Nghiên cứu trắc quang và chiết trắc quang sự tạo phức trong hệ 1(2 Pyridylazo) 2 NaphTol ( Pan 2) Zn (II) hỗn hợp dung môi (nước hữu cơ) và khả năng ứng dụng phân tích

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM    BÙI HOÀNG LAN NGHIÊN CỨU TRẮC QUANG VÀ CHIẾT - TRẮC QUANG SỰ TẠO PHỨC TRONG HỆ: 1-(2-PYRIDYLAZO) -2- NAPHTOL (PAN-2)-Zn(II)-HỖN HỢP DUNG MÔI (NƢỚC - HỮU CƠ) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên - Năm 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜ I CẢ M ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS.TS. Hồ Viết Quý ngƣời đã tận tâm, nhiệt tình hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tới Thầy PGS.TS Lê Hƣ̃ u Thiề ng cù ng cá c Thầy giáo, Cô giáo trong Khoa Hó a họ c Trƣờ ng ĐHSP Thá i Nguyên đã tạ o mi điu kiện thuận li , hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hc tập và thực hiện đ tài. Tôi xin cảm ơn tất cả những ngƣời thân trong gia đình và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi trong thời gian hc tập và hoàn thành luận văn. Thi Nguyên, thng 08 năm 2012 BÙI HOÀNG LAN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thái nguyên, tháng 08 năm 2012 XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN TÁC GIẢ LUẬN VĂN BÙI HOÀNG LAN XÁC NHẬN CỦA TRƢỞNG KHOA HOÁ HỌC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤ C CÁ C BẢ NG BIỂU ii DANH MỤ C CÁ C HÌ NH VẼ , Đ TH iv MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Giới thiệu chung v kẽm 3 1.1.1. Vị trí, cấu hình, trạng thái thiên nhiên 3 1.1.2. Tính chất lý hc 4 1.1.3. Tính chất hóa hc của kẽm 4 1.1.4. Tính chất sinh hc của kẽm. 6 1.1.5. Vai trò và độc tính của kẽm 7 1.2. Các phƣơng pháp xác định kẽm 8 1.2.1. Phƣơng pháp hóa hc 8 1.2.1.1. Xác định định tính 8 1.2.1.2. Phƣơng pháp phân tích khối lƣng. 9 1.2.1.3. Phƣơng pháp chuẩn độ kết tủa 9 1.2.1.4. Phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức 9 1.2.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ 10 1.2.2.1. Phƣơng pháp trắc quang và chiết trắc quang 10 1.2.2.2. Phƣơng pháp chuẩn độ trắc quang 12 1.2.2.3. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (FAAS) 12 1.2.2.4. Các phƣơng pháp khác 12 1.3. Tính chất và khả năng tạo phức của PAN 13 1.3.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN 13 1.3.2. Khả năng tạo phức của PAN 14 i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu chiết phức 16 i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.4.1. Khái niệm cơ bản v chiết 16 1.4.2. Các đặc trƣng định lƣng của quá trình chiết 18 1.4.2.1. Định luật phân bố Nernst 18 1.4.2.2. Hệ số phân bố 19 1.4.2.3. Độ chiết R% (hiệu suất chiết, % chiết) và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết 19 1.5. Các bƣớc nghiên cứu phức màu dùng trong phân tích trắc quang 21 1.5.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 21 1.5.2. Nghiên cứu các điu kiện tạo phức tối ƣu 22 1.5.2.1. Nghiên cứu khoảng thời gian tối ƣu 22 1.5.2.2. Xác định pH tối ƣu 23 1.5.2.3. Nồng độ thuốc thử và ion kim loại tối ƣu 24 1.5.2.4. Lực ion 25 1.6. Các phƣơng pháp xác định thành phần phức trong dung dịch 25 1.6.1. Phƣơng pháp tỷ số mol (phƣơng pháp đƣờng cong bão hòa) 26 1.6.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử (Phƣơng pháp biến đổi liên tục – phƣơng pháp Oxtromuxlenko) 27 1.6.3. Phƣơng pháp Staric – Bacbanel (phƣơng pháp hiệu suất tƣơng đối) 28 1.7. Cơ chế tạo thành phức đơn ligan 31 1.8. Các phƣơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 37 1.8.1. Phƣơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 37 1.8.2. Phƣơng pháp xử lý thống kê đƣờng chuẩn 37 1.9. Phƣơng pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm 38 1.9.1. Phƣơng pháp xử lí các kết quả phân tích 38 1.9.2. Phƣơng pháp xử lý thống kê đƣờng chuẩn 39 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41 2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 41 2.1.1. Hóa chất 41 2.1.2. Dụng cụ 41 i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1.3. Thiết bị nghiên cứu 42 2.2. Pha hóa chất 42 2.2.1. Dung dịch thuốc thử (PAN 10 -3 M) 42 2.2.2. Dung dịch kim loại (Zn 2+ 10 -3 M) 42 2.2.3. Dung dịch hóa chất khác 43 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm 43 2.3.1. Chuẩn bị dung dịch so sánh 43 2.3.2. Dung dịch nghiên cứu 44 3.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 44 2.4. Xử lý kết quả thực nghiệm 44 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Zn(II) – PAN 45 3.1.1. Khảo sát phổ hấp thụ phân tử của PAN 45 3.1.2. Khảo sát phổ hấp thụ phân tử của phức Zn(II) – PAN 46 3.1.3. Khảo sát dung môi chiết phức Zn(II)-PAN 49 3.1.4. Xác định thời gian lắc chiết tối ƣu 52 3.1.5. Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức Zn(II)-PAN vào thời gian sau khi chiết 53 3.1.6. Xác định pH tối ƣu 55 3.1.7. Xác định thể tích dung môi tối ƣu 56 3.1.8. Sự phụ thuộc phần trăm chiết vào số lần chiết và hệ số phân bố 58 3.1.9. Xử lý thống kê xác định phần trăm chiết 59 3.1.10. Ảnh hƣởng của lƣng dƣ thuốc thử PAN 60 3.2. Xác định thành phần của phức Zn(II)-PAN 61 3.2.1. Phƣơng pháp tỷ số mol 61 3.2.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử 64 3.2.3. Phƣơng pháp Staric-Bacbanel 66 3.2.3.1. Xác định hệ số tuyệt đối của Zn 2+ trong phức 66 3.2.3.2. Xác định hệ số của PAN trong phức. 68 i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3. Nghiên cứu cơ chế tạo phức Zn(II)-PAN 70 3.3.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Zn(II) theo pH 70 3.3.2. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của PAN theo pH. 72 3.3.3. Nghiên cứu cơ chế tạo phức PAN-Zn(II) 74 3.4. Xác định các tham số định lƣng của phức: ε, β, K p 76 3.4.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của PAN 76 3.4.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 77 3.4.2.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức theo phƣơng pháp Komar 77 3.4.2.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn 78 3.4.3. Xác định hằng số cân bằng của phức 80 3.4.4. Xác định hằng số bn điu kiện phức đơn ligan β 81 3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức màu Zn(II)- PAN 82 3.5.1. Ảnh hƣởng của ion Cd 2+ 83 3.5.2. Ảnh hƣởng của ion Bi 3+ 84 3.6. Xác định hàm lƣng kẽm trong mẫu tự tạo bằng phƣơng pháp chiết-trắc quang 84 3.7. Xác định hàm lƣng kẽm trong các mẫu thật 86 3.7.1. Lấy mẫu 86 3.7.2. Xử lý mẫu 87 3.7.3. Phƣơng pháp phân tích 87 3.7.4. Cách tiến hành 88 3.7.5. Xác định hàm lƣng Zn 2+ bằng phƣơng pháp thêm nhiu mẫu chuẩn trong phân tích chiết- trắc quang 89 KẾT LUẬN…………………………………………………………………. 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 ii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT AAS : Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử) Abs : Absorbance (Độ hấp thụ) AES : Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử) PA : Pure chemical analysis (Hoá chất sạch tinh khiết phân tích) [...]... pháp trắc quang và chiết - trắc quang là phƣơng pháp phân tích nhanh, giá thành phân tích thấp có tính thực thi cao ở Việt Nam do máy móc trang bị khá phổ biến, rẻ tiền Xuất phát từ lí do này chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu trắc quang và chiết- trắc quang sự tạo phức trong hệ: 1- (2 -pyridylazo)- 2Naphtol (PAN) - Zn( II)- Hỗn hợp dung môi (nƣớc -hữu cơ) và khả năng ứng dụng phân tích ... hóa dung dịch Zn2 + 0,1M đến pH = 6 sẽ có kết tủa trắng Zn( OH )2 tan trong kiềm dƣ ở pH = 14 cho ion ZnO 22- không màu Khi kiềm hóa dung dịch Zn2 + bằng NH3 thì mới bắt đầu có kết tủa trắng hidroxit và sau đó kết tủa tan ra tạo phức amin Zn2 + + 2NH3 + 2H2O → Zn( OH )2 ↓ + 2NH4+ Zn( OH )2 + 2NH4+ + 2NH3 → Zn( NH3) 42+ + 2H2O 1.1.3 .2 Tính chất tạo phức Zn2 + tạo đƣợc nhiều phức chất khác nhau Phức ít bền: phức. .. thụ phân tử của phức Zn( II) -PAN trong các dung môi hữu cơ khác nhau 51 Bảng 3.6: Sự phụ thuộc mất độ quang của phức Zn( II) -PAN vào thời gian lắc chiết 52 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức Zn( II) -PAN vào thời gian sau khi chiết 54 Bảng 3.8: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức vào pH 55 Bảng 3.9: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức vào thể tích. .. tích dung môi chiết 57 Bảng 3.10: Sự phụ thuộc phần trăm chiết của phức vào số lần chiết 58 Bảng 3.11: Sự lặp lại của % chiết phức Zn( II) -PAN 59 Bảng 3. 12: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của dung dịch phức Zn( II) -PAN vào lƣợng dƣ PAN 60 Bảng 3.13: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức Zn( II) -PAN vào nồng độ PAN 62 Bảng 3.14: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang. .. dung môi nƣớc và dung môi hữu cơ) Khi đó chất A sẽ phân bố giữa hai dung môi đó và một cân bằng đƣợc thiết lập: An ⇌ Ao Với (o): dung môi hữu cơ; (n): dung môi nƣớc Sự chuyển chất tan từ dung môi này sang dung môi khác không trộn lẫn gọi là sự chiết 1.4 .2 Các đặc trưng định lượng của quá trình chiết 1.4 .2. 1 Định luật phân bố Nernst Quá trình chiết là quá trình tách và phân chia dựa vào sự phân bố khác... gây đau dạ dày do hình thành ZnCl2 trong dịch vị dạ dày, kẽm dƣ cũng gây hại thận, gan… 1 .2 Các phƣơng pháp xác định kẽm [10], [23 ], [26 ], [27 ] 1 .2. 1 Phương pháp hóa học 1 .2. 1.1 Xác định định tính * Phản ứng với K4[Fe(CN)6 ]2: ion Zn2 + tạo với ion Fe(CN)64- kết tủa trắng K 2Zn3 [Fe(CN)6 ]2: 3Zn2 + + 2 Fe(CN)64- + 2K+ → K 2Zn3 [Fe(CN)6 ]2 ↓ Phản ứng phải đƣợc thực hiện trong môi trƣờng có pH ≤ 7, ở pH cao... sỹ Nội dung nghiên cứu gồm các bƣớc sau:  Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn ligan trong hệ Zn( II) -PAN  Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ƣu  Xác định thành phần phức bằng các phƣơng pháp độc lập  Nghiên cứu cơ chế hình thành và chiết phức giữa Zn2 + và PAN  Xác định các tham số định lƣợng của phức hình thành  Xác định vi lƣợng ion kẽm trong mẫu tự tạo  Xác định vi lƣợng ion kẽm trong mẫu... http://www.lrc-tnu.edu.vn 21 1.5 Các bƣớc nghiên cứu phức màu dùng trong phân tích trắc quang [10], [14] 1.5.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Giả sử hiệu ứng tạo phức đơn và đa ligan xảy ra theo phƣơng trình sau: ( ể đơn giản ta bỏ qua điện tích) M + qHR ⇌ MRq + qH+ (1 ) Kcb M + qHR + pHR’⇌ MRqR’p + (q+p)H+ (2 ) Kcb Ở đây HR và HR’ là các ligan Để nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn và đa ligan ngƣời ta thƣờng... cặp pin Cu - Zn; Cd -Zn; trong đó kẽm đóng vai trò là cực âm Zn + 2H+ → Zn2 + + 2H2↑ Kẽm dễ tan trong HNO3 và H2SO4 đặc nóng Zn + SO 42- + 4H+ → Zn2 + + SO2 + 2H2O 3Zn + 2NO3- + 8H+ → 3 Zn2 + + 2NO + 4H2O Khi cho HNO3 tác dụng với kẽm ta sẽ thu đƣợc nhiều sản phẩm khử khác nhau của HNO3 Tùy theo nồng độ axit, nhiệt độ, nồng độ ion kẽm mà một trong các sản phẩm khử của HNO3 (NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3) sẽ... phức Zn( II) -PAN trong các dung môi khác nhau 51 Hình 3.4: Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức Zn( II) -PAN vào thời gian lắc chiết 53 Hình 3.5: Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức Zn( II) -PAN vào thời gian 54 Hình 3.6: Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức vào pH 56 Hình 3.7: Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ quang của phức Zn( II) -PAN vào lƣợng dƣ . HOÀNG LAN NGHIÊN CỨU TRẮC QUANG VÀ CHIẾT - TRẮC QUANG SỰ TẠO PHỨC TRONG HỆ: 1- (2 -PYRIDYLAZO) -2- NAPHTOL (PAN -2) -Zn( II)-HỖN HỢP DUNG MÔI (NƢỚC - HỮU CƠ) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH . cứu: Nghiên cứu trắc quang và chiết- trắc quang sự tạo phức trong hệ: 1- (2 -pyridylazo)- 2- Naphtol (PAN) - Zn( II)- Hỗn hp dung môi (nƣớc -hữu cơ) và khả năng ứng dụng phân tích để làm đ tài. hidroxit và sau đó kết tủa tan ra tạo phức amin. Zn 2+ + 2NH 3 + 2H 2 O → Zn( OH) 2 ↓ + 2NH 4 + Zn( OH) 2 + 2NH 4 + + 2NH 3 → Zn( NH 3 ) 4 2+ + 2H 2 O 1.1.3 .2. Tính chất tạo phức Zn 2+ tạo