CHƯƠNG 1.1 Giới thiệu chung về Chì Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nguyên tố chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IVA, chu kỳ VI. Cấu hình electron của Chì (Z = 82): [Xe]4f145d106s26p2. Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016% khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite (PbSO4) và cerussite (PbCO3), hàm lượng Chì trong các khoáng lần lượt là 88%, 68% và 77%.1 Tính chất lý, hóa của Chì 1.1 Tính chất vật lý Chì kim loại có mầu xám xanh, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa.1: Một số hằng số vật lý quan trọng của Chì Hằng số vật lý Pb Khối lượng nguyên tử (đvC) 207,21 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 327,4 Nhiệt độ sôi (0C) 1737 Tỉ khối (250C) (kg.m-3) 11,34 Độ dẫn điện (250C) (Ohm-1.106 Bán kính nguyên tử o 1,74 ( A) 1.2 Tính chất hóa học Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng bao phủ bên ngoài kim loại.
2Pb + O2 = 2PbO Khi ở nhiệt độ cao, chúng phản ứng được với các phi kim như lưu huỳnh, Halogen (X2). o t Pb + X2 = PbX2 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch H2SO4 dưới 80% và HCl loãng do bị bao phủ bởi lớp muối khó tan (PbCl2, PbSO4). Nhưng nó tan được trong dung dịch đặc hơn của các axit đó (do lớp muối bao bọc tan ra) và trong axit HNO3 tại mọi nồng độ. PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4] PbSO4 + H2SO4(đn) = Pb(HSO4)2 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì còn có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm (KOH, NaOH) đặc, nóng giải phóng Hidro.
to Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2 1.2 Các hợp chất chính của chì 1.1 Các oxit Chì có hai oxit là PbO và PbO2, tương ứng với các số oxi hóa +2, +4. PbO tan ít trong nước, khi nung nóng trong không khí bị oxi hóa thành Pb3O4. PbO2 mầu nâu đen, khi nung nóng mất dần oxi chuyển thành các oxit khác, đồng thời chuyển mầu dần sang vàng. PbO2 là oxit lưỡng tính, không tan trong nước, tan trong kiềm dễ hơn trong axit.
PbO2 + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)6] PbO2 là một trong những chất oxi hóa mạnh, nó có thể oxi hóa Mn(II) thành Mn(VII) trong môi trường axit, oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI) trong môi trường kiềm, do vậy nó được dùng để làm ắc quy chì.2 Các hidroxit Pb(OH)2 thể hiện tính lưỡng tính, tan được trong cả axit và kiềm. Cả hai hydroxit trên đều không tan trong nước, chúng dễ mất nước khi nung nóng trở thành oxit. Me(OH)2 MeO + H2O o 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chì(IV) hydroxit kết tủa nhầy, mầu xám nâu, không tồn tại dạng Pb(OH)4 mà ở dạng PbO2.xH2O với thành phần biến đổi. Nó là hydroxit lưỡng tính nhưng tính axit mạnh hơn tính bazơ.3 Các muối đặc trưng Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong nước, trừ Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2, PbSiF6.Các muối của Pb(II) như Pb(NO3)2, PbCl2… đều bền và độc với con người và động vật.3 Tác hại của chì Các hợp chất của chì đều độc đối với động vật.
Mặc dù, chì không gây hại nhiều cho thực vật nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ chuyển qua động vật qua đường tiêu hóa. Do vậy, chì không được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Chì kim loại và muối sunfua của nó được coi như không gây độc do chúng không bị cơ thể hấp thụ. Tuy nhiên, các muối chì tan trong nước như PbCl2, Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 rất độc.
Khi xâm nhập vào cơ thể động vật, chì gây rối loạn tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống của hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bào, xơ vữa động mạch, làm con nguời bị ngu đần, mất cảm giác. Khi bị ngộ độc chì sẽ có triệu chứng đau bụng, tiêu chảy, ăn không ngon miệng, buồn nôn và co cơ. Ở người trưởng thành, chất độc chì có liên quan tới bệnh cao huyết áp, đau khớp, giảm trí nhớ và các vấn đề về tập trung. Đặc biệt ở trẻ em, nguy cơ độc hại của chì ảnh hưởng đến thần kinh, theo đó ảnh hưởng tới sự phát triển trí não và nhận thức của trẻ.
Sự nhiễm độc chì thường không biểu hiện bằng các dấu hiệu lâm sàng rõ rệt. Chì ảnh hưởng tới sự tổng hợp hemoglobin trong máu, làm cản trở sự vận chuyển oxi trong máu và có thể dẫn đến sự thiếu máu. Nó cũng gây ảnh hưởng đến sự chuyển hoá của tế bào, sự dẫn truyền thần kinh cũng như khả năng khử độc của gan, làm suy giảm trí tuệ người lớn. Điều ít được biết là chì làm tăng huyết áp ở phụ nữ mang thai.
Chì ở liều lượng thấp cũng ngăn cản sự phát triển sinh lý và trí tuệ của trẻ sơ sinh và trẻ em. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Liều độc của axetat chì là 1mg và của cacbonat chì là 2 - 4g đối với người lớn. Việc điều trị nhiễm độc chì rất phức tạp, tỷ lệ khỏi bệnh rất thấp. Dưới đây là một vài số liệu được nêu từ tiêu chuẩn Việt Nam: Bảng 1.2: Giới hạn cho phép các kim loại Pb theo tiêu chuẩn Việt Nam[20] Pb Giới hạn cho phép A B Nước cấp sinh hoạt 0,05(ppm) Nước bề mặt 0,05(ppm) 0,1(ppm) Nước ngầm 0,05(ppm) Nước thải công nghiệp 0,1(ppm) 0,5(ppm) Gạo 0,2(ppm) Mỹ phẩm 20(ppm) Nước uống đóng chai 0,05(ppm) A: Nước mặt có thể dùng làm nước cấp sinh hoạt B: Nước dùng cho các mục đích khác 1.2 Tình trạng ô nhiễm chì 1.1 Nguy cơ ô nhiễm chì trong các đối tượng môi trường Kim loại nặng chì ở dạng muối như axetat chì, cacbonat chì… rất nguy hiểm bởi độc tính của chúng rất cao.
Ngoài việc dùng các muối chì để tạo ra các màu đẹp trong pha sơn, pha xăng dầu, dùng làm chất màu trong công nghiệp sứ, nhuộm giấy màu, chì còn được dùng để hàn các lon đựng đồ hộp. Chì khác các kim loại khác ở chỗ nó có mặt trong tất cả các đại dương trên thế giới với hàm lượng cao. Từ 1961, người ta nhận thấy hàm lượng chì trong nước biển đã đạt tới mức độ cao do hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải của con người và gây ô nhiễm cho hệ động - thực vật biển. Chẳng hạn năm 1986, khi tiến hành phân tích các loại hàu, tôm, ốc, sò ở biển Hồng Kông, Trung Quốc đã phát hiện thấy chì, thuỷ ngân, 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thiếc, antimon tăng lên liên tục trong các loài hải sản đó (hàm lượng chì cao nhất ở tôm cua, cá đối và vẹm).
Điều đó khiến người ta lo ngại khả năng gây nhiễm độc cho người bởi các hải sản này chiếm vị trí quan trọng trong món ăn hàng ngày của người dân địa phương. Ở vùng Địa Trung Hải thuộc Tây Ban Nha cũng đã phát hiện 31 loài cá, nhuyễn thể, giáp xác có chứa hàm lượng chì, tăng lên 30 lần từ mùa hè năm 1994 và có thể gây nhiễm độc cho người qua dây chuyền thực phẩm. Tác động gây nhiễm độc của chì qua nước uống đã được biết rõ. Ở Lyon (Pháp), trong năm 1989, nhiều ca nhiễm độc chì đã được chẩn đoán ở những ngôi nhà vẫn còn sử dụng hệ thống ống dẫn nước bằng chì.
Nhiều ca nhiễm độc chì như vậy cũng đã xảy ra ở Anh, nhất là ở đô thị Glasgow. Năm 1991, ở nước Mỹ vẫn còn 32 triệu người được cấp phát nước bởi 130 - 660 hệ thống dẫn nước mà hàm lượng chì trong nước uống vượt tiêu chuẩn cho phép là 15ppb gây ra nhiều trường hợp nhiễm độc. Ở nước ta, hầu hết các thành phố vẫn còn sử dụng một phần hệ thống dẫn nước bằng chì. Gần đây một số loại gạo, mỹ phẩm, thực phẩm từ Trung Quốc nhập khẩu theo đường tiểu ngạch có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng như chì, cadimi.
Đặc biệt là những sản phẩm son môi, thuốc nhuộm tóc, xuất xứ từ Trung Quốc nhái theo các hãng nổi tiếng có khả năng chứa hàm lượng chì cao. Song nhiều sản phẩm đó đang được bày bán tràn lan trên các đường phố tại nhiều khu vực thành phố Hà Nội. Nguồn chất thải của công nghiệp sản xuất chì đã làm ô nhiễm đất, nước và không khí, rồi gây nhiễm độc cho người qua dây chuyền lương thực và thực phẩm. Khí thải công nghiệp, khói thải giao thông chứa chì phát thải vào môi trường không khí ở dạng các hợp chất vô cơ như oxit, nitrat, sulfat.
Chì tetraetyl trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động cơ đốt trong bị chuyển một phần thành các muối vô cơ như các halide, hidroxit, oxit và một phần nhỏ cacbonat, sulfat. Ngoài ra, tetraetyl được phát thải ra ngoài không khí sẽ bị phân hủy dần dần, trước tiên tạo thành các ion chì hữu cơ, cuối cùng tạo thành các hợp chất chì vô cơ. Như vậy, chì trong không khí tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất vô cơ, còn gọi là các hạt bụi chì vô cơ. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong điều kiện tự nhiên, hàm lượng chì trong khí quyển thường trong khoảng 5.10-5mg/m3, trong khi đó hàm lượng chì trung bình tại các đô thị có mật độ giao thông lớn thường trong khoảng 3.
Trong môi trường nước, chì tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất hóa học, tùy thuộc vào nguồn phát sinh. Chì phát thải từ các điểm khai khoáng và nghiền quặng, xâm nhập vào môi trường nước dưới dạng PbS, các oxit chì và các cacbonat chì. Ngoài ra, PbSO4 và Pb3(PO4)2 cũng tồn tại trong thủy quyển với lượng nhỏ. Các hợp chất này ít tan trong nước, có xu hướng lắng đọng xuống lớp bùn đáy.
Chì trong nước thiên nhiên, chì chiếm khoảng 0,001- 0,02mg/l. Nguồn nước máy có dấu vết của chì là do đường ống nước bằng chì. Nguồn ô nhiểm chì trong nước chủ yếu từ nước thải của công nghệ sản xuất chì, sản xuất molypden, và vonfram. Trong nước thải chì có thể ở dạng hòa tan hoặc dạng khó tan lơ lững như nước muối cacbonat, sulfua, sulfat.
Chì trong ống dẫn nước có chứa hàm lượng cacbonic khá cao. Cacbonic tác dụng với chì làm ống dẫn, trở thành cacbonat chì hòa tan trong nước. Nước mềm, nghèo canxi nên không tạo thành các lớp chì cacbonat ở mặt trong các ống nước bằng chì, vì thế chì tồn tại ở trạng thái hòa tan trong nước. Trong các bữa ăn hàng ngày, những thực phẩm ngoài việc cung cấp chất dinh dưỡng cao như gạo, thịt lợn, thịt bò, rau muống, tôm dảo, cam, quýt,.
còn có nguy cơ nhiễm chì cao. Trái cây khô cũng là thực phẩm dễ nhiễm chì.