1)Dung dịch Na 10g/l: Cân chính xác 2,543gam NaCl pha trong 100ml nước cất.
2) Dung dịch K 10g/l: Cân chính xác 1,9102 gam KCl pha trong 100ml nước cất.
3) Dung dịch Ca 10g/l: Cân chính xác 2,775gam CaCl2 pha trong 100ml nước cất.
4) Dung dich chuẩn Mg 1000mg/l.
5) Dung dịch glyxerin 50%: lấy 50ml glyxerin 100% pha với 50ml nước cất. 6) Dung dịch HCl 6M: lấy 50ml HCl 36,5%(6M) pha với 50ml nước cất. 7) Dung dịch chuẩn đồng nồng độ 10ppm: lấy 1ml Cu 1000ppm cho vào bình định mức 100ml, sau đó định mức với nước cất để được 100 ml dung dịch chuẩn Cu nồng độ 10ppm.
2.4.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu
Kết quả thực nghiệm thu được trong quá trình nghiên cứu được xử lý theo các quy luật thống kê để đánh giá sai số, độ lặp lại, độ thu hồi, giới hạn phát hiện…
Phân tích phương sai một yếu tố
Phân tích phương sai là phân tích tác động của các yếu tố qua tham số phương sai; nó được dùng nhiều trong các trắc nghiệm để đánh giá những
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
26
nguồn sai số khác nhau liên quan đến dãy kết quả thí nghiệm. Mục đích của sự phân tích phương sai một yếu tố là đánh giá sự ảnh hưởng của một yếu tố nào đó trên các giá trị quan sát, Yi (i = 1, 2,…, k) [6].
Trong bài toán phân tích phương sai một yếu tố A, k mức thí nghiệm, mỗi mức nghiên cứu làm lặp lại n lần, chuẩn F được dùng để so sánh sự sai khác giữa phương sai các giá trị nghiên cứu do sự thay đổi các mức nghiên cứu với phương sai của sai số nghiên cứu có khác nhau đáng tin cậy hay không. Nếu khác nhau không đáng tin cậy, yếu tố A sẽ ảnh hưởng không đáng kể đến kết quả thí nghiệm, ngược lại nếu khác nhau đáng tin cậy chứng tỏ yếu tố A có ảnh hưởng tới kết quả nghiên cứu.
Trong nội dung nghiên cứu đề ra, chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích phương sai một yếu tố để đánh giá ảnh hưởng của một yếu tố nào đó tới kết quả phân tích. Nội dung của bài toán phân tích phương sai một yếu tố được biểu diễn tóm tắt trong bảng dưới đây:
Yếu tố a1 a2 a3 …. ai … ak 1 Y11 y21 y31 yi1 yk1 2 Y12 y22 y32 yi2 yk2 .… J y1j y2j y3j yij ykj .… N Y1n y2n y3n yin ykn Tổng A1=
n j j y 1 1 A2=
n j j y 1 2 A3=
n j j y 1 3 Ai=
n j ij y 1 Ak=
n j kj y 1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
27
Bảng 2.1: Bảng quy hoạch thực nghiệm phân tích phƣơng sai một yếu tố Nguồn sai số Bậc tự do Tổng các bình phƣơng Bình phƣơng trung bình Yếu tố A k-1 SSA = SS2-SS3 1 2 k SS S A A
Sai số thí nghiệm k(n-1) = kn – k SSe = SStotal – SSA
) 1 ( 2 n k SS S e e Tổng cộng kn - 1 SStotal = SS1- SS3
Bảng 2.2: Phân tích phƣơng sai một yếu tố
Trong đó:
k i n j ij y SS 1 1 2 1
k i i A n SS 1 2 2 1 2 1 3 1 (
) k i i A kn SSGiả thuyết thống kê:
Giả thuyết không H0 : 2 2
e
A S
S
Giả thuyết khác không Ha : 2 2
E
A S
S
Tính giá trị thống kê F theo công thức sau: Ftính 2 2 e A S S > 1
So sánh Ftính với Fbảng (P, f1, f2), trong đó f1= k-1 là bậc tự do của mức nghiên cứu đã làm; f2= n(k-1) là bậc tự do của số nghiên cứu đã tiến hành trong quy hoạch nghiên cứu.
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong những thập niên gần đây, phương pháp AAS đã được sử dụng khá rộng rãi để xác định kim loại trong các mẫu quặng, đất đá, nước, các mẫu y học, sinh học, các sản phẩm công nghiệp, rau quả, thực phẩm, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, thức ăn gia súc. Trong ngành dược cũng đã có một số công trình nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật này để xác định kim loại trong dược chất, tá dược.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
28
Để khai thác tính ưu việt về độ chính xác và độ nhạy cao, chúng tôi sẽ ứng dụng kỹ thuật này để xác định đồng trong máu, nước tiểu và sinh thiết gan.
2.5.1. Nguyên tắc của phép đo
Ở điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát năng lượng. Nhưng khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái hơi tự do, bị kích thích bằng chùm tia đơn sắc có năng lượng và bước sóng phù hợp, (được tạo bởi một loại đèn riêng cho mỗi nguyên tố kim loại) thì chúng sẽ hấp thụ năng lượng của ánh sáng và sinh ra một loại phổ là phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) của nguyên tố đó [3,5]. Do đó muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau:
1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó chính là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu.
2. Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử tự do vừa tạo ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.
3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ. Trong một giới hạn nồng độ nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích.
Theo định luật Buger - Lamber - Beer: khi chùm tia sáng đơn sắc có cường độ Io được chiếu vào môi trường hấp thụ có độ dài l (cm) chứa No
nguyên tử, sau khi ra khỏi môi trường còn lại cường độ I, thì cường độ của một vạch phổ hấp thụ là:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
29
D = log (Io/I ) = 2,303Kg .l .No Trong đó - D là cường độ hấp thụ của một vạch phổ.
- Kg là hằng số, được gọi là hệ số hấp thụ, phụ thuộc l.
Số nguyên tử No có quan hệ với nồng độ (C) của nguyên tố trong mẫu theo biểu thức :
No = ki .Cb
Với ki là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu nhất định đối với một hệ thống máy AAS và với các điều kiện đã chọn cho mỗi phép đo
b: là hằng số bản chất được quyết định bởi bản chất mỗi loại nguyên tử và nồng độ của nó trong mẫu. Trong mọi điều kiện ta đều có.
0 < b ≤ 1 Từ trên suy ra: D = a . Cb (*)
Đây là phương trình cơ sở của phép định lượng các nguyên tố theo phổ hấp thụ nguyên tử. Đường quan hệ D - C theo phương trình (*) có 2 miền ứng với b = 1 và b < 1. Khi b = 1 quan hệ D - C là tuyến tính, trong phân tích người ta sử dụng đoạn này làm đường chuẩn, nồng độ chất nghiên cứu cần nằm trong khoảng này[3,5].
2.5.2. Trang bị của phép đo
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết bị đo phổ AAS theo sơ đồ như sau:
Phần 1 Phần 2 Phần 3 Phần 4
Phần 1. Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân tích. Đó có thể là đèn catốt rỗng(Hollow Cathode Lamp-HCL), hay đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp-EDL), hoặc nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điệu.
phan 11 1 2.1 P h ầ n 2 2.3 P h ầ n 3 2.5 P h ầ n 4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
30
Phần 2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này được chế tạo theo ba loại kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu. Đó là:
Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS).
Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS).
Kỹ thuật hoá hơi lạnh (CV-AAS).
Phần 3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ.
Phần 4. Bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS. Phần chỉ thị tín hiệu có thể là:
Điện kế chỉ thị tín hiệu AAS.
Bộ tự ghi đề ghi các pic hấp thụ.
Bộ chỉ thị hiện số.
Bộ máy in.
Máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mềm xử lý số liệu và điều khiển toàn bộ hệ thống máy đo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
31
Trong ba kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu thì kỹ thuật F-AAS ra đời sớm hơn. Theo kỹ thuật này người ta dùng nhiệt ngọn lửa đèn khí để nguyên tử hoá mẫu. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá mẫu đều phụ thuộc vào đặc tính của ngọn lửa và nhiệt độ là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích.
Trong kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa (ETA-AAS), người ta dùng năng lượng nhiệt của một nguồn năng lượng phù hợp để nung nóng, hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích trong ống cuvet graphit hay thuyền tantan (Ta). Nguồn năng lượng thường được dùng hiện nay là dòng điện có cường độ cao, từ 50-600A và thế thấp khoảng 12V. Dưới tác dụng của nguồn năng lượng này cuvet chứa mẫu phân tích sẽ được nung nóng đỏ tức khắc và mẫu sẽ được hoá hơi và nguyên tử hoá. Kỹ thuật này có độ nhạy cao, gấp hàng nghìn lần kỹ thuật F-AAS, hơn nữa lượng mẫu tiêu tốn ít, không tốn nhiều hoá chất. Tuy nhiên, do độ nhạy rất cao nên đòi hỏi trong quá trình chuẩn bị mẫu phải rất cẩn thận để tránh nhiễm bẩn mẫu [3,4,5].
Với kỹ thuật hoá hơi lạnh người ta thường dùng chất khử để chuyển nguyên tố cần phân tích về dạng nguyên tử tự do hoặc dạng hydrua sau đó được dẫn tới cuvet thạch anh bằng khí trơ argon và dùng nhiệt của ngọn lửa để phân huỷ hợp chất đó thành hydro và nguyên tử tự do.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng
Những kết quả nghiên cứu, khảo sát và thu thập từ các tài liệu tham khảo cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng trên hệ thống thiết bị máy quang phổ hấp thụ nguyên tử của Perkin Elmer sẽ cho kết quả tốt nhất với các thông số máy như sau:[2,14,26].
Bảng 3.1: Các thông số đo phổ của đồng
Thông số máy Nguyên tố đồng
Nguồn sáng Đèn catốt rỗng (HCL)
Bước sóng 324,8 nm
Độ rộng khe đo 0,7 nm
Cường độ dòng đèn catốt rỗng 20 mA
Thời gian đo 5 giây
Thể tích mẫu đo (ml) 0.3 ml Kỹ thuật nguyên tử hoá Ngọn lửa
Khí tạo ngọn lửa Không khí nén/ Axetylen
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng.
Như chúng ta đã biết máu và nước tiểu có thành phần rất phức tạp, mục đích của luận văn là nghiên cứu xác định hàm lượng đồng trong các mẫu máu và nước tiểu. Vì vậy trước khi xây dựng đường chuẩn để đo hàm lượng của đồng trong các mẫu sinh học đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số thành phần cơ bản trong máu và nước tiểu bao gồm các ion natri, kali, canxi, magiê. Ngoài ra máu là một tổ chức lỏng có độ nhớt cao và có độ pH nhất định nên ảnh hưởng của độ nhớt và độ pH đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng cũng được khảo sát và đánh giá [2,8,14].
3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Natri(Na)
Trong mẫu huyết thanh người hàm lượng ion natri trong khoảng từ 135 đến 145 mmol/l (từ 3105 đến 3335 mg/l) còn trong nước tiểu người hàm lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
33
ion natri biến động rất lớn từ 30 đến 300 mmol/l (từ 690 đến 6900 mg/l) do phụ thuộc vào chế độ ăn uống và quá trình đào thải của cơ thể. Để khảo sát ảnh hưởng của ion natri tới phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng chúng tôi giữ cố định nồng độ đồng là 1mg/l và thay đổi nồng độ natri từ 0 đến 7000 mg/l. Ảnh hưởng của Ion natri đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng được đưa ra ở bảng 3.2 và hình 3.1.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của Na đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng STT Nồng độ Cu(mg/l) Nồng độ Na(mg/l) Độ hấp thụ 0 1 0 0.070 1 1 500 0.073 2 1 1000 0.073 3 1 2000 0.071 4 1 4000 0.070 5 1 6000 0.070 6 1 7000 0.070 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0 500 1000 2000 4000 6000 7000 Hàm lượng Na(mg/l) Đ ộ h ấp t h ụ Cu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
34
Hình 3.1 : Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của Na đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng
Kết quả ở hình 3.1 và bảng 3.1 cho thấy, khi nồng độ natri tăng từ 0 đến 7000mg/l thì độ hấp thụ của đồng không thay đổi và đạt giá trị 0,070 đến 0,073. Như vậy với khoảng nồng độ natri từ 0 đến 7000 mg/l không ảnh hưởng đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng.
3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của Kali(K)
Hàm lượng ion K trong mẫu huyết thanh nằm trong khoảng từ 3,7 đến 5mmol/l (từ 145 đến 195mg/l) và trong nước tiểu là 35 - 80 mmol/l (từ 1.365 – 3.120 mg/l). Để khảo sát ảnh hưởng của K tới phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng, chúng tôi giữ cố định nồng độ đồng là 1mg/l và thay đổi nồng độ K từ 0 – 3.500 mg/l. Ảnh hưởng của Ion kali đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng được đưa ra ở bảng 3.3 và hình 3.2.
Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của K đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng STT Nồng độ Cu(mg/l) Nồng độ K(mg/l) Độ hấp thụ 0 1 0 0.070 1 1 400 0.069 2 1 800 0.069 3 1 1000 0.068 4 1 2000 0.069
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 35 5 1 3000 0.069 6 1 3500 0.069
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0 400 800 1000 2000 3000 3500
Hàm lƣợng K(mg/l)
Đ
ộ
h
ấp
th
ụ
C
u
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của K phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng
Kết quả ở bảng 3.3 và hình 3.2 cho thấy, cũng giống như natri khi thay đổi nồng độ kali từ 0 đến 3500mg/l thì độ hấp thụ của đồng cũng không thay đổi. Như vậy với khoảng nồng độ kali từ 0 đến 3500 mg/l sẽ không ảnh hưởng đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng.
3.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Canxi(Ca)
Canxi là một nguyên tố rất quan trọng trong các hoạt động sống của cơ thể, là thành phần chính cấu tạo nên xương và là yếu tố cần thiết cho sự đông máu và điều hòa huyết áp trong cơ thể. Hàm lượng Ca trong huyết thanh người bình thường nằm trong khoảng từ 2,2 đến 2,8mmol/l (từ 88 đến 112mg/l) còn
