Nghiên cứu sự tạo phức của Zn(II) với metyl thymol xanh (MTB) bằng phương pháp trắc quang

Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC NGUYỄN THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Zn(II) VỚI METYL THYMOL XANH (MTB) BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá phân tích Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Th.S PHÍ VĂN HẢI HÀ NỘI – 2009 Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CẢM ƠN! Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Thạc sĩ Phí Văn Hải, người tận tình hướng dẫn em trình thực đề tài nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tiến sĩ Trần Công Việt, thầy cô khoa Hoá học - Trường ĐHSP Hà Nội 2, bạn sinh viên nhóm tạo điều kiện giúp đỡ em để khoá luận hoàn thành Do điều kiện nghiên cứu thời gian nghiên cứu có hạn nên khoá luận không tránh khỏi thiếu sót, kính mong góp ý thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Hằng Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tạo phức Zn(II) với metyl thymol xanh (MTB) phƣơng pháp trắc quang” kết nghiên cứu riêng em Bản khóa luận hoàn thành phòng thí nghiệm Hóa Phân Tích khoa Hóa - Trường ĐHSP Hà Nội hướng dẫn Th.s Phí Văn Hải Vì em xin cam đoan kết đạt kết thực thân em, không trùng với kết tác giả khác Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội ,ngày 07 tháng 05 năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Hằng Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỤC LỤC Mở đầu Lí chọn đề tài Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chƣơng 1:Tổng quan Kim loại 1.1 Giới thiệu chung kẽm 1.2 Các phương pháp xác định kẽm 1.2.1 Phương pháp hoá học 1.2.2 Phương pháp phân tích công cụ 10 Sơ lược thuốc thử metyl thymol xanh (MTB) 12 2.1 Cấu tạo phân tử, tính chất MTB 12 2.2 Khả tạo phức MTB 13 2.3 Ứng dụng MTB 14 Các phương pháp xác định thành phần phức dung dịch 15 3.1 Phương pháp tỉ số mol 15 3.2 Phương pháp hệ đồng phân tử 16 Nghiên cứu cân tạo phức 18 4.1 Cân tạo phức hiđroxo kim loại 18 4.2 Cân thuốc thử hữu 18 Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử 19 5.1 Phương pháp Komar 19 5.2 Phương pháp đường chuẩn 21 Chƣơng 2: Thực nghiệm 22 2.1 Hoá chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 22 2.2 Kỹ thuật thực nghiệm 23 Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Chƣơng 3: Kết thảo luận 25 3.1 Nghiên cứu điều kiện tối ưu tạo phức 25 3.1.1 Khảo sát phổ hấp thụ phức Zn(II) – MTB 25 3.1.2 Khảo sát khoảng thời gian tối ưu hình thành phức Zn(II)-MTB 27 3.1.3 Khảo sát phụ thuộc mật độ quang vào pH 28 3.1.4 Khảo sát nồng độ thuốc thử tối ưu 29 3.2 Xác định thành phần phức 30 3.2.1 Phương pháp tỉ số mol 30 3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 32 3.2.3 Khoảng nồng độ phức Zn(II) - MTB tuân theo định luật Bia 34 3.3 Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức 35 3.3.1 Xác định hệ số hấp tụ mol phân tử thuốc thử MTB 590 nm 35 3.3.2 Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức theo phương pháp Komar 35 3.3.3 Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức theo phương pháp đường chuẩn 36 3.4 Giản đồ phân bố dạng tồn Zn(II) theo pH 37 3.5 Giản đồ phân bố dạng tồn MTB theo pH 40 3.6 Nghiên cứu ion cản ảnh hưởng tới phép xác định Zn(II) phương pháp trắc quang với thuốc thử MTB 42 Kết luận 46 Tài liệu tham khảo 47 Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Kẽm năm nguyên tố biết đến từ thời Trung Cổ, đến kỉ XVII - XVIII người ta sản xuất kẽm kim loại Tuy vậy, kẽm hợp chất ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Kẽm có mặt phòng thí nghiệm dạng kẽm viên, kẽm lá, kẽm bột Trong công nghiệp, kẽm dùng làm nguyên liệu để sản xuất pin, sản xuất hợp kim, dùng làm lớp phủ để bảo vệ sắt thép vỏ tàu biển, chất khử tinh chế vàng bạc ZnS dùng chế tạo sơn màu trắng gọi litopon, loại sơn không bị hoá đen H2S; ZnO dùng làm chất bột hội hoạ, dùng để pha sơn, vecni, dùng công nghiệp dệt, giày vải ZnCl2 dùng để bảo quản gỗ, tẩy lớp oxit bề mặt kim loại kĩ thuật hàn thiếc Một số hợp chất kẽm dùng y khoa kẽm oxit dùng làm phấn rôm điều chế kem bôi chữa ngứa chữa eczema, thuốc giảm đau dây thần kinh ZnSO4 dùng làm thuốc gây nôn, thuốc sát trùng, làm săn da Ngoài ra, kẽm nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng thể động thực vật Kẽm có enzim cacbanhiđrazơ chất xúc tác trình phân huỷ hiđrocacbonat máu, đảm bảo tốc độ cần thiết trình hô hấp trao đổi khí Vì vậy, việc nghiên cứu xác định kẽm không mang ý nghĩa khoa học mà mang ý nghĩa thực tế Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định kẽm phương pháp khác đối tượng phân tích mỹ phẩm, dược phẩm, thực phẩm, nước, insulin, Phương pháp trắc quang phương pháp đơn giản, hiệu quả, cho độ xác tương đối cao Thiết bị máy móc phương pháp trang bị cho hầu hết phòng thí nghiệm nước ta Trong phương pháp trắc quang điều thiết yếu Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội chọn thuốc thử thích hợp với đối tượng phân tích Xu hướng dùng thuốc thử hữu có nhiều ưu điểm hẳn thuốc thử vô độ nhạy độ chọn lọc Metyl thymol xanh (MTB) trước biết thị phép chuẩn độ complexon qua nghiên cứu gần cho thấy MTB thuốc thử có khả tạo phức tốt với nhiều kim loại Cu2+, Cd2+, Co2+, Al3+, Fe3+, ứng dụng xác định nhiều kim loại phương pháp trắc quang Vì luận văn em chọn đề tài: “Nghiên cứu tạo phức Zn(II) với metyl thymol xanh (MTB) phương pháp trắc quang” Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu tạo phức Zn(II) với MTB mẫu nước sinh hoạt, xác định điều kiện tối ưu để tạo phức (pH, thời gian, bước sóng); thành phần phức, tham số định lượng phức Từ dùng kết ứng dụng phân tích nguyên tố khác nồng độ chúng nhỏ Ý nghĩa khoa học thực tiễn Việc xác định hàm lượng nguyên tố kim loại mẫu chất thực vấn đề thu hút nhiều quan tâm Một hướng giải vấn đề cách khả quan sử dụng phức chất Với phương pháp giúp phát ion kim loại chúng tồn nồng độ nhỏ Ngày nay, việc sử dụng phương pháp trắc quang phân tích hóa học phổ biến Đề tài nghiên cứu tạo phức Zn(II) với MTB cần thiết để xác định Zn(II) tiến hành nghiên cứu tương tự với nguyên tố khác, giúp em có hội tiếp cận với phương pháp hóa lí đại đồng thời hội giúp cho em trực tiếp tiến hành phương pháp trắc quang để nghiên cứu phức Nguyễn Thị Hằng K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Nguyễn Thị Hằng Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 10 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.KIM LOẠI 1.1.Giới thiệu chung kẽm 1.1.1.Vị trí, cấu hình, trạng thái thiên nhiên Kẽm nguyên tố họ d thuộc phân nhóm IIB STT : 30 Cấu hình electron : 1s22s22p63s23p63d104s2 KLNT 65,37 : Kẽm hợp chất thể số oxi hoá +2 có cấu hình 3d10 lớp sát hoàn toàn bền vững Kẽm kim loại nặng phổ biến Trái Đất, tồn hợp chất khác sunfua, cacbonat, oxit Kẽm nằm chủ yếu khoáng vật quặng blen kẽm (ZnS), calamin (ZnCO3), kẽm silicat Zn2SiO4.H2O Kẽm chiếm 0,005% khối lượng vỏ Trái Đất Trong thể động vật thực vật có chứa kẽm với hàm lượng nhỏ: sò hến khoảng 12%; 0,005% rau cần; 0,002% mã đề nhiều nấm Trong thể người có khoảng 0,001%, có nhiều răng, hệ thần kinh tuyến sinh dục Tổng lượng kẽm thể đánh giá khoảng gam Trong nước đại dương (tính trung bình với 1lit nước biển) có khoảng 10-2mg Zn dạng Zn2+ Trong nước ngầm, lượng kẽm vượt 50g/l Trong nước máy, lượng kẽm tăng cao hoà tan kẽm từ đường ống dẫn thiết bị Nước thải sinh hoạt chứa 0,1 - mg kẽm lit Nguyễn Thị Hằng 11 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Các nước có mỏ quặng kẽm lớn Mĩ, Ba Lan, Bỉ, Anh, Pháp, Nước ta có mỏ kẽm chì Ngân Sơn, Chợ Điền, Tú Lê, Đức Bố, mỏ đa kim chủ yếu quặng sunfua 1.1.2.Tính chất lí học Kẽm có 15 đồng vị có đồng vị thiên nhiên 64 Zn (48,89%); 66Zn (27,81%); 67Zn (4,48%); 68Zn (18,56%); 70Zn (0,62%) Kẽm kim loại màu trắng bạc, không khí ẩm chúng dần bị bao phủ màng oxit nên bị ánh kim Kẽm tương đối giòn nhiệt độ thường, nhiên nhiệt độ 373K người ta cán kẽm thành kéo dài thành sợi Kẽm tạo nhiều hợp kim, hợp kim quan trọng kẽm thực tế đồng thau Một số thông số vật lý thường gặp Zn - Khối lượng riêng : 7,14 g/ml - Nhiệt độ nóng chảy : 4190C - Nhiệt độ sôi : 9070C - Độ dẫn điện : 16 - Nhiệt thăng hoa : 140 (kJ/mol) - Bán kính nguyên tử : 1,39 (A0) - Bán kính ion Zn2+ : 0,74 (A0) - Thế ion hoá I1 : 9,391 (eV) 1.1.3.Tính chất hoá học 1.1.3.1.Tính chất axit - bazơ: Dung dịch nước ion Zn2+ không màu, có phản ứng axit yếu Zn2+ + H2O ↔ [Zn(OH)]+ + H+ ; 1g*1=-7,7 Zn2+ + 2H2O ↔ Zn(OH)2 + 2H+ ; 1g*2=-16,8 Zn2+ + 3H2O ↔ [Zn(OH)3]- + 3H+ ; 1g*3=-28,3 Zn2+ + 4H2O ↔ [Zn(OH)4]2- + 4H+ ; 1g*4=-41,0 Nguyễn Thị Hằng 12 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội A 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 CZn Hình 11: Hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 1.10 -4M Tìm hoành độ giao điểm đường thẳng hình thu kết quả: x = CZn2+ = 4,99.10-5M so với CMTB = 5.10-5M Vậy dãy phương pháp hệ đồng phân tử cho kết tỉ lệ CZn2+ : CMTB phức : Bằng phương pháp độc lập (phương pháp tỉ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử gam) ta thu kết quả: tỉ lệ CZn2+ :CMTB phức 1:1 3.2.3.Khoảng nồng độ phức Zn(II) –MTB tuân theo định luật Bia: Sau xác định thành phần phức em tiến hành nghiên cứu khoảng tuân theo định luật Bia phức Zn(II) – MTB Chuẩn bị dãy dung dịch có nồng độ MTB Zn2+ thay đổi theo tỉ lệ Đo mật độ quang dung dịch điều kiện tối ưu thu kết bảng 10 hình 12: Bảng 10: Kết khảo sát nồng độ phức tuân theo định luật Bia: CZn2+.105M A 0,105 0,244 0,372 0,510 0,658 CZn2+.105M 10 11 12 A 1,026 1,160 1,301 1,440 1,561 0,749 13 1,612 Nguyễn Thị Hằng 41 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 0,897 14 1,711 A 1,5 0,5 10 11 12 13 14 CZn2+.105 Hình 12: Khoảng tuân theo định luật Bia phức Zn(II) – MTB Từ hình ta thấy khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia phức 1,0.10-5 ÷ 1,2.10-4M 3.3.Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức: 3.3.1.Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử thuốc thử MTB 590 nm: Để xác định hệ số hấp thụ mol phân tử thuốc thử MTB 590 nm em chuẩn bị dãy thí nghiệm: hút 1ml dung dịch MTB 10-3M; 2ml KNO3 2M Chỉnh dung dịch tới pH = 6, định mức tới 10ml, đo mật độ quang dung dịch so với nước cất em thu kết bảng 11: Bảng 11: Kết xác định hệ số hấp thụ mol phân tử thuốc thử MTB 590 nm A εMTB 0,170 1700 0,177 1770 0,171 1710 0,170 1700 0,168 1680 0,172 1720 Tiến hành xử lí thống kê thu kết quả:  MTB = 1713  32 3.3.2.Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức Zn(II) - MTB theo phương pháp Komar: Nguyễn Thị Hằng 42 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Trong phương pháp xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức em tiến hành pha dung dịch có nồng độ kẽm nồng độ MTB Đo mật độ quang dung dịch điều kiện tối ưu Tính hệ số hấp thụ em thu kết bảng 12 Bảng 12: Kết xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức Zn(II) - MTB theo phương pháp Komar: STT Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp 10 Cặp 11 Cặp 12 CZn2+.105M 2,5 2,5 3,5 2,5 3,5 3,5 4,5 4,5 3,5 4,5 3 2,5 2,5 4,5 A 0,240 0,295 0,240 0,351 0,240 0,463 0,295 0,351 0,351 0,463 0,409 0,463 0,351 0,515 0,463 0,295 0,295 0,515 0,295 0,463 0,240 0,515 0,240 0,463 B 0,8997 Zn(II) - MTB 12764,9552 0,8321 12842,1582 0,7610 13097,4105 0,9149 12926,6449 0,8684 12522,3886 0,9393 11415,6389 0,8233 11840,5728 0,7945 12664,4015 0,7533 12127,0245 0,8459 13289,1614 0,6777 12269,9109 0,7148 12692,3237 Tiến hành xử lí thống kê thu Zn(II) - MTB = 12537  342 3.3.3.Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức theo phương pháp đường chuẩn: Nguyễn Thị Hằng 43 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Khi xây dựng đường chuẩn em chuẩn bị dãy dung dịch có nồng độ MTB 1.10-4M; nồng độ Zn2+ thay đổi; nồng độ KNO3 0,4M Đo mật độ quang dung dịch điều kiện tối ưu em thu kết bảng 13 hình 13: Bảng 13: Đường chuẩn phức Zn(II) - MTB: CZn2+.105M 1,5 2,5 3,5 A 0,114 0,459 0,167 4,5 0,501 0,223 0,562 0,281 5,5 0,605 0,344 0,679 0,392 0,799 CZn2+.105M A A 0.8 0.6 0.4 0.2 10 11 12 CZn 105 Hình 13: Đường chuẩn phức Zn(II) - MTB Tiến hành xử lí thống kê thu được: A = (11271  102).C Qua phương trình đường chuẩn ta có hệ số hấp thụ mol phân tử phức là:  = 11271  102 3.4.Giản đồ phân bố dạng tồn Zn(II) theo pH Ion Zn2+ bị thủy phân nấc theo phương trình: Zn2+ + H2O ↔ [Zn(OH)]+ + H+ [Zn(OH)]+ + H2O ↔ Zn(OH)2 + H+ Zn(OH)2 + H2O ↔ [Zn(OH)3]- + H+ [Zn(OH)3]- + H2O ↔ [Zn(OH)4]2- + H+ Nguyễn Thị Hằng 44 ; pK1 = 7,7 ; pK2 = 9,1 ; pK3 = 11,5 ; pK4 = 12,7 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Theo định luật tác dụng khối lượng ta có: [[Zn(OH)]+] = K1.h-1.[Zn2+] [Zn(OH)2] = K1.K2.h-2.[Zn2+] [[Zn(OH)3]-] = K1.K2.K3.h-3.[Zn2+] [[Zn(OH)4]2-] = K1.K2.K3.K4.h-4.[Zn2+] Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ ban đầu ta có: CZn2+ = [Zn2+] + [[ZnOH]+] + [Zn(OH)2] + [[Zn(OH)3]-] + [[Zn(OH)4]2-] CZn2+ = [Zn2+].(1+ K1.h-1 + K1.K2.h-2 + K1.K2.K3.h-3 + K1.K2.K3.K4.h-4) Suy ra: [ Zn 2 ]  C Zn  (1  K1 h 1  K1 K h   K1 K K h 3  K1 K K K h  ) Đặt : MS = (1 +K1.h-1 + K1.K2.h-2 +K1.K2.K3.h-3 +K1.K2.K3.K4.h-4) Ta có:  [[Zn(OH)] ]  [ Zn(OH ) ]  C Zn2 K1 h 1 MS C Zn2  K1 K h 2 [[ Zn(OH ) ] ]  [[Zn(OH ) ]2 ]  MS C Zn  K1 K K h 3 MS C Zn2  K1 K K K h 4 MS Ta có tỉ lệ % dạng tồn kẽm: [ Zn 2 ].100 100 %[ Zn 2 ]   C Zn  (1  K h 1  K K h   K K K h 3  K K K K h  ) 100.K1 h 1 MS 100.K1 K h 2 %[ Zn(OH ) ]  MS %[[Zn(OH)] ]  Nguyễn Thị Hằng 45 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 100.K1 K K h 3 %[[Zn(OH ) ] ]  MS 100.K1 K K K h 4 %[[ Zn(OH ) ]2 ]  MS Kết tính % dạng tồn kẽm theo pH thu bảng 14 hình  14: Bảng 14: % dạng tồn kẽm theo pH: pH %[Zn2+] %[[Zn(OH)]+] %[Zn(OH)2 ] %[[Zn(OH)3]-] %[[Zn(OH)4]2-] 0,0000 0,0002 0,0020 0,0199 0,1991 0,6270 1,9562 5,9342 16,6118 63,2653 54,1430 10,8696 0,9429 0,0263 0,0001 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0002 0,0016 0,0149 0,1320 5,0253 43,0073 86,3402 74,8989 20,8573 1,0447 0,0151 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0016 0,1360 2,7303 23,6851 65,9564 33,0372 4,7720 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0054 0,4726 13,1600 65,9179 95,2130 100,0000 99,9998 99,9980 99,9801 99,8009 99,3728 98,0422 94,0509 83,2562 31,7078 2,7136 10 0,0545 11 0,0005 12 0,0000 13 0,0000 14 0,0000 Nguyễn Thị Hằng 46 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hình 14: Giản đồ phân bố dạng tồn kẽm theo pH Đường (1): %[Zn2+]; Đường (2): %[[Zn(OH)] +] Đường (3): %[Zn(OH)2]; Đường (4): %[[Zn(OH)3]-] Đường (5): %[[Zn(OH)4]2-] 3.5.Giản đồ phân bố dạng tồn MTB theo pH MTB thuốc thử có tính axit yếu, số thuỷ phân sau: H6R ↔ H5R- + H+ ; pKa1 = 1,13 H5R- ↔ H4R2- + H+ ; pKa2 = 2,06 H4R2- ↔ H3R3- + H+ ; pKa3 = 3,24 H3R3- ↔ H2R4- + H+ ; pKa4 = 7,20 H2R4 ↔ HR5- + H+ ; pKa5 =11,20 HR5- ↔ R6- H+ ; pKa6 = 13,40 + Theo định luật tác dụng khối lượng ta có: [H5R-] = [H6R].Ka1.h-1 [H4R2-] = [H6R].Ka1.Ka2.h-2 [H3R3-] = [H6R].Ka1.Ka2.Ka3.h-3 [H2R4-] = [H6R].Ka1.Ka2.Ka3.Ka4.h-4 [HR5-] = [H6R].Ka1.Ka2.Ka3.Ka4.Ka5.h-5 Nguyễn Thị Hằng 47 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học [R6-] = Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [H6R].Ka1.Ka2.Ka3.Ka4.Ka5.Ka6.h-6 Theo định luật bảo toàn nồng độ ban đầu ta có: CMTB = [H6R] + [H5R-] + [H4R2-] +[H3R3-] + [H2R4-] +[HR5-] + [R6-] Đặt MS = (1+Ka1.h-1 + Ka1.Ka2.h-2 + Ka1.Ka2.Ka3.h-3 + Ka1.Ka2.Ka3.Ka4.h-4 + Ka1.Ka2.Ka3.Ka4.Ka5.h-5 + Ka1.Ka2.Ka3.Ka4.Ka5.Ka6.h-6) Suy ra: C MTB MS [ H R]  %[ H R]  100 MS K a1 h 1 100 %[ H R ]  MS  K a1 K a h 2 100 %[ H R ]  MS 2 K a1 K a K a h 3 100 %[ H R ]  MS 3 K a1 K a K a K a h 4 100 %[ H R ]  MS 4 K a1 K a K a K a K a h 5 100 %[ HR ]  MS 5 K a1 K a K a K a K a K a h 6 100 %[ R ]  MS 6 Cho giá trị pH thay đổi ta có tỉ lệ phần trăm dạng tồn MTB bảng 15 hình 15 Bảng 15: % dạng tồn MTB theo pH pH %[H6R] %[H5R-] %[H4R2-] %[H3R3-] %[H2R4-] %[HR5-] %[R6-] Nguyễn Thị Hằng 48 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 0,5 80,5872 18,8915 0,5203 0,0009 0,0000 0,0000 0,0000 55,3634 41,0415 3,5746 0,0206 0,0000 0,0000 0,0000 1,5 24,9898 58,5818 16,1348 0,2936 0,0000 0,0000 0,0000 6,5612 48,6386 42,3625 2,4377 0,0000 0,0000 0,0000 2,5 0,9925 23,2662 64,0804 11,6607 0,0002 0,0000 0,0000 0,0915 6,7684 59,1072 34,0127 0,0021 0,0000 0,0000 3,5 0,0054 1,2710 35,0076 63,7033 0,0127 0,0000 0,0000 0,0002 0,1696 14,7721 85,0045 0,0536 0,0000 0,0000 4,5 0,0000 0,0189 5,1983 94,594 0,1887 0,0000 0,0000 0,0000 0,0019 1,6976 97,6841 0,6163 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,1632 93,9113 5,9254 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0107 61,3057 38,6813 0,0024 0,0000 0,0000 0,0000 0,0002 13,6732 86,2721 0,0544 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 1,5505 97,8322 0,6173 0,0000 10 0,0000 0,0000 0,0000 0,1489 93,9227 5,9261 0,0024 11 0,0000 0,0000 0,0000 0,0097 61,2135 38,6231 0,1538 Hình 15: Giản đồ phân bố dạng tồn MTB theo pH Nguyễn Thị Hằng 49 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Đường (1): %[H6R] Đường (2): %[H5R-]; Đường (5): %[H2R4-] Đường (3): %[H4R2-]; Đường (6): %[HR5-] Đường (4): %[H3R3-]; Đường (7): %[R6-] 3.6.Nghiên cứu ion cản ảnh hƣởng tới phép xác định Zn2+ phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử MTB Để khảo sát ảnh hưởng ion đến trình tạo phức Zn(II) - MTB pH = 6;  = 590 nm em tiến hành đo mật độ quang dung dịch phức Zn(II) - MTB có ion cản trở với nồng độ tăng dần, từ tìm giới hạn ảnh hưởng ion Cụ thể sau: Chuẩn bị dãy dung dịch có nồng độ CZn2+ = 5.10-5M; CMTB = 1.10-4M, thêm ion cản trở với nồng độ tăng dần Đo mật độ quang phức điều kiện tối ưu: Bảng 16: Ảnh hưởng ion Cd2+ STT CCd2+.105M 0,4 0,6 0,8 0,9 1,2 1,4 1,6 CZn2+.105M 5 5 5 5 A Sai số (%) 0,605 0,612 0,642 0,658 0,672 0,698 0,712 0,733 0,831 1,12 3,71 8,76 11,07 15,37 17,68 21,16 37,35 Ta thấy nồng độ 0,9.10-5M tức CCd2+/CZn2+ = 0,9/5 = 0,18 Cd2+ gây ảnh hưởng lớn đến tạo phức Zn(II) - MTB Bảng 17: Ảnh hưởng ion Pb2+ Nguyễn Thị Hằng 50 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học STT CPb2+.105M 0,03 0,2 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CZn2+.105M 5 5 5 5 A 0,623 0,627 0,635 0,661 0,679 0,682 0,693 0,739 Sai số (%) 0,44 1,97 6,14 8,96 9,54 11,18 18,64 Từ bảng ta thấy nồng độ 1,4.10-5M tức CPb2+/CZn2+ = 1,4/5 = 0,28 Pb2+ gây ảnh hưởng lớn đến tạo phức Zn(II) - MTB Bảng 18: Ảnh hưởng ion Cu2+ STT CCu2+.105M CZn2+.105M A 0,619 0,18 0,621 0,22 0,2 0,626 1,1 0,32 0,639 3,29 0,4 0,652 5,26 0,6 0,662 6,95 0,8 0,686 10,87 1,6 0,721 16,52 Sai số (%) Từ bảng ta thấy nồng độ 0,8.10-5M tức CCu2+/CZn2+ = 0,8/5 = 0,16 Cu2+ gây ảnh hưởng lớn đến tạo phức Zn(II) - MTB Bảng 19: Ảnh hưởng ion Ni2+ STT CNi2+.105M Nguyễn Thị Hằng CZn2+.105M 51 A Sai số (%) K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 0,597 0,05 0,598 0,21 0,1 0,603 0,91 0,16 0,611 2,07 0,24 0,649 8,76 0,4 0,644 7,91 0,8 0,667 11,75 1,3 0,669 11,99 1,5 0,688 15,25 Từ bảng ta thấy nồng độ 0,24.10-5M tức CNi2+/CZn2+ = 0,24/5 = 0,048 Ni2+ gây ảnh hưởng lớn đến tạo phức Zn(II) - MTB Hầu hết ion có ảnh hưởng định đến tạo phức Zn(II) với MTB Ngưỡng nồng độ ảnh hưởng ion tuỳ thuộc vào khả tạo phức ion với MTB Zn(II) điều kiện nghiên cứu Do trình nghiên cứu mẫu dung dịch để xác định kẽm phương pháp trắc quang ta cần phải tìm cách che tách hoá chất thích hợp Nguyễn Thị Hằng 52 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm tính toán em rút kết luận sau: Phức Zn(II) - MTB hấp thụ bước sóng cực đại max = 590 nm Phức Zn(II) – MTB bền ổn định theo thời gian Phức Zn(II) – MTB hình thành tốt khoảng pH từ 5,5-6,5.Phức hình thành cực đại pH = 6,00 Dựa vào phương pháp khác (phương pháp tỉ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử gam) tìm được: tỉ lệ CZn(II) : CMTB phức 1: Khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia từ 1.10-5  1,2.10-4M Đã xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức: a) Theo phương pháp Komar: Zn(II) – MTB = 12537 ± 342 b) Theo phương pháp đường chuẩn : Zn(II) – MTB = 11271 ± 102 Mỗi ion cản nồng độ định gây ảnh hưởng lớn đến tạo phức Zn(II) – MTB, trình nghiên cứu mẫu dung dịch Nguyễn Thị Hằng 53 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội để xác định kẽm phương pháp trắc quang ta cần phải tìm cách che tách hoá chất thích hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO A.K.BAPKO - A.T.PILIPENKO - Phân tích trắc quang, tập 2, NXBGD, 1975 Hoàng Văn Bính - Độc chất hoá học công nghiệp dự phòng nhiễm độc - NXBKHKT, 2002 Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi - Cơ sở hoá học phân tích - NXBKHKT, 2002 Đặng Kim Chi - Hoá học môi trường, tập 1, NXBKHKTHN, 2001 Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý - Các phương pháp phân tích lí hoá, NXBĐHSPHN, 1991 Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý - Các phương pháp phân tích lí hoá, NXBĐHSPHN, 1991 Nguyễn Tinh Dung - Hoá học phân tích phần III - Các phương pháp định lượng hoá học, NXBGD, 2003 Nguyễn Thị Hằng 54 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hồ Viết Quý - Các phương pháp phân tích đại ứng dụng hoá học, NXBĐHQGHN, 1998 Hồ Viết Quý - Phức chất hoá học - NXBKHKT, 2000 Nguyễn Thị Hằng 55 K31A – Hoá [...]... ở 3 - 4, max (phức) = 600 nm; max (MTB) = 440 nm Hệ số hấp thụ mol phân tử max = 27300 l.mol-1.cm-1 3.CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỦA PHỨC TRONG DUNG DỊCH 3.1 Phương pháp tỉ số mol Đây là phương pháp tổng quát và phổ biến nhất trong quá trình nghiên cứu phức bền Phương pháp này còn gọi là phương pháp đường cong bão hòa được dùng phổ biến để nghiên cứu các phức bền Phương pháp tỉ số mol dựa... 12: màu xanh da trời pH > 12,5: màu xanh đậm 2.2 Khả năng tạo phức của MTB MTB có khả năng tạo phức với nhiều kim loại, màu chuyển từ xanh nhạt sang xanh tươi Sau đây là một số đặc điểm về phức của một số kim loại với MTB Nguyễn Thị Hằng 19 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Bảng 1: Một số đặc điểm tạo phức của MTB với các ion kim loại Stt Ion Môi trƣờng tạo phức pH... đối với phức có tỉ lệ 1: 1; 1:2; 1:3 Với phức có tỉ lệ cao hơn cho kết quả kém tin tưởng Nguyễn Thị Hằng 23 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 A (1) (3 ) (2 ) CR/(CM/CR) Xmax Hình 2 Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (1): Phức bền (2): Phức kém bền (3): Phức rất kém bền 4 NGHIÊN CỨU CÁC CÂN BẰNG TẠO PHỨC 4.1 Cân bằng tạo phức. .. mật độ quang của cả dung dịch nghiên cứu và thuốc thử so với nước cất Sau đó tiến hành quét phổ của phức Zn(II) – MTB trên máy đo quang UV-Vis 2450: Nguyễn Thị Hằng 32 K31A – Hoá Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Hình 3: Phổ hấp thụ của MTB và phức Zn(II) - MTB tại pH = 6 Đường 1: MTB so với nước Đường 2: Phức Zn(II) - MTB so với nước Bước sóng hấp thụ cực đại của phức Zn(II). .. phải ngừng chuẩn độ ngay 1.2.1.4 Phương pháp chuẩn độ tạo phức Phương pháp này dùng khi lượng kẽm đủ lớn (>10-4M) Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch Zn2+ với EDTA chỉ thị Eriôcrom đen T trong môi trường đệm NH4Cl + NH3 ở pH = 9, tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ đỏ vang sang xanh 1.2.2 Phương pháp phân tích công cụ: 1.2.2.1 Phương pháp trắc quang và chiết trắc quang: - Với thuốc thử 2-(5-bromo-2-pyridylazo)... chất tạo phức Zn2+ tạo được nhiều phức chất khác nhau:  Phức ít bền: Phức với axetat, clorua, florua, thioxianat, tactrat  Phức tương đối bền với oxalat, xitrat, sunfoxalixilat, axetyl axeton, etilen diamin, amoniac  Phức rất bền với EDTA (lg 2ZnY = 16,7); với CN- (lg2-4 = 11,07; 16,05; 19,66 ) Kẽm tạo nhiều hợp chất nội phức có màu với nhiều thuốc thử hữu cơ được dùng trong định lượng trắc quang. .. số bền lg của phức MTB với một số kim loại: Mg ( 5,5), Zr (12,3), Hf (12,5), MTB là một chỉ thị tốt để định lượng Bitmut bằng phương pháp chuẩn độ complexon, màu chuyển từ xanh sang vàng MTB còn là thuốc thử có độ nhạy và độ chọn lọc cao trong phương pháp trắc quang và chiết trắc quang, đặc biệt là đối với các nguyên tố có pH hình thành ở pH thấp như Bi3+, Fe3+, In3+, như phức của In3+ với MTB có... Nội 2 phức tạo thành kém bền, ta sẽ thu được đường cong (đường 2 hình 1) Điểm cắt nhau tương ứng với tỉ số mol trong phản ứng tạo phức được xác định dựa vào điểm cắt (ứng với tỉ số mol) của hai đường tiếp tuyến với hai phần đường cong của đồ thị A (2) (1) CR/CM Hình 1: Đƣờng cong bão hòa (1): Phức bền (2): Phức kém bền 3.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam (phương pháp biến đổi liên tục) Đây là một phương. .. với MTB hấp thụ cực đại ở bước sóng max = 590nm Kết luận : -  =  (phức/ nước) -(MTB/nước) = 154nm, giá trị này lớn hơn 100nm Vì vậy MTB là thuốc thử đạt tiêu chuẩn để phân tích hàm lượng kẽm bằng phương pháp trắc quang Giá trị mật độ quang của phức Zn(II) – MTB so với thuốc thử nhỏ hơn giá trị mật độ quang của phức Zn(II) – MTB so với nước ở cùng điều kiện đo ở max =590 nm do ở bước sóng này thuốc... tối ưu hình thành phức ở pH = 8 9; max = 565nm Sử dụng phương pháp này có thể xác định được Zn2+ khi có mặt đồng thời Fe2+ và Cu2+ Fe(II), Cu(II) và Zn tạo phức với nitro - PADS ở các pH khác nhau và bước sóng khác nhau Fe(II) tạo phức ở pH = 3,4 - 9; max = 582nm, Cu tạo một phức 1:1 ở pH = 2,5 - 4,5 và một phức 1:2 ở pH = 8 - 9 Khi có thêm natri periodat ở pH = 3,5 với sự có mặt của axit ascorbic ... CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp với đề tài Nghiên cứu tạo phức Zn(II) với metyl thymol xanh (MTB) phƣơng pháp trắc quang kết nghiên cứu riêng em Bản khóa luận hoàn thành phòng thí... metyl thymol xanh (MTB) phương pháp trắc quang Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu tạo phức Zn(II) với MTB mẫu nước sinh hoạt, xác định điều kiện tối ưu để tạo phức (pH,... khả tạo phức tốt với nhiều kim loại Cu2+, Cd2+, Co2+, Al3+, Fe3+, ứng dụng xác định nhiều kim loại phương pháp trắc quang Vì luận văn em chọn đề tài: Nghiên cứu tạo phức Zn(II) với metyl thymol