Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Nghiên cứu sự tạo phức đơn ligan của Co(II) với 4 - (2 - pyridylazo) - Rezocxin (PAR) trong môi trường axít sunfuric bằng phương pháp trắc quang" pot

Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 4A-2007 47 Nghiên cứu sự tạo phức đơn ligan của co(II) với 4 - (2 - pyridylazo)-Rezocxin (par) trong môi trờng axít sunfuric Bằng phơng pháp trắc quang Hồ Viết Quý (a) , Hoàng Văn T (b) , Vơng Thị Nga (c) Tóm tắt. Trong bài báo này chúng tôi thông báo kết quả đầu tiên nghiên cứu sự tạo phức đơn ligan trong hệ PAR-Co(II)-H 2 SO 4 bằng phơng pháp phổ trắc quang. Đã lựa chọn một số điều kiện tạo phức, đã xác định đợc một số thông số định lợng, thành phần của phức đơn ligan. I. Mở đầu Coban là một nguyên tố có nhiều ứng dụng trong khoa học, kỹ thuật và đời sống. Nó là nguyên tố vi lợng tham gia vào quá trình chuyển hoá của tế bào, kích thích tạo máu, kích thích tổng hợp Protein cơ, tham gia chuyển hoá gluxit, chuyển hoá một số enzim và ức chế một số enzim khác, đặc biệt Coban tham gia vào quá trình tạo vitamin B 12 . Coban đợc dùng làm phân vi lợng cho nhiều cây trồng tạo năng suất, chất lợng cao. Sự tạo Co(II) với thuốc thử PAR trong môi trờng axit còn ít đợc nghiên cứu, nói riêng trong môi trờng axit sunfuric. Trong bài báo này chúng tôi thông báo các kết quả đầu tiên thu đợc từ sự tạo phức trong hệ PAR-Co(II)-H 2 SO 4 , và có thể ứng dụng phân tích bằng phơng pháp phân tích phổ trắc quang, một phơng pháp thích hợp trong các phòng thí nghiệm ở Việt Nam, do thiết bị, hoá chất dễ kiếm, không đắt tiền. II. Thực nghiệm 2.1. Hoá chất, thiết bị Thuốc thử PAR (PA) đợc pha theo lợng cân chính xác trong nớc cất hai lần. Dung dịch CoSO 4 pha chế từ muối CoSO 4 .7H 2 O (PA), nồng độ đợc chuẩn bằng phơng pháp complexon, chỉ thị Eriocrom đen T. Các hoá chất nh H 2 SO 4 , KCl đều thuộc loại tinh khiết phân tích (PA). Máy đo pH Orion - 4420 (của Mỹ), máy đo quang WPA Light Wave S2000 Diode Array Spectrophotometer. 2.2. Phơng pháp nghiên cứu Phơng pháp phổ trắc quang. Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi giữ lực ion cố định à = 0,3. 2.3. Xử lý kết quả Cơ chế phản ứng tạo phức đợc tính toán theo chơng trình cơ chế, đã đợc lập trình theo ngôn ngữ Pascal hay MS - Excel. Nhận bài ngày 07/5/2007. Sửa chữa xong 18/12/2007. Hồ V. Quý, Hoàng V. T, Vơng T. Nga Nghiên cứu sự tạo phức , tr. 47-51 48 Đồ thị phân bố của Co(II) và thuốc thử PAR theo pH đợc lập trình trên phần mềm đồ hoạ Matlab. Xác định hệ số hấp thụ phân tử ( p ), hằng số bền điều kiện ( ), hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức (K p ), xử lý thống kê kết quả bằng chơng trình Data - Analyses (Descriptive Statistics, Regession) trong phần mềm MS - Excel hay ngôn ngữ lập trình Pascal. III. Kết quả và thảo luận 3.1. Kết quả nghiên cứu sự tạo phức PAR - Co(II) - H 2 SO 4 3.1.1. Xác định các điều kiện tạo phức tối u + Phổ hấp thụ electron của thuốc thử PAR (đo so với H 2 SO 4 0,1M) có max = 380 nm. Trên hình 1 chúng tôi vẽ phổ hấp thụ electron của thuốc thử và phức đơn ligan. Hình 1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAR - Co(II) - H 2 SO 4 vào bớc sóng (1): Phổ hấp thụ eletron của thuốc thử so với dung dịch axit H 2 SO 4 0,1M. (2): Phổ hấp thụ eletron của phức so với dung dịch axit H 2 SO 4 0,1M. (3): Phổ hấp thụ eletron của thuốc thử so với thuốc thử trong dung dịch axit H 2 SO 4 0,1M. (C Co(II) = 2. 10 -5 M, C PAR 6. 10 -5 M, C H 2 SO 4 = 0,1M) - Qua hình 1 ta thấy: max của PAR = 380 nm, = 175nm, PAR là một thuốc thử rất tốt cho phép phân tích trắc quang vi lợng Co(II). - Mật độ quang của phức PAR-Co(II)-H 2 SO 4 ổn định trong vòng 65 phút tính từ sau khi pha chế, rất thuận lợi cho phép đo quang. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 4A-2007 49 + Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAR- Co(II)-H 2 SO 4 theo pH Hình 2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ H 2 SO 4 C Co(II) = 2.10 -5 M, C PAR = 6.10 -5 M Trên hình 2 đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAR- Co(II)-H 2 SO 4 theo nồng độ của H 2 SO 4 . Qua hình 2 ta thấy nồng độ axit H 2 SO 4 tối u cho sự tạo phức trong hệ PAR-Co(II)-H 2 SO 4 là 2 4 H SO C = 0,1M. Nồng độ PAR tối u C PAR = 3.C Co(II) . 3.1.2. Xác định thành phần của phức Tỷ lệ Co(II): PAR trong phức PAR-Co(II)-H 2 SO 4 đợc xác định bằng 3 phơng pháp độc lập, khác nhau (phơng pháp tỷ số mol, phơng pháp hệ đồng phân tử, phơng pháp Staric - Bacbanel [1]) cho kết quả phù hợp nhau: Co(II): PAR = 1: 2, phức là phức đơn nhân, đơn ligan. 3.1.3. Nghiên cứu cơ chế tạo phức PAR- Co(II)-H 2 SO 4 Dựa theo các giản đồ phân bố của phân tử PAR và Co(II) theo pH (các hằng số phân ly của thuốc thử PAR theo [2], hằng số thuỷ phân của Co(II) theo [3], xây dựng sự phụ thuộc -lgB = f(pH), theo sự phụ thuộc này xác định đợc dạng ion Co(II) đi vào phức là Co 2+ , thuốc thử PAR đi vào phức là HR - . ở đây B = [ ] 2 2 211 0 2 )1( )2()( h KK h K K h C CCOHM K KRi +++ , trong đó K 0 = 10 -3,1 , K 1 = 10 -5,6 , K 2 = 10 -11,9 , C R : Nồng độ ban đầu của PAR C K : Nồng độ ban đầu của phức Vậy phản ứng tạo phức ở 2 4 H SO C = 0,1M, diễn ra theo phơng trình: Co 2+ + 2H 3 R + Co(HR) 2 + 4H + K P (1) [ ] [ ] [ ][ ] 2 3 2 4 2 .)( ++ + = RHCo HHRCo K P (2) Công thức của phức là Co(HR) 2 . Hồ V. Quý, Hoàng V. T, Vơng T. Nga Nghiên cứu sự tạo phức , tr. 47-51 50 3.1.4. Xác định các tham số định lợng của phức PAR- Co(II)-H 2 SO 4 + Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức theo phơng pháp Komar ([4]) cho kết quả 2 4 Co(HR ) (1,05 0,01).10 = m . + Xác định hệ số cân bằng của phản ứng tạo phức K p bằng phơng pháp Komar ([4]) cho kết quả p cp lg K lg K (4,41 0,41) = = . + Xác định hằng số bền điều kiện () của phức bằng phơng pháp Komar ([4]) cho kết quả lg (15,01 0,4) = . 3.1.5. Nghiên cứu ứng dụng phân tích của phức PAR- Co (II)-H 2 SO 4 + Sự phụ thuộc mật độ quang của phức (A) theo nồng độ Co 2+ (C). Kết quả cho thấy, định luật Beer tuân theo khoảng nồng độ Co 2+ theo phơng trình sau: )0002,0(C10)003,0008,1( Co(II) 4 i += . Hệ số hấp thụ phân tử của phức theo phơng pháp đờng chuẩn cho kết quả: P = (1,05 0,01).10 4 phù hợp với P xác định theo phơng pháp Komar. + Xác định Co 2+ theo mẫu nhân tạo (tự pha chế) Kết quả xác định Co 2+ theo mẫu nhân tạo ghi ở bảng 1. Bảng 1. Các giá trị đặc trng của tập số liệu thực nghiệm Giá trị trung bình ( X ) Phơng sai (S 2 ) Độ lệch chuẩn ( X S ) t (0,95;4) 2,98 .10 -5 M 7,58.10 -14 1,23.10 -7 2,78 Ta có: 30,1 10.23,1 10).00,389,2( S aX t 7 5 X m = = = . Ta thấy t m < t (0,95:4) X a là do nguyên nhân ngẫu nhiên với p = 0,95. Sai số tơng đối 7 p:k X 5 t .S 2,78.1, 23.10 q% .100 100 .100 1,14% 2,98.10 X X = = = = . IV. Kết luận 4.1. Lần đầu tiên nghiên cứu sự tạo phức trong hệ PAR-Co(II)-H 2 SO 4 , đã xác định đợc các điều kiện tạo phức tối u: 2 4 H SO C 0,1M; = max = 555nm, max =175nm. PAR là thuốc thử tốt cho phép xác định trắc quang vi lợng của Coban, phức có mật độ quang ổn định trong vòng 65 phút sau khi pha chế, thuận tiện cho phép đo quang. 4.2. Đã xác định thành phần phức Co(II): PAR = 1: 2, phức đơn ligan, đơn nhân. Đã xác định cơ chế tạo phức. 4.3. Đã xác định các tham số định lợng của phức: .40,401,15lg;414,0413,4Klg;10).102034,1( cb 4 Co(HR) 2 === Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 4A-2007 51 Tài liệu tham khảo [1] M. I Bulatov, I. P. Kilinkin, Practichexkoe Rukovodxtvo po fotometrichexkim methodam analiza, X, Ana. Khimia, 1986, 241 - 255. [2] Hồ Viết Quý, Luận án tiến sỹ Hoá học, Khoa Hoá, ĐHTH Matxcơva, 1974. [3] V. A. Nazarenco, V. P. Antonnovich, E. M. Nevxkaya. Gidrolizionv matallov V razbavlennuch raxtvorach Izd. Atomizdat, Matxcơva, 1979. [4] N. P. Komar. JACH, 5, (3), 1950, 139 - 140. [5] A. K. Bapko, A. T. Philipenco. Phân tích trắc quang. Tập 1, 2, NXB GD, Hà Nội, 1975. [6] A. V. Reddy, L. S. Sarma, J. K. Kumar, B. K. Reddy, A rapid and senstive extractive spectrophotometric determination of the copper (II) in the pharmaceutical and environmental samples using benzyl dithiosemicarbazon. Analytical Sciences March, 19, 2003, 423-427. [7] B. Bati, H. Cesur, Solid-phase extraction of microcrystalline naphathalen and its spectrphotometric determination. Rurkj Chem., 26, 2002, 599-605. [8] C. Suksai, K., Thipyapong, Spectrophotometric determination of copper(II) using diamine-dioxime derivative. Bull., Korean Chem. Soc., 24 (12), 2003, 1767-1770. Summary A Study on complex formation in the system (PAR)-Co(II)-H 2 SO 4 by spectrophotometric method and analytical application possbility In this article, we presented the initial results of the study on complex formation in the system 4-(2-Pyridylazo)- rezocxin (PAR)-Co(II)-H 2 SO 4 by spectrophotometric method. We have determined complex formation conditions, mechanism, quantitative parameters of monoligand complex. (a) Khoa Hóa, Trờng ĐHSP Hà Nội (b) Trung tâm quan trắc và kỹ thuật môi trờng Nghệ An (c) Cao học 13 hóa phân tích, Trờng Đại học Vinh. . Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 4A-2007 47 Nghiên cứu sự tạo phức đơn ligan của co(II) với 4 - (2 - pyridylazo )- Rezocxin (par) trong môi trờng axít sunfuric Bằng phơng pháp trắc quang. tắt. Trong bài báo này chúng tôi thông báo kết quả đầu tiên nghiên cứu sự tạo phức đơn ligan trong hệ PAR -Co(II )- H 2 SO 4 bằng phơng pháp phổ trắc quang. Đã lựa chọn một số điều kiện tạo phức, . thuộc mật độ quang của phức PAR- Co(II )- H 2 SO 4 theo nồng độ của H 2 SO 4 . Qua hình 2 ta thấy nồng độ axit H 2 SO 4 tối u cho sự tạo phức trong hệ PAR -Co(II )- H 2 SO 4 là 2 4 H SO C = 0,1M.