Luận văn thạc sĩ về phương pháp xác định crom trong mẫu sinh học tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ trình bày phương pháp xác định crom trong mẫu sinh học bằng phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa, ứng dụng và kết quả nghiên cứu.

• Tác giả: Cao Thị Mai Hương
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
• Đề tài: Xác Định Crom Trong Mẫu Sinh Học Bằng AAS
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố Crom
• 1.2. Tính chất của Cr
• 1.2.1. Tính chất vật lý
• 1.2.2. Tính chất hoá học
• 1.3. Các hợp chất của Crom
• 1.3.1. Hợp chất Cr(II)
• 1.3.2. Hợp chất Cr(III)
• 1.3.3. Hợp chất Cr(VI)
• 1.4. Độc tính của Crom
• 1.5. Các phương pháp xác định crom
• 1.5.1. Phương pháp phân tích hóa học
• 1.5.2. Phương pháp phân tích trọng lượng
• 1.5.3. Phương pháp phân tích thể tích
• 1.5.4. Phương pháp phân tích công cụ
• 1.5.4.1. Phương pháp phân tích điện hóa
• 1.5.4.2. Phương pháp cực phổ

Tóm tắt

I. Tổng quan về xác định crom trong mẫu sinh học bằng AAS

Xác định crom trong mẫu sinh học là một nhiệm vụ quan trọng trong hóa phân tích. Crom, một kim loại nặng, có thể gây hại cho sức khỏe con người nếu tồn tại ở nồng độ cao. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) đã trở thành một công cụ hữu ích trong việc xác định hàm lượng crom trong các mẫu sinh học như máu, nước và thực phẩm. AAS cho phép phát hiện crom với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.

1.1. Đặc điểm của crom và tầm quan trọng trong sinh học

Crom là một nguyên tố hóa học có số nguyên tử 24, được biết đến với hai dạng oxi hóa chính là Cr(III) và Cr(VI). Trong khi Cr(III) có vai trò sinh học tích cực, Cr(VI) lại được biết đến với tính độc hại cao. Việc xác định hàm lượng crom trong mẫu sinh học giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe con người.

1.2. Các phương pháp xác định crom trong mẫu sinh học

Ngoài AAS, còn nhiều phương pháp khác như phân tích hóa học, phân tích trọng lượng và phân tích thể tích. Tuy nhiên, AAS được ưa chuộng hơn cả nhờ vào độ nhạy và khả năng phân tích nhanh chóng. Các phương pháp này đều có ưu nhược điểm riêng, tùy thuộc vào mục đích và điều kiện phân tích.

II. Thách thức trong việc xác định crom trong mẫu sinh học

Việc xác định crom trong mẫu sinh học gặp nhiều thách thức, bao gồm sự hiện diện của các chất gây nhiễu và yêu cầu về độ chính xác cao. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và thành phần hóa học của mẫu có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Do đó, việc tối ưu hóa quy trình phân tích là rất cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

2.1. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến kết quả phân tích

Các yếu tố như pH và nhiệt độ có thể làm thay đổi trạng thái hóa học của crom trong mẫu. Điều này có thể dẫn đến sai số trong kết quả phân tích. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của phương pháp AAS.

2.2. Sự hiện diện của các chất gây nhiễu trong mẫu

Trong quá trình phân tích, sự hiện diện của các ion kim loại khác có thể gây nhiễu và làm sai lệch kết quả. Việc lựa chọn điều kiện phân tích phù hợp và sử dụng các phương pháp xử lý mẫu thích hợp là cần thiết để giảm thiểu ảnh hưởng của các chất gây nhiễu.

III. Phương pháp AAS trong xác định crom Hướng dẫn chi tiết

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để xác định crom trong mẫu sinh học. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử crom trong trạng thái khí. Quy trình thực hiện bao gồm chuẩn bị mẫu, tạo khí crom và đo độ hấp thụ quang.

3.1. Quy trình chuẩn bị mẫu cho AAS

Quy trình chuẩn bị mẫu bao gồm các bước như làm sạch mẫu, hòa tan và chuẩn độ. Mẫu cần được xử lý để loại bỏ các tạp chất có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Việc sử dụng các hóa chất chuẩn và thiết bị chính xác là rất quan trọng trong giai đoạn này.

3.2. Thiết lập điều kiện phân tích cho AAS

Điều kiện phân tích như cường độ dòng điện, nhiệt độ và thời gian phân tích cần được tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất. Việc lựa chọn đèn catot rỗng phù hợp và điều chỉnh các thông số kỹ thuật là rất quan trọng để đảm bảo độ nhạy và độ chính xác của phương pháp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp AAS trong nghiên cứu

Phương pháp AAS không chỉ được sử dụng trong nghiên cứu mà còn trong kiểm tra chất lượng thực phẩm và nước. Việc xác định hàm lượng crom trong thực phẩm giúp đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng crom trong rau xanh và nước có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

4.1. Kết quả nghiên cứu về hàm lượng crom trong thực phẩm

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng crom trong thực phẩm như rau xanh có thể vượt quá giới hạn cho phép. Việc xác định chính xác hàm lượng crom giúp đưa ra các biện pháp xử lý và cải thiện chất lượng thực phẩm.

4.2. Ứng dụng AAS trong kiểm tra chất lượng nước

AAS cũng được sử dụng để kiểm tra hàm lượng crom trong nước. Việc xác định nồng độ crom trong nước giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu xác định crom

Việc xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp AAS đã chứng minh được tính hiệu quả và độ chính xác cao. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện quy trình phân tích và mở rộng ứng dụng của phương pháp này trong các lĩnh vực khác nhau. Tương lai của nghiên cứu xác định crom hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực xác định crom

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp phân tích mới, cải thiện độ nhạy và độ chính xác của AAS. Việc áp dụng công nghệ mới trong phân tích crom sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

5.2. Tầm quan trọng của việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng

Việc xác định và kiểm soát hàm lượng crom trong thực phẩm và nước là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các biện pháp quản lý và giám sát chất lượng thực phẩm cần được thực hiện nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh chóng tại Việt Nam, nhu cầu về thực phẩm sạch, đặc biệt là rau xanh, ngày càng trở nên cấp thiết. Theo báo cáo của ngành, sản lượng rau an toàn tại Hà Nội chỉ đáp ứng được gần 14% nhu cầu của người dân, trong khi trung bình cứ 33 km² mới có một điểm bán rau an toàn. Rau xanh không chỉ cung cấp vitamin, khoáng chất và chất xơ thiết yếu mà còn có tác dụng chữa bệnh thông thường. Tuy nhiên, việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật và nước thải công nghiệp đã làm tăng nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng trong rau, trong đó crom (Cr) là một trong những nguyên tố độc hại cần được kiểm soát nghiêm ngặt.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng vết crom trong mẫu sinh học, cụ thể là rau xanh, bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS). Nghiên cứu tập trung khảo sát các điều kiện phân tích tối ưu, ảnh hưởng của các yếu tố nền và chất cải biến hóa học, đồng thời đánh giá độ chính xác, độ lặp lại và giới hạn phát hiện của phương pháp. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam trong giai đoạn gần đây, với các mẫu rau được thu thập từ một số địa phương có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp phương pháp phân tích chính xác, nhạy và ổn định để đánh giá an toàn thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hỗ trợ quản lý môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong kiểm soát chất lượng rau sạch, đồng thời làm cơ sở khoa học cho các chương trình giám sát và quy định về hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS): Nguyên tử hóa mẫu trong cuvet graphit bằng dòng điện cao, tạo ra đám hơi nguyên tử tự do hấp thụ bức xạ đơn sắc đặc trưng của crom tại bước sóng 357,9 nm. Độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ crom trong mẫu theo phương trình tuyến tính $A_\lambda = k \times C$.

• Ảnh hưởng của nền mẫu và chất cải biến hóa học: Các hợp chất trong mẫu có thể ảnh hưởng đến hiệu suất nguyên tử hóa và độ nhạy của phép đo. Việc sử dụng chất cải biến hóa học như $(NH_4)H_2PO_4$ giúp ổn định nền mẫu, tăng độ nhạy và giảm sai số.

• Đặc tính hóa học và độc tính của crom: Crom tồn tại chủ yếu ở hai dạng hóa trị +3 và +6, trong đó Cr(VI) có độc tính cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường. Việc xác định chính xác hàm lượng crom trong thực phẩm là cần thiết để đảm bảo an toàn.

Các khái niệm chính bao gồm: nguyên tử hóa mẫu, vạch phổ hấp thụ, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), sai số tương đối (ER), độ lặp lại (RSD), và chất cải biến hóa học.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu rau xanh được thu thập từ các vùng trồng rau có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng tại Việt Nam. Mẫu được xử lý bằng kỹ thuật phân hủy mẫu trong lò vi sóng sử dụng hỗn hợp axit mạnh để chuyển crom về dạng hòa tan.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Model AA 6800 (Shimadzu, Nhật Bản) với kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (GF-AAS). Các điều kiện phân tích được tối ưu hóa gồm: vạch phổ 357,9 nm, cường độ dòng đèn catot rỗng 10 mA, độ rộng khe đo 0,5 nm, nhiệt độ sấy mẫu 250°C, nhiệt độ tro hóa 800°C, nhiệt độ nguyên tử hóa 2600°C, và sử dụng chất cải biến hóa học $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01%.

• Phân tích dữ liệu: Xây dựng đường chuẩn từ dung dịch chuẩn crom với khoảng tuyến tính 1,0 – 12,0 ppb. Tính toán giới hạn phát hiện (LOD = 0,3 ppb), giới hạn định lượng (LOQ = 0,9 ppb), sai số tương đối và độ lặp lại. Khảo sát ảnh hưởng của các ion kim loại kiềm thổ, kim loại hóa trị III, kim loại nặng hóa trị II và các anion phổ biến đến kết quả phân tích.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu thực hiện trong vòng 12 tháng, bao gồm thu thập mẫu, xử lý mẫu, tối ưu hóa điều kiện phân tích, đo mẫu và xử lý số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tối ưu hóa điều kiện phân tích:

   • Vạch phổ 357,9 nm cho độ hấp thụ trung bình 0,267 với RSD 2,7%, cao hơn các vạch 359,3 nm và 360,5 nm.
   • Cường độ dòng đèn catot rỗng 10 mA (50% Imax) cho độ nhạy và độ ổn định tốt nhất với độ hấp thụ trung bình 0,262 và RSD 2,68%.
   • Độ rộng khe đo 0,5 nm tối ưu, cho tín hiệu hấp thụ ổn định (RSD 2,71%) và diện tích pic đầy đủ.
   • Nhiệt độ tro hóa mẫu 800°C và nhiệt độ nguyên tử hóa 2600°C là điều kiện tối ưu, đạt độ hấp thụ cao nhất (0,272) và ổn định.

2. Ảnh hưởng của môi trường axit:

   • Axit HNO3 2% và HCl 2% là môi trường thích hợp, đảm bảo độ hấp thụ quang cao và ổn định.
   • Các axit H2SO4 và CH3COOH gây giảm độ hấp thụ hoặc tín hiệu không ổn định.

3. Chất cải biến hóa học:

   • $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% làm tăng độ hấp thụ quang của Cr lên 34,1 lần so với không có chất cải biến, giảm tín hiệu nền và tăng độ ổn định (RSD 1,73%).
   • Các chất Pd(NO3)2, Mg(NO3)2, Ni(NO3)2 cũng cải thiện tín hiệu nhưng kém hiệu quả hơn.

4. Ảnh hưởng của các ion nền:

   • Các cation Ca (≤8 ppm), Mg (≤4 ppm), Al (≤150 ppb), Fe (≤500 ppb), Cu (≤20 ppb), Mn (≤100 ppb) và anion Cl⁻ (≤200 ppm), SO₄²⁻ (≤20 ppm) không gây ảnh hưởng đáng kể đến độ hấp thụ quang của Cr (sai số <10%).
   • Tổng hợp các ion trên trong giới hạn nêu trên cũng không làm thay đổi kết quả phân tích.

5. Đường chuẩn và giới hạn phát hiện:

   • Khoảng tuyến tính của phương pháp là 1,0 – 12,0 ppb với phương trình hồi quy:
     [ \text{Abs}{Cr} = (-0,004 \pm 0,007) + (0,058 \pm 0,001) \times C{Cr} ]
   • Giới hạn phát hiện (LOD) là 0,3 ppb, giới hạn định lượng (LOQ) là 0,9 ppb.
   • Sai số tương đối và độ lặp lại đều dưới 5%, đảm bảo độ tin cậy cao.

Thảo luận kết quả

Việc lựa chọn vạch phổ 357,9 nm và cường độ dòng đèn 10 mA phù hợp với đặc tính hấp thụ của crom, giúp tăng độ nhạy và giảm nhiễu nền. Độ rộng khe đo 0,5 nm cân bằng giữa độ phân giải và tín hiệu, tránh ảnh hưởng của các vạch phổ lân cận. Nhiệt độ tro hóa và nguyên tử hóa được tối ưu nhằm loại bỏ hoàn toàn các hợp chất nền và tạo ra đám hơi nguyên tử ổn định, tăng độ chính xác.

Ảnh hưởng của môi trường axit và chất cải biến hóa học được kiểm soát tốt, trong đó $(NH_4)H_2PO_4$ đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định nền mẫu và nâng cao hiệu suất nguyên tử hóa. Kết quả khảo sát các ion nền cho thấy phương pháp có tính chọn lọc cao, phù hợp với mẫu sinh học phức tạp.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, phương pháp GF-AAS cho độ nhạy và giới hạn phát hiện vượt trội so với các phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và phương pháp điện hóa. Đường chuẩn tuyến tính rộng và sai số thấp cho phép ứng dụng phương pháp trong phân tích thực tế với độ tin cậy cao.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường chuẩn, đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ nguyên tử hóa, và bảng tổng hợp ảnh hưởng các ion nền, giúp minh họa rõ ràng các điều kiện tối ưu và độ ổn định của phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp GF-AAS trong giám sát an toàn thực phẩm: Khuyến nghị các cơ quan quản lý và phòng thí nghiệm sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa để xác định hàm lượng crom trong rau xanh và các mẫu sinh học khác nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm.

2. Xây dựng quy trình chuẩn xử lý mẫu: Đề xuất áp dụng kỹ thuật xử lý mẫu trong lò vi sóng với hỗn hợp axit HNO3 để phân hủy triệt để mẫu, đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại cao trong phân tích.

3. Kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng nền mẫu: Khuyến cáo sử dụng chất cải biến hóa học $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% trong quá trình phân tích để giảm thiểu ảnh hưởng của các hợp chất nền, nâng cao độ nhạy và độ ổn định của phép đo.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật: Đề nghị tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật GF-AAS cho cán bộ phòng thí nghiệm nhằm nâng cao chất lượng phân tích và đảm bảo kết quả chính xác, tin cậy.

5. Thời gian thực hiện: Các giải pháp trên nên được triển khai trong vòng 12 tháng để nhanh chóng áp dụng vào thực tế, góp phần nâng cao chất lượng kiểm soát an toàn thực phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật GF-AAS, quy trình xử lý mẫu và phân tích crom, hỗ trợ nghiên cứu và học tập.

2. Phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm và môi trường: Cung cấp phương pháp phân tích chính xác, nhạy và ổn định để đánh giá hàm lượng crom trong mẫu sinh học, phục vụ công tác giám sát an toàn thực phẩm.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và môi trường: Hỗ trợ xây dựng tiêu chuẩn, quy định về hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm và môi trường, nâng cao hiệu quả quản lý.

4. Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh rau sạch: Giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm, đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn, tăng uy tín và giá trị thương hiệu trên thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp GF-AAS có ưu điểm gì so với các phương pháp khác trong xác định crom?
   GF-AAS có độ nhạy cao (đến 0,1 ppb), sai số nhỏ (<15%), tiêu thụ mẫu ít và khả năng phân tích hàng loạt nhanh chóng, vượt trội so với phương pháp ngọn lửa và điện hóa.

2. Tại sao cần sử dụng chất cải biến hóa học trong phân tích crom?
   Chất cải biến hóa học như $(NH_4)H_2PO_4$ giúp ổn định nền mẫu, giảm ảnh hưởng của các hợp chất khó bay hơi, tăng hiệu suất nguyên tử hóa và độ nhạy của phép đo.

3. Giới hạn phát hiện và định lượng của phương pháp là bao nhiêu?
   Giới hạn phát hiện (LOD) là 0,3 ppb và giới hạn định lượng (LOQ) là 0,9 ppb, phù hợp để xác định lượng vết crom trong mẫu sinh học.

4. Các ion nền có ảnh hưởng như thế nào đến kết quả phân tích?
   Các ion như Ca, Mg, Al, Fe, Cu, Mn, Cl⁻, SO₄²⁻ trong giới hạn nồng độ nhất định không gây ảnh hưởng đáng kể đến độ hấp thụ quang của crom, đảm bảo tính chọn lọc của phương pháp.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các mẫu thực phẩm khác ngoài rau xanh không?
   Có, phương pháp GF-AAS với quy trình xử lý mẫu phù hợp có thể áp dụng để xác định crom trong nhiều loại mẫu sinh học và thực phẩm khác như hải sản, ngũ cốc, đảm bảo độ chính xác và độ nhạy cao.

Kết luận

• Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) được tối ưu hóa thành công để xác định hàm lượng vết crom trong mẫu rau xanh với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.
• Các điều kiện phân tích như vạch phổ 357,9 nm, cường độ dòng đèn 10 mA, nhiệt độ tro hóa 800°C và nguyên tử hóa 2600°C cùng chất cải biến hóa học $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% được xác định là tối ưu.
• Phương pháp có khoảng tuyến tính từ 1,0 đến 12,0 ppb, giới hạn phát hiện 0,3 ppb và giới hạn định lượng 0,9 ppb, phù hợp với yêu cầu phân tích lượng vết trong thực phẩm.
• Ảnh hưởng của các ion nền được kiểm soát tốt, đảm bảo độ tin cậy và tính chọn lọc của phép đo.
• Đề xuất áp dụng phương pháp trong giám sát an toàn thực phẩm, đồng thời nâng cao năng lực kỹ thuật và xây dựng quy trình chuẩn xử lý mẫu trong các phòng thí nghiệm.

Khuyến khích các cơ quan quản lý và phòng thí nghiệm triển khai phương pháp GF-AAS để kiểm soát hàm lượng crom trong thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Xã hội ngày một phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao. Sự tăng trưởng mạnh của nền kinh tế đã đưa nhu cầu của con người từ mong muốn “ăn no, mặc đủ” lên “ăn ngon, mặc đẹp”. Vì thế nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xã hội quan tâm hàng đầu. Ở nước ta, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống Việt Nam.

Vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đối với nông sản nhất là rau xanh đang được cả xã hội quan tâm. Rau xanh là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ, cho cơ thể con người không thể thay thế được. Ngoài ra, rau còn được dùng như một loại thuốc chữa các bệnh thông thường: nước rau má giúp giải nhiệt, rau ngải cứu giúp an thai, rau diếp cá dùng để hạ sốt, rau muống giúp cầm máu. Tuy nhiên, hiện nay nhiều khu vực trồng rau đang có nguy cơ bị ô nhiễm do chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việc sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến một số loại rau có thể bị nhiễm các kim loại nặng, có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.

Các nguyên tố thuộc nhóm kim loại nặng như Cr, Pb, Cd gây độc hại đối với cơ thể con người tuỳ thuộc vào hàm lượng của chúng. Một số khác như Cu, Fe, Zn là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể con người. Tuy nhiên khi hàm lượng của chúng vượt quá ngưỡng cho phép chúng bắt đầu gây độc. Thời gian gần đây, vấn đề rau sạch đang là vấn đề nóng bỏng được nhiều cơ quan môi trường và Xã hội quan tâm: Theo báo Lao Động số 288 Ngày 12/12/2008 thì Trung bình 33km2 mới có 1 điểm bán rau an toàn.

Theo Chi cục Bảo vệ thực vật Hà Nội, đến thời điểm này, sản lượng rau an toàn của toàn thành phố hàng năm chỉ đáp ứng được gần 14% nhu cầu rau xanh của người dân thủ đô. Như thế, việc điều tra, đánh giá chất lượng rau sạch trở nên vô cùng cấp thiết. Một trong các chỉ tiêu dùng để đánh giá độ an toàn của thực phẩm nói chung và rau sạch nói riêng là chỉ tiêu về hàm lượng các kim loại nặng. Nhằm mục đích phục vụ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường, nhằm đóng góp cho chương trình nhà nước về nghiên cứu và điều tra điều kiện dinh dưỡng của người Việt nam, trong bản luận văn này chúng tôi nghiên cứu việc sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) để phân tích (xác định) lượng vết crom trong mẫu sinh học.

6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Chƣơng 1 - TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về nguyên tố Crom.[18] Crom là một nguyên tố thuộc phân nhóm VIB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn, có cấu hình lớp electron ngoài cùng: 3d5 4s1. Crom được ký hiệu là Cr, số thứ tự nguyên tử là 24, nguyên tử lượng Crom là 51,996 đvC, Crom có số oxi hoá đặc trưng nhất là +3 và kém đặc trưng hơn là +6. Ngoài ra, trong hợp chất Crom còn có các số oxi hoá: +1; +2; +4; +5.

Trữ lượng trong thiên nhiên của Crom là 6.10-3 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất, nghĩa là tương đối phổ biến. Khoáng vật chính của Crom là sắt cromit Fe(CrO2)2. Crom được sử dụng trong luyện kim, trong mạ điện hoặc trong nhuộm màu, thuộc da… Các hợp chất cromat thường thêm vào nước mặn để ức chế sự ăn mòn kim loại. Trong nước tự nhiên, Cr3+ tồn tại ở dạng Cr(OH)2+, Cr (OH)  , còn Cr(IV) tồn tại ở dạng CrO 24  , và Cr2 O 72 .

Người ta cho rằng Cr3+ tạo phức bền với các amin và nó được bám vào các khoáng sét. Crom được coi là không cần thiết cho cây trồng nhưng lại là nguyên tố cần thiết cho động vật. Crom kim loại được điều chế bằng các phương pháp nhiệt nhôm, dùng bột nhôm khử Crom(III) oxit. Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 Crom thu được chứa 97,99% Cr và tạp chất sắt.Tính chất của Cr [ 9] 1.

Tính chất vật lý: Về mặt lý học, crom thể hiện rõ rệt tính chất kim loại. Nó là kim loại màu trắng bạc có ánh kim, dẫn điện và nhiệt tốt. Crom tinh khiết dễ chế hoá cơ học nhưng khi lẫn tạp chất thì trở nên cứng và giòn. Vì vậy, kim loại Crom kỹ thuật rất cứng.

Việc đưa crom vào thép làm tăng độ cứng, độ bền nhiệt, độ bền ăn mòn, và độ bền hoá chất của các loại thép đặc biệt. Thép dụng cụ chứa 3% ÷ 4% Cr, thép không rỉ chứa 18% ÷ 25% Cr. Một số hằng số vật lý quan trọng của Cr:  Nhiệt độ nóng chảy (Tnc): 1890oC 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail]  Nhiệt độ sôi (Ts): 3390oC  Thế điện cực (Eo): -0,91V  Độ âm điện theo paoling: 1,6  Bán kính nguyên tử : 1,27 Ao  Năng lượng iôn hoá : 6,77 eV 1. Tính chất hoá học: Crom là chất khử giống như Al, trên bề mặt được bao phủ màng oxit mỏng, bền với không khí.

Crom không phản ứng trực tiếp với H2, ở điều kiện thường không phản ứng với O2 nhưng khi đốt cháy trong không khí tạo thành Cr2O3 4Cr(rắn) + 3O2 = 2Cr2O3 ΔH = - 1141 KJ/mol Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, Crom phản ứng với nhóm Halogen. Thế điện cực tiêu chuẩn của Crom E oCr 2 / Cr = - 0,91 (V). Crôm khử được H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng, nóng giải phóng H2. Cr + 2H+ = Cr2+ + H2 Crom bị thụ động trong axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội.

Crom không tác dụng với nước do có lớp oxit bảo vệ. Crom tan được trong dung dịch kiềm. Cr + NaOH + H2O = NaCrO2 + 3/2 H2 Crom tác dụng với muối của những kim loại có thế tiêu chuẩn cao hơn tạo thành muối Cr(II) Cr + Cu2+ = Cr2+ + Cu 1. Các hợp chất của Crom 1.

Hợp chất Cr(II) Các hợp chất của Cr(II) đều có tính khử như CrO ở 1000oC bị khí H2 khử thành crom kim loại. Ví dụ: 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4CrCl3 + 2H2O Muối Cr(II) ít bị thuỷ phân E Cr 3 / Cr 2 = - 0,41 (V), các muối tan được trong nước cho iôn hiđrat hoá [Cr(H2O)6]2+ có màu xanh lam. Hợp chất Cr(III) Các hợp chất của Cr(III) bền hơn hợp chất của Cr(II) và có nhiều ứng dụng thực tế. Cr(III) oxit: Là hợp chất bền nhất của crom, nó nóng chảy ở 2265oC và sôi ở 3027oC.

Cr2O3 trơ về mặt hoá học, nhất là sau khi đã nung nóng, nó không tan trong nước, dung dịch axit và dung dịch kiềm. Tính lưỡng tính của Cr2O3 chỉ thể hiện khi nấu chảy với kiềm hay Kali hiđrô sunfat. Cr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O Cr2O3 + 6KHSO4 = Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O b. Cr(III) hiđroxit: Cr(OH)3 có tính chất giống với nhôm hiđrôxit, nó là kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nước và là chất lưỡng tính.

Khi mới điều chế Cr(III) hiđroxit tan dễ dàng trong axit và dung dịch kiềm. Sở dĩ như vậy là vì Cr(OH)3 có tính axit yếu hơn Al(OH)3. Cr(III) hiđrôxit tan không đáng kể trong dung dịch NH3 nhưng tan dễ dàng trong amoniac lỏng tạo thành phức hecxanano. Muối Crom(III): Người ta đã biết được nhiều muối Crom(III) nhưng muối này độc với người.

Nhiều muối Crom(II) cũng có cấu tạo và tính chất giống với muối nhôm(III). Bởi vì các ion 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Cr3+(0,57Ao) và Al3+(0,61Ao) có kích thước gần nhau. Dung dịch muối Crom(III) có màu tím ở nhiệt độ thường, nhưng có màu lục khi đun nóng, màu tía đỏ là màu đặc trưng của ion [Cr(H2O)6]3+ Muối Crom (III) có tính thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thuỷ phân mạnh hơn muối Cr(II). Trong môi trường axit, ion Cr3+ có thể bị khử đến Cr2+ bởi kẽm, nhưng trong môi trường kiềm nó có thể bị H2O2, PbO2, nước clo, nước brôm oxi hoá đến Cromat.

2CrCl3 + 10KOH + 3H2O2 = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O Do có bán kính bé và điện tích lớn, ion Cr3+ là một trong những chất tạo phức mạnh nhất, nó có thể tạo nên phức bền với hầu hết phối tử đã biết. Tuy nhiên, độ bền của các phức chất Cr(III) còn tuỳ thuộc vào bản chất của phối tử và cấu hình của phức chất. Trong dung dịch, Cr(III) clorua có thể kết hợp với clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất màu đỏ hồng. Người ta đã biết nhiều các phức số phối tử hai, ba, bốn nhân của Cr(III), trong đó có thể có các phân tử trung hòa NH3, - NH2, − CH2 – CH2 – NH2, hoặc gốc axit SO 24  , C 2 O 24  , SeO 24  , CH 3COO .

Hợp chất Cr(VI) Các hợp chất Cr(VI) có tính oxi hoá mạnh, là nguyên nhân và tác hại của Crom đối với cơ thể. Crom(VI) oxit (CrO3) là chất oxi hoá mạnh, nó oxi hoá được I2, S, P, CO, C, HBr… và nhiều chất hữu cơ khác, phản ứng thường gây nổ. Là anhiđrit axit, CrO3 dễ tan trong nước và dễ kết hợp với nước tạo thành axit, là axit cromic (H2CrO4) và axit poli cromic (H2Cr2O7, H2Cr2O10, H2Cr4O13). Axit cromic và axit policromic là những axit rất độc với người, không bền, chỉ tồn tại trong dung dịch nước.

Dung dịch axit cromic (H2CrO4) có màu vàng, dung dịch axit 10 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] dicromic (H2Cr2O7) có màu da cam, màu của axit đậm dần tới màu đỏ khi số nguyên tử Cr trong phân tử tăng. Do vậy khi các dung dịch axit trên tác dụng với dung dịch kiềm, nó có thể tạo nên các muối cromat, dicromat, tricromat… Muối cromat có màu vàng còn muối đicromat có màu da cam, các chất này là những chất oxi hoá mạnh, tính chất này thể hiện rõ trong môi trường axit: 2CrO 24  + 16H+ + 6e = 2Cr3+ + 8H2O Muối cromat và đicromat thường gặp là: Na2CrO4, K2CrO4, PbCrO4, NiCrO4, ZnCrO4, K2Cr2O7, Na2Cr2O7, và (NH4)Cr2O7. Trong đó các muối PbCrO4, NiCrO4 và ZnCrO4 được dùng nhiều trong công nghiệp, chất màu, sơn, mạ… Trong nước thải mạ điện, Cr (VI) có mặt ở dạng anion như Cromat ( CrO 24  ), đicromat ( Cr2 O 72  ) và tricromat ( HCrO 4 ). Tuỳ thuộc vào pH và nồng độ crom mà Cr (VI) tồn tại với hằng số cân bằng sau: H2CrO4 = H+ + HCrO4- K1 = 0,18 (pK1 = 6,15) HCrO4- = H+ + CrO42- K2 = 3,2.