Nghiên cứu xác định tổng hàm lượng sắt trong nước bằng phương pháp trắc quang phân tử uv-vis với thuốc thử o-phenantrolin.

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Thị Hường

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp 08CHP Trang 1

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Thị Hường

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp 08CHP Trang 2

MỞ ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, việc thúc đẩy phát triển kinh tế cùng với quá trình công

nghiệp hóa và hiện đại hóa ngày càng gia tăng, kinh tế phát triển đời sống con người

ngày một được nâng cao hơn, hiện đại hơn, nhưng song song với những mặt tích cực

ấy thì việc công nghiệp hóa hện đại hóa cũng đem lại mặt trái của nó là làm cho môi

trường bị ô nhiễm, đặc biệt là môi trường nước.

Như chúng ta đã biết, nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố

không thể thiếu được cho mọi hoạt động sống trên trái đất, môi trường nước chiếm 2/3

diện tích trái đất, nó đóng vai trò rất quan trọng. Tuy nhiên quá trình đô thị hóa, công

nghiệp hóa và thâm canh trong nông nghiệp ngày càng phát triển đã ảnh hưởng xấu đến

nguồn tài nguyên này. Nhiều nơi nguồn nước bề mặt, thậm chí cả nước ngầm đã bị ô

nhiễm gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người. Việc môi trường nước bị ô nhiễm là

điều vô cùng bất lợi, đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước hiện nay là một vấn đề hết

sức cấp thiết để từ đó có biện pháp xử lí kịp thời, chúng ta cần phải nghiên cứu giảm

thiểu sự ô nhiễm môi trường nước, với chính mục đích đó chúng tôi nghiên cứu đề tài

“Nghiên cứu xác định tổng hàm lượng sắt trong nước bằng phương pháp trắc

quang phân tử UV-VIS với thuốc thử o-phenantrolin”. Đây là phương pháp có độ

nhạy và độ chính xác cao, phù hợp với điều kiện thí nghiệm của nhà trường.

Mục đích của đề tài nhằm:

Nghiên cứu điều kiện tối ưu và xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng

sắt trong môi trường nước.

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Thị Hường

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp 08CHP Trang 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Sắt và dư lượng của nó trong môi trường

1.1.1. Giới thiệu về sắt [3]

1.1.1.1. Tính chất vật lí

Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn.

Ký hiệu: Fe

Số hiệu nguyên tử bằng 26.

Nằm ở phân nhóm VIIIB chu kỳ 4, có khối lượng nguyên tử 55,847

Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d64s2

Sắt là kim loại màu trắng xám, dễ rèn, dễ dát mỏng, và gia công cơ học.

Trong tự nhiên sắt có 4 đồng vị bền 54Fe, 56Fe (91,68%), 57Fe, 58Fe.

Nhiệt độ nóng chảy của sắt là 15360C, nhiệt độ sôi 28800C, tỉ khối 7,91 g/cm3

.

Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt (kém đồng và nhôm). Dưới 8000C sắt có tính

nhiễm từ, bị nam châm hút và trở thành nam châm (tạm thời).

Sắt có 4 dạng thù hình (là dạng α, β, γ, δ) mỗi dạng bền ở những nhiệt độ nhất

định.

Sắt là kim loại được tách ra từ các mỏ quặng sắt, và rất khó tìm thấy nó ở dạng tự

do. Để thu được sắt tự do, các tạp chất phải được loại bỏ bằng phương pháp khử hóa

học. Sắt được sử dụng trong sản xuất gang và thép, đây là các hợp kim, là sự hòa tan

của các kim loại khác (và một số á kim hay phi kim, đặc biệt là cacbon)

1.1.1.2. Tính chất hóa học

Sắt là chất có hoạt tính hóa học trung bình. Ở điều kiện bình thường nếu không có

hơi ẩm, những nguyên tố họ sắt không phản ứng rõ rệt với á kim điển hình như O, S,

Cl, Br vì nó có màng bảo vệ. Nhưng khi đun nóng, phản ứng xảy ra mảnh liệt, nhất là

khi kim loại ở trạng thái chia nhỏ, nguyên nhân là tổng bề mặt tiếp xúc rất lớn giữa các

hạt kim loại với không khí và sự sai lệch mạng lưới tinh thể của hạt so với cấu trúc bền

của kim loại.

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Thị Hường

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp 08CHP Trang 4

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

nên Fe3O4.

3Fe + 2O2 = Fe3O4

Khí Cl2 phản ứng rất dễ dàng với Fe tạo thành FeCl3 là chất dễ bay hơi tạo nên

không tạo được màng bảo vệ.

2Fe + 3Cl = 2FeCl3

Fe tác dụng với S khi đun nóng nhẹ tạo nên hợp chất không hợp thức FeS.

Fe tan dễ trong dung dịch axit không có tính oxi hóa giải phóng khí H2. Axit

sulfuric đặc và axit nitric đặc không tác dụng không tác dụng với Fe mà còn thụ động

hóa khi nguội, vì vậy người ta vận chuyển những axit này trong các xitec bằng thép.

Sắt hòa tan trong axit H2SO4 loãng.

Fe + H2SO4 = FeSO4

Trong dung dịch H2SO4 đặc nóng sắt bị oxy hóa đến Fe (III).

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO)3 + 3SO2 + H2O

Fe tinh khiết bền đối với không khí và nước, ngược lại sắt có lẫn tạp chất bị ăn

mòn dưới tác dụng đồng thời của hơi ẩm, khí CO2 và khí O2 ở trong không khí tạo nên

rỉ sắt.

2Fe + 3/2O2 + nH2O = Fe2O3.nH2O

Rỉ sắt được tạo nên ở trên bề mặt lá một lớp xốp và giòn không bảo vệ được sắt

khỏi tiếp tục tác dụng và quá trình ăn mòn sắt tiếp tục xảy ra.

Fe bền với kiềm ở trạng thái dung dịch và nóng chảy vì oxit của nó hầu như

không thể hiện tính lưỡng tính.

1.1.2. Nguồn gốc xuất hiện của sắt trong nước

Nguồn gốc xuất hiện sắt trong nước có thể do nguồn gốc tự nhiên hoặc do nhân

tạo.

Sự xuất hiện sắt trong nước do tự nhiên như những mỏ khoáng vật của sắt, sắt

được phân tán trong nước có thể do mưa, tuyết tan, nước mưa rơi xuống mặt đất,

đường phố, khu công nghiệp… kéo theo kim loại sắt xuống hồ, sông …

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Thị Hường

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp 08CHP Trang 5

Sắt có trong thiên nhiên dưới dạng hợp chất oxit, sunfua, cacbonat và silicat.

Sự xuất hiện sắt trong nước có thể do nhân tạo do các nguồn nước thải, xả nước

thải sinh hoạt, sản xuất công nghiệp đã thải ra nhiều loại bụi kim loại, trong đó có sắt

không những gây ô nhiễm môi trường không khí, đất mà còn gây ô nhiễm môi trường

nước.

1.1.3. Vai trò của sắt [6]

Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng 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 trở thành một trong những nguyên vật liệu không

thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các

bộ khung cho các công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, ngoài ra

còn có một số hình thức tồn tại khác của sắt như:

Oxit sắt (III) được sử dụng để sản xuất các bộ lưu từ tính trong máy tính. Chúng

thường được trộn lẫn với các hợp chất khác, và bảo tồn thuộc tính từ trong hỗn hợp

này.

Sắt là chất xúc tác hình thành nên diệp lục và hoạt động như chất mang oxy.

Sắt có vai trò rất cần thiết đối với mọi cơ thể sống, ngoại trừ một số vi khuẩn. Nó

chủ yếu liên kết ổn định bên trong các protein kim loại, vì trong dạng tự do nó sinh ra

các gốc tự do nói chung là độc với các tế bào. Nói rằng sắt tự do không có nghĩa là nó

tự do di chuyển trong các chất lỏng trong cơ thể. Sắt liên kết chặt chẽ với mọi phân tử

sinh học vì thế nó sẽ gắn với các màng tế bào, axit nucleic, protein …

Trong cơ thể động vật sắt liên kết trong các tổ hợp heme (là thành phần thiết yếu

của cytochromes), là những protein tham gia vào các phản ứng oxi hóa-khử (bao gồm

nhưng không giới hạn chỉ là quá trình hô hấp) và của các protein chuyên chở ôxy

như hemoglobin và myoglobin.

Sắt vô cơ tham gia trong các phản ứng oxi hóa-khử cũng được tìm thấy trong các

cụm sắt-lưu huỳnh của nhiều enzyme, chẳng hạn như các enzyme nitrogenase (tham

gia quá trình tổng hợp ammoniac từ nitow và hydro) và hydrogenase. Tập hợp các