Nghiên cứu sự tạo phức của Zn (II) với Murexit bằng phương pháp trắc quang

Trang 1

oi 2 oie 2 2 oe ok ok

NGO THI THANH

NGHIEN CUU SU TAO PHUC CUA Zn(I1) VOI MUREXIT BANG

PHUONG PHAP TRAC QUANG

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Chuyén nganh: Hoa hoc phan tich

HÀ NỘI - 2012

Trang 2

NGO THI THANH

NGHIEN CUU SU TAO PHUC CUA

Zn(11) VOI MUREXIT BANG PHUONG PHAP TRAC QUANG

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hoá học phân tích

Người hướng dẫn khoa học

ThS VŨ THỊ KIM THOA

Trang 3

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.s Vũ Thị Kim Thoa đã tận

tình chỉ bảo, hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trung tâm Khoa học & Công nghệ Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 và tổ Phương pháp - Phân tích,

Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi

cho em trong quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ

và động viên em hoàn thành đề tải

Hà Nội, tháng 05 năm 2012 Sinh viên

Trang 4

Tôi xin cam đoan đề tài khóa luận: Nghiên cứu sự tạo phức của Zn(I]) với thuốc thứ Murexit bằng phương pháp trắc quang là nghiên cứu do tôi

thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.s Vũ Thị Kim Thoa Nếu sai tôi xin chịu mọi trách nhiệm

Hà Nội, tháng 05 năm 2012

Sinh viên

Trang 5

MO DAU ansssssssssssssssssssssssssssssssesssssssssssesssssssssssssossssssssssssssssssssnssssssssssssssessssssesse 1 [0:09/9) 1055/19) /019)07.90 3 1.1 IKẾIM 5-5 00 0000090000500 00 3 1.1.1 Giới thiệu chung về nguyên tố kẽm - ¿+ ©+£x+vcxevrveee 3 1.1.2 Tính chất vật lý của kẽm - 2-2222 EEE1x2E1171eE1eerkeee 4

1.1.3 Tính chất hóa học của kẽm - ¿+ 2+2 +E+EE+EE+EE+EE+EerEerEeresrezrerree 5

1.1.4 Khả năng tạo phức của kẽm - tk xxx ngư 8 1.1.5 M6t s6 phuong phap xdc dinh KOM .eeeeeseesseessesssesssesssesseesseesseessees 9 1.1.6 Vai trò sinh học và ứng dụng của kẽm - c+«c+x+x++xse+ereeee 12

1.2 Thuốc thử IMurFexi( s« se ecevvaedeeeeerrrrrdreeersrrarrerree 13 1.2.1 Cấu tạo và tính chất của Murexit -cccccccccrrrrrrtrerrrerrrriie 13

1.2.2 Khả năng tạo phức của MUT€XIÍ - 55 25s seseeerereerrrrrrrsre 14 1.2.3 Ứng dụng của Murexit 2: ©s+ <2 xEEEEEEEEEEEEE1 E1 E1 rkcrrkrrey 15 1.3 Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch 15

1.3.1 Phương pháp tỷ số Imol 2- 2 £+2EE+EEE+EEE+EEESEEESEEErEkerrkrrrkrrek 15

1.3.2 Phuong phap hé déng phan tit ccccccescsessssessssessssessssessseeessecesseessseeesne 16

1.4 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phite 18 1.4.1 Phương pháp KOIMAT - - 6 3E *kESEESESkEkekEekekeekekrkreree 18 1.4.2 Phương pháp đường chuẩn 2- 222 e+EE++EEE+EEEvEEErrkerrkerrkerrk 20 CHƯƠNG 2 THỰC NGHỆ ÌM 5< << 5< 5< ssssesexsenersrsersesere 21

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu - s5-ss-s 21

2.1.1 Hóa chất 22th HH He 21

PI / 21

2.1.3 Thiết bị nghiên cứu - + ©++2+<+EEEEE 2121111 E1 crkcrrkrrei 21

2.2 Kỹ thuật thực nghiỆIm o- 5-5 E999 91 9889898988986 21

Trang 6

CHƯƠNG 3 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN . s-escsscssscs 24

3.1 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu của sự tạo phức -s- 24

3.1.1 Khảo sát phố hấp thụ của phức Zn(II) MUR 2-5: 24

3.1.2 Khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào pH - ‹-+ 25 3.1.3 Khảo sát khoảng thời gian tối ưu hình thành phức Zn(II)-MUR 27

3.2 Xác định thành phần của phức Zn(IT) - MUR -.s- 28

3.2.1 Phương pháp tỷ sỐ mol -2¿ 2c ©++©+E+2EE+EEEEEEEEEEEvEEkrrrkrrkrrrreee 28 3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử 2: ©++©+++£EEevcxxrerrerrrred 30 3.3 Khoảng nồng độ của phức Zn(II) MUR tuân theo định luật Beer 33

3.4 Xác định hệ số hấp thụ phân tử (e) của phức Zn(II) -MUR 34

3.4.1 Xác định hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử MUR tại A= 468 nm 34 3.4.2 Xác định hệ số hap thu phân tử (e) của phức Zn(II) - MUR theo phương 9198 C00117 35

3.4.3 Xác định hệ số hấp thụ phân tử (e) của phức Zn(II) - MUR theo phương

pháp đường chuẩn 2-2 ©+<+2+E+EEE2EEESEEE2E112711271.27X XE EEETE.TErrrrree 36 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của các cation đến sự tạo phức của Zn(II) với

1/10: 00 37

3.5.1 Ảnh hưởng của ion Cu” 38

3.5.2 Ảnh hưởng của ion Ni”” 38 3.5.3 Ảnh hưởng của ion Mg””

KÉT LUẬN

Trang 7

Bảng 1 Một số hằng số vật lý quan trong cla KEM eeceeceesesseesseeseeseeeees 4

Bảng 2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH - ‹ - «+ ++sx+sxsx+ 26

Bang 3 Sự phụ thộc mật độ quang vào thời g1an ‹ ++s++s>+s> 27 Bảng 4 Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(II) MUR vào tỷ số

nồng độ Cwug/Cznạiy của dãy Ìa e 225c222Sccc2cExererkxretrrtrrrrrkrrerrrcee 28

Bảng 5 Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(II) —MUR vào tỷ số

nồng độ Czạ/CMuạ của dãy Ïb 25c 222vvccttEEtvrrerrrrtrrrrrrrrrrrree 29

Bảng 6 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử CỦa dẫy 2 ánh HH TH TH TT HT TH TH TH Tà HT nành 31 Bang 7 Két quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử Của dãy 2Ö - HH HH HH TH HT TT HT TT TH nh ng 32 Bang 8 Két quả khảo sát nồng độ phức tuân theo định luật Beer 33 Bảng 9 Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của Murexit tại bước sóng Bảng 10 Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức Zn(I)-MUR theo phương pháp K OImAT - 6 + 11v 993 E1 v19 1 1T nh ng nh ghi 36

Bảng 11 Sự ảnh hưởng của Cu”” đến sự tạo phức Zn(II) -MUR 38

Bang 12 Sự ảnh hưởng của Ni đến sự tạo phức Zn(II) -MUR 39

Trang 8

Hình 1 Dé thi xác định thành phần của phức theo phương pháp tỷ số mol l6

Hình 2 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử

.ỀTT 11111111111 1111111111111 1111111111111 TT TT 0111111111111 17

Hình 3 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức - 20

Hình 4 Phổ hấp thụ của phức Zn(II)- MUR 2¿-5¿©2<cccxecccsee 24 Hình 5 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào pH 26

Hình 6 Đồ thị biểu điễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian 27

Hình 7 Sự phụ thuộc AA vào tỷ số nồng độ CwuR/Cznạp của dãy la 29

Hình 8 Sự phụ thuộc AA vào tỷ số nồng độ Cznap/Cwuạ của dãy Ib 30

Hình 9 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử 0ì S: 02.00010707 31

Hình 10 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử 0ì 8) 01110177 32

Trang 9

MỞ ĐẦU

Kẽm là nguyên tố kim loại phổ biến trên trái đất, nó có vai trò quan trọng trong đời sống con người, trong công nghiệp và sự sinh tồn của các loài động thực vật Kẽm và hợp chất của nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

khác nhau Một lượng lớn kẽm được dùng mạ sắt để bảo vệ sắt khỏi gỉ, trên

bề mặt của lớp mạ có phủ một lớp mỏng cacbonat bazơ (ZnCO;.3Cu(OH);)

báo vệ cho kim loại Một phần kẽm dùng điều chế hợp kim như hợp kim với

đồng Một số hợp chất của kẽm dùng trong y khoa như ZnO làm thuốc giảm đau dây thần kinh, chữa eczema, chữa ngứa ZnSO; dùng làm thuốc gây

nôn, thuốc sát trùng, dung dịch 0,1-0,5% làm thuốc nhỏ mất chữa đau kết

mạc Kẽm clorua được dùng làm chất khử mùi và bảo quản gỗ Kẽm còn dùng để sản xuất pin khô

Trong cơ thế động thực vật kẽm là một nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng Kẽm là nguyên tổ không thể thiếu trong đời sống của động thực vật, nó đứng thứ hai sau sắt trong các nguyên tổ cần thiết với tổng lượng kẽm là 2- 3 gam ở người trưởng thành Kẽm là nguyên tố vi lượng có trong nhiều enzym quan trọng, nhất là enzym tham gia tổng hợp ARN, protein, kích thích tố sinh trưởng (auxin); kẽm cần thiết cho thị lực, giúp cơ thể chống lại bệnh tật Nhu cầu về kẽm hàng ngày khoảng 10-15 mg đối với người trưởng thành, tuy nhiên việc thu nạp quá nhiều kẽm của cơ thể có thé sinh ra sự thiếu hụt

các khoáng chất khác trong dinh đưỡng Thiếu kẽm để lại những hiệu ứng rõ

nét trong việc tăng trọng của động vật, gây ra các dị tật ở mắt, xương, tim,

não, gây ra sự hoạt động không bình thường của các cơ quan thị giác, vị giác,

khứu giác và trí nhớ Do đó việc nghiên cứu về nguyên tố kẽm là rất cần thiết

Murexit là thuốc thử hữu cơ được dùng trong phép chuẩn độ complexon Nó có khả năng tạo phức tốt với nhiều cation kim loại như: Zn”,

Trang 10

Cu”*, Cả”, Ca?* đo đó một ứng dụng quan trọng của Murexit là làm thuốc

thử trong phép phân tích trắc quang

Ngày nay, việc xác định kẽm trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, nước bằng phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp phân tích hiện đại, đơn giản, hiệu quả và cho độ chính xác tương đối cao Đã có nhiều công trình nghiên cứu sự tạo phức của kẽm với các thuốc thử như

Methyl thymol xanh, Xilen da cam, PAR, PAN Tuy nhiên sự nghiên cứu về

phức của kẽm với Murexit thì chưa nhiều Chính vì vậy trong khóa luận này tôi chọn đề tài: Nghiên cứu sự tạo phức của kẽm Zn(H) với Murexit bằng phương pháp trắc quang

Trong khóa luận này tôi tiến hành nghiên cứu sự tạo phức của Zn(II) với Murexit bằng phương pháp trắc quang nhằm xác định: bước sóng tối ưu (A) của phức Zn”” - MUR, các yếu tô ảnh hưởng đến sự tạo phức (thời gian, pH, các ion cản trở); khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer; xác

định thành phân và hệ sé hap thy phan tử (e) của phức Zn” - MUR

Ngày nay việc sử đụng phương pháp trắc quang trong phân tích hóa học

là khá phổ biến Đề tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức của kẽm với Murexit

nhưng nó rất cần thiết để xác định kẽm Zn(II) và có thể tiến hành nghiên cứu tương tự với các nguyên tố khác; giúp tôi có cơ hội tiếp cận khoa học thực nghiệm và các phương pháp hóa lí hiện đại

Trang 11

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Kém

1.1.1 Giới thiệu chung về nguyên tố kẽm

Kẽm Zn(Zincum) là nguyên tố họ d thuộc nhóm IIB

STT: 30

Cau hinh electron: 1s’2s72p°3s°3p°3d 1°45"

Nguyên tử khối: 65,37

Nguyên tử kẽm có các obitan d đã điền đầy đủ 10 electron, tuy nhiên cấu hình electron (n-1)đ'' tương đối bền nên electron hóa trị của kẽm chỉ là electron s Nguyên nhân là do năng lượng ion hóa thứ 3 của kẽm rất cao đã làm cho năng lượng solvate hóa hay năng lượng tạo thành mạng lưới tỉnh thé

không đủ để làm bền cho trạng thái oxi hóa +3 Vì thế trạng thái oxi hóa đặc

trưng và cao nhất của kẽm là +2

Trong vỏ quả đất, kẽm ở đạng các khoáng vật chủ yếu là quặng blen kẽm (ZnS), calami (ZnCO;), phranclimt hay ferit kẽm (Zn(FeO;);), ngoài ra còn có zincit (ZnO) Trong tự nhiên, các khoáng vật của kẽm đều có lẫn

khoáng vật của Pb, Ag, Cd Kẽm chiếm 0,005% khối lượng vỏ quả đất

Trong nước đại dương (tính trung bình với Ilít nước biển) có 0.01mg

kẽm ở dạng Zn”(Zn§O) Trong cơ thể động vật hoặc thực vật có chứa kẽm

với hàm lượng bé, trong sò hến có khoảng 12% ; trong cơ thể con người có

khoảng 0.001% có nhiều ở răng, hệ thần kinh

Kẽm có 15 đồng vị, trong đó có các đồng vị thiên nhiên là: “Zn

(48.89%), “Zn (27.81%), Zn (4,11%),°Zn (18.56%), “Zn (0,62%) Trong

các đồng vị phóng xạ thì bền nhất la Zn co chu ki bán hủy là 245 ngày đêm; còn đồng vị "ÌZn chu kì bán hủy chỉ là 90 giây

Kẽm được biết đến dưới dạng hợp kim với đồng (đồng thau) từ thế kỉ

XIV đến thế ki X TCN ở Palestin với 23% kẽm trong thành phần hợp kim;

Trang 12

việc sản xuất đồng thau được người La Mã biết đến từ khoảng 30 năm TCN Vào thế kỉ X việc nấu chảy và phân lập kẽm nguyên chất đã được người Ấn

Độ và Trung Quốc thực hiện Mãi đến thế ki XII ở Án Độ người ta mới sản

xuất kẽm trên quy mô lớn; trong khi đến tận cuối thế ki XVI người châu Âu mới biết đến kẽm Nhà hóa học người Đức Andreas Sigismund Marggraf được cho là người có công tạo ra kẽm kim loại tinh khiết (năm 1746) Công trinh cua Luigi Galvani va Alessandro Volta da phát hiện ra các đặc tính điện hóa của kẽm (năm 1800) Ngày nay kẽm được sản xuất rộng rãi trên khắp thế giới; Úc, Mỹ, Trung Quốc, Peru, Án Độ là những nước sản xuất kẽm hàng đầu Mỗi năm ước tính thể giới sản xuất và tiêu thụ khoảng 12 triệu tấn kẽm 1.1.2 Tính chất vật lý của kẽm Ở dạng đơn chất kẽm có màu trắng bạc, nhưng để trong không khí âm bị phủ một lớp oxit mong Một số hằng số vật lý quan trọng của kẽm được trinh bay 6 bang 1 Bảng 1 Một số hằng số vật lý quan trọng của kẽm Kém (Zn) Khỗi lượng riêng (g/cm”) 7,14 Nhiệt độ nóng chảy(Tnc, °C) 419 Nhiệt độ sôi (Ts, °C) 907 D6 dan dién (so voi Hg = 1) 16 Độ âm điện 1,6

Nhiệt thăng hoa (KJ/ mol) 140

Bán kính nguyên tir (A°) 1,39

Thế ion hóa (eV) 9,391

Trang 13

Vì ở nhiệt độ thường, Zn khá ròn, nên không kéo dài được, nhưng khi

đun nóng đến 100-150C lại dẻo và dai, khi đung nóng đến 200C lại có thể

tán được thành bột

Về độc tính, Zn ở trạng thái rắn không độc, nhưng hơi của ZnO lại rất độc, còn các hợp chất khác của Zn lại không độc 1.1.3 Tính chất hóa học của kẽm 1.1.3.1 Kẽm đơn chất Kẽm là nguyên tố kim loại trung bình, khi đốt nóng kẽm tham gia nhiều phản ứng Phản ứng với oxi khi bị đun nóng, tạo ra kẽm oxIt ÚC 22n + O; ———> 2ZnO Phản ứng với các phi kim như lưu huỳnh, selen, telu, halogen tao mudi tương ứng ÚC Zn +S — ZnS Zn + Ch > ZnCl, Khi nung kẽm trong luồng hơi nước tạo ra kẽm oxit 0, Zn + HO) ——> ZnO + H, Kém tan trong dung dịch kiềm đặc nóng tạo ra zincat Zn + 2NaOH — Na;ZnO; + H; Natri zincat

Các zincat chỉ tồn tại trong dung dịch kiềm dư vì NazZnO; bị thủy phân mạnh như NaAlOs, do đó trong dung dịch nước không phải là Na;ZnO; mà là

Trang 14

Zn + 2HCI — ZnCl + Hot

Zn + H,SO, (oaing) > ZnSO, + Hot

Với H;SO¿ đặc nóng, Zn phản ứng tạo SO; và S, còn H;SO¿ đặc nguội tạo HạS

0, C

Zn + 2H,SO,/(đặc ——» ZnSO, + SO;z† + 2H;O

0,

3Zn + 4H;SO,(đặc) —> 3ZnSO,+ § + 4H;O

4Zn + 5H;SO/ (đặc) => 4ZnSO, + H;S5† + 4H,O Kẽm tác dụng với HNO; đặc ngoài tạo NO; hay NO còn tạo NO, nếu

là HNO: loãng tạo muối amoni

Zn + 4HNO:(đặc) > Zn(NO;; + 2NO¿† + 2H;O 4Zn + 10HNO; — 4Zn(NO3) + NHsNO;+ 3H,O Ion NO; dong vai trò là chất oxi hóa, trong môi trường axit tạo ra ion NH,’, còn trong môi trường kiềm, ion NOs sẽ bị kẽm khử thành amoniac

4Zn + NO; + 7OH — 4ZnO;” + NH;† + 2H;O

1.1.3.2.Một số hợp chất của kẽm

Kém oxit ZnO

Kẽm oxit màu trắng, khi đun nóng đến 250°C chuyển sang màu vàng

chanh, khi để nguội lại trở về màu ban đầu, nung đến 1950°C thì bị phân hủy

thành nguyên tố Hơi ZnO rất độc

1950°C

2Zn0 ——> 2Zn + Ort

Kém oxit là chất lưỡng tính, trong dung dịch axit tạo muối clorua, sunfat, còn trong dung dịch kiềm dư tạo zincat

ZnO + H;§SO, -> ZnSO, + HạO

ZnO + 2NaOH — NaZnO, + H,O

Kém oxit bi hiđro hoặc cacbon khử thành kim loại ở nhiệt độ cao

Trang 15

300°C ZnO + Hạ ——> Zn + HO 300°C ZnO + C —> Zn + COT ZnO được điều chế bằng cách nung muối cacbonat, nitrat kẽm trong không khí ÚC ZnCO; ———> ZnO + CO;† Kếm hidroxit Zn(OH);

Kém hidroxit là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước, có tính lưỡng tính, tan trong axit và kiềm

Zn(OH); + H;SO¿, —> ZnSO¿, + 2HạO

Zn(OH); + 2KOH — K,[Zn(OH),]

Zn(OH), tan trong dung dich amoniac do tạo ra phức chất

Zn(OH), + 4NH; — [Zn(NH;);](OH);

Zn(OH); được tạo ra khi cho dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối kẽm, kết tủa tan trong kiềm dư

ZnSO, + 2NaOH — Zn(OH);| + Na;SO¿

Một số muỗi kẽm

ZnCl; khan là chất bột trắng, rất háo nước, được điều chế bằng cách

đun nóng muối kép ZnC1;.3NH,Cl trong luồng khí hiđro clorua khô 0

ZnCl3.3NH4Cl —=> ZnCl + 3NH,CI

ZnS là chất rắn màu trắng, được tạo ra khi cho H;S qua dung dịch muối kẽm trong môi trường kiềm

Na;ZnO; + 2H;S — NaS + ZnS| + 2H,O

ZnS được dùng để chế tạo sơn khoáng màu trắng thường dùng dưới dạng hỗn hợp với BaSO¿ gọi là litopon Loại sơn này không bị hóa đen bởi HS và được điều chế theo phan ứng

Trang 16

ZnSO¿ + BaS -—> BaSOu| + ZnSỊ

ZnSO, 1a tinh thé mau trang, dễ tan trong nước, được điều chế bằng cach cho vỏ bào kẽm tan trong dung dịch H;SO¿ loãng, hoặc nung ZnS trong

không khí

Zn + H,SO, — ZnSO, + Hp ÚC

ZnS + 2O; ——> ZnSO¿

1.1.3.3 Tinh chat cia cation Zn”*

Dung dịch nước của ion Zn”” không màu, có phản ứng axit yếu

Zn”" + HạO ZnOH* + H Ig*B = -7,7

Zn"h+2HO “` ZnOH; + 2H Ig*B = -16,8 Zn* +3H,O >= [Zn(OH);) + 3H Ig*B = -28,3

Zn* +4H,0 =— [ZnOH,}Ÿ + 4H! Ig*B = -41,0

Khi kiềm héa dung dich Zn** 0,1M dén pH = 6 sẽ có kết tủa trắng

Zn(OH), tan trong kiém du & pH = 14 cho ion ZnO,” khéng mau Thuc tế dé

kết tia dugce Zn(OH), tir dung dich Zn** 0,1M thi Coy > 10° hay pH > 6 Khi kiềm hoa dung dich Zn** bằng NH; thì mới đầu có kết tủa trắng

của hiđroxit sau đó kết tủa tan do tạo phức amin Zn(NH)¿””

Zn” + 2NH; + 2HạO — Zn(OH); | + 2NH,*

Zn(OH)) + 2NH,* + 2NH; > Zn(NH;)“ + 2H;O

1.1.4 Khả năng tạo phức của kẽm

Zn” tạo được nhiều phức chất khác nhau:

Phức ít bền: phức với axetat, clorua, florua, thioxianat, tatrat

Trang 17

Zn” tạo hợp chất nội phức có màu với nhiều thuốc thử hữu cơ được

dùng trong định lượng trắc quang Zn”: o-phenantrolin, PAN, PAR, 2-

naphtol, Murexit, Dithizon, Xilen da cam, Metyl thymol xanh, Eriocrom đen T

Một số phức của kẽm với thuốc thử hữu cơ được dùng trong phân tích

trắc quang:

Cation kẽm có khả năng tạo phức tỷ lệ 1:2 với Eriocrom đen T, khoảng pH tối ưu là 8,5 + I1, bước sóng cực đại của phức Zn(II) — EBT: 553 nm, khoảng nồng độ kẽm tuân theo định luật Beer: (0,2 = 6,4).10°M

Cation kém tao phức tỷ lệ I:1 với Xilen da cam ở pH = 5,7 + 6 môi trường axetat, bước sóng cực đại là: 570 nm, khoáng nồng độ kẽm tuân theo định luật Beer: (0,98 + 1,38).10°M

1.1.5 Một số phương pháp xác định kẽm

Có nhiều phương pháp phân tích để xác định kẽm:

Phương pháp hóa học: Phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phân tích thé tích (phương pháp chuẩn độ oxi hóa - khử, phương pháp

chuẩn độ complexon, phương pháp chuẩn độ kết tủa .)

Phương pháp phân tích công cụ:

Phương pháp phân tích điện hóa: Phương pháp cực phổ, phương pháp Von — ampe hòa tan, phương pháp Von — ampe hòa tan hấp thụ

Phương pháp quang học: Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS, phương pháp trắc quang

Phương pháp chiết và sắc kí

Các phương pháp hóa học chỉ cho kết quả chính xác khi hàm lượng kẽm đủ lớn Để xác định các nguyên tố vi lượng thì phương pháp phân tích công cụ tỏ ra hữu hiệu hơn Các phương pháp phân tích điện hóa, phương

Trang 18

pháp quang phổ, có độ chon lọc cao, độ nhạy cao, cho kết quả phân tích tốt nhưng đòi hỏi trang thiết bị giá thành lớn và kĩ thuật phân tích cao Phương pháp trắc quang dễ tiến hành hơn với những trang thiết bị thông thường và cũng cho kết quả có độ chính xác khá cao, nên nó trở thành phương pháp phổ biến đề định lượng các nguyên tố

1.1.5.1 Phương pháp hóa học

Có nhiều phương pháp hóa học đề xác định kẽm, dưới đây tôi trình bay hai phương pháp được sử dụng phô biến nhất

Phương pháp chuẩn độ complexon

Dựa vào phán ứng tạo phức của EDTA với các ion kim loại để định lượng các kim loại đó Để xác định điểm dừng trong chuẩn độ complexon, thường dùng các chất chỉ thị màu kim loại (Eriocrom đen T, PAR, PAN, Xilen đa cam, Murexit ) đó là các thuốc nhuộm hữu cơ tạo được với ion kim loại phức có màu đặc trưng, khác với màu của chất chỉ thị Điểm đừng chuẩn

độ được xác định dựa vào sự đổi màu của phức chất sang màu của chất chỉ thị

Chuẩn độ dung dịch Zn” với EDTA chỉ thi Eriocrom den T trong môi trường đệm NH„CI + NH; ở pH = 9, tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu đỏ vang của phức sang màu xanh của chỉ thị Eriocrom đen T

Phương pháp chuẩn độ kết tủa

Dựa vào phản ứng kết tủa của ion kim loại với thuốc thử để định lượng

kim loại đó

Xác định Zn” bằng kali feroxianua Ku[Fe(CN)s] trong môi trường

Trang 19

ở đây cặp ferixianua- feroxianua quyết định thế của hệ

[Fe(CN)]* + e [Fe(CN),]*” E° = 0,36 V

Trước điểm tương đương nồng độ feroxianua thấp, thế của hệ lớn, diphenylamin tồn tại dưới dạng oxi hóa có màu xanh Sau tương đương khi có dư feroxianua thế của hệ giảm và điphenylamin chuyển sang dạng khử không

màu

1.1.5.2 Phương pháp phân tích công cụ

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS là một trong những phương pháp hiện đại được ứng dụng phô biến trong các phòng thí nghiệm phân tích Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào khả năng hấp thụ bức xạ đặc trưng của các nguyên tử ở trạng thái hơi tự do Phương pháp này xác định

được hầu hết các kim loại trong mẫu sau khi đã chuyển chúng về dạng dung

dịch Ưu điểm là có độ nhạy và độ chọn lọc rất cao, được dùng rộng rãi để xác

định lượng vết các kim loại; đặc biệt là trong phân tích các nguyên tố vi lượng

trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp và kiểm tra các hợp

chất có độ tỉnh khiết cao Nhược điểm là cần trang bị hệ thống máy móc rất

đắt tiền, yêu cầu người thực hiện có kỹ thuật phân tích cao, dung cụ hóa chất

dùng trong phép đo phải có độ tỉnh khiết cao Nhược điểm chính của phương

pháp này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu Kẽm được xác định bằng AAS trong ngọn lửa không khí - axetilen ở bước sóng

213,9 nm

Phương pháp trắc quang

Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào khả năng tạo phức màu

của các nguyên tố cần xác định với thuốc thử thích hợp và đo độ hấp thụ

quang của phức đó Đây là phương pháp được sử dụng phố biến nhất trong

Trang 20

các phương pháp phân tích hóa lí Bằng phương pháp này có thể định lượng

nhanh chóng, đơn giản với độ nhạy và độ chính xác khá cao, giới hạn phát

hiện lên đến 10° + 107M

Xác định Zn(II) bằng thuốc thử PAR ở pH = 8 trong môi trường mixen trung tính là chất hoạt động bề mặt Triton X-100 Phức có cực đại hấp thụ ở

493 nm, hệ số hấp thụ phân tử của phức e = 77728 l/mol.em Khoảng tuyến

tính của Zn(II) là 0,18-2,0 ng/ul Phương pháp này đã được ứng dụng thành công để xác định Zn(II) trong mẫu thuốc nhỏ mắt và mẫu insulin với kết quả

tốt

1.1.6 Vai trò sinh học và ứng dụng của kẽm

1.1.6.1 Vai trò sinh học của kẽm

Kẽm là nguyên tố cần thiết dé duy tri sự sống của con người và động thực vật Kẽm chỉ đứng sau sắt trong số những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể con người Nó tham gia vào việc tạo trên 200 enzym khác nhau và phần lớn những enzym này đều đóng vai trò quan trọng đối với các hoạt động của cơ thể - điều hòa chuyển hóa lipit, ngăn ngừa mỡ hóa gan, tham gia vào chức phận tạo máu; kẽm đặc biệt cần thiết cho sự ổn định màng và biệt hóa tế bào Kẽm khơng chỉ là khống chất cần thiết cho mọi chức năng hoạt động

của cơ thể mà nó còn giúp ngăn ngừa mụn, bệnh Alzheimer, động kinh, vậy

nến Không có kẽm thì tất cả các chức năng của cơ thể sẽ khó hoạt động Thiếu kẽm gây mắt cân bằng lượng đường trong máu, tỷ lệ trao đổi chất diễn ra chậm, nhận thức kém về mùi vị, hương vị; sự phân chia tế bào, tổng hợp DNA và sao chép tế bào bị suy yếu, tốc độ hấp thu các axit amin giảm và quá trình tổng hợp trytophan của cơ thê cũng bị ảnh hưởng

Kẽm giúp tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể với bệnh cảm lạnh, các nhà nghiên cứu cho rằng thuốc kẽm có thể giúp cắt giảm sự tồn tại của một sô virus xuông một nửa Ở các nghiên cứu khác nhau kẽm cũng được

Trang 21

sử dụng trong điều trị vết thương, ngăn ngừa tiêu chảy và làm chậm thoái hóa điểm vàng

Kẽm bắt đầu gây ngộ độc khi nồng độ vượt quá 1 ppm, gây mất cân

bằng tiêu hóa, ánh hưởng tới dạ dày, gan và hệ bài tiết

1.1.6.2 Ứng dụng của kẽm

Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm,

đồng Nó được sử dụng để mạ kim loại như thép chống gi, làm các hợp kim như đồng thau, sử dụng trong đúc khuôn, kẽm cuộn dùng làm vỏ pin

Các hợp chất của kẽm cũng có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong công nghiệp Kẽm oxit được sử dụng rộng rãi nhất: tạo nền trắng trong sản xuất sơn, làm chất hoạt hóa trong công nghiệp ô tô, làm thuốc mỡ, thuốc chống nắng bôi da Clorua kẽm làm chất khử mùi và bảo quản gỗ Sulfua kẽm được sử dụng làm chất lân quang để phủ lên kim đồng hồ hay các đồ vật khác cần phát sáng trong bóng tối Methyl kẽm (Zn(CH;);) dùng trong phản ứng tổng hợp hữu cơ Stearat kẽm làm chất độn trong sản xuất chất dẻo từ dầu mo

1.2 Thuốc thử Murexit

1.2.1 Cấu tạo và tính chất của Murexit

Công thức phân tử: CaHxO,Ns.NH¿

Công thức câu tạo:

Murexit (MUR) có tên gọi là amino purpurate, amino axit purpurate

Khối lượng phân tử: M = 284,19 (đv.C)

Trang 22

MUR là tỉnh thể dạng bột màu đỏ tía, có màu xanh sáng khi bị ánh sáng chiếu vào Nó không bị nóng chảy cũng như không bị phá vỡ ở nhiệt độ dưới

300°C Dung dịch với nước có màu đỏ tía, bị phai nhanh MUR tan trong

nước lạnh và etylen glycol, tan nhiều trong nước nóng và không tan trong ancol hay ete

Phương trình phân ly:

Hn =~ = 4HIn® + H* pK, =9,2

Do tim tim

Hn"” => HạIn” + H pK; = 10,9

Tim xanh tim

Ở các pH khác nhau dung dịch MUR có màu khác nhau:

pH <9: màu đỏ tím pH =9 = 11: mau tim pH > 11: mau xanh tim 1.2.2 Khả năng tạo phức của Murexit

Trong dung dịch trung tính hoặc dung dịch kiềm ion purpurate hình thành phức màu chelate với các ion kim loại như: Ca”*, Cu”, Co”, Ni”, Zn”, Ag’ | NHC Ị oH o=C C—N—C eo NHC” NG—NH⁄⁄ | | O

M la ion kim loai

Trang 23

Phức Cu”” - MUR; Co” - MUR; Ni”'- MUR; Zn”'- MUR: màu vàng

1.2.3 Ứng dụng của Murexit

Murexit được dùng làm chỉ thị kim loại trong chuẩn độ EDTA:

Người ta chuẩn độ Ca”' bằng EDTA, dùng MURIàm chỉ thị ở pH = 12; quá trình chuẩn độ kết thúc khi màu chuyên từ đỏ của phức Ca-MUR sang

màu xanh tím của chất chỉ thi MUR

Chuẩn độ trực tiếp Ni”” bang EDTA, ding MUR lam chat chi thi &

pH>10; quá trình chuẩn độ kết thúc khi màu chuyển hắn từ màu vàng của phức Ni- MUR sang màu tím của chất chỉ thị MUR

Một ứng dụng quan trọng của Murexit là đùng làm thuốc thử trong phân tích trắc quang, do có khả năng tạo phức với nhiều cation của các kim

loại như: Ca, Zn, Ni, Co, Cu, La, Tb Phức Ca(I)-MUR có màu đỏ ở pH = 11,3 voi bước sóng cực đại là 506 nm

1.3 Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch 1.3.1 Phương pháp tỷ số mol

Phương pháp tỷ số mol còn được gọi là phương pháp bão hòa, thường

được dùng để xác định thành phần của phức bền hay phức tương đối bền Bản

chất của phương pháp là xây dựng đồ thị phụ thuộc mật độ quang của phức vào sự biến đôi nồng độ của một trong hai cấu tử khi nồng độ của cấu tử kia

không đổi

Giả sử có phản ứng tạo phức: mM + nR == M,R, Đầu tiên ta chuẩn bị hai dãy dung dịch phức:

Day 1: Cụ = const, Cạ biến đổi Dãy 2: Cạ = const, Cụ biến đổi

Ta tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức trong hai dãy trên ở

điều kiện tối ưu Sau đó xây dựng đồ thị phụ thuộc của mật độ quang vào tỷ

số Cg/Cụ hoặc Cw/Ca

Trang 24

(2) (1) Cg/Cw ° Hinh 1 Dé thi xdc dinh thành phần của phức theo phương pháp tỷ số mol (1) - phức bền (2) - phức kém bền

Nếu phức bền thì đồ thị thu được là hai đường thắng cắt nhau (đường I-

hình 1) ty số nồng độ Cụ/Cạ hoặc Cg/Cụ tại điểm cắt chính là hệ số tỷ lượng

của các cấu tử tham gia phản ứng; trong đó Cụ là nồng độ kim loại, Cạ là nồng độ thuốc thử Nếu phức kém bền thì đồ thị thu được là một đường cong (đường 2- hình 1) để xác định thành phần ta vẽ hai tiếp tuyến với hai nhánh của đường cong cho cắt nhau Điểm cắt nhau tương ứng với tỷ số mol trong phản ứng tạo phức

1.3.2 Phương pháp hệ đồng phân tử

Phương pháp hệ đồng phân tử còn được gọi là phương pháp biến đổi liên tục; dựa trên việc xác định tỷ số nồng độ của các chất tác đụng tương ứng với hiệu suất cực đại của phức Giả sử có phản ứng tạo phức:

mM + nR == M„Rạ

thì một điểm cực trị xác định được sẽ ứng với nồng độ cực đại có thể có của phức M„Rạ còn vị trí trục hoành của nó có liên quan đến cách xác định các hệ số tỷ lượng m và n

Trang 25

Để tiến hành phép xác định người ta chuẩn bị dung dịch kim loại và thuốc thử có nồng độ ban đầu như nhau Cy’ = Cz’, sau đó trộn chúng theo các tỷ lệ khác nhau nhưng vẫn giữ tổng nồng độ hoặc tổng thê tích không đổi,

tức là C = Cụ + Cạ = const hoặc V = Vụi + Vạ = const Đo mật độ quang của

dãy dung dịch trong điều kiện lực ion, pH hằng định và bước sóng tối ưu Xây

dựng đồ thị phụ thuộc của mật độ quang vào tỷ số Cp/Cụ hoặc V„/Vụ hoặc Cr/(Cr + CM) AA X max CR/CM Hình 2 Đô thị xác định thành phân phúc theo phương pháp hệ đồng phân tủ (1) - phức bền (2) — phức kém bền (3) - phức rất kém bền

Nều phức bền ta thu được đồ thị là hai đường thăng cắt nhau (đường I-

hình 2) giao điểm chính là điểm cực đại Nếu phức kém bên ta thu được đồ thị

là một đường cong (đường 2- hình 2), điểm cực đại được xác định bằng cách kẻ hai tiếp tuyến với hai nhánh của đường cong, giao điểm của hai tiếp tuyến chính là điểm cực đại Điểm cực đại sẽ ứng với hệ số tỷ lượng của phản ứng tạo phức

Phương pháp này chỉ áp dụng trong trường hợp: hệ chỉ tạo một phức bền, các cầu tử M, R không phân ly, không thủy phân và không tạo các hợp

Trang 26

chất polime; kết quả chính xác cho các phức có tỷ lệ 1:1, 1:2, 1:3 Với phức có tỷ lệ cao hơn cho kết quả kém tin tưởng

1.4 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 1.4.1 Phương pháp Komar

Phương pháp này cho phép xác định chính xác hệ số hấp thụ phân tử e và hằng số cân bằng K„, của phản ứng tạo phức, dựa trên cơ sở giải phương

trình của hai ẩn số đối với hai hay nhiều thí nghiệm Phương pháp này đòi hỏi

phải biết chính xác dạng của phản ứng hay thành phần của phức được xác định một cách độc lập Giả sử phức được tạo thành theo phương trình phản ứng sau: M™ +qHR == MR””' + qH K„ (l) Nông độ ban đầu: C qc 0 0 Nông độ cân bằng: C-x q(C-x) x h Trong đó: h =[ HỶ ] Cu = C; Cur= qC [MR,] = x; [M] = C-x; [HR] = q(C-x)

Tién hanh thi nghiém voi diéu kién dau: nong độ ban đầu của các ion

kim loại và phối tử thay đối nhưng tuân theo tỷ lệ Cụạ = qCụ Các điều kiện

khác như lực ion, pH, nhiệt độ và bề dày cuvet không đổi Các thuốc thử HR và phức MR đều có màu (tức là có khả năng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng đang xét) Để đơn giản ta không ghi điện tích

Gọi enạ và eunạ lần lượt là hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử và phức

Trang 27

4 >x= () K„.(Œ,—x;)" Theo định luật cơ sở của sự hấp thụ ánh sáng thì: AA = eug.l.[HR] + euna.l.[MR,] AA = €pp.l.q(Ci-xi) + ERa.Ì.Xi ma, Ta có: (2) - oa

AA-£uLaC, — 0) Kop #uy,LC, — AA, |

VE weg ~ VE ne) ~\h "LE veg — GE np)

Tương tự với thí nghiệm thứ k ta có:

4 r qtl

AA~E yp lg Cy _ (2) "- —_ G)

VE wg —4#„p) h | L(E veg ¬ dE up)

Chia phương trình (2) cho (3) ta được:

- -

EypglC, AA, | _ AA, ~F ye lg C, [

_ up, LC, — AA, | _ AA, ~ Engl gC,

Trong đó: £uạ, C¡, Cự, AA¡, AAx được xác định từ thực nghiệm 1 AA = - Jam Dat B= A; ~ Expl gC, Ï _AA, ~ #ng1.4.C, C= nC, _n(AA, - BAA, ) * => EMRq= —— MRq LC,.(n= B) + © 7

Các giá trị euạạ tính được theo (*) là giá trị trung bình từ một số cặp thí

nghiệm ứng với nồng độ của kim loại C;, Cự thay đỗi

Trang 28

1.4.2 Phương pháp đường chuẩn

Phương pháp này xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức ew„n khi đã biết chính xác tỷ 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 của phức theo công thức: e=.^,

IC

Trang 29

CHƯƠNG 2 THUC NGHIEM

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

2.1.1 Hóa chất

Thuốc thử Murexit loại PA

Muối ZnSO,.7H;O loại PA

Muối KCI loại PA Dung dịch H;SO¿ 10% Cac dung dich HCI, NaOH đề điều chỉnh pH Muối NiCI;.6H;O Muối MgCl;.6HzO Muối CuSO,.5H;O Nước cắt 2 lần 2.1.2 Dụng cụ Cac loai pipet: 0,5 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml Buret 25 ml

Cac binh dinh mic: 25 ml, 100 ml, 250 ml

Cốc cân, bình tam giác, đũa thủy tinh, thìa thủy tinh, quá bóp, bình xịt

nước cất hai lần

2.1.3 Thiết bị nghiên cứu

Cân phân tích chính xác 10' gam

Máy quang phố UV- Vis 2450

May pH meter HM-SS 2.2 Kỹ thuật thực nghiệm

2.2.1 Pha hóa chất

Dung dich Zn** I10”M: Cân chính xác 0,072g ZnSO¿.7H;O hoa tan

hoàn toàn bằng nước cất 2 lần và định mức đến 250 ml

Trang 30

Kiểm tra lại nồng độ của Zn”” bằng phương pháp chuẩn độ với EDTA, chỉ thị eriocrom đen T trong môi trường đệm NH„C] +NH; ở pH = 9

Dung dịch thuốc thử Murexit 10M: Cân chính xác 0.071g MUR hòa

tan hoàn toàn bằng nước cắt 2 lần và định mức đến 250 mi

Dung dich KCI LM: Cân chính xác 74,55g KCI hòa tan hoàn toàn bằng

nước cất 2 lần và định mức đến 250 ml

Dung dich CuSO, 10M: Cân chính xác 0,0624g CuSO¿.5H;O, hòa tan

hoàn toàn trong cốc đong bằng nước cất 2 lần, chuyển vào bình định mức 250ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần

Dung dich NiCl, 10M: Cân chính xác 0,0237g NICI;.6HạO, hòa tan

hoàn toàn trong cốc đong bằng nước cất 2 lần, chuyến vào bình định mức

100ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần

Dung dich MgCl, 10M: Cân chính xác 0,0203g MgC];.6HO, hòa tan

hoàn toàn trong cốc đong bằng nước cất 2 lần, chuyên vào bình định mức

100ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần

2.2.2 Cách tiến hành

Dung dich Murexit

Dùng pipet hút chính xác một thê tích MUR 10M cho vào cốc, thêm chính xác dung dịch KCI IM thêm nước cất 2 lần Đặt lên máy đo pH meter, dùng đung dịch HCI hoặc NaOH đề điều chỉnh pH cần thiết Chuyển vào bình

định mức, thêm nước cất đã chỉnh pH để tráng điện cực và định mức tới vạch,

lắc đều

Dung dịch phức

Dung dịch phức được chuẩn bị như sau: Hút một lượng chính xác dung

dịch Zn“* 10M vào cốc, thêm một lugng dung dich MUR 10°M can thiét

vào cốc, cho dung dịch KCI IM để có định lực ion Thêm nước cất 2 lần, đưa

lên máy đo pH meter để điều chỉnh tới pH cần thiết nhờ dung địch HCI hoặc

Trang 31

NaOH Tráng điện cực và định mức đến vạch bằng nước cất có cùng pH, lắc đều

Tiến hành đo mật độ quang trên máy quang phố UV — Vis 2450 dé tim được ^„„„ Từ đó tìm được điều kiện tối ưu cho sự tạo phức (bước sóng tối ưu, pH tối ưu, thời gian tối ưu); các phép đo sau được nghiên cứu trong điều kiện

tối ưu

Trang 32

CHƯƠNG 3 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu của sự tạo phức 3.1.1 Khảo sát phố hấp thụ của phức Zn(I) - MUR

Để xác định bước sóng hấp thụ cực đại của phức Zn(II) — MUR tôi tiến

hành như sau: lay 0,5 ml dung dich Zn”* 10°M; 1,5 ml dung dich MUR 10°M

va 2,5 ml dung dich KCI 1M, chinh dén pH = 8, dinh mirc dén 25 ml Dung

dịch so sánh là thuốc thử MUR chuẩn bị tương tự như trên Sau đó đưa lên máy UV - Vis 2450 quét phố và đo mật độ quang của dung dịch phức và thuốc thử so với nước cất, sau đó đo mật độ quang của phức so với dung dịch

thuốc thử MUR Kết quả thu được phê như trên hình 4 0.689 T T T T 0.600Ƒ- ¬ (2) Hình 4 Phổ hấp thụ của phức Zn(1])- MUR

Đường l: Phổ hấp thụ của MUR so với nước cắt

Đường 2: Phổ hấp thụ của phức ZnŒI)- MUR so với nước cất

Đường 3: Phổ hấp thụ của phức Zn(II)- MUR so voi MUR

Trang 33

Từ hình 4 ta thấy sự chuyển dịch bước sóng của cực đại hấp thụ: AA = 528 — 468 = 60 nm

Thuốc thử Murexit hấp thụ cực đại ở bước sóng Amax = 528 nm; phic Zn(I)-MUR so với MUR hấp thụ cực đại ở bước sóng Amax=468 nm

Từ kết quả thu được ta có thể kết luận: Có sự tạo phức giữa Zn(II) với thuốc thử Murexit, bước sóng hấp thụ cực đại của phức Zn(II) - MUR là 468 nm

Trong các thí nghiệm sau tôi chọn đo mật độ quang của phức

ZnŒD- MUR so với thuốc thử Murexit ở bước sóng tối ưu (A„) là 468 nm

3.1.2 Khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào pH

Để khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào pH tôi pha dung dịch

nghiên cứu có thành phần không đổi: Czyạp = 2.10”M, Cwụạ = 6.10 M va Ckci = 0,1M Dung dịch so sánh là thuốc thử MUR chuẩn bị tương tự như

trên

Tiến hành đo mật độ quang của phức tại bước sóng 468 nm ở các pH khác nhau, pH được chỉnh trên máy đo pH meter bằng dung dịch HCI và đung

dịch NaOH Kết quả cho ở bảng 2 và hình 5

Trang 34

Bảng 2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH STT pH AA STT pH AA 1 7.0 0.131 10 9.5 0.294 2 73 0.159 in 10.0 0.271 3 7.5 0.276 12 10.5 0.246 4 7.8 0.326 13 110 0.239 5 8.0 0.337 14 11.5 0.199 6 8.3 0.331 l5 12.0 0.156 7 8.5 0.328 16 12.5 0.141 8 8.8 0.325 17 13.0 0.122 9 9.0 0.313 18 13.5 0.104 AA 0.4 0.35 0.3 0.25) 0.2 0.15 0.1 0.05 01 0 2 4 6 8 10 12 14 H 6 p

Hình 5 Đô thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào pH

Kết quả cho thấy phức hình thành tốt trong khoảng pH từ 7.8 đến 9,5 Phúc hình thành cực đại tại pH = 8 Khi pH > 10 mat độ quang giảm nhanh Vì vậy trong các thí nghiệm sau tôi chọn pH: = 8

Trang 35

3.1.3 Khảo sát khoảng thời gian tối ưu hình thành phức Zn(I)-MUR

Đề tìm thời gian tối ưu hình thành phức tôi tiến hành làm thí nghiệm

với phức có thành phần: Cz„ạp= 2.10M, Cwuạ= 6.10M và Cxcị = 0,1M Đo

mật độ quang của phức theo thời gian tại À = 468 nm và pH = 8, so với phông

là dung dịch có thành phần: Cwuạ = 6.10M; Cœ = 0,1M Kết quả cho ở bảng 3 và hình 6 Bảng 3 Sự phụ thộc mật độ quang vào thời gian t( phút) 5 10 20 30 40 50 60 AA 0.337 | 0.337 | 0.338 | 0.338 | 0.338 | 0.338 | 0.338 t( phút) 70 80 90 100 110 120 130 AA 0.337 | 0.337 | 0.336 | 0.336 | 0.336 | 0.335 | 0.335 0.35) — —= —_=»—_» i i i mm 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 Ort T T T T T T T T T T T T T 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130 t (phut)

Hinh 6 Dé thi biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian

Từ bảng kết quả và đồ thị ta thấy phức Zn (II) —- MUR hình thành nhanh

và tương đối bền theo thời gian Các thí nghiệm sau tôi chọn thời gian đo là 20 phút sau khi chỉnh pH và định mức vào bình 25 ml

Trang 36

3.2 Xác định thành phần của phức Zn(II) - MUR

Để xác định thành phần của phức tôi tiến hành nghiên cứu theo hai

phương pháp

3.2.1 Phương pháp tỷ số mol

s* Cố định nồng độ kẽm Zn(II) và thay đối nồng độ MUR

Chuẩn bị dãy dung dịch la: Czaqy = 3,2.10°M va nồng độ MUR thay

đối

Dung dịch phức được cố định lực ion bằng 2,5 ml KCI IM; điều chỉnh đến pH = 8 và định mức đến 25 mi.Tiến hành đo mật độ quang của phức so

với phông là thuốc thử MUR ở bước sóng tối ưu Ay = 468 nm Két qua thu

được như sau:

Bảng 4 Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(1]) MUR vào

Trang 37

1a AA 0.6 0.5 0.4 a 0.3 0.2 0.1 0+ 0 0.5 1 1.5 2 2.5 CMUR/CZn(I)

Hình 7 Sự phụ thuộc A4 vào tỷ số nông d6 Cyur/Czym cua day La

“> Cố định nồng độ MUR và thay đổi nồng độ kẽm ZnŒI)

Chuẩn bị dãy dung dịch Ib: Cwuạ = 3,2.10”M và nồng độ Zn(II) thay

đối

Tiến hành tương tự như dãy 1a; kết quá thu được như sau:

Bảng 5 Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(1]) -MUR vào

Trang 38

1b AA 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 16 CZn(I)/C MUR

Hình 8 Sự phụ thuộc AA_ vào tỷ số nỗng độ Cz„uV/Cuk của dấy lb

s* Qua hai dãy thí nghiệm độc lập của phương pháp tỷ số mol cho ta kết quả là kẽm Zn(II) tao phire voi Murexit theo ty 16 1:1

3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử

Trong phương pháp hệ đồng phân tử tôi tiến hành xác định thành phần

phức bằng hai day dung dich có tông nồng độ không đôi

Dãy 2a: Czuạp + Cwun = 6.10°M Day 2b: Czaan+ Cur = 6,4.10°M

Các dung dịch đều được cỗ định lực ion bằng 2,5 ml KCI 1M, điều

chỉnh đến pH = § và định mức đến 25 mi Tiến hành đo mật độ quang của phức so với phông MUR ở bước sóng tối ưu À„„ = 468 nm Kết quả thu được

như sau:

Trang 39

“+ Với dãy 2a:

Trang 40

“+ Với dãy 2b:

Bảng 7 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử của dãy 2b STT Cznan 10ỄM Cwur-10°M AA 1 12 5.2 0.232 2 1.6 4.8 0.281 3 2.0 4.4 0.336 4 2.4 4.0 0.384 5 2.8 3.6 0.437 6 3.2 3.2 0.489 7 3.6 2.8 0.413 8 4.0 2.4 0.325 9 4.4 2.0 0.271 10 4.8 1.6 0.241 11 5.2 1.2 0.215 2b _ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0+1 0 czngn)—, | 2 3 + cur

Hình 10 Đồ thị xác định thành phân phức theo phương pháp hệ đồng phân tử của dãy 2b