LE VAN THANG
NGHIEN CUU SU TAO PHUC CUA
Pb** VOI 4-(2-PYRIDYLAZO) REZOXIN (PAR)
BANG PHUONG PHAP TRAC QUANG KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC
Chuyên ngành: Hóa học phân tích
Người hướng dẫn khoa học
Tb.S VŨ THỊ KIM THOA
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Học tập nghiên cứu khoa học là nhiệm vụ hàng đầu của mỗi sinh viên,
song trên con đường tìm kiếm và khám phá kho tàng tri thức của nhân loại thì bất kì ai cũng cần sự giúp đỡ của những người xung quanh, đặc biệt là người thầy, cô giáo
Bằng tắm lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cơ giáo Th.S Vđ Thị Kim Thoa - người đã hướng dẫn khoa học, tận tình chi bảo em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu
Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiện, các thầy cô giáo trong tô bộ môn hóa, khoa Hóa trường ĐHSP Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận này
Hà Nội, tháng 5 năm 2012
Sinh viên
Trang 3MỤC LỤC
Trang
U196.10000Đ 1
CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN 2-25 SE E1 111211111 1111211111 3
1.1 Giới thiệu chung về nguyên tố chì . 2-2 ©+z+czxe+crserrrs 3
1.1.1 Vị trí, cấu tạo và tính chất của chì . -+ccccceereeeeeeeerrree 3
1.1.2 Trang thai tự nhiên và thành phần đồng vị của chỉ - 3
1.1.3 Tinh chất vật lý và ứng dụng của chì . -2©2-<+cczccxecrrcee 4
1.1.4 Tác dụng sinh hóa của chì - -+c+x + k*t* x2 2 1111 11 rree 4
1.1.5 Tính chất hóa học của chì - 25+ k+E+E+2E£EeEEsEerezrezrerree 5
1.1.6 Tính chất một số hợp chất quan trọng của PbŸ” 2 -+: 6 1.1.7 Một số phương pháp xác định chỉ - 2s ++z£zxzvzzxerrrserrke 8 1.2 Tính chat và khả năng tạo phức của thuốc thử PAR .- - 12
1.2.1 Tính chất của thuốc thử PAR -ccccccccccettrrtrrrrrkreeeerrrrrree 12
1.2.2 Khả năng tạo phức của PAR và ứng dụng các phức của nó trong phân 090 15 1.3 Các bước nghiên cứu phức màu đùng trong phân tích trắc quang 17 1.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức l7
1.3.2 Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu - wa 18
1.4 Các phương pháp xác định thành phần phức trong dung dich
1.4.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) 21 1.4.2 Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục - phương 900 :19895401010010031901 01/200 22 1.5 Các phương pháp xác định hệ số hap thu phan tử của phức 23
1.5.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 23 1.5.2 Phương pháp đường chuẩn 2-22 22+2E2EEESEEESEEE2EEEEEErrkrrrkerrk 26
1.5.3 Phương pháp xử lí thống kê đường chuân -2- 22+: 27
Trang 4
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2-©222-2252222ScSCEESrkrrrkeerrvee 28
2.1 Dụng cụ và hóa chất s- 2s xsv2112E1127112111211121112111211211 211.1, 28 V3 (coi s00: )0i)i 00 0 28
CHUONG 3: KET QUA THUC NGHIEM VA THAO LUAN 30
3.1 Nghién ctru higu tng tao Phuc oo ee eeeseeeeeeeeseeseeeceeeseeeeeeeeeeneeaeeeeeeees 30
3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức Pb”” - PAR 31
3.3 Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời g1an 32
3.4 Xác định thành phần của phức PbỶ” - PAR 2+2cscrcerrerrreee 33
3.4.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 2- -2©2++z+z2+zxzzrxecrz 34
3.4.2 Phương pháp tỉ số mol 2- 222+2E++EEE+EEE2EEE2EEE2EEEEEEerrkerrkcrek 36
3.5 Xác định khoảng nồng độ của phức Pb”” - PAR tuân theo định luật
3.6 Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức theo phương pháp Komar
3.6.1 Xác định hệ số hấp thụ phân tử của PAR 2-2©cccczsccrz 39 3.6.2 Xác định hệ số hap thụ phân tử của phức . -2¿<¿ss+ 40
KẾT LUẬN . -25- 225222222 221221122711221112211221112211E1.11011 E1 Ceree 42
Trang 5DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các dạng tồn tại của thuốc thử PAR theo pH - 13 Bảng 1.2 Hằng số phân li axit của thuốc thir PAR 14
Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 32 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời g1an 33 Bảng 3.3a Kết quả xác định tỉ lệ Pb”* và PAR trong phức theo phương pháp
hệ đồng phân tử ứng với },C= C„„ + Cạ = 4.10 M sscecstzrzeee 34
Bảng 3.3b Kết quả xác định tỉ lệ Pb”' và PAR trong phức theo phương pháp
hệ đồng phân tử ứng với ),C=€,„„„ +Cạ„y = 8.1ŸjM_ 22222: 35
Bảng 3.4a Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb”” - PAR vào nồng độ PAR theo phương pháp tỉ số mol ứng với Cay =1,0.10ÖM e 36
Bảng 3.4b Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb* - PAR vào nồng độ
PAR theo phương pháp tỉ số mol ứng với Ê, = 2,0.I0`M., c 37
Bảng 3.5 Kết quả khảo sát nồng độ Pb” tuân theo định luật Beer 38
Bảng 3.6 Kết quả tính z„„„ theo định luật Buger — Lamber — Beer 40 Bang 3.7 Kết quả xác định z của phức Pb”' - PAR bằng phương pháp
Trang 6
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang I;0)0)88108sii5ìi0i¡: cá: 00 0 n 18 Hình 1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian 18
Hình 1.3 Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 19
Hình 1.4 Đường cong phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ thuốc CHU ÔỎ 20
Hình 1.5 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol 21
Hình 1.6 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng PHAN tly PAM ooo 22 Hình 1.7 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Pb”” 27 Hình 3.1a Phố hấp thụ electron của PAR - 2-22 ©22+22Ecevxecrxrrrerrrs 30 Hình 3.1b Phố hấp thụ electron của Pb”” - PAR ©2cscccscccsee 31 Hình 3.2 Mật độ quang của phức Pb””' - PAR phụ thuộc vào pH 32
Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời
Hình 3.4 Đồ thị xác định thành phần của phức Pb'” - PAR theo phương
pháp hệ đồng phân gam 2-22 22++2+EE£+EE£SEESEEEEE221222122122122 xe 35
Hình 3.5 Đồ thị xác định thành phần của phức Pb”' - PAR bằng phương
pháp tỈ số Imol 2-22+++<+E+E9EEE9EEE97119711271127111711271111211E111E 111.111 x re 37
Trang 7MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn đề tài
Chì là một nguyên tố có nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa học, ki thuật và đời sống: Dùng để làm ắc quy, đầu đạn, các ống dẫn trong công nghệ hố học, đúc khn để in chữ, chế tạo thuỷ tinh pha lê, pha vào xăng để tăng thêm chỉ số octan Do có tính ngăn cản mà chì được đùng làm áo giáp cho nhân viên: chụp X quang, lò phản ứng hạt nhân, đựng nguyên tố phóng xạ, cho vào màn hình vi tính, ti vi
Tuy nhiên, bên cạnh đó chì cũng là nguyên tố gây nhiễm độc cho môi trường, đặc biệt trước lúc xăng 95 chưa ra đời thì hàm lượng chì trong xăng do các động cơ đốt trong thải ra cho môi trường là rất lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nhất là những tuyến đường quốc lộ Nhiễm độc chì rất khó
cứu chữa, chì có thé tích luỹ trong cơ thê người mà không bị dao thải
Việc ô nhiễm các nguồn nước, thực phẩm, sữa, rau quả bởi chì đã gây ra những bệnh hiểm nghèo như ung thư, ảo giác, quái thai, ảnh hưởng nghiêm
trọng đến sức khoẻ cộng đồng
Chì là nguyên tố có khả năng tạo phức với nhiều phối tử, đặc biệt là phối tử hữu cơ Cho nên nghiên cứu sự tạo phức của chì và tìm ra một phương pháp phân tích nhanh, chính xác hàm lượng chì trong các đối tượng phân tích
khác nhau là vô cùng quan trọng, có tính thời sự, có ý nghĩa khoa học và thực
tiễn
Mặt khác, thuốc thử 4-(2-pyridylazo)rezoxin (PAR) là thuốc thử có khả năng tạo phức với nhiều nguyên tố, phức tạo thành thường có màu rất đậm, rất thuận lợi cho phép phân tích trắc quang để xác định vi lượng các nguyên tố Vì vậy các phức của PAR không chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa về mặt thực tế
Trang 8
Hiện này, các công trình nghiên cứu về sự tạo phức của ion Pb”” với PAR đang còn chưa nhiều, chưa mang tính hệ thống, đặc biệt là Pb?”' với một số thuốc thử như PAR
Xuất phát từ lí do trên tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tạo phức cúa Pb?" với 4-(2-pyridylazo)rezoxin (P.AR) bằng phương pháp trắc quang”
2 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài
Tiến hành nghiên cứu thực hiện sự tạo phức của Pb”” với thuốc thử PAR
xác định các điều kiện tạo phức tối ưu (pH, 4, thời gian), thành phần của
phúc, tham số định lượng của phức (z,), khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer Từ đó dùng ứng dụng trong phân tích các nguyên tố đất hiếm và chuyên tiếp khi nồng độ của chúng rất nhỏ bằng phương pháp trắc quang
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc xác định thành phần của phức để ứng dụng trong từng ngành, từng lĩnh vực cụ thể là một trong những hướng đi chính của phức chất Nó giúp ta phát hiện sự có mặt của các ion kim loại có trong phức ngay cả khi chúng tồn tại ở nồng độ nhỏ
Ngày nay, việc sử dụng phương pháp trắc quang trong phân tích hoá học là khá phố biến Đề tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức Pb?”' với thuốc thử
PAR nhưng nó là rất cần thiết để xác định Pb” và có thể tiến hành nghiên cứu
Trang 9CHUONG 1: TONG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VÈ NGUYÊN TÓ CHÌ
1.1.1 Vị trí, cấu tạo và tính chất của chì
Trong bảng tuần hoàn Đ.I.Mendeleev, chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IVA, chu kì 6 - Kí hiệu: Pb - Khối lượng nguyên tử: 207,210 - Cau hình electron: Ke 4f'*5d'°6s”óp” - Bán kính nguyên tử (A): 1,75 - Bán kính ion Pb?? (4): 1,26
- Độ âm điện (theo Paulinh): 2,33
- Thế điện cực chuẩn (V): Em ;p„= -0.13 - Năng lượng Ion hóa:
Mức năng lượng ion hoa J, I, I; l I; lạ
Năng lượng ion hóa (eV) 7,41 | 15,03 | 31,93 39 69/7 84
Từ giá trị I; đến I¿ có giá trị tương đối lớn, từ gid tri Is đến lạ có giá trị
rất lớn đo đó chì tồn tại ở số oxi hóa +2 và +4
1.1.2 Trạng thái tự nhiên và thành phần đồng vị của chì
Chì có mặt trong tự nhiên (trong 170 khoáng vật) chủ yếu như galen
(PbS), xeruzit (PbCO3), anglesite (PbSO,) va pyromorphite [PbsCl(PO,)s3],
Trang 101.1.3 Tính chất vật lý và ứng dụng của chì
1.1.3.1 Tính chất vật lÿ của chỉ
Chì nguyên chất là kim loại có màu xám, khối lượng riêng lớn do cấu trúc lập phương trong mạng lưới các nguyên tử, chì rất mềm, dùng móng tay có thể rạch được và đễ đát mỏng Sau đây là một số thông số vật lý của chì: Khôi lượng Nhiệt độ Nhiệt độ + Độ cứng Độ dân điện riêng nóng chảy sôi
3 5 ° (kim cương = I0) (Hg = 1)
(g/cm) CO) CO)
11,34 327 1737 1,5 4,6
1.1.3.2 Ủng dụng của chì
Chì được sử dụng đề chế tạo pin, ăcquy chì - axit và hợp kim Hợp chất
hữu cơ Pb(CH;)¿; Pb(C;H:;); được sử dụng rất nhiều làm chất phụ gia cho
xăng và dầu bôi trơn, tuy nhiên xu hướng hiện nay là hạn chế và loại bỏ
Trong kỹ thuật hiện đại chì được ứng dụng làm vỏ bọc dây cáp, que
hàn Trước đây cùng với stibi và thiếc, chì được chế tạo làm hợp kim chữ in
để tạo nên những con chữ, nên đã gây nên hiện tượng nhiễm độc chì đối với các công nhân trong ngành máy in Tuy nhiên, hiện nay bằng cơng nghệ in mới đã hồn toàn loại bỏ được hiện tượng này
Một lượng nhỏ của chì khi cho vào trong quá trình nấu thuỷ tinh sẽ thu được loại vật liệu có thâm mỹ cao, đó là pha lê
Trong y học, chì được sử dụng làm thuốc giảm đau, làm ăn da và chống
viêm nhiễm
1.1.4 Tác dụng sinh hóa của chì
Trang 11trình tống hợp máu do sự tích luỹ của các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất
Dạng tồn tại của chì trong nước là đạng có hoá trị 2 Với nồng độ các vi sinh vật bậc thấp trong nước và nếu nồng độ đạt tới 0,5mg/lit thi kim hãm quá trình oxy hoá amoniac thành nitrat (nitrifi cation) Cũng như phần lớn các kim loại nặng, chì được tích tụ lại trong cơ thê thực vật sống trong nước Với các loại thực vật bậc cao, hệ số làm giàu có thể lên tới 100 lần, ở bèo có thể đạt tới trên 46000 lần Các vi sinh vật bậc thấp bị ảnh hưởng xấu ngay cả ở nồng độ I - 30 pg/l
Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì của cơ thé Sau đó phần chì này có thé
tương tác cùng với phốt phát trong xương và thể hiện tính độc hại khi truyền vào các mô mềm của cơ thê
Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hố, hơ hấp Người bị nhiễm
độc chì sẽ mắc một số bệnh như thiểu máu, đau đầu sưng khớp chóng mặt Chính vì tác hại nguy hiểm của chì đối với con người như vậy nên các nước trên thế giới đều có quy định chặt chẽ về hàm lượng chì tối đa cho phép có trong nước mặt không vượt quá Img/1 (TCVN: 3942 - 1995)
1.1.5 Tính chất hoá học của chì
Tác dụng với các nguyên tô không kim loại: 2Pb + O; —> 2PbO
Pb + X; —> PbX;
Tác dụng với nước khi có mặt oxy:
2Pb + O¿ + 2HạO —> 2Pb(OH);}
Chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCI loãng và axit
H;SO¿ dưới 80% vì bị bao phủ bởi lớp muối khó tan PbClạ và PbSO¿ Khi các
axit trên ở nồng độ đặc hơn thì có phản ứng đo lớp muối đã bị hoà tan:
PbClz+ 2HCI -> Hạ PbCl,
Trang 12
PbSO¿ + H;SO¿ -> Pb(HSO/);
Với axit HNO¿ tương tác tương tự như những kim loại khác Khi có mặt oxy chì có thể tương tác với axit hữu cơ:
2Pb + 6CH3;COOH + 3O; —> 2(CH;COO);Pb + 10HạO Chì có khả năng tương tác với các bazơ đặc tạo plombit:
Pb +2KOH +2H;O —> Kz[Pb(OH)„] + H;
1.1.6 Tính chất của một số hợp chất quan trọng của PbỶ* 1.1.6.1.Chi oxit PbO
PbO rắn tồn tai 0 hai dang PbO - @ mau do va PbO - Ø màu vàng
PbO được điều chế bằng cách nung các hợp chất hiđroxit, cacbonat, nitrat:
700C
Pb(OH); ————> PbO + H;O
60ỨC
PbCOa ————* PbO +CO;*
Pb(NO;); —=> PbO + NO¿;† + O;†
Trong công nghiệp người ta điều chế bằng cách nung nóng mạnh hợp kim Pb — Ag (phwong pháp Cupen), chì trong hợp kim chuyển thành PbO màu đỏ
Khi đun nóng PbO (tỉnh thể màu vàng gọi là maxicot) trong không khí dén 400°C chuyến thành PbạO¿ màu đỏ, và sau đó nung đến 470°C chuyển
Trang 13PbO tan rất ít trong nước, tan trong dung dịch KOH, NaOH nóng tạo ra
plombit; tan trong HNO: loãng tạo ra muối Pb(II); tan trong HCl tạo ra PbCl;:
PbO + 2HCI — PbCl;} + H;O
1.1.6.2 Chi hidroxit Pb(OH)2
Điều chế: Pb”' + 2OH — Pb(OH);{
Pb(NO;); + 2NH; + 2H;O -> Pb(OH);} + 2NH¿NO;
Pb(OH); là chất kết tủa rất ít tan trong nước, có màu trắng, khi đun nóng dễ mắt nước biến thành PbO:
130C pbO + H;O
Pb(OH);
Pb(OH); là chất lưỡng tính tan trong kiềm tạo plombit:
Pb(OH); + 2KOH ->› K;[Pb(OH)4]
1.1.6.3 Mudi chi
+ PbX; (X: halogen) là những chat rắn không màu trừ Pbl; màu vàng, ít tan trong nước lạnh, tan nhiều hơn trong nước nóng, độ tan giảm dần từ PbCl;
tới Pbla Tác dụng với halogenua kim loại kiềm để tạo phức tan M;[PbXu]: Pbl; + 2KI — K;[PbL]
PbX; được điều chế trực tiếp từ nguyên tố hoặc từ phán ứng trao đổi ion:
Pb** + 2CT -› PbCl;
Hoặc: PbO + 2HCI —› PbCl;| + HO
2PbCO¿.Pb(OH); + 6HCI -› 3PbCl;} + 2CO;† + 4H;O
+ Pb(NO;); là những tỉnh thé trắng hoặc không màu, dễ tan trong nước, trong nước nóng tan nhiều hơn, không tan trong rượu; khi đun nóng bị phân huỷ tạo ra PbO:
2Pb(NO;); -> 2PbO + 4NO; + O;
Pb(NO;); có thể điều chế bằng cách cho chì hạt tan trong dung dịch axit HNO; 65%:
Trang 14
2Pb + 6HNO; —> 2Pb(NO;); + NO† + NO¿;†‡ + 3H;O
+ PbSO¿ ở dạng tỉnh thể màu trắng, khó tan trong nước và các dung dịch axit
PbSO¿ được điều chế bằng cách cho Pb(NO¿); tác dụng với axit HạSO¿
15%:
Pb(NO;); + H;SO¿ —> PbSO¿} + 2HNO;
+ PbS ở dạng tỉnh thể màu đen, không tan trong nước và trong các axit
loãng
PbS tan trong HNO: đậm đặc; bị HạO; oxi hoá tạo ra PbSO¿:
3PbS + 8HNO; -> 3PbSO„| + 8NO† +4H;O
PbS + 4H¿O; -> PbSO¿} + 4H;O 1.1.7 Một số phương pháp xác định chì 1.1L7.1 Phương pháp chuẩn độ Phản ứng chuẩn độ: Pb*+HạY” / PbY7®+2H Cách tính: Xác định được thể tích EDTA ở nồng độ xác định (Cụ) cần để chuẩn độ Vạ ml dung dịch ion chì (dựa vào sự đối màu của chỉ thị từ đỏ
sang xanh) là Vml Từ đó suy ra nồng độ CạM dung dịch chì theo phương trình CoVọ = CV — Cạ =CV/ Vọ
Hàm lượng chì trong dung dịch = (CV / Vọ).0,207 (g)
Nhận xét:
Phương pháp chuẩn độ không đòi hỏi nhiều thiết bị chuyên dụng và đắt tiền, kỹ thuật tiến hành đơn giản có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm chưa được trang bị tốt
Trang 151.1.7.2 Xác định bằng phương pháp cực phổ
Phương pháp cực phô là phương pháp dựa trên sự khử các ion kim loại, xảy ra trên điện cực ở các thế khác nhau (catot Hg hoặc trên catot khác), nhờ việc theo dõi sự biến đối giữa cường độ dòng điện và thé trong quá trình điện phân khi chất phân tích chuyển đến điện cực chỉ bằng khuếch tán Tín hiệu thu được (cường độ dòng điện phân) sẽ cho kết quả phân tích định lượng vì cường độ đòng có quan hệ với nồng độ chất phản ứng điện cực
Với phương pháp này, ta có thể dùng dung môi nước hoặc khác nước Khoảng tối ưu của nồng độ cho phép đo cực phô là 107 + 10M Các dạng khác nhau của phép đo cực phổ có thế cho phép xác định các nồng độ ở mức n.10° pg/ml Thé tich có thé tiến hành phân tích đung dịch là 1 + 2 ml, thậm chí trong một giọt dung dịch (ứng với sự xác định lượng chất từ một vài miligam đến vài nanogam) Sai số tương đối từ 2 + 3% (so với các phương pháp khác) Nói chung, đây là phương pháp có thể dùng rộng rãi, xác định
định tính và định lượng nhiều chất với độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc
cao một cách nhanh chóng, kinh tế
Việc phân tích định lượng theo phương pháp này dựa theo phương trình:
lạ = 607.n.D'”.m?Ÿ.t',C
Trong đó:
1¿ - là cường độ dòng khuếch tán giới hạn (wA)
n - là số electron tham gia phản ứng điện cực D - là hệ số khuếch tán (cm”/s)
m - là tốc độ chảy của giọt Hg (mg/5) t - là chu kỳ giọt (s)
C - la néng d6 chat phan tich (mM)
Trong cùng một điều kiện thí nghiệm thì: 607.n.D'^.m”3.t!® = K
Trang 16
Do đó:
lạ =K.C
Phương trình trên là cơ sở của phép phân tích cực phố
Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là thiết bị tương đối đơn giản mà có thể phân tích nhanh nhạy, chính xác hàng loạt hợp chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách riêng chúng khỏi thành phần hỗn hợp
Khi tiến hành phương pháp cực phố định lượng dùng điện cực giọt Hg,
cần chú ý đến các yếu tố: Nền cực phố (chất điện ly trơ), nhiệt độ của dung
dịch, hằng số mao quản của điện cực (chiều cao và tiết diện), dùng khi tro để
đuôi oxy
Đề xác định chì dùng nền cực phổ là NaOH hoặc LiOH
1.1.7.3 Phương pháp ão phổ hấp thụ nguyên tử và phát xạ nguyên tử a Phương pháp phố phát xạ nguyên tử
Phương pháp phố phát xạ nguyên tử dựa vào việc đo bước sóng, cường độ và các đặc trưng khác của các bức xạ điện từ do các nguyên tử hay Ion ở trạng thái hơi phát ra
Trong điều kiện bình thường, các nguyên tử ở trạng thái cơ bản Khi cung cấp năng lượng cho nguyên tử bằng một biện pháp nào đó thì các nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) Nguyên tử chỉ tồn tại ở trạng thái kích thích trong thời gian ngắn (107+ 10s), sau đó nó sẽ tự quay về trạng thái năng lượng thấp hơn và giải phóng ra năng lượng AE Năng lượng AE được nguyên tử giải phóng dưới dạng các lượng tử ánh sáng (các bức xạ) tạo ra phố phát xạ nguyên tử
Phương pháp này có ưu điểm phân tích nhanh, hàng loạt, tốn ít mẫu, độ nhạy và độ chính xác cao, phân tích được nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu
Trang 17trên và làm giảm sai số, người ta thêm vào dung dịch các chất có thể kích phát xạ nhỏ hơn thế phát xạ của nguyên tố phân tích hoặc thêm vào dung dịch các phụ gia có thế ion hóa nhỏ hơn thế ion hóa của nguyên tố phân tích
b Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa vào khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do Đối với mỗi nguyên tố, vạch cộng hưởng thường là vạch quang phô nhạy nhất của phố phát xạ nguyên tử của chính nguyên tố đó Thông thường, khi hấp thụ bức xạ cộng hưởng, nguyên tử sẽ chuyển từ trạng thái ứng với mức năng lượng cơ bản sang mức năng lượng cao hơn ở gần mức năng lượng cơ bản nhất, người ta gọi đó là bước chuyên cộng hưởng và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử Phương
pháp phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy cao Đối với một số nguyên tố,
phương pháp phố hấp thụ nguyên tử có thể xác định đến nồng độ 0,1 + 0,001 mg/ml Độ chính xác của phương pháp rất cao, sai số tương đối 1 + 4% Quá trình phân tích có thể thực hiện khá đơn giản, nhanh Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
Tuy nhiên, thiết bị đòi hỏi phải hiện đại và đắt tiền nên thực tế chưa
được ứng dụng nhiều ở Việt Nam
1.1.7.4 Xác định chì bằng phương pháp trắc quang
Phương pháp trắc quang là phương pháp dựa trên việc đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của một chất xác định ở một vùng phố nhất định Trong phương pháp này, chất cần phân tích được chuyền thành một hợp chất có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng, hàm lượng của chất được xác định bằng cách đo sự hấp thụ ánh sáng của hợp chất màu
Đây là phương pháp phô biến và quan trọng để xác định hàm lượng các nguyên tố, các chất và hợp chất trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau
Phương pháp nhanh, thiết bị đơn giản va dé tự động hóa
Trang 18
Trong phương pháp này, phản ứng hóa học tạo ra hợp chất màu đóng một vai trò quan trọng Nó quyết định độ nhạy, độ chính xác, độ chọn lọc và thời gian phân tích
Gần đây mới xuất hiện công trình [9] xác định chì trong nước thải của nhà máy, xí nghiệp ở các khu công nghiệp Hà Nội bằng phương pháp trắc
quang với thuốc thử PAR Đường chuẩn có dạng:
A x= (25483,5164 + 0,0106).Cp, + (0,00256 + 0,0018)
Khoang nồng độ chì tuân theo định luật Beer từ (0,2 - 2,5).10° ion g/l, 6 pH = 7,3 va Amax = 520nm
Các tác giả trong [9] xác định được hàm lượng chì trong nước thải của
xí nghiệp mạ Cầu Biêu thải ra nguồn nước của nhà máy từ (64,1 - 70,9 ug/I)
tương ứng với (3,09.107 + 3,42.10 ion g/1, phù hợp với kết quả phân tích
bằng phương pháp Von - Ampe hoà tan với điện cực thuỷ ngân treo (62,4 -
79) uug/1 tương ứng với (3,01.107 + 3,81.107) ion g/1 Sai số giữa hai phương pháp là nhỏ hơn 3%, sai số này hoàn toàn có thể chấp nhận được
Như vậy có thể dùng thuốc thử PAR xác định hàm lượng chỉ trong các
nguồn nước bị ô nhiễm (có nghĩa hàm lượng chì lớn hơn 71ug/1 (3,42.10” ion
g/l) bằng phương pháp trắc quang
1⁄2 TÍNH CHAT VA KHA NANG TAO PHUC CUA THUOC THU
PAR
1.2.1 Tính chất của thuốc thử PAR
Chất màu azo “4-(2-pyridylazo)rezoxin” có tên gọi là thuốc thử PAR
được Tribabin tổng hợp năm 1918, là chất bột mịn màu đỏ thẫm, tan tốt trong
rượu và xeton Dung dịch thuốc thử có màu da cam, bên trong thời gian dài Thuốc thử thường dùng ở dạng muối natri có công thức phân tử:
C¡;H;N:O¿Na.H;O (M= 255.2; tụ = 180°C)
Trang 19Tuỳ thuộc vào pH của môi trường, thuốc thử PAR có thể tồn tại ở các dạng khác nhau
Các dạng ton tai cua thuốc thử PAR ở các giá trị pH khác nhau được
trình bày trong bang 1.1:
Trang 20Kẹ=103' é xen OH ——— ( \-v- OH =N =N H HO HO HạR† (pH<2,1) HR (pH = 2,1 - 4,2) K, = 10°6 K;ạ= 102 = oO ( \-v- oO —N —N 0 HO R7 (pH = 10,5 - 13,5) HR’ (pH = 4,2 - 9)
Bằng các phương pháp hoá học khác nhau một số tác giả đã xác định hằng số phân ly pK; của thuốc thử PAR trong các đung môi khác nhau Kết quả được trình bày trong bảng 1.2
Trang 211.2.2 Khả năng tạo phức của PAR và ứng dụng các phức của nó trong phân tích
Sự tạo phức của PAR với các ion kim loại được miêu tả theo sơ đồ:
M* + mH;ạR f M(HR)„“”* + mH† M* + mHR / MR, "-7™* + mH*
Khi nghiên cứu cấu trúc của phức M - PAR bằng phương pháp MOLCAO người ta sẽ biết: Tùy thuộc vào bản chất ion kim loại mà nguyên tử nitơ số l hoặc số 2 của nhóm azo so với nhân pyriđin của phân tử PAR sẽ tham gia liên kết phối trí
Nguyên tử thứ nhất tham gia liên kết thì được hệ liên hợp phức gồm một
vòng 6 cạnh và một vòng 4 cạnh (IV) Còn nếu nguyên tử nitơ số 2 của nhóm
azo tham gia liên kết phối trí thì sẽ tạo được liên hợp phức gồm hai vòng 5
canh (III) ( khi đó coi PAR là phối tử có dung lượng phối trí 3)
[ \ na ¡Ề Q on
LT a + (IV)
Bằng phương pháp phổ hồng ngoại người ta đã chứng minh được: Khi có sự tạo phức với ion kim loại thì các dao động hóa trị của nhóm diazo (- Ñ =N -), nguyên tử nitơ trong nhân benzen và nhóm — OH 0 vi tri octo của phân tử phức chất sẽ thay đổi so với các dao động hóa trị tương
ứng của chúng trong thuốc thử PAR
Tùy thuộc vào bản chất của ion kim loại và pH của môi trường mà các phức tạo thành M”” - PAR có thành phần khác nhau Trong môi trường axit, phức tạo thành thường có tỉ lệ M””: PAR = I : 1, trong môi trường trung tính, bazơ yếu hoặc khi dư nhiều lần thuốc thử PAR thì phức có thành phần M”":
PAR=1:2
Trang 22
Do vậy có thể biếu diễn các phức của PAR với ion kim loại như sau:
[Nyon ơ
[\ n= =—N \ ¬ M—O
>> om \ IN
° TW 7
MP†: PAR =I:I M™:PAR = 1:2
Một số phức chất của ion kim loại như Ga(II), Mn(I), NiŒT) có thành phần M:PAR = I:3 Đối với phức của Zr(V), Hf(V), Ti(IV) có tỉ lệ là I : 2
Zr(V) (pH = 1,8- 2; z = 6,62.10°1Imol em” ở 2„„ = 500nm) Hf(IV) (pH = 2,3 - 2,8; e = 2,67.10”lmol'.cm” ở 4„„ = 510nm)
Ti(V) (pH = 4,6 — 6,7; ¢ = 3,89.10“Imol'.cm'' 6 4,,, = 500nm)
Các phản ứng tạo phức của PAR đã được khảo sát kĩ hơn với hơn 30 nguyên tố kim loại Qua tổng hợp kết quả nghiên cứu của nhiều công trình nghiên cứu sự tạo phức của PAR trong nước và tướng hữu cơ cho thấy, phố hấp thụ cực đại của phức đều chuyên dịch về phía sóng dài so với phổ hấp
thụ cực đại của thuốc thử (2 max = 490 — 550nm), phức có độ nhạy cao
£ =(1—9).10*ImoL*.em''
Ngoài ra, thuốc thử PAR còn có khá năng tạo phức đaligan với nhiều ion
kim loại, phức chất có đạng PAR — M - HX, lần đầu tiên được biết đến khi
nghiên cứu sự tạo phức đaligan với niobi, tantan, vanađi Các đaligan của TIqV), Zr(V), HfIV) với PAR và các ligan vô cơ và hữu cơ không màu đã được nghiên cứu một cách hệ thống
Thành phần của phức là I: 1: l ởpH= 1— 5 và2: 1:2 ởpH=§— 9, các phức đaligan bão hòa thường là phức bão hòa phối trí và điện tích, vì vậy các
Trang 23phức đaligan tương ứng thường có sự chuyền dịch bước sóng cực đại của phố hấp thụ electron về vùng sóng dài hoặc sóng ngắn hơn Phức đaligan chuyên về vùng pH thấp hơn, điều này cho phép nâng cao độ nhạy và độ chọn lọc khi xác định các nguyên tố này bằng cách chiết bởi dung môi hữu cơ phân cực,
nhất là khi có mặt các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn
Ngày nay thuốc thử PAR ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi Vì vậy, những công trình mới sử dụng nó vẫn đang và tiếp tục được nghiên cứu, đặc biệt là các công trình nghiên cứu các phức đaligan của PAR, áp dung cho phép phân tích lượng vết các kim loại
1.3 CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU PHỨC MÀU DÙNG TRONG PHÂN
TÍCH TRẮC QUANG
1.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức
Giá sử phản ứng tạo phức xảy ra theo phương trình sau (để đơn giản ta bỏ qua điện tích)
M+qHR f MR,+dgH Ke
Để nghiên cứu hiệu ứng tạo phức người ta thường lấy một nồng độ cố
định của ion kim loại (Cw) nồng độ dư của các thuốc thử (tuỳ thuộc độ bền
của phức, phức bền thì lấy dư thuốc thử từ 2 - 5 lần nồng độ của ion kim loại,
phức càng ít bền thì lượng dư thuốc thử càng nhiều) Giữ giá trị pH hằng định
(thường là pH tối ưu cho quá trình tạo phức, lực ion hằng định bằng muối trơ
như NaC]lO¿ hoặc KNO; .)
Sau đó người ta tiến hành chụp phố hấp thụ phân tử (từ 250nm đến
§00nm) của thuốc thử, của phức MR, Thường thì phổ hap thu electron cua phức MR, được chuyến về vùng sóng dài hơn so với phố của thuốc thử HR
Cũng có trường hợp phổ của phức chuyên dịch về vùng sóng ngắn hon, thậm chí không có sự thay déi bước sóng nhưng có sự thay đôi mật độ quang
đáng kể tại À „p
Trang 24
Trong trường hợp có sự địch chuyển bước sóng đến vùng đài hơn thì bức tranh tạo phức có dạng như hình 1.1
AA
HR
MR, A (nm)
v
Hình 1.1 Hiéu wng tao phirc
Qua phố hấp thụ electron của thuốc thử HR và của phức MR, ta có thể kết luận có hiện tượng tạo phức trong dung dịch
1.3.2 Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu
1.3.2.1 Nghiên cứu khoảng thời gian tối tu
Khoảng thời gian tối ưu là khoảng thời gian có mật độ quang của phức hằng định và cực đại Có thé có nhiều cách thay đổi mật độ quang của phức theo theo thời gian ứng với các đường cong như hình 1.2 AA ` (3) œ) (2) >t (phút)
Hình 1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian
Trường hợp (1) là tốt nhất song thực tế ta hay gặp trường hợp (2) và (3)
Trang 251.3.2.2 Xác định pH tối ưu
Đại lượng pH tối ưu có thể được tính toán theo lý thuyết nếu biết hằng số thuỷ phân của ion kim loại, hằng số phân ly axit của thuốc thử v.v
Để xác định pH tối ưu bằng thực nghiệm ta làm như sau:
Lấy một nồng độ ion kim loại, nồng độ thuốc thử (nếu phức bền lấy thừa
2 - 4 lần so với ion kim loại) hằng định, dùng dung dich HNO; hay NaOH
loãng để điều chỉnh pH từ thấp đến cao Xây dựng đồ thị mật độ quang vào pH ở bước sóng A„„„ của phức (hình 1.3) Nếu trong hệ tạo phức có một vùng pH tối ưu ở đó mật độ quang đạt cực đại (đường 1), nếu trong hệ tạo ra hai
loại phức thì có hai vùng pH tối ưu (đường 2) Aa AA (2) pH
Hình 1.3 Dé thi biếu thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH
1.3.2.3 Nông độ thuốc thử và ion kim loại 161 wu
- Nong độ 1on kim loại:
Thông thường, người ta lấy nồng độ ion kim loại trong khoảng nồng độ
phức màu tuân theo định luật Beer Đối với ion điện tích cao có khả năng tạo
các đạng polime hay đa nhân phức tạp qua cầu oxy (ví dụ TỈ”; VỶ; Z1") thì ta thường lấy nồng độ cỡ n.10” ion g/l - 10' ion g/I Ở các nồng độ cao của ion kim loai (> 10° ion g/1) thì hiện tượng tạo phức polime, đa nhân hay xảy ra
Trang 26
- Nong d6 thuốc thử:
Nong độ thuốc thử tối ưu là nồng độ tại đó mật độ quang đạt giá trị cực
đại Đề tìm nồng độ thuốc thử tối ưu ta cần căn cứ vào cấu trúc của thuốc thử
và cấu trúc của phức để lấy lượng thuốc thử thích hợp Đối với phức chelát bên thì lượng thuốc thử dư từ 2 đến 4 lần nồng độ ion kim loại Đối với phức
kém bền thì lượng thuốc thử lớn hơn từ 10 đến 1000 lần so với nồng độ ion
kim loại
Đối với các phức bền thì đường cong phụ thuộc mật độ quang vào tỷ số
nồng độ thuốc thử và ion kim loại thường có dạng hai đường thắng cắt nhau
(đường I- hình 1.4) Đối với các phức kém bền thì đường cong A = f(C+„w)
có dạng biến đổi từ từ (đường 2)
AA
dq)
(2)
Cine! Cion kim loai
Hình 1.4 Đường cong phụ thuộc mật độ quang của phức vào nông độ thuốc thử 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẢN PHỨC TRONG DUNG DICH Có nhiều phương pháp trắc quang xác định thành phần của phức trong dung dịch như:
- Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà)
Trang 27- Phương pháp chuyển dịch cân bằng - Phương pháp Komar
Trong khóa luận này tôi sử dụng hai phương pháp đó là: Phương pháp tỉ số mol và phương pháp hệ đồng phân tử
1.4.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) Nguyên tắc của phương pháp
Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch A (AA) vào sự biến thiên nồng độ của một trong hai cấu tử khi nồng độ cấu tử kia không đối Điểm cắt trên đồ thị ứng với ty số các hệ số tý lượng của phức, tý số này
bằng tỷ số nồng độ các cấu tử tác dụng (Cw/Cạ hoặc Cp/Cw) Nếu điểm cắt
trên đường cong bão hoà quan sát không được rõ thì người ta xác định nó bằng cách ngoại suy bằng cách kéo dài hai nhánh của đường cong cắt nhau tại một điểm (hình 1.5) AA i (2) a Ce/Cu X4 i
Hình 1.5 Dé thị xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol
Trang 28Truong hop 1: Cy = const; CR biến thiên, khi đó xét sự phụ thuộc mật
độ quang của phức vào tỷ số Cạ/Cụ
Trường hợp 2: Cạ = const; Cụ biến thiên, khi đó xét sự phụ thuộc mật
độ quang của phức vào tỷ số Cw/Ch
1.4.2 Phuong pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục -
phương pháp Oxtrormuxlenko - Job) Nguyên tắc của phương pháp
Dựa trên việc xác định tỷ số các nồng độ đồng phân tử của các chất tác dụng tương ứng với hiệu xuất cực đại của phức tạo thành M„„R„ Đường cong
phụ thuộc hiệu xuất của phức vào thành phần dung dịch được đặc trưng bởi
một điểm cực trị, điểm này tương ứng với một nồng độ cực đại của phức (hình 1.6) AA Cr/Cu Hinh 1.6 Dé thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tứ gam Cách tiến hành:
Chuẩn bị các dung dịch của hai cấu tử M và R có nồng độ bằng nhau, trộn chúng theo các tỷ lệ ngược nhau, giữ nguyên thể tích của dung địch
không đổi (Vụ + Vạ = const c> Cụ + Cụ = const) Có thể tiến hành thí nghiệm
theo hai dãy thí nghiệm:
Trang 29
Day 1: Cu + Cr =a) Day 2: Cu + Cr = a2
Sau đó thiết lập đường cong phụ thuộc mật độ quang của phức A(AA)
vào tỷ số nồng độ hay thể tích các chất tac dung A = f(Cg/Cw); A =f(Vụ/Vw)
hay A = f(CR/(Ca + Cụ)) tương ứng với hiệu xuất cực đại của phức tạo thành
MạnR„ ta suy ra được tỷ số tỷ lượng các chất tac dung
Từ đồ thị ta rút ra một số nhận xét:
- Nếu như cực đại hấp thụ trên đường cong đồng phân tử không rõ thì người ta xác định vị trí của nó bằng cách ngoại suy: Qua các điểm của hai nhánh đường cong người ta vẽ các đường thắng cho đến khi chúng cắt nhau Điểm ngoại suy cắt nhau của các đường thắng tương ứng với cực đại trên đường cong đồng phân tử
- Nếu trên đồ thị tại các tổng nồng độ khác nhau có các vị trí cực đại khác nhau, nhưng hoành độ trùng nhau thì điều đó chứng minh cho sự hằng
định của thành phần phức chất Ngược lại, ở các tổng nồng độ khác mà hồnh
độ khơng trùng nhau thì thành phần của phức bị biến đổi, trong hệ có thé tạo
ra một số phức (có sự tạo phức từng nắc)
1.5 CÁC PHƯƠNG PHAP XAC DINH HE SO HAP THU PHAN TU
CUA PHUC
Trang 30- Nồng độ ban đầu của các cấu tử tác dụng có thể thay đổi nhưng luôn
dam bao ty 1é: Cur = qCM
Xét trường hợp cả thuốc thử HR và phức MR, đều hấp thụ ở bước sóng ^ và đặt
Cur= C; Cur = qC; [MR,] = X
[M] = C — X; [HR] = q(C-X); [H"] =h
£ mR; £ wnạ là hệ số hấp thụ phân tử gam của thuốc thử và của phức
Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1) ở thí nghiệm thứ 1 ta được: LMR ah ” M HR" (C-X) q(C-X)! gC-X)™" Từ đó: q X= «(4 C-x,"" 0)
Theo dinh luat hap thụ ánh ánh và định luật cộng tính ta có:
AA, = Apr + Ane
AA, = up HR 1+ suy MR, [1= 8„-4.(C,— X,)1+ suy, X;J
Trong đó: ÂA, : là mật độ quang của dung dịch phức
I: là bề dày Cuvet
x = MA, — Glé pp -C;
Tu dé taco; <Si — Eur, 1—GE ml (3) Thay (3) vào (2) ta được:
gti
y= MA, — GLE yp C, -(£) K CLE up — AA,
Trang 31Nếu tiến hành ở thí nghiệm thứ k ta cũng có: gti —= sụp ÍTdepdl _( 2) K.ị i2 — BẮC (Chị) | Eup, — 48 aed 6) Chia (4) cho (5), từ đó suy ra: 1
C,LEur, — AA, — AA, — GLE pR-C, \!
C, L-Eup — AA, AA, — GLE np-C, (6) Dat: C; H = C, Re MA, — GLE ypC, Ƒ AA, — GLE jE Cy B hoàn toàn xác định được vì các giá trỊ; q, Ì, z„„, AA,, AA,, C¡, Cụ, đã biết Từ (6) ta suy ra: Eve, -U.C, — BIC) = AA, — B.AA, Vậy ta được: Eve = n.(AA, — B.AA, ) Ø , L.C,.(n— B)
Giá trị z„„ của phức tính được, nó là giá trị trung bình từ một số cặp thí nghiệm, trong đó nồng độ C; và Cụ của ion kim loại thay đổi
i Ke =X _[h "Xx
Từ đó suy ra: 0 GAC Xe 4 (C-x)™
Biết K„ thì tính được hằng số bền Ø UR, của phức
Trang 32Gia sử: gqHRƒ qR +qgH” K¿ M + qR ft MR, Bur, M+qHR f MR,+qH* Ky=K,! Bur, 8c, elle M HR Từ (*) ta có: co RTT yg LTT HR ‘ K„ K, > Bur, = Zz 1.5.2 Phương pháp đường chuẩn Œ) Œ5 33) (4) (5*) (6*) Phương pháp này xác định hệ số hấp thụ phân tử s của phức khi đã
biết chính xác tý lệ thành phần của các cấu tử tham gia tạo phức tức là xác
định khoảng nồng độ tuân theo định luật Buger - Lamber - Beer
Người ta tiến hành xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức theo công thức: e= A/C.l
Trang 33AA
y=ax+b
Coys M
Hình 1.7 .Sự' phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Pb”" 1.5.3 Phương pháp xử lí thống kê đường chuẩn
Trang 34CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHÁT 2.1.1 Máy móc và dụng cụ 2.1.1.1 May quang phé UV — Vis 2.1.1.2 May pH met 2.1.1.3 Cân phân tích 2.1.1.4 Binh dinh mic, pipet, buret, cóc, ống đong 2.1.2 Hóa chất
2.1.2.1 Dung dich PAR 10°M
Dung dịch 4-(2-pyridylazo)-rezoxin (PAR) được pha chế từ PAR loại PA của Trung Quốc trong nước cất hai lần
Cân chính xác trên cân phân tích 0,0538g PAR (ở đây thuốc thử đùng ở dạng axit có M = 215,21đve) pha trong bình định mức 250ml bằng nước cất
hai lan, duoc dung dich PAR 10°M 2.1.2.2 Dung dich Pb’* 10°M
Cân chính xác 0,0828g Pb(NO3), trén can phan tich cho vào bình định
mức 250ml rồi axit hóa bằng dung dich HNO; cho tan hết, sau đó định mức
đến vạch ta được dung dịch Pb”" 10M 2.1.2.3 Dung dich KNO; 1M
2.1.2.4 Dung dich NaOH
2.1.2.5 Dung dich HNO3
2.2 PHUONG PHAP NGHIEN CUU
Trang 351 Dung dịch phức
Trong cốc dung tích 50ml Lấy 0,5ml Pb”' 10M + 1,5ml PAR 10M +
2,5ml KNO; 1M Điều chỉnh pH của dung dịch bằng dung dich NaOH, HNO;
đến pH = 10 (kiểm tra bằng máy pH met) Chuyển vào bình định mức 25ml Tráng cốc nhiều lần bằng nước cất hai lần đã chỉnh cùng pH Đo mật độ quang bằng máy quang phố UV — Vis
2 Dựng dịch thuốc thử
Lấy 1,5ml PAR 10M + 2,5ml KNO: 1M Điều chỉnh pH, chuyển vào
bình định mức 25ml Đo mật độ quang bằng máy quang phố UV — Vis 3 Các dung dịch khác cũng chuẩn bị tương tự như trên
Trang 36
CHƯƠNG 3
KẾT QUÁ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức
Để nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Pb** - PAR, tôi đã lấy nồng độ PB” là 2,0.107M, nồng độ PAR là 6,0.10”M, ở pH = 10 và quét phố hấp thụ electron
của phức ở các bước sóng khác nhau Từ đó tôi xác định được bước sóng
Trang 37tãI 2.080 44 | | ! | ! | | | _! 200.00 500.00 800.00 IM
Hình 3.1b Phố hấp thụ electron của Pb?" - PAR
Từ kết quả khảo sát phổ hấp thụ electron của phức Pb**- PAR, của PAR
tôi đã xác định được bước sóng hấp thụ cực đại của phức là 4 „„„= 500nm, và
bước sóng cực đại của PAR là 412nm Vậy hiệu tng AA max = 88, pH = 10;
chứng tỏ PAR là một thuốc thử trắc quang tốt
3.2 Nghiên cứu ảnh hướng của pH đến sự tạo phức PbỶ* - PAR
Đề khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH tôi đã tiến hành
dãy các thí nghiệm với nồng độ Pb”” có định 2,0.10M, nồng độ PAR có định
6,0.10°M va do mat 46 quang tai 2 max = 500nm ở các pH khác nhau, kết quả dugc trinh bay trong bang 3.1 va hinh 3.2
Trang 38
Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH CA max = 500nm, 1 = 1,00cm, I = 0,1) pH A pH A 3,07 0,104 9 0,492 4 0,135 9,5 0,513 5 0,155 10 0,523 6 0,223 10,4 0,486 7 0,329 11 0,456 8 0,389 12,5 0,432 8,5 0,421 061A 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 3 1 1 1 pH 0 5 10 15
Hinh 3.2 Mat d6 quang cia phic Pb’* - PAR phụ thuộc vào pH
Từ hình 3.2 ta thấy mật độ quang tăng dần và đạt giá trị cực đại khi pH =
10 vì vậy trong quá trình nghiên cứu về sau tôi chọn pH s¡ w = 10
3.3 Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian
Để khảo sát sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian tôi đã tiến hành
Trang 39Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian (A max = 500nm, | = 1,00cm, pH = 10, I = 0,1) t (phut) AA t (phú AA 5 0,522 35 0,513 10 0,517 40 0,512 15 0,514 45 0,512 20 0,514 50 0,513 25 0,513 55 0,512 30 0,513 60 0,512 A 0,6 0,55 *——+—_+— +— ++_+_+ + _+ o_o + 0,5 0,45 t (phut) 0,4 + T T T T T T ì 0 10 20 30 40 50 60 70
Hình 3.3 Đồ thị biếu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của
phức vào thời gian
Từ kết quả trên tôi thấy: phức tạo thành khá bền màu theo thời gian Do
vậy tôi chon thời gian tối ưu là 15 phút sau khi pha chế Qua 50 phút có sự
giảm mật độ quang nhưng không đáng kể
3.4 Xác định thành phần của phức Pb”' - PAR
Để xác định thành phần của phức Pb” - PAR tôi đã sử dụng hai phương
pháp độc lập đó là: Phương pháp tỉ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử
Trang 40
3.4.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam
- Tôi chân bị hai dãy thí nghiệm:
Dấy 1: Chuẩn bị một dãy dung dịch có tổng nồng độ cô định:
3 )C=C„„„ + Cạ„ = 4.10ŸM
Hút lần lượt vào mỗi bình theo thứ tự: 0,1; 0,2; 0,3 ;0,4; 0,5; 0,6; 0,7;
0,8; 0,9ml dung dịch Pb** 10°M, thé tích dung dịch PAR 10M lấy ngược lại:
0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1ml và thém 2,5ml dung dich KNO; 1M
Dinh mitc dén vach 25ml 6 pH = 10
Déy 2: Chuan bi tuong ty nhu dung dich 1 nhung:
DC=C, 0 + Cong =8.10°M
Tiến hành đo mật độ quang của các dung dich 6 bude song 4 max =
500nm Két qua thu được thể hiện như sau:
+ Day 1: (Bang 3.3a va hinh 3.4)