Nghiên cứu sự tạo phức của Bi3+ với 4 (2 Pyridinazo) Rezocxin (Par) bằng phương pháp trắc quang

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Trong công nghệ hóa học thì hóa học phân tích đã khăng định được vai trò của mình qua việc sử dụng các phương pháp như: phương pháp phân tích điện hóa,

TRUONG DAI HOC SU’ PHAM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYEN THI ANH TUYET

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHU CUA Bi** VỚI 4-(2- PYRIDINAZO)REZOCXIN (PAR) BẰNG

PHƯƠNG PHÁP TRẮÁC QUANG

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Người hướng dẫn khoa học ThS NGUYEN THỊ HUYỀN

HÀ NỘI — 2012

Khóa luận này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm phân tích khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2

Em xin chân thành cảm ơn 7s Nguyễn Thị Huyền, người đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt quá trình em làm khóa luận tại trường

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học, trường ĐHSP Hà

Nội 2, đã truyền thụ những kiến thức bổ ích để em có thể vân dụng và hoàn

thiện được khóa luận này

Em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô phòng khoa học và công nghệ

của trường ĐHSP Hà Nội 2 đã giúp đỡ em rất nhiều đề em có thể hoàn thành

tốt khóa luận này

Cuối cùng em xin cảm ơn bố mẹ, bạn bè đã luôn luôn động viên và tạo

điều kiện tốt nhất cho em trong thời gian em làm khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn

Xuân Hòa, tháng 4 năm 2012

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

L.Li do Chon dé tai DU 1

2 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của để tài ác cccccrerrrrrres 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài c5ccccccreerreerrerreerreee 2

CHƯƠNG ï: TÔNG QUAN -:cnnStttttiiirrrirrriiiiirriee 4

1.1.Phức chất và ứng dụng của phức chất : ¿©++©+++ccx++czxeerxs 4

1.2 Một số đặc tính của Bitmut, hợp chất Bitmut và khả năng tạo phức 4 1.2.1 in nh an 4

1.2.1.1 Tính chất vật lý -+-©+<+2EEE+EEEEEEEEESEEEEE11211 211.11 erixerrek 5 1.2.1.2 Tính chất hóa hỌC ¿-s sc©StEk+EE+EEEEEEEEESEEESEEEEEEEEESEkerkerkrrreerkee 5

1.2.2 Kha năng tạo phức của bI{ImuL .- 5 5 << + £*+seEseeeeeseeeekee 6 1.2.3 Ứng dụng của bitmu( ¿- ¿52c E£+EE£EEECEEEE E1 crrerrrree 6

1.3 Thuốc thử 4-(2-pyridinazo)rezocxin (PAR) - cccccsseseesee 7

1.3.1 Cầu tạo và tính chất của PAR -ccckxeerrrrrttiiierrrrriirrree 7

1.3.2 Khả năng tạo phức của PAIR s xxx HH ng ng rưin 10

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC

6115/00 ẺT7 13 2.1 Các bước nghiên cứu một phức màu theo phương pháp trắc quang 13 2.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo pỨC s55 vs seEsersesserserersee 13

2.1.2 Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu ¿¿©ce+c+e+ 13

2.1.2.1 Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu -¿©:«¿©c+eccxecrsee 13

2.1.3.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam ¿-¿ ¿e2 15

2.1.3.3 Phương pháp Staric — Bacbanem - + + xxx xsxeeseeeeree 17 2.1.3.4 Phương pháp chuyền dịch cân bằng: . -2- 5c ceccceecre2 18

2.1.4 Các phương pháp xác định các tham số định lượng của phức 20

2.1.4.1 Theo phương pháp KOIm4T (555555 St **+EeeEeeeeereeeeeeree 20 2.1.4.2 Phương pháp tỉ số mol . -¿-¿++£+E++++E+++£E+evrrxevrreerrrecee 22 2.1.4.4 Phương pháp thực nghiệm . - - 55 + S+£++vEsesexexeeeereee 22 2.2 Kĩ thuật thực nghiỆm - - + tt St ri 23 2.2.1 Dụng CỤ - HH HH HH HH TH TH TT HH ng 23 nh 23

"no 23

2.2.3.1 Dung dịch B1(TH]) 5-55 5< + csseesrseexe ee) 2.2.3.2 Dung dich chuan 4-(2-pyridinazo) rezocxin (PAR) 23

2.2.3.3 Các hóa Chat KN&C cesccescsessssessssessseesssesssseesssecesseessees .24

2.2.4 Các phương pháp nghiên CỨU ¿5 + S+£++EsxekeeEeeserereeeereee 24 CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN ¿-5-©cc+cxsrxecxesrerxee 25 3.1 Nghiên cứu sơ bộ quá trình tạo phức của Bi(HD với PAR 25

3.1.1 Chụp phố của thuốc thử PALR 2-22 222+se+EE+EEe+EEerrkrrrkerrkerree 25 3.1.2 Chụp phổ của phức BiŸ” - PAR 2 s2 2 2E EEEEEEerrerrees 25 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức . -:-+ 26

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo phức - 27

3.4 Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAR trong dung dich phức 28

3.5 Các phương pháp xác định thành phần phức Bi” - PAR 30

3.5.1 Phương pháp tỉ sỐ ImOI 2-2-2 ©<+E+£+EEE+EEE+EEEvEEEvEEEvEkerrkerrkrrrk 30 3.5.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam -2-¿©ee+c+xevrreerrvee 32 3.5.3 Phương pháp Staric — BacbaInenn - 5+ ++x++x+ex+exsexeexeeeerree 34 3.6 Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer s 37 3.7 Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức BiỶ” - PAR 39

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

ENJA IV) 0n 00) 08.00 0n 39 3.7.2 Theo phương pháp thực nghiỆm - + 5+ 55555 >+ + +sceezvesseex 39

3.8 Xác định hằng số bền (B) của phức Bi” - PAR -cccccccccces 40

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số tham số định lượng của thuốc thử PAR

Bảng 1.2 Các hằng số phân li axit của thuốc thử PAR

Bảng 2.1 Sự phụ thuộc A vào Cụ và Ca

V, Bảng 2.2 Sự phụ thuộc A vào ' Vụ

Bảng 3.1 Sự phụ thuộc AA của phức BiŸ” - PAR vào pH

Bảng 3.2 Sự phụ thuộc AA của phức Bi** - PAR vảo thời gian

(phuit)

Bang 3.3: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào lượng dư thuốc

thử

Bảng 3.4 Kết quả đo tỉ lệ tạo phức theo phương pháp tỉ số mol

Bảng 3.5 Kết quả đo tỉ lệ tạo phức theo phương pháp

hệ đồng phân tử gam

Bảng 3.6 Kết quả đo tỉ lệ tạo phức theo phương pháp Staic

Bacbamen

Bảng 3.7 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Bi”

Bảng 3.8 Xử lý thống kê dung dịch Bi” - PAR theo phương pháp

Komar

Bảng 3.9 Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử mol của dung dịch

phức Bi” - PAR theo phương pháp thực nghiệm

Bang 3.10 Xử lí thống kê hằng số bền của phức Bi” - PAR theo

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang Hình 2.1 Đồ thị của phức theo phương pháp tỉ số mol 15 Hình 2.2: Đồ thị của phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam 16

Hình 2.3 Đồ thị các đường cong hiệu suất tương đối của phức

Me„R, xây dựng với một tổ hợp bất kì m và n ở nồng độ

Cw = const theo phương pháp Staric — Bacbanen 18 Hình 2.4 Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ

Hình 2.5 Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ

Hình 2.6 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức 23

Hình 3.1 Phổ của thuốc thử PAR và phức Bi” - PAR 27

Hình 3.2 Sự phụ thuộc AA của phức Bi” - PAR vào pH 28 Hình 3.3 Sự phụ thuộc AA của phức BiỶ” - PAR vào thời gian (phút) 29 Hình 3.4 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào lượng dư thuốc

Hình 3.5 Xác định tỉ lệ Bi”: PAR theo phương pháp tỉ số mol(dãy 1) 32

Hình 3.6 Xác định tỉ lệ Bi”: PAR theo phương pháp tỉ số mol(dãy2) 33 Hình 3.7 Xác định tỉ lệ Bi”: PAR theo phương pháp hệ đồng phân tử

của dung dich phức Bi” - PAR trong phương pháp Staric —

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc (AA/Cg¡”).I0? vào

AA/AAm của dung dich phức Bi” - PAR trong phương pháp Staric —

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

Trong công nghệ hóa học thì hóa học phân tích đã khăng định được vai trò của mình qua việc sử dụng các phương pháp như: phương pháp phân tích điện hóa, phương pháp phân tích trắc quang, phương pháp phân tích phô hấp thụ nguyên tử, và một số phương pháp phân tích khác Trong đó có phương pháp phân tích trắc quang là phương pháp được sử dụng nhiều nhất, tuy rằng phương pháp này chưa hoàn toàn ưu việt nhưng xét về nhiều mặt nó có những

ưu điểm nổi bật như : có độ lặp lại và có độ chính xác cao, độ nhạy đạt yêu cầu phân tích Mặt khác phương pháp này chỉ cần máy móc không quá đắt, dễ bảo quản cho giá thành phân tích rẻ, phù hợp với yêu cầu cũng như điều kiện các phòng thí nghiệm của nước ta hiện nay Bên cạnh đó như chúng ta cũng biết, phức chất cũng có vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp hóa

chất và rất được sự quan tâm của các nghành khoa học

Bitmut là nguyên tố phổ biến trong tự nhiên (chiếm 2.10 % các nguyên tố trong vỏ trái đất) Ngày nay, Bitmut được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: y học, công nghiệp, dùng làm chất xúc tác, dùng trong các que hàn Đặc biệt trong những năm đầu thập niên 90, các nghiên cứu đã đánh giá Bitmut có thể thay thế chì trong nhiều ứng dụng vì tính không độc hại của nó Đây chính là phát hiện quan trọng vừa đáp ứng được nhu cầu của con người vừa hạn chế gây ô nhiễm môi trường do những tác hại của chì gây

ra Chính vì thế vai trò của nó ngày càng được nâng cao Bên cạnh đó Bitmut

có chu kì bán rã rất dài Theo phân rã anpha của Bi”” là 1,9.10'? năm, điều

Khóa luận tốt nghiệp 1 Nguyễn Thi Anh Tuyét_K34C

này có nghĩa là Bitmut là một chất phóng xạ rất chậm, với chu kì bán rã gấp hàng tỉ lần tuổi vũ trụ Do chu kì bán rã quá lớn, Bitmut có thé coi là ổn định

và không phóng xạ Bitmut cũng là chất tương đối bền về mặt hóa học nên càng ngày phạm vi ứng dụng của Bitmut càng được mở rộng Chính vì thế mà Bitmut là đối tượng của nhiều công trình nghiên cứu với nhiều lĩnh vực và mục đích khác nhau Nghiên cứu phức chất của Bitmut với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp cho phép xác

định Bitmut với độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc cao, thực hiện được

nhanh,thuận lợi, thiết bị đơn giản và dễ tự động hóa Cùng với Bitmut thì 4-(

2-pyridinazo)rezoxin ( PAR) được đánh giá là thuốc thử phổ biến dùng dé

xác định kim loại Điều quan trọng là hai chat này có thể tạo phức bền và xác định được Bitmut với độ chính xác cao

Xuất phát từ thực tiễn trên và trong pham vi một khóa luận tốt nghiệp đại học khoa Hóa học trường ĐHSPHN2, tôi đã tiến hành nghiên cứu sự tạo

phức của Bỉ” với PAR trong dung dịch nước, xác định các điều kiện tạo phức

tối ưu (pH, ^„ thời gian), thành phần của phức, tham số định lượng (c,) của phức bằng phương pháp trắc quang Bước đầu làm quen với việc sử dụng máy móc thiết bị và nghiên cứu khoa học thực nghiệm

2 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài

Tiến hành nghiên cứu thực hiện sự tao phức của Bi(III) với thuốc thử

PAR xác định các điều kiện tạo phức tối ưu ( pH,À,thời gian), thành phần của

phức, tham số định lượng (e,) của phức Từ đó có thể dùng kết quả đó ứng dụng trong phân tích các nguyên tố đất hiếm và chuyển tiếp khi nồng độ của chúng rất nhỏ bằng phương pháp trắc quang

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Để xác định từng nguyên tố trong các nguyên tố đất hiếm là vấn đề cần tập trung nghiên cứu rất nhiều Một trong những hướng giải quyết tốt nhiệm

Khóa luận tốt nghiệp 2 Nguyễn Thị Ảnh Tuyết _K34C

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

vụ này là sử dụng các phức chất Nó giúp ta phát hiện các ion kim loại khi chúng tồn tại ở nồng độ nhỏ

Ngày nay việc sử dụng phương pháp trắc quang trong phân tích hóa học là khá phổ biến Đề tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức Bi(III) với thuốc thử PAR nhưng nó rất cần thiết để xác định Bi(II) và có thé tiến hành nghiên cứu tương tự với các nguyên tố khác Giúp chúng tôi có cơ hội tiếp cận với những phương pháp hóa lí hiện đại

Khóa luận tốt nghiệp 3 Nguyễn Thị Ảnh Tuyết K34C

độ chính xác cao bằng phương pháp trắc quang và chiết trắc quang đặc biệt là các nguyên tố có tính chất giống nhau

Để nâng cao tính chọn lọc của phép phân tích, người ta dùng các phương pháp cơ bản sau:

- Tổng hợp thuốc thử hữu cơ có độ chọn lọc cao

- Dùng các chất che dấu làm thuốc thử trở lên trọn lọc hơn so với các ion cần xác định

- Có thế đùng phương pháp tách nhanh và đơn giản

1.2 Một số đặc tính của Bitmut, hợp chất Bitmut và khả năng tạo phức 1.2.1 Bitmut (Bi) [5][8][10][12]

Bi là kim loại thuộc nhóm VA là một trong những nguyên tố trong day nguyên tố f Nguyên tử của Bi có các orbitan f đã điền đủ 14 electron Trạng thái oxi hóa cao nhất của Bi là + 5

Số thứ tự nguyên tử: 83

Cấu hình e: 1s72s”2p'3s”3p°3d'°4s”4p°4d'°4f'“5s”5p°5d'^6s”6p”

Năng lượng lon hóa: 1, = 703kJ/mol

I, = 1610kJ/mol I; = 2466kJ/mol Bán kính nguyên tử: 1,6 (A°)

Khóa luận tốt nghiệp 4 Nguyễn Thị Ánh Tuyết_K34C

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

và antimon Thông thường, nó cũng được coi là nguyên tố có đồng vị ôn định nặng nhất, nhưng hiện nay người ta đã biết rằng điều này không hoàn toản

đúng Không có kim loại nào là nghịch từ tự nhiên nhiều hơn Bi Điều này

diễn ra trong dạng tự nhiên của nó và nó có trở kháng cao Trong số các kim loại, nó có độ dẫn nhiệt kém, chỉ hơn thủy ngân và là kim loại có hiệu ứng Hall cao nhất Khi cháy với oxi, Bi cháy với ngọn lửa màu xanh lam và oxit của nó tạo ra khói màu vàng

Bitmut là một kim loại yếu

Trong không khí ở nhiệt độ thường, Bitmut bị oxi hóa trên bề mặt

nhưng khi đun nóng, chúng đều cháy tạo thành oxit

VD: 4Bi + 3Oz> 2Bi;O;

Ở dạng bột nhỏ, Bitmut bốc cháy trong khí Clo tạo thành triclorua

2BI + 3Cl> 2B¡IC];

Khi đun nóng, tương tác brom, 1ot và lưu huỳnh

Khóa luận tốt nghiệp 5 Nguyễn Thi Anh Tuyét_K34C

Với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác, Bimut tương

tác tạo Bitmuttua ( dễ bị axit phân hủy )

Với các kim loại còn lại, Bitmut tạo nên hợp kim dễ nóng chảy Hợp kim quen thộc của Bi là hợp kim Uđơ gồm 50% Bi, 25% Pb, 12,5%Sn va

12,5% Cd, nóng chảy 6 71°C

Bi không tan trong dung dịch axit HCI nhưng tan trong axit HNO3

Bi + 4HNOz> Bi(NO;); + NO + 2H;O

1.2.2 Khả năng tạo phức của bitmut

Bitmut có khả năng tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau

Bimut có thể tạo phức da cam với iotdua ở S„„„ = 460nm, trong môi trường

H;SO, 0,5M Bitmut có khả năng tạo phức với Tribrommochloro

phosphonazo(TBCPA) ở pH = 2,4 trong môi trường KNO; và HNO:, phức

tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử = 1,05.10° Lmol!.cm 6 Aimax = 640nm

Ngoài ra, Bitmut còn tạo được nhiều phức vòng càng với các thuốc thử hữu cơ (nhóm hợp chất màu azo, nhóm hợp chất triphenyl metan, nhóm các thuốc thử chứa 1,2 hoặc 3 vòng benzen), nhất là khả năng tạo phức mạnh

trong môi trường axit mạnh, cho phép xác định chọn lọc Bitmut khi có mặt

các cation khác bằng phương pháp trắc quang chiết trắc quang hay chuẩn độ

trắc quang

1.2.3 Ứng dụng của bitmut [5][10]

Các hợp chất của Bitmut được sử dụng để điều trị các bệnh rối loạn tiêu hóa: đó là một số loại muối của Bitmut (cacbonat, nitrat, salixylat ), các hợp

chất Bi(II) Hoạt tính kháng khuẩn của Bi(III) đường như là nguyên nhân

làm nó chống được chứng viêm loét

Oxyclorua Bitmut được sử dụng nhiều trong mĩ phẩm Subnitrat Bitmut

và Subcacbonat Bitmut được sử dụng trong y học Subsalicylat Bitmut được dùng làm thuốc chống bệnh tiêu chảy

Khóa luận tốt nghiệp 6 Nguyễn Thị Ảnh Tuyết_K34C

Trường DHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

* Bitmut được dùng để sản xuất thép dễ uốn

* Bitmut được dùng làm chất xúc tác trong sản xuất sợi acrylic

® Nó cũng được dùng trong cặp nhiệt điện ( Bitmut có độ âm điện cao

* Subnitrat Bitmut là thành phần của men gốm, nó tạo ra màu sắc óng ánh của sản phẩm cuối cùng

Bitmut đôi khi được dùng trong sản xuất các viên đạn Ưu thế của nó so

với chì là nó không độc, vì thế nó là hợp pháp tại Anh để săn bắn các loại

chim vùng đầm lầy

1.3 Thuốc thử 4-(2-pyridinazo)rezocxin (PAR) [1][9][10]

1.3.1 Cấu tạo và tính chất của PAR

Chất màu azo 4-(2-pyridinazo)rezocxin (PAR) được Tritribabin tổng hợp năm 1918, nó là chất bột màu đỏ thẫm, là hợp chất azo tan tốt trong nước, rượu và axefon Trong dung dịch thuốc thử có màu da cam, bền trong thời gian đài

Thuốc thử thường ở dạng muối Natri có công thức phân tử

C¡;HgO¿NàNa.HạO; có phân tử lượng M = 255,3 và có nhiệt nóng chảy t,.=

180°C Công thức cấu của PAR có thể là:

Khóa luận tốt nghiệp 7 Nguyễn Thị Ảnh Tuyết _K34C

‹ = —<_™

HO Bảng 1.1 Một số tham số định lượng của thuốc thử PAR

Hay

Tùy thuộc vào độ pH của môi trường, thuốc thử PAR có thể tồn tại ở

các dạng ứng với hệ số hấp thụ phân tử ( s ) Riêng đối với pH < 2 (trong

H;SO¿ 90% + 99%) PAR còn tồn tại ở dạng H;R”*, H,R”", H;R”

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

Bang phương pháp khác nhau, rất nhiều tác giả đã nghiên cứu kĩ các

dạng tồn tại của thuốc thử PAR theo pH, và đã xác định được các đặc tính đặc

trưng quang học của chúng như các kết quả hằng số phân l¡ axit của PAR thu được là:

Bảng 1.2 Các hằng số phân li axit của thuốc thử PAR

1.3.2 Khả năng tạo phức của PAR

Thuốc thử PAR được dùng đề định lượng trắc quang các kim loại vô cơ thường có độ pH= 6 —> 10

Cực đại hap thụ điện tử của các phức từ 490 —> 550 nm Hệ số hấp thụ

phân tử ( £ ) trong khoảng 2.10'—> 5.10f

Thuốc thử PAR thường được dùng làm chỉ thị cho phép chuẩn độ

complecson III ( EDTA), để xác định các kim loại nhu : Bi, Ta, 6 pH : 1+ 2;

cac kim loai nhu : Y, Cu, Ni, Pb, Lantanoit 6 pH: 8+ 11 (mau do chuyén sang vàng) PAR không tác dụng với Cr, Mo, As, Si, Be

Sự tạo phức của PAR với các ion kim loại được mô tả theo các sơ đồ sau:

Me” + mHạR <= Me(HR),""” + mH"

Me™+ mHR@& MeR„"”* + mHr

Trong PAR có thể tham gia như một phối tử gam phối vi (I) hoặc lượng

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

Trong môi trường axit phức chất tạo thành, thường có tỉ lệ Me : PAR =

1 + 1, trong môi trường trung tính, bazo chủ yếu hoặc khi dư nhiều lần thuốc thử PAR thì phức có thành phần Me : PAR =1 +2

Các phản ứng tạo phức của PAR đã được nghiên cứu kỹ với hơn 30 nguyên tố kim loại Qua tổng kết cho thấy phố hấp thụ cực đại của phức đều chuyền dịch trong vùng từ 485 + 550 nm, phức có độ nhạy cao: = 10'+9.10! Độ bền của phức phụ thuộc vào ion kim loại, độ pH của môi trường Thành phần chủ yếu của phức là 1 + 2 Một số phức chất của ion kim loại như : Ga(II), Mn (ID, Ni(I) có thành phần Me : PAR = I + 3, đôi khi có thành phần Me : PAR = I + 4 như:

-Phite Zr (IV) (Amax= 500nm; pH= 1,8+ 2,0; € = 6,2.10°)

-Phitc Hf (IV) (Amax= 510nm; pH= 2,3+ 2,8; € = 1,2.10°)

- Phtte Ti (IV) Amax= 500nm; pH= 6,4 + 6,7 ; e = 3,89.10!)

Thuốc thử PAR có khả năng tạo phức đa phối tử với nhiều ion kim loại theo dạng Me — PAR — HX Các phức đa phối tử của T¡ (IV), Zn(IV), Hf(TV) với PAR là các phối tử vô cơ và hữu cơ không màu đã được nghiên cứu Thành phần của các phức thường theo ti 1é 14 1:1:1 @ pH= 1,5 + 5 và sẽ là 1:2:2 ở pH= 5 + 9 Khi chuyên từ phức đơn phối tử sang phức đa phối tử

Khóa luận tốt nghiệp 11 Nguyễn Thị Anh Tuyét_K34C

tương ứng, thường có sự chuyển bước sóng cực đại của phô hấp thụ điện tử

về vùng sóng dài hoặc ngắn hơn, phức đa phối tử có hệ số hấp thụ phân tử s

và độ bền cao hơn phức đơn phối tử tương ứng pH tối ưu của sự tạo phức đa phối tử chuyển về vùng thấp hơn, điều này sẽ có tác dụng làm nâng cao độ

nhạy, độ chọn lọc của việc xác định các nguyên tố này

Khóa luận tốt nghiệp 12 Nguyễn Thị Ảnh Tuyết _K34C

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

CHUONG 2

PHUONG PHAP NGHIEN CUU VA Ki THUAT THUC NGHIEM

2.1 Các bước nghiên cứu một phức màu theo phương pháp trắc quang

[6191121

Để nghiên cứu một phức màu theo phương pháp trắc quang ta thực hiện các bước sau:

2.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức

Ví dụ: phương trình phản ứng tạo phức đơn ligan (bỏ qua điện tích ion)

2.1.2 Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu

Tìm các giá trị tối ưu cho các điều kiện nhiệt độ, thời gian, pH, nồng độ

của kim loại và thuốc thử đề tiến hành phản ứng tạo phức, giữ cho lực ion và môi trường hằng định

2.1.2.1 Nghiên cứu khoảng thời gian toi wu

Khóa luận tốt nghiệp 13 Nguyễn Thị Ảnh Tuyết _K34C

Là khoảng thời gian mật độ quang của phức đo được là cực đại và hằng

định

2.1.2.2 Xác định pH tối tru

Xác định pH bằng con đường thực nghiệm như sau;

lấy một nồng độ ion kim loại, nồng độ thuốc thử hằng định, chọn bước sóng

Àma„ của phức

Dùng dung dịch axit, bazơ thích hợp để điều chỉnh pH từ thấp đến cao (không nên dùng dung dịch đệm vì thường có anion là ligan tạo phúc)

Xây dựng đồ thị A = f (pH)

Vùng pH tối ưu là vùng pH ở đó mật độ quang đạt giá trị cực đại

Vùng này càng rộng thì chỉnh pH tối ưu sai số cho phép cảng lớn

2.1.2.3.Lực ion

Khi lực ion thay đổi mật độ quang cũng có thể thay đổi, tuy không đáng kế Khi nghiên cứu định lượng về phức ta thường phải tiến hành ở lực ion hằng định bằng cách dùng một muối trơ mà không có khả năng tạo phức

với kim loại

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

Cu/Cr

Hình 2.1 Đồ thị của phức theo phương pháp tỉ số mol

(1): đối với phức bền (2): đối với phức kém bền

2.1.3.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam

- Nguyên tắc: Phương pháp được dựa trên việc xác định tỉ số các thể

tích đồng phân tử của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực đại của phức tạo thành Me„R„ Hệ đồng phân tử gam là dãy các dung dịch có tổng thể

tích của chúng là không đổi: Vụ¿ + Vpạ= const

- Cách tiền hành:

+ Pha các dung dịch Me và R có nồng độ ban đầu như nhau (C% = Cả )

Khóa luận tốt nghiệp 15 Nguyén Thi Anh Tuyét_K34C

+ Tron hai chất đó theo tỉ lệ thé tích khác nhau sao cho tổng thể tích là

không đổi ( Vụ + Vạ = const), do đó Cụ + Cạ = const ở điều kiện tối ưu

+ Tiến hành đo mật độ quang của các đung địch Sau đó xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc:

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học

(1): Đối với phức bền (2): Đối với phức kém bền

Ta có : x=n/m

Như vậy : đối với phương pháp này chỉ cho ta biết tỉ số n/m (hoặc m/n)

mà không biết được giá trị cụ thể của n, m

2.1.3.3 Phương pháp Staric — Bacbanem

Phương pháp này dựa trên việc dùng phương trình tổng đại số các hệ số

tỉ lượng của phản ứng, phương trình này đặc trưng cho thành phần của hỗn

hợp cân bằng trong điểm có hiệu suất tương đối cực đại ( ti số cực đại của các

nồng độ sản phẩm phản ứng và nồng độ ban đầu biến thiên của một trong các chất tác dụng)

Dùng phương pháp này có thể xác định thành phần của phức chất tạo theo bắt kì tỉ lệ nào Đối với phản ứng tạo phức:

mMe + nR — Me,R,

Khi Cy = const, phuong trinh Bacbael:

C, = mm mtnai (Cp : nông độ phức tạo thành)

Khi Cạ = const, phương trình Bacbanel có dạng:

c= & = >= n “mang (Cp : nông độ phức tạo thành) C; : nồng độ phức tạo thành

Xác định hoành độ điểm đỉnh của các đồ thị, lập hệ phương trình n và