Nghiên cứu sự tạo phức giữa pb(ii) với 1 (2 pyridilazơ) 2 naphtol trong hỗn hợp nước và axeton(11,2%) bằng phương pháp trắc quang

Khãa ln tèt nghiƯp Ngun ThÞ Hoa MỞ ĐẦU Chì nguyên tố có nhiều ứng dụng thực tế: Dùng để làm ắc quy, đầu đạn, ống dẫn cơng nghệ hố học, đúc khn để in chữ, chế tạo thuỷ tinh pha lê Do có tính ngăn cản mà người ta dùng chì làm áo giáp cho nhân viên: chụp X quang, lò phản ứng hạt nhân, đựng ngun tố phóng xạ, cho vào hình vi tính, ti vi.v.v… Tuy nhiên, bên cạnh chì nguyên tố gây nhiễm độc cho môi trường, đặc biệt trước lúc xăng 95 chưa đời hàm lượng chì xăng động đốt thải môi trường lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường tuyến đường quốc lộ Nhiễm độc chì khó cứu chữa, chì tích luỹ thể người mà khơng bị đào thải Chì ngun tố có khả tạo phức với nhiều phối tử, đặc biệt phối tử hữu Cho nên nghiên cứu tạo phức chì xác định hàm lượng chì xác vô quan trọng Trong thời gian qua, việc phân tích chì mẫu vật nghiên cứu nhiều phương pháp khác nhau, nhiên chưa có tài liệu cơng bố hồn chỉnh việc nghiên cứu tạo phức đơn ligan chì với thuốc thử 1-(2-pyridilazơ)-2-naphtol (PAN) hỗn hợp dung môi hữu cơnước, công bố điều kiện thí nghiệm khác Sau xem xét, chúng tơi nhận thấy nghiên cứu phức màu chì phương pháp trắc quang phương pháp có nhiều triển vọng, mang lại hiệu phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm nước ta Xuất phát từ tình hình thực tế này, chúng tơi chọn đề tài “ Nghiên cứu tạo phức Pb(II) với 1-(2-pyridilazơ)-2-naphtol hỗn hợp nước axeton(11,2%) phương pháp trắc quang '' Để thực đề tài tập chung giải nhiệm vụ sau: Khảo sát hiệu ứng tạo phức Pb(II) với PAN- Khảo sát điều kiện tối ưu tạo phức Líp: K55A - Khoa Hãa học Trờng ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Ngun ThÞ Hoa Xác định thành phần phức Nghiên cứu chế tạo phức Pb(II) -PAN Xác định hệ số hấp thụ phân tử, số cân số bền điều kiện phức Định lượng chì mẫu nhân tạo Líp: K55A - Khoa Hóa học Trờng ĐHSP Hà Nội Khóa ln tèt nghiƯp Ngun ThÞ Hoa Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU Líp: K55A - Khoa Hãa häc Trêng ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Hoa 1.1 Giới thiệu ngun tố chì 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì [1 ] Chì nguyên tố ô thứ 82 hệ thống tuần hồn Sau số thơng số chì Ký hiệu: Pb Số thứ tự: 82 Khối lượng nguyên tử: 207,2 dvc Cấu hình electron: [Xe] 4f145d106s26p2 Bán kính ion: 1,26A0 Độ âm điện (theo paoling): 2,33 Thế điện cực tiêu chuẩn pb 2= E = -0,126V pb Năng lượng ion hoá: Mức lượng ion hoá Năng lượng ion hoá I1 7.42 I2 15.03 I3 31.93 I4 39 I5 69.7 I6 84 Từ giá trị I3 đến giá trị I4 có giá trị tương đối lớn, từ giá trị I đến I6 có giá trị lớn chì tồn số ơxi hóa : +2 +4 1.1.2 Tính chất vật lý [1] Chì kim loại màu xám thẫm , mềm dễ bị dát mỏng Nhiệt dộ nóng chảy: 327,460C Nhiệt độ sơi: 1740C Khối lượng riêng: 11,34 g/cm3 Chì hợp kim độc nguy hiểm tính tích luỹ nó, nên khó giải độc bị nhiễm độc lâu dài Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ 1.1.3 Tính chất hố học [1] Tác dụng với nguyên tố không kim loại: 2Pb+ O2 = 2PbO Pb + X2 = PbX2 Líp: K55A - Khoa Hóa học Trờng ĐHSP Hà Nội Khãa ln tèt nghiƯp Ngun ThÞ Hoa Tác dụng với nước có mặt oxy 2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2 Tác dụng yếu với axit HCl axit H 2SO4 nồng độ 80% tạo lớp muối, PbCl2 PbSO4 khó tan Khi axit nồng độ đặc có phản ứng lớp muối bị hoà tan: PbCl2 + 2HCl = H2 PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với axit HNO3 tương tác tương tự kim loại khác Khi có mặt oxy tương tác với nước axit hữu cơ: 2Pb + 2H2O + O2 = Pb(OH)2 2Pb + CH3COOH + O2 = (CH3COO)2Pb + 10 H2O Tác dụng với dung dịch kiềm nóng: Pb + KOH + 2H2O = K2 [Pb(OH)4 ] + H2 1.1.4 Các khoáng vật tự nhiên chì Chì nguyên tố phổ biến vỏ trái đất Chì tồn trạng thái oxy hố 0, +2 +4, muối chì có hố trị hay gặp có độ bền cao Trong tự nhiên, tồn loại quặng galenit (PbS), Cesurit (PbCO3) anglesit (PbSO4) Trong môi trường nước, tính hợp chất chì xác định chủ yếu thơng qua độ tan Độ tan chì phụ thuộc vào pH, pH tăng độ tan giảm, ngồi cịn phụ thuộc vào yếu tố khác như: độ muối (hàm lượng iôn khác nhau) nước, điều kiện oxy hố- khử v.v…Chì nước chiếm tỷ lệ khiêm tốn, chủ yếu từ đường ống dẫn, thiết bị tiếp xúc có chứa chì Trong khí chì tương đối giàu so với kim loại nặng khác Nguồn chì phân tán khơng khí đốt cháy nhiên liệu phù hợp chất chì làm tăng số octan thêm vào dạng Pb(CH 3)4 Pb(C2H5)4 Cùng với chất gây nhiễm khác, chì loại khỏi khí q trình sa lắng khơ ướt Kết bụi thành phố đất bên Líp: K55A - Khoa Hãa häc Trêng §HSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Hoa ng ngày giàu chì với nồng độ điển hìmh cỡ vào khoảng 1000 - 4000 mg/kg thành phố náo nhiệt.[7] 1.1.5 Tác dụng sinh hóa chì Phần lớn người dân thành phố hấp thụ chì từ ăn uống (200 3000μg Pb/ ngày) , nước không khí cung cấp thêm (10 - 15 μg Pb/ ngày) [1] Tổng số chì hấp thụ này, có khoảng 200μg chì thải ra, cịn khoảng 25μg chì giữ lại sương ngày Bảng 1.1 Lượng chì bị hấp thụ vào thể ngày Nguồn hấp thụ Lượng chì Vào (μgPb/ngày) người Bài (μgPb/ngày) tiết (μgPb/ngày ) Khơng khí 10 Nước (dạng hồ tan phức) Thực phẩm 25 15 (dạng 200 (tích tụ xương) 200 phức) Tác dụng sinh hố chủ yếu chì tác động tới tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu Chì ức chế số enzim quan trọng trình tổng hợp máu tích luỹ hợp chất trung gian trình trao đổi chất.[24] Hợp chất trung gian kiểu delta- amino levunilic axit (ALAđehyase) Một pha quan trọng tổng hợp máu chuyển hoá deltaamino levunilic axit thành porphobiliogen Chì ức chế ALA-dehdrase enzym, giai đoạn tạo thành porphobiliogen khơng thể xảy Kết phá huỷ trình tổng hợp hemoglobin sắc tố hô hấp khác cần thiết máu Cytochromes Chì cản trở việc sử dụng oxy glucoza để sản sinh lượng cho q trình sống Sự cản trở nhìn thấy nồng độ chì máu nằm khoảng 0,3ppm Ở nồng độ cao (> 0,3ppm) gây Líp: K55A - Khoa Hãa häc Trờng ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Hoa tượng thiếu máu (thiếu hemoglobin) Nếu hàm lượng chì máu nằm khoảng 0,5 - 0,8 ppm gây rối loạn chức thận phá huỷ não Dạng tồn chì nước dạng có hố trị Với nồng độ vi sinh vật bậc thấp nước nồng độ đạt tới 0,5mg/lít kìm hãm q trình oxy hoá amoniac thành nitrat (nitrifi cation) Cũng phần lớn kim loại nặng, chì tích tụ lại thể thực vật sống nước Với loại thực vật bậc cao, hệ số làm giàu lên tới 100 lần, bèo đạt tới 46000 lần Các vi sinh vật bậc thấp bị ảnh hưởng xấu nồng độ - 30 μg/l Xương nơi tàng trữ tích tụ chì thể Sau phần chì tương tác với phốt phát xương thể tính độc hại truyền vào mơ mềm thể Chì nhiễm vào thể qua da, đường tiêu hố, hơ hấp Người bị nhiễm độc chì mắc số bệnh thiếu máu, đau đầu sưng khớp chóng mặt Chính tác hại nguy hiểm chì người nên nước giới có quy định chặt chẽ hàm lượng chì tối đa cho phép có nước mặt không vượt 1mg/l (TCVN: 3942 - 1995) [25] 1.1.6 Ứng dụng chì Chì sử dụng để chế tạo pin, ăcquy chì - axit hợp kim Hợp chất hữu Pb(CH3)4; Pb(C2H5)4 trước sử dụng nhiều làm chất phụ gia cho xăng dầu bôi trơn, nhiên xu hướng hạn chế loại bỏ Trong kỹ thuật đại chì ứng dụng làm vỏ bọc dây cáp, que hàn Trước với stibi thiếc, chì chế tạo làm hợp kim chữ in để tạo nên chữ, nên gây nên tượng nhiễm độc chì cơng nhân ngành máy in Tuy nhiên, công nghệ in hoàn toàn loại bỏ tượng Líp: K55A - Khoa Hãa häc Trêng §HSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Hoa Mt lượng nhỏ chì cho vào trình nấu thuỷ tinh thu loại vật liệu có thẩm mỹ cao, pha lê Trong y học, chì sử dụng làm thuốc giảm đau, làm ăn da chống viêm nhiễm 1.1.7 Khả tạo phức Pb2+ 1.1.7.1 Sự tạo phức Chì với thuốc thử Đithizon Thuốc thử: Điphenylthiocacbazon (Đithizon), thuốc thử truyền thống sử dụng rộng rãi để xác định lượng vết chì cách xác dựa vào phản ứng với đithizon [30] Mặc dù phức chì - đithizon cho ta phương pháp nhạy (ở λ = 520 nm, hệ số hấp thụ mol phân tử ε = 65 000), điều kiện không thuận lợi quang hố dung dịch đithizon phức khơng tan nước Để định lượng chì nước [26] chiết phức chì đithizonat CCl4 pH = - với lượng dư xianua để che nhiều kim loại khác bị chiết xuất với chì Nồng độ cực tiểu bị phát 1,0μg/10ml dung dịch chì - đithizon [6] 1.1.7.2 Sự tao phức chì với thuốc thử 1-(2-pyridilazo)- naphtol (PAN) Các tác giả [14] cho định lượng chì 1-(2-pyridilazo)2-naphtol với có mặt chất hoạt động bề mặt không điện li phương pháp trắc quang Điều kiện tối ưu để xác định chì dựa vào phản ứng phức Pb(II)- PAN với diện chất hoạt động bề mặt không điện li (polioxietyleneoylphenol) pH = (Na2B4O7 - HClO4) với 5% chất hoạt động bề mặt đo bước sóng 555nm Tại bước sóng khoảng nồng độ tuân theo định luật bia xác định từ 1,3 - 4,5 ppm hệ số hấp thụ mol phân tử 20200 L/mol.cm Kết đinh lượng thu có độ lệch chuẩn tương đối 0,9% giới hạn phát 0,12ppm 1.1.7.3 Sự tạo phức chì với thuốc thử 1-(2- thiazolylazo)- 2- naphtol [32] Phản ứng với Pb2+ môi trường axit yếu (pH = 6,1 - 6,7) tạo thành phức chelat màu nâu đỏ đậm hỗn hợp metylic - nước Chính sở màu mà tác giả cho dùng 1-(2-thiazolylazo)- naphtol để Líp: K55A - Khoa Hãa học Trờng ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Ngun ThÞ Hoa định lượng chì phương pháp trắc quang Phức chất chúng hình thành theo tỷ lệ 1:1, có cực đại hấp thụ 578nm- 580nm dung dịch có chứa 40% CH3OH bền 36 Tại cực đại hấp thụ khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer 0,2- 0,6μg/ml, số bền phức lgK = 5,30 hệ số hấp thụ mol phân tử 17000l/mol.cm Độ nhạy Xenđen 0,012 μg/cm2 với nồng độ hấp thụ nhỏ 0,0001 Kết thu có độ lệch chuẩn tương đối 60,65% sai số tương đối 61,08% Phương pháp dùng để xác định chì hợp kim 1.1.7.4 Sự tạo phức chì với thuốc thử 6,6 “dimetyl-2,2’:6’,2” terirpiriddin [33] Khi cho chì phản ứng với thuốc thử tạo phức theo tỷ lệ 3: môi trường đệm axetat pH = 5,0 - 6,0, phức hấp thụ cực đại bước sóng 375nm, hệ số hấp thụ mol phân tử 57100 L/mol.cm khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer từ - 25mg/25ml Có thể che Fe 3+ NaF tách Cr(IV) trao đổi ion Phương pháp dùng để xác định lượng nhỏ Pb Cu tinh khiết với độ lệch chuẩn tương đối 3,83% 1.1.7.5 Sự tạo phức chì với Xilen da cam Tác giả [31] dùng xilen da cam xác định chì phương pháp trắc quang, phức có tỷ lệ 1:1 pH = 4,5 - 5,4, phức hấp thụ cực đại bước sóng 580nm, hệ số hấp thụ mol phân tử 15500l/mol.cm khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer từ - 30μg/50ml Kết thu có độ lệch chuẩn tương đối 2,0 - 2,5% 1.1.7.6 Sự tạo phức chì với thuốc thử PAR Đang cịn có ý kiến khác thành phần phức Pb2+ : PAR chẳng hạn [26] pH = 10 tỷ lệ tạo phức Pb2+ : PAR 1:1, λ = 520nm, hệ số hấp thụ mol phân tử ε = 38000 lgβ = 6,48 Kêt nghhiên cứu phù hợp với Pollar F.H Hanson P, Geary W.J [29] cho thấy pH = 4,6 phức có tỷ lệ 1:1 dạng PbRH bước sóng hấp thụ cực đại 530nm, pH = 7,75 phức có tỷ lệ 1:2 dạng PbR2 bước sóng hấp thụ cực đại 530nm Trong [28] giả Líp: K55A - Khoa Hóa học Trờng ĐHSP Hà Nội Khãa ln tèt nghiƯp Ngun ThÞ Hoa nghiên cứu cách tỷ mỉ tính giản đồ phân bố hệ Pb 2+ - PAR, phân tích đường cong hấp thụ rút kết luận có tạo phức PbRH + pH =5 phức PbR pH = 10 1.1.8 Một số phương pháp xác định chì 1.1.8.1 Phương pháp chuẩn độ Phản ứng chuẩn độ: Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+ β = 1018,91 Cách tính: Xác định thể tích EDTA nồng độ xác định (C m) cần để chuẩn độ V0 mol dung dịch ion chì (H) (dựa vào đổi màu thị PAN từ đỏ sang vàng) Vml Từ suy nồng độ C 0M dung dịch chì theo phương trình C0V0 = CV → C0 = CV / V0 Hàm lượng chì dung dịch = C0V0 x 0,207 (g) • Nhận xét: Phương pháp chuẩn độ khơng địi hỏi nhiều thiết bị chuyên dụng đắt tiền, kỹ thuật tiến hành đơn giản thực phịng thí nghiệm chưa trang bị tốt Tuy nhiên phương pháp chuẩn độ dễ mắc phải sai số, thường mắc sai số lớn nguyên nhân chủ quan khách quan Xác định khơng thật xác, điểm tương đương phải dựa vào mắt thường quan sát đổi màu, thể tích dung dịch chuẩn khơng đo xác… 1.1.8.2 Phương pháp cực phổ Thường áp dụng nồng độ chì nhỏ 0,1 mg/l (4,826 x 10-7 M) Tuy nhiên phương pháp đòi hỏi thiết bị tiên tiến chưa thực phù hợp điều kiện phịng thí nghiệm Việt nam Ngày số phịng thí nghiệm trang bị loại máy 1.1.8.3 Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử phát xạ nguyên tử Phương pháp cho độ xác độ nhạy cao có giá trị lớn phân tích Líp: K55A - Khoa Hãa häc Trêng §HSP Hµ Néi