Xác định hàm lượng sắt trong nước giếng khoan ở khu vực xuân hòa bằng phương pháp trắc quang phân tử

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC *************

NGUYỄN THỊ THỦY TIÊN

XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG SẮT TRONG NƢỚC GIẾNG KHOAN Ở KHU VỰC XUÂN HÕA BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG UV-VIS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa phân tích Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. NGUYỄN THỊ HUYỀN

HÀ NỘI – 2017

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô ThS Nguyễn Thị Huyền, ngƣời đã dành rất nhiều thời gian, tâm huyết hƣớng dẫn em nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong khoa Hóa học trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 cùng gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận này.

Trong quá trình nghiên cứu, em đã rất cố gắng để hoàn thiện luận văn nhƣng không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc những đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn.

Hà Nội, ngày 03 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thủy Tiên

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

LỜI CAM ĐOAN Đề tài này em đã trực tiếp nghiên cứu dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của cô Th.s Nguyễn Thị Huyền. Em xin cam kết đây là kết quả em đã đạt đƣợc trong thời gian thực làm đề tài khóa luận tốt nghiệp. Nếu có điều gì không trung thực em xin chịu trách nhiệm trƣớc nhà trƣờng và pháp luật.

Hà Nội, ngày 03 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thủy Tiên

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 2 3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 2 4. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................. 2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN............................................................................... 3 1.1. KHÁI QUÁT VỀ NƢỚC [1], [3], [10] ................................................... 3 1.1.1. Phân loại nguồn nƣớc ........................................................................... 3 1.1.2. Thành phần và tính chất của nƣớc ........................................................ 4 1.1.3. Vai trò của nƣớc đối với đời sống con ngƣời ....................................... 5 1.1.4. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại phƣờng Xuân Hòa ................................. 6 1.2. SẮT VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA SẮT [2], [3], [4], [5], [6] .................. 7 1.2.1. Sắt ......................................................................................................... 7 1.2.2. Các hợp chất của sắt ............................................................................. 10 1.2.3. Vai trò của sắt ....................................................................................... 14 1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮT [1], [4], [8], [9] ................... 16 1.3.1. Phƣơng pháp phân tích định tính sắt(III) .............................................. 16 1.3.2. Phƣơng pháp phân tích định lƣợng sắt(III) .......................................... 16 1.4 GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS [1], [4], [8] ..................................................................... 21 1.4.1. Giới thiệu về phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS ......... 21 1.4.2. Các điều kiện tối ƣu cho một phép đo quang ....................................... 22 1.4.3. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng................................................ 23 1.5. GIỚI THIỆU AXIT SUNFOSALIXILIC [1], [4], [9], [10] .................... 25

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN TỬ và THÀNH PHẦN PHÂN TỬ CỦA PHỨC [1], [3], [8] .................................................. 27 1.6.1. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử gam ...................................................... 27 1.6.2. Phƣơng pháp xử lí thống kê đƣờng chuẩn ............................................ 27 1.7. XỬ LÍ THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH [1], [4], [8] ............ 27 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................... 30 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT ....................................................... 30 2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................... 30 2.1.2 Hóa chất ................................................................................................. 30 2.1.3 Chuẩn bị các dung dịch ......................................................................... 30 2.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH SẮT BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG UV-VIS .................................................................... 31 2.2.1. Khảo sát bƣớc sóng hấp thụ cực đại ..................................................... 31 2.2.2. pH tối ƣu cho sự tạo phức [14] ............................................................. 33 2.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự tạo phức .............................. 34 2.2.4. Ảnh hƣởng của các nguyên tố cản trở [4] ............................................ 35 2.2.5. Khảo sát khoảng tuyến tính tuân theo định luật hấp thụ Beer .............. 36 2.2.6. Đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp .......................................... 38 2.3. ÁP DỤNG CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỂ XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƢỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƢỚC GIẾNG KHOAN Ở PHƢỜNG XUÂN HÕA ................................................................................. 39 2.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu nƣớc ........................................................... 39 2.3.2. Thời gian và địa điểm lấy mẫu ............................................................. 39 2.3.3.Xác định tổng hàm lƣớng sắt trong một số mẫu nƣớc giếng khoan ở phƣờng Xuân Hòa........................................................................................... 40 KẾT LUẬN .................................................................................................... 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 45

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

........................................................................................................................

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Nƣớc ngầm là nguồn cung cấp nƣớc ngọt sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cƣ trên thế giới. Ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thoái nƣớc ngầm đang phổ biến ở các khu vực dân cƣ và các thành phố lớn. Để hạn chế tác động ô nhiễm và suy thoái nƣớc ngầm cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lƣợng và chất lƣợng nguồn nƣớc, xử lí nƣớc thải và chống ô nhiễm các nguồn nƣớc, quan trắc thƣờng xuyên trữ lƣợng và chất lƣợng nƣớc ngầm,…

Nƣớc giếng khoan (nƣớc ngầm) có chứa một lƣợng ion sắt. Trong điều kiện thiếu khí, sắt thƣờng tồn tại ở dạng ion Fe2+ và hoà tan trong nƣớc. Khi đƣợc làm thoáng, Fe2+ sẽ chuyển hóa thành Fe3+, xuất hiện dƣới dạng kết tủa hyđroxit sắt(III) có màu vàng, dễ lắng. Trong trƣờng hợp nguồn nƣớc có nhiều chất hữu cơ, sắt có thể tồn tại ở dạng keo (phức hữu cơ) rất khó xử lý.

Ngoài ra, khi nƣớc có độ pH thấp, sẽ gây hiện tƣợng ăn mòn đƣờng ống và dụng cụ chứa, làm tăng hàm lƣợng sắt trong nƣớc. Khi hàm lƣợng sắt cao sẽ làm cho nƣớc có vị tanh, màu vàng, độ đục và độ màu tăng nên khó sử dụng.

Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng sắt trong nước như phương pháp trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử, chuẩn độ… Trong đó phương pháp trắc quang phân tử có những ưu điểm như dễ thực hiện, dụng cụ, hóa chất sẵn có trong phòng thí nghiệm, có khả năng thực hiện được và cho kết quả tốt, đặc biệt phương pháp này phù hợp với điều kiện thực tế của phòng thí nghiệm trường Đại học sư phạm Hà Nội 2.

Từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định hàm lượng sắt trong nước giếng khoan ở khu vực Xuân Hoà bằng phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS”.

1

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

2. Mụ c đích nghiên cứu Xác định hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng khoan bằng phƣơng pháp trắc quang phân tử UV-VIS với điều kiện cơ sở vật chất của phòng thí nghiệm.

3. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định sắt bằng phƣơng pháp trắc quang UV-VIS: λtƣ, pH… - Xây dựng đƣờng chuẩn.

- Khảo sát vùng tuyến tính của phép đo.

- Đánh giá sai số và độ lặp của phƣơng pháp.

- Xác định hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng khoan khu vực Xuân Hoà theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn và phƣơng pháp thêm chuẩn.

4. Đối tƣợng nghiên cứu Hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng khoan khu vực Xuân Hoà.

5. Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp trắc quang UV- VIS.

2

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Chƣơng 1

TỔNG QUAN 1.1. KHÁI QUÁT VỀ NƢỚC [1], [3], [10] 1.1.1. Phân loại nguồn nƣớc Nƣớc là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống trên Trái Đất. Nƣớc tồn tại trong khắp sinh quyển nhƣ trong đất, trong các lƣu vực, trong không khí và trong tất cả các cơ thể sống.

1.1.1.1. Phân loại nước theo đặc điểm phân bố trên bề mặt Trái Đất Dựa vào sự phân bố nƣớc trên Trái đất mà ngƣời ta phân loại nguồn nƣớc nhƣ sau: - Nguồn nƣớc dƣới đất: Nguồn nƣớc dƣới đất bao gồm: nƣớc thổ nhƣỡng (nƣớc trong tầng đất canh tác), nƣớc ngầm và nƣớc trong các túi nƣớc tầng sâu (thƣờng là nƣớc khoáng).

Theo vị trí tầng chứa nƣớc và áp xuất của nó, nƣớc dƣới đất đƣợc chia thành: + Nƣớc không áp trong đới không khí (nƣớc thƣợng tầng). + Nƣớc ngầm có mặt thoáng tự do, áp xuất thay đổi (tầng nƣớc bị chặn phía dƣới, phía trên không bị phủ tầng đất cách nƣớc). + Nƣớc ngầm mạch sâu giữa các vỉa có áp (tầng nƣớc bị chặn hai phía bới các lớp đất cách nƣớc).

- Nguồn nƣớc mặt lục địa: + Nƣớc băng tuyết + Nƣớc hồ và đầm lầy + Nƣớc sông suối

3

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

+ Nƣớc biển và đại dƣơng 1.1.1.2. Phân loại nước theo nguyên tắc và mục đích sử dụng Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, ngƣời ta phân loại nƣớc nhƣ sau: - Nƣớc sinh hoạt - Nƣớc sử dụng cho nông nghiệp - Nƣớc sử dụng trong kĩ thuật - Nƣớc sử dụng cho các hoạt động vui chơi giải trí,…..

1.1.2. Thành phần và tính chất của nƣớc 1.1.2.1. Thành phần của nước tự nhiên Nƣớc là một hợp chất hóa học có thành phần rất đa dạng và phức tạp. Sự phân bố các chất hòa tan và thành phần khác trong nƣớc quyết định bản chất của nƣớc: - Nƣớc ngọt, nƣớc mặn, nƣớc lợ.

- Nƣớc giàu hoặc nghèo chất dinh dƣỡng.

- Nƣớc cứng hoặc nƣớc mềm.

1.1.2.2. Tính chất của nước - Về mặt lí tính: Nƣớc là chất có khả năng tồn tại ở cả ba dạng rắn, lỏng và khí.

Nƣớc là một dung môi tốt nhờ vào tính lƣỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion nhƣ axit, rƣợu và muối đều dễ tan trong nƣớc. Tính hòa tan của nƣớc đóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xảy ra trong dung dịch nƣớc.

Nƣớc tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nƣớc hay có tạp chất pha lẫn, thƣờng là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nƣớc cho phép dòng điện chạy qua.

- Về mặt hóa học

4

Nguyᝅn Thᝋ Thuᝡ Tiên

K39A- Khoa HoĂĄ Háť?c - Ä?H SĆ° phấm HĂ Náť™i 2

NĆŁáť›c lĂ máť™t chẼt lƣᝥng tĂ­nh, cĂł tháťƒ phản ᝊng nhĆŁ máť™t axit hay bazo. Ć pH=7 ( trung tĂ­nh) hĂ m lƣᝣng cĂĄc ion OH-cân báşąng váť›i hĂ m lƣᝣng cᝧa H3O+.

Khi phản ᝊng váť›i máť™t axit mấnh hĆĄn, vĂ­ d᝼ nhĆŁ HCl, nĆŁáť›c phản ᝊng nhĆŁ máť™t bazo: đ??ťđ??śđ?‘™

đ??ť đ?‘‚ → đ??ť đ?‘‚

đ??śđ?‘™

V᝛i amoniac, nƣ᝛c lấi phản ᝊng nhƣ m᝙t axit: Ngoà i ra nƣ᝛c còn tham gia tr᝹c tiếp và o cåc phản ᝊng hóa h�c, trong đó có hai phản ᝊng quan tr�ng nhẼt là phản ᝊng thᝧy phân và phản ᝊng ngƣng t᝼.

1.1.3. Vai trò cᝧa nĆŁáť›c Ä‘áť‘i váť›i Ä‘áť?i sáť‘ng con ngĆŁáť?i Ä?áť‘i váť›i cĆĄ tháťƒ con ngĆŁáť?i nĆŁáť›c chiáşżm 70% lĂşc sĆĄ sinh vĂ giảm xuáť‘ng còn 60% khi trĆŁáť&#x;ng thĂ nh, 85% kháť‘i lƣᝣng báť™ nĂŁo đƣᝣc cẼu tấo tᝍ nĆŁáť›c.

Trong cĆĄ tháťƒ nĆŁáť›c Ä‘Ăłng vai trò lĂ dung mĂ´i cho nhᝯng phản ᝊng hĂła háť?c trong cĆĄ tháťƒ xảy ra. NĆŁáť›c váş­n chuyáťƒn nhᝯng nguyĂŞn táť‘ dinh dƣᝥng Ä‘áşżn toĂ n báť™ cĆĄ tháťƒ, Ä‘iáť u hòa thân nhiᝇt báşąng tuyáşżn máť“ hĂ´i‌ Con ngĆŁáť?i vẍn cĂł tháťƒ sáť‘ng sĂłt náşżu nháť‹n ăn 2 thĂĄng, nhĆŁng khĂ´ng tháťƒ táť“n tấi đƣᝣc náşżu thiáşżu nĆŁáť›c 3-4 ngĂ y. Náşżu cĆĄ tháťƒ mẼt Ä‘i 2% lƣᝣng nĆŁáť›c thĂŹ khả năng lĂ m viᝇc sáş˝ giảm Ä‘i 20%. Náşżu mẼt Ä‘i 10% lƣᝣng nĆŁáť›c thĂŹ cĆĄ tháťƒ sáş˝ táťą đầu Ä‘áť™c vĂ náşżu mẼt Ä‘i 21% lƣᝣng nĆŁáť›c sáş˝ dẍn Ä‘áşżn táť­ vong.

Bên cấnh đó, đa sᝑ hoất đ᝙ng sinh hoất hà ng ngà y cᝧa chúng ta đᝠu gắn liᝠn v᝛i nƣ᝛c, tᝍ viᝇc nẼu nƣ᝛ng, tắm giạt, vᝇ sinh đᝠu cần đến nƣ᝛c.

NĆŁáť›c lĂ máť™t nhân táť‘ háşżt sᝊc quan tráť?ng cho náť n nĂ´ng nghiᝇp táť“n tấi vĂ phĂĄt triáťƒn. NĆŁáť›c giĂşp cho quĂĄ trĂŹnh sinh trĆŁáť&#x;ng vĂ phĂĄt triáťƒn cᝧa cây tráť“ng tấo ra năng suẼt láť›n, kĂ­ch thĂ­ch náť n nĂ´ng nghiᝇp phĂĄt triáťƒn.

Trong công nghiᝇp, nƣ᝛c đƣᝣc dÚng là m nguyên liᝇu ban đầu, dung môi, chẼt r᝭a, chẼt là m lấnh,‌

5

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Trong y tế cũng cần sử dụng nhiều nƣớc: trong phòng mổ rửa sạch các vết thƣơng, chạy thận nhân tạo…

Trong giao thông vận tải cũng cần đến nƣớc, đặc biệt là ngành giao thông đƣờng thủy.

Nhƣ vậy, nƣớc có vai trò rất lớn trong đời sống con ngƣời cũng nhƣ các loài sinh vật trên trái đất.

1.1.4. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại phƣờng Xuân Hòa Xuân Hòa là một phƣờng thuộc thị xã PhúcYên, tỉnh Vĩnh Phúc.

Phƣờng có diện tích 4,24 km2, dân số năm 2008 là 21,396 ngƣời, mật độ dân số đạt 5.046 ngƣời/km2.

Trong những năm vừa qua, nền kinh tế Vĩnh Phúc có tốc độ tăng trƣởng cao. Đồng hành với với sự phát triển là môi trƣờng sống có nhiều thay đổi. Sự ô nhiễm không khí, đất, nƣớc… do các chất thải gây ra ngày càng gia tăng, trở thành vấn đề bức xúc cho toàn xã hội.

Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc mặt và nƣớc ngầm giảm, khối lƣợng chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp ngày càng nhiều và chƣa có biện pháp xử lí triệt để. Hầu hết các chỉ tiêu ô nhiễm môi trƣờng về không khí, môi trƣờng nƣớc có xu thế tăng dần, thậm chí ở một số nơi ô nhiễm đã vƣợt một số chỉ tiêu cho phép nhiều lần. Do quá trình đô thị hóa tăng nhanh, hệ thống cơ sở hạ tầng chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế, sự gia tăng các phƣơng tiện giao thông; đây là nguyên nhân làm cho chất lƣợng môi trƣờng không khí trên địa bàn tỉnh giảm; tình trạng ô nhiễm bụi, tiếng ồn,…

Theo số liệu thống kê, hiện nay tổng lƣợng chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn tỉnh khoảng 748,3 tấn/ngày với nhiều thành phần khác nhau. Trong đó thành phố Vĩnh Yên và thị xã Phúc Yên là hai địa bàn có lƣợng rác thải lớn với khoảng 171,6 triệu tấn/ngày. Việc thu gom và xử lí rác thải chủ yếu do hai đơn vị là công ty Cổ phần Môi trƣờng và Dịch vụ đô thị Vĩnh Yên và công ty

6

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Cổ phần Môi trƣờng và dịch vụ đô thị Phúc Yên thực hiện. Theo báo cáo của 2 Công ty trên, tỷ lệ thu gom rác thải đô thị hiện nay đạt trên 90% lƣợng rác thải phát sinh, rác thải sau khi thu gom đƣợc xử lí bằng cách chôn lấp. Bãi rác thải Xứ Đồng Lát, phƣờng Xuân Hòa là điểm tập kết rác của cả thị xã Phúc Yên với diện tích 8000m2. Không những là nơi tập kết rác của cả thị xã Phúc Yên mà ở đây còn có các công ty, doanh nghiệp sản xuất kinh doanh trang thiết bị nội thất, lắp ráp xe đạp, xe máy cho thuê kho, bãi,… hàng tháng, các công ty này thải ra hàng tấn chất thải độc hại chứa các thành phần nguy hại phát sinh trong quá trình mạ, sơn nhƣ Crom VI, axit Sunfuric, chì, nhôm, kẽm, pin thải, các loại hóa chất độc hại,… làm cho môi trƣờng đất, nƣớc, không khí ô nhiễm.

1.2. SẮT VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA SẮT [2], [3], [4], [5], [6] 1.2.1. Sắt Sắt thuộc phân nhóm VIIIB, chu kì 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep Kí hiệu hóa học: Fe Cấu hình electron (Z=26): 1s22s22p63s23p64s23d6 Phân loại: Kim loại chuyển tiếp Khối lƣợng nguyên tử: 55,85 đvC Bán kính nguyên tử: 1,26 ̇ Số oxi hóa đặc trƣng: +2, +3, ngoài ra còn có số oxi hóa là 0, +6 1.2.1.1. Tính chất lí học Sắt là kim loại có màu trắng xám, có ánh kim, dẻo, dễ dát mỏng, có tính sắt từ Nhiệt độ nóng chảy: 15360C. Nhiệt độ sôi: 28800C Tỷ khối: d=7,91 g/cm3

7

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Sắt có bốn dạng thù hình bền ở những khoảng nhiệt độ xác định:

Feα

7000C

Feβ

9110C

13900C Feγ

Feδ

15360C Felỏng

Dạng Feα, Feβ có kiến trúc tinh thể kiểu lập phƣơng tâm khối nhƣng có kiến trúc electron khác nhau nên Feα có tính sắt từ và Feβ có tính thuận từ. Feα khác với Feβ là không hòa tan Cacbon. Feγ có kiến trúc tinh thể lập phƣơng tâm diện và có tính thuận từ. Feδ có kiến trúc lập phƣơng tâm khối nhƣ Feα nhƣng tồn tại đến nhiệt độ nóng chảy.

Sắt tạo nên rất nhiều hợp kim quan trọng, đặc biệt là hợp kim Fe-C. Tùy thuộc vào lƣợng cacbon trong sắt mà ngƣời ta chia ra: sắt mềm (<0,2% C), thép (0,2-0,7%C) và gang (1,7-5%C).

1.2.1.2. Tính chất hóa học Sắt là một kim loại có hoạt tính trung bình.

- Tác dụng với đơn chất: Ở điều kiện thƣờng nếu không có hơi ẩm, sắt không phản ứng rõ rệt ngay với những phi kim điển hình nhƣ O2, S, Cl2, và Br2 vì có màng oxit bảo vệ.

Khi đun nóng trong không khí khô, sắt tạo nên Fe2O3 và ở nhiệt độ cao hơn tạo nên Fe3O4.

t0C

Sắt phản ứng mạnh với các halogen. Khi đun nóng sắt với các halogen thu đƣợc muối halogenua khan.

→ Nung sắt với lƣu huỳnh cũng có phản ứng tạo sắt sunfua. → - Tác dụng với hợp chất:

8

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

+ Tác dụng với dung dịch axit nhƣ HCl, H2SO4 loãng… sắt bị oxi hóa thành Fe(II) và giải phóng khí H2. → → + Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh nhƣ H2SO4, HNO3 đặc nóng, nhƣng lại thụ động hóa ở trạng thái đặc nguội. → t0 + Tác dụng với nƣớc: Sắt không tác dụng với nƣớc ở nhiệt độ thƣờng, nhƣng ở nhiệt độ cao thì khử đƣợc hơi nƣớc. → → Do đó sắt không bị không khí ăn mòn tạo thành lớp rỉ xốp Fe2O3.nH2O, nhất là khi chứa tạp chất. → + Với muối của kim loại kém hoạt động, Fe đẩy đƣợc kim loại ra khỏi muối → 1.2.1.3. Trạng thái tự nhiên Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong tự nhên, đứng thứ tƣ về hàm lƣợng trong vỏ Trái Đất sau oxi, silic, nhôm. Những khoáng vật quan trọng của sắt là quặng manhetit (Fe3O4), quặng hemantit đỏ (Fe2O3),

9

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

quặng hemntit nâu (Fe2O3.nH2O), quặng pyrit (FeS2), quặng xiderit( FeCO3).

Có rất nhiều mỏ quặng sắt và sắt nằm dƣới dạng khoáng chất với nhôm, titan, mangan,…. Sắt còn có trong nƣớc tự nhiên.

1.2.2. Các hợp chất của sắt 1.2.2.1. Hợp chất của Fe(II) a.Sắt (II) oxit: FeO FeO là chất bột màu đen, không tan trong nƣớc, không có trong tự nhiên.

FeO tác dụng với các axit nhƣ HCl, H2SO4 loãng tạo thành muối sắt (II). → FeO dễ bị khử về kim loại khi đun nóng với các chất khử: H2, CO,… → → Điều chế: FeO đƣợc điều chế bằng cách nhiệt phân các muối cacbonat, oxalat hay nhiệt phân hidroxit trong môi trƣờng không chứa khí oxi. → → b. Sắt(II) hidroxit: Fe(OH)2 Fe(OH)2 có màu trắng, không tan trong nƣớc, trong không khí Fe(OH)2 nhanh chóng biến thành Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. → Fe(OH)2 dễ tan trong axit thể hiện tính bazo: → Điều chế: Cho dung dịch muối sắt(II) tác dụng với dung dịch kiềm. →

10

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

c. Muối sắt(II) Muối sắt(II) kém bền với oxi trong không khí, dễ tan trong nƣớc.

Muối khan có màu khác với muối ở dạng tinh thể hiddrat. Ví dụ: FeCl2 có màu trắng, FeCl2.6H2O có màu lục nhạt.

Trong môi trƣờng axit, Fe(II) có tính khử: Fe(II) dễ bị oxi hóa thành Fe(III) bởi oxi trong không khí, Cl2, KMnO4. → Điều chế: Cho Fe hoặc FeO, Fe(OH)2 tác dụng với axit HCl hoặc H2SO4 loãng. Dung dịch muối sắt(II) điều chế đƣợc cần dùng ngay vì trong không khí sẽ chuyển dần thành muối Fe(III).

Fe +2HCl

FeCl2 + H2 khí

Fe + H2SO4

FeSO4 + H2 khí

d. Phức chất sắt(II): Sắt(II) tạo nên nhiều phức chất, đa số có cấu trúc bát diện, số phối trí 6.

Muối sắt(II) khan kết hợp với khí NH3 tạo nên muối phức amoniacat chứa ion bát diện [Fe(NH3)6]2+. Amoniacat sắt (II) kém bền, chỉ tồn tại ở trạng thái rắn, hay trong dung dịch bão hòa amoniac, trong nƣớc bị phân hủy tạo thành hidroxit.

Muối sắt(II) tác dụng với dung dịch xianua kim loại kiềm, ban đầu tạo nên kết tủa Fe(CN)2 màu nâu vàng, sau đó kết tủa tan trong xianua dƣ tạo nên những ion phức bát diện [Fe(CN)6]4- màu vàng. Ion phức [Fe(CN)6]4- là phức bền nhất của sắt (II).

Kali feroxianua K4[Fe(CN)6].3H2O là chất tinh thể dạng đơn tà, có màu vàng, vị mặn và đắng, dễ tan trong nƣớc và axeton nhƣng không tan trong rƣợu.

11

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Anion phức [Fe(CN)6]4- phân li rất kém trong dung dịch (β1,6=1024).

Trong hóa học phân tích ngƣời ta dùng K4[Fe(CN)6] để nhận biết ion Fe3+. → Điều chế: trong phòng thí nghiệm, điều chế kali feroxianua từ FeSO4 và KCN. → → 1.2.2.2. Hợp chất của sắt (III) a. Sắt(III) oxit: Fe2O3 Fe2O3 là chất bột có màu nâu đỏ, không tan trong nƣớc.

Fe2O3 có tính lƣỡng tính nhƣng tính bazo trội hơn. Ở nhiệt độ cao, Fe2O3 bị CO hoặc H2 khử thành Fe. t0C Fe2O3 có thể tan trong kiềm nóng chảy tạo nên ferit (FeO-) t0C Điều chế: phân hủy Fe(OH)3 ở nhiệt độ cao. → b. Sắt (III) hidroxit: Fe(OH)3 Sắt (III) hidroxit là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nƣớc.

Fe(OH)3 dễ tan trong dung dịch axit tạo thành dung dịch muối sắt (III) → Khi nung nóng đến 500-7000C, Fe(OH)3 sẽ bị mất nƣớc và biến thành Fe2O3. t0C Fe(OH)3 tan nhiều trong kiềm nóng chảy tạo thành ferit (MFeO2: M≡Li+,Na+,K+; M’(FeO2)2: M’≡Mn2+, Co2+, Ni2+, Cd2+); các ferit này thủy phân mạnh trong dung dịch.

12

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Điều chế: cho dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối sắt (III). → c. Muối sắt (III) Đa số muối sắt(III) dễ tan trong nƣớc cho dung dịch chứa ion muối bát diện [Fe(H2O)6]3+ màu tím nhạt.

Khi kết tinh từ dung dịch, muối sắt (III) thƣờng ở dạng tinh thể hidrat.

Ví dụ: FeCl3.6H2O có màu nâu vàng; FeNO3.9H2O có màu tím.

Các muối sắt (III) trong dung dịch có tính oxi hóa, chúng dễ bị khử bởi nhiều chất khử: I-, S2-,…. → d. Phức chất sắt (III): Sắt (III) tạo nên nhiều phức chất, đa số các phức chất đó có cấu trúc hình bát diện nhƣ M3[FeF6]; M3[Fe(SCN)6]; M3[FeCN)6] và một số rất ít có cấu hình tứ diện nhƣ M4[FeCl4].

Amoniacat sắt (III) tạo nên khi muối sắt (III) khan tác dụng với NH3.

Những hợp chất này kém bền hơn amoniacat sắt (II), chúng phân hủy hoàn toàn trong nƣớc cho nên khi tác dụng với dung dịch amoniac, muối sắt(III) luôn tạo kết tủa Fe(OH)3.

Sắt (III) trong dung dịch tác dụng với ion thioxianat SCN- tạo ra một số phức chất thioxianato màu đỏ đậm.

Kali ferixianua K3[Fe(CN)6] là một thƣốc thử thông dụng trong phòng thí nghiệm và là một trong những phức chất bền nhất của sắt (III),anion [Fe(CN)6]3- phân li kém trong nƣớc ( β1,6=1031). → Kali ferixianua có tính oxi hóa mạnh. Khi đun nóng trong dung dịch kiềm nó chuyển thành feroxianua. →

13

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Anion [Fe(CN)6]3- tạo với nhiều cation kim loại những muối có màu và ít tan. Đặc trƣng nhất là phản ứng dùng để nhận biết ion Fe2+ trong dung dịch. → Điều chế: dùng khí clo oxi hóa K4[Fe(CN)6] trong môi trƣờng axit clohidric. → 1.2.3. Vai trò của sắt 1.2.3.1. Đối với cơ thể con người Sắt là một nguyên tố vi lƣợng đã đƣợc nghiên cứu từ lâu, đây là một trong 3 vi chất dinh dƣỡng (vitamin A, sắt, iot).

Sắt tham gia tạo nên hemoglobin để vận chuyển oxi từ phổi đến tất cả các cơ quan. Tham gia vào quá trình tạo thành myoglobin, sắc tố hô hấp của cơ. Sắt tham gia vào cấu tạo của nhiều enzim. Sắt tăng cƣờng hệ thống miễn dịch cho cơ thể: là thành phần của enzym hệ miễn dịch.

Sắt cần thiết cho tất cả mọi ngƣời, nhƣng đối với trẻ em sắt vô cùng quan trọng, vì trẻ em là đối tƣợng dễ bị thiếu sắt nhất do nhu cầu cao, nhu cầu sắt ở trẻ còn bú mẹ tăng gấp 7 lần so với ngƣời lớn tính theo trọng lƣợng cơ thể.

Vai trò quan trọng nhất của sắt là cùng với protein tạo thành huyết sắc tố (hemoglobin) vận chuyển oxi cho nên thiếu sắt dẫn đến thiếu máu dinh dƣỡng là bệnh phổ biến ở trẻ em. Khi thiếu máu, khả năng vận chuyển oxi của hồng cầu bị giảm, làm thiếu oxi ở các tổ chức đặc biệt là tim, cơ bắp, não gây nên hiện tƣợng tim đập nhanh, trẻ nhỏ có thể bị suy tim do thiếu máu. Các biểu hiện: hoa mắt, chóng mặt do thiếu oxi não, cơ bắp yếu và cuối cùng là cơ thể mệt mỏi.

1.2.3.2. Đối với cây trồng và vật nuôi a. Đối với thực vật

14

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Sắt có vai trò quan trọng trong các phản ứng oxi hóa khử, là thành phần trong prophyrin của cytochrom, tham gia cấu trúc của nhiều enzym nhƣ catalaz, peroxidaz, leghemoglobin, và ferredoxin, nitrogenaz có vai trò quan trọng trong chuyển chuyền điện tử trong quang hợp, hô hấp và tổng hợp diệp lục tố.

Sắt là nguyên tố ít di động, do “trầm hiện” trong các lá già ở dạng oxit hay photphat, hoặc do “ tạo phức hợp” với phytoferritin- protein dính với sắt.

Do đó, sự thiếu hụt sắt thƣờng biểu hiện đầu tiên ở các đỉnh sinh trƣởng là các lá non. Thiếu sắt làm cho cây ngừng sinh trƣởng và phát triển; lá non, đọt non bị vàng dần do giảm lƣợng chlorophin ở lá. b. Đối với động vật Khi thiếu hụt sắt ảnh hƣởng xấu đến sự tạo máu, sự tổng hợp hemoglobin ; làm cho vật nuôi thiếu máu ; thiếu myoglobin, thịt nạc thiếu sắc tố đỏ, bạc màu, chất lƣợng kém.

1.2.3.3. Đối với công nghiệp Sắt là kim loại đƣợc sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lƣợng kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó là một kim loại không thể thay thế đƣợc, đặc biệt trong sản xuất ôtô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung trong công trình xây dựng. Thép là hợp kim phổ biến nhất của sắt, ngoài ra còn một số hình thức tồn tại khác của sắt nhƣ: gang thô, gang đúc…

Oxit sắt(III) đƣợc sử dụng để sản xuất các bộ lƣu từ trong máy tính.

Chúng thƣờng đƣợc trộn lẫn với các hợp chất khác và bảo tồn thuộc tính từ trong hỗn hợp này.

Trong sản xuất xi-măng ngƣời ta trộn thêm sunfat sắt vào để hạn chế Crom hóa trị VI- nguyên nhân gây nên bệnh dị ứng xi măng với những ngƣời thƣờng xuyên tiếp xúc với xi măng.

15

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮT [1], [4], [8], [9] 1.3.1. Phƣơng pháp phân tích định tính sắt(III) 1.3.1.1 Phản ứng với K4[Fe(CN)6] Kali feroxianua tác dụng đƣợc với Fe(III) tạo thành một số kết tủa vô định hình màu xanh rất đặc trƣng (thƣờng gọi là xanh phổ).

1.3.1.2. Phản ứng với thioxianat Oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) trong môi trƣờng axit mạnh (pH=2). Fe(III) tạo đƣợc phức chất màu đỏ máu với SCN- có thành phần thay đổi từ [FeSCN]2+ đến [Fe(CN)6]3-.

1.3.2. Phƣơng pháp phân tích định lƣợng sắt(III) 1.3.2.1. Phương pháp phân tích hóa học a. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng  Nguyên tắc chung: Để xác định khối lƣợng cấu tử theo phƣơng pháp phân tích khối lƣợng, là tách chất đó ra dƣới dạng nguyên chất hay dƣới dạng một hợp chất xác định, bằng cách cân để suy ra hàm lƣợng chất cần xác định có trong đối tƣợng phân tích.  Phƣơng pháp phân tích: Xác định hàm lƣợng sắt(III) dƣới dạng cân Fe2O3: dùng dung dịch NH3 đặc để kết tủa sắ(III) dƣới dạng Fe(OH)3 trong dung dịch nóng. → Lọc, rửa kết tủa. Nung kết tủa ở 9000C để chuyển thành Fe2O3 rồi từ dạng cân để tính hàm lƣợng sắt. →

16

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

a. Phƣơng pháp phân tích thể tích  Nguyên tắc chung: Để phân tích chất rắn A, ngƣời ta chuyển chất rắn A vào dung dịch bằng một dung môi thích hợp (nƣớc, axit, kiềm,…). Sau đó lấy chính xác VA ml dung dịch thu đƣợc vào bình tam giác, từ buret thêm từng ít một dung dịch B có nồng độ chính xác CNA vào dung dịch trong bình tam giác cho đến khi B phản ứng vừa hết với A (xác định dựa vào sự biến đổi màu của chất chỉ thị).

A+B→C+D Biết nồng độ chất B là CNB và thể tích là VB của nó đã dùng trong quá trình chuẩn độ, ta tính đƣợc nồng độ đƣơng lƣợng của chất A trong dung dịch.

(CNV)A = (CNV)B => CNA =  Phƣơng pháp phân tích: - Phƣơng pháp oxi hóa khử: + Phương pháp pemanganat: Khử Fe(III) thành Fe(II) bằng Zn hoặc bằng SnCl2 trong môi trƣờng axit và loại SnCl2 dƣ bằng HgCl2.

Chuẩn độ dung dịch Fe(II) bằng dung dịch MnO4-. Điểm cuối chuẩn độ: dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng. + Phương pháp đicromat: Dùng dung dịch K2Cr2O7 xác định nồng độ dung dịch Fe(II) trong môi trƣờng axit: →

17

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Dùng chất chỉ thị diphenylamin có E0=0,76V hay điphenyl aminsunfonat có E0= 0,84V hay axit N-phenylanthanilic có E0=1,08V. Điểm cuối chuẩn độ: với chất chỉ thị diphenylamin dung dịch từ không màu chuyển sang màu xanh tím. Với chỉ thị điphenyl aminsunfonat dung dịch từ không màu chuyển sang màu tím hồng và với chất chỉ thị axit Nphenylanthanilic dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng tím. + Phương pháp complexon: Dùng dung dịch complexon III xác định Fe(III) trong môi trƣờng pH=2 với axit sunfosalixilic làm chất chỉ thị: → → Tím đỏ

Vàng nhạt Điểm cuối của quá trình chuẩn độ: dung dịch màu tím đỏ chuyển sang màu vàng nhạt.

1.3.2.2. Phương pháp phân tích hóa lí a. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử  Nguyên tắc chung: Dựa trên khả năng hấp thụ trọn lọc bức xa điện từ có bƣớc sóng ứng đúng với bƣớc sóng khi đƣợc kích thích do chính nguyên tử sắt đó phát ra.  Phƣơng pháp phân tích: Trong phƣơng pháp này, ngƣời ta phun mẫu dung dịch phân tích vào thiết bị nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa không khí C2H2. Tại đây, mẫu phân tích sẽ bị nhiệt phân và tạo ra các nguyên tử sắt tự do. Chiếu một chùm bức xạ có bƣớc sóng xác định vào đám hơi nguyên tử sắt tự do, sắt hấp thụ bức xạ có bƣớc sóng 248,3 nm ứng đúng với các tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ để chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lƣợng cao

18

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

hơn; sau khi nguyên tử sắt tự do đã hấp thụ đƣợc đƣa vào các máy đo, kết quả đo đƣợc là độ hấp thụ A. Từ đó, suy ra hàm lƣợng sắt có trong mẫu phân tích. b. Phƣơng pháp trắc quang  Nguyên tắc chung: Trong phƣơng pháp trắc quang, ngƣời ta dùng các phản ứng hóa học để chuyển toàn bộ chất cần xác định thành một hợp chất tan có màu, có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến. Sau đó đo độ hấp thụ của dung dịch màu này và dựa trên độ hấp thụ đo đƣợc ta định lƣợng đƣợc chất cần xác định.  Phƣơng pháp phân tích: - Phƣơng pháp 1,10-phenantrolin: Chuyển sắt(III) về sắt(II) bằng các tác nhân khử hidroxilamin.

Trong môi trƣờng có pH từ 2 đến 9, Fe(II) tạo phức với 1,10phenantrolin có màu đỏ da cam (β1,3= 1021,3).

Phức này có cực đại hấp thụ ở bƣớc sóng 530nm.

Các ion cản trở là: xianua, nitrit, photphat, crom, kẽm, coban, niken, đồng.

- Phƣơng pháp thioxianat: Oxi hóa Fe(II) về Fe(III) trong môi trƣờng axit mạnh (pH=2). Fe(III) tạo đƣợc phức chất màu đỏ máu với SCN-. → 3-

3,23

Phức [Fe(SCN)6] kém bền (β1,6=10

Đỏ máu ). Phức này có cực đại hấp thụ tại

bƣớc sóng 470nm. Ngƣời ta xác định sắt bằng phƣơng pháp thioxianat trong môi trƣờng axit HCl, HNO3, H2SO4, HClO4; nồng độ axit tối ƣu nằm trong khoảng 0,05N-0,20N.

19

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

- Phƣơng pháp axit salixilic: Oxi hóa sắt (II) thành sắt (III) bằng dung dịch HNO3 đặc.

Tùy vào pH của môi trƣờng mà phản ứng giữa Fe(III) với axit salixilic tạo ra các phức có màu sắc và thành phần khác nhau. Ở pH từ 1,8 đến 2,5 phức tạo thành có thành phần FeSal+ và có màu tím đỏ. Ở pH từ 4,0 đến 8,0 phức tạo thành có thành phần FeSal2- và có màu đỏ cam, phức này rất bền nên thƣờng đƣợc dùng để định lƣợng Fe(III) bằng phƣơng pháp trắc quang UV-VIS. Ở pH từ 8 đến 11,5 phức tạo thành có thành phần FeSal33- và có màu vàng, tuy nhiên ở pH này sắt(III) dễ bị tạo thành kết tủa Fe(OH)3.

Phản ứng tạo phức sẽ nhạy hơn nữa nếu thay axit salixilic bằng dẫn xuất dễ tan hơn của nó là axit sunfosalixilic: C6H3(OH)(COOH)SO3H. Axit sunfosalixilic tạo với sắt các ion phức có màu khác nhau phụ thuộc vào pH:  Ở pH 2-2,5 [Fe(Sal)]1+ có màu đỏ  Ở pH 4-8 [Fe(Sal)2]- có màu nâu  Ở pH 8-11,5 [Fe(Sal)3]3- có màu vàng Trong môi trƣờng axit những ion phức nêu trên chỉ tạo thành với ion Fe(III) còn trong môi trƣờng kiềm thì cả ion Fe(II) và Fe(III) vì trong môi trƣờng nhƣ vậy thì cả sắt (II) dễ bị oxi hóa thành Fe(III).

Phƣơng pháp dùng thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trƣờng đệm axetat cho phép xác định hàm lƣợng Fe(III), màu của phức này rất bền.

Có rất nhiều phương pháp để phân tích định lượng sắt, trong khóa luận này, em lựa chọn phương pháp trắc quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS để xác định hàm lượng sắt trong nước giếng khoan. Vì: - Sắt là nguyên tố vi lượng trong nước.

- Đây là phương pháp phân tích phù hợp với điều kiện phòng thí

nghiệm.

20

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Trong phương pháp phân tích trắc quang phổ hấp thụ phân tử, tôi chọn axit sunfosalixilic làm thuốc thử vì có tính chọn lọc, tạo phức bền với sắt và cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác cao.

1.4 GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS [1], [4], [8] 1.4.1. Giới thiệu về phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Chiếu một chùm bức xạ song song và đơn sắc có cƣờng độ I0 vào một dung dịch đồng nhất có nồng độ C (mol/l) đựng trong cuvet có chiều dày l cm,một phần chùm bức xạ có cƣờng độ IR bị phản xạ bề mặt, một phần khác bị dung dịch hấp thụ, phần còn lại đi ra khỏi cuvet.

- Nguyên tắc: Dựa trên sự tạo phức màu của các ion với thuốc thử, nồng độ của các ion trong phức thay đổi sẽ tạo ra các màu khác nhau, dẫn đến độ hấp thụ quang khác nhau. Độ hấp thụ quang đƣợc xác định theo định luật Buge-Lambe-Beer theo phƣơng trình: ε.l.C

A=log ( Trong đó:

I0 là cƣờng độ ánh sáng tới I là cƣờng độ ánh sáng đi ra ε là hệ số hấp thụ phân tử của chất màu

l là bề dày của cuvet đựng dung dịch (cm) C là nồng độ của dung dịch chất nghiên cứu (mol/l) A là mật độ quang Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang đƣợc trình bày trên hình 1.1(sơ đồ có mũi tên) Nguồn bức

xạ liên tục

Bộ phận tạo tia đơn sắc

Cuvet đựng dung dịch

detecto

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát của một thiết bị đo quang

21

Chỉ thị kết quả

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

1.4.2. Các điều kiện tối ƣu cho một phép đo quang Sự tuân theo định luật Beer của một chất màu phân tích phụ thuộc vào mức độ đơn sắc của chùm tia tới.

Mỗi một chất chỉ hấp thụ ánh sáng cực đại tại một bƣớc sóng nhất định gọi là λmax. Do đó, định lật Lamber-Beer càng chính xác cho chất phân tích tại λmax. Định luật Lamber-Beer cho sự phụ thuộc A=f(C) chỉ tuyến tính trong một khoảng nồng độ nhất định, gọi là khoảng tuyến tính Cmin-Cmax.

A

Cmax

Cmin

C

Hình 1.2. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ 1.4.2.5. Điều kiện áp dụng định luật Buge-Lambe-Beer - Định luật Buge-Lambe-Beer chỉ áp dụng trong những điều kiện lí tƣởng sau:  Ánh sáng đi qua dung dịch phải đơn sắc  Nồng độ chất màu không quá lớn

22

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

 Các chất không màu có nồng độ lớn đôi khi ảnh hƣởng rõ rệt đến độ hấp phụ ánh sáng, mặc dù chúng không tham gia phản ứng hóa học nào cả  Định luật bị sai lệch khi cân bằng hóa học bị chuyển dịch mạnh khi pha loãng.  Định luật không áp dụng đƣợc đối với dung dịch huyền phù hoặc huỳnh quang.

- Các tiêu chuẩn của phức chất dùng trong phƣơng pháp trắc quang phổ UV-VIS. +Độ bền cao. + Phức có thành phần không đổi để độ hấp thụ ổn định trong thời gian đủ dài. + Có vùng pH tối ƣu cho việc tạo phức tƣơng đối rộng, để sự thay đổi nhỏ của pH không ảnh hƣởng đến độ hấp phụ. + Có hệ số hấp thụ phân tử tƣơng đối lớn + Dung dịch phức màu hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật hấp thụ.

1.4.3. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng 1.4.3.1. Phương pháp đường chuẩn Xây dựng đường chuẩn A= f (C ) Nguyên tắc: Chuẩn bị một dãy các dung dịch chất chuẩn cần phân tích có nồng độ chính xác khác nhau, tăng dần: C1 , C2 ,C3 , C4 , C5,….

Thêm thuốc thử phân tích và môi trƣờng phù hợp Đo mật độ quang cho các dung dịch chuẩn ta đƣợc các giá trị A1, A2, A3, A4 , A5 …

Xây dựng đồ thị A= f(C) theo dạng tuyến tính bậc một: y=ax+b (hình 1.3)

23

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

A

A5 A4 A3 A2 A1

C1

C2

C3

C4

C5

C

Hình 1.3 Đường chuẩn của phương pháp đo quang Chuẩn bị dung dịch phân tích trong điều kiện tƣơng tự nhƣ dung dịch chuẩn, đƣa vào máy đo mật độ quang Ax, dựa vào phƣơng trình của đồ thị để xác định Cx. Đặc điểm của phƣơng pháp: Ƣu điểm: Dễ làm, rất thuận tiện khi phân tích hàng loạt mẫu, có độ chính xác cao, thƣờng có thể loại bỏ đƣợc sai số hệ thống.

Nhƣợc điểm: Dung dịch chuẩn thƣờng có thành phần không giống nhƣ dung dịch mẫu phân tích nên có thể có những ảnh hƣởng mà ta không thể xác định đƣợc, nhiều thao tác nên tốn thời gian.

1.4.3.2. Phương pháp thêm chuẩn Đo mật độ quang Ax cho dung dịch phân tích có nồng độ Cx: Ax=K.Cx Thêm vào dung dịch phân tích một lƣợng chính xác chất chẩn phân tích Cch, đƣa vào máy đo mật độ quang, đƣợc giá trị A: A=K(Cch+Cx).

=

24

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Cx= Ƣu điểm của phƣơng pháp là loại bỏ đƣợc ảnh hƣởng của các thành phần khác có trong dung dịch phân tích, dễ viết chƣơng trình cho máy. Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng có hạn chế là tốn thời gian, yêu cầu phải rất tuyến tính (K nhƣ nhau trong hai phép đo).

1.4.3.3. Phương pháp vi sai Để mở rộng khoảng nồng độ có thể xác định đƣợc bằng phƣơng pháp trắc quang, ngƣời ta dùng phƣơng pháp đo trắc quang vi sai. Phƣơng pháp này thƣờng áp dụng để xác định các nồng độ lớn, giảm sai số của thuốc thử thừa, của phép đo nói chung. Nội dung của phƣơng pháp trắc quang nhƣ sau: Đo mật độ quang Ax cho dung dịch phân tích so với dung môi. Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn C1 và C2 (C2>C1) so với dung môi đƣợc các giá trị A1, A2.

Nếu ta dùng dung dịch có nồng độ C1 làm dung dịch so sánh để đo dung dịch có mật độ quang C2 và Cx ta có: Atđ=A2-A1=K.(C2-C1) Atđ(X)=Ax-A1=K.(Cx-C1) =>

Cx=

+ C1

1.5. GIỚI THIỆU AXIT SUNFOSALIXILIC [1], [4], [9], [10] Thuốc thử axit sunfosalixilic còn có tên gọi khác là: axit 2-hidroxy-5sunfobenzoic.

Công thức phân tử là: C7H6O6S.2H2O (M=254).

25

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Công thức cấu tạo:

Tính chất: Ở điều kiện thƣờng, axit sunfosalixilic ở dạng tinh thể màu trắng hoặc hồng, dễ hút ẩm và dễ kết tinh thành khối. Nhuộm hồng khi có vết sắt, loại khan nóng chảy ở 1200C. Axit sunfosalixilic rất rễ tan trong nƣớc, rƣợu etylic và ete.

-Axit sunfosalixilic là một axit hữu cơ, trong dung dịch nƣớc phân ly tạo thành anion hữu cơ: OH

+ H+

COOH

SO3H

- Ứng dụng: axit sunfosalixilic dùng để xác định sắt bằng phƣơng pháp trắc quang phổ UV-VIS, xác định gián tiếp Natri, tác dụng với ion kim loại Al3+, Fe3+, Ti4+,… tạo phức chất tan nên có thể dùng để tách các nguyên tố này. Ngoài ra axit sunfosalixilic còn dùng làm chất chỉ thị kim loại để xác định nhiều ion theo phƣơng pháp complexon.

26

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN TỬ và THÀNH PHẦN PHÂN TỬ CỦA PHỨC [1], [3], [8] 1.6.1. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử gam - Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng rất phổ biến để xác định thành phần của phức màu.

- Pha một dãy dung dịch có

(

= C= const)

khác nhau này đƣợc gọi là dãy đồng phân tử (SLL:

và các tỉ số axit sunfosalixilic).

A

- Đo mật độ quang của các dung dịch, ta có đồ thị:

a

0 CSSL 1.6.2. Phƣơng pháp xử lí thống kê đƣờng chuẩn Khi nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang và nồng độ của phức sẽ thiết lập đƣợc phƣơng trình đƣờng chuẩn có dạng: ∑

∑

a=

b=

∑

∑ ∑

∑ ∑

∑

∑

∑

∑

1.7. XỬ LÍ THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH [1], [4], [8] Thực tế trong quá trình phân tích ta luôn mắc phải các sai số trong quá trình cân, đo thể tích,… cũng nhƣ trong các giai đoạn phân tích. Điều đó sẽ quyết định độ chính xác của phép phân tích.

27

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Thông thƣờng khi tiến hành thí nghiệm chúng ta thƣờng tiến hành một số thí nghiệm độc lập trong cùng điều kiện giống nhau, và từ các kết quả riêng lẻ thu đƣợc, ta tiến hành xử lí số liệu thống kê đánh giá độ chính xác của phép đo. Các đại lƣợng đặc trƣng thống kê quan trọng nhất là giá trị trung bình cộng và phƣơng sai. + Giá trị trung bình cộng: Giả sử ta tiến hành đo n phép đo độc lập đại lƣợng X với các kết quả: X1, X2, X3,…Xn. Giá trị trung bình cộng

∑

̅

là giá trị gần với giá trị thực của

đại lƣợng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo đƣợc. + Phƣơng sai: Phƣơng sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo, đƣợc đánh giá bằng: ̅

∑

S2 = Trong đó:

+ k là số bậc tự do, nếu chỉ có một đại lƣợng cần đo X thì k=n-1. + n là số lần phân tích lặp lại của mẫu i. + Xi là giá trị phân tích lần thứ i + ̅ là giá trị phân tích trung bình của i lần Giá trị S=√

thƣờng đƣợc gọi là độ lệch chuẩn của phép đo. Độ lệch

chuẩn của đại lƣợng trung bình cộng

√

đƣợc tính theo: ∑

=√

28

̅

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Độ lệch chuẩn tƣơng đối (%RSD) tức là hệ số biến động Cv: đặc trƣng cho độ lặp lại hay độ phân tán của các kết quả thí nghiệm và đƣợc xác định bằng hệ thức: Cv =

̅

.100%

RSD hay Cv càng nhỏ thì độ lặp lại càng tốt.

- Chuẩn Student: |̅

t= trong đó:

|

+ t là chuẩn student +µ là giá trị thực của đại lƣợng cần đo

- Độ chính xác ε: ε=

√

Ta suy ra khoảng tin cậy của giá trị phân tích: ̅

̅

29

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 2.1.1. Thiết bị, dụng cụ + Máy đo quang phổ hấp thụ UV-VIS (Shimadzu của Nhật) + Máy nƣớc cất hai lần (Trung Quốc) + Máy đo pH (Romania) + Cân phân tích có độ nhạy 10-4g (OHASU ) + Bếp điện (Gali) + Lƣới amiang - Dụng cụ thủy tinh: + Cốc thủy tinh chịu nhiệt 1000ml + Cốc 200ml, 100ml, 50ml + Bình định mức 500ml, 250 ml, 100ml, 50ml + Pipet, đũa, thìa thủy tinh.

2.1.2 Hóa chất +CH3COOH ( Trung Quốc) +FeCl3.2H2O (Trung Quốc) +NaOH (Merck), KCl, HCl (Trung Quốc) +Axit sunfosalixilic (Merck) +Nƣớc cất 2 lần 2.1.3 Chuẩn bị các dung dịch Dung dịch Fe(III) 1000ppm: Cân 0,4854g muối FeCl3.2H2O (M=270,5) (Trung Quốc), hòa tan hoàn toàn bằng nƣớc cất rồi cho vào bình định mức 1000ml, axit hóa bằng HCl 0,1M (để pH từ 1,5-2), định mức đến vạch bằng nƣớc cất.

30

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Dung dịch axit sunfosalixilic 1000ppm: cân 0,1165g axit sunfosalixilic, hòa tan hoàn toàn bằng nƣớc cất rồi định mức vào bình 100ml, định mức đến vạch bằng nƣớc cất.

Dung dịch đệm axetat: lấy 60ml CH3COOH đậm đặc vào 300-400 nƣớc, thêm 100ml NaOH 10%, thêm nƣớc thành 2 lít, khuấy đều.

Dung dịch KCl 0,1M: Cân 37,25g KCl, hòa tan hoàn toàn bằng nƣớc cất.

Sau đó định mức vào bình 100ml, định mức đến vạch bằng nƣớc cất.

2.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH SẮT BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG UV-VIS 2.2.1. Khảo sát bƣớc sóng hấp thụ cực đại a. Tiến hành - Phức Fe-SSL: +Lấy vào bình định mức 1000ml: 40ml dung dịch axit sunfosalixilic 1000ppm, 111,1 ml dung dịch KCl 1M, thêm dung dịch đệm axetat đến pH=4,6 và sau đó thêm 20ml dung dịch FeCl3 1000ppm rồi định mức bằng nƣớc cất đến vạch định mức.

- Thuốc thử: + Lấy vào bình định mức 40ml dung dịch axit sunfosalixilic 1000ppm;111,1 ml dung dịch KCl, thêm dung dịch đệm axetat đến pH=4,6.

-Tiến hành đo độ hấp thụ của dung dịch màu ở bƣớc sóng từ 200nm đến 600nm. b. Kết quả Bảng 1: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang D vào bƣớc sóng λ Bƣớc sóng λ(nm) 210

phức

Thuốc thử

Fe-SSL

SSL

0.269

0.089

Bƣớc

phức

Thuốc thử

sóng

Fe-SSL

SSL

0.074

0.005

λ(nm) 410

31

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

220

0.183

0.144

420

0.084

0.005

230

0.179

0.045

430

0.099

0.005

240

0.216

-0.017

440

0.116

0.003

250

0.246

0.061

450

0.135

0.004

260

0.209

0.089

460

0.153

0.005

270

0.289

0.209

470

0.171

0.004

280

0.39

0.279

480

0.184

0.005

290

1.033

1.212

490

0.194

0.004

300

1.06

1.457

500

0.202

0.003

310

0.717

0.824

510

0.207

0.003

320

0.377

0.236

520

0.207

0.003

330

0.232

0.059

530

0.203

0.005

340

0.176

0.016

540

0.19

0.004

350

0.148

0.003

550

0.188

0.003

360

0.125

0.007

560

0.177

0.003

370

0.097

0.005

570

0.166

0.005

380

0.079

0.005

580

0.152

0.003

390

0.069

0.003

590

0.139

0.003

400

0.068

0.006

600

0.125

0.003

32

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

A

λ (nm) Hình 2.2.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào bước sóng λ c. Nhận xét và kết luận Dựa vào đồ thị, nhận thấy cực đại hấp thụ của phức màu và thuốc thử trùng nhau ở vùng tử ngoại nên ta chọn bƣớc sóng tối ƣu của phức là ở 500nm.

2.2.2. pH tối ƣu cho sự tạo phức [14] Ở các khoảng pH khác nhau mà thành phần phức giữa Fe (III) với SSal có tỉ lệ 1:1 hoặc 1:2 Thành phần

λmax

pH

Môi trƣờng

Phức

1,8 - 2,5

Axit

[FeSSal]+

1: 1

Đỏ tím

500

4,0 – 7,0

Đệm axetat

[Fe(SSal)2]-

1: 2

Đỏ da cam

490

>12

Ba zơ

Phân hủy

phức

33

Màu

(nm)

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

pH có ảnh hƣởng lớn đến sự tạo phức của các chất, điển hình là ảnh hƣởng đến sự tạo phức của Fe(III) – SSal. Tuỳ theo khoảng pH nào mà thành phần phức có một tỉ lệ xác định.

Theo lí thuyết, ở khoảng pH = 9 – 11 , ta có thành phần phức Fe(III) – SSal = 1: 3 . Tuy nhiên, khi làm thực nghiệm tỉ lệ này không đƣợc xác định do mật độ quang quá nhỏ. Và thực tế cho biết việc xác định thành phần phức ở hai khoảng pH đầu có ý nghĩa quan trọng hơn khoảng pH thứ ba.

Chúng tôi lựa chọn pH nằm trong khoảng pH= 4,6 vì tại đó phức hâp thụ quang tốt hơn.

2.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự tạo phức - Tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng tạo phức để xét xem ở khoảng thời gian nào thì phức có mật độ quang ổn định.

- Dung dịch phức:

= 20ppm; CSSL = 40 ppm;

= 0,1 M; đệm

axetat.

- Đo mật độ quang của dung dịch phức Fe (III) - SSal có nồng độ xác định ở các khoảng thời gian khác nhau tại bƣớc sóng và pH tối ƣu.

Kết quả: Bảng 2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang D vào thời gian Thời gian (phút)

A

10

0,210

20

0,291

30

0,288

60

0,285

100

0,277

120

0,280

180

0,287

240

0,282

34

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Đồ thị

A

A

λ (nm) Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào thời gian.

Nhận xét: Phức có mật độ quang đạt cực đại và ổn định ở 20 phút, do đó tôi quyết định lấy khoảng thời gian này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

2.2.4. Ảnh hƣởng của các nguyên tố cản trở [4] - Khi lƣợng Al3+ từ 1,0 đến 8,0mg trong bình định mức 25mL thì độ hấp thụ của dung dịch màu tƣơng đối ổn định.

- Khi lƣợng Al3+ lớn hơn 8,0mg trong bình định mức 25mL thì độ hấp thụ của dung dịch màu tăng lên, tức là khi lƣợng Al3+ lớn hơn 64 lần lƣợng Fe3+ thì Al3+ bắt đầu ảnh hƣởng đến độ hấp thụ của dung dịch màu do lúc này lƣợng Al3+ trong dung dịch đủ lớn để tạo kết tủa Al(OH)3 làm đục dung dịch màu dẫn đến làm tăng độ hấp thụ của dung dịch.

Trong thực tế, hàm lƣợng đồng, mangan, nhôm trong nƣớc sinh hoạt không lớn hơn hàm lƣợng sắt nên phƣơng pháp trắc quang so màu xác định

35

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

sắt trong nƣớc sinh hoạt với thuốc thử axit sunfosalixilic không ảnh hƣởng bởi các nguyên tố cản trên.

2.2.5. Khảo sát khoảng tuyến tính tuân theo định luật hấp thụ Beer a. Tiến hành Cho vào 8 bình định mức 1000ml lần lƣợt V ml dung dịch axit sunfosalixilic 1000ppm từ 20ml đến 160ml ; 111,1ml dung dịch KCl 1M, dung dịch đệm axetat đến pH=4,6; Vml dung dịch Fe(III) 1000ppm từ 10ml đến 80ml; định mức bằng nƣớc cất đến vạch, lắc đều dung dịch. Đo độ hấp thụ của các dung dịch màu ở bƣớc sóng 500nm với cuvet có chiều dày là 1cm.

Bảng 3. Số liệu tính theo nồng độ ppm

STT

(ppm) Ca.SSL(ppm)

Ai

1

10

20

0.132

2

20

40

0.222

3

30

60

0.403

4

40

80

0.622

5

50

100

0.791

6

60

120

1.019

7

70

140

1.567

8

80

160

1.684

36

Nguyáť&#x2026;n Tháť&#x2039; Thuᝡ TiĂŞn

K39A- Khoa HoĂĄ Háť?c - Ä?H SĆ° phấm HĂ Náť&#x2122;i 2

b. Kết quả

A

đ??śđ??šđ?&#x2018;&#x2019; (ppm) HĂŹnh 2.2.5. Ä?áť&#x201C; tháť&#x2039; biáť&#x192;u diáť&#x2026;n sáťą ph᝼ thuáť&#x2122;c cᝧa sáťą hâp th᝼ A vĂ o náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; dung dáť&#x2039;ch Fe3+ * PhĆŁĆĄng trĂŹnh háť&#x201C;i quy tuyáşżn tĂ­nh xây dáťąng Ä&#x2018;ƣᝣc trĂŞn mĂĄy pháť&#x2022; hẼp th᝼ nguyĂŞn táť­: A=0,2334C-0,2453 R2 =0,9585 -Theo phĆŁĆĄng phĂĄp Ä&#x2018;ĆŁáť?ng chuẊn, xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh Ä&#x2018;ƣᝣc háť&#x2021; sáť&#x2018; hẼp th᝼ mol phân táť­ gam cᝧa phᝊc Fe3+-SSL lĂ : 4,5762.104 c. Nháş­n xĂŠt vĂ káşżt luáş­n Tᝍ káşżt quả bảng 2 vĂ hĂŹnh 2 tĂ´i nháş­n thẼy: - Khoảng náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; dung dáť&#x2039;ch Fe(III) tuân theo Ä&#x2018;áť&#x2039;nh luáş­t Beer cᝧa phᝊc giᝯa Fe(III) váť&#x203A;i axit sunfosalixilic trong mĂ´i trĆŁáť?ng Ä&#x2018;áť&#x2021;m axetat lĂ tᝍ 20ppm Ä&#x2018;áşżn 60ppm dung dáť&#x2039;ch Fe(III) 1000ppm trong bĂŹnh Ä&#x2018;áť&#x2039;nh mᝊc 1000ml. + Cáş­n dĆŁáť&#x203A;i ᝊng váť&#x203A;i náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Fe(III) lĂ 20ppm + Cáş­n trĂŞn ᝊng váť&#x203A;i náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Fe(III) lĂ 60ppm.

37

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

2.2.6. Đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp Để đánh giá sai số thống kê, chúng tôi tiến hành quy trình phân tích trên5 mẫu giả, mỗi mẫu đo 5 lần với nồng độ Fe3+ ban đầu đã biết là 20ppm, 30ppm, 40ppm, 50ppm, 60ppm. a. Tiến hành Lấy vào 5 bình định mức 100ml lần lƣợt Vml dung dịch axit sunfosalixilic 1000ppm từ 4ml đến 12ml; 11,11ml dung dịch KCl 0,1M, dung dịch đệm axetat đến pH=4,6; Vml dung dịch Fe(III) 1000ppm từ 2ml đến 6ml; định mức bằng nƣớc cất đến vạch, lắc đều dung dịch. Đo độ hấp thụ của các dung dịch màu ở bƣớc sóng 500nm với cuvet có chiều dày là 1cm. a. Kết quả STT

Nồng độ chuẩn (ppm)

20

30

40

50

60

19.9022 29.088 39.8579 49.7396 59.0257

1

Nồng độ phát hiện đƣợc (ppm)

20.1712 29.8276 39.5269 49.5465 59.4205 19.9022 29.0966 39.8924 49.412 59.4205 19.835 29.0293 39.7597 49.143 59.8826 20.0367 29.4914 39.9235 49.8741 59.8154

2

Giá trị nồng độ TB

19.9695 29.3066 39.7921 49.5430 59.5129

3

Độ lệch chuẩn

0.1345

0.3444

0.1605

0.2852

0.3474

4

Độ lệch chuẩn tƣơng đối

0.6735

1.1751

0.4222

0.5757

0.5837

5

Chuẩn Student: t

0.2268

2.0134

1.2953

1,6479

1.4021

6

Độ chính xác

0.01364 0.0909

0.2271

0.2102

0.2178

c. Nhận xét và kết luận Sai số trên nằm trong giới hạn cho phép của phƣơng pháp trắc quang phổ UV-VIS nên tôi áp dụng đƣợc các điều kiện đã khảo sát vào phân tích hàm lƣợng sắt trong một số mẫu nƣớc giếng khoan ở phƣờng Xuân Hòa- Thị xã Phúc Yên- tỉnh Vĩnh Phúc.

38

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

2.3. ÁP DỤNG CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỂ XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƢỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƢỚC GIẾNG KHOAN Ở PHƢỜNG XUÂN HÕA 2.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu nƣớc 2.3.1.1. Lấy mẫu nước Các mẫu nƣớc đƣợc lấy và đựng trong các bình nhựa polietilen có dung tích 1,5 lít đã đƣợc tráng sạch bằng nƣớc cất, trƣớc khi lấy mẫu nào phải tráng bình nhiều lần bằng chính mẫu nƣớc đó.

Mẫu nƣớc giếng khoan lấy vào buổi sáng sớm và đầu giờ chiều.

2.3.1.2. Bảo quản mẫu nước Khi lấy mẫu nƣớc phân tích, mỗi lít mẫu chúng tôi thêm vào 5ml dung dịch axit clohidric 0,01M để bảo vệ mẫu.

2.3.2. Thời gian và địa điểm lấy mẫu Bảng 3: Các mẫu nước phân tích Mẫu 1

Địa điểm lấy mẫu Nhà số 2,tổ 1, phố Lê Xoay, P.Xuân Hòa, T.x Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

2

Nhà số 10 ,tổ 3, phố Lê Xoay, P.Xuân Hòa, T.x Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

3

Nhà số 30, tổ 1, phố Lê Xoay, P.Xuân Hoà, T.x Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

4

Nhà số 1, tổ dân phố Yên Mỹ, P.Xuân Hoà, T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

5

Nhà số 16, ngõ 4, đƣờng Nguyễn Văn Linh, P. Xuân Hoà, T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

6

Nhà số 7, tổ dân phố Yên Mỹ, P.Xuân Hoà, T.xã

39

Kí hiệu

pH

mẫu

ban đầu

A1

6,7

A2

6,9

A3

6,9

A4

5,7

A5

4,5

A6

6,5

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 7

Nhà số 35, tổ dân phố Yên Mỹ, P. Xuân Hoà,T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

8

Nhà số 27, tổ dân phố Yên Mỹ, P. Xuân Hoà,T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

9

Nhà số 16, tổ dân phố Yên Mỹ, P. Xuân Hoà,T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

10

Nhà số 25, tổ dân phố Yên Mỹ, P. Xuân Hoà,T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

11

Nhà số 21, tổ dân phố Yên Mỹ, P. Xuân Hoà,T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

12

Nhà số 6, ngõ 4, đƣờng Nguyễn Văn Linh, P. Xuân Hoà, T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

13

Nhà số 26, ngõ 4, đƣờng Nguyễn Văn Linh, P. Xuân Hoà, T.xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

14

Nhà số 4,tổ 1, phố Lê Xoay, P.Xuân Hòa, T.x Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

15

Nhà số 8,tổ 2, phố Lê Xoay, P.Xuân Hòa, T.x Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

A7

6,7

A8

6,5

A9

6,4

A10

6,6

A11

5,9

A12

6,9

A13

7

A14

6,6

A15

6,8

2.3.3.Xác định tổng hàm lƣớng sắt trong một số mẫu nƣớc giếng khoan ở phƣờng Xuân Hòa 2.3.3.1. Xác định hàm lượng sắt theo phương pháp thêm chuẩn [1], [7], [12], [13] Dựa vào giá trị độ hấp thụ A và đƣờng chuẩn đã xây dựng, tôi đã xác định đƣợc nồng độ

40

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

a. Quy trình phân tích 1 lít mẫu nƣớc đã đƣợc axit hóa Cô trên bếp điện 100ml mẫu

Chuyển Vml mẫu vào bình định mức 100ml

+ Vml dd axit SunfoSalixilic 10% +11,11 ml dd KCl 0,1M + Nƣớc cất đến vạch Đo độ hấp thụ quang của dd màu tại bƣớc sóng λ=500nm

Kết quả và xử lí kết quả b. Tiến hành Chúng tôi chuẩn bị dung dịch đo nhƣ sau:  Cho vào bình định mức lần lƣợt: 20ml dung dịch mẫu+2ml dung dịch Fe3+ 1000ppm.

Thêm vào Vml dung dịch axit sunfosalixilic; 11,11ml dung dịch KCl 0,1M và dung dịch đệm axetat đến pH=4,6. Định mức tới vạch của bình định mức 100ml bằng nƣớc cất. Đặt thông số đo nhƣ đã khảo sát, đo lặp lại 3 lần với mỗi phép đo.

41

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

Bảng 4. Nồng độ của sắt trong các mẫu theo phƣơng pháp thêm chuẩn.

STT

Mẫu

A

Nồng độ Sắt (ppm)

1

A1

0,431

0,327

2

A2

0,442

0,341

3

A3

0,23

0,08146

4

A4

0,165

1,914.10-3

5

A5

0,312

0,182

6

A6

0,268

0,128

7

A7

0,334

0,209

8

A8

0,567

0,494

9

A9

0,515

0,430

10

A10

0,356

0,236

11

A11

0,378

0,263

12

A12

0,457

0,359

13

A13

0,278

0,140

14

A14

0,503

0,416

15

A15

0.422

0,316

c. Nhận xét Dựa vào bảng và theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5502-2003) quy định hàm lƣợng sắt trong nƣớc sinh hoạt là 0,5mg/l. Nhƣ vậy hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng khoan chúng tôi phân tích đều thấp hơn ngƣỡng cho phép.Nên có thể kết luận là nƣớc giếng khoan khu vực Xuân Hoà an toàn về sắt.

42

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

KẾT LUẬN Với mục đích ứng dụng phƣơng pháp trắc quang phổ hấp thụ nguyên tử để phân tích nhằm xác định hàm lƣợng kim loại sắt trong nƣớc, chúng tôi đã tham khảo tài liệu và lần lƣợt tiến hành các bƣớc thí nghiệm khảo sát chọn các điều kiện thích hợp rồi tiến hành phân tích trên mẫu thực. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau: 1. Đã chọn đƣợc các thông số phù hợp của máy hấp thụ phân tử Shimadzu 6300 cho việc xác định sắt.  Bƣớc sóng tối ƣu: 500nm  pH tối ƣu : 4,6  Phức có mật độ quang ổn định và đạt cực đại và ổn định ở 20 phút  Thành phần phức có tỉ lệ 1:2 ở pH= 4-7 Trên cơ sở các điều kiện thực nghiệm đã chọn, xác định đƣợc khoảng tuyến tính, giới hạn của phép xác định sắt và xây dựng đƣờng chuẩn của sắt. + Khoảng nồng độ dung dịch Fe(III) tuân theo định luật hấp thụ Bouguer – Lambert – Beer từ 20ppm đến 60ppm. + Phƣơng trình đƣờng chuẩn trắc quang: A=0,2334C-0,2453 R2 =0,9585 2. Đã đánh giá đƣợc sai số, độ nhạy của phƣơng pháp từ đó xác định đƣợc khoảng tin cậy của nồng độ nguyên tố sắt.

3. Đã rút ra đƣợc quy trình xử lí mẫu nƣớc cho phép đo độ hấp thụ phổ nguyên tử xác định hàm lƣợng sắt trong mẫu.

4. Ứng dụng phƣơng pháp phƣơng pháp trắc quang xác định đƣợc hàm lƣợng sắt trong một số mẫu nƣớc giếng khoan ở khu vực Xuân Hoà, Yên Mỹ bằng phƣơng pháp thêm chuẩn. Từ kết quả xác định đƣợc hàm lƣợng sắt và

43

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

rút ra nhận xét: Mẫu nước ở các khu vực này có hàm lượng sắt nằm trong giới hạn cho phép.

Vậy, phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định trên máy Simadzu hoàn toàn thích hợp với việc xác định lƣợng nhỏ các kim loại nặng trong mẫu nƣớc với kết quả nhanh, độ chính xác cao, độ lặp tốt, có thể phân tích hàng loạt với hàm lƣợng kim loại rất nhỏ, tốn ít mẫu và tốn ít thời gian.

Với những nghiên cứu và đề xuất của mình, tôi hy vọng chúng sẽ góp phần vào việc ứng dụng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử cho các công trình nghiên cứu về hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc và những biện pháp xử lí, góp phần bảo vệ môi trƣờng và bảo vệ sức khoẻ con ngƣời. Đề xuất: - Mở rộng phạm vi nghiên cứu , tiến hành khảo sát hàm lƣợng Fe trong nƣớc giếng khoan khu vực tỉnh Vĩnh Phúc và trong hệ thống nƣớc thải của các khu công nghiệp.

- Xây dựng quy trình xử lí với nƣớc bị ô nhiễm sắt.

44

Nguyễn Thị Thuỷ Tiên

K39A- Khoa Hoá Học - ĐH Sư phạm Hà Nội 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Chu Thị Kim Hƣơng (2013), Khoá luận tốt nghiệp: “Khảo sắt hoà tan trong nƣớc bằng phƣơng pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10phenantriolin”, Đại học sƣ phạm thành phố Hồ Chí Minh.

2. Hoàng Nhâm (2003), Hoá học vô cơ, tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục.

3. Hoàng Nhâm (2003), Hoá vô cơ, tập 3, Nhà xuất bản Giáo dục.

4. Hoàng Minh Đức (2013), Khoá luận tốt nghiệp:”Xác định tổng hàm lƣợng sắt trong một số mẫu nƣớc sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh”.

5. Nguyễn Duy Ái (1997), Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, Nhà xuất bản Giáo dục.

6. Nguyễn Đức Vận (2006), Hoá học vô cơ, tập 2: Các kim loại điển hình, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

7. Nguyễn Thanh Sơn (2007), Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam, Nhà xuất bản Giáo dục.

8. Nguyễn Tinh Dung (2001), Hoá học phân tích- Cân bằng ion trong dung dịch, Nhà xuất bản Giáo dục.

9. Nguyễn Tinh Dung (2000), Hoá học phân tích phần III: Các phương pháp định lượng hoá học, Nhà xuất bản Giáo dục.

10. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc (2002), Thuốc thử hữu cơ, Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật, Hà Nội.

11. Lê Văn Hiếu (2006) , “Nguyên tố sắt và sức khoẻ”. Tạp chí Hoá học số 10.

12. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 09: 2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc ngầm.

13. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6663-6:2008 (2008), Chất lƣợng nƣớc, lấymẫu, hƣớng dẫn kỹ thuật lấy mẫu. Địa chỉ trang Web: 14. https://vi.scribd.com/document/56219817/Anh-Huong-Cua-Ph-Toi-SuTao-Phuc-Sat-III-Voi-Axit-Sunfosalixilic

45

ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, dịch vụ logistics ngày càng khẳng định được tầm quan trọng của mình trong lưu thông hàng hoá với sự phát triển không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng. Để kinh doanh loại hình dịch vụ này thương nhân phải đáp ứng những điều kiện nhất định nhằm hạn chế tình trạng có nhiều chủ thể kinh doanh nhưng chất lượng dịch vụ không đảm bảo.

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Khái quát về dịch vụ logistics Dịch vụ logistics là hoạt động thương mại, theo đó thương nhân tổ chức thực hiện một hoặc nhiều công việc bao gồm nhận hàng, vận chuyển, lưu kho, lưu bãi, làm thủ tục hải quan, các thủ tục giấy tờ khác, tư vấn khách hàng, đóng gói bao bì, ghi ký mã hiệu, giao hàng hoặc các dịch vụ khác có liên quan đến hàng hoá theo thoả thuận với khách hàng để hưởng thù lao.

Theo Điều 234, Luật thương mại năm 2005, điều kiện kinh doanh dịch vụ logistics là: “Thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics là doanh nghiệp có đủ điều kiện kinh doanh dịch vụ logistics theo quy định của pháp luật”. Như vậy, thương nhân muốn kinh doanh dịch vụ logistics phải đáp ứng được điều kiện là doanh nghiệp có đủ điều kiện kinh doanh theo pháp luật mà cụ thể tuân theo những quy định chung tại chương II, Luật doanh nghiệp năm 2005 về “Thành lập và đăng ký doanh nghiệp”. Để cụ thể hoá khoản 2, Điều 234, Luật thương mại 2005, Nghị định số 140/2007/NĐ-CP đã xác định các điều kiện kinh doanh dịch vụ này thông qua việc phân nhóm các dịch vụ logistics, trong đó có các điều kiện chung áp dụng cho tất cả các nhóm dịch vụ và có những điều kiện áp dụng cho từng nhóm dịch vụ.

2. Điều kiện chung kinh doanh dịch vụ logistics Thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics phải là các doanh nghiệp có đăng ký kinh doanh hợp pháp theo pháp luật Việt Nam, tức là chỉ có các doanh nghiệp theo

quy định của Luật doanh nghiệp 2005 mới được phép kinh doanh dịch vụ này. Nghị định 140 hạn chế đối với thương nhân là hộ gia đình nhằm tránh những thành phần kinh tế nhỏ lẻ tham gia kinh doanh dịch vụ này.

Như vậy, thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics chỉ có thể tồn tại dưới hình thức công ty cổ phần, công ty trách nhiệm hữu hạn, công ty hợp danh hoặc doanh nghiệp tư nhân. Và tồn tại dưới hình thức nào thì phải đáp ứng điều kiện của pháp luật về hình thức ấy. Ví dụ: Thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics tồn tại dưới hình thức công ty cổ phần thì đầu tiên cũng phải là doanh nghiệp, trong đó vốn điều lệ được chia làm nhiều phần bằng nhau và cổ đông có thể là tổ chức, cá nhân, có số lượng cổ đông tối thiểu là ba, không hạn chế tối đa… Các doanh nghiệp (có thể là liên doanh, 100% vốn Nhà nước) phải được cấp Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh (hoặc Giấy phép đầu tư) tại cơ quan có thẩm quyền theo các quy định của pháp luật doanh nghiệp và đầu tư Việt Nam mới được phép kinh doanh dịch vụ logistics. Đối với thương nhân nước ngoài khi tham gia kinh doanh dịch vụ logistics tại Việt Nam, ngoài việc đáp ứng các điều kiện chung, còn phải đáp ứng các điều kiện cụ thể về góp vốn, tỉ lệ góp, hình thức tồn tại và các điều kiện khác. Đồng thời, phải tuân thủ các cam kết của Việt Nam về mở cửa thị trường kinh doanh dịch vụ logistics khi gia nhập WTO. 3. Các điều kiện áp dụng riêng đối với từng nhóm dịch vụ Nhóm các dịch vụ logistics chủ yếu (khoản 1, Điều 4, Nghị định 140): Để kinh doanh được nhóm dịch vị logistics chủ yếu đòi hỏi doanh nghiệp phải có đủ phương tiện, thiết bị, công cụ đảm bảo tiêu chuẩn an toàn, kĩ thuật và có đội ngũ nhân viên đáp ứng yêu cầu theo quy định tại khoản 2, Điều 5, Nghị định 140. Các phương tịên, thiết bị, công cụ ở đây là xe nâng hạ hàng hoá, dây chuyền, băng tải, phương tiện đóng gói mã hàng hoá, hệ thống đường ống, đèn chiếu sáng… đặc biệt là phải có đội ngũ nhân viên được đào tạo đáp ứng nhu cầu công việc, tức là phải đáp ứng các yêu

cầu về trình độ, năng lực, chuyên môn nghiệp vụ và kiến thức pháp luật trong nước cũng như pháp luật quốc tế.

Nhóm các dịch vụ logistics liên quan đến vận tải (khoản 2, Điều 4): Để kinh doanh được nhóm các dịch vụ liên quan đến vận tải đòi hỏi các doanh nghiệp phải tuân thủ các điều kiện về kinh doanh vận tải theo quy định của pháp luật Việt Nam. Như vậy, ngoài các quy định của Luật thương mại 2005, Nghị định 140 muốn các chủ thể kinh doanh dịch vụ logistics liên quan đến vận tải phải tuân thủ các văn bản pháp luật chuyên ngành. Tuy nhiên, việc dành riêng một điều luật để đề cập đến điều kiện kinh doanh đối với thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics liên quan đến vận tải cho thấy Nghị định chưa bao quát được hết hoạt động dịch vụ logistics mà mới chỉ chuyên về lĩnh vực vận tải. Điều này xuất phát từ tính phức tạp của hoạt động dịch vụ logistics bao gồm nhiều loại hình, nhiều công đoạn mang tính kĩ thuật, điều này cũng có nghĩa vẫn còn nhiều hoạt động trong chuỗi dịch vụ logistics mà Nghị định chưa đề cập đến.

Nhóm các dịch vụ logistics liên quan khác (khoản 3, Điều 4): Ngoài việc đáp ứng các điều kiện chung, đối với thương nhân nước ngoài khi tham gia kinh doanh loại hình dịch vụ này sẽ phải đáp ứng các điều kiện tại khoản 2, Điều 7.

KẾT THÚC VẤN ĐỀ Có thể nói mặc dù pháp luật đã quy định cụ thể các điều kiện kinh doanh dịch vụ logistics tuy nhiên trên thực tế vẫn còn những hạn chế nhất định trong việc hiểu và áp dụng pháp luật. chính vì vậy, cần sớm có những hướng dẫn cụ thể và quy định nhằm hoàn thiện pháp luật trong lĩnh vực này.