Nghiên cứu sự tạo phức của fe3+ với edta bằng phương pháp trắc quang

LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức của YIII với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang” đã được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC



NGUYỄN THỊ THÚY

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Y(III)

VỚI XILEN DA CAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Người hướng dẫn khoa học Thạc sĩ: PHÍ VĂN HẢI

Hà Nội , 05/2011

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức của Y(III)

với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang” đã được hoàn thành với sự

giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Phí Văn Hải – giảng viên

bộ môn hóa học Phân tích trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, cùng các thầy

cô giáo và các bạn sinh viên K33 khoa Hóa học Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó Đồng thời tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo cán bộ phòng thí nghiệm Hóa Phân tích Khoa hóa học – trường Đại học

Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này

Trong quá trình nghiên cứu vì thời gian có hạn và đề tài còn mới mẻ nên không thể tránh được những thiếu sót, tôi mong được sự góp ý tận tình của các thầy cô và các bạn

Hà Nội, Ngày 29/4/2011

Sinh viên

Nguyễn Thị Thúy

Lời cảm ơn

Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức của Y(III)

với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang” đã được hoàn thành với sự

giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Phí Văn Hải – giảng viên

bộ môn hóa học Phân tích trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 cùng các thầy cô giáo trong khoa Hóa học đã đạt được kết quả bước đầu Tôi cam đoan kết quả này là trung thực, không trùng với kết quả nghiên cứu của các tác giả khác

Hà Nội, Ngày 29/4/2011

Sinh viên

Nguyễn Thị Thúy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… ………6

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU……… ……… 8

I.1.Kim loại ytri………… …… ……… … 8

I.1.1 Một số tính chất và hợp chất quan trọng của ytri………… … 9

I.1.2 Phức màu của ytri trong phân tích trắc quang……… 10

I.2 Xilen da cam (XO) và khả năng tạo phức của Xilen da cam………… 12

I.2.1 Tính chất của Xilen da cam 12

I.2.2 Khả năng tạo phức của Xilen da cam 14

II.3 Các phương pháp xác định thành phần của phức chất trong dung dịch 15

I.3.1 Phương pháp tỉ số mol 15

I.3.2 Phương pháp chuyển dịch cân bằng 16

I.3.3 Phương pháp hệ đồng phân tử mol 17

I.3.4 Phương pháp Staric – Bacbanel 18

I.4 Cơ chế tạo phức đơn ligan ……… ……….20

I.4.1 Các cân bằng tạo phức hiđroxo của kim loại ….……… 20

I.4.2 Các cân bằng của thuốc thử hữu cơ……… 20

I.4.3 Phản ứng tạo phức đơn ligan tổng quát……….………… 21

I.5 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử mol của phức … 23

I.5.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 23

I.5.2 Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn 25

CHƯƠNG II KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ……… 26

II.1 Trang thiết bị……… ……….26

II.2 Hóa chất dụng cụ ……… …… 26

II.2.1 Dụng cụ ……… ……… … 26

II.2.2 Hóa chất……… ……… ….… 26

II.3 Phương pháp nghiên cứu……….26

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… ……….28

III.1 Khảo sát hiệu ứng tạo phức Y(III) – XO ……… ……28

III.1.1 Phổ hấp thụ electron của phức Y(III) – XO………… …… 28

III.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức Y(III) – XO … 30

III.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo phức ………….32

III.1.4 Các phương pháp xác định thành phần của phức………….… 33

III.2 Xác định các tham số định lượng của phức……… 40

III.2.1 Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia…… …… 40

III.2.2 Nghiên cứu cơ chế tạo phức đơn ligan Y(III) – XO 43

III.2.3 Phương pháp Kama 47

III.2.4 Phương pháp đường chuẩn 48

PHẦN KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

MỞ ĐẦU

Các nguyên tố ytri , scanđi, lantan nói riêng, các nguyên tố đất hiếm nói chung là một trong những tài nguyên quan trọng của nước ta , chúng ta có giá trị lớn trên các lĩnh vực như kinh tế, khoa học kỹ thuật và xuất khẩu Hiện nay chúng đang được ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực quan trọng như điện tử , bán dẫn, siêu dẫn, bột mài, luyện kim, gốm sứ ở nước ta ytri cùng các nguyên tố đất hiếm khác được tìm thấy ở Nậm Xe (Tây Bắc), Quỳ Hợp (Nghệ An) Khai thác chế biến và sử dụng các nguyên tố đất hiếm là vấn đề đã và đang được quan tâm của nhiều ngành khoa học , đặc biệt trong lĩnh vực phân tích nghiên cứu ứng dụng Có nhiều phương pháp phân tích khác nhau trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích trắc quang, một phương pháp phân tích khá đơn giản , thuận tiện và ít tốn kém để phân tích phức màu của nguyên tố ytri (nguyên tố nhóm Scand i) ytri được tìm thấy vào năm 1734 Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán trong các mỏ quặng đất hiếm với hàm lượng rất nhỏ Thực tế phân tích ytri có thể gặp nhiề u nguyên tố có tính chất tương đồng gây cản trở , làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích Do vậy việc xác định nguyên tố này khi có mặt các nguyên tố khác là khá phức tạp

Theo các tài liệu đã công bố thì ytri có khả năng tạo phức mầu với nhiều thuốc thử hữu cơ tuy nhiên số lượng các thuốc thử có độ nhạy, độ chọn lọc cao

là không nhiều Để tăng độ nhạy , độ chọn lọc người ta thường sử dụng các biện pháp che , tách chiết, điều chỉnh pH các biện pháp này không phải khi nào cũng thực hiện được Với mục đích sử dụng phương pháp phân tích trắc quang chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng tạo phức màu của ytri với Xilendacam (XO) Trong phạm vi một khóa luận tốt nghiệp đại học chúng tôi tập trung nghiên cứu :

- Phức Y (III) – XO trong dung dịch nước

- Xác định các điều kiện tạo phức tối ưu như pH , thời gian, bước sóng, thành phần, cơ chế và các tham số định lượng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

I.1 Kim loại ytri

I.1.1 Một số tính chất và hợp chất quan trọng của ytri

Ytri (kí hiệu hóa học : Y) là nguyên tố đất hiếm thuộc phân nhóm phụ nhóm II , chu kì 5 trong bảng hệ thống tuần h oàn của Menđêleep , ytri được phát hiện vào năm 1734 Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán trong các mỏ quặng đất hiếm với hàm lượng rất nhỏ

I.1.1.1 Kim loại ytri

Ytri nguyên chất có màu trắng, được điều chế bằng phương pháp điện phân muối clorua (YCl3) nóng chảy

Các thông số chủ yếu của ytri:

+ Khối lượng nguyên tử: 88,905

+ Cấu hình electron hóa trị: 4d15s2

+ Bán kính nguyên tử r0 (A0) 1,81

+ Khối lượng riêng (g/cm3): 4,47

+ Nhiệt độ nóng chảy (0C): 15,27

+ Nhiệt độ sôi (0C): 30,25

+ Hàm lượng trong vỏ trái đất (%NT): 5.10−4

+ Đồng vị bền trong tự nhiên 89Y: 100%

+ Số phối trí bền của Ytri: 8 và 9 Hoạt động hóa học của ytri rất lớn , nó phân hủy nước chậm giải phó ng hidro, ytri dễ tan trong axit , ở nhiệt độ cao ytri phản ứng mãnh liệt với nhiều phi kim

I.1.1.2 Các hợp chất quan trọng của ytri

Các hợp chất của Y (III) đều là những tinh thể màu trắng , có số phối trí cao

+ Y2O3 (ytri oxit) là chất bột màu trắng , rất khó nóng chảy , không tan trong nước , tan tốt trong axit tạo muối Y (III), hấp thụ CO2 trong không khí

Y2O3 + 3C(Cốc) + 3Cl2 = 2YCl3 + 3CO (750 - 8500C)

+ Y(OH)3 (ytri hidroxit)

Vô định hình , phân hủy khi đun nóng hầu như không tan trong nước , không tan trong kiềm, thể hiện tính bazơ yếu, phản ứng với axit tạo muối , hấp thụ khí CO2 trong không khí ẩm

Các phương trình phản ứng:

2Y(OH)3 = Y2O3 + 3H2O (trên 7000C, trong NaOH đặc) Y(OH)3 + 3HCl(loãng) = YCl3 + 3H2O

Y(OH)3 (huyền phù) + 3CO2 = Y2(CO3)3 + 3H2O

+ Các muối n itrat, axetat, halogenua (trừ YF3) đều dễ tan trong nước cho dung dịch không màu Các muối florua, cacbonat, photphat, sunfat ít tan

+ Y(NO3) màu trắng , chảy rữa trong không khí ẩm , phân hủy khi dun nóng, tan nhiều trong nước lạnh, ít tan trong nước nóng

+ Y2(SO4)3 màu trắng , phân hủy khi đun nóng mạnh , tan nhiều trong

+ YCl3 màu trắng, chảy rữa trong không khí ẩm , không bị phân hủy bởi nhiệt, tan nhiều trong nước lạnh, ít tan trong HCl đặc, tác dụng với nước nóng,

dung dịch kiềm

+ Y2S3 màu vàng , khó nóng chảy , bền với nhiệt , không tan trong nước nguội, bị thủy phân một phần trong không khí ẩm , tan nhiều trong nước nóng,

bị axit phân hủy

I.1.2 Phƣ́c màu của ytri trong phân tích trắc quang

Ytri là một nguyên tố họ d (nguyên tố chuyển tiếp) nó có khả năng tham gia tạo phức màu với nhiều thuốc thử hữu cơ Những nhóm thuốc thử tạo phức

có màu với ytri được dùng tron g phân tích trắc quang bao g ồm các hợp chất chứa nhóm hy đroxyl như : Alizarin, AlizarinS, Trizimetan, pyrocatexin tím, metylthinol xanh , xilen da cam Các thuốc thử azo như eryocromđen T , Asenazo III, PAR – PAN )

Phức chất của ytri với các thuốc thử hữu cơ đã được nghiên cứu , được

tổng kết ở bảng sau:

Bảng 1: Phức chất của ytri với thuốc thử hữu cơ trong phân tích trắc quang

Thuốc thƣ̉ max (nm)  4

10 pH tối ƣu và các nguyên tố gây

cản trở

Xylen da cam 576 3,30 Al, Bi, Co, Fe, Ga, In, Hf, F

Pyrocate xin tím 665 2,59 pH tư = 49,0

Be, Al, Cr, Fe, Zr, Th, U

Fe(II), Fe(III), Cu, Pb, Zn, V Aluminon 530 pH tư = 8 (đệm axetat)

Alizarin S 550 pH tư = 4,76 xác định kim loại

sạch

A senazo(I) 565 1,35 pH tư = 6 10

A senazo (III) 605 pH tư = 2  3 Cu, Bi, Zr

PAR 515 2,1 pH tư = 5,57 phức tỉ lệ 1:2

Phản ứng tạo phức của ytri hầu hết được thực hiện trong tướng nước , nó

có khả năng tạo phức trong môi trường axit yếu đến bazơ yếu

Ví dụ: Ytri (III) tạo phức với asenaso III ở pH = 2, với pyrocate xim tím

Một điểm rất cần lưu ý ytri là ion có điện tích (+3), kích thước ion nhỏ

và số phối trí không cao do vậy khả năng tạo phức đơn của Y (III) là tương đối

rõ nét song khả năng tạo phức đa ligan của Y (III) nhìn chung hiệu ứng là không lớn,

Từ những vấn đề nêu trên dẫn đến hướng nghiên cứu để nâng cao độ chọn lọc của thuốc thử tạo phức mà với ytri là nghiên cứu sự tạo phức hỗn hợp

I.2 Xilen da cam (XO) và khả năng tạo phức của Xilen da cam

I.2.1 Tính chất của Xilen da cam

Xilen da cam được tổng hợp lần đầu tiên năm 1956, có công thức nguyên : C31H32O13N2S, khối lượng phân tử là 672,67 đ.v.C Công thức cấu tạo có dạng sau:

HOOCH2C

Hoặc tồn tại một dạng khác (xemi xilen da cam):

HOOCH2C

Tên gọi : 3,3- bis - [N,N- bis- (cacboxylmetyl)aminometyl]othocrezol

sunfophtalein

Thường dùng Xilen da cam ở dạng muối natri: C3H28O13Na4S khối

lượng phân tử là 760,59 đ.v.C

XO kết tinh màu nâu xẫm, dễ tan trong nước dễ hút ẩm, không tan trong rượu etylic

XO là một axit 6 lần axit H6In có pH1 = 1,15; pH2 = 2,58 ; pH3 = 3.23 ;

pH4= 6,4 ; pH5 = 10 ; pH6 = 12,28

Trong dung dịch nước màu của XO thay đổi:

pH = 1  5: dung dịch có màu vàng

pH >7 : dung dịch có màu đỏ tím

C  10-3 M: dung dịch có màu đỏ

C  10-3 M : dung dịch có màu vàng

Nồng độ càng cao pH càng lớn dung dịch XO có màu càng đậm

Nhiều tác giả đã giải thích sự thay đổi màu của dung dịch XO có liên

quan đến việc tách H+

ở các vị trí khác nhau

I.2.2 Khả năng tạo phức của Xilen da cam

Xilen da cam có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại, chia làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: Kim loại thủy phân ở pH = 0  6, tạo phức ở pH= 4  6 như : Ag, Au(III), Be, Al, Ga, In, Th(IV), Ti(IV), Zr(IV), Hg, Sn(II, IV), Nb(III), Bi(III), Cr(III), Mo, W, Fe(III)…phản ứng xảy ra chậm, khi đun nóng đến

60  800C tốc độ phản ứng tăng

- Nhóm 2: Kim loại phản ứng với XO ở pH= 0  6 nhưng thủy phân ở

pH lớn hơn 6 gồm có : Cu(II), Mg, Zn, Hg(II), Pb(II), Mn(II), Fe(II), Ni(II)…

- Nhóm 3: Kim loại phản ứng với XO ở pH  6 gồm: Ca, Sr  Ba, Ra…

Bảng 2: Khả năng tạo phức của Xilen da cam với một số kim loại:

Th(IV) 1,7  3,5 HNO 3 Đỏ- vàng Zn(IV) 1,7  3,5 HNO 3 Đỏ- vàng Hg(II), Tl(II) 4,0  5,0 Đệm axetat Đỏ- vàng Pb(II) 5,0  6,0 Đệm axetat Đỏ- vàng Cd(II), Fe(III) 5,0  6,0 Đệm axetat Đỏ- vàng Zn(II) 5,0  6,0 Axetat hoặc urotropin Đỏ- vàng Bi(III) 1,0  3,0 HNO 3 Đỏ- vàng Co(II), Cu(II) 5,0  6,0 Axetat hoặc urotropin Tím- đỏ

I.3 Các phương pháp xác định thành phần của phức chất trong dung dịch

Để xác định thành phần của phức chất có nhiều phương pháp : phương pháp hệ đồng phân tử mol , phương pháp tỉ số mol , phương pháp chuyển dịch cân bằng , phương pháp đường thẳng Asmut , phương pháp Staric - Bacbanel…, tùy theo từng l oại phức chất mà ta sử dụng phương pháp nào Trong luận văn này , chúng tôi sử dụng phương pháp tỉ số mol , phương pháp hệ đồng phân tử mol , phương pháp chuyển dịch cân bằng , phương pháp Staric- Bacbanel để xác định thành phần của phức chất đơn Y(III) – XO

I.3.1 Phương pháp tỉ số mol

Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa ) dựa trên việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của mật độ quang (A) vào sự biến thiên nồng độ của một cấu tử khi nồng độ của các cấu tử còn lại không đổi

Trong trường hợp phức bền thì đồ thị thu được gồm hai đường thẳng cắt nhau, tỉ số nồng độ C M/ CR hoặc CR/ CM tại điểm cắt chính là tỉ số hệ số tỉ lượng của các cấu tử tham gia tạo phức Đường (1)

Trong trường hợp phức kém bền ta thu được đường cong (2)

I.3.2 Phương pháp chuyển dịch cân bằng

Phương pháp này dùng để xác định thành phần của phức đơn nhân , kém bền

Giả sử ta có cân bằng (để đơn giản ta không viết điện tích của các cấu tử):

Nồng độ của phức tỉ lệ thuận với mật độ quang của phức Ai

Nồng độ của ion kim loại [M] = CM - [MRn] tỉ lệ thuận với Agh - Ai

lg i

gh i

A

A  A vào lg CHR xác định được n Ở đây Agh là giá trị giới hạn của mật độ quang khi tiến hành thí nghiệm xây dựng đường cong bão hòa A = f (CR/ CM) Để xác định hệ số tỉ lượng n ta sử dụng phần biến thiên của Ai với CHR, xây dựng đồ thị:

lg i

gh i

A

A  A = f (lgCHR) Sau đó sử lí thống kê để tính tg  = n

I.3.3 Phương pháp hệ đồng phân tử mol

Phương pháp này dựa trên việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc A vào

CM/ CR hoặc VM/ VR nhưng tổng nồng độ C M + CM không đổi Các đường cong đều có cực đại, đối với phức bền thì hai đường thẳng cắt nhau tại (1), đối với phức kếm bền thì hai đường thẳng cắt nhau tại (2) (hình 3) Điểm cực đại sẽ ứng với tỉ lệ các hệ số tỉ lượng của hai cấu tử trong phức

Hình 1.3 Đồ thị phương pháp hệ đồng phân tử mol

I.3.4 Phương pháp Staric – Bacbanel

Phương pháp này dựa trên việc dùng phương trình đại số các hệ số tỉ lượng của phản ứng , phương trình này đặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng trong điểm có hiệu suất tương đối cực đại (tỉ số cực đại của các nồng độ sản phẩm phản ứng và nồng độ ban đầu biến thiên của một trong các chất tác dụng) Ưu điểm của phương pháp này cho phép xác định thành phần các phức chất tạo được theo bất kì hệ số tỉ lượng nào

Để xác định thành phần cần chuẩn bị 2 dãy dung dịch :

Dãy 1: Cố định nồng độ kim loại (CM = const), thay đổi nồng độ thuốc thử (CR biến đổi)

Dãy 2: Cố định nồng độ thuốc thử , thay đổi nồng độ kim loại

Sau đó đo mật độ quang của từng dung dịch , ta được giá trị cực đại của mật độ quang chính là giá trị mật độ quang giới hạn (Agh) ứng với nồng độ cực đại của phức CKgh

CKgh = C M

m hay CKgh =

R

C n

Đối với dãy 1: Ta xây dựng đồ thị với hệ trục tọa độ

 

Nếu đồ thị không có cực đại thì m = n = 1

Hình 1.4 Đồ thị phương pháp Staric – Bacbanel.

Phương pháp có ưu điểm là cho phép không nhữn g xác định hệ số tỉ lượng mà cả giá trị tuyệt đối của chúng Do vậy ta có thể xác định được cả phức đơn nhân hoặc phức đa nhân trong hệ phức mà ta nghiên cứu

I.4 Cơ chế tạo phƣ́c đơn ligan

Nghiên cứu cơ chế tạo phức là đi tìm dạng của ion trung tâm và dạng của ligan trong phức Trên cơ sở đó ta có thể:

- Xác định dạng cuối cùng của ion trung tâm và ligan đi vào phức

- Viết được phương trình phản ứng tạo phức

- Tính được các thông số của phức

- Từ đó dự đoán được cấu trúc của phức

I.4.1 Các cân bằng tạo phức hidroxo của kim loại

Để đơn giản ta bỏ qua điện tích và kí hiệu [H+] = h = [H], M là kim loại

M + H2O  MOH + H KTP1 ; [MOH] = KTP1 [M].h-1

MOH + H2O  M(OH)2 + H KTP2 ; [M(OH2] = KTP1 KTP2 [M].h-2

M(OH)i-1 + H2  MOH + H KTpi ; [M(OH)2] = KTP1.KTP2 KTPi.[M].h-i

Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ ban đầu ta có:

CM = [M] + [MOH] + [M(OH)2] +….+ [M(OH)i] + CK

Trong đó: CM là nồng độ ban đầu của kim loại

CK là nồng độ của phức

→ [M] = (CM – CK)/(1+ KTP1 h-1 + KTP1 KTP2.h-2 + KTP1 KTP2. KTPi.h-i)

→ [M(OH)i] = (CM – CK).(KTP1.KTP2.KTPi.h-i)/(1+ KTP1.h-1 + KTP1 KTP2. h-2 + + KTP1.KTP2.KTPi.h-i)

I.4.2 Các cân bằng của thuốc thử hữu cơ

Giả sử thuốc thử hữu cơ có dạng HmR

[M(OH)i(Hm-nR)q  M(OH)i + qHm-nR ; KH (3)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

KH = [M(OH)i].[Hm-nR]q/[M(OH)i (Hm-nR)q] = 1/

→KH =[M(OH)i][CR- q.CK]q/CK (1+h.K0-1+ K1h-1+ K1.K2h-2+ K1K2 Kn.h-n).( K1K2…Kn)q h-nq

Đặt ( K1K2…Kn)q h-nq = Q

[M (OH)i][CR- q.CK]q/CK (1+h.K0-1+ K1h-1+ K1.K2h-2 + K1K2 Kn.h-n)q = B

Vậy KH = B.Q

- lgB = q.n.pH.(-lgKH/Q′) (4) với Q′ = ( K1K2…Kn)q

(4) là phương trình tuyến tính và chỉ nhận nghiệm q.n là nguyên dương

Để xác định n và i ta xây dựng đồ thị - lg = f (pH) ở khoảng pH tuyến tính trên đường cong phụ thuộc A = f (pH)

Đại lượng B xác định được bằng thực nghiệm khi cho i chạy ở 1 giá trị

pH đã cho và các thông số khác đã viết và:

Bảng3: Xây dựng đường cong sự phụ thuộc –lgB = f (pH)

M(OH) i=1

M(OH)2

i=2

M(OH)3

i=3 pH1

Hình 1.5 Đồ thị sự phụ thuộc –lgB vào pH

I.5 Các phương pháp xác định hệ số hấp phụ phân tử mol của phức

I.5.1 Phương pháp Kama xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức

Giả sử phản ứng tạo phức xảy ra theo phương trình:

M + qHR  MRq + qH ; Kcb (1)

Ở điều kiện thí nghiệm :

- Nhiệt độ, pH, lực ion, bề dày cuvet và bước sóng không đổi

- Nồng độ ban đầu của các cấu tử M, HR luôn theo tỉ lệ hằng định CHR=

 , MRq là các hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử vào phức Áp

dụng đltdkl cho cân bằng (1) với thí nghiệm thứ (i) ta có :

Trong đó : Ai là mật độ quang của dung dịch

l là độ dày của cuvet

1 R

R

.

Ở thí nghiệm thứ k ta cũng có:

1 R

Các giá trị dMRq tính được, nó là giá trị trung bình từ một số thí

nghiệm với nồng độ Ci và CK của kim loại thay đổi

I.5.2 Phương pháp xử lí thống kê đường chuẩn

Đường chuẩn của phức tuân theo định luật Bia có dạng    Ai a bCi

được xử lí dựa theo nguyên lí bình phương tối thiểu, các hệ số hồi quy được tính theo công thức:

I- Bằng phương pháp trắc quang chúng tôi nghiên cứu khả năng phân tích Y (III)

CHƯƠNG II: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM

II.1 Trang thiết bị

- Cân phân tích: Các phép cân được thực hiện trên cân phân tích STARTORIUS có độ chính xác 0.2 mg

- Máy đo quang

- Sử dụng máy JASCO – V – 530 – US/VIS Spectrophotometer (Nhật Bản) và GENESYS của Mĩ

- Máy đo pH: giá trị pH được đo trên máy PRECISA pH 900

(Thụy Sĩ)

- Máy cất nước hai lần: Sử dụng máy cất nước HAMILTON (Anh)

II.2 Hóa chất dụng cụ

II.2.1 Dụng cụ

Các dụng cụ thủy tinh: pipet, buret, bình định mức các loại của Đức và Trung Quốc sản xuất Tất cả các dụng cụ đều được ngâm rửa bằng hỗn hợp sufocromic, bình định mức nhãn hiệu Trung Quốc đều được định mức lại bằng pipet 10 ml của Đức

II.2.2 Hóa chất

Dung dịch Y (III): Cân một lượng Y2O3 có khối lượng 1,025 gam, thấm ướt bằng 12ml dung dịch axit HClO4 70% định mức tới vạch 500 ml bằng nước cất hai lần được dung dịch Y+3

có nồng độ theo lượng cân 1,816.10-2 M Nồng độ của dung dịch Y+3

được kiểm tra lại bằng phép chuẩn độ Complexon ở nhiệt độ 80  900C dùng Xylen da cam làm chỉ thị trong môi trường axit HClO4 loãng đến đổi màu đột ngột từ tím đỏ sang vàng chanh

Nồng độ dung dịch Y+3

1,692 M (theo chuẩn độ)

Pha chế dung dịch Y+3

10-3 M: Hút V = 5,91 ml dung dịch Y+3 1,692 M cho vào bình định mức 100ml đã được rửa sạch, dùng HClO4 loãng định mức đến vạch và lắc đều thu được dung dịch Y+3

có nồng độ CM = 10-3 M

Dung dịch Xylen da cam được pha chế từ Xylen da cam loại Pa của Trung Quốc bằng nước cất 2 lần

II.3 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu giữ lực ion cố định = 0,1 bằng dung dịch NaClO4 1M Cách làm: Lấy chính xác 1ml NaClO4 1M; 0,1ml Y (III) ; 0,2 ml

XO rồi định mức tới vạch 10ml

Công thức tính được ion :

1

1 2

n

i i i

Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức như: pH, thời gian

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III.1 Khảo sát hiệu ứng tạo phức Y(III) – XO

Chuẩn bị hai dãy ống nghiệm giống nhau

- Dãy 1: Cùng cho 0,1 ml Y (III) 10-3 M và 0,2 XO 10-3 M

- Dãy 2: Cùng cho 0,2 ml XO 10-3 M Chỉnh pH từng cặp ống nghiệm như nhau tăng dần, dùng giấy pH để xác định khoảng pH đã điều chỉnh

- Nhận thấy màu của các dung dịch có chưa Y (III) và XO đậm màu hơn với màu của dung dịch XO tương ứng Đã có sự tạo phức giữa Y (III) với XO

III.1.1 Phổ hấp thụ electron của phức Y(III) – XO

III.1.1.1 Phổ hấp thụ electron của xilen da cam

Để chụp phổ hấp thụ của thuốc thử XO chúng tôi làm thí nghiệm sau: Lấy 0,5 ml NaClO4 2M; thêm 0,1 ml XO 10-3M chỉnh pH = 6,5 rồi định mức đến vạch 10 ml bằng nước pH Sau 5 phút đo mật độ quang của thuốc thử

so với phông nước pH tương ứng trên máy Genesys (Mĩ) ở các bước sóng khác nhau với Cuver có chiều dầy 1=1 cm Kết quả thu được ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Kết quả đo phổ hấp thụ electron của xilendacam trên máy GENENYS

Ở pH= 6,5 xilen da cam hấp thụ cực đại ở bước sóng   578nm.