Đề tài Phân tích dạng Se(IV), Se(VI) vô cơ trong mẫu nước ngầm và thực phẩm bằng phương pháp động học – xúc tác trắc quang’

Mở đầu Selen được Jons Jakob Berzelius phát hiện năm 1817, và ông nhận thấy nguyên tố này gắn liền với Telua (đặt tên theo Trái Đất) nên Selen theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là Mặt Trăng. Trong công nghiệp Selen được ứng dụng rộng rãi trong pha trộn cao su, tạo hợp kim thép, trong sản xuất thủy tinh, trong hóa chất và dùng làm thuốc nhuộm…. Trong đời sống hàng ngày Selen được xem là nguyên tố thiết yếu, có mặt trong thực phẩm. Selen chính là coenzym của glutathion peroxydase, là một chất chống ôxy hóa, giữ vai trò chủ chốt bảo vệ cơ thể chống lại tác hại của các gốc tự do, chống lão hóa. Hàng ngày cơ thể chúng ta cần khoảng 0,05 - 0,10mg Selen, nó được hấp thu ở ruột non và thải trừ qua phân, nước tiểu, mồ hôi. Selen có trong thành phần của iodothyronin deiodinase có liên quan đến tổng hợp hormon triiodothyronin (T3) từ thyroxin (T4) là chất có tác dụng hoạt hóa hormon tuyến giáp. Selen còn có tác dụng làm giảm độc tính của các kim loại nặng, vì Selen kết hợp với các kim loại như thủy ngân, chì, asen, cadmium,... cùng với một loại protein đặc biệt là metalloprotein làm mất tác dụng của các kim loại độc và tăng cường quá trình đào thải chúng ra khỏi cơ thể [1]. Vì những ảnh hưởng và vai trò quan trọng của nó tới sự sống nên Selen ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Các nghiên cứu khoa học ngày nay hướng tới các phương pháp xác định tổng hàm lượng siêu vết và hàm lượng các dạng selen một cách nhanh nhất, nhạy nhất và chính xác nhất. Có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xác định lượng vết Selen. Trong số các phương pháp phân tích như phương pháp sắc kí, huỳnh quang Rơnghen, động học xúc tác, kích hoạt nơtron , phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hidrua hóa ( HG – AAS)...thì phương pháp động học – xúc tác trắc quang là phương pháp đang được quan tâm nghiên cứu để xác định Selen vì phương pháp này có độ nhạy và độ chính xác cao, quy trình phân tích đơn giản không tốn nhiều hoá chất và không tốn kém về trang thiết bị, có khả năng xác định được các dạng hóa trị khác nhau của Selen. Vì vậy, để đóng góp và việc phát triển ứng dụng phương pháp này với đối tượng nghiên cứu là thực phẩm và nước ngầm chúng tôi chọn đề tài: ‘Phân tích dạng Se(IV), Se(VI) vô cơ trong mẫu nước ngầm và thực phẩm bằng phương pháp động học – xúc tác trắc quang’. CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về Selen và các hợp chất của Selen 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất của Selen 1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên Trữ lượng Selen trong vỏ Trái đất khoảng 10-5 %. Trong thiên nhiên, Selen thường tồn tại cùng với các kim loại như Cu, Pb, Hg, Ag, Au. Những khoáng vật riêng của Selen rất ít gặp mà thường ở lẫn với những khoáng vật của lưu huỳnh. Selen ở dạng tinh khiết là những tinh thể kim loại màu xám hoặc màu đen, thường được gọi là bụi Selen hay Selen nguyên tố. Bụi Selen được tạo ra trong quá trình tinh chế đồng. Selen nguyên tố không tồn tại trong môi trường, nó thường kết hợp với các chất khác. Phần lớn, Selen trong đất thường kết hợp với các khoáng của bạc, đồng, chì và niken. Selen cũng kết hợp với oxi tạo thành một số tinh thể không màu. Một vài hợp chất của Selen tồn tại ở trạng thái khí [1]. Ngoài ra, Selen có mặt trong tự nhiên ở một số dạng hợp chất vô cơ, như Selenua, Selenat và Selenit. Trong đất Selen thường xuất hiện ở các dạng hòa tan như Selenat (tương tự như Sunfat) và bị thẩm thấu rất dễ dàng vào các con sông do nước chảy [29]. Trong các hợp chất sinh học, Selen tồn tại ở các dạng hợp chất hữu cơ như dymetyl selenua, selenomethionin, methylselenocystein và selenocystein. Trong các hợp chất này thì Selen có vai trò tương tự như nguyên tố lưu huỳnh [29]. Selen được sản xuất phổ biến nhất từ Selenua hoặc trong nhiều loại quặng sunfat, như từ các khoáng vật của đồng, bạc hay chì. Nó thu được dưới dạng phụ phẩm của quá trình chế biến các loại quặng này, từ bùn anot trong tinh lọc đồng và bùn từ các buồng chì trong các nhà máy sản xuất axit sunfuric. Các loại bùn này có thể được xử lý bằng nhiều cách để thu được Selen tự do. Các nguồn tự nhiên chứa Selen bao gồm các loại đất giàu Selen và Selen được tích lũy sinh học bởi một số thực vật có độc như loài cây họ đậu trong các chi Oxytropis hay Astragalus. Các nguồn chứa Selen do con người tạo ra có việc đốt cháy than cũng như khai thác và nung chảy các loại quặng sunfat. 1.1.1.2.Tính chất vật lý Selen có nguyên tử lượng 78,96 đvc, nằm ở phân nhóm chính nhóm VI trong Bảng Hệ Thống Tuần Hoàn. Selen có nhiều dạng thù hình, nhưng bền nhất và hay gặp nhất là Selen lục phương và selen xám. Selen xám là chất bán dẫn, độ dẫn điện tăng khi bị chiếu sáng. Một số hằng số vật lí của Selen: tỷ trọng: 4,8g/cm3, nhiệt độ nóng chảy: 217oC, nhiệt độ sôi: 684,9oC [2,6]. 1.1.1.3. Tính chất hóa học Trong phân nhóm chính nhóm VI đi từ O, S, Se, Te, Po tính kim loại tăng dần và tính phi kim giảm dần nên Selen nguyên tố dễ dàng phản ứng với oxi và các nguyên tố halogen tạo thành oxit SeO2 và halogenua như SeCl4. Giống như lưu huỳnh, Selen 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 kiềm tương t ự lưu huỳnh: 3Se + 6KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O. Trong dung dịch HNO3 loãng, Selen phảm ứng tạo ra Selenit: 3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO. Khi cho Selen tác dụng với dung dịch axit loãng có thể thu được hidroselenua (H2Se). Khi hòa tan H2Se vào nước thì dung dịch của nó có tính oxi hóa yếu. Dưới tác dụng của oxy không khí, Selenua sẽ tạo thành sản phẩm màu đỏ có cấu tạo như polysunfua là polyselenua. H2Se tác dụng với oxy không khí tạo ra SeO2, là tinh thể màu trắng, tan tốt trong nước tạo ra Selenơ H2SeO3 (K1= 2x10-3, K2 = 5x10-9). Khác với SO2, SeO2 là chất oxi hóa 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 hóa khá mạnh. Người ta điều chế nó bằng cách hòa tan Selen bột trong HNO3 loãng. Axit Selenic rất giống axit sunfuric 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 như sau: H2SeO4.2H2O, H2SeO4.4H2O, H2SeO4.6H2O [10]. 1.1.1.4. Tính chất điện hóa của Selen(IV) Selen (VI) có tốc độ khử điện cực rất nhỏ nên không có hoạt tính điện hóa. Cực phổ của Selen đã được nghiên cứu từ rất lâu. Lần đầu tiên được nghiên cứu bởi Schwaer và Suchy [20 ], các tác giả này đã xác định được ba bước sóng khử với các quá trình khử Se(IV) đến các mức oxi hóa +2, 0, -2 trong nền HCl 1M. Trong dung dịch nền rất loãng thì hai sóng đầu chập làm một, ngoài ra các tác giả này còn phát hiện ra một sóng đơn ứng với quá trình khử Se+4 về Seo trong nền amoni [5]. Lingane và Niedrach [20 ] nhận thấy SeO32- cho một sóng khuếch tán trên điện cực thủy ngân giống như của SO32-. Theo các tác giả này sóng khử của SeO32- trong môi trường amoni tương ứng với bước khử của Se4+ về Se2+. Speranskaya [16] cũng ghi nhận hai bước sóng khử về Selen nguyên tố, sóng thứ hai ứng với bước sóng khử từ Selen nguyên tố đến Se2-. Sóng thứ hai đi kèm với sóng khử của H+. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sóng cực phổ Se(IV) sử dụng đệm ortho-photphat 0,2M thì trong môi trường axit hai sóng đầu quan sát được là tương tự như các trường hợp trên. Tuy nhiên, ở khoảng pH = 3 xuất hiện sóng thứ ba không thuận nghịch với E1/2 = -1,2V (So với SCE). Trong đệm amoni axetat pH = 6,5, khi nồng độ Se(IV) là 0,125 mM thì chỉ quan sát được sóng thứ ba. Khi nồng độ Se(IV) tăng đến 1 mM thì quan sát được cả ba sóng, tuy nhiên sóng thứ nhất rất nhỏ, ở pH này chỉ quan sát được sóng thứ hai và sóng thứ ba. Cũng theo các tác giả này số điện tử trao đổi trong phản ứng khử điện cực ở sóng thứ hai và sóng thứ ba đều bằng 2. Tóm lại, Se(IV) cho ba sóng cực phổ tùy thuộc vào pH của dung dịch. Dòng giới hạn của tất cả các sóng đều là dòng khuếch tán nhưng chỉ có sóng thứ hai là thuận nghịch. Sóng thứ nhất tương ứng với bước khử trao đổi 4e của Se(IV) để tạo thành Selenit thủy ngân HgSe: H2SeO3 + Hg + 4H+ + 4e HgSe + 3H2O. Sóng thứ hai là sóng khử 2e của HgSe để tạo H2Se: HgSe + 2e + 2H+ Hg + H2Se. Trong môi trường kiềm sóng thứ ba tương ứng với bước khử 6e: SeO32- + 6e + 6H+ Se2- + 3H2O. 1.1.2. Ứng dụng và độc tính của Selen Ứng dụng lớn nhất của Selen trên toàn thế giới là sản xuất thủy tinh và vật liệu gốm, trong đó nó được dùng để tạo ra màu đỏ cho thủy tinh, men thủy tinh và men gốm cũng như để loại bỏ màu từ thủy tinh bằng cách trung hòa sắc xanh lục do các tạp chất sắt (II) tạo ra. Selen được sử dụng cùng Bitmut trong hàn chì cho đồng thau để thay thế cho chì độc hại hơn. Nó cũng được dùng trong việc cải thiện sức kháng mài mòn của cao su lưu hóa. Selen là chất xúc tác trong nhiều phản ứng hóa học và được sử dụng trong nhiều phản ứng tổng hợp hóa học ở phòng thí nghiệm lẫn trong công nghiệp. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định cấu trúc của các protein hay axit nucleic bằng tinh thể học tia X. SeS2, thực tế là disunfua selen hay sunfua selen (IV), là thành phần hoạt hóa trong một vài loại dầu gội đầu chống gàu. Hiệu ứng của thành phần hoạt hóa là giết chết nấm da đầu Malassezia. Thành phần hoạt hóa này cũng được dùng trong mỹ phẩm dùng cho da để điều trị nấm da Tinea do nhiễm các loại nấm Malassezie [46]. Selen và các hợp chất của nó là rất quan trọng cho động vật và con người. Nó có thể gây ra bệnh tật nếu thiếu hụt Selen trong cơ thể. Tuy nhiên nếu con người tiếp xúc nhiều và thường xuyên sẽ bị ngộ độc cấp tính hoặc gây nên các rối loạn nội tạng có thể dẫn đến tử vong. Mặc dù vậy cơ thể con người cần phải được hấp thụ một lượng rất nhỏ Selen thông qua thực phẩm để giảm nguy cơ mắc một số bệnh về tim mạch, ung thư, chậm phát triển và ít sinh sản. *Độc tính của Selen Mặc dù Selen là vi dưỡng chất thiết yếu nhưng nó lại có độc tính nếu dùng thái quá. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) tính toán, hàm lượng Selen trong máu người trung bình phải đạt trên 0,15 g/ml thì mới đủ lượng chất cần thiết cho cơ thể. Những kết quả nghiên cứu của WHO khẳng định, nguyên tố Selen có vai trò sinh học rất lớn với sức khỏe con người. Điều tra dịch tễ học tại Mỹ và Bắc Âu cho thấy có sự liên hệ giữa Selen và sự gia tăng khả năng mắc bệnh tim mạch, huyết áp cao, não dẫn đến tử vong với con người. Việc sử dụng vượt quá giới hạn trên theo khuyến cáo là 400g/ngày có thể dẫn tới ngộ độc Selen như: mùi hôi của tỏi trong hơi thở, các rối loạn tiêu hóa, rụng tóc, bong, tróc móng tay chân, mệt mỏi, kích thích và tổn thương thần kinh, có thể gây bệnh sơ gan, phù phổi và tử vong. Ngộ độc Selen từ các hệ thống cung cấp nước có thể xảy ra khi các dòng chảy của các hệ thống tưới tiêu mới trong nông nghiệp chảy qua các vùng đất thông thường là khô cằn và kém phát triển. Quá trình này làm thẩm thấu các Selen tự nhiên và có khả năng hòa tan trong nước (như các Selenat), sau đó có thể tích lũy đậm đặc hơn trong các vùng đất ẩm ướt mới khi nước bay hơi đi. Nồng độ Selen cao sinh ra theo kiểu này đã được tìm thấy như là nguyên nhân gây ra một số rối loạn bẩm sinh nhất định ở chim sống ở các vùng ẩm ướt.[3] Thiếu hụt selen [29] Khi cơ thể thiếu Selen có thể làm tăng nguy cơ mắc các bệnh ở cơ vân và cơ tim, tăng các biến chứng trong các bệnh về tim mạch, giảm khả năng miễn dịch, do vậy mà tăng nguy cơ hoặc làm tăng thêm quá trình nhiễm trùng. Thiếu hụt Senlen có thể dẫn tới bệnh Keshan, là bệnh có tiềm năng gây tử vong. Thiếu selen cũng đóng góp (cùng sự thiếu hụt Iot) vào bệnh Kashin – Beck . Triệu chứng chính của bệnh Keshin là chết hoại cơ tim, dẫn đến suy yếu tim. Bệnh Kashin – Beck tạo ra sự teo dần, thoái hóa và chết hoại của các mô chất sụn [39]. Bệnh Kashan cũng làm cho cơ thể dễ bị mắc các bệnh tật do các nguồn dinh dưỡng, hóa sinh học hay nhiễm trùng. Ngoài ra, thiếu Selen còn dẫn đến tình trạng vô sinh của nam giới và làm giảm khả năng thụ thai của nữ giới, làm mất độ bóng, dễ gãy tóc và móng, gây rối loạn chuyển hóa hormone ảnh hưởng tới sự phát triển và hoàn thiện của cơ thể.[11] Các hiệu ứng sức khỏe mâu thuẫn Ung thư: Một vài nghiên cứu cho rằng có liên quan giữa ung thư và thiếu hụt Selen [15,19,33,38,48] . Một nghiên cứu được thực hiện về hiệu ứng cả bổ trợ Selen đối với sự tái phát của ung thư da không chứng minh có tần suất suy giảm của sự tái phát ung thư da, nhưng thể hiện xảy ra suy giảm đáng kể của ung thư tổng thể [22]. Một nghiên cứu về mức Selen có trong tự nhiên trên 60000 người đồng ý tham gia và không chỉ ra mối tương quan đáng kể giữa các mức này với ung thư [43]. Nghiên cứu SU. VI. MAX [14] kết luận rằng sự bổ xung liều thấp (100 g Selen) tạo ra sự sụt giảm 31% trong tỉ lệ bị ung thư và sự sụt giảm 37% trong mọi nguyên nhân gây tử vong của đàn ông, nhưng lại không tạo kết quả đáng kể nào đối với phụ nữ [49]. Selen đã chứng minh là có sự hỗ trợ hóa học trị liệu, ngăn ngừa sức đề kháng của cơ thể với thuốc [44]. Một nghiên cứu [45] chỉ ra rằng chỉ trong 72 giờ thì hiệu lực của điều trị bằng các loại thuốc như Taxol và Adriamycin, cùng với Senlen là cao hơn đáng kể so với điều trị chỉ dùng mỗi thuốc. Kết quả thu được thể hiện trong nhiều tế bào ung thư (vú, phổi, ruột non, ruột già, gan). HIV/AIDS Một vài nghiên cứu chỉ ra có liên quan về mặt địa lý giữa các khu vực có đất thiếu hụt Selen với tỉ lệ cao của khả năng nhiễm HIV/AIDS. Không phụ thuộc vào nguyên nhân làm hao kiệt Selen ở các bệnh nhân AIDS, các nghiên cứu chỉ ra rằng thiếu hụt Selen có liên quan mạnh tới tiến triển của bệnh và rủi ro tử vong [27,35,36]. Bổ trợ Selen có thể giúp giảm nhẹ các triệu chứng của AIDS và làm giảm rủi ro tử vong. Cần lưu ý rằng chứng cứ cho tới nay không gợi ý rằng Selen có thể giảm rủi ro nhiễm hay tần suất lan truyền của AIDS, mà chỉ có thể điều trị các triệu chứng của những người nhiễm HIV. Tiểu đường Một nghiên cứu được kiểm soát tốt chỉ ra rằng Selen có liên quan tích cực với rủi ro phát hiện bệnh tiểu đường tip II. Do mức Selen cao trong huyết thanh có liên quan tích cực với sự phát triển của bệnh đái đường và do thiếu hụt Selen là khá hiếm nên việc bổ trợ không được khuyến cáo cho những người có dinh dưỡng đầy đủ [47]. Chính vì những ưu điểm của Selen và danh giới tác dụng tích cực và tiêu cực của Selen có liên quan chặt chẽ tới sức khỏe con người, do đó việc tìm ra các phương pháp xác định chính xác với độ nhạy và độ chọn lọc cao là rất cần thiết. 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SELEN 1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] Đặc điểm của phương pháp này là ảnh hưởng của một số ion kim loại có thể làm nhiễm bẩn, gây sai số đáng kể. Ngày nay phương pháp phân tích trọng lượng ít được sử dụng, nó được thay thế bằng các phương pháp công cụ cho độ chính xác cao và đơn giản hơn. Người ta có thể tạo nhiều dạng kết tủa như SeO2, piazo Seol... Tuy vậy đối với phương pháp trọng lượng, việc kết tủa tách ra ở dạng Se nguyên tố là 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 Selen kim loại. Phương pháp điện phân định lượng Selen cũng đã được bắt đầu chú ý nghiên cứu vào đầu những năm 1960, nhờ sử dụng cặp điện cựa Cu -Pt .Khi đó Selen được tách ra dưới dạng Cu2Se, là dạng không bị hút ẩm và không bị thay đổi khi nung đến nhiệt độ 13000C. Sai số của phương pháp này là 0,3%. Phương pháp này được ứng dụng để xác định SeO2 trong kỹ thuật. 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5] Phương pháp chuẩn độ cơ bản được sử dụng để xác định Se6+ là chuẩn độ Iot. Do phương pháp nhạy, nên cần tách triệt để các nguyên tố ảnh hưởng đến phép xác định. Chỉ thị dùng cho phép chuẩn độ có thế là chỉ thị hoá học hoặc chỉ thị điện hoá. Phép chuẩn độ dựa trên việc dùng KI để khử H2SeO3: 4I- + SeO32- + 6H+ Se + 2 I2 + 3 H2O I2 sinh ra được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6 Phương pháp này xác định được đến 50 mg Se. 1.2.2. Các phương pháp phân tích quang phổ 1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [31,52] Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của chất phân tích với một thuốc thử nào đó. Sau đó đo độ hấp thụ quang của phức màu ta sẽ biết được nồng độ chất phân tích. Phương pháp thông dụng để xác định Se(IV) là dựa trên phản ứng tạo màu của Se(IV) với các o-diamin thơm. Thuốc thử hay được sử dụng nhất là 3,3’diaminobenzidin. Trong môi trường axit thuốc thử này được tạo với Selen phức piazoseol có màu vàng. Đo độ hấp thụ quang của phức màu trong pha nước ở 490nm (hay sau khi chiết bằng toluen 420nm). Khoảng tuân theo định luật Lamber - Beer là 0,25 g/ml đến 2,5 g/ml . Cũng có thể xác định Selen bằng phản ứng tao phức của Se(IV) với 2,3 -diaminonaphtalen ở pH=1, sau đó phức được chiết vào dung môi cyclohexan và đo huỳnh quang ở 520nm sau khi kích thích ở 380nm (ở các dung dịch mà nồng độ Selen là quá nhỏ thì Selen được làm giàu bằng phản ứng tạo phức với amino pyrolidin dithiocacbamat ở pH=4,2 và sau đó được giải chiết bằng HNO3). Phương pháp cho phép xác định Selen đến nồng cỡ nM. 1.2.2.2. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử Selen được xác định bằng phương pháp AES dựa trên ba vạch phổ đặc trưng 196,1 nm; 204 nm; 206,3 nm. Khi sử dụng nguồn năng lượng là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện hoặc tia lửa điện, độ nhạy của phép xác định chỉ đạt tới g/ml. Gần đây, kỹ thuật tạo hợp chất Hydrua được sử dụng rộng rãi khi phân tích các chất dễ tạo hợp chất hydrua như As, Se, Hg,…Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên việc sử dụng các chất khử mạnh trong môi trường axit để khử các chất phân tích về dạng Hydrua dễ bay hơi, sau đó hơi Hydrua được dẫn vào buồng nguyên tử hóa để sinh phổ phát xạ. Một hệ thống kết nối trực tiếp gồm hydrua hóa – plasma cảm ứng – phổ phát xạ nguyên tử áp dụng để xác định As và Se, sử dụng chất khử NaBH4, dưới các điều kiện đã được tối ưu thu được giới hạn nồng độ phát hiện của As và Se tương ứng là 0,3 và 0,5 g/l [40]. Một phương pháp Hydrua hóa mới [34] được đưa ra với mục đích giảm đến mức tối thiểu sự nhiễu của các nguyên tố chuyển tiếp. Thí nghiệm được lặp lại 10 lần tại nồng độ Se 500g/l, sai số nhỏ hơn 2%, và nồng độ giới hạn phát hiện là 2g/l. Hệ thống được thực hiện thành công và ứng dụng cho việc đo phổ hấp thụ nguyên tử. 1.2.2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Độ nhạy của phương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào nguồn năng lượng nguyên tử hóa và kích thích phổ. Khi nguồn năng lượng là ngọn lửa Hidro- không khí thì độ nhạy đạt được là 1 sử dụng vạch 196,1 nm [17]. Khi sử dụng ngọn lửa không khí axetylen độ nhạy tăng cỡ 1,6 lần. Khi nguồn năng lượng là ống phóng catot, Se(IV) có giới hạn nồng độ phát hiện là 0,25 theo vạch 196,1 nm. Khi sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa xác định Selen trong máu và trong huyết thanh, giới hạn phát hiện là 0,8. Gần đây rất nhiều công trình xác định Selen sử dụng kỹ thuật tạo Hydrua ghép nối với AAS (HG-AAS). Nguyễn Thị Phương Thảo và Phạm Thúy Nga [7] đã xác định Selen trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật Hydrua hóa, đã xác định được giới hạn phát hiện của Selen là 0.41 ng/ml. Ondrej Hegedus và cộng sự [24] đã xác định hàm lượng Selen trong rau bằng phương pháp ET-AAS và HG- AAS, với phương pháp Hg – AAS, dùng bước sóng 196,0 nm, cường độ dòng của đèn là 10mA, chất khử là NaBH4 0,6% /NaOH 0,5%, thu được kết quả là 0,001-0,034 mg/kg trong mẫu rau tươi, với giới hạn phát hiện là 0,49 g/l. Rau nhiều đường và tinh bột thì chứa ít Selen, khoai tây và cà rốt chứa nhiều Selen (0,034 mg/kg và 0,02 mg/kg). Magda A.Akl và cộng sự [42] đã xác định được Selen trong một số mẫu thức ăn như: sữa trâu tươi là 0,053 g/g; sữa bột là 0,071 g/g; thịt bò hun khói là 0,47 g/g; cá hồi là 0,81g/g. Hisatake Narataki xác định Selen trong nước sông đạt giới hạn phát hiện là 0,04 g/ml. Knen Y Chion và cộng sự xác định Selen trong không khí, nguyên tử hóa bằng kỹ thuật lò graphit, giới hạn phát hiện là 1 ng/ml. Araz Bidari và cộng sự [31] đã xác định Selen trong mẫu nước bằng phương pháp GF- AAS, thu được giới hạn phát hiện Selen là 2 g/l. Adriana Paiva de Oliveira [32] đã sử dụng phương pháp GF- AAS xác định Selen trong sữa với 10 mẫu sữa, nồng độ Selen thay đổi từ 5-20 g/l. Poliana Aleixo đã xác định trực tiếp Selen trong sữa bò bằng phương pháp GF-AAS, cho thấy nồng độ Selen thay đổi lớn từ 2-1270g/l, phụ thuộc vào vùng địa lý. Denise Bohrer và các cộng sự [52] đã so sánh hai kỹ thuật GF-AAS và HG-AAS trong việc xác định Selen trong thịt gà. Kết quả cho thấy giới hạn phát hiện của Selen theo phương pháp HG-AAS là 1g/l, theo phương pháp HG-AAS là 0,6g/l. Quá trình Hydro hóa chỉ thực hiện được với Se(IV) nên việc chuyển Se(VI) về Se(IV) là rất cần thiết. Quá trình chuyển hóa được thực hiện bằng cách đun mẫu với HCl 4 - 6M hoặc sử dụng lò vi sóng. William R.Mindak và Scott P.Dolan đã xác định tổng hàm lượng Asen và Selen trong các mẫu thức ăn như: thịt bò, gấu, bánh mỳ, ngũ cốc, trứng, sữa, hoa quả, nước chanh, lạc. Nồng độ giới hạn phát hiện của Selen là 0,09 ng/ml, giới hạn định lượng là 0,02 mg/kg. 1.2.3. Các phương pháp khác 1.2.3.1. Các phương pháp phân tích điện hóa[16,23] Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-4-10-5M. Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực. Người ta tiến hành điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ. Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng. Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích. Đã có một số công trình xác định Se4+ bằng phương pháp cực phổ dòng một chiều, tuy nhiên giới hạn phát hiện không cao (10-5M). Để tăng độ nhạy có thể xác định Se4+ theo sóng piazoSeol (trong dung dịch chiết hay trong phần chiết với toluen). Sử dụng các complexon III để loại các ảnh hưởng của các ion kim loại nặng. Năm 1986 G.E. Batley sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân xác định Selen trong nước thải. Tác giả dùng nền HCl, pH = 2, píc ở –0,6V (so với điện cực Ag/AgCl) được dùng để định lượng. Nước thải được loại bỏ tạp chất thô bằng cách dội qua cột C18 sep-pak sau đó dùng nhựa chelex 100 để loại bỏ lượng vết các kim loại. Khoảng nồng độ tuyến tính của phương pháp là 2-100mg/l. Đặc biệt các phương pháp von - ampe hoà tan, nhờ làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử hay oxi hóa kết tủa chất sau đó hoà tan sản phẩm kết tủa và ghi tín hiệu hoà tan mà các phương pháp điện hóa hoà tan có độ nhạy cao, công trình của Wang. J và Jianmin. L sử dụng CSV trên nền 0,1M H2SO4 + 10 mg/l Rh3+. Điện phân làm giàu ở –0,2V. Phương pháp dựa trên phản ứng tích luỹ và sau đó khử lớp Rh2Se3 trên HMDE. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,5mg/l khi thời gian điện phân là 3 phút. 1.2.3.2. Phương pháp sắc kí [20] K.W. Michell xác định Se(IV) trong nước biển bằng phương pháp sắc kí khí (GC) sử dụng detector cộng kết điện tử (ECD). Selen được kết tủa cùng với Fe(OH)3 ở pH = 5, sau đó kết tủa được hoà tan bằng HCl và chuyển Selen về dạng 5-nitropiazoSeol, phức này được chiết bằng toluene sau đó dẫn vào cột sắc kí. Giới hạn phát hiện là 5ng/l. Độ chính xác 6% ở mức 0,025 g/l [20]. Donald Creamer xác định Selen trong vật liệu sinh học bằng sắc kí khối phổ sử dụng detector cặp ion sau khi chuyển Selen về dạng 5-nitropiazoSeol (đồng phân 80Se và 82Se). 1.3. Phương pháp động học – xúc tác trắc quang xác định Selen 1.3.1. Nguyên tắc của phương pháp Cơ sở của phương pháp trắc quang là dựa vào phản ứng tạo chất màu của chất cần xác định với thuốc thử và dựa vào định luật Lambe - Beer để xác định hàm lượng chất đó. Phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa độ hấp thụ quang và nồng độ chất phân tích có dạng: A=e.l.C, trong đó: A là độ hấp thụ quang của phức màu, l là chiều dày cuvet và C là nồng độ chất cần phân tích [5]. Cơ sở phương pháp động học xúc tác [21] là dựa trên việc đo tốc độ phản ứng để xác định nồng độ các chất. Phương pháp tiến hành dựa trên hiệu ứng xúc tác của cấu tử cần định lượng đối với một phản ứng nào đó. Vì vậy, nó cho phép xác định được lượng vết, đặc biệt là các anion và các hợp chất hữu cơ một cách đơn giản, nhanh chóng với giới hạn phát hiện thấp. Các phép xác định cần sử dụng thiết bị theo dõi thời gian, máy điều nhiệt và phổ quang kế có thể đọc tự động, kết hợp với máy tính để theo dõi các thí nghiệm và cho phép đánh giá dữ liệu về độ chính xác, giới hạn phát hiện, sự nhanh chóng và tự động hóa của phương pháp đã đưa phương pháp động học trở nên phổ biến. Khi sử dụng phản ứng có xúc tác để nghiên cứu ta có thể xác định được nồng độ cực kì nhỏ của chất xúc tác thông qua sự tăng tốc độ phản ứng vì một chất xúc tác tham gia vào nhiều vòng của phản ứng xúc tác. Khi nồng độ của chất xúc tác tăng sẽ dẫn đến tăng tốc độ phản ứng. Phương pháp xác định động học xúc tác thường dựa theo hai hướng sau: Dựa vào kết quả đo tốc độ phản ứng ở thời điểm bắt đầu của phản ứng (phân tích xúc tác). Dựa vào những biến đổi của tốc độ phản ứng (phân tích các thay đổi như chất hoạt hóa hoặc chất ức chế). Cơ sở của phương pháp động học xúc tác dựa trên việc đo tốc độ phản ứng chỉ thị. Phản ứng chỉ thị là phản ứng được xúc tác bởi chất phân tích. Chất để theo dõi tốc độ phản ứng chỉ thị được gọi là “chất chỉ thị ”. Giả thiết có phản ứng như sau: A + B P1 + P2 (1) Ở đây, P1, P2 là sản phẩm được tạo thành từ các phản ứng không xúc tác của A và B. Giả sử trong phản ứng có mặt chất xúc tác C, cơ chế mới như sau : A + C P1 + X (2) X + B P2 + C (3) Ở đây, X là phức chất trung gian hoạt động. Nếu phản ứng (3) xảy ra nhanh hơn phản ứng (2), nồng độ của chất xúc tác sẽ không đổi suốt quá trình phản ứng và tốc độ phản ứng (v) sẽ bằng tổng của tốc độ phản ứng không xúc tác và có xúc tác, tức là: v = - = ku [A][B] + kc [C][A][B] (4) Ở đây, A là chất chỉ thị. Nếu coi như tốc độ của phản ứng không xúc tác không đáng kể, có thể bỏ qua, ta có: v = - = [C0] . . kc (5) Ở đây, [C0] : là nồng độ của chất xúc tác được xác định. : là tích nồng độ của các chất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng chỉ thị. kc : là hằng số tốc độ phản ứng. Định luật tốc độ tổng của phản ứng xúc tác chỉ có thể được áp dụng sau khi xét hết ảnh hưởng của các yếu tố động học. Do ta không thể biết trước nồng độ của một chất xúc tác trực tiếp trong mỗi trường hợp, cho nên để xác định nồng độ chưa biết của chất xúc tác cần phải dựng đường chuẩn. Hai phương pháp chính được sử dụng để phân tích xúc tác là phương pháp vi phân và phương pháp tích phân, kết hợp với ba cách xây dựng đường chuẩn: phương pháp thời gian ấn định, phương pháp nồng độ ấn định và phương pháp tg. A. Phương pháp vi phân Đánh giá tốc độ phản ứng trực tiếp qua d/dt: * Đo nồng độ ban đầu, từ đó xác định được tốc độ ban đầu và dùng để đánh giá nồng độ. * Đo độ dốc của đường cong thực nghiệm tại một điểm bất kì, từ đó có thể tính được nồng độ. B. Phương pháp tích phân Phương pháp tích phân chủ yếu dựa vào việc đánh giá tốc độ tương ứng vượt quá một giới hạn, thường là khoảng nhỏ t. * Đo thời gian ấn định và đo sự thay đổi của một biến số có liên quan tới nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm vượt qua một khoảng thời gian xác định. * Phương pháp nồng độ ấn định hoặc biến thiên thời gian (chu kì thời gian) được áp dụng để đo sự thay đổi tương tự trong nồng độ chất phản ứng hoặc sản phẩm. C. Phương pháp khác * Phương pháp dựa trên việc đo độ dài của chu kì cảm ứng. * Phương pháp đặc biệt như phản ứng dao động. Cần chú ý là độ chính xác của phương pháp phân tích động học phụ thuộc vào độ tin cậy của kỹ năng phân tích khi đo những thay đổi nồng độ của một cấu tử. Độ nhạy và giới hạn phát hiện của phương pháp: Ưu điểm chính của phương pháp là giới hạn phát hiện (nồng độ thấp nhất mà chất xúc tác đo được) thấp và độ nhạy cao. Nồng độ các chất xúc tác ở trong khoảng 10-6-10-11 g/ml có thể xác định được dựa trên khả năng xúc tác của chúng và nồng độ phù hợp để có thể đo được tín hiệu phân tích nhỏ nhất. Độ chọn lọc của phương pháp: Theo IUPAC, độ chọn lọc biểu thị cho khả năng xác định một chất khi có mặt các chất cản trở đi kèm trong mẫu. Các đặc tính riêng không gây ảnh hưởng cản trở trong trường hợp này. Đặc tính xúc tác của một ion vô cơ phụ thuộc vào kích thước ion, điện tích và liên kết của nó. Các chất có đặc tính tương tự như chất phân tích sẽ ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng, và do đó phương pháp phân tích động học thường không có tính chọn lọc cao khi có mặt các chất hoá học có liên quan đến các nguyên tố. Độ chọn lọc của phương pháp xúc tác có thể được cải thiện bằng các cách sau: Thay đổi điều kiện phản ứng (pH, nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ...), sử dụng các kỹ thuật tách (trao đổi ion, phương pháp phổ, khuyếch tán phổ, kết tủa đồng thời, chưng cất, điện di...), sử dụng các tác nhân che để hạn chế ảnh hưởng của các ion cản. Giới hạn phát hiện là một ưu điểm thường được nhấn mạnh trong phương pháp phân tích động học xúc tác. Tuy nhiên, độ chọn lọc thấp có thể là nguyên nhân hạn chế một phần các ứng dụng của phương pháp này.  1.3.2. Một số nghiên cứu xác định Selen theo phương pháp động học – xúc tác trắc quang Phương pháp động học xúc tác xác định Se(IV), Se(VI), và tổng Selen vô cơ trong nước, dựa vào khả năng xúc tác của Se(IV) trong phản ứng khử Bromat bằng p-nitrophenyl hydrazin khi có mặt NaBr 0,6 M ở pH = 3. Br2 sinh ra làm mất màu calmagite. Độ hấp thụ quang của dung dịch được đo tại bước sóng 523nm bằng phương pháp trắc quang theo thời gian ấn định. Trong phản ứng chỉ thị này, Br- đóng vai trò là chất hoạt hóa cho sự xúc tác của Se(IV) và là chất khử Se(VI) ở pH=3,0. Ở điều kiện tối ưu (thời gian t= 7 phút và nhiệt độ là 25o C), đường chuẩn tuyến tính trong khoảng 1,0- 35,0 g Se(IV)/ l, giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,22 g/l. Ảnh hưởng của các cation và anion đến xác định Se(IV) cũng đã được nghiên cứu [51 ].  Trong một công trình khác, lượng nhỏ Se(IV) có thể xúc tác cho phản ứng oxi hóa làm mất màu metyl tím bằng bromat trong môi trường đệm Clark - Lubs với pH = 3,0. Dựa trên phản ứng chọn lọc của Se(IV), người ta đã phát triển phương pháp động học - xúc tác để xác định dạng của Selen trong sinh vật biển. Sau khi được xử lí bằng HNO3 - HClO4 và khử bằng HCl, Selen hữu cơ được oxi hóa lên Se(IV), đồng thời Se(VI) bị khử về Se(IV), do đó tổng lượng Selen, Se(VI), Se(IV) và Selen hữu cơ được xác định lần lượt bằng phương pháp quang phổ xúc tác và phương pháp vi phân. Khoảng tuyến tính của phương pháp này là 0,14 – 8,0g/l, và giới hạn phát hiện tuyệt đối Selen trong mẫu sinh học là 3,5 ng. Phân tích dạng Selen trong rong biển và động vật thân mềm hai mảnh vỏ đã được thực hiện cho kết quả khả quan [55 ]. Phương pháp động học xúc tác còn được dùng để xác định selen trong nền mẫu sinh học dựa trên khả năng xúc tác của Selen đối với phản ứng giữa Metylen xanh và Na2S. Dựa trên phản ứng này, người ta khảo sát độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh theo thời gian và xác định được thời gian (t) cần thiết để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của t-1 vào nồng độ Selen cho ta đường chuẩn có khoảng tuyến tính từ 2,5 – 30,0 ng/ml Selen. Trong nghiên cứu này, người ta cũng đã kiểm tra các thông số thí nghiệm và ảnh hưởng của các ion cản tới việc xác định selen.Tetramethyl ammoni hydroxyt được dùng để xử lí mẫu máu, tóc và nước tiểu, kết quả cho mẫu nước tiểu là tốt nhất. Phương pháp xúc tác được ứng dụng cho mẫu nước tiểu với hiệu suất thu hồi là 84,9% [25 ]. Phương pháp động học xúc tác cũng đã được nghiên cứu để xác định selen trong mẫu nước ở môi trường đệm phtalat pH = 2, người ta đã nghiên cứu sự xúc tác của Se(IV) cho phản ứng làm mất màu xylenol da cam bằng Na2S. Phản ứng xúc tác là một phản ứng bậc không, hằng số của tốc độ phản ứng là 7,67x 10-5 mol/l.s và năng lượng hoạt hóa là 50,09 kJ/mol. Sự phụ thuộc của delta A (hiệu độ hấp thụ giữa phản ứng có và không có xúc tác) vào nồng độ của Se (IV) là tuyến tính khi nồng độ Se(IV) <= 0,12mg/l, giới hạn phát hiện là 2,66x 10-5 g/l. Phương pháp đã nêu được áp dụng để xác định lượng vết của Se(IV) trong mẫu nước [53 ]. Kết luận phần tổng quan: Như vậy bằng phương pháp động học- xúc tác trắc quang người ta có thể xác định được các dạng tồn tại của Selen trong các mẫu khác nhau, môi trường đệm khác nhau nhờ tác dụng xúc tác cho các phản ứng chỉ thị oxi hóa- khử của chúng. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 2.1.2. Nguyên tắc của phương pháp động học - xúc tác trắc quang xác định hàm lượng Selen. Metyl da cam là hợp chất có màu và được sử dụng như một chất chỉ thị oxy hóa khử. Sự làm mất màu của metyl da cam (MO) khi có mặt ion Bromat trong môi trường axit xảy ra khá chậm. Khi có mặt Se(IV) làm xúc tác thì việc khảo sát độ hấp thụ quang của dung dịch rất khó khăn vì phản ứng xảy ra quá nhanh. Do vậy, việc bổ sung thêm hydrazine vào môi trường phản ứng sẽ làm cho tốc độ phản ứng chậm lại. Cơ chế xúc tác của Se(IV) có thể giả định như sau: muối hydrazin khử Se(IV) về Selen nguyên tố trong môi trường axit theo phản ứng (1). Selen nguyên tố được tạo thành lại bị oxi hóa thành Se(IV) bởi BrO3- và sinh ra Br- theo phản ứng (2). Trong môi trường axit, Br- bị oxi hóa bởi BrO3- thành Br2 theo phản ứng (3) và chính Br2 sinh ra làm mất màu MO theo phản ứng (4). Do đó sự oxi hóa MO được tăng tốc đáng kể khi có mặt lượng nhỏ Br2, tức là phản ứng được xúc tác gián tiếp khi có mặt lượng nhỏ Se(IV) [50 ]. SeO32- + 2H+ + N2H4 Se0 + N2 + 3H2O (1) 3Se0 + 2BrO3- + 3H2O 3H2SeO3 + 2Br- (2) BrO3- + 5Br- + 6 H+ 3Br2 + 3H2O (3) Vì vậy, bằng cách theo dõi sự giảm độ hấp thụ quang của metyl da cam (khi có mặt hydrazin, KBrO3) theo nồng độ Se(IV) thì có thể định lượng được Se(IV) trong mẫu. Nếu trong mẫu có Se(VI) thì cần khử Se(VI) xuống Se(IV) bằng chất khử thích hợp, sau đó xác định tổng lượng Selen rồi từ đó suy ra hàm lượng Se(VI) trong mẫu. 2.1.2. Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm: - Tối ưu hóa các điều kiện của phép xác định gồm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố sau đến phản ứng chỉ thị: + Phổ hấp thụ của dung dịch chất màu và chọn cực đại hấp thụ để đo độ hấp thụ quang. + Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Theo dõi biến thiên tốc độ phản ứng để chọn phương pháp tga hay phương pháp thời gian ấn định. + Ảnh hưởng của nồng độ đầu các tác nhân phản ứng như (NH3Cl)2, MO, KBrO3 đến tốc độ phản ứng. + Ảnh hưởng của môi trường phản ứng . - Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion lạ đến phép xác định. - Đánh giá phương pháp phân tích : gồm khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, khoảng tuyến tính; đánh giá độ chụm và độ chính xác của phương pháp phân tích, tính hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích. - Xây dựng qui trình phân tích và ứng dụng phân tích mẫu thực tế. 2.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.2.1. Dụng cụ, thiết bị * Bình định mức thủy tinh loại A có dung tích 25, 50, 100, 250, 500 ml. * Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt dung tích 100, 250 ml. * Bình nón dung tích 250 ml, buret 25 ml. * Các loại pipet chia vạch: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 25 ml. * Máy trắc quang UV - VIS 1601 PC - Shimadzu (Nhật Bản), bước sóng làm việc tử 190- 900 nm , cuvet thạch anh chiều dày l = 1cm. * Cân phân tích Scientech SA 210 độ chính xác 0,0001g. * Máy điều nhiệt. * Đồng hồ bấm giờ. * Máy đo pH. 2.2.2. Hóa chất Các hóa chất cần dùng là loại tinh khiết phân tích (p.a. và tinh khiết thuốc thử (p.R.). Các dung dịch được pha chế bằng nước cất hai lần. Pha các dung dịch tiêu chuẩn: + Pha 100,00ml dung dịch Se(IV) 1000ppm từ SeO2 Cân chính xác 0,1405 gam SeO2 tinh thể trên cân phân tích, hòa tan sơ bộ lượng cân này bằng nước cất hai lần, chuyển vào bình định mức 100ml, tráng rửa cốc cân nhiều lần rồi chuyển vào bình định mức trên, thêm nước cất tới vạch mức, sóc trộn đều dung dịch ta được 100,00ml dung dịch Se(IV) 1000ppm. + Thiết lập lại nồng độ Se(IV) bằng dung dịch Iot tiêu chuẩn Pha 100,00 ml dung dịch I2 0,0127 M từ Iot tinh thể Cân chính xác 0,32g 0,01 Iot trên cân kỹ thuật. Hòa tan sơ bộ lượng cân này bằng nước cất, sau khi iot tan hết thêm khoảng 10g KI. Thêm nước cất tới vạch mức, sóc trộn đều dung dịch được dung dịch I2 0,0127 M. Dung dịch vừa pha bảo quản trong chai thủy tinh màu nút nhám. Pha 100,00 ml dung dịch Na2S2O3 0,025M từ Na2S2O3 tinh thể Cân chính xác 0,62 0,01g Natri thiosunfat trên cân kỹ thuật, hòa tan sơ bộ bằng nước cất, chuyển vào bình dịnh mức 100,00 ml, tráng rửa cốc cân, thêm nước cất tới vạch mức được 100,00 ml dung dịch Na2S2O3 0,025 M. Pha 100,00 ml dung dịch K2Cr2O7 4,17x10-3M Cân chính xác 0,12270,0001g Kali dicromat loại tinh khiết hóa học trên cân phân tích, hòa tan sơ bộ bằng nước cất chuyển vào bình định mức 100ml, tráng rửa cốc cân nhiều lần chuyển vào bình trên, thêm nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch được 100,00 ml dung dịch K2Cr2O7 4,17x10-3M. Thiết lập lại nồng độ dung dịch Na2S2O3 theo K2Cr2O7 Phương trình chuẩn độ: K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4 K2SO4 + 7H2O I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6 Hút chính xác 10,00ml dung dịch K2Cr2O7 4,17x10-3M vừa pha vào bình nón nút mài, thêm 10,0ml KI 10%; 5,0ml H2SO4 ½, pha loãng dung dịch bằng nước cất tới khoảng 150,0 ml. Để bóng tối 5 phút, lấy ra đem chuẩn bằng dung dịch Na2S2O3 vừa pha tới màu vàng nhạt, thêm khoảng 1,0 ml hồ tinh bột chuẩn đền mất màu xanh. Làm thí nghiệm song song, sai số giữa hai lần chuẩn không quá 0,1ml. Thiết lập lại nồng độ dung dịch I2 theo Na2S2O3 Phương trình chuẩn độ: I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6 Hút chính xác 10,00 ml dung dịch I2 vào bình nón, thêm một lượng nhỏ nước cất, đem chuẩn bằng dung dịch Na2S2O3 tới vàng nhạt, thêm 1,0 ml hồ tinh bột 1% chuẩn tiếp tới mất màu xanh. Làm thí nghiệm song song, sai số giữa hai lần chuẩn không quá 0,1ml. Thiết lập lại nồng độ dung dịch Se(IV) bằng I2 Phương trình chuẩn độ: I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6 Se4+ + 2I- Se2+ + I2 Hút chính xác 10,00 ml dung dịch Se(IV) vừa pha chuyển vào bình nón, thêm NaHCO3 (pH =8), thêm chính xác 10,00 ml dung dịch I2, chuẩn bằng dung dịch Na2S2O3 tới vàng nhạt, thêm 1,0 ml hồ tinh bột 1% chuẩn tiếp tới mất màu xanh. Làm thí nghiệm song song, sai số giữa hai lần chuẩn không quá 0,1ml. Pha 100,00 ml dung dịch Se(IV) 10ppm từ dung dịch Se(IV) 1000ppm Hút chính xác 1,00ml dung dịch Se(IV) 1000ppm chuyển vào bình định mức 100ml, thêm nước cất tới vạch mức, sóc trộn đều dung dịch được 100,00mlm dung dịch Se(IV) 10ppm ( dung dịch chuẩn) Pha 100,0 ml dung dịch metyl dacam (MO) 1000 mg/l Cân 0,1g MO hòa tan bằng nước cất, thêm nước cất tới 100 ml được 100,0ml dung dịch MO 1000 mg/l. Pha 100,0 ml dung dịch (NH3Cl)2 5,0x10-2M Cân khoảng 0,53 0,01g hydrazin dihydrochlorua trên cân kỹ thuật. Hòa tan sơ bộ bằng nước cất, thêm nước đễn thể tích 100 ml , sóc trộn đều dung dịch được 100,0ml dung dịch N2H4.2HCl 5,0x10-2M. Pha 100,0ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M Cân chính xác 0,84 0,01g kali bromat tinh khiết hóa học trên cân kỹ thuật, hòa tan sơ bộ bằng nước cất, thêm nước đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch được 100,0ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M. Pha dung dịch đệm Glixin- HCl có pH= 1,6 Pha 100,0 ml dung dịch glixin 0,1M từ glixin tinh thể Cân chính xác 0,75g glixin loại tinh khiết hóa học trên cân kỹ thuật, hòa tan sơ bộ bằng nước cất, thêm nước tới thể tích 100ml, sóc trộn đều dung dịch được 100,0ml dung dịch Glixin 0,1M. Pha 1000,0 ml dung dịch HCl 1,0M từ HCl đặc 37%, (d = 1,19g/ml) Từ dung dịch glixin và HCl trộn vào nhau theo các tỷ lệ thích hợp khác nhau và hiệu chỉnh pH bằng máy đo pH. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu phương pháp xác định Selen(IV) dựa trên xúc tác của nó với hệ phản ứng hydrazine dihidroclorua – KBrO3 và metyl da cam. 3.1.1. Nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu của phản ứng chỉ thị 3.1.1.1. Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị. Lấy vào 05 bình định mức dung tích 25 ml, mỗi bình 5,00 ml dung dịch đệm Glicin – HCl có pH = 1,6 0,02. Thêm vào các bình lượng Se(IV) được lấy từ dung dịch Se(IV) 10,0 ppm như sau: Bình 1-2 : mẫu trắng Bình 3: 1,25 ml dung dịch Se(IV) 10,00ppm. Bình 4: 2,50 ml dung dịch Se(IV) 10,00ppm. Bình 5: 3,75 ml dung dịch Se(IV) 10,00ppm. Thêm vào các bình từ bình 2-5 mỗi bình 2,50 ml Metyl da cam (MO) 100,0mg/l, thêm vào tất cả các bình, mỗi bình mỗi bình 2,50 ml dung dịch (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,50 ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M, định mức bằng nước cất đến vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch. Để yên 8,0 phút, đem đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trong khoảng bước sóng từ 400 – 700nm với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu được như hình 1. Đường 1: Phổ hấp thụ của dung dịch có MO, KBrO3, (NH3Cl)2 Đường 2: Phổ hấp thụ của dung dịch có MO, (NH3Cl)2, KBrO3, Se(IV) 0,5ppm. Đường 3: Phổ hấp thụ của dung dịch có MO, (NH3Cl)2, KBrO3, Se(IV) 1,0 ppm Đường 4: Phổ hấp thụ của dung dịch có MO, (NH3Cl)2, KBrO3, Se(IV) 1,5 ppm Hình 1: Phổ hấp thụ quang của dung dịch MO khi có mặt (NH3Cl)2 , KBrO3, Se(IV) (Nồng độ cuối của các tác nhân trong dung dịch lần lượt là: (NH3Cl)2 5,0x10-3 M; MO 50,0 mg/l; 5,0 x 10-3 M KBrO3) Mettyl da cam là thuốc thử màu cam, có bước sóng hấp thụ cực đại ở bước sóng l=508 nm trong môi trường axit mạnh (đường 1). Khi giữ nguyên nồng độ KBrO3 5,0 x 10-3 M và cho thêm Se(IV) với nồng độ khác nhau 0,5ppm (đường 2), Se(IV) 1,0ppm (đường 3), và Se(IV) 1,5ppm (đường 4) thì thực nghiệm cho thấy, càng tăng nồng độ của Se(IV) thì độ hấp thụ quang A của dung dịch phản ứng giảm càng nhanh mà không làm chuyển dịch cực đại. Điều đó chứng tỏ khi có Se(IV) thì phản ứng giữa bromat và hydrazin sinh ra brom xảy ra nhanh hơn. Do đó trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn bước sóng l=508 nm để khảo sát. 3.1.1.2.Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng Lấy vào 3 bình định mức dung tích 25,0 ml lần lượt thứ tự thuốc thử như sau: 5,0 ml đệm glixin – HCl pH = 1,6. Thêm vào các bình lượng Se(IV) được lấy từ dung dịch Se(IV) 10,0 ppm Bình 1: mẫu trắng. Bình 2 – 3: 0,25 – 1,25ml dung dịch Se(IV) 10,0ppm Thêm vào các bình 2,50ml dung dịch (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,50ml dung dịch MO 100,0 mg/l; 2,50ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M, định mức bằng nước cất tới vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch. Để yên dung dịch trong 2 phút. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng với dung dịch so sánh là nước cất trong khoảng 80 phút. Kết quả thu được như hình 2. Hình 2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang theo thời gian (Nồng độ cuối của các tác nhân phản ứng là: MO 10 mg/l; (NH3Cl)2 5,0x10-2M; KBrO3 5,0x10-3M) Đường 1: Dung dịch phân tích khi có MO, đệm, (NH3Cl)2. Đường 2:Dung dịch phân tích khi có MO, đệm, (NH3Cl)2; Se(IV) 10,0ppm. Đường 3: Dung dịch phân tích khi có MO, đệm, (NH3Cl)2; Se(IV) 50,0ppm. Từ đồ thị khảo sát thời gian ta thấy khi không có mặt của xúc tác Se(IV) thì tốc độ của phản ứng rất chậm (đường 1). Khi có mặt chất xúc tác thì phản ứng xảy ra rất nhanh và nhanh đạt trạng thái cân bằng ( trạng thái đạt cân bằng khi A = 0) , nồng độ xúc tác càng cao thì càng nhanh đạt trạng thái cân bằng (đường 2, 3). Đồ thị khảo sát thời gian cũng cho thấy phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn rõ rệt. Ban đầu khi có Se(IV) làm xúc tác thì phản ứng xảy ra chậm hơn, phù hợp với giải thích về cơ chế có phản ứng xảy ra giữa Se(IV) và hydrazin giảm ( giai đoạn hai), tốc độ phản ứng rất nhanh và đạt đến cân bằng. Vì vậy ở các thí nghiệm sau chúng tôi chọn thời gian ấn định là 8,0phút (480s) để đo độ hấp thụ quang của dung dịch kể từ khi thêm chất khử (tương ứng chỉ theo dõi tốc độ phản ứng ở giai đoạn đầu). 3.1.1. 3. Ảnh hưởng của nồng độ metyl da cam Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ của Metyl da cam được tối ưu hóa bằng cách thay đổi nồng độ Metyl da cam trong khoảng từ 2,0 – 20,0 mg/l. Chuẩn bị 21 bình định mức 25,0ml đánh số từ 1đến 21,cho vào tất cả các bình mỗi bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,6; thêm tiếp thể tích thuốc thử như sau: - Bình 1: 2,5ml dung dịch (NH3Cl)2 5,0x10-2M - Bình 2-11: 2,5ml dung dịch (NH3Cl)25,0x10-2M; 0,5-5,0ml dung dịch MO 100 mg/l. - Bình 12-21: 2,00ml dung dịch chuẩn Se(IV) 10,0ppm; 2,5ml dung dịch (NH3Cl)25,0x10-2M; 0,50-5,00ml dung dịch MO 100,0mg/ Thêm vào 21 bình, mỗi bình 2,50ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M, cuối cùng thêm nước cất tới vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1, kết quả thu được trình bày như trong bảng 1, hình 3: Bảng 1: Ảnh hưởng của nồng độ Metyl da cam đến phép phân tích (Nồng độ cuối của KBrO3 là 5x10-3M; (NH3Cl)25x10-3M; Se(IV) là 800ppb). Nồng độ MO (mg/l) 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 A nền 0,200 0,395 0,593 0,822 0,992 A mẫu 0,141 0,270 0,412 0,557 0,702 A 0,059 0,125 0,181 0,265 0,290 Nồng độ MO (mg/l) 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 A nền 1,207 1,394 1,601 1,777 1,984 A mẫu 0,846 0,999 1,777 1,248 1,427 A 0,361 0,395 0,484 0,529 0,557 Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ MO đến độ hấp thụ quang của dung dịch Với Đường 1: Độ hấp thụ quang của dung dịch nền (A nền). Đường 2: Độ hấp thụ quang của dung dịch mẫu ( A mẫu). Đường 3: Độ hấp thụ quang trung bình () Từ kết quả ở hình 3 ta thấy với phản ứng nền, khi cố định nồng độ hydrazin, KBrO3 và thay đổi nồng độ Metyl da cam thì độ hấp thụ quang phải tăng tuyến tính với nồng độ Metyl da cam. Khi có xúc tác Se(IV), theo cơ chế phản ứng đầu tiên tạo ra Br2. Khi tăng nồng độ MO thì sự giảm độ hấp thụ quang xảy ra tỷ lệ thuận với nồng độ MO và độ hấp thụ quang A của dung dịch giảm nên đường biểu diễn có hệ số góc thấp hơn đường 1 ( phản ứng nền). Hiệu số của đường Anền và đường Amẫu biểu thị tốc độ phản ứng xúc tác cho thấy ở nồng độ MO 8,0 – 10,0 mg/l thì tín hiệu đo A rất lớn và hiệu số độ hấp thụ quang là cao nhất. Vì vậy nồng độ cuối của MO được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo là 8,0 mg/l. 3.1.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ (NH3Cl)2 Ảnh hưởng của nồng độ (NH3Cl)2 được khảo sát trong khoảng 1,0x10-3M – 1,0x10-2M. Chuẩn bị 30 bình định mức 25 ml. Lấy vào các bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,6. thêm vào các bình thứ tự thuốc thử như sau: Bình 1-10:; 1,00- 10,00ml (NH3Cl)25,0x10-2M. Bình 11-20: 1,00- 10,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0 mg/l. Bình 21-30: 2,00ml Se(IV) dung dịch chuẩn 10,0ppm; 1,00- 10,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Cuối cùng thêm vào các bình mỗi bình 2,50ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M, thêm nước tới vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch. Sau 8,0phút đem đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu được như bảng 2. Bảng 2:Ảnh hưởng của nồng độ (NH3Cl)2 đến độ hấp thụ quang của dung dịch nghiên cứu (Nồng độ cuối của MO là 8,0 mg/l; Se(IV) 800ppb; KBrO3 5,0x10-3M) (NH3Cl)2 (x10-3M) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A nền 0,861 0,850 0,841 0,825 0,8009 0,794 0,784 0,761 0,748 0,727 A mẫu 0,666 0,641 0,582 0,536 0,508 0,460 0,440 0,426 0,411 0,391 A 0,195 0,209 0,259 0,289 0,301 0,334 0,344 0,335 0,337 0,336 Hình 4: Ảnh hưởngcủa nồng độ (NH3Cl)2 đến tốc độ phản ứng chỉ thị Từ đồ thị khảo sát ảnh hưởng của (NH3Cl)2 ta thấy khi nồng độ (NH3Cl)2 càng lớn thì độ hấp thụ quang của dung dịch tại thời điểm 8 phút càng giảm chứng tỏ giả thiết hydrazine có tác dụng kìm hãm phản ứng là đúng. Hiệu số độ hấp thụ quang giữa tín hiệu đo của phản ứng nền và phản ứng khi có Se(IV) gần như không đổi khi nồng độ hydrazine trong khoảng từ 6,0x10-3- 1,2x10-2M . Vì vậy ta chọn nồng độ (NH3Cl)2 là 6,0x10-3M để khảo sát các thí nghiệm tiếp theo. 3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ KBrO3. Ảnh hưởng của nồng độ KBrO3 được khảo sát trong khoảng nồng độ từ 2,0x10-3- 2,6x10-2M. Chuẩn bị 30 bình định mức 25, lấy vào mỗi bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,6; thêm vào các bình thứ tự thuốc thử như sau: Bình 1-10: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M Bình 11-20: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 21-30: 2,00ml Se(IV) 10,0ppm; 3,00ml (NH3Cl)25,0x10-2M Cuối cùng thêm vào các bình 0,50 - 6,50ml KBrO3 5,0x10-2M, định mức bằng nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Sau 8,0phút đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm, với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1.Kết quả thu được biểu diễn trên bảng 3. Bảng 3: Ảnh hưởng của nồng độ KBrO3 (Trong đó nồng độ cuối của MO là 8,0 mg/l; Se(IV) 800ppb; (NH3Cl)2 6,0x10-3M) Nồng độ KBrO3 (x10-3M) 2 4 6 8 10 12 14 A nền 0,514 0,511 0,509 0,507 0,498 0,495 0,490 A mẫu 0,502 0,486 0,436 0,401 0,361 0,321 0,267 A 0,012 0,025 0,073 0,106 0,137 0,174 0,223 Nồng độ KBrO3 (x10-3M) 16 18 20 22 24 26 A nền 0,488 0,480 0,472 0,468 0,461 0,452 A mẫu 0,206 0,161 0,091 0,049 0,035 0,021 A 0,282 0,319 0,318 0,419 0,426 0,431 Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ KBrO3 đến phản ứng chỉ thị Từ đồ thị ta thấy với phản ứng nền khi tăng nồng độ BrO3- thì độ hấp thụ quang giảm tuyến tính theo sự tăng nồng độ BrO3-. Khi có mặt Se(IV) cùng với sự tăng nồng độ BrO3- từ 1,0x10-3M đến 1,1x10-3M thì độ hấp thụ quang của hỗn hợp phản ứng giảm nhanh hơn, làm cho sự chênh lệch của độ hấp thụ quang (A) giữa phản ứng nền với phản ứng có xúc tác tăng lên. Điều này phù hợp với cơ chế phản ứng cho rằng ban đầu Se(IV) phản ứng với hydrazin tạo ra Se, sau đó Se tiếp tục phản ứng với bromat để tạo ra brom. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ BrO3- thì độ hấp thụ quang của phản ứng có xúc tác giảm nhưng chậm, nên sự chênh lệch của độ hấp thụ quang (A) giữa phản ứng nền với phản ứng có xúc tác hầu như không thay đổi. Vì vậy, để tăng độ nhạy ta chọn nồng độ cuối của BrO3- là 1,1x10-3M để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo. 3.1.1.6. Ảnh hưởng của pH Ảnh hưởng của pH đến tốc độ của các phản ứng có xúc tác và không có xúc tác được nghiên cứu trong khoảng pH từ 0,5 đến 3,00,02 (đệm HCl- Glyxin). Các điều kiện khác giữ nguyên không đổi. Kết quả thu được như bảng 4. Bảng 4: Ảnh hưởng của pH đến tốc độ phản ứng (Nồng độ cuối của MO là 8,0 mg/l; Se(IV) 800ppb; (NH3Cl)2 6,0x10-3M, KBrO3 là 1,1x10-3M) pH 0,5 1,0 1,3 1,5 1,7 2,0 2,5 3,0 A nền 0,874 0,712 0,713 0,709 0,701 0,621 0,543 0,497 A mẫu 0,177 0,261 0,294 0,300 0,314 0,394 0,421 0,400 A 0,697 0,460 0,419 0,409 0,387 0,227 0,122 0,097 Hình 6:Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của pH Từ đồ thị khảo sát ảnh hưởng của pH ta thấy, ở pH 2,0 thì tốc độ phản ứng nền giảm nhưng phản ứng có xúc tác tăng nên hiệu số tốc độ phản ứng có xúc tác giảm nhanh. Trong khoảng pH = 1,3 – 1,7 thì sự chênh lệch của độ hấp thụ quang hầu như không đổi. Do đó, pH được chọn là tối ưu cho các nghiên cứu tiếp theo là 1,5. Như vậy, sau khi khảo sát các điều kiện tối ưu, nồng độ các chất khi tiến hành phân tích là: MO là 8,0 mg/l; Se(IV) 800ppb; (NH3Cl)2 6,0x10-3M, KBrO3 là 1,1x10-3, pH = 1,5. 3.1.2. Đánh giá phương pháp phân tích 3.1.2.1. Độ chọn lọc của phương pháp phân tích Theo tài liệu mà chúng tôi tham khảo [51] được thì phép xác định Se(IV) bị ảnh hưởng bởi các ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Mo6+, Sn2+, Fe3+, Cu2+, I-,Cl-, As3+, Sb3+,..... do chúng có khả năng tham gia phản ứng oxi hóa khử với các chất trong hệ hoặc đơn giản chỉ làm thay đổi lực ion của dung dịch. Tuy nhiên, với mục đích xác định hàm lượng Se(IV) trong thực phẩm và mẫu môi trường (nước ngầm) chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của các ion chủ yếu như: Fe3+, Cu2+, Cl-, NH4+, I-, As3+, Sb3+. Các ảnh hưởng khác tham khảo theo tài liệu [50] cho thấy /CSe(IV) = 10000 (với I1 là Na+, K+, Ca2+, Mg2+), /CSe(IV) = 1000 (với I2 là NH4+, Cl-), / CSe(IV) = 10 (với I3 là Fe3+, I-, As3+, Sb3+). Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các ion cản bằng cách tăng dần nồng độ của các ion cản trong khi cố định nồng độ Se(IV) là 0,5ppm; MO là 50,0 mg/l; (NH3Cl)2 là 6,0x10-3M; KBrO3 là 1,1x10-3M. Thêm nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch, sau 8,0phút đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch tại bước sóng 508nm, với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Sau đó tính sai số tương đối về thay đổi hiệu số độ hấp thụ quang khi có hoặc không có ion cản. Kết quả thu được như bảng 5. Bảng 5: Ảnh hưởng của các ion cản đến phép xác định Se(IV) 0,5 ppm Fe3+ CFe3+(ppm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 A nền 0,865 0,865 0,865 0,865 0,865 0,865 A mẫu 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 A ion cản 0,638 0,642 0,651 0,675 0,682 0,698 Sai số (%) -5,8 -7,5 -11,2 -13,69 -24,06 -30,71 Cl- CCl-(ppm) 0,2 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 A nền 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 A mẫu 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 A ion cản 0,637 0,635 0,606 0,591 0,576 0,548 Sai số(%) -5,02 -4,25 6,95 12,74 18,53 29,34 Cu2+ CCu 2+ (ppm) 0,2 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 A nền 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 A mẫu 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 A ion cản 0,615 0,605 0,619 0,635 0,636 0,651 Sai số(%) 3,47 7,34 1,93 -4,25 -4,63 -1,42 NH4+ (ppm) 0,2 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 A nền 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 A mẫu 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 A ion cản 0,612 0,636 0,643 0,649 0,652 0,664 Sai số(%) 4,82 -4,82 -7,63 -10,04 -11,24 -16,06 I- CI-(ppm) 0,2 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 A nền 0,879 0,879 0,879 0,879 0,879 0,879 A mẫu 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 A ion cản 0,589 0,590 0,621 0,651 0,687 0,701 Sai số(%) 13,73 13,33 1,18 -10,59 -24,71 -30,2 As3+ CAs3+ (ppm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 A nền 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 A mẫu 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 0,624 A ion cản 0,615 0,627 0,641 0,647 0,656 0,670 Sai số(%) 3,47 -1,16 -6,56 -8,88 -12,36 -17,76 Nhận xét: Với sai số của phương pháp xác định khoảng 15% thì ngưỡng ảnh hưởng như sau: khi hàm lượng ion cản gấp Se(IV) : 2 lần với ion Fe3+; 3 lần với ion As3+; 5 lần với ion NH4+; 4 lần với ion I- và Cl-; Cu2+ không bị ảnh hưởng ở khoảng nồng độ khảo sát. Ở đây chúng tôi chỉ tiến hành loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ vì hàm lượng các ion khác trong mẫu chưa đạt đến ngưỡng ảnh hưởng hoặc đã bị loại trừ khi xử lý mẫu. Loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ bằng EDTA Để loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ đến phép xác định Se(IV) thì có thể sử dụng nhiều tác nhân che khác nhau, ở đây chúng tôi sử dụng dung dịch EDTA 10-4M. Lấy vào 7 bình định mức dung tích 25ml, thêm vào mỗi bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,5; thêm tiếp vào các bình thứ tự thuốc thử như sau: Bình 1: 3,00ml (NH3Cl)25,0x10-2M. Bình 2: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 3 - 7: 1,25ml Se(IV) 10,0ppm; 2,50ml Fe3+ 10,0ppm; 1,00 – 3,00ml dung dịch EDTA 10-4M; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M, 2,00ml MO 100,0mg/l Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 5,50 ml KBrO3 5,0x10-2M, định mức bằng nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch, sau 8 phút đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1, kết quả thu được như bảng 6. Bảng 6 : Loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ bằng EDTA Nồng độ EDTA(x10-5M) 0,0 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2,5 A nền 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 A mẫu 0,617 0,617 0,617 0,617 0,617 0,617 0,617 A ion cản và chất che 0,648 0,640 0,635 0,628 0,619 0,607 0,591 Sai số -11,65 -8,65 -6,77 -4,14 -0,75 3,76 9,77 Từ bảng 7 ta thấy EDTA ở nồng độ 1,0 x10-5M thì độ hấp thụ quang của dung dịch khi có ion cản và thêm chất che về gần với giá trị độ hấp thụ quang của dung dịch khi không có ion cản. Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ EDTA 1,0x10-5M để loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ khi ở mức nồng độ cuối trong bình phản ứng là 1 ppm. 3.1.2.2. Khảo sát khoảng tuyến tính Chuẩn bị 15 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 – 15. Lần lượt cho vào các bình: 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,5; sau đó thêm vào các bình thứ tự thuốc thử như sau: Bình 1: 3,00ml (NH3Cl)25,0x10-2M. Bình 2: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 3 – 15: 0,25 – 4,00 ml dung dịch Se(IV) 10,0ppm tương ứng với nồng độ Se(IV) thay đổi từ 0,1 – 1,6ppm; 3,00ml (NH3Cl)25,0x10-2M; 2,00ml MO 100mg/l. Cuối cùng thêm vào các bình 5,50 ml KBrO3 5,0x10-2M, đinh mức bằng nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Sau 8 phút đem đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại = 508 nm, với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu được như trong bảng 7 và biểu diễn trên hình 7. Bảng 7: Khảo sát khoảng tuyến tính xác định Se(IV) (Nồng độ cuối của MO là 8,0 mg/l; (NH3Cl)2 6,0x10-3M, KBrO3 1,1x10-3M) Nồng độ Se(IV) (ppm) A [[ơ A 0,0 0,883 ------ 0,1 0,813 0,070 0,2 0,765 0,118 0,3 0,717 0,166 0,4 0,670 0,213 0,5 0,624 0,259 0,6 0,586 0,297 0,7 0,564 0,319 0,8 0,551 0,332 0,9 0,536 0,347 1,0 0,526 0,357 1,2 0,504 0,379 1,4 0,478 0,405 1,6 0,467 0,416 Hình 7:Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tínhxác định Se(IV) Sử dụng phần mềm Origin ta dựng được đường chuẩn như hình 8. Hình 8: Đường chuẩn xác định Se(IV) Như vậy hiệu số độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ Se(IV) đến 0,6 ppm. Nếu xây dựng đường chuẩn trong khoảng nồng độ Se(IV) là 0,1 – 0,6ppm thì phương trình hồi qui dạng y= a+ bx có các gía trị a = 0,02667; Sa = 0,00331 và b = 0,45857; Sb = 0,00849 Do đó, sau khi xử lý phương trình theo phương pháp bình phương tối thiểu ta có phương trình hồi quy biểu thị sự phụ thuộc hiệu số độ hấp thụ quang của dung dịch metyl da cam khi không có và có Se(IV) có dạng đầy đủ như sau: y = (0,02667±0,00331) + (0,45857±0,00849) x CSe(IV) Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Giới hạn phát hiện (LOD): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu nền. Giới hạn định lượng (LOQ): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu của nền + Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = Trong đó : = = 4,16x10-3 (ứng với 700ppb) Với hệ số trong phương trình hồi qui b = 0,45857 Do đó: LOD = = 0,03(ppm) + Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ= = 0,09 (ppm) Như vậy, khoảng tuyến tính khi xác định Se(IV) là 0,09 – 0,6 ppm. 3.1.2.3. Đánh giá độ chính xác (độ đúng, độ chụm ) của phương pháp + Khi mẫu chỉ có Se(IV) Chuẩn bị 7 bình định mức dung tích 25ml, lấy vào mỗi bình 5,00ml dung dịch đệm, sau đó thêm vào các bình thứ tự thuốc thử như sau: Bình 1: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M. Bình 2: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 3 – 7: 0,75 – 1,75ml dung dịch Se(IV) 10,0ppm; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Cuối cùng thêm vào các bình 5,5 ml KBrO3 5,0x10-2M, định mức bằng nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch, sau 8 phút đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm, với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu được như bảng 8. Bảng 8: Đánh giá độ lặp lại của phương pháp khi mẫu chỉ có Se(IV) Se(IV) 0,3ppm A nền 0,883 0,883 0,883 0,883 0,883 A mẫu 0,712 0,698 0,709 0,699 0,696 A 0,171 0,185 0,174 0,184 0,187 Hàm lượng Se(IV) phát hiện 0,315 0,345 0,321 0,343 0,345 (ppm) 0,3338 Độ lệch chuẩn S 0,015 Hệ số biến thiên CV (%) 4,49 Sai số tương đối (%) 11,26 ttính 2,25 Se(IV) 0,7ppm A nền 0,906 0,906 0,906 0,906 0,906 A mẫu 0,562 0,565 0,559 0,556 0,555 A 0,344 0,341 0,347 0,350 0,351 Hàm lượng Se(IV) phát hiện 0,692 0,685 0,699 0,706 0,707 (ppm) 0,6978 Độ lệch chuẩn S 9,36x10-3 Hệ số biến thiên CV (%) 1,34 Sai số tương đối (%) 0,314 ttính 0,235 Kiểm tra sự sai khác giữa giá trị trung bình tìm được và giá trị thực theo chuẩn student (t) ở độ tin cậy thống kê 95% và bậc tự do f= 4 (tbảng = 2,571), chúng tôi thấy ở cả hai mức nồng độ Se(IV) (0,3 ppm và 0,7ppm) đều có ttính < tbảng, nghĩa là độ tin cậy thống kê của ttính nhỏ hơn độ tin cậy thống kê của tbảng. Điều đó có nghĩa là sự khác nhau giữa giá trị trung bình và giá trị thực là không đáng tin cậy nói cách khác phương pháp có độ đúng chấp nhận được. Hệ số biến thiên (CV%) khi xác định mẫu tự tạo ở hai mức nồng độ này đều dưới 5% chứng tỏ phương pháp có độ chụm tốt. + Khi mẫu tự tạo có thêm ion ảnh hưởng và chất che EDTA Chuẩn bị 7 bình định mức dung tích 25ml , thêm vào các bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,5; thêm tiếp thứ tự các thuốc thử như sau: Bình 1: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M. Bình 2: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 3 – 7: 0,75 – 1,75 ml Se(IV) 10,0ppm; 2,50ml Fe3+ 10,0ppm; 2,50ml EDTA 10-4M; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Cuối cùng thêm vào các bình 5,50 ml KBrO3 5,0x10-2M, định mức bằng nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch, sau 8 phút đẹm đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là bình 1. Kết quả thu được như bảng 9. Bảng 9: Đánh giá độ lặp lại của phương pháp khi có thêm ion cản và chất che Se(IV) 0,3ppm A nền 0,882 0,882 0,882 0,882 0,882 A mẫu 0,713 0,716 0,713 0,717 0,714 A 0,169 0,166 0,169 0,165 0,168 Hàm lượng Se(IV) phát hiện 0,310 0,304 0,310 0,302 0,308 (ppm) 0,3068 Độ lệch chuẩn S 3,63x10-3 Hệ số biến thiên CV (%) 1,18 Sai số tương đối (%) 2,27 ttính 1,837 Se(IV) 0,7ppm A nền 0,882 0,882 0,882 0,882 0,882 A mẫu 0,535 0,538 0,532 0,534 0,536 A 0,347 0,344 0,350 0,348 0,346 Hàm lượng Se(IV) phát hiện 0,699 0,692 0,705 0,701 0,696 (ppm) 0,6986 Độ lệch chuẩn S 4,93x10-3 Hệ số biến thiên CV (%) 0,71 Sai số tương đối (%) 0,2 ttính 0,284 Kiểm tra sự sai khác giữa giá trị trung bình tìm được và giá trị thực theo chuẩn student (t) ở độ tin cậy thống kê 95% và bậc tự do f= 4 (tbảng = 2,571), chúng tôi thấy ở cả hai mức nồng độ Se(IV) (0,3 ppm và 0,7ppm) đều có ttính < tbảng, nghĩa là độ tin cậy thống kê của ttính nhỏ hơn độ tin cậy thống kê của tbảng. Điều đó có nghĩa là sự khác nhau giữa giá trị trung bình và giá trị thực là không đáng tin cậy nói cách khác phương pháp có độ đúng chấp nhận được. Hệ số biến thiên (CV%) khi xác định mẫu tự tạo ở hai mức nồng độ này đều dưới 5% chứng tỏ phương pháp có độ chụm tốt. Như vậy, phương pháp nghiên cứu có độ chính xác đáp ứng được yêu cầu phân tích lượng vết Se(IV) trong thực phẩm và nước ngầm. 3.2. Nghiên cứu khả năng xác định Se(VI) sau khi khử xuống Se(IV) 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của chất khử HCl Để khử Se(VI) về Se(IV) chúng tôi sử dụng dung dịch HCl có nồng độ thay đổi từ 0,0 – 8,0M . Lấy vào 7 cốc chịu nhiệt loại 50 ml có đánh số từ 1 - 7, mỗi bình 2,00 ml dung dịch Se(VI) 10,0ppm. Thêm tiếp vào các bình thứ tự như sau Bình 1: một ít nước cất. Bình 2 – 7 : 2,0 – 16,0 ml HCl đặc 37%, tương ứng với nồng độ HCl từ 1,0 – 8,0M. Khuấy trộn đều dung dịch. Đem đun trên bếp cách thủy trong khoảng thời gian là 60 phút. Lấy ra để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức đến vạch mức rồi tiến hành như sau: Lấy vào 8 bình định mức 25 thứ tự thuốc thử như sau: Bình 1: 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00 ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 5,50 ml KBrO3 5,0x10-2M. Bình 2: mẫu trắng ( không có Se(VI) bị khử về Se(IV)) Bình 3: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 1M Bình 4: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 2M Bình 5: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 3M Bình 6: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 4M Bình 7: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 5M Bình 8: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 6M Bình 9: 1,25ml Se(VI) bị khử về Se(IV) bằng HCl 8M Dùng dung dịch NaOH 8,0M để điều chỉnh môi trường của dung dịch về pH = 2. Thêm vào các bình từ bình 2- 9 thứ tự như sau: 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml dung dịch (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100mg/l; 5,50ml KBrO3 5,0x10-2M; cuối cùng định mức bằng nước cất đến vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch, sau 8,0 phút đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là bình 1. Kết quả thu được như bảng 10. Bảng 10: Ảnh hưởng của nồng độ chất khử HCl Nồng độ HCl (M) 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 A nền 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 A mẫu 0,501 0,483 0,463 0,458 0,421 0,378 0,342 0,328 A 0,125 0,143 0,163 0,168 0,205 0,248 0,284 0,298 Hiệu suất khử (%) 42,80 50,80 59,40 61,60 77,80 96,60 112,20 118,40 Nhận xét: từ bảng 10 ta thấy ở nồng độ 6,0M thì hiệu suất khử của Se(VI) về Se(IV) là tối đa. Vì vậy, chúng tôi chọn nồng độ HCl là 6,0M để khử Se(VI) về Se(IV). 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khử Để có nhiệt độ khử ổn định chúng tôi tiến hành khử trên bếp cách thủy đang sôi, duy trì mẫu trên bếp trong khoảng thời gian khác nhau, lấy ra làm nguội đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch. Lấy vào 6 bình định mức đánh số từ 1 - 6, mỗi bình 1,50ml dung dịch Se(VI) bị khử về Se(IV) ứng với nồng độ là 6,0M. Thêm nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Đem đun trên bếp cách thủy với thời gian tương ứng: Bình 1: 10 phút Bình 4: 40 phút Bình 2: 20 phút. Bình 5: 50 phút Bình 3: 30 phút Bình 6: 60 phút Lấy ra để nguội đến nhiệt độ phòng, tiến hành khảo sát như sau: Bình 1: 5,00ml dung dịch đệm; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 5,50 ml KBrO3 5,0x10-2M. Bình 2: mẫu trắng Bình 3 – 8: 1,25ml dung dịch Se(VI) bị khử về Se(IV) tương ứng với thời gian khử từ 10 – 60 phút, dùng NaOH 8M điều chỉnh pH dung dịch đến 2. Thêm vào các bình từ 2 – 8 thứ tự thuốc thử như sau: 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml dung dịch (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l; 5,50ml KBrO3 5,0x10-2M; cuối cùng định mức bằng nước cất đến vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch, sau 8,0 phút đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu được như bảng 11. Bảng 11: Ảnh hưởng của thời gian khử Thời gian khử (phút) 10 20 30 40 50 60 A nền 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 A mẫu 0,509 0,424 0,404 0,382 0,365 0,324 A 0,117 0,202 0,222 0,244 0,261 0,302 Hiệu suất khử (%) 39,40 76,40 85,20 94,80 102,20 120,00 Từ bảng 11 chúng tôi thấy ở thời gian khử là 40 phút thì hiệu suất khử Se(VI) về Se(IV) bằng HCl 6,0M là tối đa. Vì vậy, chúng tôi dùng HCl 6,0M để khử Se(VI) về Se(IV) trong thời gian 40 phút. 3.2.3. Đánh giá phương pháp xác định đồng thời Se(IV), Se(VI) 3.2.3.1. Dung dịch phân tích chỉ có Se(VI) Lấy vào 3 bình định mức dung tích 25 ml mỗi bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,5. Thêm vào bình thể tích thuốc thử như sau: Bình 1: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M (mẫu trắng). Bình 2: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l (mẫu nền). Bình 3: 1,25ml dung dịch Se(VI) 10,0ppm.; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l (mẫu). Thêm vào tất cả các bình 5,50ml KBrO3 5,0x10-2M. Cuối cùng định mức bằng nước cất đến vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu được như sau: A nền = 0,890; A mẫu = 0,880. Hiệu số độ hấp thụ quang là DA 0,01 » DA của mẫu nền. Do vậy, không phát hiện được Se(VI) có mặt trong dung dịch phân tích. 3.2.3.2. Dung dịch hỗn hợp Se(IV), Se(VI) Chuẩn bị 6 bình định mức dung tích 25 ml, lấy vào các bình từ 1 - 4 mỗi bình 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,5. Thêm vào bình thể tích thuốc thử như sau: Bình 1: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M (mẫu trắng). Bình 2: 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l (mẫu nền). Bình 3 - 4: 1,25ml dung dịch Se(VI) 10,0ppm.; 1,25 ml Se(IV) 10,0ppm; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l (mẫu 1). Bình 5 – 6: 1,25ml dung dịch Se(VI) 10,0ppm đã bị khử về Se(IV) bằng HCl 6,0M trong thời gian 40 phút; dùng NaOH 8,0M để điều chỉnh pH của dung dịch bằng 2; 5,00ml dung dịch đệm; 1,25 ml Se(IV) 10,0ppm; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l (mẫu 2). Thêm vào tất cả các bình 5,50ml KBrO3 5,0x10-2M. Cuối cùng định mức bằng nước cất đến vạch mức. Sóc trộn đều dung dịch. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1.Kết quả thu được như sau: A nền = 0,890 A mẫu 1 = 0,635 A1 = 0,255 CSe(IV) = 0,498 ppm. A mẫu 2 = 0,423 A2 = 0,467. CSelen tổng = 0,960 ppm. Do đó CSe(VI) = CSelen tổng - CSe(IV) = 0,462 ppm. Sai số tương đối của phép xác định: = Đánh giá phương pháp: Ta thấy, khi có mặt hỗn hợp Se(IV) và Se(VI) thì phương pháp xác định mắc sai số -0,4%, sai số phép xác định Se(VI) là dưới 10% nên chứng tỏ phương pháp nghiên cứu đáng tin cậy. 3.3. Phân tích mẫu thực tế 3.3.1. Xác định tổng hàm lượng Selen trong mẫu thực phẩm Hàm lượng Selen có nhiều trong mẫu thực phẩm như gan, thận, hải sản ... và trong môi trường nước. Vì chưa có điều kiện nghiên cứu cụ thể phương pháp xử lý mẫu và bảo quản mẫu để xác định các dạng Selen, nên kết quả phân tích mẫu thực tế chỉ tập trung xác định tổng hàm lượng Selen. Quy trình xử lý mẫu [4]: Cân chính xác 10,0000 gam các mẫu tỏi, tôm, ngao, sấy khô đến khối lượng không đổi, đem cân trên cân phân tích và tính phần trăm mất nước của mẫu. Cân chính xác 0,1000 gam mẫu đã sấy khô, nghiền mịn, thêm 15,0 – 20,0 ml dung dịch axit HNO3 đặc 65%, ngâm khoảng 2h, đem đun trên bếp cách cát đến cạn, thêm vài giọt H2O2 đun tiếp đến hết khói nâu. Lấy ra để nguội, thêm 12,0ml dung dịch axit HCl đặc 37%, chuyển vào cốc chịu nhiệt 50 ml, sóc trộn đều dung dịch, đem đun trên bếp cách thủy trong 40 phút, lấy ra để nguội chuyển vào bình định mức 25 ml, thêm nước cất đến vạch mức được mẫu 1 (ứng với mẫu tỏi), mẫu 2 (ứng với mẫu tôm), mẫu 3 (ứng với mẫu ngao). Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25ml: Bình 1: 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00 ml (NH3Cl)25,0x10-2M Bình 2: 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml (NH3Cl)25,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l Bình 3 - 4 : 1,00ml mẫu 1, dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 5 – 6: 1,00ml mẫu 1, dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 0,50ml dung dịch Se(IV) 1,0ppm; 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 7 – 8: 1,00ml mẫu 1, dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 1,00ml dung dịch Se(IV) 1,0ppm; 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 9 – 10: 1,00ml mẫu 1, dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 1,50ml dung dịch Se(IV) 1,0ppm; 5,00 ml dung dịch đệm pH = 1,5; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 5,50ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M và 2,50ml dung dịch EDTA 10-4M, định mức bằng nước cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch, sau 8 phút đem đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch ở bình 1. Kết quả thu được như bảng 12. Bảng 12: Xác định hàm lượng Selen trong mẫu tỏi V A nền A mẫu At 1,00 ml dung dịch 1 0,895 0,833 0,062 0,063 0,064 0,895 0,831 0,064 1,00 ml dung dịch 1 thêm 0,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,895 0,812 0,083 0,084 0,085 0,895 0,810 0,085 1,00 ml dung dịch 1, thêm 1,00ml Se(IV) 1,0ppm 0,895 0,796 0,099 0,098 0,100 0,895 0,798 0,097 1,00 ml dung dịch 1, thêm 1,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,895 0,769 0,126 0,128 0,130 0,895 0,765 0,130 Hình 9: Đường thêm chuẩn xác định Selen trong mẫu tỏi Từ đường chuẩn thêm chuẩn ta có nồng độ Selen có trong tỏi là X = = 61,76 (ppb) Tương ứng với hàm lượng Selen trong tỏi là: Tương tự với các mẫu tôm, ngao ta cũng có bảng kết quả như bảng 13: Bảng 13: Xác định hàm lượng Selen trong mẫu tôm V(ml) A nền A mẫu A 1,00 ml dung dịch 2 0,899 0,898 0,001 0,001 0,899 0,898 0,001 1,00 ml dung dịch 2 thêm 0,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,899 0,892 0,007 0,006 0,899 0,894 0,005 1,00 ml dung dịch 2, thêm 1,00ml Se(IV) 1,0ppm 0,899 0,890 0,009 0,011 0,899 0,886 0,013 1,00 ml dung dịch 2, thêm 1,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,899 0,884 0,015 0,016 0,899 0,882 0,017 Hình 10: Đường chuẩn thêm chuẩn xác định mẫu Tôm Từ đường chuẩn thêm chuẩn ta có nồng độ Selen trong mẫu tôm là: X = = 4,00(ppb) Tương ứng với tôm Bảng 14: Xác định hàm lượng Selen trong mẫu ngao V(ml) A nền A mẫu A 1,00 ml dung dịch 3 0,886 0,854 0,032 0,0330 0,886 0,852 0,034 1,00 ml dung dịch 3, thêm 0,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,804 0,082 0,0815 0,886 0,805 0,081 1,00 ml dung dịch 3, thêm 1,00ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,764 0,122 0,1215 0,886 0,765 0,121 1,00 ml dung dịch 3, thêm 1,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,723 0,163 0,1645 0,886 0,720 0,166 Hình 11: Đường chuẩn thêm chuẩn xác định ngao Từ đường chuẩn thêm chuẩn ta có nồng độ Selen là : X = = 16,11(ppb) ứng với g Selen/g Ngao 3.3.2. Xác định các dạng Se vô cơ trong mẫu nước Hút chính xác 10,00ml nước phân tích (mẫu nước sông Hồng – N1; và mẫu nước ngầm – N2), chuyển vào cốc chịu nhiệt 50 ml, thêm vào đó 12,0ml dung dịch axit HCl đặc, sóc trộn đều dung dịch, đun trên bếp cách thủy trong 40 phút, lấy ra để nguội đến nhiệt độ phòng chuyển vào bình định mức, định mức đến vạch mức được mẫu nước (A). Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25ml: Bình 1: 5,00 ml dung dịch đệm; 3,00 ml Hydrazin dyhidrochlorice 5,0x10-2M Bình 2: 5,00 ml dung dịch đệm; 3,00ml Hydrazin dyhidrochlorice 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l Bình 3 - 4 : 1,00 ml mẫu nước đã khử thành Se(IV), dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 5,00 ml dung dịch đệm; 3,00ml Hydrazin dyhidrochlorice 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 5 – 6: 1,00 ml mẫu nước đã khử thành Se(IV), dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 0,50ml dung dịch Se(IV) 1,0ppm; 5,00 ml dung dịch đệm; 3,00ml Hydrazin dyhidrochlorice 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 7 – 8: 1,00 ml mẫu nước đã khử thành Se(IV), dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 1,00ml dung dịch Se(IV) 1,0ppm; 5,00 ml dung dịch đệm; 3,00ml Hydrazin dyhidrochlorice 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Bình 8 – 10: 1,00 ml mẫu nước đã khử thành Se(IV), dùng dung dịch NaOH 8,0M điều chỉnh pH của dung dịch đến 2; 1,50ml dung dịch Se(IV) 1,0ppm; 5,00 ml dung dịch đệm; 3,00ml Hydrazin dyhidrochlorice 5,0x10-2M; 2,00ml MO 100,0mg/l. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 5,50ml dung dịch KBrO3 5,0x10-2M, 2,50ml EDTA 10-4M, định mức bằng nước cất đến vạch mức của bình định mức 25 ml, sóc trộn đều dung dịch, sau 8 phút đem đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng 508nm với dung dịch so sánh là dung dịch ở bình 1. Kết quả thu được như bảng 15. Bảng 15: Xác định hàm lượng tổng Selen trong mẫu nước sông Hồng V(ml) A nền A mẫu A 1,00 ml mẫu nước N1 0,886 0,882 0,004 0,003 0,886 0,884 0,002 1,00 ml mẫu nước N1, thêm 0,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,877 0,009 0,009 0,886 0,877 0,009 1,00 ml mẫu nước N1, thêm 1,00ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,871 0,015 0,016 0,886 0,869 0,017 1,00 ml mẫu nước N1, thêm 1,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,863 0,023 0,0225 0,886 0,864 0,022 Hình 12: Đường chuẩn thêm chuẩn xác định tổng Selen trong mẫu nước sông Hồng Từ đường chuẩn thêm chuẩn ta có nồng độ Selen tổng là: X1 = = 8,61(ppb) (1) Làm tương tự với mẫu nước chưa khử ta được kết quả như bảng 18. Bảng 16: Xác định hàm lượng Se(IV) trong mẫu nước sông Hồng V(ml) A nền A mẫu A 1,00 ml mẫu nước 0,886 0,884 0,002 1,00 ml mẫu nước, thêm 0,50ml Se(IV)1,0ppm 0,886 0,878 0,008 1,00 ml mẫu nước, thêm 1,00ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,871 0,015 1,00 ml mẫu nước, thêm 1,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,864 0,022 Kết quả được biểu diễn trên hình 13. Hình 13: Đường chuẩn thêm chuẩn xác định Se(IV) Từ hình 13 ta có nồng độ Se(IV) là : X2 = 5,07 (ppb) (2) Từ (1) và (2) ta có hàm lượng Se(VI) là: X3 = 3,54 (ppb) Ta có hàm lượng Se(IV) là 0,32 g/ml. và hàm lượng Se(VI) tương ứng là 0,22 g/ml. Tương tự với mẫu nước ngầm ta có Bảng 17: Xác định hàm lượng tổng Selen trong mẫu nước ngầm A nền A mẫu A 1,00 ml mẫu nước N2 0,886 0,816 0,070 1,00 ml mẫu nước N2,thêm 0,50ml Se(IV)1,0ppm 0,886 0,745 0,141 1,00 ml mẫu nước N2, thêm 1,00ml Se(IV)1,0ppm 0,886 0,684 0,202 1,00 ml mẫu nước N2, thêm 1,50ml Se(IV)1,0ppm 0,886 0,615 0,271 Hình 14: Đường chuẩn thêm chuẩn xác định tổng Selen trong mẫu nước ngầm Từ đường chuẩn thêm chuẩn ta có nồng độ Selen tổng là: X1 = = 21,51 (ppb) (1) Bảng 18: Xác định hàm lượng Se(IV) trong mẫu nước ngầm A nền A mẫu A 1,00 ml mẫu nước 0,886 0,876 0,010 1,00 ml mẫu nước, thêm 0,50ml Se(IV)1,0ppm 0,886 0,848 0,038 1,00 ml mẫu nước, thêm 1,00ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,823 0,063 1,00 ml mẫu nước, thêm 1,50ml Se(IV) 1,0ppm 0,886 0,799 0,087 Kết quả được biểu diễn trên hình 15. Hình 15: Đường chuẩn thêm chuẩn xác định Se(IV) trong mẫu nước ngầm Từ hình 15 ta có nồng độ Se (IV) là X2 = 8,67 ppb.(2) Từ đó ta có hàm lượng Se(IV) là = 0,54 g/ml Từ (1) và (2) ta có nồng độ Se(VI) là : X3 = 12,84(ppb) Tương ứng với hàm lượng Se(VI) là 0,80 g/ml. KẾT LUẬN Với mục đích đặt ra cho luận văn là phân tích dạng Selen trong mẫu thực phẩm và môi trường bằng phương pháp động học- xúc tác trắc quang, chúng tôi đã tham khảo các tài liệu và tiến hành khảo sát các thí nghiệm để lựa chọn các điều kiện thích hợp rồi tiến hành phân tích mẫu thực tế kết quả thu được như sau: 1. Đã khảo sát được các điều kiện tối ưu của phản ứng chỉ thị để xác định Se(IV) dựa trên tác dụng xúc tác của nó với phản ứng giữa hydrazin, kali bromat và metyl da cam trong môi trường có pH=1,5. Nồng độ cuối của các tác nhân phản ứng (NH3Cl)2, MO, KBrO3 lần lượt là 6,0x10-3M; 8,0 mg/l; 1,1x10-3M. Nồng độ Se(IV) được xác định dựa trên việc theo dõi biến thiên độ hấp thụ quang của metyl da cam theo phương pháp thời gian ấn định sau khi thêm các tác nhân phản ứng và xây dựng độ thị chuẩn giữa hiệu số độ hấp thụ quang (y) khi không có và khi có Se(IV) theo nồng độ Se. Phương trình hồi quy dạng y = (0,02667±0,00331) + (0,45857±0,00849) x CSe(IV). LOD và LOQ của phương pháp lần lượt là 0,03 và 0,09 ppm. Khoảng tuyến tính khi xây dựng đường chuẩn là 0,0907 – 0,6ppm. 2. Phép xác định Se(IV) bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của các ion cản khi nồng độ của chúng gấp Se(IV)như sau: 2 lần với ion Fe3+; 3 lần với ion As3+; 5 lần với ion NH4+; 4 lần với ion I- và Cl-; Cu2+ không bị ảnh hưởng ở khoảng nồng độ khảo sát. Tuy nhiên, trong mẫu thực phẩm và môi trường thì hàm lượng những ion trên hầu như không bị ảnh hưởng mà chỉ có Fe3+ là bị ảnh hưởng đáng kể và Fe3+ được loại trừ bằng EDTA 1,0x10-5M. Phương pháp có độ chính xác cao, độ lặp lại của phương pháp Cv = 4,49% và 1,34% ứng với nồng độ Se(IV) là 0,3ppm và 0,7ppm khi chỉ có Se(IV); Cv = 3,63x10-3% và 0,71% ứng với nồng độ Se(IV) là 0,3ppm và 0,7ppm khi có thêm ion cản và chất che. 3. Đã nghiên cứu điều kiện để khử Se(VI) xuống Se(IV) bằng HCl 6,0M trong 40 phút và xác định tổng hàm lượng Selen, từ đó xác định được dạng Se(VI). 4. Phương pháp nghiên cứu đã được ứng dụng để phân tích mẫu thực tế xác định được tổng hàm lượng Selen trong một số mẫu thực phẩm và thu được hàm lượng Se trong mẫu phân tích cụ thể là 386,00 g Selen /g tỏi, mẫu tôm là 25,00 g Selen /g tôm, mẫu ngao là 100,69 g Selen /g ngao. Mẫu môi trường có hàm lượng Se(IV) là 0,32g/ml và Se(VI) là 0,22g/ml (với mẫu nước Sông Hồng), và hàm lượng Se(IV) là 0,54g/ml, Se(VI) là 0,80g/ml (với mẫu nước ngầm).