Luận văn Nghiên cứu phương pháp phân tích vi lượng iot trong các đối tượng môi trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM -------------------------- PHẠM THỊ HỒNG THÁI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VI LƢỢNG IOT TRONG CÁC ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hoá Phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM -------------------------- PHẠM THỊ HỒNG THÁI NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VI LƢỢNG IOT TRONG CÁC ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hoá Phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Người hướng dẫn khoa học: GS. TS TRẦN TỨ HIẾU THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Trần Tứ Hiếu Trường Đại học khoa học tự nhiên Đại học quốc gia Hà Nội, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn Tôi xin chân thành cám ơn ThS Trần Thu Quỳnh khoa Hoá trường Đại học bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm và có những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Hoá học trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này. Thái nguyên ngày 25 tháng 9 năm 2009 Học viên Phạm Thị Hồng Thái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1 Chƣơng I. TỔNG QUAN ............................................................................. 3 1.1. Giới thiệu về nguyên tố iot ...................................................................... 3 1.1.1. Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [ 1],[1’] ................................. 3 1.1.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1] .................................. 4 1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa người [1],[2] .................................. 6 1.1.4. Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở việt nam ............................... 8 1.2. Các phương pháp tách và làm giàu (sắc ký-chiết) ................................. 10 1.2.1. Các phương pháp sắc ký ................................................................ 10 1.2.1.1. Sắc ký bản mỏng ..................................................................... 11 1.2.1.2. Sắc ký khí ............................................................................... 12 1.2.1.3. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ......................................... 13 1.2.2. Phương pháp chiết ......................................................................... 14 1.3. Một số phương pháp định lượng iot ...................................................... 18 1.3.1. Phương pháp chuẩn độ [16] ........................................................... 18 13.2. Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phương pháp UV-VIS) ...... 18 1.3.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP - AES) và phổ khối plasma (ICP - MS) ...................................................... 20 1.3.4. Phương pháp điện hoá ................................................................... 20 1.3.4.1. Phương pháp điện cực chọn lọc ion [24] ................................. 20 1.3.4.3. Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC) .......................... 21 1.3.4.4. Phương pháp Von - ampe hoà tan [25] .................................... 21 1.3.5. Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) [26] ................................... 22 1.4. Một số kỹ thuật vô cơ hoá mẫu để xác định iot ..................................... 22 1.4.1. Kỹ thuật vô cơ hoá ướt .................................................................. 22 1.4.2. Kỹ thuật vô cơ hoá bằng lò vi sóng [28] ........................................ 23 1.4.3. Kỹ thuật vô cơ hoá khô [28] .......................................................... 23 1.5. Kết luận phần tổng quan........................................................................ 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ..................................................................... 25 2.1. Dụng cụ và thiết bị ................................................................................ 25 2.3. Quá trình thực nghiệm .......................................................................... 27 2.3.1. Giới thiệu về Fucsin bazơ .............................................................. 27 2.3.2. Cơ chế tương tác giữa I2 với các chất màu bazơ hữu cơ. ............... 27 2.3.3. Các thực nghiệm khảo sát .............................................................. 28 2.3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến sự chiết của Fucsin bazơ bằng các dung môi hữu cơ. ............................................................ 28 2.3.3.2. Ảnh hưởng pH của môi trường đến sự hình thành hợp chất liên hợp ion giữa fucsin bazơ và iot. .............................. 28 2.3.3.3. Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất fucsin bazơ - iot ............... 29 2.3.3.4. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào lượng dung dịch HCl 2M ................................................................. 29 2.3.3.5. Khảo sát sự phụ thuộc lượng dung dịch NaNO2 0,1M ............ 30 2.3.3.6. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử fucsin bazơ. ......................... 30 2.3.3.7. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất màu theo thời gian. ................................................................ 31 Chƣơng 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN ........................... 32 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của ph đến sự chiết thuốc thử fucsin bazơ bằng các dung môi .......................................................................... 32 3.2. Khảo sát ảnh hưởng ph của môi trường nước đến sự hình thành hợp chất màu liên hợp giữa fucsin bazơ với iot ............................... 34 3.3. Phổ hấp thụ của hợp chất màu fucsin bazơ - iot .................................... 35 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của lượng axit hcl lên phản ứng ............................ 36 3.5. Khảo sát sự phụ thuộc của lượng chất oxi hoá NaNO2 0,1M ...................... 37 3.6. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử ............................................................ 38 3.7. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất màu theo thời gian ....... 38 3.9. Lập đường chuẩn .................................................................................. 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.10. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố. ......................................... 43 3.11. Áp dụng những kết quả nghiên cứu được để phân tích một số mẫu môi trường: đất, nước, trứng. ................................................. 45 3.11.1. Phân tích iot trong đất. .................................................................. 45 3.11.2. Phân tích iot trong nước................................................................ 48 3.11.3. Phân tích iot trong trứng ............................................................... 49 3.12. Các quy trình phân tích iot trong các mẫu môi trường đất, nước, trứng. ...... 50 3.12.1. Quy trình phân tích iot trong mẫu đất ........................................... 50 3.12.2. Quy trình phân tích iot trong nước ................................................ 51 3.12.3.Quy trình phân tích iot trong trứng ................................................ 51 KẾT LUẬN ................................................................................................ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot ....................................... 5 Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lượng iot trong môi trường đất nước và không khí [7] .............................................................................. 8 Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot ........................................... 10 Bảng 3.1: Giá trị A của dịch chiết Fucsin Bazơ bằng CHCl3 ở các pH khác nhau của dung dịch nước .................................................. 32 Bảng 3.2: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng CH2Cl2 ở các pH khác nhau của dung dịch nước .................................................. 33 Bảng 3.3: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng 1,2 - dicloetan (C2H4Cl2) ở các giá trị pH khác nhau của dung dịch nước......... 33 Bảng 3.4: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - Iot trong Clorofom ở các pH khác nhau trong môi trường nước ..... 34 Bảng 3.5: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - Iot trong diclometan từ môi trường nước ở các giá trị pH khác nhau .................................................................................. 35 Bảng 3.6: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot trong 1, 2 - dicloetan ở các pH khác nhau của môi trường nước ...................................................................... 35 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) vào nồng độ HCl ............... 37 Bảng 3.8: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - iot bằng 1,2 - dicloetan phụ thuộc vào lượng chất oxi hoá NaNO2 .......... 37 Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng thuốc thử Fucsin bazơ .......................................................................................... 38 Bảng 3.10: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot ...................................... 40 Bảng 3.11: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot ...................................... 41 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Br- .......................................... 44 Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của  3ClO ....................................... 44 Bảng 3.14: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Cl- ........................................... 45 Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của CN- ........................................ 45 Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của S2- .......................................... 45 Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+ ........................................ 45 Bảng 3.18: Kết quả xác định iot khi xử lý mẫu bằng phương pháp kiềm chảy, phương pháp hòa tan bằng Axit ....................................... 47 Bảng 3.19: Kết quả xác định iot trong mẫu nước khi cô cạn mẫu và khi xử lý bằng HNO3 37% .............................................................. 48 Bảng 3.20: Kết quả phân tích iot di động trong mẫu đất.............................. 51 Bảng 3.21: Kết quả phân tích iot trong mẫu nước ....................................... 52 Bảng 3.22: Kết quả phân tích iot trong mẫu trứng vịt .................................. 52 Bảng 3.23: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất đồi ở Thái Nguyên ....... 53 Bảng 3.24: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất vườn và đất ruộng ở Hà Nội và Thái Nguyên ......................................................... 54 Bảng 3.25: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu nước ở khu vực Thái Nguyên và Hà Nội ............................................................ 55 Bảng 3.26: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu trứng ở Hà Nội ............ 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ - iot ở các nồng độ iot khác nhau được chiết bằng diclometan. ........................... 36 Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến độ bền màu của hợp chất màu liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là CHCl3) ................ 39 Hình 3.3: Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ ............... 40 Hình 3.4: Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ ............... 41 Hình 3.5: Đường chuẩn xác định iot bằng phương pháp thêm ................... 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, chúng có trong thành phần của các enzym, điều khiển sự hoạt động của các cơ thể sống, cho nên các nguyên tố vi lượng không những duy trì sự sống mà còn đảm bảo cho sự phát triển của con người cả về thể chất lẫn trí tuệ. Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự phát triển của cơ thể như quá trình tổng hợp hocmon tuyến giáp, duy trì thân nhiệt, phát triển xương, quá trình biệt hóa và phát triển của não cũng như hệ thần kinh của bào thai. Thiếu iot sẽ gây hiện tượng tuyến giáp không đủ lượng hocmon cần thiết, dẫn đến nồng độ hocmon trong máu thấp gây tổn thương não và các cơ quan khác trong cơ thể. Hiện tượng này được gọi là rối loạn “Thiếu iot”. Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới (WHO). Hiện tại trên toàn cầu có khoảng 1,5 tỷ người sống trong các vùng thiếu iot và có nguy cơ mắc các chứng bệnh thiếu iot, trong đó có hơn 20 triệu người mắc chứng bệnh đần độn. Việt Nam cũng nằm trong vùng thiếu iot. theo số liệu điều tra quốc gia về tình trạng thiếu Iot năm 1992 cho thấy có tới 84% dân số Việt Nam trong tình trạng thiếu iot: trong đó 16% thiếu nặng, 45% thiếu vừa và 23% thiếu nhẹ, khoảng 10% trẻ em nước ta bị bệnh bướu cổ. Môi trường (khí quyển, thủy quyển, địa quyển) và lương thực, thực phẩm là nguồn cung cấp Iot cho con người. Hàng ngày khẩu phần iot đưa vào cơ thể dưới 100g thì sẽ xảy ra hiện tượng thiếu iot. Bướu cổ và các bệnh rối loạn do thiếu iot là những bệnh nan giải. Giải pháp để phòng chống hiện tượng rối loạn thiếu iot là trộn lẫn iot vào muối ăn cho nhân dân dùng hàng ngày. Đối với những bệnh nhân nặng dùng muối iot không đạt được kết quả mong muốn, người ta phải điều trị bằng biện pháp tích cực hơn như tiêm hay cho uống dầu thực vật có gắn iot (Lipiodol) hoặc các viên nén có hàm lượng iot cao theo chỉ định của bác sỹ điều trị. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 Khi phân tích môi trường hay các nguồn nước, lương thực và thực phẩm của một vùng địa lý, người ta thấy hàm lượng của iot trong các đối tượng này có liên quan đến tỷ lệ những người mắc bệnh bướu cổ. Bệnh bướu cổ sinh ra không phải chỉ do hàm lượng iot trong các đối tượng không khí, nước uống, lương thực và thực phẩm thấp mà còn do các yếu tố vi lượng khác nữa. Chẳng hạn hàm lượng canxi trong đất, trong nước quá cao, do tập quán sinh hoạt ăn uống của các dân tộc, do cơ địa của từng người v.v… Vì thế cho nên một số nơi mặc dù hàm lượng iot trong lương thực, thực phẩm cao như: Hải Phòng, Thái Bình… vẫn có tỷ lệ người mắc bệnh bướu cổ đáng kể. Để đánh giá vi lượng iot trong đất, nước, lương thực và thực phẩm cần phải nghiên cứu tìm được phương pháp phân tích có độ nhạy, độ lặp lại và độ chính xác cao, như các phương pháp phân tích quang học hiện đại (AAS, AES,…) phương pháp động học xúc tác, phương pháp điện hóa hiện đại (Von -ampe hòa tan, hấp phụ,…) phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp phóng xạ, phương pháp kích hoạt Nơtron…. Song các phương pháp này đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng, đắt tiền, chưa phù hợp với đa số các phòng thí nghiệm hiện có ở nước ta. Xuất phát từ những lý do trên, trong luận văn này chúng tôi đặt cho mình nhiệm vụ nghiên cứu để tìm một phương pháp phân tích iot đơn giản có thể áp dụng cho các phòng thí nghiệm cơ sở, đó là phương pháp trắc quang UV-VIS dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ. Để tăng độ nhạy của phương pháp chúng tôi sẽ kết hợp với phương pháp chiết để tách và làm giàu iot đồng thời loại trừ ảnh hưởng của lượng thuốc thử dư. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 Chƣơng I TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT 1.1.1. Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [1], [1 ’ ] Nguyên nhân con người mắc bệnh thiếu hụt iot là do môi trường thiếu iot. Quá trình chuyển hoá iot từ môi trường vào người là qua đường thức ăn, nước uống. Chu trình đó được mô tả bằng sơ đồ sau: Con ng•êi VËt nu«i C©y trång §Êt N•íc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 Như vậy có thể khẳng định một điều là đất ở vùng nào giàu iot thì nước ở vùng đó cũng có hàm lượng iot cao, cây trồng vật nuôi ở những vùng đó cũng chứa hàm lượng iot cao. Cuối cùng con người sử dụng nguồn nước, lương thực, thực phẩm có hàm lượng iot cao thì sẽ tránh được sự thiếu hụt iot. Iot tên Hy Lạp Iodes, nghĩa là “tím”, sau này hiệp hội quốc tế về hóa lý thuyết và ứng dụng gọi là Iodine, là nguyên tố hóa học, ký hiệu là I, nguyên tử số là 53. Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự sống của các sinh vật. Iot là nguyên tố ít hoạt động nhất, có độ âm điện thấp nhất trong các halogen. Giống như các nguyên tố nhóm VIIA (họ halogen), iot tự do thường ở dạng phân tử có công thức I2. Iot có thể thu được ở dạng tinh khiết bằng cách đun nóng hỗn hợp KI với CuSO4. Iot có thể điều chế từ nguồn tảo bẹ, rong biển và một số loài cây khác, do chúng có khả năng hấp thụ và tích tụ iot trong cơ thể. Để điều chế iot từ nguồn nguyên liệu này, người ta lấy rong biển khô, đốt thành tro rồi hòa tan tro vào nước. sau đó lọc lấy dung dịch, cô dung dịch đến khi muối kết tinh lắng xuống (muối kết tinh là các muối clorua, sunfat). Gạn lấy phần nước trong (có muối của iot). Dùng khí clo hay MnO2 và H2SO4 để oxi hóa I - trong dung dịch thành I2.Cho I2 thăng hoa ta sẽ thu được iot. Nguồn nguyên liệu chính để điều chế I2 là nước giếng khoan dầu mỏ. Hơi iot gây khó chịu cho mắt và màng nhày, khi tiếp xúc với thời gian kéo dài = 8 giờ trong bầu không khí có nồng độ I2 1mg/m 3 . Khi thao tác nếu để dây iot vào da có thể gây bỏng. 1.1.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1] Iot tinh khiết có màu tím xẫm. iot có tính thăng hoa, hơi iot có màu tím, mùi khó chịu và gặp lạnh sẽ kết tinh lại (không qua thể lỏng). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Bảng 1.1. Trình bày một số đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot. Bảng 1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot Tinh thể Iot Cấu tạo trực giao Tính chất vật lý Trạng thái Rắn Điểm nóng chảy 113,7 K (236,660F) Điểm sôi 184,3 K (363,70F) Thể tích phân tử 1.10- 6m3/mol Nhiệt bay hơi (I2) 41,57 kJ/mol Nhiệt nóng chảy (I2) 15,52 kJ/mol Độ âm điện 2,66 (thang Pauling) Nhiệt dung riêng 54,41J/ kgK (ở 250C) Độ dẫn điện 1,3107 /mk Độ dẫn nhiệt 449W/mk (3000K) I2 không có Từ tính Năng lượng ion hoá 1. 1008,4 kJ/mol 2. 1845,9 kJ/mol 3. 3180 kJ/mol Các đồng vị ổn định nhất của iot ISO Thời gian bán rã DM DE (Mev) DP 127 I  100% Rất ổn định 129 I Tổng hợp 1,57.107 năm  - 0,194 129 Xe 131 I Tổng hợp 8,0207 ngày  - 0,194 131 Xe 128 I Tổng hợp 25 phút Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Iot cũng giống như Cl2, Br2 nó có thể tạo nhiều hợp chất với các nguyên tố hóa học, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác trong nhóm VIIA và iot có tính chất hơi giống với kim loại. Iot tan trong các dung môi hữu cơ: Nếu dung môi hữu cơ là các hợp chất không chứa oxi như CHCl3, CCl4, CS2, C6H6, etxăng... tạo thành dung dịch màu tím; nếu dung môi hữu cơ trong phân tử có chứa oxi như rượu, ête, xêton... tạo thành dung dịch màu nâu. Iot hòa tan ít trong nước (ở 25oC độ tan của I2 trong nước là 0,34 g I2/l) tạo ra dung dịch màu vàng. Iot tan nhiều trong dung dịch nước có chứa I- vì có phản ứng I2 +I - = I3 - , dung dịch I3 - có màu nâu và có tính chất của một hỗn hợp gồm I2 và I - . Iot có phản ứng với dung dịch tinh bột loãng tạo dung dịch màu xanh, màu xanh sẽ biến mất khi đun nóng dung dịch, nhưng để nguội màu xanh sẽ xuất hiện trở lại. dung dịch tinh bột loãng được dùng làm chỉ thị để nhận biết và chuẩn độ iot Hợp chất của iot thường gặp là các muối natri và kali: NaI, KI, NaIO3, KIO3,... 1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa ngƣời [1],[2] Đối với con người iot là nguyên tố vi lượng cực kỳ quan trọng. Trong cơ thể người, iot chỉ chiếm 4.10-5% trọng lượng cơ thể (15-23mg), nhưng nó đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của cơ thể cả về thể chất lẫn trí tuệ. Trên 75% iot trong cơ thể tập trung ở tuyến giáp, phần còn lại được phân bố trong các mô tuyến vú, dịch tiêu hóa, thận, nước bọt. Iot tồn tại ở dạng I- hoặc gắn với protein vận chuyển lưu thông trong cơ thể. Chức năng quan trọng nhất của iot là tham gia tạo hocmon T3 (triiotothyronin) và T4 (thyroxin). Hocmon tuyến giáp đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa phát triển cơ thể, hoạt động của hocmon tuyến giáp rất cần cho sự phát Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 triển bình thường của não, làm tăng quá trình biệt hóa của tế bào não và tham gia vào chức năng của não bộ. Chính vì vậy các hocmon tuyến giáp T3 và T4 rất cần cho sự phát triển chức năng của não và hệ thống thần kinh. Không đủ iot để tạo hocmon tuyến giáp sẽ gây ra rối loạn nội tiết, các rối loạn này được biểu hiện thành các chứng bệnh đần độn, thiểu năng tuyến giáp và bệnh bướu cổ [3], [4], [5], [6]. Bệnh đần độn xảy ra trong quá trình phát triển của bào thai, thiếu iot gây ra hiện tượng sẩy thai liên tiếp, thai chết lưu hoặc đứa trẻ sinh ra bị đần độn do não bị tổn thương vĩnh viễn, thần kinh, trí tuệ và thể chất chậm phát triển, có thể gây ra câm, điếc, lùn, khả năng tư duy học tập kém v.v... Thiểu năng tuyến giáp do cơ thể không nhận đủ hocmon tuyến giáp do lượng hocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra bệnh với những biểu hiện chậm chạp, lờ đờ, buồn ngủ, da khô và táo bón. Bệnh bướu cổ là hiện tượng tuyến giáp to hơn bình thường, lượng hocmon tuyến giáp trong máu thấp, sinh ra nhiều hocmon kích thích tuyến giáp làm cho tuyến giáp phình to thành bướu. Theo khuyến nghị của tổ chức y tế mỗi ngày người trưởng thành cần 150g iot, phụ nữ có thai 175g, phụ nữ cho con bú 200g. Liều lượng lên tới 1000 g iot/ ngày có thể coi là an toàn. Iot có trong thực phẩm tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: I-, dạng iot vô cơ tự do, dạng hữu cơ... Iot được dùng làm thuốc khử trùng, dung dịch iot trong cồn có nồng độ 3% dùng để khử trùng vết thương. Các đồng vị của iot được sử dụng nhiều trong hóa hữu cơ, ngành y. Đồng vị 128I dùng trong y tế để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyến giáp, đồng vị 131I được dùng để điều trị ung thư tuyến giáp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 1.1.4. Tình trạng thiếu Iot trên thế giới và ở Việt Nam Trong môi trường iot phân bố không đồng đều. Hàm lượng gần đúng của iot trong các thành phần môi trường được trình bày trong bảng 1.2. Bảng 1.2: Sự phân bố hàm lƣợng iot trong môi trƣờng đất nƣớc và không khí [7] Môi trƣờng Nồng độ (ppm) %I Không khí 0,002 2.10 -8 - 2.10 -7 Nước sông 0,001 10- 7 Nước biển 0,01 10 -6 - 10 -5 Than bùn 3,4 3,4.10 -4 Đất 1,8 1,8. 10-4 Khoáng 0,3 3.10 -5 Những khu vực đất liền càng xa đại dương càng có nguy cơ thiếu hụt iot lớn. Sự thiếu hụt iot nghiêm trọng xảy ra trên miền núi cao, cũng có khi xảy ra ở vùng hay bị lũ lụt hoặc đồng bằng có các sông lớn. Vòng tuần hoàn của iot trong môi trường có thể mô tả như sau: iot dễ bị rửa trôi từ đất đi vào các nguồn nước rồi ra biển. Từ nước biển iot theo nước bốc hơi đi vào không khí. Một phần iot được trở lại đất, nước theo mưa, lượng iot được bổ sung theo mưa không đủ, vì vậy đất và nước ở nhiều vùng luôn thiếu iot, đặc biệt là các vùng núi cao. Các sản phẩm nông nghiệp như lương thực, thực phẩm, các gia súc chăn nuôi... ở các vùng này cũng mang dấu ấn thiếu iot. Con người sinh sống bằng các loại sản phẩm đó cũng chịu hậu quả thiếu iot, mắc chứng bệnh chung là bướu cổ. * Trên thế giới, theo đánh giá của WHO và UNICEF có khoảng 29% dân số thế giới (1570 triệu người) có nguy cơ thiếu iot, trong đó ít nhất có 655 triệu người bị tổn thương não; 11,2 triệu người bị đần độn [8], [9]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Hiện nay có 110 nước có vấn đề thiếu iot ở các vùng Mỹ La tinh, Châu Âu, vùng Andit và Himalaya nơi mà iot bị sói mòn bởi mưa và băng. Tại Trung Quốc năm 1978 có làng tới 80% người dân mắc bệnh bướu cổ, 11% bị đần độn. Tại vùng núi Jawa (indonexia) lượng iot trung bình thấp, có tới 70% người bị mắc bệnh bướu cổ (1972). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 * Ở Việt Nam sự thiếu hụt iot ở mức trầm trọng. Năm 1993, UNICEF và bệnh viện nội tiết trung ương tiến hành khảo sát tại một số điểm ngẫu nhiên trên toàn quốc bằng cách khám bướu cổ và xác định lượng iot niệu, kết quả cho thấy 94% dân số bị thiếu iot [10]. Cũng theo số liệu của UNICEF [11] năm 1993 về tỷ lệ bướu cổ và lượng iot niệu đã được thống kê trên bản đồ. A = Tỷ lệ bướu cổ (%) B Iot niệu (g/dl) Dựa theo kết quả khảo sát cho thấy, các tỉnh Lao Cai, Sơn La, Cao Bằng, Yên Bái, Nghệ An là những tỉnh có số người mắc bệnh bướu cổ cao. Đánh giá mức độ thiếu iot theo iot niệu được trình bày trong bảng 1.3. Bảng 1.3: Phân loại mức độ rối loạn thiếu Iot Iot niệu (g / dl) Mức độ rối loạn thiếu iot < 2 Nặng Đủ 2 - 4,9 Trung bình 5 - 9,9 Nhẹ > 10 Đủ 1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU (SẮC KÝ - CHIẾT) 1.2.1. Các phƣơng pháp sắc ký Nguyên tắc của phương pháp sắc ký [12] là quá trình tách liên tục từng phần hỗn hợp các chất do sự phân bố không đồng đều của chúng giữa pha tĩnh và pha động khi cho pha động đi xuyên qua pha tĩnh. Chất lượng và hiệu quả tách được biểu diễn bằng phương trình Van- Demter, chiều cao đĩa lý thuyết của một cột H phụ thuộc vào tốc độ pha động. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 CU U B AH  Trong đó: A: Hệ số khuyếch tán xoáy của các phân tử chất B: Hệ số khuyếch tán phân tử C: Tốc độ trao đổi giữa 2 pha U: Tốc độ tuyến tính của pha động Chiều cao H càng nhỏ thì hiệu quả tách càng lớn. Tổng số đĩa lý thuyết của một cột tách n được tính bằng chiều dài l của cột (cố định) chia cho chiều cao đĩa lý thuyết H.  l n H Phương pháp sắc ký được phân chia như sau: - Theo cơ chế tách (hấp phụ, phân bố, trao đổi ion) - Theo sự phân loại các pha trong sắc ký (lỏng - lỏng, lỏng - khí, lỏng - rắn). - Theo công cụ sử dụng để tiến hành (sắc ký bản mỏng, sắc ký khí, sắc ký lỏng hiệu năng cao). 1.2.1.1. Sắc ký bản mỏng Quá trình tách hợp chất bằng sắc ký bản mỏng xảy ra khi cho pha động di chuyển qua pha tĩnh. Chất hấp phụ trong pha tĩnh ở sắc ký bản mỏng được rải thành một lớp mỏng trên tấm kính hoặc tấm kim loại. Các cấu tử được dịch chuyển trên lớp mỏng theo hướng pha động với tốc độ khác nhau. Kết quả thu được một sắc đồ trên lớp mỏng [12]. Các đại lượng đặc trưng cho sắc ký lớp mỏng là: * Hệ số di chuyển Rf: là tỉ số của khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tâm vệt sắc kí (I) và khoảng cách từ tuyến xuất phát tới tuyến dung môi (Io): 0 f I R I O  R  1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 Giá trị Rf đặc trưng cho sự tương tác giữa hoạt chất - dung môi - chất hấp thụ. Để đánh giá khả năng tách các vệt trên sắc đồ ta dùng 2 đại lượng sau: + Rf là hiệu giá trị Rf của 2 cấu tử lân cận nhau. + K là hệ số tách được tính bằng tỉ số hệ số phân bố của 2 cấu tử A (KA) và B (KB): A B K K K  * Chất hấp phụ (pha tĩnh) được sử dụng trong sắc kí bản mỏng gồm silicagen, oxit nhôm, xenlulô, tinh bột, nhựa trao đổi ion. * Dung môi (pha động) dùng để chạy sắc ký bản mỏng, thường là dung môi hữu cơ hay hỗn hợp dung môi hữu cơ, chẳng hạn như heptan; CHCl3 hoặc hỗn hợp heptan - clorofom, propanol - CHCl3 - benzylamin [13], [14]. Ở nước ta sắc ký bản mỏng được áp dụng nhiều trong phân tích môi trường, nhưng chưa có công trình nào áp dụng cho việc tách iot [13]. Trên thế giới, phương pháp sắc ký lớp mỏng đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu, và cũng được sử dụng trong phân tích iot [13]. 1.2.1.2. Sắc ký khí Là quá trình tách các chất trong cột tách ở trạng thái khí, chất mang mẫu là chất khí. Vì vậy chỉ có thể tách được hỗn hợp các khí, nếu là hỗn hợp chất lỏng hay chất rắn thì phải hoá khí đã. Thường chỉ tách được các chất rắn dễ hoá khí (ở = 2500C) [12]. Trong sắc ký khí, pha tĩnh là chất rắn, còn pha động là một chất khí hay hỗn hợp khí. Chất khí này mang khí cần phân tích vào cột để thực hiện quá trình tách, nó chuyển động liên tục trong suốt quá trình tách với tốc độ xác định. Pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên tương tác cần thiết để tách các cấu tử khỏi nhau. Sự thay đổi pha tĩnh và các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 thông số làm việc sẽ ảnh hưởng đến tương tác giữa khí mang, chất mang rắn và cấu tử cần tách. Khí mang dùng trong sắc ký thường là N2, H2, He… để phân tích lượng vết, khí mang phải tinh khiết (99,99%). Vật liệu làm cột trong sắc ký khí có thể làm bằng kim loại hay thuỷ tinh. Phương pháp sắc ký khí là một trong những phương pháp hiện nay được sử dụng nhiều trong phân tích môi trường, nó có thời gian phân tích nhanh, độ nhạy cao, hiệu quả tốt. Bonner và các cộng sự đã dùng muội grafit có diện tích bề mặt riêng 100m2/g làm chất nhồi cột. Dùng cột này phát hiện được các khí độc có chứa lưu huỳnh như: SO2, H2S, (CH3)2S…với hàm lượng chỉ mấy chục ppb. Phương pháp sắc ký khí cũng được dùng để xác định thành phần dầu mỏ và các sản phẩm của chúng. Ngoài ra cũng được dùng để phân tích lương thực, thực phẩm, các loại dược phẩm.v.v... 1.2.1.3. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Phương pháp này dùng các chất nhồi cột nhỏ mịn, cột cũng có kích cỡ nhỏ nên để thực hiện quá trình tách, phải dùng áp xuất cao để đẩy chất lỏng qua cột. Chính những điều kiện đó làm cho phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn so với sắc ký lỏng cổ điển đó là tốc độ nhanh, độ tách tốt, độ nhạy cao (ví dụ dùng detector UV - VIS thì độ nhạy đạt 10-9g, dùng detector huỳnh quang, điện hoá đạt 10-12g) cột tách dùng được nhiều lần, mẫu thu lại dễ vì không bị phá huỷ [12], [15]. HPLC được sử dụng rất rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác nhau. HPLC có khả năng tách được cả các hợp chất. + Các hợp chất cao phân tử, ion thuộc các đối tượng sinh học, y học + Các hợp chất không bền + Các hợp chất dễ nổ, kém bền nhiệt, v.v… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 Phương pháp HPLC là một trong những phương pháp tách, xác định iot và các nguyên tố halogen tốt nhất trong các phương pháp phân tích hiện đại, đạt độ nhạy, độ chính xác cao, có thể xác định nhiều chất trong cùng một mẫu. 1.2.2. Phƣơng pháp chiết Hàm lượng iot trong đất, nước, lương thực, thực phẩm nói chung rất thấp cỡ ppb - ppm, vì vậy người ta thường dùng phương pháp chiết để làm giàu, tăng độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác của phép xác định. Nguyên tắc của phương pháp chiết dựa trên sự tách chất bằng các dung môi hữu cơ, do độ tan của chất trong các dung môi khác nhau. Nếu hoà tan chất A vào 2 dung môi không trộn lẫn (thường là nước - nc và dung môi hữu cơ - hc), khi cân bằng nồng độ chất A trong 2 dung môi sẽ tuân theo định luật phân bố Nerst: “ở một áp xuất và nhiệt độ nhất định, nếu chất tan A không phân li hoặc liên hợp trong 2 dung môi thì tỷ số nồng độ chất tan trong 2 dung môi là một hằng số (gọi là hằng số phân bố D0).     hc o nc A D A  Trong đó [A] nc, [A] hc là nồng độ cân bằng của chất A trong pha nước và pha hữu cơ. D0 càng lớn thì chất chuyển vào pha hữu cơ càng nhiều. Một cách chính xác. nc hc A A o a a D  aAhc, aAnc là hoạt độ của chất A trong tướng hữu cơ và tướng nước. Ngoài hằng số phân bố D0, người ta còn dùng khái niệm độ chiết R. Độ chiết R được xác định bằng tỉ số giữa khối lượng G’ của chất chiết A so với khối lượng ban đầu G của nó. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 ' o o G D %R 100% 100% G D r      Trong đó: nc hc V r V  ; Vnc và Vhc là thể tích pha nước và pha hữu cơ (ml) Người ta chia chất chiết A ra làm các loại sau: * Chất chiết A không điện ly, khi đó sự phân bố A vào 2 tướng: Anc Ahc Ở trạng thái cân bằng, hằng số phân bố và độ chiết được tính theo các công thức đơn giản trên. * Chất chiết A là chất điện li Khi chất chiết A là chất điện ly ví dụ A là một axit yếu, quá trình phân bố trở nên phức tạp và phương trình cân bằng giữa 2 pha: HAnc HAhc H + + A -           nc H A Ka HA (hằng số phân ly của axit)    0  hc nc HA D HA ; + 0 100 1 r [H ] D   a R K Hệ số phân bố trong trường hợp này là tỷ số nồng độ tất cả các dạng trong pha hữu cơ và tất cả các dạng trong pha nước. hc 0 nc + [HA] [HA] [A] 1 [H ]     a D D K Nếu [H+ ] >> ka thì Ka/[H+] = 0 khi đó D = D0 Tương tự như vậy khi A là một bazơ yếu ta cũng tính được D và R của dung dịch kiềm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 * Chiết chất lưỡng tính Hằng số phân bố và độ chiết của chất điện ly lưỡng tính phụ thuộc vào pH khá phức tạp vì chất điện li lưỡng tính sẽ tồn tại ở nhiều dạng trong cả 2 pha. Khi ở trạng thái cân bằng, khối lượng G của chất điện ly lưỡng tính A là: G =  [Ayx ] hc. Vhc +  [A y x ] nc. Vnc y x hc hc (A ) .V R G   Hằng số phân bố D sẽ được tính theo độ phân li và tồn tại cụ thể từng chất giữa 2 pha. * Chiết tập hợp liên hợp ion Việc chiết liên hợp ion chỉ xảy ra ở pH xác định và tập hợp ion chỉ có khả năng thực hiện ở pH mà tại đó các thành phần (tức axit hay bazơ) đồng thời tồn tại. Để đảm bảo chiết tốt, chất bị chiết phải bị solvat hoá yếu bởi các phân tử H2O và tan tốt trong dung môi chiết. Chất bị chiết là liên hợp ion thì nó bị chiết càng tốt nếu những cation và anion trong thành phần càng kị nước. Những liên hợp ion tạo bởi một cation và một anion và đặc biệt là ion một điện tích luôn bị chiết tốt hơn những liên hợp ion có thành phần khác. Bằng tính toán người ta thấy có thể chiết các ion vô cơ một cách thuận lợi bằng cách cho nó liên kết với các phối tử hữu cơ để tạo thành những tập hợp ion mà trên mỗi đơn vị điện tích có khoảng 10-15 nguyên tử cabon. Người ta chia chiết liên hợp ion thành mấy loại sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17              N N Co 2+ SCN- 2 SbCl6 _              + N(C 2 H 5 ) 2(C2H5)2N +              Nguyªn tè cã mµu Phèi tö Anion v« c¬ kh«ng mµu (1) Nguyªn tè kh«ng mµu Phèi tö Anion h÷u c¬ cã mµu (2) Nguyªn tè Thuèc thö h÷u c¬ cã gèc SO3 - Cation h÷u c¬ (3) Anion phøc cña Kim lo¹i Cation h÷u c¬ (4) Co 2 SO 3 O O=N SO 3 _ _ + N                           _ N O I I Er 4 +              COOC 2 H 5 HN NHO Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Phản ứng tạo liên hợp ion là cơ sở của các phương pháp trắc quang, chiết trắc quang, huỳnh quang xác định nhiều kim loại. Nói chung các liên hợp ion thường có hệ số hấp thụ mol tương đối lớn nên rất nhạy vì vậy cho phép xác định lượng rất nhỏ các chất. 1.3. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH LƢỢNG IOT 1.3.1. Phƣơng pháp chuẩn độ [16] Nguyên tắc chung của phương pháp này là chuyển tất cả các dạng của iot có trong mẫu phân tích về dạng I-, sau đó dùng iodat IO-3 để oxi hoá I - về dạng I2, chuẩn độ lượng I2 giải phóng bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. 5KI + KIO3 + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 Phương pháp này có độ nhạy thấp, chỉ dùng để phân tích iot với hàm lượng lớn 5 - 50mg. Ưu điểm của phương pháp này là dễ thao tác, không cần máy móc đắt tiền, nhanh. Zhao Guiging và cộng sự [17] đã lắp hệ thống chuẩn độ tự động; ghép nối với máy tính, tìm cách chuẩn độ Cl-, Br -, I- trong nước đạt độ nhạy và độ lặp lại cao. 1.3.2. Phƣơng pháp đo phổ hấp thụ phân tử (Phƣơng pháp UV-VIS) Nguyên tắc của phương pháp này là chuyển các dạng iot có trong mẫu phân tích về dạng I-, sau đó dùng NaNO2 oxi hoá I - thành I2, chiết I2 sinh ra bằng CCl4, toluen…, sau đó đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở max = 657nm. Bằng phương pháp chiết này đã làm tăng độ nhạy lên đến 10-6 mol/l. [18] Bulinski R và cộng sự [19] đã dùng N- N’ di (- Hidroxipropyl) - o - phenylene diamin xác định iot trong sữa và trong khí, phương pháp này có độ nhạy cỡ ppm và hàng chục ppb. Salinao F và cộng sự [20] đã dùng 2- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 oximiodimedone và dithiosemicacbazon làm thuốc thử để xác định IO-3 và BrO3 - ; đo ở bước sóng 400nm, phương pháp xác định được 0,24 - 5g IO3 - /ml và 0,16 - 3,6g BrO-3/ml. Cục bảo vệ môi trường và hiệp hội bảo vệ sức khoẻ Hoa Kỳ đã xác định I- bằng cách dùng KHSO5 oxi hoá chọn lọc thành I2, I2 sinh ra cho phản ứng với 4, 4’,4’’ - metyliclynetris (N-N-dimetylanilin) (thường gọi là thuốc thử Leueo Crystal Violet- không màu) tạo thành hợp chất màu tím đậm. Phương pháp này đã được dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định iot. Phức hấp thụ cực đại ở  = 592nm và khoảng tuân theo định luật Lambert- beer là 50 - 600 g/l Để xác định vi lượng iot người ta thường dùng phương pháp trắc quang động học xúc tác dựa trên phản ứng oxi hoá khử giữa Ce (IV) và As (III) trong môi trường axit. [21] Ce (IV) + As (III) 2 4 I H SO Ce (III) + As (V) (màu da cam) (không màu) (không màu) (không màu) Hàm lượng iot trong mẫu được xác định bằng sự giảm độ hấp thụ quang. ( = 370nm) A của dung dịch trước và sau phản ứng với thời gian cố định, khi có mặt chất xúc tác là iot, A tỷ lệ với nồng độ của iot trong dung dịch. Người ta cũng dựa vào phản ứng giữa clopromazin với H2O2[22]. Khi có mặt iot tạo ra sản phẩm trung gian có màu đỏ, bền trong môi trường axit và hấp thụ cực đại tại  = 525nm. Tốc độ phản ứng tỷ lệ với nồng độ I- trong dung dịch.Phương pháp này có ưu điểm là xác định được riêng rẽ các dạng I -, IO - 3 và được sử dụng rộng rãi để phân tích iot trong mẫu nước. Phương pháp này ít được sử dụng để phân tích iot trong các đối tượng lương thực và thực phẩm bởi vì trong các đối tượng này rất phức tạp, làm giảm hiệu ứng xúc tác của iot. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 1.3.3. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP - AES) và phổ khối plasma (ICP - MS) Với phương pháp ICP - AES, mẫu sau khi chuyển thành dung dịch, được bơm trực tiếp vào nguồn kích thích plasma (ICP) có nhiệt độ khoảng 6000 0 C, ở nhiệt độ đó mẫu bị nguyên tử hoá hoàn toàn và bị kích thích rồi phát ra bức xạ có bước sóng xác định. Đo cường độ bức xạ (Ipx) tại bước sóng đặc trưng cho nguyên tố cần xác định (là iot), từ đó suy ra hàm lượng của iot có trong mẫu. Với phương pháp ICP - MS, mẫu cũng được bơm trực tiếp vào nguồn plasma ICP, ở đó nguyên tử đã bị ion hoá, các dòng ion được đưa vào hệ phân tích khối lượng để tách các ion dựa vào tỷ số m Z (m, z là khối lượng và điện tích ion). Dòng ion sau khi tách được đưa vào detector để chuyển thành tín hiệu định lượng. Tác giả [23] đã dùng phương pháp ICP - MS để định lượng iot trong nước tiểu với khoảng tuyến tính 0,1 - 10g I-/dl. Phương pháp ICP - MS cũng như phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) được xem là phương pháp “chuẩn vàng” để định lượng vết và siêu vết iot 1.3.4. Phƣơng pháp điện hoá 1.3.4.1. Phương pháp điện cực chọn lọc ion [24] Điện cực chọn lọc ion dùng trong phương pháp đo thế để định lượng iot là điện cực màng rắn, được chế tạo từ AgI/Ag2S, có cấu trúc như sau: Ag / AgCl/KI 0,1M/ màng rắn AgI + Ag2S / dung dịch phân tích / KCl/AgCl/Ag. Thế đo được phụ thuộc vào lg [I-]. Phương pháp này bị Cl- và SO3 2- cản trở vì vậy phải tách các ion này khỏi dung dịch trước khi đo. Trong quá trình đo iot, điện cực thường bị một màng bao phủ nên phải làm sạch màng phủ trên điện cực. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 Phương pháp này được dùng để xác định iot trong H2O. Có một số tác giả dùng để xác định iot trong nước tiểu, sữa nhưng kết quả kém chính xác. 1.3.4.2. Phương pháp cực phổ dòng một chiều (DC) Trong phương pháp này, người ta chuyển iot trong mẫu thành IO-3 sau đó ghi cực phổ DC của ion IO3 - trong nền NaCl hay KCl. IO3 - bị khử trên cực giọt thuỷ ngân theo phản ứng. IO3 - + 6H + + 6e = I - + 3H2O Quá trình phản ứng điện hoá có sự tham gia của 6e nên phương pháp này có độ chính xác khá cao. Phương pháp này cho phép xác định những nồng độ iot cỡ 10-6 M. 1.3.4.3. Phương pháp cực phổ dòng xoay chiều (AC) Phương pháp này dựa vào tính thuận nghịch của quá trình oxi hoá I - thành I2. 2I - + 2e I2 Chiều cao pic tỷ lệ với nồng độ I-. Dùng phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm để định lượng I-. 1.3.4.4. Phương pháp Von - ampe hoà tan [25] Trong phương pháp này, I- được tích luỹ trên bề mặt điện cực giọt thuỷ ngân tĩnh ở dạng Hg2I2 bằng một thế điện phân trong một thời gian nhất định. Sau đó Hg2I2 tích luỹ được hoà tan bằng quét thế catot. Quá trình hoà tan điện hoá sẽ tạo pic ở thế - 0,33v (với điện cực so sánh là điện cực calomen). Chiều cao của dòng pic hoà tan Hg2I2 tỷ lệ với nồng độ I - trong dung dịch. Phương pháp này xác định được I- trong khoảng 0,13 - 10,2g I-/l. Anion S 2- cản trở phép xác định, loại trừ S2- bằng cách axit dung dịch để S2- tạo thành H2S, rồi sục không khí để đuổi hết H2S, sau đó chỉnh pH dung dịch về 8 rồi mới tiến hành phân tích. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 Phương pháp Von -ampe hoà tan có thể xác định lượng nhỏ iot, cho kết quả nhanh, chính xác, độ lặp lại cao. Song phương pháp này không được dùng để phân tích các mẫu lương thực và thực phẩm vì ảnh hưởng của nền quá lớn, kết quả phân tích không chính xác. Chủ yếu là dùng để phân tích I - trong nước. 1.3.5. Phƣơng pháp kích hoạt nơtron (NAA) [26] Trong phương pháp này, người ta thường dùng đồng vị phóng xạ của iot 128I có thời gian bán huỷ ngắn (25 phút) để phân tích iot. Nguyên tắc của phương pháp này là dùng một chùm nơtron kích hoạt vào mẫu phân tích và đo bức xạ gama được giải phóng bởi 128I. Giới hạn phát hiện của phương pháp này khoảng 91 ppb. Mặc dù phương pháp kích hoạt nơtron có độ nhạy cao, nhưng ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm là rất lớn như 56Mn, 27Mg, 24Na, 28Al và 43K. Các nguyên tố phóng xạ này cũng phát ra mức năng lượng như 128I. Để loại trừ ảnh hưởng của các nguyên tố phóng xạ trên, người ta thường nghiên cứu sử dụng các nguồn kích hoạt và thời gian kích hoạt khác nhau. 1.4. MỘT SỐ KỸ THUẬT VÔ CƠ HOÁ MẪU ĐỂ XÁC ĐỊNH IOT 1.4.1. Kỹ thuật vô cơ hoá ƣớt Nguyên tắc chung của kỹ thuật này là dùng các axit mạnh, các axit có tính oxi hoá mạnh, hỗn hợp các axit hoặc hỗn hợp axit đặc và một chất oxi hoá để phân huỷ mẫu. Để xác định iot trong thực phẩm, tác giả Takashi [27] đã sử dụng hỗn hợp HNO3 13M + HClO4 9M + H2SO4 18M đun ở nhiệt độ 230 0C để vô cơ hoá mẫu. Sau đó iot được xác định dựa trên hiệu ứng xúc tác của phản ứng giữa Clopromazin với H2O2 trong môi trường H2SO4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 Phương pháp vô cơ hoá ướt không phù hợp cho phân tích hàng loạt mẫu vì thời gian xử lý kéo dài, phải sử dụng một lượng lớn axit nên có nguy cơ bị nhiễm bẩn. 1.4.2. Kỹ thuật vô cơ hoá bằng lò vi sóng [28] Cơ chế của sự phân huỷ mẫu bằng lò vi sóng là sử dụng năng lượng vi sóng để đun nóng dung môi và mẫu được đựng trong bình kín. Phân huỷ mẫu bằng lò vi sóng, lượng axit dùng ít hơn, thời gian phân huỷ ngắn hơn, đảm bảo chất phân tích không bị mất và không bị nhiễm bẩn do môi trường bên ngoài. 1.4.3. Kỹ thuật vô cơ hoá khô [28] Kỹ thuật vô cơ hoá khô là kỹ thuật nung mẫu trong lò nung nhiệt độ 4500 - 750 0 (tuỳ thuộc vào bản chất và liên kết từng loại mẫu mà chọn nhiệt độ thích hợp). Khi nung các chất hữu cơ có trong mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và hơi H2O. Sau khi nung, cặn hoà tan còn lại được xử lý tiếp bằng dung dịch axit hay muối phù hợp để chuyển hết chất phân tích trong cặn hoà tan vào dung dịch, sau đó xác định chất phân tích theo phương pháp đã chọn. - Kỹ thuật vô cơ hoá khô gồm 2 loại: * Vô cơ hoá khô không dùng tác nhân vô cơ hoá mẫu Là quá trình xử lý sơ bộ mẫu bằng cách nung mẫu ở một nhiệt độ thích hợp trong một thời gian nhất định để phá vỡ cấu trúc dạng ban đầu của mẫu phân tích, đốt cháy các chất hữu cơ để chuyển nó sang một hợp chất khác đơn giản, dễ tan bằng các dung môi thích hợp (dung dịch axit, kiềm) để đưa hoàn toàn chất cần phân tích vào dung dịch, sau đó xác định chất phân tích theo phương pháp đã chọn. Phương pháp này không dùng được đối với những chất dễ bay hơi khi nung, làm mất một lượng chất phân tích, kết quả sẽ sai. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 * Vô cơ hoá khô có dùng tác nhân vô cơ hoá mẫu Đó là quá trình xử lý mẫu nhờ tác dụng của nhiệt (500 - 7000C) và có thêm các tác nhân vô cơ để giảm nhiệt độ nung, hạn chế sự mất mát của một số nguyên tố. Để xác định iot trong các mẫu sinh học, người ta thường dùng phương pháp vô cơ hoá khô bằng cách nung mẫu ở nhiệt độ  6000C với các tác nhân vô cơ hoá như: KOH, K2CO3, Na2CO3 + ZnO4, Na2CO3 + KNO3, KClO3 + Glycin + Na2CO3… Sau khi nung, hoà tan mẫu bằng dung dịch axit, lọc lấy dung dịch để định lượng iot. Chú ý khi lọc dung dịch không dùng giấy lọc Whatman vì giấy lọc này có thể hấp phụ iot. 1.5. KẾT LUẬN PHẦN TỔNG QUAN Iot là một nguyên tố vi lượng quan trọng trong dinh dưỡng người và động vật nói chung. Trong cơ thể người iot được phân bố ở nhiều tổ chức khác nhau như máu, sữa, nước bọt, nước tiểu, tóc… Thiếu iot sẽ gây rối loạn cơ thể, biểu hiện qua một số chứng bệnh như bướu cổ, đần độn, thần kinh… Mỗi ngày mỗi người cần 200g iot Nguồn cung cấp iot cho người là nước sinh hoạt, lương thực, thực phẩm. Để đánh giá vi lượng iot trong nước, đất, lương thực thực phẩm. Cần phải phân tích thường xuyên. Phương pháp phân tích không những có độ chính xác, độ nhạy cao mà còn phải phù hợp với cơ sở vật chất hiện có trong nhiều phòng thí nghiệm. Với lý do trên chúng tôi chọn phương pháp tạo phức màu của iot với thuốc thử Fucsin bazơ rồi đo bằng các máy đo màu thông thường mà hầu hết các phòng thí nghiệm ở cơ sở đều có. Theo chúng tôi nghĩ hướng giải quyết này có thực tế hơn mặc dù độ nhạy của phương pháp này có kém hơn so với các phương pháp phân tích hiện đại như AAS, AES, điện hoá, kích hoạt nơtron, động học xúc tác.. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM Để đánh giá mức độ thiếu hụt iot đối với con người, cần phân tích để đánh giá hàm lượng iot có trong đất, nước và trong lương thực, thực phẩm. Với mục đích đó, đồng thời để xây dựng được phương pháp phân tích có thể sử dụng rộng rãi, trong luận văn này chúng tôi đặt ra nhiệm vụ sau: 1- Nghiên cứu phương pháp đo quang để phân tích hàm lượng iot bằng phản ứng đơn giản dễ thực hiện. 2- Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích iot trong một số đối tượng môi trường: đất, nước, thực phẩm. 3- Dùng phương pháp thêm và phương pháp thống kê xác suất để đánh giá các kết quả phân tích thu được. 2.1. DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ - Phễu chiết dung tích 125ml - Các loại bình đựng mức 25ml,… 1000ml. - Pipet các loại - Các dụng cụ thuỷ tinh khác. - Cân phân tích chính xác đến 0,02mg - Máy đo pH - Máy đo độ hấp thụ quang JASCO V - 530 UV - VIS Spectrophotometer của Nhật. Máy thiết kế đo được giải phổ hấp thụ từ 200 -1100nm. Nguồn đèn deterium khi đo phổ tử ngoại (200 - 400nm), nếu đo ở vùng phổ khả kiến (400 - 1100nm) thì dùng đèn halogen. Ánh sáng của nguồn được hội tụ và đi vào bộ phận tạo đơn sắc bởi cách tử và hội tụ ở khe ra. Nguồn sáng này được chia thành hai tia, một tia đi qua dung dịch phân tích, một tia đi qua dung dịch so sánh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 Ánh sáng đi tới detetor chuyển tín hiệu thành tín hiệu điện, sau khi được chỉnh đồng bộ, chuyển thành tín hiệu số đi vào bộ vi xử lý. Tín hiệu sau khi được xử lý bằng bộ vi xử lý và hiển thị dữ kiện dưới dạng số hạng phổ. 2.2. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU - Bản chất của phương pháp mà chúng tôi nghiên cứu là Iot trong môi trường phần lớn nằm ở dạng I-, dùng NaNO2 oxi hoá chuyển về dạng I2. Dưới tác dụng của các bazơ hữu cơ có màu như mêtyl tím, malachit xanh, brilliant xanh, Fucsin bazơ… phân tử iot bị phân cực, sẽ liên kết tĩnh điện với phân tử Fucsin bazơ tạo thành liên hợp ion, màu của liên hợp ion này giống với màu của thuốc thử Fucsin bazơ nhưng Fucsin bazơ là hợp chất phân cực, còn liên hợp ion là hợp chất không phân cực. Vậy ta có thể dùng phương pháp chiết để tách liên hợp ion ra và đo màu, từ đó tính được hàm lượng iot có trong mẫu phân tích. Trên cơ sở lập luận đó, quá trình nghiên cứu của chúng tôi được thực hiện theo các bước sau: - Khảo sát ảnh hưởng pH của môi trường đến quá trình chiết thuốc thử và các dung môi hữu cơ. - Sử dụng phương pháp cố định một thành phần [29] để khảo sát ảnh hưởng pH của môi trường nước đến sự tạo thành hợp chất liên hợp ion và khảo sát lượng thuốc thử tối ưu. - Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất liên hợp ion - Khảo sát khả năng chiết hợp chất liên hợp ion - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành hợp chất liên hợp ion. - Khảo sát khoảng tuyến tính của độ hấp thụ quang A và nồng độ iot. - Sử dụng phương pháp thêm và phương pháp thống kê xác suất để kiểm tra độ đúng và độ chính xác, xác định LOD, LOQ. - Xây dựng quy trình phân tích. - Xác định hàm lượng iot trong mẫu giả và một số mẫu đất, nước, thực phẩm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 2.3. QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM ĐƢỢC TIẾN HÀNH NHƢ SAU 2.3.1. Giới thiệu về Fucsin bazơ 2.3.1.1. Tính chất Fucsin bazơ là những tinh thể xanh lá cây sẫm, sáng ánh Độ hoà tan trong 100g dung môi: nước 0,26g (260C), rượu 5,9g (250C). Tan tốt hơn trong nước nóng cho dung dịch màu hồng, dung dịch này có độ hấp thụ quang cực đại ở  = 487,1nm và 543,9nm. Kết tinh từ dung dịch nước có ngậm 4 H2O. 2.3.1.2. Ứng dụng Dung dịch sunfua Fucsin (thuốc thử anđêhit) dùng để xác định brôm và các chất oxi hoá bằng phương pháp đo quang. Người ta đã nghiên cứu phản ứng màu của fucsin bazơ với SO2[30]. Sử dụng Fucsin bazơ để xác định AuCl-4, TaF5 -… [31] bằng phương pháp chiết trắc quang. 2.3.2. Cơ chế tƣơng tác giữa I2 với các chất màu bazơ hữu cơ Tương tác giữa iot và các chất màu bazơ hữu cơ như tím tinh thể, malachit xanh, brilliant lục, rodanin, fucsin bazơ…không phải là phản ứng trao đổi, axit bazơ hay oxi hoá khử v.v… mà là phản ứng tạo liên hợp ion. Các chất màu bazơ hữu cơ là các chất phân cực mạnh [32], khi chúng tương tác với I2, làm cho phân tử I2 phân cực I + - I - do sự chuyển dời của các điện tử trong phân tử. Hai phân tử chất màu bazơ hữu cơ và iot đều phân cực, các cực trái dấu sẽ hút nhau do lực hút tĩnh điện tạo thành hợp chất liên hợp. Cực dương của phân tử iot đã phân cực tương tác với cực âm của phân tử chất màu bazơ hữu cơ và cực âm của phân tử iot này sẽ tác dụng với cực dương kia của phân tử thuốc thử, bởi vì khoảng cách giữa hai đầu cực của phân tử iot ngắn hơn giữa hai đầu cực của phân tử thuốc thử. Phân tử iot nằm gọn trong lỗ hổng của các phân tử thuốc thử gần như theo cơ chế hấp phụ của lực hút tĩnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 điện tạo thành tổ hợp chất màu bazơ - iot. Tổ hợp liên hợp màu này dễ dàng bị chiết bởi các dung môi như benzen, toluen, diclometan, dicloetan, tetracloruacacbon… Trong khi đó các phân tử thuốc thử lại phân cực nên chúng không bị chiết bởi các dung môi này. Lợi dụng tính chất này ta có thể dùng các dung môi không phân cực để chiết tách hợp chất liên hợp ion giữa iot với chất màu bazơ hữu cơ khỏi thuốc thử dư. Chính vì vậy phản ứng này có độ chọn lọc tốt. 2.3.3. Các thực nghiệm khảo sát 2.3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến sự chiết của Fucsin bazơ bằng các dung môi hữu cơ Lấy 3ml dung dịch fucsin bazơ vào dãy phễu chiết, sau đó thêm vào mỗi phễu 5ml dung dịch đệm có pH = 1, 2, 3, 4, 5, 6. Thêm nước cất đến thể tích 25ml. Thêm cẩn thận 5ml dung môi hữu cơ, đậy phễu chiết bằng nút nhám, lắc kỹ trong một phút. Để yên để tách pha. Tách pha hữu cơ vào bình định mức 25ml. Tiến hành chiết lại 2 lần nữa, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ. Thêm dung môi hữu cơ tới vạch, lắc và trộn đều. Đo độ hấp thụ quang (A) của dịch chiết Fucsin bazơ tại bước sóng hấp thụ cực đại của hợp chất fucsin bazơ - iot. Ghi các kết quả thu được và biện luận trong mục bàn luận kết quả thực nghiệm. 2.3.3.2. Ảnh hưởng pH của môi trường đến sự hình thành hợp chất liên hợp ion giữa fucsin bazơ và iot Chuẩn bị một dãy dung dịch có pH thay đổi, còn tất cả các cấu tử khác đều như nhau. Lấy 5ml dung dịch KI 1mg/l, 1ml dung dịch NaNO2 0,1M. 1ml dung dịch HCl 2M và 3ml dung dịch Fucsin bazơ. Thêm tiếp 1ml NaOH 2M để trung hoà với 5ml dung dịch đệm có pH = 1, 2, 3, 4, 5, 6 vào phễu chiết được đánh số từ 1, 2, 3, 4, 5, 6. Thêm nước cất tới thể tích 25ml và lắc trộn. Tiến hành chiết hợp chất liên hợp fucsin bazơ - iot 3 lần, mỗi lần bằng 5ml Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 dung môi hữu cơ. Dịch chiết được thu vào bình định mức 25ml. Định mức dịch chiết bằng dung môi hữu cơ, lắc trộn đều. Đo độ hấp thụ quang (A) của dung dịch thu được tại bước sóng hấp thụ cực đại của hợp chất liên hợp fucsin bazơ và iot. 2.3.3.3. Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất fucsin bazơ - iot Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn bằng cách lấy vào dãy phễu chiết những lượng dung dịch như sau: Số dung dịch 1 2 3 4 5 6 Thể tích dung dịch KI 1mg/l 0 1 2 3 4 5 Thêm vào mỗi phễu chiết 1ml dung dịch NaNO2 0,1M, 1ml dung dịch HCl 2M lắc trộn, thêm tiếp 3ml fucsin bazơ, thêm tiếp 1ml dung dịch NaOH 2M để trung hoà, 5ml dung dịch đệm pH = 4, pha loãng bằng nước cất đến thể tích 25ml. Tiến hành chiết hợp chất liên hợp fucsin- bazơ- iot 3 lần, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ. Dịch chiết được gom vào bình định mức 25ml. Định mức tới vạch bằng dung môi hữu cơ, lắc trộn đều. Đo độ hấp thụ quang (A) của từng dung dịch trong khoảng bước sóng từ 450 - 600nm. Biểu diễn sự phụ thuộc (A) = f () ta được phổ hấp thụ của dịch chiết. Từ đó xác định được max của hợp chất liên hợp fucsin -bazơ - iot. 2.3.3.4. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào lượng dung dịch HCl 2M Chuẩn bị một dãy phễu chiết, lấy vào lượng HCl 2M từ 0; 0,5; 0,8; 1; 1,5; 2ml, thêm vào mỗi phễu 5ml dung dịch KI 1mg/l, 1ml dung dịch NaNO2 0,1M lắc đều, thêm tiếp vào mỗi phễu 3ml dung dịch fucsin bazơ, dùng dung dịch NaOH 2M vừa đủ để trung hoà lượng axit dư rồi thêm vào mỗi phễu 5ml dung dịch đệm có pH = 4, pha loãng bằng nước cất đến thể Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 tích 25ml. Tiến hành chiết 3 lần, mỗi lần bằng 5ml 1,2 - đicloetan. Dịch chiết được thu vào bình định mức 25ml. Định mức bằng dung môi hữu cơ rồi đo A của dãy dung dịch ở bước sóng max vừa tìm được ở trên. Kết quả thu được sẽ cho thấy lượng axit tối ưu cần dùng. 2.3.3.5. Khảo sát sự phụ thuộc lượng dung dịch NaNO2 0,1M NaNO2 dùng để oxi hoá I - thành I2 vậy lượng NaNO2 dùng bao nhiêu là đủ và khi đủ thì có ảnh hưởng gì không. Chúng tôi thiết lập thí nghiệm sau: Lấy 5ml dung dịch KI 1mg/l cho vào 6 phễu chiết sạch có đánh số thứ tự. Thêm lượng NaNO2 0,1M lần lượt vào các phễu chiết những lượng như sau: 0; 0,2; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 ml. Thêm vào mỗi phễu 1ml dung dịch HCl 2M lắc đều, thêm vào mỗi phễu 3ml dung dịch fucsin bazơ, 1ml dung dịch NaOH 2M để trung hòa, 5ml dung dịch đệm có pH=4. Thêm nước tới 25ml. Tiến hành chiết hợp chất màu 3 lần, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ. Dịch chiết cả 3 lần được gom vào bình định mức 25 ml. Định mức tới vạch bằng dung môi, lắc trộn, đem đo A của dãy dung dịch ở max vừa tìm được ở thí nghiệm trên. 2.3.3.6. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử fucsin bazơ. Để I2 tạo hợp chất liên hợp ion hoàn toàn cần dùng dư thuốc thử fucsin bazơ. Lượng fucsin bazơ dư không bị chiết (thí nghiệm 3.1). Tuy nhiên để khảo sát lượng thuốc thử bao nhiêu thì vừa, chúng tôi tiến hành thí nghiệm sau: Lấy 5ml dung dịch KI 1mg/l, 1ml dung dịch NaNO2 0,1M và 1ml dung dịch HCl 2M cho vào 6 phễu chiết sạch có đánh số thứ tự thêm vào các phễu theo thứ tự lượng dung dịch fucsin bazơ những lượng khác nhau: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3ml, trung hoà dung dịch bằng dung dịch NaOH 2M, thêm 5ml dung dịch đệm có pH = 4. Tiến hành chiết hợp chất màu 3 lần, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ. Gộp dịch chiết cả lại vào bình định mức 25ml, rồi định mức bằng dung môi. Tiến hành đo A của dãy dung dịch. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 2.3.3.7. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của hợp chất màu theo thời gian Lấy 5ml dung dịch KI 1mg/l, 1ml dung dịch NaNO2 0,1M, 1ml dung dịch HCl 2M, 3ml dung dịch fucsin bazơ, lắc đều dung dịch, hoà dung dịch thu được bằng dung dịch NaOH 2M. Thêm 5ml dung dịch đệm có pH = 4. Tiến hành chiết hợp chất màu 3 lần, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ. Dịch chiết thu được định mức thành 25ml rồi đo A của dung dịch theo thời gian (tính từ sau khi chiết xong): 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40 phút. 2.3.3.8. Lập đường chuẩn Tổng hợp tất cả các điều kiện tối ưu mà chúng tôi đã khảo sát được, chúng tôi tiến hành xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc A vào lượng iot. 2.3.3.9. Khảo sát ảnh hưởng của một số cation và anion đến phản ứng Sử dụng các kết quả đã khảo sát được trong các thí nghiệm trên, chúng tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số cation và anion đến phản ứng. Phương pháp nghiên cứu của chúng tôi dựa vào nguyên tắc cố định các điều kiện tối ưu của phản ứng, thêm dần các yếu tố gây ảnh hưởng vào rồi tìm sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của dung dịch theo hàm lượng yếu tố gây ảnh hưởng thêm vào A = f (yếu tố ảnh hưởng). Từ đó biện luận tìm được ở tỷ lệ nào thì yếu tố lạ gây ảnh hưởng cho phản ứng và tìm biện pháp loại trừ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 Chƣơng 3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN Các kết quả ghi trong các bảng là kết quả trung bình của 3 lần đo 3.1. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN SỰ CHIẾT THUỐC THỬ FUCSIN BAZƠ BẰNG CÁC DUNG MÔI Fucsin bazơ là phân tử phân cực nên nó không bị chiết bởi các dung môi hữu cơ không phân cực như Benzen, Tetracloruacacbon… khi chiết Fucsin bazơ bằng tetracloruacacbon (CCl4), pha hữu cơ hoàn toàn không có màu ở tất cả các giá trị pH khảo sát, chứng tỏ Fucsin bazơ không bị chiết bởi CCl4. Khi dung môi hữu cơ là Clorofom (CHCl3), pha hữu cơ chiết được không có màu ở các pH trừ ở giá trị pH = 2, dịch chiết có màu hồng nhạt. Đối với dung môi chiết là diclometan và 1,2 - đicloetan, dịch chiết có màu hồng đậm ở pH  2, ở các pH khảo sát còn lại, dịch chiết có mầu hồng rất nhạt. Khi chiết bằng hỗn hợp dung môi diclometan: clorofom với các tỷ lệ theo thể tích là 1:4; 1:3; 1:2; 1:1; 2:1; 3:1; 4:1 thì cũng chỉ ở pH = 2 lớp chiết mới có màu hồng còn trong môi trường pH từ 3 đến 6 lớp chiết hầu như không có màu. Sự chiết fucsin bazơ bằng các dung môi hữu cơ phân cực phụ thuộc vào pH dung dịch nước được ghi trên các bảng từ 3.1 đến3.3. Bảng 3.1: Giá trị A của dịch chiết Fucsin Bazơ bằng CHCl3 ở các pH khác nhau của dung dịch nƣớc pH 1 2 3 4 5 6 A551nm 0,019 0,040 0,018 0,016 0,018 0,020 Các số liệu ghi trong bảng 3.1 cho thấy, trong khoảng pH khảo sát (từ 1 đến 6) thuốc thử fucsin bazơ hầu như không bị chiết bởi CHCl3 vì các giá trị độ hấp thụ quang A đều nhỏ (trừ ở pH = 2 dung dịch có màu hơi hồng nhạt). Với kết quả này cho thấy nếu chiết bằng CHCl3 thì thuốc thử fucsin bazơ dư không bị chiết, như vậy thuốc thử dư không ảnh hưởng đến quá trình phân tích khi chiết hợp chất màu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Bảng 3.2: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng CH2Cl2 ở các pH khác nhau của dung dịch nƣớc pH 1 2 3 4 5 6 A537nm 0,102 0,196 0,022 0,039 0,045 0,036 Các số liệu ghi trong bảng 3.2 cho thấy, trong khoảng pH từ 3 đến 6 thuốc thử hầu như không bị chiết nên nếu tiến hành thí nghiệm trong khoảng pH này, thuốc thử dư không gây ảnh hưởng, còn ở pH từ 1 đến 2 thì fucsin bazơ có bị chiết vì vậy không nên tiến hành thí nghiệm ở các giá trị pH này. Bảng 3.3: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng 1,2 - dicloetan (C2H4Cl2) ở các giá trị pH khác nhau của dung dịch nƣớc pH 1 2 3 4 5 6 A539nm 0,056 0,159 0,044 0,047 0,048 0,046 Các số liệu ghi trong bảng 3.3. cho thấy fucsin bazơ bị chiết bởi dung môi 1,2- dicloetan ở pH = 2 và ở khoảng pH 3-6 thuốc thử gần như không bị chiết. Ta chỉ nên thực hiện các thí nghiệm trong khoảng pH 3 - 6 thì lượng thuốc thử dư không gây ảnh hưởng cho quá trình phân tích. Chúng tôi dùng dung môi chiết là hỗn hợp CH2Cl2: CHCl3 theo các tỷ lệ về thể tích là 1: 4; 1: 3; 1: 2; 1:1; 2:1; 3: 1 và 4: 1. Kết quả cũng cho thấy chỉ ở pH = 2 lớp chiết mới có màu hơi hồng, còn ở các giá trị pH khác lớp chiết hầu như không màu. Với kết quả thí nghiệm trên khi chiết hợp chất liên hợp Fucsin- bazơ - iot có thể dùng các dung môi trên nhưng tiến hành ở pH trong khoảng 3 - 6 thì lượng thuốc thử dư không gây ảnh hưởng gì cho quá trình phân tích. Chúng tôi chọn pH thí nghiệm bằng 4; dùng dung dịch đệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 3.2. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG pH CỦA MÔI TRƢỜNG NƢỚC ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH HỢP CHẤT MÀU LIÊN HỢP GIỮA FUCSIN BAZƠ VỚI IOT Thí nghiệm được tiến hành như trình bày ở mục 3.2 chương 2 và thu được các kết quả như sau: * Dùng dung môi chiết là Clorofom, độ hấp thụ quang của dung dịch chiết được đo ở bước sóng 551nm, kết quả đo được ghi trong bảng 3.4. Bảng 3.4: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - Iot trong Clorofom ở các pH khác nhau trong môi trƣờng nƣớc pH 1 2 3 4 5 6 A551nm 0,159 0,218 0,246 0,246 0,246 0,246 Các số liệu ghi trong bảng 3.4 cho thấy, ở giá trị pH 1 - 2 độ hấp thụ quang của dịch chiết nhỏ, điều này có thể giải thích như sau: trong khoảng pH này dung dịch có độ axit cao nên thuốc thử Fucsin bazơ ở dạng cation còn ít, tác động phân cực của nó đối với phân tử iot ít nên hợp chất màu liên hợp tạo thành còn ít. Ở pH 3 - 6 giá trị độ hấp thụ quang A đo được gần bằng nhau, chứng tỏ ở các giá trị pH này Fucsin bazơ nằm ở dạng cation hết, chúng phân cực toàn bộ các phân tử iot để tạo thành hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ -iot. Kết hợp với kết quả khi khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự chiết của thuốc thử ở trên, chúng tôi thấy ở pH từ 3 - 6 iot tạo hợp chất màu liên hợp hết với Fucsin bazơ, hợp chất này bị chiết bởi CHCl3, nhưng thuốc thử dư không bị chiết. Điều này rất thuận lợi cho quá trình phân tích, chúng tôi chọn pH = 4 để khảo sát các yếu tố tiếp theo. Để bảo đảm giá trị pH này trong các thí nghiệm chúng tôi dùng dung dịch đệm. * Nếu chiết bằng dung môi diclometan, độ hấp thụ quang của dịch chiết đo tại bước sóng cực đại 537nm, còn nếu dùng dung môi là 1,2 -dicloetan thì đo tại 539nm. Kết quả được ghi trong bảng 3.5 và 3.6. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 Bảng 3.5: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - Iot trong diclometan từ môi trƣờng nƣớc ở các giá trị pH khác nhau pH 1 2 3 4 5 6 A537nm 0,174 0,238 0,271 0,271 0,269 0,270 Bảng 3.6: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot trong 1, 2 - dicloetan ở các pH khác nhau của môi trƣờng nƣớc pH 1 2 3 4 5 6 A539nm 0,150 0,205 0,234 0,235 0,234 0,235 Các giá trị ghi trong bảng 3.5 và 3.6 cho thấy dùng dung môi chiết là diclometan và 1 - 2 dicloetan trong môi trường có pH 3 - 6 iot cũng tạo hợp chất màu liên hợp hết với Fucsin bazơ. Ta có thể dùng các dung môi này để chiết tách hợp chất màu ra khỏi dung dịch và loại trừ các ảnh hưởng khác. 3.3. PHỔ HẤP THỤ CỦA HỢP CHẤT MÀU FUCSIN BAZƠ - IOT Các thí nghiệm được chuẩn bị như trong mục 3.3 của chương 2 Chúng tôi đã tiến hành ghi phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot trong dịch chiết bằng các dung môi như Clofom, diclometan, 1 - 2 dicloetan. Các đường biểu diễn phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot chiết trong các dung môi thì có cực đại hấp thụ khác nhau (chiết bằng CHCl3 thì max = 551nm, chiết bằng CH2Cl2 thì max = 537nm, còn bằng C2H4Cl2 thì max = 539nm) nhưng từng loại dung môi với các nồng độ iot khác nhau đều có cùng một cực đại hấp thụ. Điều đó chứng tỏ hợp chất màu có thành phần không đổi và có độ bền màu tốt, điều này rất có lợi cho phép phân tích. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 Dưới đây chúng tôi trình bày 1 phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp giữa Fucsin bazơ với iot khi chiết bằng diclometan. Khi dùng các dung dịch iot có nồng độ khác nhau. Mặc dù nồng độ iot bằng bao nhiêu các phổ hấp thụ đều có 1 dạng và có cực đại hấp thụ max = 537nm. Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ - iot ở các nồng độ iot khác nhau đƣợc chiết bằng diclometan. 3.4. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG AXIT HCl LÊN PHẢN ỨNG Phản ứng oxi hoá I- thành I2 bằng NO2 - thực hiện trong môi trường axit. NO2 - + 2H + + 2I -  NO + H2O + I2 Vì vậy cần khảo sát để tìm lượng axít tối ưu cần cho sự oxi hoá. Quá trình thí nghiệm được trình bày trong mục 3.4 chương 2. Dưới đây chúng tôi chỉ trình bày kết quả thí nghiệm thu được và biện luận. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào nồng độ axit HCl trong dung dịch được trình bày ở bảng 3.7 (chiết bằng dung môi 1,2 - dicloetan). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) vào nồng độ HCl VHCl 2M (ml) 0 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0 A539nm 0,020 0,130 0,210 0,215 0,210 0,205 Các giá trị ghi trong bảng 3.7 cho thấy độ hấp thụ quang của dung dịch tăng. khi tăng lượng HCl 2M từ 0 đến 0,8 (ml). Từ giá trị 0,8 - 2,0ml thì độ hấp thụ quang của dung dịch hầu như không đổi. Điều đó có thể giải thích như sau, ở nồng độ axít thấp chưa đủ để thực hiện phản ứng oxi hoá hết iodua thành I2 tự do. Khi tăng lượng axít lên ≥ 0,8ml HCl 2M lúc này lượng axit đã đủ để oxi hoá toàn bộ iodua thành I2 nên lượng hợp chất màu trong dung dịch ổn định. Chúng tôi chọn lượng axít cần dùng là 1ml HCl 2M. Sau khi thực hiện phản ứng xong, phải tạo pH của dung dịch nước tối ưu (pH = 4) để thực hiện phản ứng tạo hợp chất màu liên hợp. Muốn vậy phải trung hoà lượng axít dư bằng dung dịch NaOH 2M sau đó mới dùng dung dịch đệm pH = 4 để giữ giá trị pH của dung dịch. 3.5. KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA LƯỢNG CHẤT OXI HOÁ NaNO2 0,1M Quá trình thí nghiệm được tiến hành như trình bày trong mục 3.5 chương 2. Kết quả khảo sát trình bày trong bảng 3.8. Bảng 3.8: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - iot bằng 1,2 - dicloetan phụ thuộc vào lƣợng chất oxi hoá NaNO2 VNaNO2 0,1M(ml) 0 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6 A539nm 0,025 0,06 0,11 0,190 0,190 0,20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 Các kết quả ghi trong bảng 3.8 chứng tỏ trong điều kiện thí nghiệm (5ml dung dịch KI 1mg/l) thì cần dùng lượng chất oxi hoá NaNO2 0,1M là ≥ 0,8ml là đủ để oxi hoá hết I- thành I2, lượng dư NaNO2 không ảnh hưởng đến quá trình phân tích. Chúng tôi dùng 1ml dung dịch NaNO2 cho các thí nghiệm khảo sát. 3.6. ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG THUỐC THỬ Thí nghiệm được pha chế như trong mục 3.6 chương 2. Kết quả thí nghiệm khi chiết hợp chất màu bằng dung môi 1,2 - dicloetan được ghi trong bảng 3.9. Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thuốc thử Fucsin bazơ V thuốc thử(ml) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 A359nm 0,102 0,115 0,213 0,215 0,214 0,215 Từ các kết quả ở bảng 3.9 cho thấy trong điều kiện thí nghiệm (5ml dung dịch KI 1mg/l) tối ưu thì khi lượng Fucsin bazơ ≥ 1,5ml dung dịch có độ hấp thụ quang lớn nhất và không đổi. Điều này rất hợp lý bởi vì để iot tạo hợp chất màu hoàn toàn với thuốc thử cần phải dùng dư thuốc thử, mặt khác lượng thuốc thử dư lại không bị chiết cùng với hợp chất màu. Để đảm bảo lượng thuốc thử dùng dư nhưng không cần dư quá nhiều, sẽ tốn kém, trong điều kiện thí nghiệm chúng tôi dùng 3ml dung dịch Fucsin bazơ. Tất nhiên tuỳ thuộc vào hàm lượng I- có trong dung dịch mà ta dùng lượng thuốc thử thích hợp nhưng phải đảm bảo dư nhiều so với lượng iot. 3.7. KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC ĐỘ HẤP THỤ QUANG CỦA HỢP CHẤT MÀU THEO THỜI GIAN Cách pha chế dung dịch và quy trình thí nghiệm được thực hiện như trong mục 3.7 chương 2. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 Các kết quả thí nghiệm được trình bày trên hình 3.2. Hình 3.2: Ảnh hƣởng của thời gian đến độ bền màu của hợp chất màu liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là CHCl3) Kết quả khảo sát cho thấy khả năng hấp thụ của hợp chất màu liên hợp tạo bởi Fucsin bazơ và iot gần như không đổi trong khoảng 30 phút sau khi chiết, sau đó A giảm dần. Vì vậy phải tiến hành đo trong vòng 30 phút sau khi chiết hợp chất màu. Khảo sát khi chiết bằng dung môi khác như diclometan, 1, 2 - dicloetan cũng cho kết quả tương tự. 3.8. ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ Như trên đã trình bày, phản ứng giữa Fucsin bazơ với iot là phản ứng hấp phụ tương tự như phản ứng giữa hồ tinh bột với iot. Vì vậy nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới phản ứng. Nhiệt độ thấp thì phản ứng xảy ra chậm, nhưng ở nhiệt độ cao thì hợp chất màu bị phân huỷ. Để đảm bảo cho phản ứng xảy ra tốt và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi tiến hành thí nghiệm trong phòng điều hoà nhiệt có nhiệt độ khoảng ~ 200C. 3.9. LẬP ĐƢỜNG CHUẨN Sau khi khảo sát tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng, chúng tôi đã rút ra các điều kiện tối ưu khi thực hiện phản ứng. Dựa vào các điều kiện tối ưu đó, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn. Để kiểm tra độ đúng của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 đường chuẩn, chúng tôi xây dựng đường chuẩn theo phương pháp thêm tiến hành song song với thí nghiệm xây dựng đường chuẩn. Chúng tôi xây dựng đường chuẩn với từng loại dung môi chiết. Để xây dựng đường chuẩn, chúng tôi lập thí nghiệm ở điều kiện tối ưu, nhưng lượng dung dịch iot chuẩn tăng dần. Sau khi chiết hợp chất màu, tiến hành đo độ hấp thụ quang của dãy dung dịch ở bước sóng max đối với từng loại dung môi, dung dịch so sánh là dung dịch không có iot. Đường chuẩn là đường biểu diễn A = f (CI - ). Để lập đường chuẩn, chúng tôi tiến hành như sau: Dùng dung môi chiết là Clorofom. Chúng tôi xây dựng đường chuẩn ở hai khoảng nồng độ I-: 0,001 - 0,1 mg/l và từ 1 đến 9mg/l. * Đường chuẩn 1: Dùng dung dịch KI 1mg/l. Bảng 3.10: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot CI- (mg/l) 0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28 0,32 0,36 A551nm DD so sánh 0,04 0,081 0,13 0,17 0,21 0,25 0,29 0,34 0,38 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A -0.00131 0.00227 B 1.05708 0.01006 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99968 0.00312 9 <0.0001 ------------------------------------------------------------ Ab s nong do iot (mg/lit) Hình 3.3: Đƣờng chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 * Đường chuẩn 2: Dùng dung dịch KI 0,1mg/l. Bảng 3.11: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot CI- (mg/l) 0 0,002 0,0038 0,008 0,012 0,016 0,02 0,024 0,028 0,036 A551nm dd so sánh 0,002 0,005 0,01 0,015 0,021 0,026 0,031 0,036 0,045 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.00 .0 0.02 0.03 0.04 0.05 Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A 1.00192E-5 3.38031E-4 B 1.27443 0.01705 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99937 5.51127E-4 9 <0.0001 ------------------------------------------------------------ Ab s nong do iot (mg/lit) Hình 3.4: Đƣờng chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ Kết quả thu được sau khi xử lý thống kê theo phương pháp bình phương tối thiểu ta được Phương trình hồi quy: A = (1,274 ± 0,017) I C  + (0.00001± 0,00034) Hệ số tương quan: R2 = 0,999 Và kết quả thực nghiệm biểu diễn trên hình và kết quả xử lý thống kê cho thấy độ hấp thụ quang của hợp chất liên hợp ion giữa iot và fucsin bazơ trong clorofom tuân theo định luật Lambert-Beer trong khoảng nồng độ của iot từ 0,002 đến 0,036M (0,6  8,2  g/ml). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 Để xác định giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương pháp, ta chuẩn bị mẫu trắng giống như mẫu chuẩn chỉ khác là không có mặt iot. Thí nghiệm được tiến hành 6 lần, kết quả được xử lý theo phương pháp thống kê với. Thí nghiệm trắng: 0,016; 0,015; 0,014; 0,015; 0,014; 0,014 Độ lệch chuẩn S = 8,165x10-4 Giới hạn phát hiện LOD = b S3 = 274,1 10165,83 4xx = 0,0019 mg/l Và b là hệ số góc của đường chuẩn. Giới hạn định lượng LOQ = b S10 = 274,1 10165,810 4xx = 0,0064 mg/l Từ các kết quả trên cho thấy có thể dùng thuốc thử fucsin bazơ để xác định vi lượng iot bằng phương pháp chiết - trắc quang. * Chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn bằng phương pháp thêm (thêm vào mỗi dung dịch chuẩn 0,2 mg/l KI = Cx rồi cũng tiến hành thí nghiệm như xây dựng đường chuẩn. Sau đó vẽ đường A = f (CI + Cx). Nếu đường chuẩn lập được là chính xác thì 2 đường chuẩn bằng phương pháp thêm và không thêm sẽ song song với nhau và dùng phương pháp nội suy ta sẽ tính được Cx đúng bằng lượng Cx thêm vào. Kết quả thí nghiệm cho thấy 2 đường chuẩn A = f (CI - ) và A = f (CI + Cx) là 2 đường thẳng song song nhau. Dùng phương pháp ngoại suy kéo dài đường chuẩn (A = f (CI + Cx) thì nó cắt trục tung ở điểm có hoành độ tính từ 0 đúng bằng Cx = 0,2 mg/l. Vậy đường chuẩn xây dựng được là đúng và chính xác. Xây dựng đường chuẩn bằng cách dùng dung môi chiết là diclometan và 1,2 - dicloetan cũng các dạng tương tự và chính xác. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 A bs nong do iot (mg/l) Hình 3.5: Đƣờng chuẩn xác định iot bằng phƣơng pháp thêm 3.10. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ Sau khi đã tìm được các điều kiện tối ưu cho phản ứng xác định iot bằng fucsin bazơ. Chúng tôi muốn sử dụng phản ứng này để xác định iot có trong một số mẫu thực tế môi trường (Đất, nước, thực phẩm). Vì vậy, cần xét ảnh hưởng của một số nguyên tố. Để khảo sát các nguyên tố ảnh hưởng đến phản ứng giữa iot với Fucsin bazơ, chúng tôi đã khảo sát dựa vào những chất có khả năng gây ảnh hưởng đến phản ứng nghiên cứu, cụ thể là những chất. - Có khả năng phản ứng với Fucsin bazơ (tức là có phản ứng cạnh tranh với iot như clo, Brom). - Có khả năng phản ứng với iot làm cản trở phản ứng định lượng của iot với thuốc thử. Cx Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 Cụ thể chúng tôi sẽ xét ảnh hưởng của các anion như Cl-, Br- ClO-3, CN - , S 2 - và cation Fe 3+ . Iot vừa thể hiện tính oxi hoá khi nó tác dụng với các chất khử mạnh. (SO3 2- , S2O3 2- , S 2- , CN - , HCHO, SCN - , AsO3 2- ...) vừa thể hiện tính khử khi nó tác dụng với các chất oxi hoá mạnh hơn [33] Tuy nhiên trong môi trường kiềm yếu I2 mới oxi hoá được CN - , S 2- , 2 s 3 A O  … 2 CN I ICN I     2 2 2 4 2 S 4I 8OH SO 8I 4H O         Phản ứng giữa Fucsin bazơ và iot được tiến hành trong môi trường axit yếu (pH = 4) nên ảnh hưởng này bị hạn chế nhiều. Đối với Cl-,  Br,ClO3 thì  2NO trong môi trường axit không oxi hoá được chúng thành Cl2 và Br2 nên ảnh hưởng không thể xảy ra. Mặc dù vậy chúng tôi vẫn tiến hành một số thí nghiệm để kiểm tra lập luận trên. Thí nghiệm được tiến hành như trình bày ở mục 3.9 chương 2. Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Br - V Br - 1mg/l(ml) 0 3 5 7 10 A 0,220 0,215 0,210 0,225 0,182 Kết quả cho thấy chỉ khi lượng Br- gấp 2 lần I- thì mới gây ảnh hưởng. Bởi vì khi Br- lớn nó cũng bị  2NO oxi hoá 1 phần thành Br2 và Br2 có phản ứng cạnh tranh với Iot. Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của  3ClO 3ClO 1mg / l V  (ml) 0 3 5 7 10 A 0,215 0,205 0,210 0,216 0,215 Kết quả cho thấy  3ClO không hề gây ảnh hưởng gì. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 Bảng 3.14: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Cl - Cl 1mg / l V  (ml) 0 3 5 7 10 A 0,220 0,215 0,210 0,225 0,223 Kết quả cho thấy Cl- không gây ảnh hưởng gì cho phép phân tích iot Bảng 3.15: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của CN - CN 1mg / l V  (ml) 0 3 5 7 10 A 0,210 0,215 0,22 0,210 0,205 Kết quả cho thấy CN- cũng không gây ảnh hưởng gì đến phản ứng phân tích iot bằng Fucsin bazơ. Bảng 3.16: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của S 2- 2S 1mg / l V  (ml) 0 3 5 7 10 A 0,215 0,210 0,205 0,210 0,215 Kết quả cho thấy S2- lớn hơn I- 2 lần không gây ảnh hưởng tới phép phân tích. Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Fe 3+ 3Fe 1mg / l V  (ml) 0 3 5 7 10 15 A 0,210 0,215 0,214 0,210 0,220 0,130 Kết quả cho thấy khi Fe3+ lớn gấp 2 lần nồng độ I- thì không gây ảnh hưởng, khi nồng độ Fe3+ lớn thì phải tách hoặc khử nó về Fe2+. 3.11. Áp dụng những kết quả nghiên cứu đƣợc để phân tích một số mẫu môi trƣờng: đất, nƣớc, trứng 3.11.1. Phân tích iot trong đất Iốt tồn tại trong đất thường ở dạng muối iodua của các loại muối bạc, muối đồng (AgI, CuI, Cu2I2 v.v…), cũng như Brôm trong tự nhiên iot luân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 chuyển theo một chu trình liên tục từ dạng iodua (I-) được oxi hoá thành iot (I2) nhờ oxi không khí, bay hơi từ biển theo mây gió chuyển vào đất liền rơi xuống theo mưa. Iot trong đất chiếm 1,8.10-4 % (tức là gần 2 ppm). Nơi có hàm lượng iot thấp nhất chỉ vào khoảng 10-5 - 10-6 % (tức là 0,1 ppm ÷ 0,01 ppm) và nơi có hàm lượng iot cao nhất cũng chỉ vào khoảng 7 ÷ 8 ppm. Đất ở những nơi có dân cư sinh sống chăn nuôi, trồng trọt, đất canh tác, đất ruộng, đất đồi, trong đó đất được chia thành. - Đất phong hoá tại chỗ (địa thành) là loại đất phát triển tự nhiên từ nhiều loại nham thạch khác nhau, loại đất này thường có hàm lượng iốt thấp. - Đất hội tụ phù xa (bán thuỷ thành - thuỷ thành) là loại đất tập trung tại các thung lũng, sông ngòi, có địa hình tương đối bằng phẳng, dễ khai thác nông nghiệp, loại đất này gọi là "đất trẻ", có độ phì cao. Đất phong hoá tại chỗ có nhiều tính chất của khoáng núi, còn đất hội tụ phù sa là đất dùng cho canh tác nông nghiệp. Trong việc lấy mẫu để phân tích iot nhằm đánh giá tác động của môi trường, người ta chỉ chú trọng đất đồi, đất vườn, đất ruộng là môi trường đất mà con người sống trên đó. Các loại cây trồng trên những vùng đất này có hàm lượng iot cao hay thấp tuỳ thuộc vào hàm lượng iot có trong đất. Con người và gia súc ăn các loại cây trồng trên đất này sẽ hấp thụ iot nhiều hay ít theo lượng iot mà cây trồng đã hấp thụ iot từ đất. Iot trong đất gồm 2 loại: Loại dễ bị rửa trôi theo nước, còn phần iot nằm sâu trong đất không bị nước rửa trôi. Người ta chia iot trong đất thành 2 phần: iot dễ tiêu (linh động) và iot toàn phần. Iot dễ tiêu là phần iot dễ bị nước hoà tan, cuốn theo nên dễ bị rửa trôi theo nước mưa, nước lũ rồi chuyển ra sông ra biển. Cây trồng và con người dễ dàng hấp thụ loại iot này. Iot toàn phần bao gồm cả iot dễ tiêu và cả phần iot liên kết nằm sâu trong đất phải dùng phương pháp hoá học hoà tan đất thành dung dịch mới tách được iot toàn phần ra khỏi đất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 Tách iot di động khỏi đất: Dựa theo tài liệu tham khảo và qua thực tế khảo sát chúng tôi đã rút ra được quy trình chiết tách iot di động khỏi mẫu đất như sau. Cân 5(g) đất khô đã nghiền mịn, đem ngâm chiết trong 50ml nước cất trong 240 phút và cứ 30 phút khuấy đều 1 lần sau đó để lắng, lọc lấy nước đem phân tích. Lượng iot di động tách ra theo nước là lớn nhất và không đổi. Để phân tích iot toàn phần trong đất, chúng tôi dựa theo [34],[35] xử lý mẫu đất theo 2 cách: - Nung kiềm chảy (nung 5g đất với 5g NaOH) - Hoà tan bằng dung dịch HNO3 37% Kết quả xử lý cùng một mẫu đất có thêm 5ml dung dịch KI 1mg/l bằng 2 cách rồi tiến hành đo A của từng mẫu được kết quả như sau: Bảng 3.18: Kết quả xác định iot khi xử lý mẫu bằng phƣơng pháp kiềm chảy, phƣơng pháp hòa tan bằng Axit Số thứ tự mẫu Độ hấp thụ quang A của dung dịch sau khi chế hoá đo đƣợc Phƣơng pháp nung chảy kiềm Phƣơng pháp hoà tan bằng HNO3 37% 1 0,215 0,206 2 0,160 0,154 3 0,300 0,205 Kết quả phân tích cho thấy nếu phá mẫu bằng dung dịch HNO3 37% thì kết quả thấp hơn một chút so với phá mẫu bằng phương pháp kiềm chảy, điều này cũng dễ giải thích, khi phá mẫu bằng HNO3 37% thì I - sẽ bị oxi hoá một phần thành I2 và đun nóng sẽ bay mất. 6KI + 8 HNO3 = 3I2 + 6KNO3 + 4 H2O + 2NO Vì vậy khi xử lý mẫu đất để phân tích iot toàn phần (tổng số) chúng tôi dùng phương pháp kiềm chảy. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 3.11.2. Phân tích iot trong nước Iot có nhiều trong nước biển, thành phần của iot trong nước biển tương đối ổn định. Chu trình luân chuyển iot từ nước biển theo chu kỳ nước biển bốc hơi có kéo theo iot, hơi nước được gió và mây chuyển đi các nơi, ngưng tụ và khi gặp lạnh rơi xuống thành mưa ở mọi vùng trên trái đất. Iot có trong đất được hoà tan rồi chuyển vào các nguồn nước mặt, thấm vào nước ngầm, chảy ra sông, suối và cuối cùng ra biển cả. - Nước tự nhiên có chứa nhiều tạp chất ở dạng hoà tan và không hoà tan, có thành phần vô cơ và hữu cơ, có các nguyên tố đa lượng và vi lượng. Các nguyên tố vi lượng có trong nước, có nhiều nguyên tố có ý nghĩa rất có lợi và cần thiết đối với sự sống, đặc biệt là iot. Iot trong nước chỉ ở dạng vết cho nên để phân tích trước hết phải làm giàu mẫu, thường là bằng cách cô cạn mẫu. Iot trong nước ít tồn tại dưới dạng hợp chất hữu cơ, vì vậy không cần thiết phải vô cơ hoá mẫu nước bằng HNO3. Kết quả khảo sát cho thấy khi vô cơ hoá mẫu nước bằng HNO3 thì hàm lượng iot tìm được thấp hơn khi chỉ cô cạn làm giàu mẫu. Lý do là iodua trong môi trường HNO3 bị oxi hoá thành iot khi cô sẽ bị bay mất. Lấy 200ml nước cất, thêm vào đó 5ml dung dịch KI 1mg/l. Một mẫu đem cô làm giàu rồi phân tích, một mẫu tiến hành vô cơ hoá bằng HNO3 37% rồi phân tích kết quả cho thấy khi xử lý mẫu bằng HNO3 lượng iot bị mất khá nhiều. Bảng 3.19: Kết quả xác định iot trong mẫu nƣớc khi cô cạn mẫu và khi xử lý bằng HNO3 37% STT Mẫu chỉ cô cạn để làm giàu Mẫu xử lý bằng HNO3 37% 1 0,210 0,200 2 0,200 0,180 3 0,165 0,140 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 3.11.3. Phân tích iot trong trứng Iot được đưa vào cơ thể con người qua thức ăn và nước uống là chính. Con người ăn các loại thức ăn động vật là các loại thịt như trâu, bò, ngựa, dê, ngan, ngỗng, gà, vịt v.v… các loại cá, tôm, cua, ốc, ếch v.v… Các loại động vật này cũng chịu tác hại của sự thiếu hụt iot như con người, nghĩa là chúng cũng mắc các bệnh rối loạn do thiếu hụt iot như con người nhất là tác động đến khả năng sinh sản. Iot tác động rất lớn đến khả năng tạo hocmon sinh sản nói chung [3],[4]. Sự thiếu hụt iot ở con người và gia súc đều gây hiện tượng sẩy thai, đẻ non. Con cái sinh ra đều ốm yếu, đần độn, không có khả năng đề kháng, có khi trở thành dị dạng. Các loại động vật đẻ trứng, nếu thiếu hụt iot sẽ dẫn tới trứng bị nhỏ, thiếu hụt lòng đỏ, lòng trắng, đẻ không đều, ngắt quãng. Trong lòng trắng trứng có chất albumin là chất có khả năng hấp thụ iot rất tốt, vì vậy phân tích đánh giá hàm lượng iot trong trứng của các loại gia súc có thể đánh giá được tình trạng thiếu hụt iot trong vùng, qua đó mà có kế hoạch bổ sung iot cho con người qua con đường ăn trứng của các loại gia cầm nuôi có đủ iot. Trứng gà, vịt, chim cút là các loại trứng mà nhân dân ta thường xử dụng làm thức ăn hàng ngày. Việc phân tích hàm lượng của iot trong trứng để có biện pháp thúc đẩy sinh sản và nuôi dưỡng, đẩy mạnh sản lượng chăn nuôi trong các hộ gia đình, các hợp tác xã và các trại chăn nuôi tập trung. Xử lý mẫu trứng để phân tích iot. * Phân tích iot trong lòng trắng và lòng đỏ riêng biệt. Trứng đập vỡ tách 2 phần lòng đỏ và lòng trắng riêng biệt. Phân huỷ lòng đỏ và lòng trắng bằng dung dịch NaOH 10% và bằng dung dịch HNO3 1:1 cân chính xác 1g lòng đỏ và 1g lòng trắng, đem phân huỷ riêng rẽ bằng dung dịch HNO3 1: 1 đến tan hết lọc lấy dung dịch cô cạn còn 10ml. Tiến hành phân tích iot có trong dịch chiết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 * Phân tích iot trong hỗn hợp cả lòng đỏ và lòng trắng. Trứng đập vỡ, đánh tan cả lòng trắng lẫn lòng đỏ thành một hỗn hợp cân 1g hỗn hợp rồi phân huỷ bằng HNO3 1: 1 đến tan hết, lọc, cô cạn còn 10ml. Tiến hành phân tích iot. Kết quả khảo sát cho thấy xử lý mẫu trứng bằng HNO3 tan tốt hơn là phân hủy bằng NaOH 10%. Để hoà tan 1g mẫu trứng cần khoảng 5ml HNO3 1:1 Từ các kết quả khảo sát trên, chúng tôi xây dựng quy trình phân tích iot trong các mẫu môi trường đất, nước và trứng như sau: 3.12. Các quy trình phân tích iot trong các mẫu môi trƣờng đất, nƣớc, trứng 3.12.1. Quy trình phân tích iot trong mẫu đất * Phân tích iot di động: Cân 5g đất đã hong khô ở nhiệt độ phòng (khoảng 25 - 300C) và nghiền mịn, cho vào bình nón cỡ 250ml có nút nhám. Thêm vào bình 50ml nước cất, ngâm mẫu trong 4 giờ, cứ 30 phút lại lắc, khuấy trộn 1 lần. Lọc lấy 25ml dịch lọc, cô còn ~ 10ml, chuyển vào phễu chiết, thêm vào đó 1ml dung dịch NaNO2 0,1M, 1ml dung dịch HCl 2M, 3ml dung dịch Fucsin bazơ 30mg/l, lắc đều dung dịch, trung hoà dung dịch thu được bằng dung dịch NaOH 2M (khoảng ~ 1ml). Thêm 5ml dung dịch đệm có pH = 4; lắc phễu chiết. Tiến hành chiết hợp chất màu 3 lần, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ (CHCl3, CH2Cl2, trong 1,2 - đicloetan). Khi xây dựng đường chuẩn dùng dung môi nào thì khi phân tích dùng dung môi đó. Dịch chiết gom tất cả vào bình định mức 25ml rồi định mức tới vạch bằng dung môi chiết (cách tiến hành giống hoàn toàn như lập đường chuẩn). Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch (A) với dung dịch so sánh là dung dịch trắng của dãy dung dịch chuẩn, với cuvet đúng là cuvet dùng để đo A dãy dung dịch chuẩn ở bước sóng max tối ưu (tuỳ từng loại dung môi). Đo giá trị A ít nhất 3 lần rồi lấy giá trị trung bình. Căn cứ vào giá trị A đo được, dựa vào đường chuẩn sẽ tính được giá trị iot có trong mẫu phân tích. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 * Phân tích iot toàn phần Cân 1g đất đã hong khô và nghiền mịn, cho vào chén niken, cân 1g NaOH khan, lấy khoảng 0,9 gam trộn đều với 1g mẫu đất, còn 0,1 gam để lại phủ lên bề mặt. Đưa chén vào lò nung ở nhiệt độ 250 - 3000C. Nung mẫu khoảng 20-25 phút. Lấy mẫu ra để nguội và hòa tan mẫu đã nung bằng 50ml nước cất, lọc và cô đến còn ~ 10ml. Sau đó tiến hành phân tích như trên. 3.12.2. Quy trình phân tích iot trong nước Lấy 100ml mẫu nước cần phân tích, đem cô cạn còn khoảng 10ml, sau đó tiến hành phân tích theo quy trình trên và tính ra hàm lượng iot có trong nước. 3.12.3. Quy trình phân tích iot trong trứng Đập trứng vào cốc, đánh đều, cân 1g hỗn hợp (cả lòng trắng và lòng đỏ) cho vào cốc 100ml, thêm từ từ mỗi lần 1ml dung dịch HNO3 1: 1 đến khi mẫu tan hết, thêm ~ 15ml nước cất, lắc đều, lọc, lấy toàn bộ dịch lọc thu được cho vào phễu chiết, chế hoá và tiến hành chiết như quy trình phân tích đất, nước. Dùng đường chuẩn để tính hàm lượng iot có trong trứng. Song song với việc phân tích bằng phương pháp đường chuẩn, chúng tôi cũng phân tích bằng phương pháp thêm để đánh giá hiệu xuất thu hồi, cũng như độ chính xác của phép xác định. Chúng tôi phân tích một số mẫu đất, một số mẫu nước và một số mẫu trứng bằng cả hai phương pháp, tính hiệu xuất thu hồi của phương pháp xác định. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.20: Kết quả phân tích iot di động trong mẫu đất STT 1 2 3 4 Lượng I- di động có trong đất Cx Cx Cx Cx Lượng I- thêm vào mẫu (ppm) 0 1 2 3 Lượng I- xác định được (ppm) 2,02 3,05 3,90 5,05 Hiệu suất thu hồi (%) 103 94 101 Sai số (%) +7 -6 +1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Bảng 3.21: Kết quả phân tích iot trong mẫu nƣớc STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Lượng I- có trong mẫu nước Cx Cx Cx Cx Cx Cx Cx Cx Lượng I- thêm vào mẫu (ppm) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,5 2,0 Lượng I- tìm thấy (ppm) 0,01 0,112 0,205 0,30 0,405 0,55 1,502 2,02 Hiệu suất thu hồi (%) ~ 102 97,5 96,6 98,8 108 99,5 100,5 Sai số mắc phải (%) - +2 -2,5 -3,4 -1,2 +8 -0,5 +0,5 Bảng 3.22: Kết quả phân tích iot trong mẫu trứng vịt STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Lượng I- có trong mẫu trứng Cx Cx Cx Cx Cx Cx Cx Cx Lượng I-thêm vào mẫu (ppm) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2 Lượng I- tìm thấy (ppm) 4,85 5,08 5,21 5,48 5,70 5,80 6,40 6,70 Hiệu suất thu hồi (%) ~ 115 90 105 106,25 95 103,3 92,5 Sai số mắc phải (%) - +15 -10 +5 +6,25 -5 +3,3 -7,5 Kết quả xác định được cho thấy, phép phân tích mắc sai số  15%. Trong phân tích lượng vết sai số mắc phải như vậy là chấp nhận được. Vậy có thể dùng phương pháp phân tích này để xác định iot trong đối tượng môi trường. Sau đây chúng tôi trình bày kết quả phân tích một số mẫu đất, mẫu nước và mẫu trứng ở một số nơi. Chúng tôi áp dụng các quy trình phân tích xây dựng được để xác định iot trong mẫu đất (cả iot di động và iot tổng số), mẫu nước (nước giếng, nước hồ và nước máy) và mẫu trứng (gà, vịt và chim cút mua ở chợ Hà Nội do các địa phương đem về bán). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 Đối với đất, chúng tôi phân tích iot di động và tổng số trong các loaị đất: đất ruộng, đất vườn, đất đồi, trong đất đồi chúng tôi lấy ở 3 vị trí của đồi đó là đỉnh đồi, sườn đồi và chân đồi. Kết quả phân tích được ghi trong các bảng sau: Bảng 3.23: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất đồi ở Thái Nguyên Kí hiệu mẫu Hàm lượng iot di động (ppm) Hàm lượng iot toàn phần (ppm) Tỷ lệ (%) iot dđ iot tp Giá trị trung bình Iot di động (ppm) Iot toàn phần (ppm) Tỷ lệ (%) iot dđ iot tp Đất đỉnh đồi Đđđ 1 0,07 0,96 7,3 0,07 0,95 7,37 2 0,08 0,98 8,2 3 0,085 0,85 10 4 0,065 1,00 6,5 5 0,06 0,95 6,3 Đất sườn đồi Đsđ 1 0,08 0,98 8,16 0,08 1,01 7,92 2 0,085 1,00 8,50 3 0,075 1,05 7,14 4 0,07 1,05 6,67 5 0,09 0,99 7,09 Đất chân đồi Đcđ 1 0,098 1,24 7,9 0,1 1,25 8,0 2 0,10 1,26 7,9 3 0,099 1,25 7,92 4 0,105 1,23 8,54 5 0,103 1,27 8,10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 Bảng 3.24: Kết quả phân tích iot trong các mẫu đất vƣờn và đất ruộng ở Hà Nội và Thái Nguyên Kí hiệu mẫu Hàm lƣợng iot di động (ppm) Hàm lƣợng iot toàn phần (ppm) Tỷ lệ (%) iot dđ iot tp Giá trị trung bình Iot di động (ppm) Iot toàn phần (ppm) Tỷ lệ (%) iot dđ iot tp Đất vườn Thái Nguyên ĐvTN 1 0,11 1,26 8,73 0,11 1,25 8,80 2 0,098 1,25 7,84 3 0,12 1,24 9,68 4 0,099 1,23 8,05 5 0,103 1,27 8,11 Đất ruộng Thái Nguyên Đr TN 1 0,27 2,30 11,74 0,28 2,32 12,07 2 0,28 2,32 12,07 3 0,29 2,33 12,45 4 0,26 2,29 11,35 5 0,30 2,35 12,80 Đất vườn Hà Nội (Từ Liêm) ĐvHN 1 2,02 6,51 31,03 2,06 6,52 31,6 2 2,05 6,50 31,54 3 2,10 6,52 32,21 4 2,08 6,51 31,95 5 2,06 6,505 31,67 Đất ruộng Hà Nội (Từ Liêm) ĐrHN 1 2,40 6,86 35,0 2,39 6,87 34,8 2 2,39 6,88 34,74 3 2,41 6,90 34,93 4 2,38 6,85 34,74 5 2,39 6,87 34,79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 * Nhận xét: Qua các kết quả phân tích, chúng tôi có nhận xét sau: - Đất ở vùng Thái Nguyên nghèo iot hơn đất ở Hà Nội. - Vùng đất đồi thì đất ở đình đồi nghèo iot hơn đất ở sườn đồi và nghèo hơn đất ở chân đồi, điều này có thể giải thích đất ở độ cao càng lớn, iot càng dễ bị rửa trôi. - Đất vườn và đất ruộng có hàm lượng iot gần tương đương nhau và đều cao hơn đất đồi, đó cũng là do mưa lũ iot ở miền trung du bị rửa trôi nhiều hơn ở vùng đồng bằng, đất vườn và đất ruộng trong cùng một vùng thường là nơi thấp, iot theo dòng nước rửa trôi tích tụ lại ở đó. Những nhận xét trên hoàn toàn phù hợp với tổng điều tra về iot và bệnh bướu cổ ở nước ta của Unicef năm 1993. (xem bản đồ trang 8) Bảng 3.25: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu nƣớc ở khu vực Thái Nguyên và Hà Nội Loại nƣớc Giá trị xi iot tìm đƣợc (ppm) n x x i  1 2     n )xx( S i2 2sS  Tra bảng t n S t f,    x Nước suối lấy ở Thái Nguyên 1 0,001 0,0014 3.10 -7 0,000548 6,813.10 -4 0,0014 ± 6,813.10 -4 2 0,001 3 0,002 4 0,002 5 0,001 Nước khe lấy ở Thái Nguyên 1 < 0,001 Lượng rất ít không xác định được - - - - 2 - 3 < 0,001 4 - 5 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 Loại nƣớc Giá trị xi iot tìm đƣợc (ppm) n x x i  1 2     n )xx( S i2 2sS  Tra bảng t n S t f,    x Nước giếng lấy ở Thái Nguyên 1 0,002 0,0023 2.10 -7 4,472.10 -4 5,560.10 -4 0,0023  5,560.10 -4 2 0,0025 3 0,003 4 0,002 5 0,002 Nước sông lấy ở Hà Nội 1 0,003 0,0033 2.10 -7 4,472.10 -4 5,560.10 -4 0,0033  5,560.10 -4 2 0,0035 3 0,003 4 0,004 5 0,003 Nước máy lấy ở Hà Nội 1 0,003 0,0032 2.10 -7 4,472.10 -4 5,560.10 -4 0,0032  5,560.10 -4 2 0,004 3 0,003 4 0,003 5 0,003 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 Nhận xét: Kết quả phân tích iot trong nước ghi trong bảng 3.25 cho thấy. - Nói chung lượng iot trong nước rất thấp. Các kết quả xác định được nằm trong sai số của phép đo, chính vì vậy có thể nói, kết quả phân tích iot trong nước không thể có đánh giá cụ thể được. - Hàm lượng iot trong nước suối và nước khe thấp nhất, có lẽ vì nước suối, nước khe có nguồn gốc từ các vùng cao, đất đá có hàm lượng iot thấp nên iot trong nước rất thấp. - Hàm lượng iot trong nước giếng, nước sông và nước máy gần như nhau. Bảng 3.26: Kết quả phân tích iot trong một số mẫu trứng ở Hà Nội Loại mẫu Giá trị xi iot tìm đƣợc (ppm) n x x i  1 2     n )xx( S i2 2sS  Tra bảng t n S t f,    x Trứng gà 1 4,90 4,88 3,25.10 -3 0,06 0,07 4,88  0,07 2 4,80 3 4,85 4 4,90 5 4,95 Trứng vịt 1 5,84 5,84 1,72.10 -3 0,04 0,05 5,84  0,05 2 5,85 3 5,90 4 5,80 5 5,80 Trứng chim cút 1 4,54 4,54 2,2.10 -4 0,015 0,018 4,540,018 2 4,52 3 4,55 4 4,56 5 4,54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 - Dùng phương pháp thống kê để đánh giá kết quả phân tích. 1 - Tính giá trị trung bình của các kết quả tìm được 5 i 1 xi x 5   2. Tính phương sai: 5 2 i 2 i 1 (x x) S n 1      3. Tính độ lệch chuẩn: 2S S 4. Tra bảng t,f = t0,95, (5-1) = 2,78 - Tính độ tin cậy ,f S t n   5. Giá trị thực nằm trong khoảng ,f S x t n    * Nhận xét: Các kết quả phân tích iot trong trứng ghi trong bảng 3.26 cho phép nhận định như sau: - Trong trứng vịt có hàm lượng iot cao hơn trứng gà và trứng chim cút điều này có thể giải thích thức ăn của vịt phong phú hơn thức ăn của gà và chim cút. Vịt ăn cả thực vật và động vật (tôm, tép, cua, cá, ếch, nhái, giun…) mà thức ăn động vật có hàm lượng iot cao hơn, trong khi đó gà và chim cút thức ăn chủ yếu là thực vật (thóc, ngô) - Trong cơ thể của động vật iot tập trung ở tuyến giáp, ngoài ra iot còn tập trung ở cơ quan sinh sản, cụ thể với gia cầm là trứng. Điều này cần nghiên cứu kỹ hơn để chứng minh. Nếu điều này đúng thì có thể thông qua, việc phân tích hàm lượng iot trong trứng để đánh giá sự thiếu hụt iot trong môi trường sống và điều này đúng thì có thể lấy hàm lượng iot có trong trứng làm chỉ thị để đánh giá hiện tượng thiếu hụt iot của cộng đồng. Đối với con người qua chỉ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 số iot niệu đánh giá được độ thiếu hụt iot trong cơ thể, nhưng đối chiếu với các loài gia súc, gia cầm thì chỉ số iot trong trứng rất thuận lợi cho việc đánh giá iot có trong môi trường sống: đất và nước. Tuy nhiên, để được công nhận chỉ số iot trong trứng là chỉ thị thì còn cần phải nghiên cứu nhiều, toàn diện hơn và phải nghiên cứu đánh giá ở nhiều vùng khác nhau. Nếu điều này đúng thì rất có lợi, ta có thể tăng hay bổ sung iot vào thức ăn cho gia cầm để tăng iot trong trứng và con người có thể ăn trứng để bổ sung sự thiếu hụt iot, chắc chắn cách bổ xung này thuận lợi hơn là ăn muối iot vì iot trong trứng nằm trong những hợp chất mà con người dễ hấp thu hơn là muối iot. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 KẾT LUẬN Với đề tài nghiên cứu phương pháp phân tích vi lượng iot trong các đối tượng môi trường. Qua thời gian nghiên cứu luận văn đã đạt được những kết quả sau: 1. Đã nghiên cứu xây dựng được quy trình phân tích vi lượng iot bằng phương pháp triết trắc quang trên cơ sở các phản ứng đơn giản dễ thực hiện đó là phương pháp trắc quang UV-VIS dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với thuốc thử fucsin bazơ, đó là phức màu liên hợp ion. 2. Đã tiến hành các thực nghiệm khảo sát. 3. Đã nghiên cứu được quy trình xử lý mẫu: mẫu đất (dùng phương pháp kiềm chảy) mẫu nước (dùng phương pháp cô cạn mẫu), mẫu trứng (xử lý bằng dung dịch HNO3) từ đó xây dựng được quy trình phân tích vi lượng iot theo phương pháp đo quang đối với mẫu đất, mẫu nước, mẫu trứng. Độ tin cậy của các quy trình này đã được đánh giá qua các yếu tố như độ thu hồi và độ chính xác. 4. Đã áp dụng những quy trình phân tích xây dựng được để phân tích hàng loạt mẫu cụ thể như đất, mẫu nước (nước giếng, nước hồ, nước máy), mẫu trứng và qua xử lý thống kê các số liệu thực nghiệm thu được đã đưa ra những nhận xét về hàm lượng iot trong các đối tượng môi trường, cũng như xác định được mối tương quan giữa chúng * Hàm lượng iot trong đất (đất đồi, đất vườn, đất ruộng) + Đất ở vùng thái nguyên nghèo iot hơn đất ở Hà nội + Đất ở đỉnh đồi nghèo iot hơn đất ở sườn đồi và nghèo hơn đất ở chân đồi. + Đất vườn và đất ruộng có hàm lượng iot gần tương đương nhau và đều cao hơn đất đồi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 * Hàm lượng iot trong nước Nói chung hàm lượng iot trong nước rất thấp, các kết quả xác định được nằm trong sai số của phép đo, chính vì vậy có thể nói, kết quả phân tích iot trong nước bằng phương pháp này chưa có đánh giá cụ thể được. + Hàm lượng iot trong nước suối và nước khe thấp nhất có liên quan đến nước suối, nước khe có nguồn gốc từ vùng cao + Hàm lượng iot trong nước giếng, nước sông và nước máy gần như nhau * Hàm lượng iot trong trứ