NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA La(III) VỚI THUỐC THỬ 4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG

1 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA La(III) VỚI THUỐC THỬ 4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG Cán hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ NHƢ NGỌC Lớp: HÓA 4A CẤU TRÚC KHÓA LUẬN   MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chƣơng 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  KẾT LUẬN MỞ ĐẦU Lantan ngun tố thuộc nhóm lantan hay cịn gọi nhóm nguyên tố họ đất Tuy thuộc vào nhóm ngun tố đất lại khơng hiếm, có sẵn với lượng tương đối lớn ngày có nhiều ứng dụng đời sống công nghiệp Ngày nay, việc sử dụng lantan hợp chất ngày phát triển với phát triển khoa học – cơng nghệ, có nhiều phương pháp xác định lantan như: Chƣơng 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lƣợc NTĐH nguyên tố lantan 1.1.1 Sơ lược NTĐH 1.1.2 Trạng thái tự nhiên lantan 1.1.3 Vị trí, cấu tạo tính chất lantan 1.1.4 Một số hợp chất lantan 1.1.5 Điều chế ứng dụng 1.1.6 Khả tạo phức lantan với phối tử 1.2 Thuốc thử 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin 1.2.1 Cấu tạo, tính chất 3-CH3-PAR 1.2.2 Khả tạo phức 3-CH3-PAR ứng dụng phân tích Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Một số phƣơng pháp trắc quang xác định thành phần phức 2.1.1 Phương pháp tỉ số mol 2.1.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 2.1.3 Phương pháp hiệu suất tương đối Staric – Bacbanen 2.2 Cơ chế tạo phức đơn phối tử thuốc thử với ion kim loại 2.3 Phƣơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam ɛ 2.4 Kỹ thuật thực nghiệm 2.4.1 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 2.4.2 Hóa chất 2.4.3 Cách tiến hành thí nghiệm Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát điều kiện tạo phức tối ƣu La(III) với – CH3 – PAR 3.1.1 Phổ hấp thụ thuốc thử phức ∆A 3-CH3-PAR La(III)-(3-CH3-PAR) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 λ(nm) 0.0 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 Hình 3.1 Phổ hấp thụ thuốc thử 3-CH3-PAR phức La(III)-(3-CH3-PAR) Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát điều kiện tạo phức tối ƣu La(III) với – CH3 – PAR 3.1.1 Phổ hấp thụ thuốc thử phức Ở điều điều kiện pH =10:  Dung dịch phức La(III) – (3-CH3-PAR) có λmax = 490nm  Dung dịch thuốc thử 3-CH3-PAR có λmax = 414nm Nhƣ có tạo phức La(III) 3-CH3-PAR Chọn giá trị λ= 490 nm để nghiên cứu Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát điều kiện tạo phức tối ƣu La(III) với – CH3 – PAR 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH ∆A 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 pH 0.0 10 11 12 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức vào pH Qua đồ thị ta thấy mật độ quang phức ổn định có cực đại khoảng pH từ 8,5– 11,0 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát điều kiện tạo phức tối ƣu La(III) với – CH3 – PAR 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức theo thời gian ∆A A 0.440 0.435 t (phút) 0.430 10 20 30 40 50 60 Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức theo thời gian Kết cho ta thấy phức tạo thành La(III) 3-CH3-PAR có mật độ quang ổn định sau 10 phút bền theo thời gian Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.2 Xác định thành phần phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.2.3 Phƣơng pháp Staric - Bacbanen Dãy 1: [3-CH3-PAR] = const = 4.10-5 M, [La(III)] tăng dần Ta thấy hàm số ΔAi/CLa(III) = f(ΔAi/ΔAgh) đƣờng thẳng m = 1, hay phức tạo thành đơn nhân Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ΔAi/CLa(III) = f(ΔAi/ΔAgh) Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.2 Xác định thành phần phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.2.3 Phƣơng pháp Staric - Bacbanen Dãy 2: [La(III)] = const= 2.10-5 M , [3-CH3-PAR] tăng dần ∆Ai/CTT.10-5 Đồ thị hàm số đƣờng cong có 0.114 0.112 cực đại ứng với ΔAi/ΔAgh = 0,513 Hệ số 0.110 n tính theo công thức: 0.108 0.106 n 0.104 0.102 0.100 1  2 ΔA  0,513 i 1 ΔA gh ∆Ai/∆Agh 0.098 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ΔAi/CTT = f(ΔAi/ΔAgh) Kết nghiên cứu thành phần phức cho tỉ lệ La(III) : (3-CH3-PAR) : phức tạo thành phức đơn nhân Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.2 Xác định thành phần phức La(III) với 3-CH3-PAR Vậy, qua nghiên cứu tạo phức La(III) với 4-(3metyl-2-pyridylazo)rezocxin theo phương pháp tỉ số mol, hệ đồng phân tử gam phương pháp Straric Bacbanen, kết luận rằng:  Phức tạo thành phức đơn nhân  Tỉ lệ tạo phức: La(III) : (3-CH3-PAR) = : Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.1 Giản đồ phân bố dạng tồn La(III) theo pH Trong dung dịch La(III) bị thủy phân nấc theo phƣơng trình : La3+ + H2O  La(OH)2+ + H+ Ka = 10-8,14 2+ La(OH) 3+ La % 100 80 60 40 20 pH 10 12 14 16 Hình 3.9 Giản đồ phân bố dạng tồn La(III) theo pH Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.2 Giản đồ phân bố dạng tồn 3-CH3-PAR theo pH Thuốc thử 3-CH3-PAR tan nƣớc tồn cân sau: H3R+  H2R + H+ H2R  HR- + H+ HR-  R2- + H+ K0 = 10-4,3 K1 = 10-6,8 K2 = 10-11,95 % (1) 100 (4) (3) (2) 80 (1) % H2R (2) % H3R+ (3) % HR(4) % R2- 60 40 20 pH 10 12 14 Hình 3.10 Giản đồ phân bố dạng tồn 3-CH3-PAR theo pH Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.3 Cơ chế tạo phức La(III)-(3-CH3-PAR) Sử dụng đoạn tuyến tính đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức La(III)-(3-CH3-PAR) vào pH xác định giá trị: Ck, (CR – 2Ck), (-lgB) Dựa vào đồ thị, ta thấy -lgB 13.5 13.0 12.5 (2) 3+ (1) La 2+ (2) La(OH) (1) 12.0 đƣờng có dạng thẳng, có tg nguyên dƣơng nhƣng đƣờng (1) có i bé đƣờng (2) nên ta 11.5 11.0 chọn đƣờng có i = làm dạng 10.5 10.0 tồn chủ yếu 9.5 9.0 8.5 pH 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -lgB = f(pH) tg = (-lgB) = qn ≈ pH Suy ra: n = Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.3 Cơ chế tạo phức La(III)-(3-CH3-PAR) * Từ đó, rút kết luận: - Dạng ion kim loại vào phức La3+ - Dạng thuốc thử 3-CH3-PAR vào phức R2- Vậy tơi dự đốn cơng thức phức là: Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.4 Xác định số Kp, Kh, β phức theo phƣơng pháp K omar ứng tạo phức: Phản La(OH)2+ + 2HR-  LaR2 2- + H+ + H2O , Kp Cân xác định số bền phức [LaR -2 ]  La3+ + 2R2-  LaR2 22- [La 3+ ].[R ] Ta có: 3+ [La ] = CLa3+ - Ck 1+K a h -1 [CLa3+ - Ck ] K a [La(OH) ] = -1 1+K a h h 2+ C3-CH3 -PAR - 2.Ck K1.K [R ] = h ( 1+ K -1.h + K1.h -1 + K1.K h -2 ) 2- (C3-CH3 -PAR - 2.Ck ) K1 [HR ] = h ( 1+ K -1.h + K1.h -1 + K1.K h -2 ) - Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.4 Xác định số Kp, Kh, β phức theo phƣơng pháp Komar Bảng 3.13 Kết tính Kkb, lgKp lg phức LaR22pH 6,03 6,21 6,62 6,83 7,03 Ck.105 (M) 0,45 0,86 1,37 1,53 1,68 [La3+] (M) 1,54.10-5 1,13.10-5 6,12.10-6 4,53.10-6 3,00.10-6 [La(OH)2+](M) 1,11.10-7 1,29.10-7 1,77.10-7 2,07.10-7 2,17.10-7 [HR-] (M) 4,17.10-6 4,53.10-6 4,86.10-6 4,73.10-6 3,94.10-6 [R2-] (M) 4,68.10-12 8,06.10-12 2,17.10-11 3,35.10-11 4,42.10-11 lgKp 6,38 6,32 5,92 5,72 5.70 lg 22,14 22,08 21,68 21,48 21,46 * Xử lí thống kê (với độ tin cậy 0,95), ta đƣợc kết : lgK p  6,01  0,40; lgβ  21,77  0,40 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.5 Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) phức theo phƣơng pháp Komar Chuẩn bị dãy dung dịch phức có C3-CH3 -PAR = 2.CLa(III) ĐKTN: pH = 10 , λ max = 490 nm , tphản ứng = 10 phút * Tính hệ số hấp thụ phân tử gam ε phức công thức: n.(ΔA i - B.ΔA k ) ε= l.Ci (n - B) - Trong đó: l.ε MR q Ci - ΔAi  ΔAi - q.l.ε HR Ci  =  l.ε MR q Ck - ΔA k  ΔA k - q.l.ε HR Ck  q = 2; C3-CH -PAR = q+1 = B (6) 8.103 (l.cm-1.mol-1) Ci ;n= Ck Bảng 3.14 Kết xác định  phức phương pháp Komar ∆Ak= 0,435 Ci = 2,0.10-5M ∆Ai = 0,435 ∆Ak= 0,109 Ci = 1,5.10-5M ∆Ai = 0,326 ∆Ak= 0,218 Ci = 1,0.10-5M ∆Ai = 0,218 0,5.10-5M ∆Ak= 0,109 Ci = 1,5.10-5M Cặp ∆Ai = 0,326 Ck= 1,0.10-5M Cặp Ci = 1,5.10-5M Ck= 0,5.10-5M Cặp ∆Ak= 0,435 Ck= 2,0.10-5M Cặp ∆Ai = 0,218 Ck= 2,0.10-5M Cặp Ci = 1,0.10-5M ∆Ai = 0,326 Ck= Cặp Ck= 0,5.10-5M ∆Ak= 0,109 n = 0,5 B = 0,794 1 = 2,17.104 n = 3/4 B = 0,908 2 = 2,18 104 n=4 B = 1,56 3 = 2,17 104 n = 3/2 B = 1,144 4 = 2,15 104 n=2 B = 1,260 5 = 2,18.104 n=3 B = 1,441 6 = 2,17 104 * Xử lý thống kê (với độ tin cậy 0,95), ta đƣợc hệ số hấp thụ phân tử gam phức LaR22- là: ε = (2,17  0,02).104 (l.cm-1.mol-1) Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.6 Phƣơng trình đƣờng chuẩn phức La(III)-(3-CH3-PAR) Chuẩn bị dãy dung dịch phức có C3-CH3 -PAR = 2.CLa(III) ĐKTN: pH = 10 , λ max = 490 nm , tphản ứng = 10 phút Tuân theo định luật Beer y = 21230x + 0,0009 (R = 0.9995) Hình 3.13 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ La(III) KẾT LUẬN Đã tìm đƣợc điều kiện thích hợp cho tạo phức La(III) với 3-CH3–PAR: Thời gian ổn định phức màu: sau 10 phút pH tối ƣu: λmax : 8,5 ÷ 11 490 nm Cũng điều kiện thuốc thử có λmax =414 nm Bằng ba phƣơng pháp xác định thành phần phức khác nhau: phƣơng pháp tỉ số mol, phƣơng pháp hệ đồng phân tử gam phƣơng pháp Staric – Bacbanen xác định đƣợc: -Tỉ lệ tạo phức La(III) : (3–CH3–PAR) 1: - Phức tạo thành phức đơn nhân KẾT LUẬN Nghiên cứu chế phản ứng tạo phức xác định đƣợc dạng cấu tử vào phức: ion kim loại dạng La3+, thuốc thử 3-CH3-PAR dạng R2Phản ứng tạo phức : La(OH)2+ + HR-  LaR2 2- + H+ + H2O Xác định đƣợc số phức đơn phối tử: lgK p  6,01  0,40; lgβ  21,77  0,40 ε = (2,17  0,02).104 (l.cm-1.mol-1) Khoảng nồng độ phức tuân theo định luật beer (0,1 ÷4).10-5 M Phƣơng trình đƣờng chuẩn phức có dạng: y = 21230x+ 0,009 (hệ số tƣơng quan R = 0.9995) Với x nồng độ La(III) (mol/l), y mật độ quang ΔAi ...ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA La(III) VỚI THUỐC THỬ 4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG Cán hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN... LUẬN 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức La(III) với 3-CH3-PAR 3.3.3 Cơ chế tạo phức La(III)- (3-CH3-PAR) * Từ đó, rút kết luận: - Dạng ion kim loại vào phức La3+ - Dạng thuốc thử 3-CH3-PAR vào phức R2-... kiện thuốc thử có λmax =414 nm Bằng ba phƣơng pháp xác định thành phần phức khác nhau: phƣơng pháp tỉ số mol, phƣơng pháp hệ đồng phân tử gam phƣơng pháp Staric – Bacbanen xác định đƣợc: -Tỉ lệ tạo