Chuyên ngành: Hoá phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN RI Thái Nguyên - năm 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Ri - người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng các anh chị trong phòng thí nghiệm phân tích – Khoa Hoá – ĐHKHTN đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khoá luận này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô đã giảng dạy và truyền thụ cho em những kiến thức quí báu trong suốt những năm qua. Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè - những người đã luôn động viên, quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành khoá luận này. Học viên Nguyễn Thu Hương Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS Atomic absorption spectrophotometry CV Coefficient variation EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid ETA-AAS Electro-thermal atomiation atomic absorption spectrophotometry F-AAS Flame atomic absorption spectrophotometry H (%) Hiệu suất thu hồi LOD Limit of detection LOQ Limit of quantity MeOH Metanol MIBK Metyl isobutyl xeton NH4Ac Amoni Axetat ppm parts per million RSD Relative standard deviation SD Standard deviation SPE Solid phase extraction UV – VIS Ultra violet visible Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 3 1.1. Tæng quan về nguyên tố cadimi (Cd) [12] ............................................. 3 1.1.1. Tính chất vật lí ................................................................................ 3 1.1.2. Tính chất hoá học của nguyên tố cadimi (Cd) ................................. 3 1.1.3. Tính chất hoá học của hợp chất ....................................................... 4 1.1.4. Trạng thái tự nhiên của cadimi ........................................................ 5 1.1.5. Một số ứng dụng của cadimi ........................................................... 5 1.1.6. Độc tính của cadimi [17]................................................................. 7 1.2. Tổng quan về nguyên tố chì (Pb). .......................................................... 7 1.2.1. Tính chất vật lí ................................................................................ 7 1.2.2. Tính chất hoá học của nguyên tố chì (Pb) ....................................... 8 1.2.3. Tính chất hoá học của hợp chất chì (Pb) ......................................... 9 1.2.4. Trạng thái tự nhiên........................................................................ 10 1.2.5. Một số ứng dụng của chì ............................................................... 10 1.2.6. Độc tính của chì và hợp chất [17] ................................................. 11 1.3. Các phương pháp xác định cadimi và chì ............................................. 12 1.3.1. Các phương pháp hoá học [1] ....................................................... 12 1.3.2. Phương pháp phân tích công cụ .................................................... 14 1.4. Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại ........... 17 1.4.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết [1]................................................. 17 1.4.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng [1,21] ............................................ 18 1.4.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá ............................... 19 1.4.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) [18] .......................................... 19 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 19 2.1. Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ...................................... 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.1.1. Đối tượng ..................................................................................... 20 2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................... 20 2.1.3. Nội dung nghiên cứu..................................................................... 20 2.2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS [7] .................................. 20 2.2.1. Giới thiệu chung về phương pháp ................................................. 20 2.2.2. Nguyên tắc của phép đo ................................................................ 21 2.3. Giới thiệu chiết pha rắn SPE [18] ........................................................ 23 2.3.1. Chiết pha rắn ................................................................................ 23 2.3.2. Quy trình chung của chiết pha rắn................................................ 24 2.3.3. Các cơ chế chiết pha rắn .............................................................. 25 2.4. Dụng cụ và hoá chất ............................................................................ 26 2.4.1. Dụng cụ ........................................................................................ 26 2.4.2. Hoá chất ....................................................................................... 26 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN ................. 27 3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm để đo phổ của cadimi và chì. ....... 27 3.1.1. Chọn vạch đo ................................................................................ 27 3.1.2. Chọn khe đo.................................................................................. 28 3.1.3. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng (HCL)...................................... 29 3.1.4. Khảo sát điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa (chiều cao Burner và thành phần hỗn hợp khí cháy) ................................................................. 30 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo ........................................ 31 3.2.1. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit ................................. 32 3.2.2. Khảo sát chọn nền. ........................................................................ 33 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các ion khác. .......................................... 35 3.3. Đánh giá chung về phép đo F – AAS xác định Cd và Pb ..................... 41 3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Cd và Pb (LOI) ............. 41 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của Cd và Pb. .............................................. 43 3.3.3. Đánh giá sai số và độ lặp của phép đo :......................................... 45 3.4. Khảo sát các điều kiện làm giàu và tách chiết pha rắn với nhựa Chelex-100 ................................................................................................. 48 3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH .......................................................... 50 3.4.2. Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu vào cột: ....................................... 51 3.4.3. Khảo sát khả năng rửa giải : .......................................................... 52 3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải : ..................................... 54 3.4.5. Tổng kết điều kiện chiết pha rắn : ................................................ 55 3.5. Xác định hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống ........................... 55 KẾT LUẬN ................................................................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 3.1. Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Cd .... 27 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Pb .... 27 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của khe đo đến cường độ vạch phổ ............................... 28 Bảng 3.4. Khảo sát cường độ đèn đến cường độ vạch phổ ............................... 29 Bảng 3.5. Điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa ......................................................... 30 Bảng 3.6. Tổng hợp các điều kiện tối ưu của phép đo ..................................... 31 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ HNO3 đến cường độ vạch phổ .................. 32 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến cường độ vạch phổ...................... 33 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến cường độ vạch phổ ................. 34 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ NH4Ac đến cường độ vạch phổ ............... 34 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ NaAc đến cường độ vạch phổ ................. 35 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm.............................................. 36 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ ........................................ 36 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại nặng hóa trị II ..................... 37 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III .......................................... 37 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tổng cation ............................................................ 38 Bảng 3.17. Ảnh hưởng của anion SO42-, H2PO4-, F-. ........................................ 39 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của tổng các ion .......................................................... 40 Bảng 3.19. Dãy đường chuẩn .......................................................................... 41 Bảng 3.20. Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd ................................... 46 Bảng 3.21. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Pb ................................... 47 Bảng 3.22. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào pH ............................................... 50 Bảng 3.23. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào tốc độ nạp mẫu ........................... 52 Bảng 3.24. Khảo sát nồng độ HNO3 trong dung dịch rửa giải.......................... 53 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải tới hiệu suất thu hồi....................... 54 Bảng 3.26. Hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống ................................... 56 Bảng 3.27. Bảng so sánh kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp F-AAS và ICP –MS .................................................................................. 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC BẢNG Trang Hình 1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Cd2+ ... 42 Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Pb2+.... 42 Hình 3. Đường chuẩn của Cd ......................................................................... 43 Hình 4. Đường chuẩn của Pb .......................................................................... 44 Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H (%) vào pH .................................... 51 Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ nạp mẫu ................. 52 Hình 7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào nồng độ HNO3 .................... 53 Hình 8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ rửa giải .................... 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU Cadimi (Cd) và chì (Pb) được biết là những kim loại nặng có độc tính cao đối với con người và động thực vật. Khi hàm lượng Cd và Pb trong cơ thể cao có thể gây rối loạn chức năng thận, phá huỷ các mô, hồng cầu, não và gây ung thư. Vì vậy việc xác định Cd và Pb trong các mẫu thực phẩm, đồ uống trở nên rất quan trọng. Cd và Pb được xác định bằng các phương pháp như: quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (ETA-AAS), khối phổ cặp cảm ứng plasma (ICP- MS), von-ampe hoà tan anot (ASV), quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)... Trong đó phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS) có nhiều ưu điểm như: có độ nhạy và độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp, quy trình phân tích đơn giản và đặc biệt là có chi phí rẻ nên ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích lượng vết. Song hàm lượng Cd, Pb trong đồ uống thường tồn tại dưới dạng vết và siêu vết nên việc xác định trực tiếp Cd, Pb bằng các phương pháp phân tích công cụ hiện đại vẫn gặp nhiều khó khăn. Do đó việc tách và làm giàu Cd, Pb là rất cần thiết và đáng được quan tâm. Chiết lỏng - lỏng, chiết pha rắn, điện hoá, cộng kết và kết tủa là các kỹ thuật được sử dụng chủ yếu hiện nay để tách và làm giàu lượng vết và siêu vết Cd, Pb. Trong đó chiết pha rắn (solid phase extraction - SPE) là một trong những kỹ thuật được dùng rộng rãi để tách và làm giàu cả các hợp chất hữu cơ lẫn vô cơ, đặc biệt là các kim loại nặng. SPE có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật khác như có độ chọn lọc và hệ số làm giàu cao, sử dụng ít dung môi, thao tác đơn giản, dễ tự động hoá và rẻ tiền. Nhựa có khả năng tạo phức vòng càng (chelating resin) có tên thương mại là Chelex-100 và Muroac - A1 chứa nhóm chức iminodiacetate (IDA) được sử dụng phổ biến trong SPE để tách và làm giàu trực tiếp các kim loại nặng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F – AAS)”. Trong luận văn này chúng tôi thực hiện các mục tiêu sau: - Khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định Cd và Pb bằng phương pháp F - AAS - Nghiên cứu các điều kiện để tách và làm giàu Cd và Pb bằng phương pháp chiết pha rắn (SPE). - Xác định hàm lượng Cd, Pb trong một số đồ uống bằng phương pháp F - AAS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tæng quan về nguyên tố cadimi (Cd) [12] 1.1.1. Tính chất vật lí Cadimi là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm, nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. Là kim loại mềm, dễ nóng chảy. Dưới đây là một số hằng số vật lý quan trọng của Cd: Khối lượng nguyên tử : 112,411 (đvC) Nhiệt độ nóng chảy : 321oC. Nhiệt độ sôi : 767oC. Tỉ khối : 8,36 g/cm3 Độ dẫn điện : 13 Ω-1cm-1 Bán kính nguyên tử : 1,56 A0 1.1.2. Tính chất hoá học của nguyên tố cadimi (Cd) Trong bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, Cd có số thứ tự nguyên tử là 48, thuộc phân nhóm phụ nhóm II, chu kỳ 5. Nguyên tử Cd có các obitan d đã điền đủ 10 electron. Cấu hình electron của cadimi (z = 48) [Kr]4d105s2 Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. - Trong không khí ẩm, Cd bền ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao, nó cháy mãnh liệt với ngọn lửa màu sẫm: 2Cd + O2  2CdO - Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen… Cd + S  CdS - Ở nhiệt độ thường cadimi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit Cd + H2O  CdO + H2 ↑ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 - Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl Cd + 2HCl  CdCl2 + H2 ↑ Trong dung dịch thì: 1 Cd + H3O+ + H2O  [Cd(H2O)2]2+ + H2 ↑ 2 1.1.3. Tính chất hoá học của hợp chất 1.1.3.1 Cadimi oxit: CdO - CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc. - CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy: CdO + 2KOH(nóng chảy)  K2CdO2 + H2O (Kali cadmiat) - CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat: 2Cd + O2  2CdO Cd(OH)2  CdO + H2O 1.1.3.2. Hiđroxit của cadimi - Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng. - Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy. - Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức Cd(OH)2 + 4NH3  [Cd(NH3)4](OH)2 - Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm 1.1.3.3. Muối của cadimi - Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 - Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2H2O → Cd(OH)2 + 2H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14. - Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… - Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. 1.1.3.4. Hợp chất cơ kim của cadimi - Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. - Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2H2O → Cd(OH)2 +2H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14. - Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… - Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. 1.1.4. Trạng thái tự nhiên của cadimi Cd là nguyên tố tương đối không phổ biến trong thiên nhiên. Nó là nguyên tố thứ hai trong nhóm ba nguyên tố Zn - Cd - Hg. Trong thiên nhiên Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd(II). Trữ lượng của cadmi trong vỏ Trái Đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử (tương ứng). Khoáng vật chính của cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi ở riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm, và của thuỷ ngân là xinaba hay thần sa (HgS). 1.1.5. Một số ứng dụng của cadimi  Mạ điện (chiếm 7%): Cadimi được mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc máy móc để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn. Các sản phẩm chính bao gồm: các bộ phận và phần cuối trong công nghiệp ôtô, máy bay, phần Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 cứng trong công nghiệp và xây dựng, đồ ngũ kim từ biển, các bộ phận trong đài, tivi và các thiết bị trong gia đình. Cadimi cũng được sử dụng trong công nghiệp bao gói trừ bao gói thực phẩm.  Các chất màu (chiếm 15%): Cadimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới cam và cadimisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các chất màu này đều được dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài. Các chất màu cadimi được dùng trong sơn giao thông, các sản phẩm công nghiệp hoàn thiện chất lượng cao, và men thuỷ tinh có màu đỏ trong các chai Coca-cola.  Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10%): Cadimi stearat được sử dụng như một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC). Chúng ổn định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl được đánh dấu trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các hợp chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các lớp clorua. PVC dẻo được sử dụng rộng rãi trong sản xuất lịch và các màng nhựa mỏng. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa trên nền Cd không được sử dụng trong sản xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm.  Sản xuất pin (chiếm 67%): Để đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện hoá trong một khoảng rộng nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các pin chết, Cd được ứng dụng rộng rãi trong các pin. Người tiêu dùng sử dụng các pin này trong các hoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa tay, các thiết bị y học, thiết bị điều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sáng khẩn cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo và tên lửa, và các trang bị cơ bản cho các vùng địa cực.  Các ứng dụng khác (chiếm 1%): Các ứng dụng khác của cadimi là: - Các photphua của cadimi được sử dụng trong đèn hình tivi, đèn phát huỳnh quang, màn hình tia X, các ống tia catot, và các dải lân quang. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 - Các hợp kim của cadimi như Cd-Ag, hệ thống phun tưới tự động, các thiết bị báo cháy, các van an toàn cho các bình chứa khí áp suất cao, xe đẩy, dây điện thoại, trong bộ tản nhiệt của ôtô. - Các ứng dụng điện và điện tử như các bộ phận rơle lớn, các công tắc của bộ phận phân phối tiếp xúc trong ôtô và ống quang điện. 1.1.6. Độc tính của cadimi [17]  Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của cadmi: Trong nước : 0,01 mg/l (hay 10ppb), Trong không khí : 0,001 mg/m3, Trong thực phẩm : 0,001- 0,5 àg/g.  Trong tự nhiên cadimi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm. Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn xương. ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương.  Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư. 1.2. Tổng quan về nguyên tố chì (Pb). 1.2.1. Tính chất vật lí Về mặt lý học, chì thể hiện rõ rệt tính chất kim loại. Nó chỉ tồn tại ở dạng kim loại với cách liên kết kiểu lập phương của các nguyên tử. Chì là kim loại màu xám thẫm, rất mềm và dễ dát mỏng. Một số hằng số vật lý quan trọng của chì: • Khối lượng nguyên tử (đvC) 207,21 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 • Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) 327o C • Nhiệt độ sôi (Ts) 1737o C • Tỉ khối (d) 11,34 g/cm3 • Bán kính nguyên tử 1,75 A0 1.2.2. Tính chất hoá học của nguyên tố chì (Pb) Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa: 2Pb + O2  2PbO Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng. Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác: Pb + X2  PbX2 Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4). 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: PbCl2 + 2HCl  H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4  Pb(HSO4)2 Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại: 3Pb + 8HNO3 loãng  3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước, có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác: 2Pb + 2H2O + O2  2Pb(OH)2 2Pb + 4CH3COOH + O2  2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô: Pb + 2KOH + 2H2O  K2[Pb(OH)4] + H2 1.2.3. Tính chất hoá học của hợp chất chì (Pb) 1.2.3.1. Oxit chì: Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2). Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO - α màu đỏ và PbO – β màu vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh. Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn:  PbO2 290   Pb2O3 390   Pb3O4 530  0 0 0 320 C 420 C 550 C PbO (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy chì. Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ). 1.2.3.2. Chì (II) hiđroxit Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng. Khi đun nóng, chúng dễ mất nước biến thành oxit PbO. Pb(OH)2 cũng là chất lưỡng tính. Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Pb2+: Pb(OH)2 + 2HCl  PbCl2 + 2H2O Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10 Pb(OH)2 + 2KOH  K2[Pb(OH)4] Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch kiềm dư. 1.2.3.3. Đihalogenua của chì PbX2 Pb tạo nên đihalogenua với tất cả các halogen. Hầu hết các đihalogenua đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng. Các đihalogenua của Pb tương đối bền. Dưới đây là nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của chúng: Hợp chất PbF2 PbCl2 PbBr2 PbI2 Tnc (oC) 822 501 370 412 Ts (oC) 1290 954 914 872 Chì đihalogenua tan ít trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong nước nóng. Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muối của chúng. PbI2 + 2KI  K2[PbI4] PbCl2 + 2HCl  H2[PbCl4] 1.2.4. Trạng thái tự nhiên Trữ lượng trong thiên nhiên của chì là 1,6.10-4% tổng số nguyên tử trong vỏ Trái Đất, nghĩa là rất ít phổ biến. Khoáng vật chính của chì là galen (PbS). Ngoài ra Pb còn có trong một số quặng của nguyên tố khác như NTĐH, Cu, Zn,… 1.2.5. Một số ứng dụng của chì Chì được dùng để làm các tấm điện cực trong ăcquy, dây cáp điện, đầu đạn và các ống dẫn trong công nghiệp hoá học. Một lượng rất lớn chì được dùng để điều chế nhiều hợp kim quan trọng: thiếc hàn chứa 10 - 80% Pb, hợp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11 kim chữ in chứa 81% Pb, hợp kim ổ trục chứa 2% Pb. Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia Rơnghen nên được dùng để làm những tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó. Tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì. 1.2.6. Độc tính của chì và hợp chất [17] Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, nhưng đối với cơ thể con người thì chưa chứng minh được Pb có vai trò tích cực gì. Song tính độc của Pb và các hợp chất của nó đối với cơ thể con người và động vật thì đã quá rõ. Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người, nhất là trẻ em đang phát triển và động vật. Pb có tác dụng âm tính lên sự phát triển của bộ não trẻ em, Pb ức chế mọi hoạt động của các enzym, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phá huỷ hồng cầu. Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hoá glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi. ở nồng độ cao hơn (> 0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng (> 0,5 - 0,8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não. Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó. Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có Pb ở bất kỳ dạng nào, đồng thời trong dinh dưỡng chú ý dùng các loại thực phẩm có hàm lượng Pb dưới quy định cho phép, như có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của Pb. Vì dù chúng ta không muốn thì cũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất định vẫn thâm nhập vào cơ thể của chúng ta qua đường ăn uống và hít thở. Vì thế nên uống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn