nghiên cứu trắc quang sự tạo phức đa ligan trong hệ 1 - (2 - pyridylazo) - 2 - naphthol (pan-2) - fe(iii) - chcl 2 cooh trong hỗn hợp dung môi nước - axeton và ứng dụng phân tích

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU TRẮC QUANG SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN TRONG HỆ 1 - (2 - PYRIDYLAZO) - 2 - NAPHTHOL (PAN-2) - Fe(III) - CHCl 2 COOH TRONG HỖN HỢP DUNG MÔI NƢỚC – AXETON VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. HỒ VIẾT QUÝ THÁI NGUYÊN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CẢM ƠN Các thí nghiệm trong luận văn đƣợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa học khoa hoá thuộc Trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên Để hoàn thành luận văn này: 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 mọi điều kiện thuận lợi, hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Xin cảm ơn tất cả những ngƣời thân trong gia đình, bạn bè, các đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 05 năm 2013 NGUYỄN TRUNG KIÊN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 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 chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thái Nguyên, tháng 05năm 2013 XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN TRUNG KIÊN XÁC NHẬN CỦA TRƢỞNG KHOA HOÁ HỌC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤ C CÁ C BẢ NG BIỂU iii DANH MỤ C CÁ C HÌ NH VẼ , ĐỒ TH iv MỞ ĐẦU 1 NHỮNG NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO ĐỀ TÀI 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ SẮT 4 1.1.1. Vị trí, cấu tạo và trạng thái oxi hoá của sắt 4 1.1.2. Tính chất vật lý của sắt 5 1.1.3. Tính chất hóa học của sắt 5 1.1.4. Một số ứng dụng của sắt 6 1.1.5. Các phƣơng pháp xác định sắt 7 1.1.6. Các phản ứng tạo phức của sắt với các thuốc thử 9 1.2. TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN-2 16 1.2.1. Cấu tạo, tính chất của PAN-2 16 1.2.2. Khả năng tạo phức của PAN-2. 17 1.3. AXIT ĐICLOAXETIC CHCl 2 COOH. 18 1.4. SỰ HÌNH THÀNH PHỨC ĐA LIGAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG HÓA PHÂN TÍCH. 20 1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHIẾT PHỨC ĐA LIGAN. 20 1.5.1. Một số vấn đề chung về chiết. 20 1.5.2. Các đặc trƣng định lƣợng của quá trình chiết 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN PHỨC ĐA LIGAN TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ 24 1.6.1. Phƣơng pháp tỷ số mol (phƣơng pháp đƣờng cong bão hoà). 24 1.6.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử mol (phƣơng pháp biến đổi liên tục - phƣơng pháp Oxtromƣxlenko - Job). 25 1.6.3. Phƣơng pháp Staric - Bacbanel (phƣơng pháp hiệu suất tƣơng đối) 26 1.6.4. Phƣơng pháp chuyển dịch cân bằng. 29 1.7. CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐA LIGAN 31 1.8. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐNH HỆ SỐ HẤP THỤ PHÂN TỬ CỦA PHỨC 33 1.8.1. Phƣơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức. 33 1.8.2. Phƣơng pháp xử lý thống kê đƣờng chuẩn. 35 1. 9. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 35 CHƢƠNG 2 : KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 40 2.1. DỤNG CỤ VÀ THIẾT B NGHIÊN CỨU. 40 2.1.1. Hóa chất…………………………………………………… 2.1.2. Dụng cụ. 40 2.1.3. Thiết bị nghiên cứu. 41 2.2. PHA CHẾ HOÁ CHẤT. 41 2.2.1. Dung dịch Fe 3+ (10 - 3 M) 41 2.2.2. Dung dịch PAN-2 (10 - 3 M). 41 2.2.3. Dung dịch CHCl 2 COOH: 1M 41 2.2.4. Các dung môi: 41 2.2.5. Các dung dịch khác: 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3. CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM. 42 2.3.1. Chuẩn bị dung dịch so sánh PAN-2 42 2.3.2. Chuẩn bị dung dịch phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH 42 2.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 43 2.4. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM. 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 44 3.1. NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH TRONG DUNG MÔI NƢỚC-AXETON. 44 3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan. 44 3.1.2. Các điều kiện tạo phức đa ligan PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH 44 3.2. XÁC ĐNH THÀNH PHẦN CỦA PHỨC. 55 3.2.1. Phƣơng pháp tỷ số mol xác định tỷ lệ Fe 3+ : PAN-2 55 3.2.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử xác định tỷ lệ Fe 3+ :PAN-2 58 3.2.3. Phƣơng pháp Staric - Bacbanel. 58 3.2.4. Phƣơng pháp chuyển dịch cân bằng xác định tỷ số Fe 3+ : CHCl 2 COO  . 64 3.3. NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TẠO PHỨC PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO - 65 3.3.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Fe 3+ và các ligan theo pH 68 3.3.2. Cơ chế tạo phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH 73 3.4. TÍNH CÁC THAM SỐ ĐNH LƢỢNG CỦA PHỨC PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO  THEO PHƢƠNG PHÁP KOMAR. 76 3.4.1. Tính hệ số hấp thụ  của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO  theo phƣơng pháp Komar. 76 3.4.2. Tính các hằng số K cb , K kb ,  của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO  theo phƣơng pháp Komar. 77 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.5. XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH ĐƢỜNG CHUẨN PHỤ THUỘC MẬT ĐỘ QUANG VÀO NỒNG ĐỘ CỦA PHỨC. 79 3.6. XÁC ĐNH HÀM LƢỢNG SẮT TRONG MẪU NHÂN TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG. 80 3.7. XÁC ĐNH HÀM LƢỢNG Fe(III) TRONG MẪU NƢỚC THẢI Ở NHÀ MÁY GANG THÉP THÁI NGUYÊN VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BỞI Fe(III) TRONG CÁC MẪU NƢỚC THẢI 81 3.7.1. Lấy mẫu 81 3.7.2. Xử lý mẫu 81 3.7.3. Phƣơng pháp phân tích 82 3.7.4. Cách tiến hành 82 3.7.5. Xác định hamg lƣợng Fe 3+ bằng phƣơng pháp thêm nhiều mẫu chuẩn trong phân tích trắc quang. 83 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Tiếng việt 92 Tiếng Anh 93 Tiếng Nga 94 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 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) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii DANH MỤ C CÁ C BẢ NG BIỂU Trang Bảng 1.1: Một số hằng số vật lí quan trọng của Fe 5 Bảng 1.2: Xác định sắt bằng phƣơng pháp trắc quang 8 Bảng 1.3: Các tham số định lƣợng phức sắt(III) - PAR 9 Bảng 1.4: Xây dựng đƣờng cong sự phụ thuộc - lgB = f(pH) 32 Bảng 3.1: Số liệu phổ hấp thụ phân tử của phức đaligan PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH 44 Bảng 3.2: Bƣớc sóng hấp thụ cực đại của PAN-2 và phức đa ligan 48 Bảng 3.3: Mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH vào tỉ lệ hỗn hợp dung môi nƣớc -axeton 49 Bảng 3.4: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH trong dung môi nƣớc hữu cơ vào pH 50 Bảng 3.5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ -CHCl 2 COOH trong hỗn hợp dung môi nƣớc – axeton vào nồng độ CHCl 2 COOH 52 Bảng 3.6: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH vào thời gian trong dung môi nƣớc – axeton 54 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH vào   3 2 Fe PAN C C 51 Bảng 3.8: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO  vào 2 3   PAN Fe C C 56 Bảng 3.9: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO  vào   3 2 Fe PAN C C 59 Bảng 3.10: Sự phụ thuộc mật độ quang vào C PAN-2 và 3 Fe C 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv Bảng 3.11: Kết quả xác định thành phần phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH 60 Bảng 3.12: Sự phụ thuộc lg igh i AA A ΔΔ Δ  vào lg(C  COOCHCl 2 ) 63 Bảng 3.13: Phần trăm các dạng tồn tại của Fe 3+ theo pH……………… 66 Bảng 3.14: Phần trăm các dạng tồn tại thuốc thử PAN (HR) theo pH 69 Bảng 3.15: Phần trăm các dạng tồn tại của CHCl 2 COOH theo pH 72 Bảng 3.16: Kết quả tính nồng độ các dạng tồn tại của ion Fe 3+ 74 Bảng 3.17: Kết quả tính - lgB 74 Bảng 3.18: Kết quả xác định  PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COO  bằng phƣơng pháp Komar ……………………………………………………………… 75 Bảng 3.19: Kết quả tính lgK cb 77 Bảng 3.20: Kết quả tính lg 77 Bảng 3.21: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH vào nồng độ của phức ……………………………………….78 Bảng 3.22: Kết quả xác định hàm lƣợng sắt trong mẫu nhân tạo bằng phƣơng pháp trắc quang 80 Bảng 3.23: Các giá trị đặc trƣng của tập số liệu thực nghiệm 81 Bảng 3.24: Giá trị độ hấp thụ quang của các dung dịch(có thêm Fe 3+ chuẩn) 84 Bảng 3.25: Phƣơng trình sự phụ thuộc độ hấp thụ quang dung dịch đo vào nồng độ Fe 3+ chuẩn cho thêm vào dung dịch và kết quả tính đƣợc hàm lƣợng Fe 3+ trong các mẫu………………………………………………………… 87 Bảng 3.26: Sai số của phép đo quang so với phép đo HTNT………………………………………………………… 87 Bảng 3.27: So sánh kết quả phân tích so với tiêu chuẩn…………………….88 [...]... Khảo sát đƣợc hiệu ứng tạo phức đơn ligan PAN -2 - Fe3+ và phức đa ligan PAN -2 - Fe3+ - CHCl2 COO - 2 Nghiên cứu khả năng tạo phức PAN -2 - Fe3+ - CHCl2 COO - trong dung môi nƣớc - axeton 3 Xác định đƣợc các điều kiện tối ƣu của sự tạo phức đa ligan PAN -2 Fe - CHCl2 COO - : 3+ 4 Xác định thành phần, cơ chế phản ứng và các tham số định lƣợng của phức trong hỗn hợp dung môi nƣớc – axeton - Bằng bốn phƣơng pháp... thuốc thử PAN -2 , phức đa ligan PAN -2 - Fe3+ - CHCl2 COOH 47 Hình 3 .2: Phổ hấp thụ phân tử của phức đa ligan PAN -2 - Fe3+ CHCl2 COOH trong các dung môi nƣớc – axeton ……………… 49 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN -2 - Fe3+ - CHCl2 COOH trong dung môi nƣớc- axeton cơ vào pH …… 51 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ CHCl2 COOH ... PAN -2 cho các mục đính phân tích khác Qua các tài liệu đã tra cứu, cho tới nay chúng tôi thấy chƣa có tác giả nào nghiên cứu sự tạo phức đa ligan của PAN -2 - Fe3+ - CHCl2 COO - bằng phƣơng trắc quang Vì vậy chúng tôi quyết định nghiên cứu sự tạo phức đa ligan giữa Fe(III), thuốc thử PAN -2 và CHCl2 COOH ) bằng phƣơng pháp trắc quang 1. 3 AXIT ĐICLOAXETIC CHCl2 COOH Axit đicloaxetic CHCl2 COOH là tinh thể màu... '' Nghiên cứu trắc quang sự tạo phức đa ligan trong hệ 1 - (2 - pyridylazo) - 2 naphthol (PAN -2 ) - Fe(III) - CHCl2 COOH và khả năng ứng dụng phân tích '' để làm luận văn thạc sĩ với hi vọng tìm đƣợc phƣơng pháp xác định hàm lƣợng sắt có độ chọn lọc và độ nhạy thoả mãn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 NHỮNG NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO ĐỀ TÀI 1 Khảo sát đƣợc hiệu ứng. .. – benzenazo axit (TPBA) Thuốc thử tạo phức với Fe3+ ở pH = 4,4 Phức có màu đỏ nâu, max = 525 nm,  = 422 0 Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng để xác định Fe3+ trong các mẫu phức tạp nhƣ các loại đất và để xác định Fe3+ khi có mặt Fe2+ 1. 2 TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN - 2 1. 2 .1 Cấu tạo, tính chất của PAN -2 Thuốc thử 1 - ( 2- pyridylazo) - 2 naphthol (PAN -2 ) : Số hóa bởi Trung tâm Học liệu... của chúng trong hệ PAN -2 – Me - CHCl2 COOH là khác nhau 1. 4 SỰ HÌNH THÀNH PHỨC ĐA LIGAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG HÓA PHÂN TÍCH Trong những năm gần đây, ngƣời ta đã chứng minh rằng: Đa số các nguyên tố, thực tế không những tồn tại ở dạng phức đơn ligan mà tồn tại phổ biến ở dạng phức hỗn hợp ( phức đa kim loại hoặc đa ligan) và phức đa ligan là một dạng tồn tại xác suất nhất của các ion trong dung dịch... http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 0 – 8ppm Phƣơng pháp xác định sắt này khá chọn lọc và có tính ổn định cao (Phức bền trong khoảng 1 tuần) Còn đối với thuốc thử di - 2 - pyridylketoxim đƣợc sử dụng để xác định Fe2+ N N N OH Phức tạo thành bền có max = 534nm trong môi trƣờng kiềm pH = 10 ,5 - 13 ,5 và  = 15 00 Phức tạo thành theo tỷ lệ Fe: R là 1: 3 và độ nhạy theo là 2, 7 x 10 -6 mg/ml c) Thuốc thử 1 - 5 - bromua - 2 -. .. Thái Nguyên 1: 2 18 ,7 1: 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 720 Các tham số định lƣợng của phức đơn li gan Fe3+ - PAR trong các công trình cho kết quả không giống nhau đặc biệt là các giá trị ởmax, ε hoặc chƣa đủ giá trị hằng số bền 2 Thuốc thử 1 - (2 - pyridylyzo) - 2 - napthol (PAN -2 ) Thuốc thử (PAN -2 ) thƣờng tạo phức với sắt (Fe3+) trong môi trƣờng pH khoảng (6  8), phức bền theo thời gian Phức có thành... 3-9 1 năm Không 2, 2’ ,2 ’ – terpyridyl 0,005 5 52 3 - 10 1 năm Không 3,5 - đisunfonyl 0, 015 610 2, 7 - 3,7 1 – 2 tuần Không 0, 014 540 7 - 12 Vài giờ Không ferron Marcapto axetic axit Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 Muối nitro – R 0.0 023 720 3,9 - 5 ,1 6 giờ Không o – phenaltrolin 0,007 508 2- 9 1 ngày Không Axit salixylic 0,03 520 2, 5 - 2, 7 2 –3 ngày Có Axit... = 1, 9 N = N N NH+ HO HO pK2 = 12 ,2 N = N N OSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 1. 2. 2 Khả năng tạo phức của PAN -2 PAN -2 là một thuốc thử đơn bazơ tam phối vị, các phức tạo đƣợc với nó có khả năng chiết và làm giàu trong dung môi hữu cơ nhƣ CCl4, CHCl3 , iso amylic, isobutylic, n - amylic, n - butylic PAN -2 có thể tạo phức bền với rất nhiều kim loại cho phức . nghiên cứu. 41 2. 2. PHA CHẾ HOÁ CHẤT. 41 2. 2 .1. Dung dịch Fe 3+ (10 - 3 M) 41 2. 2 .2. Dung dịch PAN -2 (10 - 3 M). 41 2. 2.3. Dung dịch CHCl 2 COOH: 1M 41 2. 2.4. Các dung môi: 41 2. 2.5. Các dung. LIGAN PAN -2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH TRONG DUNG MÔI NƢỚC -AXETON. 44 3 .1. 1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan. 44 3 .1. 2. Các điều kiện tạo phức đa ligan PAN -2 - Fe 3+ - CHCl 2 COOH 44 3 .2. XÁC. tài '' Nghiên cứu trắc quang sự tạo phức đa ligan trong hệ 1 - (2 - pyridylazo) - 2 - naphthol (PAN -2 ) - Fe(III) - CHCl 2 COOH và khả năng ứng dụng phân tích '' để làm luận