Nghiên cứu phương pháp trắc quang xác định sunfua trong nước ngầm

Mở Đầu Nớc thành phần sinh quyển, đóng vai trò điều hoà yếu tố khí hậu, đất đai sinh vật thông qua chu trình vận động Nớc chứa đựng tiềm khác nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng ngời nh : sinh hoạt hàng ngày, tới tiêu cho nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, tạo điện nhiều thắng cảnh đẹp Trên trái đất, đại dơng chiếm diện tích khoảng 361 triệu km2 Trữ lợng tài nguyên nớc có khoảng 1,5 tỷ km3, vực nớc nội địa chiếm 91 triệu km3, khoảng 6,1% toàn địa cầu Tài nguyên nớc cần cho sống loài ngêi chØ chiÕm 28,25 triƯu km3(b»ng 1,88% thủ qun) nhng phần lớn lại dạng đóng băng Trên thực tế lợng nớc sử dụng đợc khoảng 4,2 triƯu km3 [2] Cïng víi sù ph¸t triĨn cđa văn minh nhân loại, nhu cầu nớc ngày lớn, lợng nớc thải công nghiệp nh nớc thải sinh hoạt đa vào nguồn nớc tự nhiên ngày gây ô nhiễm nghiêm trọng nớc bề mặt môi trờng Nguồn nớc ngày cạn kiệt, nguồn tài nguyên vô tận nh trớc ngời nghĩ Những năm gần nhận thức đợc vấn đề cần phải sử dụng bảo vệ hợp lý nguồn nớc đà trở nên cấp bách tất nớc giới Để đánh giá chất lợng nguồn nớc ngời ta dựa vào hàng loạt tiêu đặc trng nh : độ trong, độ đục, mùi, vị, độ kiềm, độ axít, hàm lợng chất vô hữu có nớc, tiêu hàm lợng sunfua tiêu quan trọng Trong khoá luận nhiệm vụ tiến hành nghiên cứu phơng pháp trắc quang xác định sunfua nớc ngầm, nhằm góp phần đánh giá chất lợng, nh mức độ ô nhiễm nguồn nớc Phần I: Tổng Quan Một vài nét hợp chất sunfua 1.1.Trạng thái tự nhiên lu huỳnh Lu huỳnh nguyên tố phi kim đà đợc biết đến từ thời thợng cổ Nó thuộc nguyên tố phổ biến, chiếm khoảng 0,03% tổng số nguyên tố vỏ trái đất Trong tự nhiên tồn trạng thái tự chủ yếu tËp trung ë c¸c vïng cã nói lưa nh xixili , Nhật Bản, Liên xô Mĩ níc cã má lín lu hnh tù PhÇn lín lu huỳnh tồn thiên nhiên dới dạng hợp chất, phổ biến khoáng vật sunfua nh: pirit(FeS2), cancopirit (FeCuS2), galen (PbS), blenđơ (ZnS), xinaba (HgS), pentlanđit (Fe,Ni,Co)9S8, stiblit (Sb2S3) số khoáng vật sunfat nh: thạch cao, baritin, selestintrong nớc số suối khoáng, thành phần protein.[17] 1.2 Đihiđro sunfua (H2S).[1] Phân tử H2S có cấu tạo tơng tự nh phân tử nớc Góc liên kết : HS H 92,2o Độ dài liên kết: S H 1,33AO Mô men lỡng cực : = 1,02D Nhiệt độ sôi -60,750C Nhiệt độ nóng chảy : -85,60C Lu huỳnh có độ âm điện oxi nên độ phân cực phân tử H2S H2O, khả tạo thành liên kết hiđro phân tử H2S yếu so với phân tử nớc Bởi vậy, điều kiện thờng đihiđro sunfua chất khí, khí đihiđro sunfua không màu, có mùi trứng thối Chỉ 0,1% khí đihiđro sunfua không khí đà gây nhiễm độc nặng Khi hít phải đihiđro sunfua có nồng độ cao hơn, bị ngất chết tắc thở trạng thái lỏng, tự phân li gièng nh níc nhng u h¬n nhiỊu H2S + H2S = H3S+ + HSTÝch sè ion cđa ®ihi®ro sunfua láng lµ: T = [H3S +].[HS-] = 3.10-33 Trong ®ã tÝch sè ion cđa H20 lµ : T = [H3O+].[OH-] = 10-14 Đihiđro sunfua có số điện môi bé, H 2S lỏng dung môi giống với nớc Do cực tính không lớn, khí đihiđro sunfua tan níc (mét lÝt níc ë 200C hoµ tan 2,67l khí H2S) nhng tan nhiều dung môi hữu (một lít rợu etylic 20oC hoà tan đợc gần 10 lít khí H2S) Dung dịch nớc đihiđro sunfua axít sunfuahiđric, axít hai nấc yÕu, yÕu h¬n axÝt cacbonic H2S + H2O = H30+ + HS k1=1,10-7 H2S + H2O = H30+ + S -2 k2=1,10-14 Đihiđro sunfua tạo nên hai loại muối : muối hyđro sunfua chứa ion HS muối sunfua chøa anion S –2 So víi níc, ph©n tư H2S bền nhiệt hơn, bắt đầu phân huỷ 400 0C phân huỷ hoàn toàn 17000C Bởi tính chất hoá học đặc trng đihiđro sufua khử mạnh Nó thể cháy không khí cho lửa màu lam nhạt, cho d oxi biến thành sunfuđioxit 2H2S + O2 2SO2 + 2H2O thiếu oxi, giải phóng lu huúnh tù 2H2S + 02 2S + 2H20 Lợi dụng phản ứng ngời ta thu hồi lu huỳnh từ khí đihiđro sunfua có khí thải nhà máy cách trộn khí thải không cần thiết cho qua chất xúc tác (boxit) lấy đợc lu huỳnh tự Dung dịch nớc đihiđro sunfua để không khí bị đục dần bị oxi hoá oxi, giải phóng lu hnh Víi halogen, kali pemanganat, kali ®icromat, ®ihi®ro sunfua bị oxi hoá dễ dàng nhiệt độ thờng , gi¶i phãng lu huúnh tù 2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 2MnSO4 + 5S  + K2SO4 +  H2O I2 + H2S S  + H2O  Ph¶n ứng dùng để định lợng khí đihiđro sunfua hỗn hợp với khí khác Một số vi khuẩn rong oxi hoá đợc đihiđro sunfua thành lu huỳnh tích luỹ lu huỳnh lại tế bào chúng Nhiệt trình oxi hoánày nguồn lợng sống nhữmg vi sinh vật Một số vi khuẩn khác lại biến sunfat thành ®ihi®ro sunfua Trong tù nhiªn khÝ ®ihi®ro sunfua thêng xuÊt số suối khoáng khí thiên nhiên Nó sinh hợp chất hữu chứa lu huỳnh sinh vật bị thối rữa.[1] Trong công nghiệp đihiđrô sunfua sản phẩm phụ trình tinh chế dầu mỏ khí thiên nhiên Trong phòng thí nghiệm hoá chất thông dụng thờng đợc điều chế tơng tác axít HCl, H2SO4 lo·ng víi s¾t (II) sunfua FeS + HCl  FeCl2 + H2S Cịng cã thĨ ®iỊu chÕ H 2S cách khác đun nóng 700 0C hỗn hợp gồm lu huỳnh bột, parafin amiăng theo tỉ lệ khối lợng 3: 5: để nguội phản ứng ngừng lại, đun nóng phản ứng lại tiếp diễn.[1] 1.3 Một số sunfua kim loại.[1] Sunfua kim loại sản phẩm hoá hợp lu huỳnh với kim loại Lu huỳnh có độ âm điện bé ôxi sunfua kim loại, liên kết S kim loại có tính chất cộng hoá trị nhiều so với liên kết oxi kim loại oxít Các kim loại kiềm kiềm thổ hợp chất sunfua có cÊu t¹o ion, sunfua kim lo¹i kiỊm cã m¹ng líi tinh thể florit ngợc, sunfua kim loại kiềm thổ kiểu muối ăn Tất chúng tan nớc, trừ BeS có mạng lới tinh thể kiểu blenđơ không tan Trong dung dịch, ion S2- chúng bị thuỷ phân mạnh cho môi trờng kiềm: S-2 + H2 HS + OH Nhôm sunfua(Al 2S3) đợc coi nh hợp chất sunfua ion, bị thuỷ phân hoàn toàn tạo thành hiđroxít H2S Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S Sunfua kim loại khác có cấu trúc phân tử cộng hoá trị, chúng có cấu trúc mạch thẳng nh: Pb2S3, Bi2S3cấu tróc líp nh TiS2,SnS2, MoS2, PtS2, ZnS, HgS hÇu hÕt ®Ịu Ýt tan níc NhiỊu sunfua cã tÝnh chÊt hợp kim chất bán dẫn nh FeS, CoS, NiS Một số sunfua tơng tác với sunfua kim loại kiềm amoni tạo thành muối thio tan đợc As2S5 + 3NaS 2Na3AsS4 Dựa vào độ tan khác nhau, ngời ta chia sunfua kim loại làm ba loại: -Sunfua không tan nớc nhng tan dung dÞch axÝt lo·ng nh:MnS, FeS, CoS, NiS, ZnS… -Sunfua tan níc: Na2S, K2S, BaS, Al2S3, Cr2S3… -Sunfua kh«ng tan nớc dung dịch axít loÃng nh: CuS, Ag2S, CdS, HgS, SnS, PbS Hoá học phân tích định tính dựa vào khác độ tan sunfua để định tính ion kim loại theo phơng pháp H2S Sunfua kim loại kiềm kiềm thổ màu Nhiều sunfua khác có màu đặc trng : PbS ,CuS ,CoS NiS có màu đen CdS màu vàng, HgS màu đỏ ; MnS màu hồng Đôi ngời ta dựa vào màu sunfua để nhận cation kim loại dung dịch Các sunfua kim loại điều chế theo số phơng pháp : - Cho kim loại tác dơng trùc tiÕp víi lu hnh Fe + S  FeS - Sunfua kim loại kiềm kiềm thổ điều chế cách dùng than khử sunfat nhiƯt ®é cao BaSO4 + 4C  BaS + 4CO - Các sunfua kim loại rễ tan điều chế điều chế cách cho khí đihiđro sunfua dụng với dung dịch kiềm: H2S + 2NaOH Na2S  + 2H2O - C¸c sunfua tan kim loại nặng đợc điều chế cách cho dung dịch amôni sunfua tác dụng với muối cđa kim lo¹i: (NH4)2S + Pb(CH3COO)2  PbS  + 2NH4CH3COO 2.Tác dụng độc hại số hợp chất sunfua Đihidro sunfua xuất trình sử dụng nhiên liệu hữu có chứa lu huỳnh, trình tinh chế dầu mỏ, trình tái sinh sợi khu vực chế biến thực phẩm, rác thải đô thị chất hữu bị thối rữa dới tác dụng vi khuẩn Đihiđro sunfua sinh vết nứt núi lửa, hầm lò khai thác than, cống rÃnh, ao tù, nơi có động thực vật bị thối rữa [2] 2.1 ảnh hởng đihiđro sunfua ngời thực vật Trong không khí chứa hàm lợng khí đihiđro sunfua 0,1% đà gây nhiễm độc, nồng độ thấp khoảng 5ppm đihiđro sunfua gây nhức đầu khó chịu nồng độ lớn 150ppm đihiđro sunfua gây tổn thơng màng nhầy quan hô hấp nồng độ cao khoảng 500ppm gây ỉa chảy, viêm phổi, đạt tới nồng độ khoảng 700 900 ppm đihiđro sunfua nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi thâm nhập vào mạch máu gây tử vong.[2] Đối với thực vật đihiđro sunfua làm tổn thơng cây, rụng giảm khả sinh 2.2 ảnh hởng cacbon đisunfua sức khoẻ ngời Ngoài khí đihiđro sunfua, khí cacbon đisunfua loại khí độc cho sức khoẻ ngời Triệu chứng ngời bị nhiễm độc CS2 thờng xuyên mệt mỏi Nghiêm trọng tâm lý rối loạn, bị mù bại liệt nồng độ cao gây điên loạn , hôn mê, quan hô hấp không làm việc đợc Khi tiếp xúc thờng xuyên với cacbon đisunfua nồng độ 30- 60 ppm cảm thấy sức khoẻ bị yếu dần, đau đầu, ngủ gật nồng độ khoảng 300ppm tiếp xúc vài bị đau đầu, mờ mắt nghễng ngÃng nồng độ 20003000ppm 30 phút gây hôn mê Nồng độ tối đa cho phép cacbon đisunfua không khí 20 ppm Ngoài tác dụng độc hại sức khoẻ ngời, đihiđro sunfua gây hiên tợng ăn mòn, cống nớc thải, khí đihiđro sunfua tích tụ lại hốc bề mặt nhám ống dẫn bị ôxi hoá sinh học thành H2S04, axít ăn mòn đờng ống làm thủng ống dẫn.[15] 2.3 Tác dụng độc hại sunfuđiôxit cacbonylsunfua đến sức khoẻ ngời động vật Ngời bị nhiễm độc sunfuđiôxit(So2) cảm thấy khó thở, quan hô hấp bị kích thích Mũi ngời phát đợc So2 khoảng nồng độ 3- ppm nồng độ 20 ppm mắt bị kích, nồng độ 10 ppm gây ho Đặc biệt nồng độ 200ppm 1phút mắt bị kích thích ảnh hởng đến màng tế bào mũi, họng phổi Nồng độ giới hạn an toàn tối đa cho phép 10ppm Khí cacbonylsunfua(CoS) khí độc Khi bị nhiễm độc COS, phổi hệ thần kinh bị tổn thơng nguyên nhân dẫn đến chết ngời thở đợc Ngời ta đà thử nghiệm chuột, kết cho thấy nồng độ 400 ppm chuột sống đợc 15 phút Chuột bị chÕt ë nång ®é 6000ppm sau 50 tiÕp xóc.[16] Một số phơng pháp để loại khí H2S 3.1.Phơng pháp xử lý H2S cách ôxy hoá hấp phụ.[10], [11],[12] Nguyên lý: Phơng pháp dựa vào oxi hoá khử số chất ôxi hoá mạnh nh : Hiđropeoxit(H202), clo(Cl2), mangan oxit(Mn02) ôxi hoáđihiđro sunfua thành lu huỳnh sunfat Qúa trình bị ¶nh hëng bëi m«i trêng ë vïng pH cao sÏ có xu hớng tạo thành sunfat, vùng pH thấp khả chuyển thành lu huỳnh cao Phơng pháp xử lý đợc tiến hành tháp phun Khí đợc đa từ dới lên cho tiếp xúc với dung dịch ôxi hoá phun từ xuống Khi tiếp xúc với khí H2S bị ôxi hoá thành lu huỳnh đợc đa đờng cuối tháp Khí thải lên phía tháp Sơ đồ thiết bị xử lý hình 3.2.Phơng pháp xử lý H2S cách hấp phụ hoá học.[18] Có nhiều nghiên cứu khả hấp phụ đihiđro sunfua số vật liệu nh : sắt hyđroxit, mangan điôxit phản ứng với H2S HS tạo thành sunfua lu huỳnh , H2S hấp phụ tốt lên sắt hydrôxit mangan điôxit, pH dung dịch tăng Quá trình đợc thực tháp hấp phụ.Tháp đợc nhồi chÊt hÊp phơ (Fe203 hc Mn02) KhÝ cha xư lý vào tháp từ dới lên H2S bị hấp phụ tháp, khí theo đờng tháp.Sơ đồ thiết bị hấp phụ hình2 4.Một số phơng pháp xác định sunfua 4.1.Phơng pháp thể tích 4.1.1.phơng pháp chuẩn độ iốt.[4],[15] Nguyên tắc: dựa ph¶n øng: I2 + S 2-  2I- + S Phản ứng xảy định lợng áp dụng cho phân tích thể tích Để tránh sai số H 2S bị trình chuẩn độ, ngời ta thờng sử dụng phơng pháp chuẩn độ ngợc Cách tiến hành: Thêm xác lợng d dung dịch I2 đà biết nồng độ vào bình phản ứng chứa dung dịch sunfua, để yên bãng tèi 10 Tõ buret thªm tõ tõ dung dịch natrithiosunfat đà biết nồng độ đến dung dịch có màu vàng rơm thêm 1ml dung dịch hồ tinh bột 1% (dung dịch chuyển xang màu xanh tím).Tiếp tục chuẩn độ dung dịch màu xanh dừng lại Ghi số ml Na 2S2O3 đà dùng Lặp lại lần lấy kết trung bình Lợng sunfua đợc tính nh sau: Hàm lợng sunfua: = [(C1V1 - 0,5C2V2)  V0].32.103 (mgl) Trong ®ã: C1: nồng độ dung dịch iot ban đầu(moll) V1:thể tích dung dịch iot thêm vào ban đầu(ml) C2: nồng độ dung dÞch Na2S2O3 (moll) V2: thĨ tÝch dung dÞch Na2S2O3 ®· chn ®é hÕt(ml) V0: thĨ tÝch dung dÞch mÉu(ml) 4.1.2.Chuẩn độ hecxa xianoferat(III).[6] pH 9,2 hecxa xianoferat(III) oxi hoá định lợng ion sunfua tới lu huúnh 2Fe(CN)63- + S2  2Fe(CN)62- + S Ngêi ta điều chỉnh giá trị pH dung dịch đệm amôni Sunfit có mặt dung dịch đợc kết tủa trớc dạng BaSO3 Ion thiosulfat không gây cản trở Trong phơng pháp chuẩn độ ngời ta dùng thị oxi hoá khử, đimêtyl glioxim sắt(II) phơng pháp dùng để phân tích hỗn hợp: Sunfua-Sunfit-thiosunfat Dung dịch chứa sunfua dễ bị oxi hoá chậm oxi không khí.Thông thờng oxi chứa chứa 50ml nớc, ôxi hoá đợc 0,07 ml dung dịch sunfua 0,1N Do để tránh sai sè ngêi ta chn bÞ thc thư pha nớc sôi để nguội để giảm bớt ôxi hoà tan 4.2 Phơng pháp kết tủa.[6] Phơng pháp dựa việc tạo hợp chất sunfua khó tan ion Ag+,Hg2+, Cd2+ , Zn2+ 4.2.1.Muối bạc Mức độ kết tủa Ag 2S mạnh hay yếu phụ thuộc vào pH môi trờng Thông thờng chuẩn độ ngời ta tiến hành môi trờng đà đợc kiềm hoá Cho lợng d xác muối bạc vào dung dịch sunfua, kết tủa Ag2S đợc tạo thành Lợng bạc d đợc xác định phơng pháp chuẩn độ với thị đithizon Ngoài ra, chuẩn độ điện sunfua dung dịch AgNO sử dụng điện cực thị sunfua bạc Điện cực cho phép xác định xác ion sunfua có mặt sunfat, thiosunfat chí tiến hành xác định riêng biệt H2S, HS ,và S2- Khi phân tích hỗn hợp sunfua, xianua, thioxianat chuẩn ®é ampe b»ng dung dÞch AgNO3 víi ®iƯn cùc platin quay 4.2.2.Muối cadimi Phơng pháp chuẩn độ ampe xác định trực tiếp S 2- dung dịch cadimi axetat, có mặt ion sunfit, sunfat, clorua nitrat Cũng chuẩn độ lợng d Cd2+ complexon(III) với thị eriocromTđen(ETOO) chuẩn độ trắc quang trực tiếp với thị đithizon Ngời ta đa phơng pháp chuẩn độ tự động nhanh lợng microgam nanogam sunfua dung dịch kiềm dung dịch chì nitrat nhờ điện cực chọn lọc bạc sunfua điện cực sunfua đặc biệt Orion 94-16A Khi xác địng lợng lớn 90 ng S2- sai số tuyệt đối khoảng 2% Nếu lợng sunfua muối lớn hơn10-4% có mặt lợng d ion Cl-, Br-, I-, SO32-,SCN- sai số phép xác định chuẩn độ là+ 1,8% 4.2.3 Muối thuỷ ngân(Hg(II)) Chuẩn độ ampe 0,1 đến 0,5 mg sunfua 40ml dung dÞch Hg(NO 3)2 nỊn KOH 2M với hai điện cực thị điện áp 40 mV xác định có mặt ion S2032-, S032- polisunfua Chuẩn độ trực tiếp có hai cách: tạo phức với Hg(OH) 2S24+ tạo kết tủa HgS, Chuẩn độ sunfua Hg(CH3COO)2 có mặt đithizon xác định sunfua xúc tác Al-Ni- Mo 4.3 Phơng pháp trọng lợng Dùng chất oxi hoá mạnh nh H2O2 để oxi hoá hoàn toàn S2- thành SO42- Sau kết tủa dung dịch BaCl2 môi trờng axít Tiến hành: oxi hoá dung dịch sunfua dung dịch H 2O2 môi trờng NH3 để chuyển S2- thành SO42- Axít hóa dung dịch thu đợc HCl, sau thêm từ từ dung dịch BaCl2 vào kết tủa hoàn toàn, thêm khoảng 10 ml BaCl2 Ghi số ml BaCl2 đà thêm vào bình phản ứng Đun nóng kết tủa đến khoảng 90, để yên kết tủa khoảng 60 phút, sau lọc gạn kết tủa giấy lọc băng xanh, rửa kết tđa nhiỊu lÇn b»ng níc nãng Chun giÊy läc cã kết tủa vào vào chén nung, sấy khô, sau chuyển chén nung vào lò nung khoảng nhiệt độ 8000- 9000C giữ 1giờ Để nguội cân xác định khối lợng kết tủa Từ tính đợc tổng lợng sunfua có mẫu Phơng pháp cho phép xác định tổng lợng sunfua có mẫu.[4][7] 4.4.Chuẩn độ ®iƯn thÕ sư dơng ®iƯn cùc chän läc ion sunfua [6],[7],[8] Mặc dù Ag+ đợc dùng để chuẩn độ dung dịch sunfua nhng đờng chuẩn độ có dạng không đối xứng điểm tơng đơng không trùng điểm uốn đờng cong chuẩn độ Một vài tác giả tiến hành chuẩn độ cố định 50 mV với dung dịch đệm natri axetat 0,1M Sử dụng điện cực thị AgAg2S , điện cực so sánh điện cực calomen bÃo hoà KCl 0,1M Để kết phân tích xác cần phải loại oxi Thông thờng ngời ta không dùng dung dịch đệm khử ion Ag + tới Ag kim loại kết thu đợc không xác Sự có mặt số chất khác dung dịch có khả tạo phức tạo muối tan với ion Ag + , đặc biệt ion CN-, lợng nhỏ ion I- gây cản trở Khi sử dụng ion Cd2+ hay Pb2+ ®Ĩ chn ®é ion sunfua ®êng chn độ thu đợc đối xứng Ion Cd2+ Pb2+ không sử dụng dung dịch đệm, không cần thiết phải loại oxi hoà tan Để chuẩn độ dung dịch sunfua loÃng ngời ta dùng muối cadimi Quá trình chuẩn độ nh sau: Rửa điện cực nớc lau khô giấy lau điện cực, cốc 100ml có chứa V (ml) mẫu phân tích, nhúng điên cực vào dung dịch phân tích Nồng độ chất chuẩn(mol/l), phải gấp 10 lần nồng độ sunfua dung dịch phân tích Thêm từ từ 0,5 ml dung dịch chất chuẩn vào dung dịch phân tích đến có giá trị không đổi ghi giá trị giá trị burét Tiếp tục thêm 0,5ml dung dịch chất chuẩn lại, lần ghi giá trị tăng dần Ei ứng với giá trị Vi tơng ứng Khi đến gần thể tích tơng đơng thêm từ từ 0,5ml dung dịch chuẩn, đến gần điểm cuối thay đổi nhanh thêm 0,02 ml Sau vợt qua điểm cuối lại thêm 0,5 ml Qúa trình chuẩn độ kết thúc sau thêm d 30-40% dung dịch chuẩn Từ giá trị đo đợc ứng với thể tích dung dịch chuẩn Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ E- V Cuối xác định thể tích tơng đơng V0 theo điểm uốn đờng cong chuẩn độ Khi chuẩn ®é nång ®é sunfua 30 gl ®Õn 3mgl §èi víi mẫu thực tế sai số mắc phải 2% Khi chuẩn độ muối chì có mặt 105-106 lần(theo nồng ®é iongmol) cđa halogen, SO32-, SCN- ,S2O32- , so víi nồng độ S2- gây cản trở 4.5 Phơng pháp trắc quang 4.5.1 Phơng pháp đo độ đục sunfua tan.[6] Tách H2S hấp thu dung dịch NaOH, sau thêm thuốc thử thích hợp nhận đợc sunfua kim loại có màu đặc trng , dung dịch thu đợc 2.2 Khảo sát ảnh hởng thời gian đến trình tạo phức màu Tiến hành thí nghiệm bình định mức 50 ml : TN1: LÊy 1ml dung dÞch H 2SO4 3M, ml thc thư 4,0.10 –3M, 0,2 ml dung dÞch S2- 4,1.10-3 cuèi cïng thªm 1ml Fe3+0,231M TN2: LÊy 1ml dung dÞch H2SO4 3M, ml thc thư 4,0.10 –3M, 0,25 ml dung dịch S2- 4,1.10-3 M 1ml Fe3+ 0,231M TN3: LÊy 1ml dung dÞch H2SO4 3M,1 ml thc thư 4,0.10 –3, 0,3 ml dung dÞch S2- 4,1.10-3 M sau thêm 1ml Fe3+0,231 M Sau thêm Fe3+, lắc ®Ịu, ®Þnh møc b»ng níc cÊt, sau ®ã ®em ®o độ quang dung dịch bớc sóng = 664 nm Kết thu đợc bảng 2: Bảng 2: Kết đo mật độ quang dung dịch phøc mµu theo thêi gian t(phut) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 TN1 0,087 0,165 0,248 0,269 0,271 0,271 0,271 0,272 0,272 0,271 0,272 TN2 0,102 0,212 0,287 0,307 0,307 0,307 0,306 0,306 0,307 0,307 0,307 TN3 0,113 0,275 0,361 0,378 0,378 0,378 0,378 0,379 0,378 0,378 0,379 NÕu biĨu diƠn sù phơ thc cđa Avào thời gian (t )phản ứng đồ thị(hình 4) A 0.4 0.35 0.3 0.25 Series1 Series2 Series3 0.2 0.15 0.1 0.05 0 20 40 60 80 t(phót) H×nh 4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc A thời gian phản ứng Kết thực nghiệm cho thấy khoảng thời gian cần cho phản ứng tạo phức màu 20 phút 2.3.Khảo sát ảnh hởng nồng độ thuốc thử đến phức màu Chuẩn bị bình định mức 50 ml với lợng nh nhau: 1,0 ml dung dÞch axÝt H2SO4 M, 0,31 ml dung dÞch S 2- 4,1.10-3 M, 1,0 ml dung dịch Fe3+ 0,231 M thay đổi thể tích dung dịch thuốc thử 4,0.10 -3 M Lắc ,để yên 25 phút cho phản ứng tạo phức xảy hoàn toàn Thêm ml dung dịch (NH4)2HP04, định mức råi ®em ®o mËt ®é quang ë bíc sãng 664 nm, với dung dịch so sánh nớc cất Kết bảng biểu diễn đồ thị hình 5: Bảng 3:Kết biểu diễn ảnh hởng nồng độ thuốc thử tới phức màu STT Vtt(m)l) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 [TT](10-5M) 0,8 1,6 2,4 3,2 4,8 6,4 8,0 12 [S2-](10-5M) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 A 0,097 0,265 0,388 0,402 0,405 0,405 0,404 0,405 A 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 Series1 10 15[TT].(10-5)M H×nh 5: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng nồng độ thuốc thử tới phức màu Thực nghiệm cho thấy tăng dần nồng độ thuốc thử độ hấp thụ quang tăng dần xảy phản ứng tạo phức màu Vì vậy, đờng biểu diễn có dạng lên Cờng độ màu thay đổi phản ứng xảy hoàn toàn, thêm d thuốc thử, đờng biểu diễn có dạng nằm ngang.Do thí nghiệm sau chọn nồng độ thuốc thử 7,2.10 -5M (tơng ứng 0,9 ml thuốc thử bình định mức 50 ml) 2.4.Khảo sát ảnh hởng Fe3+ đến trình tạo phức màu Chuẩn bị dung dịch bình định mức 50 ml nh sau: 1ml axÝt H2S04 3M, 0,9 ml thuèc thö N,N_ ®imetyl_p_phenylen®iamin 4,0.10-3 M, 0,3 ml dung dÞch S-2 4,1.10-3 M ,thay ®ỉi nång ®é Fe3+ tõ 0,46.10-3 M ®Õn 6,9.10-3 M Sau thêm Fe3+ vào bình phản ứng, lắc đều, để yên 25 phút ,sau , định mức ,®em ®o ®é hÊp thơ quang ë bíc sãng 664 nm Kết TTT thu đợc bảng biểu diễn hình Bảng 4: Kết biểu diễn ảnh hởng nồng độ Fe3+ tới phức màu TN VFe3+(ml) 3+ -3 [Fe ].(10 )M A 0,1 0,46 0,101 0,3 1,38 0,182 0,5 2,31 0,252 0,7 3,22 0,334 1,0 4,62 0,434 1,2 5,50 0,453 1,5 6,91 0,462 A 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 Series1 [Fe3+].(10-3)M Hình 6: Đờng biểu diễn ảnh hởng Fe3+ đến phản ứng tạo phức màu KÕt qu¶ thùc nghiƯm cho thÊy Fe3+ cã ¶nh hëng đến phản ứng tạo phức Ban đầu tăng dần nồng độ Fe3+ độ hấp thụ quang tăng dần, sau lợng Fe 3+ d độ hấp thụ quang tăng chậm Có thể giải thích nh sau: Do Fe3+ đóng vai trò chất oxi hoá phản ứng tạo phức trên, có mặt Fe 3+ phản ứng bắt đầu xảy ra, tăng lợng Fe3+ phản ứng xảy nhanh, phản ứng tạo phức xảy hoàn toàn song mật độ quang phức màu đạt giá trị cực đại sau hầu nh không thay đổi Nếu tiếp tục tăng nồng độ Fe3+ màu dung dịch Fe3+ làm cho độ hấp thụ quang dung dịch tiếp tục tăng nhng tăng chậm Từ kết lựa chọn nồng độ Fe3+ cho phản ứng 4,62.10-3M(1ml dung dịch Fe3+ 0,231M) 2.5 Khảo sát khả loại Fe3+ d P043Do dung dịch Fe3+ có màu, nên dung dịch có d Fe3+ làm ảnh hởng dơng đến độ hấp thụ quang phức màu, điều cần đợc khắc phục để tránh sai số Giải vấn đề nghiên cứu loại bỏ ảnh hởng Fe3+ d cách sau phản ứng tạo phức xảy hoàn toàn (25 phút) thêm P043trớc định mức đo ®é hÊp thơ quang cđa dung dÞch Khi ®ã Fe 3+ d sÏ t¹o phøc víi anion P043-, phøc t¹o thành có dạng [Fe(P04) 2]3- không màu, không ảnh hởng ®Õn mËt ®é quang cđa phøc mµu TiÕn hµnh thÝ nghiệm: Chuẩn bị bình định mức 50 ml, lần lợt cho vào bình lợng hoá chất nh nhau: 1,0 ml dung dÞch axÝt H 2S04 3M, 0,9 ml dung dịch thuốc thử N,N_ đimetyl_p_phenylenđiamin 4,0.10 -3 M, 0,3 ml dung dÞch S2- 4,1.10-3 M, 1,0 ml dung dÞch Fe3+ 0,231 M Sau thêm Fe3+ vào bình phản ứng , để yên khoảng 25 phút sau thêm dung dịch (NH4)2HPO4 có nồng độ tăng dần từ đến 0,2 M Định mức, đem đo độ hấp thụ quang dung dịch bớc sóng 664 nm Kết bảng hình 7: Bảng5:Kết đo mật độ quang dung dịch hấp thụ loại ảnh hởng nồng độ Fe3+ P043- TN 0,5 [(NH4)2HP04 ] 0,019 0,038 0,076 0,111 0,151 0,189 [Fe3+].(10-3)M 4,62 4,62 4,62 4,62 4,62 4,62 4,62 A 0,405 0,395 0,394 0,395 0,395 0,396 KT V(NH4)2HP04(ml) Hình 7: Đồ thị biểu diễn khả loại ảnh hởng Fe 3+ d Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ P0 43- gấp khoảng lần nồng độ Fe3+ lợng Fe3+ d không ảnh hởng đến phức màu 2.6.Khảo sát thứ tự cho chất phản ứng Xét thay đổi tác nhân tham gia vào phản ứng bình định mức 50 ml nh sau: ml H2S04 3M, 0,9 ml thc thư N,N- ®imetyl-pphenylen®iamin 4,0,10-3 M, 0,3 ml S2- Thay đổi thứ tự tác nhân phản øng nh ë b¶ng Sau 25 kĨ từ thêm Fe+3, thêm ml (NH4)2HP04 định møc, ®o mËt ®é quang ë bíc sãng 664 nm KÕt qu¶ biĨu diƠn ë b¶ng 6: B¶ng 6: KÕt đo độ hấp thụ quang dung dịch thay đổi tác nhân phản ứng TT TN1 H2S04 Thuèc thö S24 Fe3+ (NH4)2HP04 A 0,405 TN2 H2S04 S2Thuèc thö Fe3+ (NH4)2HP04 0,340 TN3 Thuèc thö H2S04 S2Fe3+ (NH4)2HP04 0,293 TN4 Thuèc thö S2H2S04 Fe3+ (NH4)2HP04 0,272 TN5 S2Thuèc thö H2S04 Fe3+ (NH4)2HP04 0,252 TN6 S2H2S04 Thc thư Fe3+ (NH4)2HP04 0,141 Tõ kÕt qu¶ thùc nghiƯm nhận thấy thứ tự cho chất phản ứng ảnh hởng đến phản ứng tạo phức, thứ tự đợc chọn là: Axít H2S04, thuốc thử N,N- đimetyl-p-phenylenđiamin, dung dịch chất phân tích S2-, dung dịch Fe3+, sau dung dịch (NH4)2HP04 cho kết tốt 2.7 Khảo sát ảnh hởng ion lạ tới phức màu 2.7.1 ảnh hởng N02- Chuẩn bị dÃy mẫu bình định mức 50 ml nh sau: 1ml dung dịch H2S04 3M, thêm 0,9 ml dung dịch thuốc thử N,N- đimetyl-pphenylenđiamin 4,0.10-3 M Thêm 0,3 ml dung dịch S2-4,1.10-3 M lợng tăng dần N02-, sau thêm ml dung dịch Fe3+ 0,231 M Để yên 25 phút, sau thêm ml dung dịch (NH4)2HP04 1,89 M, định mức sau đem đo độ hấp thụ quang dung dịch bớc sóng 664 nm Kết thu đợc bảng7