CHƯƠNG I TONG QUAN 1. Vai trò của sắt đối với cơ thể con người Sat là một nguyên tố vi chất đinh dưỡng quan trọng cho sức khỏe con người. Hầu hết lượng sắt có trong cơ thể đều tồn tại trong các tế bào máu, chúng kết hợp với protein để tạo thành hemoglobin. Hemoglobin mang oxy tới các tế bào của cơ thể và chính ở các tế bào này năng lượng được giải phóng ra.
Do vậy, khi thiếu sắt, hàm lượng hemoglobin bị giảm xuống và làm cho lượng Oxy tới các tế bao cũng giảm theo. Bệnh này gọi là bệnh thiếu máu do thiếu hụt sắt. Các triệu chứng của bệnh thiếu máu do thiếu hụt sắt là: mệt mỏi, tính lãnh đạm, yếu ớt, đau đầu, ăn không ngon và dé cau giận. [172] Hơn thế nữa, việc thừa sắt trong cơ thể cũng có những tác hại như việc thiếu sắt.
Nếu lượng sắt trong cơ thể thừa nhiều, chúng gây ảnh hưởng có hại cho tim, gan, khớp và các cơ quan khác, nếu tích trữ quá nhiều có thể gây đến nguy cơ bị ung thư [168], [170]. Những triệu chứng biểu hiện sự thừa sắt là: — Tư tưởng bi phân tán hoặc mệt mỏi — Mất khả năng điều khiển sinh lý — Bệnh về tim hoặc tim bị loạn nhịp đập — Chứng viêm khớp hoặc đau các cơ —_ Bệnh thiếu máu không phải là do thiếu sat Tát kinh sớm (ở nữ giới) hoặc bệnh liệt đương (ở nam giới) — Benh ve gan hoạc ung thư gan 6 Mặc dù đã tiến hành nhiều nghiên cứu. nhưng các nhà khoa học cũng chưa the đưa ra được ngưỡng gây hại do sự thiếu sat hoặc thừa sat. Vay cơ the chúng ta can lượng sát là bao nhiều ? Nhu cau toi thiểu về sat hàng ngày tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau như: độ tuôi.
giới tính, thể chất, nó thay doi từ 10-50 mg/ngay. Để phòng tránh sự lưu giữ một lượng sắt quá mức trong cơ thể. người ta đã thiết lập giá trị tạm thời cho lượng tiếp nhận tối đa hàng ngày có thé chịu được là 0.8 mg/kg thể trong [10]. Đó là đôi nét sơ qua vé vai trò của sắt đối với cơ thể con người.
Sau đây, chúng tôi đi sâu hơn về các đặc tính vật lý, hóa học của nguyên tố sắt và các phương pháp xác định sắt. Trạng thái tự nhiên Sát là nguyên tố phổ biến thứ hai (sau nhôm) và là nguyên tố đứng thứ tư về hàm lượng trong vỏ trái đất. Người ta cho rang nhân của trái đất chủ yếu gồm sat và niken. Nó chiếm 5% về khối lượng của vỏ quả dat [1], [53].
Trong thiên nhiên sắt có bốn đồng vị bền “Fe, “Fe (91,68%), ”Fe và “Fe. Những khoáng vật quan trọng của sat là manhetit (Fe;O,) chứa đến 72% sắt, hematit (Fe,O,) chứa 60% sat, pirit (FeS,) và xiderit chứa 35% sắt. Ngoài những mỏ lớn tập trung, sắt còn ở phân tán trong khoáng vật của những nguyên tố phổ biến như nhôm, titan, mangan. Sắt còn có trong nước thiên nhiên, trong các thiên thạch từ không gian vũ trụ rơi xuống trái đất.
Trung bình trong 20 thiên thạch rơi xuống, có một thiên thạch sắt (chứa 90% sat). Tính chất lý học [18], [53] Sat là nguyên tố nằm ở phân nhóm VIII trong chu kỳ IV của bảng hệ thong tuần hoàn Mendeleep. Sat là kim loại có mầu trang xám. dé dat mong và gia công cơ học khác.
Sat có bốn dang thù hình (dang Fea, dang Fe}. dạng Fey và dang Fed), chúng bên ở những khoảng nhiệt độ nhất định. Những dang ơ và B có kiến trúc tinh thể kiểu lập phương tâm khối nhưng có kien trúc electron khác nhau. Dang Fey có cau trúc tinh the Kiều lap phương tam điện, dang Feo có cau trúc lap phương tam Khỏi như dang Feơ.
nhưng ton tại đến nhiệt độ nóng chảy. Sat có tính chất từ tính: chúng bi nam cham hút và dưới tác dụng của dòng điện chúng trở thành nam cham. Sat tạo nên rất nhiều h jp Kim quan trọng. tùy thuộc vào lượng cacbon có trong sat mà người ta chia ra: sat mềm (< 0.
Mot số hằng số vat ly quan trong cua sắt: Nhiệt độ nóng chay(°C) : 1536 Nhiệt độ sôi CC) : 2880 Khối lượng riêng (g/cm?) : 7. Tính chất hoá học của sắt [1]. [6], [18], [53], [84] Sát là một kim loại có hoạt tính hoá học trung bình. Ở điều kiện thường không có hơi ẩm, sat không tác dụng rõ rệt với những nguyên tố phi kim điền hình như oxy, lưu huỳnh, clo, brôm vì có màng oxít bảo vệ [6].
Khi đun nóng, đặc biệt ở trạng thái bột nhỏ, sắt có tác dụng với hầu hết các phi kim [1]. Khi đun nóng trong không khí khô, sắt tạo nên Fe,O, và ở nhiệt độ cao hơn tạo nên Fe;O,. Khí clo dé dang phan ứng với sat tạo thành FeCl, là chất dé bay hơi. Sắt tác dụng trực tiếp với khí cacbon oxit tạo thành hợp chất cacbonyl kim loại.
Sat tinh khiết bền trong không khí và nước. Ngược lại, sắt có chứa tap chất bị 4n mòn dần dưới tác dụng của hơi ẩm, khí cacbonic và oxy 6 trong không khí tạo nên gi sat: 2Fe + 1,50, + nH;O — Fe,O, + nH,O Do lớp gi sắt xốp và giòn. nên không bao vệ được sat khỏi bị oxi hoá uep. Sat tạo thành hai dãy hợp chat sat) và sat) [1S].
Muor sat HH) được tạo thành Khi hoà tan sat vào axit loãng, trừ axit nitoric. Muoi của sat) với các axit mạnh như clorua. để tan trong nước còn mudi của các aXH yeu như sunfua. Khi tan trong nước.
muối sat(TÏ) ở dang IFetHf-O), |? màu lục nhật. Mau lục của [Fe(H.O),] rất veu nên thực tế dung dịch của muối sat) Không có mau. Muối sat( HH) sunphat là chat dang tinh the, màu trang, dé hút âm và dé tan trong nước. Khi két tinh từ dung dịch nước nhiệt độ thường.
thu được tinh thé hidrat FeSO,. Tinh thể FeSO,.O có màu lục nhạt. nóng chảy ở nhiệt độ 64 °C, dé tan trong nước và rượu. Khi dun nóng.
tinh the FeSO,.7H,O mất dan nước và trở thành muối khan FeSO,. ‘) nhiệt độ cao hon (> 580 °C) muối khan phân hủy thành oxit: FeSO, —2280°¢, Fe,O, + SO, + SO, Quan trọng với thực tế nhất là (NH,);Fe(SO,)-. được gọi là muối Mohr. Tinh thể muối Mohr có màu lục, dé kết tinh.
không hút 4m và bền doi với oxi không khí nên được dùng để pha dung dịch chuẩn của sat(II) trong hoá học phân tích. Sát) hydroxit bền trong không khí, không tan trong nước và trong dung dịch NH,. Đa số muối sắt(III) dé tan trong nước, cho dung dịch chứa ion bát diện [Fe(H,O),]'* màu tím nhạt. Khi kết tinh từ dung dich, muối sắt(HI) thường ở dạng tinh thể hidrat như FeCl.6HO màu nâu vàng, phèn sát (NH,)Fe(SO,).
Muối sắt(III) bị thủy phân mạnh nên dung dịch có màu vàng nâu. Chi trong dung dịch có phản ứng axit mạnh (pH <1), sự thủy phân mới bị day lùi. Các muối sắt(HI) cũng dé bị khử về sat(II) bằng nhiều chất khử khác nhau như: hydrazin, hidro iodua. 2FeCl, + 2HI > 2FeCl, +1, + 2HCI Sat) oxit có màu do nau.
được dieu che bang cách nung ket tua hidroxit sat). Sát HH) oxit Không tan trong nước. có thể tan một phan trong Kiem đặc hay cacbonat Kim loại Kiếm nóng chay. Q lon sat HT) trong dung dich tác dung với ion thioxtanat SCN) tao nen mot so phức chat thoxianat màu do dam.
Hoá phan uch thường su dụng phan ứng nay de định tính và định lượng sat) ngay ca trong dung dich loang. Kaliferixianua (K:[Fe(CN),]) là một trong các phức ben nhất cua sat.aliferixianua là chất dạng tinh thể đơn tà, màu đỏ thường được gọi là muối do máu. Phức này dé tan trong nước, cho dung dịch màu vàng và hết sức độc. Kaliferixianua là một thuốc thử thông dụng trong phòng thí nghiệm dùng đề nhận biết săt(II) trong dung dich: FeCl, + K;[Fe(CN),] => KFe[Fe(CN),] + 2KCI Kết tủa KFe[Fe(CN),] có màu xanh cham và được gọi là xanh tuabin.
khi đun nóng trong dung dịch kiểm chuyển thành feroxianua. Cac phuong phap xac dinh sat 1. Phuong pháp xác định sắt bang phương pháp trắc quang Như đã nêu trong phần trước, sắt có thể được xác định bằng nhiều phương pháp như: điện hóa, phổ hấp thụ nguyên tử. tuy nhiên, tùy thuộc vào từng loại mau, số lượng mẫu, điều kiện phòng thí nghiệm, độ chính xác, độ nhạy cần thiết (do các phương pháp có độ chính xác, độ nhạy khác nhau, có thể là cỡ ppb, ppm hoặc lớn hơn) và giá thành khi phân tích mà người ta lựa chọn phương pháp này hoac phương pháp khác.
Trong điều kiện phòng thi :øhiệm của nước ta hiện nay, phương pháp trắc quang dường như là phù hợp hơn ca đối với phép xác định các đối tượng. Do đó, trong phan này. chúng tôi xin de cap chủ yếu tới các phép xác định sat bằng phương pháp trắc quang su dung cúc loại thuốc thu hữu cơ. Mot so thuốc thu co dien thường su dung dé xác định sat L.
Thuốc thự thioxianat Thioxianat là một thuốc thu nhạy với ion sát HH). nó được sử dung rong rã! trong định tính và định lượng sat. Vì axit thioxiamic là một axit mạnh nên sig độ ion thioxianat ít bị anh hưởng bởi nồng độ ion H” trong dung dich. Cường do màu của phức săt(TII)-thioxianat phụ thuộc vào nồng độ thioxianat.
loại axit và thời gian phản ứng [95]. Theo Saclo [26] và Babko [3] phức sat(HH)-thioxianat hấp thụ cực đại ở 480 nm. Dung dịch phức sát(1IH)- thioxianat bị giảm màu khi để ngoài ánh sáng, tốc độ giảm màu chậm trong vùng axit yếu và nhanh khi nhiệt độ tang [95]. Khi có mặt hidropeoxit hoặc amoni sunfat càng làm cho cường độ màu và độ bên mau của phức giảm di.
Can phải cho nồng độ thioxianat du, không những nó làm tăng độ nhạy cua phép đo mà còn loại trừ được ảnh hưởng của các anion florua, phốt phát và mot số anion khác tao phức được với ion sat(II). Có những ion gây ảnh hưởng đến việc xác định sắt(III) bằng thuốc thử thioxianat như oxalat, florua, chúng tạo phức với ion săt(HI) trong môi trường axit. lon sunphat và phốt phát cũng gây ảnh hưởng (với một lượng đáng kể). Ngoài ra, còn có các ion tạo phức màu hay kết tủa với ion thioxianat như đồng(II), coban(II), bitmut(IH).
Sự can trở của coban(II) (do bản thân màu của nó) ta có thể loại trừ bằng cách đo ở bước sóng thích hợp. Các ion thủy ngân(II), cadimi(II), kẽm(1]) tạo phức với ion SƠN: sẽ làm giảm cường độ mau của phức sat(III)-thioxianat. Do đó, muốn sử phương pháp này cần phải tách các ion ảnh hưởng đến màu của phức [131]: Phương pháp dùng thuốc thư thioxianat có giới han phát hiện kém.