phương pháp trắc quang uv-vis dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ

lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Trần Tứ Hiếu Trờng Đại học khoa học tự nhiên Đại học quốc gia Hà Nội, đã tận tình hớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn Tôi xin chân thành cám ơn ThS Trần Thu Quỳnh khoa Hoá trờng Đại học bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm và có những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Hoá học trờng Đại học S Phạm Thái Nguyên cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này Thái nguyên ngàg25/9/2009 học viên Phạm Thị Hồng Thái MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1 Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ – iot ở các nồng độ iot khác nhau được chiết bằng diclometan Error: Refere nce source not found 2 Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến độ bền màu của hợp chất màu liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là CHCl 3 ) Error: Refere nce source not found 3 Hình 3.3:Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ 42 4 Hình 3.4:Đường chuẩn xác định iot bằng thuốc thử fucsin bazơ 43 5 Hình 3.5 : Đường chuẩn xác định iot bằng phương pháp Error: thêm Refere nce source not found DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, chúng có trong thành phần của các enzym, điều khiển sự hoạt động của các cơ thể sống , cho nên các nguyên tố vi lượng không những duy trì sự sống mà còn đảm bảo cho sự phát triển của con người cả về thể chất lẫn trí tuệ. Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự phát triển của cơ thể như quá trình tổng hợp hocmon tuyến giáp, duy trì thân nhiệt, phát triển xương, quá trình biệt hóa và phát triển của não cũng như hệ thần kinh của bào thai. Thiếu iot sẽ gây hiện tượng tuyến giáp không đủ lượng hocmon cần thiết, dẫn đến nồng độ hocmon trong máu thấp gây tổn thương não và các cơ quan khác trong cơ thể. Hiện tượng này được gọi là rối loạn “Thiếu iot”. Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới (WHO). Hiện tại trên toàn cầu có khoảng 1,5 tỷ người sống trong các vùng thiếu iot và có nguy cơ mắc các chứng bệnh thiếu iot, trong đó có hơn 20 triệu người mắc chứng bệnh đần độn. Việt Nam cũng nằm trong vùng thiếu iot. theo số liệu điều tra quốc gia về tình trạng thiếu Iot năm 1992 cho thấy có tới 84% dân số Việt Nam trong tình trạng thiếu iot : trong đó 16% thiếu nặng, 45% thiếu vừa và 23% thiếu nhẹ, khoảng 10% trẻ em nước ta bị bệnh bướu cổ . Môi trường (khí quyển, thủy quyển, địa quyển) và lương thực, thực phẩm là nguồn cung cấp Iot cho con người. Hàng ngày khẩu phần iot đưa vào cơ thể dưới 100µg thì sẽ xảy ra hiện tượng thiếu iot. Bướu cổ và các bệnh rối loạn do thiếu iot là những bệnh nan giải. Giải pháp để phòng chống hiện tượng rối loạn thiếu iot là trộn lẫn iot vào muối ăn cho nhân dân dùng hàng ngày. Đối với những bệnh nhân nặng dùng muối iot không đạt được kết quả mong muốn, người ta phải điều trị bằng biện pháp tích cực hơn như tiêm hay cho uống dầu thực vật có gắn iot (Lipiodol) hoặc các viên nén có hàm lượng iot cao theo chỉ định của bác sỹ điều trị. 1 Khi phân tích môi trường hay các nguồn nước, lương thực và thực phẩm của một vùng địa lý, người ta thấy hàm lượng của iot trong các đối tượng này có liên quan đến tỷ lệ những người mắc bệnh bướu cổ. Bệnh bướu cổ sinh ra không phải chỉ do hàm lượng iot trong các đối tượng không khí, nước uống, lương thực và thực phẩm thấp mà còn do các yếu tố vi lượng khác nữa. Chẳng hạn hàm lượng canxi trong đất, trong nước quá cao, do tập quán sinh hoạt ăn uống của các dân tộc, do cơ địa của từng người v.v…Vì thế cho nên một số nơi mặc dù hàm lượng iot trong lương thực, thực phẩm cao như: Hải Phòng, Thái Bình …vẫn có tỷ lệ người mắc bệnh bướu cổ đáng kể . Để đánh giá vi lượng iot trong đất, nước, lương thực và thực phẩm cần phải nghiên cứu tìm được phương pháp phân tích có độ nhạy, độ lặp lại và độ chính xác cao, như các phương pháp phân tích quang học hiện đại (AAS,AES,…) phương pháp động học xúc tác, phương pháp điện hóa hiện đại (Von -ampe hòa tan, hấp phụ,…) phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp phóng xạ, phương pháp kích hoạt Nơtron…. Song các phương pháp này đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng, đắt tiền, chưa phù hợp với đa số các phòng thí nghiệm hiện có ở nước ta . Xuất phát từ những lý do trên, trong luận văn này chúng tôi đặt cho mình nhiệm vụ nghiên cứu để tìm một phương pháp phân tích iot đơn giản có thể áp dụng cho các phòng thí nghiệm cơ sở, đó là phương pháp trắc quang UV- VIS dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ. Để tăng độ nhạy của phương pháp chúng tôi sẽ kết hợp với phương pháp chiết để tách và làm giàu iot đồng thời loại trừ ảnh hưởng của lượng thuốc thử dư . 2 Chương I TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT 1.1.1.Trạng thái tự nhiên của nguyên tố Iot [ 1],[1 ’ ] Iot tên Hy Lạp Iodes, nghĩa là “tím”, sau này hiệp hội quốc tế về hóa lý thuyết và ứng dụng gọi là Iodine, là nguyên tố hóa học, ký hiệu là I, nguyên tử số là 53 . Iot là nguyên tố vi lượng rất cần cho sự sống của các sinh vật . Iot là nguyên tố ít hoạt động nhất, có độ âm điện thấp nhất trong các halogen. Giống như các nguyên tố nhóm VIIA (họ halogen ), iot tự do thường ở dạng phân tử có công thức I 2 . Iot có thể thu được ở dạng tinh khiết bằng cách đun nóng hỗn hợp KI với CuSO 4 . Iot có thể điều chế từ nguồn tảo bẹ, rong biển và một số loài cây khác, do chúng có khả năng hấp thụ và tích tụ iot trong cơ thể. Để điều chế iot từ nguồn nguyên liệu này, người ta lấy rong biển khô, đốt thành tro rồi hòa tan tro vào nước. sau đó lọc lấy dung dịch, cô dung dịch đến khi muối kết tinh lắng xuống (muối kết tinh là các muối clorua, sunfat). Gạn lấy phần nước trong (có muối của iot). Dùng khí clo hay MnO 2 và H 2 SO 4 để oxi hóa I - trong dung dịch thành I 2 .Cho I 2 thăng hoa ta sẽ thu được iot. Nguồn nguyên liệu chính để điều chế I 2 là nước giếng khoan dầu mỏ . Hơi iot gây khó chịu cho mắt và màng nhày, khi tiếp xúc với thời gian kéo dài = 8 giờ trong bầu không khí có nồng độ I 2 1mg/m 3 . Khi thao tác nếu để dây iot vào da có thể gây bỏng . 1.1.2 Một số tính chất vật lý và hóa học của Iot [1] Iot tinh khiết có màu tím xẫm. iot có tính thăng hoa, hơi iot có màu tím, mùi khó chịu và gặp lạnh sẽ kết tinh lại (không qua thể lỏng) 3 Bảng 1.1. Trình bày một số đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot Bảng1.1: Đặc điểm và các hằng số vật lý của Iot Tinh thể Iot Cấu tạo trực giao Tính chất vật lý Trạng thái Rắn Điểm nóng chảy 113,7 K (236,66 0 F) Điểm sôi 184,3 K (363,7 0 F) Thể tích phân tử 1.10 - 6 m 3 /mol Nhiệt bay hơi (I 2 ) 41,57 kJ/mol Nhiệt nóng chảy (I 2 ) 15,52 kJ/mol Độ âm điện 2,66 (thang Pauling) Nhiệt dung riêng 54,41J/ kgK (ở 25 0 C) Độ dẫn điện 1,310 7 Ω/mk Độ dẫn nhiệt 449W/mk (300 0 K) I 2 không có Từ tính Năng lượng ion hoá 1. 1008,4 kJ/mol 2. 1845,9 kJ/mol 3. 3180 kJ/mol Các đồng vị ổn định nhất của iot ISO Thời gian bán rã DM DE (Mev) DP 127 I ∼ 100% Rất ổn định 129 I Tổng hợp 1,57.10 7 năm β - 0,194 129 Xe 131 I Tổng hợp 8,0207 ngày β - 0,194 131 Xe 128 I Tổng hợp 25 phút Iot cũng giống như Cl 2 , Br 2 nó có thể tạo nhiều hợp chất với các nguyên tố hóa học, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác trong nhóm VIIA và iot có tính chất hơi giống với kim loại . Iot tan trong các dung môi hữu cơ: nếu dung môi hữu cơ là các hợp chất không chứa oxi như CHCl 3 , CCl 4 , CS 2 , C 6 H 6 , etxăng tạo thành dung dịch màu tím; nếu dung môi hữu cơ trong phân tử có chứa oxi như rượu, ête, xêton tạo thành dung dịch màu nâu . Iot hòa tan ít trong nước( ở 25 o C độ tan của I 2 trong nước là 0,34 g I 2 /l) tạo ra dung dịch màu vàng. Iot tan nhiều trong dung dịch nước có chứa I - vì 4 có phản ứng I 2 +I - = I 3 - , dung dịch I 3 - có màu nâu và có tính chất của một hỗn hợp gồm I 2 và I - Iot có phản ứng với dung dịch tinh bột loãng tạo dung dịch màu xanh, màu xanh sẽ biến mất khi đun nóng dung dịch, nhưng để nguội màu xanh sẽ xuất hiện trở lại. dung dịch tinh bột loãng được dùng làm chỉ thị để nhận biết và chuẩn độ iot Hợp chất của iot thường gặp là các muối natri và kali: NaI, KI, NaIO 3 , KIO 3 , 1.1.3. Vai trò của Iot đối với sinh hóa người [1],[2] Đối với con người iot là nguyên tố vi lượng cực kỳ quan trọng. trong cơ thể người, iot chỉ chiếm 4.10 -5 % trọng lượng cơ thể (15-23mg), nhưng nó đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của cơ thể cả về thể chất lẫn trí tuệ.Trên 75% iot trong cơ thể tập trung ở tuyến giáp, phần còn lại được phân bố trong các mô tuyến vú, dịch tiêu hóa, thận, nước bọt. Iot tồn tại ở dạng I - hoặc gắn với protein vận chuyển lưu thông trong cơ thể . Chức năng quan trọng nhất của iot là tham gia tạo hocmon T3 (triiotothyronin) và T4 (thyroxin). Hocmon tuyến giáp đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa phát triển cơ thể, hoạt động của hocmon tuyến giáp rất cần cho sự phát triển bình thường của não, làm tăng quá trình biệt hóa của tế bào não và tham gia vào chức năng của não bộ . Chính vì vậy các hocmon tuyến giáp T3 và T4 rất cần cho sự phát triển chức năng của não và hệ thống thần kinh. Không đủ iot để tạo hocmon tuyến giáp sẽ gây ra rối loạn nội tiết, các rối loạn này được biểu hiện thành các chứng bệnh đần độn, thiểu năng tuyến giáp và bệnh bướu cổ [3], [4], [5], [6] Bệnh đần độn xảy ra trong quá trình phát triển của bào thai, thiếu iot gây ra hiện tượng sẩy thai liên tiếp, thai chết lưu hoặc đứa trẻ sinh ra bị đần độn do não bị tổn thương vĩnh viễn, thần kinh, trí tuệ và thể chất chậm phát triển, 5 [...]... thnh my loi sau: 15 2+ Nguyên tố (1) có màu Phối tử Anion vô cơ không màu N Co SCN N 2 - _ (2) (3) Nguyên tố không màu Nguyên tố Phối tử Thuốc thử hữu cơ có gốc SO3- I COOC H O I Er N NH HN O 4 Anion hữu cơ có màu Cation hữu cơ + 2 5 _ O=N Co SO3 O _ SO3 (C H ) N+ _ SbCl 2 (4) Anion phức của Kim loại Cation hữu cơ 6 5 2 2 N + + N(C2H5)2 16... cng cú nguy c thiu ht iot ln s thiu ht iot nghiờm trng xy ra trờn min nỳi cao, cng cú khi xy ra vựng hay b l lt hoc ng bng cú cỏc sụng ln Vũng tun hon ca iot trong mụi trng cú th mụ t nh sau: iot d b ra trụi t t i vo cỏc ngun nc ri ra bin T nc bin iot theo nc bc hi i vo khụng khớ Mt phn iot c tr li t, nc theo ma, lng iot c b sung theo ma khụng , vỡ vy t v nc nhiu vựng luụn thiu iot, c bit l cỏc vựng... bu Theo khuyn ngh ca t chc y t mi ngy ngi trng thnh cn 150àg iot, ph n cú thai 175àg, ph n cho con bỳ 200àg Liu lng lờn ti 1000 àg iot/ ngy cú th coi l an ton Iot cú trong thc phm tn ti nhiu dng khỏc nhau nh: I -, dng iot vụ c t do, dng hu c Iot c dựng lm thuc kh trựng, dung dch iot trong cn cú nng 3% dựng kh trựng vt thng Cỏc ng v ca iot c s dng nhiu trong húa hu c, ngnh y ng v 128 I dựng trong... ngời Cây trồng Đất Vật nuôi Nớc Nh vy cú th khng nh mt iu l t vựng no giu iot thỡ nc vựng ú cng cú hm lng iot cao, cõy trng vt nuụi nhng vựng ú cng cha hm lng iot cao Cui cựng con ngi s dng ngun nc, lng thc, thc phm cú hm lng iot cao thỡ s trỏnh c s thiu ht iot ỏnh giỏ mc thiu ht iot i vi con ngi, cn phõn tớch ỏnh giỏ hm lng iot cú trong t, nc v trong lng thc, thc phm 24 Vi mc ớch ú, ng thi xõy... (indonexia) lng iot trung bỡnh thp, cú ti 70% ngi b mc bnh bu c (1972) 8 * Vit Nam s thiu ht iot mc trm trng Nm 1993, UNICEF v bnh vin ni tit trung ng tin hnh kho sỏt ti mt s im ngu nhiờn trờn ton quc bng cỏch khỏm bu c v xỏc nh lng iot niu, kt qu cho thy 94% dõn s b thiu iot [10] Cng theo s liu ca UNICEF [11] nm 1993 v t l bu c v lng iot niu ó c thng kờ trờn bn A B T l bu c ( 0 0 ) = Iot niệu ( àg... ny cng mang du n thiu iot Con ngi sinh sng bng cỏc loi sn phm ú cng chu hu qu thiu iot, mc chng bnh chung l bu c *Trờn th gii, theo ỏnh giỏ ca WHO v UNICEF cú khong 29% dõn s th gii (1570 triu ngi) cú nguy c thiu iot, trong ú ớt nht cú 655 triu ngi b tn thng nóo; 11,2 triu ngi b n n [8],[9] Hin nay cú 110 nc cú vn thiu iot cỏc vựng M La tinh , Chõu u, vựng Andit v Himalaya ni m iot b súi mũn bi ma... + N(C2H5)2 16 Phn ng to liờn hp ion l c s ca cỏc phng phỏp trc quang, chit trc quang, hunh quang xỏc nh nhiu kim loi Núi chung cỏc liờn hp ion thng cú h s hp th mol tng i ln nờn rt nhy vỡ vy cho phộp xỏc nh lng rt nh cỏc cht 1.3 MT S PHNG PHP NH LNG IOT 1.3.1 Phng phỏp chun [16] Nguyờn tc chung ca phng phỏp ny l chuyn tt c cỏc dng ca iot cú trong mu phõn tớch v dng I -, sau ú dựng iodat IO -3 oxi... tiờu chun xỏc nh iot Phc hp th cc i = 592nm v khong tuõn theo nh lut Lambertbeer l 50 - 600 àg/l xỏc nh vi lng iot ngi ta thng dựng phng phỏp trc quang ng hc xỳc tỏc da trờn phn ng oxi hoỏ kh gia Ce (IV) v As (III) trong mụi trng axit [21] 2Ce (IV) + As (III) (mu da cam) (khụng mu) I 2 H SO 4 Ce (III) + As (V) (khụng mu) (khụng mu) Hm lng iot trong mu c xỏc nh bng s gim hp th quang ( = 370nm)... mt cht xỳc tỏc l iot, A t l vi nng ca iot trong dung dch Ngi ta cng da vo phn ng gia clopromazin vi H 2O2[22] Khi cú mt iot to ra sn phm trung gian cú mu , bn trong mụi trng axit v hp th cc i ti = 525nm Tc phn ng t l vi nng I - trong dung dch.Phng phỏp ny cú u im l xỏc nh c riờng r cỏc dng I-, IO-3 v c s dng rng rói phõn tớch iot trong mu nc Phng phỏp ny ớt c s dng phõn tớch iot trong cỏc i tng... mt nguyờn t vi lng quan trng trong dinh dng ngi v ng vt núi chung Trong c th ngi iot c phõn b nhiu t chc khỏc nhau nh mỏu, sa, nc bt, nc tiu, túc Thiu iot s gõy ri lon c th, biu hin qua mt s chng bnh nh bu c, n n, thn kinh Mi ngy mi ngi cn 200àg iot Ngun cung cp iot cho ngi l nc sinh hot, lng thc, thc phm ỏnh giỏ vi lng iot trong nc, t, lng thc thc phm Cn phi phõn tớch thng xuyờn Phng phỏp phõn tớch . tìm một phương pháp phân tích iot đơn giản có thể áp dụng cho các phòng thí nghiệm cơ sở, đó là phương pháp trắc quang UV- VIS dựa trên phản ứng tạo phức màu của iot với một thuốc thử hữu cơ. . nhạy của phương pháp chúng tôi sẽ kết hợp với phương pháp chiết để tách và làm giàu iot đồng thời loại trừ ảnh hưởng của lượng thuốc thử dư . 2 Chương I TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ IOT. có màu nâu và có tính chất của một hỗn hợp gồm I 2 và I - Iot có phản ứng với dung dịch tinh bột loãng tạo dung dịch màu xanh, màu xanh sẽ biến mất khi đun nóng dung dịch, nhưng để nguội màu