Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe3+ với axit sunfosalixilic (SSal) ppt

Một trong những phương pháp đạt được những thành tựu to lớn trong khoa học nghiên cứu là phương pháp trắc quang khi xác định hàm lượng của các nguyên tố, các chất và hợp chất.. Với những

Ảnh Hưởng Của Ph Tới

Sự Tạo Phức Sắt III Với

Axit Sùnosalixitic

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 4

1 Lí do chọn đề tài 4

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 4

3 Các phương pháp nghiên cứu 4

4 Đối tượng và khách thể của đề tài nghiên cứu 5

5 Giả thuyết khoa học 5

6 Lịch sử đề tài nghiên cứu 5

7 Giới hạn đề tài nghiên cứu 5

NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược về nguyên tố sắt

1.1.1 Vị trí và cấu tạo của sắt 6

1.1.2 Tính chất vật lý và tính chất hóa học 6

1.1.3 Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế 9

1.1.4 Một số ứng dụng của sắt 10

1.2 Sự tạo phức của sắt với thuốc thử hữu cơ 11

1.2.1 Khả năng tạo phức của Fe 3+ với thuốc thử axit sunfosalixilic 11

1.2.2 Khả năng tạo phức của Fe với các thuốc thử khác 11

1.2.2.1 Thuốc thử SCN- 11

1.2.2.2 Thuốc thử o – phenantrolin 13

1.2.2.3 Thuốc thử bato – phenantrolin 13

1.2.2.4 Thuốc thử 1– (2–pyridylazo) –2–naphthol (PAN) 14

1.2.2.5 Thuốc thử 4– (2–pyridylazo) –rezocxin (PAR) 14

1.2.2.6 Thuốc thử trioxyazobenzen (TOAB) 15

1.3 Nghiên cứu về thuốc thử axit sunfosalixilic 16

1.3.1 Tính chất của thuốc thử axit sunfosalixilic 16

1.3.2 Khả năng tạo phức của axit sunfosalixilic 17

1.4 Các phương pháp xác định sắt 17

1.4.1 Phương pháp khối lượng 17

1.4.2 Phương pháp trắc quang 17

1.4.3 Phương pháp chuẩn độ oxi hoá khử 18

1.4.4 Các phương pháp khác xác định sắt 19

1.5 Các phương pháp xác định thành phần phức 19

1.5.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 19

1.5.2 Phương pháp tỷ số mol 19

1.6 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 19

1.6.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 19

1.6.2 Phương pháp xử lí thống kê đường chuẩn 20

1.6.3 Phương pháp Komar 20

1.7 Đánh giá các kết quả phân tích 21

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ và thiết bị 22

2.2 Hóa chất và cách pha 22

2.3 Cách tiến hành 23

2.4 Phương pháp nghiên cứu 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát phổ hấp thụ của phức 24

3.2 Khảo sát pH tối ưu và ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức 26

3.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo phức 27

3.4 Xác định thành phần phức 29

3.4.1 Xác định thành phần phức ở khoảng pH thứ nhất 29

3.4.2 Xác định thành phần phức ở khoảng pH thứ hai 33

KẾT LUẬN 38 Tài liệu tham khảo 39

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong công nghệ Hóa học thì hóa học phân tích đã khẳng định được vai trò của mình qua việc sử dụng các phương pháp hóa học, vật lý, hóa lý khi nghiên cứu thành phần của chất Một trong những phương pháp đạt được những thành tựu to lớn trong khoa học nghiên cứu là phương pháp trắc quang khi xác định hàm lượng của các nguyên tố, các chất và hợp chất

Với những thành tựu đạt được từ phương pháp trắc quang đó mở ra những cơ hội mới cho việc nghiên cứu, đi sâu hơn tìm hiểu và ứng dụng của phương pháp này trong

thực tiễn, tìm ra các yếu tố ảnh hưởng,… Vì vậy mà tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe 3+ với axit sunfosalixilic (SSal) ” làm bài khóa luận tốt nghiệp

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài

2.1 Mục tiêu:

- Biết được vai trò của phương pháp trắc quang trong hóa học phân tích

- Xác định thành phần của phức sắt (III) với axit sunfosalixilic bằng phương pháp trắc quang

- Vận dụng phương pháp này trong việc nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe3+ với axit sunfosalixilic (SSal)

2.2 Nhiệm vụ:

Đề tài cần thực hiện các nhiệm vụ trọng tâm sau:

- Nghiên cứu phương pháp trắc quang trong hóa học phân tích

- Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe3+ với axit sunfosalixilic (SSal)

3 Các phương pháp nghiên cứu

+ Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các tài liệu, các trang web, bài viết,….có liên quan

+ Nghiên cứu thực nghiệm:

- Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của máy đo mật độ quang

+ Nghiên cứu toán học: vẽ biểu đồ, đồ thị, phương pháp lấy giá trị trung bình, công thức toán học thống kê,…

4 Đối tượng và khách thể của đề tài nghiên cứu

4.1 Đối tượng:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là ảnh hưởng của pH

4.2 Khách thể:

Sự tạo phức của Fe3+ và axit sunfosalixilic (SSal )

5 Giả thuyết khoa học

Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe3+ với axit sunfosalixilic ( Fe(III) - SSal) bằng phương pháp trắc quang

Nếu đề tài nghiên cứu thành công, có thể áp dụng cho việc xác định hàm lượng Fe trong rau muống và một số chất khác

6 Lịch sử đề tài nghiên cứu

Đề tài này đã được nghiên cứu nhưng chỉ dừng lại ở chỗ xác định thành phần phức

của Fe(III) - SSal bằng phương pháp trắc quang Tôi chọn đề tài này để tiếp tục nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe3+ với axit sunfosalixilic ( Fe(III) – SSal ) và tìm ra một số hệ số thích hợp

7 Giới hạn đề tài nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong phạm vi:

- Nghiên cứu phương pháp trắc quang trong hoá học phân tích

- Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức của Fe(III) – SSal

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Sơ lược về nguyên tố sắt

1.1.1 Vị trí và cấu tạo của sắt

Sắt là một nguyên tố kim loại phổ biến (sau nhôm), đứng thứ tư về hàm lượng trái đất, chiếm 1,5% khối lượng vỏ trái đất

Sắt có 4 dạng thù hình ( dạng α , β , γ ,δ ) bền ở những khoảng nhiệt độ nhất định:

Fe (α) 700 0C Fe (β) 911 0C Fe (γ)1390 0C Fe (δ)1538 0C Fe lỏng

Những dạng α và β có kiến trúc tinh thể kiểu lập phương tâm khối nhưng có kiến trúc electron khác nhau nên Fe (α) có tính sắt từ và Fe (β) có tính thuận từ, Fe (α) khác với Fe (β) là không hòa tan C Dạng Fe (γ) có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện, dạng Fe (δ) có cấu trúc lập phương tâm khối như dạng α và β nhưng tồn tại đến nhiệt

độ nóng chảy

KLR (g/cm3)

Độ cứng (thang Moxơ)

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

Fe3O4:

3Fe + 2O2 t0 Fe3O4 Khí Cl2 phản ứng rất dễ dàng với sắt tạo thành FeCl3 là chất dễ bay hơi nên không tạo được màng bảo vệ: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

Sắt tác dụng trực tiếp với khí CO tạo thành cacbonyl kim loại Sắt tinh khiết bền trong không khí và nước Ngược lại, sắt có chứa tạp chất bị ăn mòn dưới tác dụng của hơi ẩm, khí cacbonic và oxi ở trong không khí tạo nên gỉ sắt:

4 Fe + 3O2 → 2Fe3O4

do lớp gỉ sắt xốp và giòn nên không bảo vệ sắt tránh bị oxi hóa tiếp

Sắt phản ứng với nước: ở nhiệt độ nóng đỏ, sắt phản ứng với hơi nước:

Fe + H2O 570O C FeO + H2

3Fe + 4H2O  5700CFe3O4 + 4H2 Sắt tạo thành hai dãy hợp chất Fe2+ và Fe3+ Muối Fe2+ được tạo thành khi hòa tan sắt trong dung dịch axit loãng trừ axit HNO3 Muối của Fe2+ với axit mạnh như: HCl,

H2SO4,… dễ tan trong nước, còn muối của các axit yếu như: FeS, FeCO3,… khó tan Khi tan trong nước, muối sắt ở dạng [Fe(H2O)6]2+ màu lục nhạt Màu lục của [Fe(H2O)6]2+ rất yếu nên thực tế dung dịch của muối Fe2+ không có màu Muối FeSO4

là chất tinh thể màu trắng, dễ hút ẩm và dễ tan trong nước Khi kết tinh từ dung dịch nước ở nhiệt độ thường, thu được tinh thể hidrat FeSO4.7H2O Tinh thể FeSO4.7H2O

có màu lục nhạt, nóng cháy ở nhiệt độ 640C, dễ tan trong nước và rượu Khi đun nóng tinh thể FeSO4.7H2O mất dần nước và trở thành muối khan FeSO4 Ở nhiệt độ cao hơn (>5800C) muối khan bị phân huỷ thành oxit:

FeSO4 5800C Fe2O3 + SO3 + SO2 Quan trọng với thực tế nhất là (NH4)Fe(SO4)2.6H2O, được gọi là muối Mohr Tinh thể muối Mohr có màu lục, dễ kết tinh, không hút ẩm và bền với oxi không khí nên được dùng để pha dung dịch chuẩn Fe2+ trong hoá học phân tích

Fe(OH)3 bền trong không khí, không tan trong nước và trong dung dịch NH3 Fe(OH)3 tan dễ dàng trong axit tạo thành dung dịch muối Fe3+ Đa số muối Fe3+ dễ tan trong nước, cho dung dịch chứa ion bát diện [Fe(H2O)6]3+ màu tím nhạt Khi kết tinh từ dung dịch nước, muối Fe3+ thường ở dạng tinh thể hidrat như: FeCl3.6H2O, Fe(NO3)3.9H2O màu nâu vàng, phèn sắt (NH4)Fe(SO4).12H2O màu tím nhạt… Muối

Fe3+ bị thuỷ phân mạnh nên dung dịch có màu vàng nâu Chỉ trong dung dịch có phản ứng axit mạnh (pH<1) sự thuỷ phân mới bị đẩy lùi Các muối sắt Fe3+ cũng dễ bị khử

về muối Fe2+ bằng nhiều chất khử khác nhau như: HI, N2H4 , …

2FeCl3 + 2HI → 2FeCl2 + I2 + 2HCl

Fe2O3 có màu nâu đỏ, được điều chế bằng cách nung kết tủa Fe(OH)3 Fe2O3 không tan trong nước, có thể tan một phần trong kiềm đặc hay cacbonat kim loại kiềm nóng chảy

Ion Fe3+ trong dung dịch tác dụng với ion SCN- tạo nên một số phức thioxianat Hoá phân tích thường sử dụng phản ứng này để định tính và định lượng Fe3+ ngay cả trong dung dịch loãng

Kaliferixianua (K3[Fe(CN)6]) là một trong các phức bền nhất của sắt Kaliferixianua

là chất dạng tinh thể đơn tà, màu đỏ thường được gọi là muối đỏ máu Phức này dễ tan trong nước, cho dung dịch màu vàng và rất độc Kaliferixianua là một thuốc thử thông dụng trong phòng thí nghiệm để nhận biết Fe2+ trong dung dịch:

FeCl2 + K3[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6] + 2KCl KFe[Fe(CN)6] kết tủa màu xanh chàm và được gọi là xanh Tuabin Kaliferixianua khi đun nóng trong dung dịch kiềm chuyển thành Kaliferoxianua:

4K3[Fe(CN)6] + 4KOH → 4K4[Fe(CN)6] + 2H2O + O2

1.1.3 Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế

Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất, đứng thứ 4 sau O, Si, Al Sắt ở trạng thái tự do trong các mảnh thiên thạch và các khoáng vật,…

Trong tự nhiên sắt có bốn đồng vị bền: 54Fe (5,8%) , 56Fe (91,8%) , 57Fe (2,15%) ,

58

Fe (0,25%) Ngoài ra sắt còn có tám đồng vị phóng xạ: 51Fe (τ=0,25 giây) , 52Fe (τ=8,27 giờ), 53Fe (τ=258,8 ngày) , 55Fe (τ=2,7 năm) , 59Fe (τ=44,6 ngày) , 60Fe (τ=1,5.106 năm) , 61Fe (τ=182,5 ngày) , 62Fe (τ=68 giây) Những khoáng vật quan trọng của sắt là manhetit (Fe3O4) chứa đến 72,42 % sắt, hematit (Fe2O3) chứa 60% sắt, pirit (FeS2) chứa 46,67 % sắt và xiderit (FeCO3) chứa 35% sắt Ngoài những mỏ lớn tập trung, sắt còn ở phân tán trong khoáng vật của những nguyên tố phổ biến như nhôm, titan, mangan,… Sắt còn có trong nước thiên nhiên, trong các thiên thạch từ không gian vũ trụ rơi xuống trái đất Trung bình trong 20 thiên thạch rơi xuống thì có một thiên thạch sắt (chứa 90% sắt)

Nhiều nước trên thế giới có giàu quặng sắt như: Thụy Điển, Nga, Pháp, Tây Ban Nha, Trung Quốc, Mỹ, Canada, Cuba, Brazin, Nam Phi,… Cách đây hơn 4000 năm, loài người đã biết luyện sắt từ quặng Sắt luyện được cứng và bền hơn bronzơ nên là

vật liệu cạnh tranh với bronzơ Cách đây khoảng 3000 năm thời đại đồ sắt đã thay thế thời đại đồ đồng thiếc và tiếp tục phát triển cho đến ngày nay

Mấy thế kỉ nay, sắt được sản xuất với quy mô công nghiệp bằng lò cao

1.1.4 Một số ứng dụng của sắt

Sắt là một nguyên tố vi chất dinh dưỡng quan trọng cho sức khoẻ con người Hầu hết lượng sắt có trong cơ thể đều tồn tại trong các tế bào máu, chúng kết hợp với protein tạo thành hemoglobin Hemoglobin mang oxi đến các tế bào của cơ thể và chính ở các tế bào này năng lượng được giải phóng Do vậy khi thiếu sắt hàm lượng hemoglobin bị giảm làm cho lượng oxi tới các tế bào cũng giảm theo Bệnh này gọi là bệnh thiếu máu do thiếu hụt sắt Các triệu chứng của bệnh thiếu máu do thiếu sắt là:

mệt mỏi, tính lãnh đạm, yếu ớt, đau đầu, ăn không ngon và dễ cáu giận

Việc thừa sắt trong cơ thể cũng có những tác hại như việc thiếu sắt Nếu lượng sắt

trong cơ thể thừa nhiều, chúng gây ảnh hưởng có hại cho tim, gan, khớp và các cơ quan khác, nếu tích trữ quá nhiều có thể gây nguy cơ bị ung thư Những triệu chứng biểu hiện sự thừa sắt có thể thấy là:

- Tư tưởng bị phân tán hoặc mệt mỏi

- Mất khả năng điều khiển sinh lí

- Bệnh về tim hoặc tim bị loạn nhịp đập

- Chứng viêm khớp hoặc đau các khớp

- Bệnh thiếu máu không phải do thiếu sắt

- Bệnh về gan hoặc ung thư gan

- Tắt kinh sớm (ở nữ giới) hoặc bệnh liệt dương (ở nam giới)

Trong hầu hết các ngành kĩ thuật hiện đại đều có liên quan tới việc sử dụng sắt và hợp kim của sắt Như chúng ta biết, trong công nghiệp các hợp kim của sắt đóng vai trò chủ chốt trong các lĩnh vực: xây dựng, giao thông vận tải, quốc phòng, chế tạo máy, dụng cụ sản xuất và đồ dùng hằng ngày,… FeSO4 được dùng để chống sâu bọ có hại cho thực vật, được dùng trong việc sản xuất mực viết, trong sơn vô cơ và trong nhuộm

vải; nó còn dùng để tẩy gỉ kim loại và có khả năng hoà tan Cu2S tạo thành CuSO4 được dùng để điều chế đồng bằng phương pháp thuỷ luyện Sắt là nguyên tố quan trọng cho

sự sống và công nghiệp Vì thế người ta tìm nhiều cách thức và phương pháp để tách

và làm giàu nguyên tố này

1.2 Sự tạo phức của sắt với thuốc thử hữu cơ

1.2.1 Khả năng tạo phức của Fe 3+ với thuốc thử axit sunfosalixilic

4 - 8 Đệm axetat [Fe(SSal)2] - Đỏ da cam 490

9 - 11 Đệm amoni [Fe(SSal)3] 3- Vàng da cam 420 - 430

Ở pH > 12 phức bị phân hủy do xảy ra sự hình thành phức hidroxo

1.2.2 Khả năng tạo phức của Fe với các thuốc thử khác

1.2.2.1 Thuốc thử thioxianat (SCN - )

Thioxianat là một thuốc thử nhạy đối với Fe3+, được dùng để định tính và định lượng hàm lượng sắt Vì axit thioxianat là một axit mạnh nên nồng độ SCN- ít bị ảnh

hưởng bởi pH trong dung dịch Cường độ màu của Fe3+ – SCN- hấp thụ cực đại ở bước sóng λ = 480 nm, dung dịch phức Fe3+ – SCN- bị giảm màu khi để ngoài ánh sáng, tốc

độ giảm màu chậm trong vùng axit yếu và nhanh khi nhiệt độ tăng Khi có mặt H2O2hoặc (NH4)S2O8 càng làm cho cường độ màu và độ bền màu của phức giảm đi Khi nồng độ SCN- lớn không những nó làm tăng độ nhạy của phép đo mà còn loại trừ được ảnh hưởng của các ion F-, PO4

và một số anion khác tạo phức được với ion Fe3+ Trong môi trường axit có những ion gây ảnh hưởng đến việc xác định Fe 3+ bằng SCN-như C2O4 , F- Ngoài ra còn có các ion tạo phức màu hay kết tủa với ion thioxianat như Cu2+, Co2+, Ag+, Hg2+,… Sự cản trở của Co2+ là do màu của bản thân nó ta có thể loại trừ bằng cách đo mật độ quang ở bước sóng thích hợp Các ion Hg2+, Cd2+, Zn2+tạo phức với SCN- sẽ làm giảm cường độ màu của Fe3+ - SCN- Do đó muốn sử dụng phương pháp này cần phải tách các ion ảnh hưởng đến màu của phức

Phương pháp dùng thuốc thử SCN- có giới hạn phát hiện kém, độ chính xác thấp

mà được sử dụng rộng vì phương pháp này đơn giản, nhanh, áp dụng được trong các dung dịch axit mạnh và chi phí của nó tương đối thấp Phương pháp này xác định được hàm lượng sắt từ 1 – 10 ppm Người ta cũng đã sử dụng phức của Fe3+ với SCN- để chiết lên dung môi hữu cơ nhằm tăng độ chọn lọc và độ nhạy cho phép xác định Fe2+ Trong nghiên cứu này các tác giả đã nghiên cứu thành công phép chiết Fe2+ - SCN-bằng chất chiết tetrabutyl amoni sunfat (TBAS) bằng dung môi clorofom SCN- là một trong số ít các thuốc thử vô cơ được dùng để xác định sắt

Cũng dựa trên các cơ sở các nghiên cứu trước về sự tạo phức màu của Fe và SCN-, gần đây một số tác giả đã đề xuất một số phương pháp xác định sắt tổng và Fe3+ trong nước mưa ở nồng độ cỡ ppb Đây là phương pháp xác định sắt đơn giản, có độ nhạy và

độ chọn lọc cao Phương pháp này dựa trên phản ứng tạo màu giữa Fe3+ và SCN- và sự

có mặt của một cation mang hoạt tính hoạt động bề mặt, chẳng hạn như cetyl pyridin clorua (CPC), trong môi trường axit HCl đặc, sau đó chiết phức này với N – octyl axetamin bằng dung môi toluen hoặc clorofom Hệ số hấp thụ phân tử của phức là

ε = 2,6.105 l.mol-1.cm-1 tại bước sóng cực đại là λmax= 480 nm và hệ số làm giàu là 10 Giới hạn phát hiện là 5.106 mg/ml Các ion thường đi cùng với sắt không gây cản trở tới phép xác định Phương pháp này được kiểm tra bằng phương pháp quang phổ huỳnh quang hấp thụ nguyên tử (GF – AAS) và sử dụng để xác định hàm lượng sắt ở nồng độ cỡ ppb trong các mẫu nước

và phức có λmax= 510 nm Một số nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình này như: bạc, sắt

do tạo nên kết tủa; Cd, Hg và Zn tạo phức khó tan với thuốc thử đồng thời làm giảm cường độ màu của phức sắt ; Be , Sn, Cu, Mo cũng gây ảnh hưởng và các nguyên tố này có thể hạn chế ảnh hưởng bằng cách điều chỉnh pH trong khoảng hẹp như : Hg

có thể có mặt 10 ppm (pH từ 3 – 9), Be có thể có khoảng 50 ppm (pH từ 3 – 5,5), Co

có khoảng 10 ppm (pH từ 2 - 5), Sn2+ không quá 20 ppm (pH từ 2 – 3), Sn4+ nhỏ hơn

50 ppm (pH = 2,5) đều không cản trở sự tạo màu của phức giữa sắt và thuốc thử

Fe3+ cũng tạo phức với o – Phenantrolin, phức này có màu xanh lục nhạt ở

λmax= 585 nm Tuy vậy, phức này không bền theo thời gian và chuyển dần sang màu vàng nhạt có cực đại hấp thụ ở λmax= 360 nm

1.2.2.3 Thuốc thử bato – phenantrolin

Phức của Fe2+ với bato – phenantrolin có thể được chiết bằng nhiều dung môi hữu

cơ, trong đó tốt nhất là ancol n – amylic và iso – amylic và clorofom

N N

Người ta thường dùng clorofom để chiết vì nó có tỷ trọng cao nên dễ chiết Phức này có thể được chiết bằng hỗn hợp clorofom – ancol etylic khan với tỉ lệ 1:5 hoặc 5:1,

pH thích hợp cho sự tạo phức là 4 – 7 Để tránh hiện tượng thủy phân đối với các ion

ta cho thêm vào dung dịch một ít muối xitrat hay tactrat Cu2+ gây ảnh hưởng cho việc xác định Fe2+ bằng thuốc thử bato – phenantrolin, ngoài ra một số ion kim loại hóa trị

II như Co, Ni, Zn, Cd với một lượng lớn cũng gây ảnh hưởng Các anion không gây ảnh hưởng cho việc xác định sắt bằng thuốc thử này

1.2.2.4 Thuốc thử 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN)

Thuốc thử tạo phức với sắt được nghiên cứu trong môi trường kiềm ở pH tối ưu 6 –

8, phức bền theo thời gian và phức có thành phần Fe : R là 1 : 2 ở λmax= 565 nm ,

1.2.2.5 Thuốc thử 4- (2- pyridylazo) rezocxin ( PAR )

Thuốc thử PAR có công thức cấu tạo như sau:

Các cân bằng của thuốc thử PAR trong dung môi nước:

N N

HO N

OH +

1.2.2.6 Thuốc thử trioxyazobenzen (TOAB)

Phức màu Fe3+ - TOAB tạo thành tốt nhất ở pH = 8 – 12 , phức bền với thời gian ,

có độ nhạy cao, có λmax = 452 nm và 610 nm, ε = 4,3.104 Phức có thành phần Me:R=1:2 Trong môi trường kiềm phức màu mang điện tích âm, sau khi thêm tetrabutyl amoni clorua để trung hòa điện tích thì phức có thể được chiết bằng một số dung môi chứa oxi, đặc biệt là ancol iso – amylic Theo phương pháp này hàm lượng sắt được xác định là 1,1 – 6 μg/l với sai số 2 – 8 %

N N

O

O-O

Fe

N N

1.3.Nghiên cứu về thuốc thử axit sunfosalixilic

1.3.1.Tính chất của thuốc thử axit sunfosalixilic

SO3

-2-hydroxy-5-sulfobenzoic acid 2-hydroxy-5-sulfobenzoic acid 2-hydroxy-5-sulfobenzoate

Axit sunfosalixilic (axit 2-hydroxy-5-sunfobenzoic hay axit salixylsunfonic viết tắt

là SSal) là một loại thuốc thử hữu cơ tinh thể màu trắng hay hồng, là một axit bền với chất oxi hóa, có độ tan lớn trong nước, dễ hút ẩm hay kết tinh thành khối Nhuộm hồng khi có vết Fe

Loại không nước nóng chảy ở 120oC, có bị phân hủy một phần Khi hấp thụ ẩm trong không khí thì nhiệt độ nóng chảy giảm xuống 110oC và thấp hơn Rất dễ tan trong nước, ancol etylic và ete…

Phản ứng: dung dịch SSal trong nước tác dụng FeCl3 cho màu tím đỏ, thêm

CH3COONa dung dịch chuyển sang màu nâu, thêm dung dịch NH3 (đậm đặc) dung dịch sẽ chuyển sang màu vàng

Loại axit sunfosalixilic thương phẩm thường có nhiều tạp chất, có thể tinh chế như sau: pha chế dung dịch bão hòa axit SSal trong rượu etylic ở nhiệt độ thường Để yên nhiều ngày, lọc bỏ kết tủa, lặp lại nhiều lần

1.3.2.Khả năng tạo phức của axit sunfosalixilic

Xác định so màu Fe Xác định gián tiếp Na Axit sunfosalixilic tác dụng với các ion kim loại Al , Fe , Ti , …tạo phức chất tan nên có thể dùng để tách các nguyên tố (ví dụ tách Ti khỏi Fe) Để định phân Be Làm chỉ thị kim loại để xác định nhiều ion theo phương pháp complexon Để kết tủa và xác định anbumin theo phương pháp đo

độ đục

1.4.Các phương pháp xác định sắt

1.4.1.Phương pháp khối lượng

Làm kết tủa sắt dưới dạng hidroxit [Fe(OH)3] , sau đó tách ra khỏi một số kim loại kiềm, kiềm thổ, Zn, Pb,… Các hidroxit của các kim loại này kết tủa ở pH cao hơn hidroxit sắt hoặc nó bị giữ lại khi có mặt của NH3 trong dung dịch Các ion tactrat, xitrat, oxalat, pyrophotphat có thể ảnh hưởng đến quá trình kết tủa sắt hoàn toàn Khi

có mặt các ion đó, ta cho kết tủa với S2- trong đó có lượng nhỏ cadimi Nhưng phương pháp này không được đánh giá cao vì sunfua các kim loại ít tan trong (NH4)2S dư Khi kết tủa sắt bằng (NH4)2S có mặt tactrat ta có thể tách sắt ra khỏi titan, uran, vanadi, photphat và một số nguyên tố khác

1.4.2.Phương pháp trắc quang

Phương pháp trắc quang được dùng phổ biến để xác định sắt Sau đây là một số thuốc thử mà các nhà phân tích đã nghiên cứu

Xác định sắt bằng phương pháp trắc quang và chiết trắc quang

Thuốc thử dư Độ nhạy λmax pH xác Thời gian biến Ảnh hưởng

(nm) định màu thuốc thử dư

Thioxiant/nước

-axeton

0,004 482 axit Biến đổi theo t Có

1.4.3.Phương pháp chuẩn độ pemanganat

Phản ứng oxi – hóa bằng ion pemanganat MnO4

là cơ sở của phương pháp pemanganat Phương pháp này có thể thực hiện trong môi trường axit, kiềm và trung tính Khi thực hiện trong môi trường axit, mangan (VII) bị khử tới mangan (II) và màu tím đỏ của dung dịch bị mất

Thực hiện chuẩn độ muối sắt (II) bằng kalipemanganat: Axit hóa dung dịch bằng dung dịch axit sunfuric và chuẩn độ tới điểm cuối Sắt (II) bị oxi hóa thành Sắt (III):

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

Biết nồng độ đương lượng và thể tích cần chuẩn độ của KMnO4 dễ dàng tính được lượng sắt trong dung dịch

1.4.4.Các phương pháp khác xác định sắt

Một số phương pháp khác xác định sắt như: phương pháp sắc ký ion , phương pháp hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, phương pháp Vôn Ampe,…Tuy nhiên các phương pháp này có chi phí cao, dẫn đến giá thành cao và ít được sử dụng

1.5 Các phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sự tạo phức của Fe(III) với axit sunfosalixilic bằng phương pháp trắc quang

Xác định thành phần phức:

1.5.1.Phương pháp hệ đồng phân tử gam ( phương pháp biến đổi liên tục, phương

pháp Oxtromưxlenko-Job )

Chuẩn bị hai dãy dung dịch có nồng độ hằng định

 Dãy dung dịch 1: CFe3+ + CSSal = a M

 Dãy dung dịch 2: CFe

3+

+ CSSal = b M Tiến hành đo mật độ quang của dung dịch ở các điều kiện tối ưu và so sánh với mẫu trắng tại bước sóng max Suy ra thành phần phức: Fe(SSal)m

(3-2m)+

1.5.2.Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hòa)

Pha 2 dãy dung dịch có CFe

1.6.Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức

1.6.1.Phương pháp hệ đồng phân tử gam

Phương pháp này được sử dụng rất phổ biến để xác định thành phần của phức màu Pha một dãy dung dịch: CFe