Nghiên cứu sự tạo phức của zn2+ với 4 (2 pyridinazo) rezocxin (par) bằng phương pháp trắc quang

Để ứng dụng được các thành tựu hóa học phục vụ cho con người đòi hỏi ngành Hoá học phân tích phải phát triển và hoàn thiện nhiều phương pháp để có độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc ca

Khoá luận tốt nghiệp Dương Thị Oanh – K34C Hoá 1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Người hướng dẫn khoa học ThS NGUYỄN THỊ HUYỀN

HÀ NỘI – 2012

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 9

I.1 Kẽm và hợp chất của kẽm: 9

I.1.1.Kẽm 9

I.1.2 Một số hợp chất của kẽm 13

I.1.3 Một số phương pháp xác định kẽm: 14

I.2 Thuốc thử 4-(2-pyridinazo)-rezocxin (PAR) 16

I.2.1 Cấu tạo và tính chất của PAR 16

Bảng 1.2 Hằng số phân ly của PAR 18

I.2.2 Khả năng tạo phức của PAR 18

I.3.Các bước nghiên cứu một phức màu theo phương pháp trắc quang [1] [2] [3] 19

I.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 20

I.3.2.Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu 20

I.3.3 Xác định thành phần của phức 21

I.4 Các phương pháp xác định các tham số định lượng của phức 25

I.4.1 Theo phương pháp Komar 25

I.4.2 Phương pháp đường chuẩn 27

I.4.3 Phương pháp thực nghiệm 27

CHƯƠNG II: KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 28

II.1 Các hoá chất sử dụng: 28

II.1.1 Dung dịch Zn2+ 10-3M 28

II.1.3 Dung dịch hoá chất khác: 28

II.2 Dụng cụ và thiết bị đo 28

II.2.1 Dụng cụ đo: 28

II.2.2 Các thiết bị đo: 28

II.3 Cách tiến hành thí nghiệm: 29

II.3.1 Dung dịch so sánh: 29

II.3.2 Dung dịch phức Zn – PAR 29

II.3.3 Phương pháp nghiên cứu: 29

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

III.1.Nghiên cứu sơ bộ quá trình tạo phức: 30

III.1.1 Chụp phổ của thuốc thử PAR 30

III.1.2 Chụp phổ của phức Zn2+ - PAR 30

III.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức 31

III.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tạo phức 32

III.4 Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAR trong dung dịch phức 33

III.5 Xác định thành phần của phức Zn2+ - PAR 34

III.5.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 34

III.5.2 Phương pháp tỉ số mol 36

III.5 Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer 38

III.6.Xác định tham số định lượng của phức 39

III.6.1 Xác định hệ số hấp thụ gam phân tử của phức 39

III.6.2 Xác định hằng số bền của phức Zn2+ - PAR 43

KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm phân tích khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2

Em xin chân thành cảm ơn Ths Nguyễn Thị Huyền, người đã tận tình

chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt quá trình em làm khóa luận tại trường

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học, trường ĐHSP Hà Nội 2, đã truyền thụ những kiến thức bổ ích để em có thể vân dụng và hoàn thiện được khóa luận này

Em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô phòng khoa học và công nghệ của trường ĐHSP Hà Nội 2 đã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành tốt khóa luận này

Cuối cùng em xin cảm ơn bố mẹ, bạn bè đã luôn luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong thời gian em làm khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn

Xuân Hòa, tháng 4 năm 2012

Sinh viên

Dương Thị Oanh

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số tham số định lượng của thuốc thử PAR

Bảng 1.2 Các hằng số phân li axit của thuốc thử PAR

Bảng 3.4 Số liệu xác định thành phần phức bằng phương pháp tỉ số mol

- PAR

Zn - PAR bằng phương pháp Komar (εPAR = 1,57.104)

Bảng 3.8 Kết quả tính hệ số hấp thụ phân tử theo phương pháp thực nghiệm

Bảng 3.9 Kết quả tính Kcb và lg của phức Zn2+ ở pH = 8

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Đồ thị của phức theo phương pháp tỉ số mol

Hình 1.2 Đồ thị của phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam

Hình 1.3 Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol

Hình 1.4 Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol

Hình 1.5 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ

Hình 3.1 Phổ hấp thụ của dung dịch PAR

Hình 3.4 Sự phụ thuộc giá trị mật độ quang A vào thời gian của phức

Hình 3.5 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào lượng dư thuốc thử

đem so sánh với mẫu trắng và nước cất hai lần

Hình 3.6 Đồ thị xác định thành phần của phức Zn2+ - PAR theo phương

pháp hệ đồng phân tử gam

Hình 3.7 Xác định thành phần của phức bằng phương pháp tỉ số mol

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hoá học hiện đại liên quan mật thiết tới cuộc sống Để ứng dụng được các thành tựu hóa học phục vụ cho con người đòi hỏi ngành Hoá học phân tích phải phát triển và hoàn thiện nhiều phương pháp để có độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc cao Hiện nay đã có rất nhiều phương pháp phân tích hiện đại như: quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ plasma, phổ phát xạ Rơnghen, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký trao đổi ion, …nhưng phương pháp phân tích trắc quang vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi với độ chính xác và

độ nhạy cao Trong phương pháp này phản ứng hoá học tạo ra hợp chất màu đóng vai trò quan trọng Trong phạm vi một khoá luận tốt nghiệp và thời gian

có hạn nên chúng tôi chọn phản ứng tạo phức của Zn2+ với thuốc thử hữu cơ

PAR

Kẽm và hợp chất của nó được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau [4] [6] như mạ kim loại, điều chế hợp kim, sản xuất pin khô…Một số hợp chất của kẽm được dùng trong y khoa như ZnO dùng làm thuốc gây nôn, thuốc sát trùng, dung dịch 0,1 – 0,5% làm thuốc nhỏ mắt chữa đau kết mạc…

Ngoài ra kẽm còn là nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng trong

cơ thể động thực vật Kẽm có trong enzim cacbanhiđrazơ [5] là chất xúc tác cho quá trình phân huỷ của các hidrocacbon ở trong máu, do đó đảm bảo tốc

độ cần thiết của quá trình hô hấp và trao đổi khí Kẽm có nhiều trong insulin

là hoocmon có vai trò điều chỉnh hàm lượng đường trong máu Vì vậy việc nghiên cứu xác định kẽm không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mang ý nghĩa thực tế Đã có khá nhiều công trình nghiên cứu xác định kẽm bằng các phương pháp khác nhau trong các đối tượng phân tích như trong mỹ dược phẩm, thực phẩm, nước, insulin [6] [10] [21]

Hiện nay người ta đã sử dụng nhiều phương pháp để xác định kẽm, tuỳ thuộc vào từng loại mẫu mà người ta sử dụng các phương pháp phân tích khác nhau Những mẫu phân tích có hàm lượng kẽm cao thì phương pháp phân tích thể tích được sử dụng nhiều Phương pháp phân tích trắc quang được sử dụng nnhiều khi phân tích chất với hàm lượng nhỏ Do phương pháp này có ưu điểm nổi bật như độ lặp của phép đo cao, độ nhạy, độ chính xác cao, không đòi hỏi máy móc quá phức tạp

Qua quá trình nghiên cứu các tài liệu đã công bố tôi thấy chưa có sự thống nhất về kết quả nghiên cứu phức của Zn Riêng ở Việt Nam chưa có công trình nào nghiên cứu sự tạo phức của Zn với thuốc thử PAR một cách hệ

thống Xuất phát từ tình hình thực tế này tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức của kẽm (Zn) với thuốc thử 4- (- 2 pyriđinlazo) – rezocxin (PAR) bằng phương pháp trắc quang”

2 Nhiệm vụ của đề tài

Trong khuôn khổ một khoá luận tốt nghiệp, nhiệm vụ cơ bản được đặt

ra cho việc nghiên cứu đề tài này là: nghiên cứu một cách có hệ thống sự hình thành phức trong hệ Zn – PAR như: các điều kiện tạo phức tối ưu, thành phần

và các tham số định lượng của phức

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Để xác định từng nguyên tố trong các nguyên tố đất hiếm là vấn đề cần tập trung nghiên cứu rất nhiều Một trong những hướng giải quyết tốt nhiệm

vụ này là sử dụng các phức chất Nó giúp ta phát hiện các ion kim loại khi chúng tồn tại ở nồng độ nhỏ

Ngày nay việc sử dụng phương pháp trắc quang trong phân tích hóa học là khá phổ biến Đề tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức Zn(II) với thuốc thử PAR nhưng nó rất cần thiết để xác định Zn(II) và có thể tiến hành nghiên cứu tương tự với các nguyên tố khác Giúp tôi có cơ hội tiếp cận với những phương pháp hóa lí hiện đại

Cấu hình electron: [Ar]3d104s2

Thế điện cực tiêu chuẩn: -0,763

Độ âm điện (theo Pauling): 1,8

Năng lượng ion hoá (eV): I1 = 9,391; I2 = 17,96; I3 = 39,9

Bán kính ion: 1,39

Số oxi hoá chủ yếu: +2

I.1.1.2 Tính chất vật lý:

- Kim loại kẽm có màu trắng bạc, nhưng trong không khí ẩm chúng dần dần

bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim

- Khối lượng riêng lớn (d = 7,14g/cm3), có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp hơn so với các kim loại nặng khác (do tương tác yếu giữa các nguyên tử trong kim loại) nên có nhiệt độ bay hơi thấp t0

nc = 419,50C ; t0s = 9070C

- Ở điều kiện thường kẽm khá giòn nên không thể kéo dài được Khi đun nóng đến 1000

C – 1500C lại dẻo và dai, đến 2000C có thể tán thành bột

- Dễ tạo hợp kim với các nguyên tố khác

- Về độc tính, kẽm ở trạng thái rắn không độc, nhưng hơi của ZnO lại rất độc, còn các hợp chất khác của kẽm lại không độc

I.1.1.3 Tính chất hoá học:

Zn là kim loại hoạt động trung bình

a Tác dụng với đơn chất:

- Tác dụng với dung dịch axit:

+ Axit không có tính oxi hoá: HCl, H2SO4

Ngoài ra, Zn còn khử được NO3

trong NH3: 4Zn + NO3

+ 7OH- + 6H2O 4[Zn(OH)4]2- + NH3

- Tác dụng với dung dịch kiềm:

+ Tương tự Al, Be, Zn dễ tan trong dung dịch kiềm

ZnO + CO

I.1.1.4 Khả năng tạo phức của kẽm với thuốc thử hữu cơ:

Kẽm có khả năng tạo được nhiều phức vòng càng với các thuốc thử hữu cơ Có thể chia các thuốc thử hữu cơ tạo phức màu với kẽm như sau:

*Nhóm các hợp chất màu azo:

Phức Zn2+

- (5–Br – PADAP) được hoà tan bởi rượu etylic [10], bước sóng hấp thụ cực đại của phức max = 555nm, hệ số hấp thụ mol phân tử 1,09.105l.mol-1cm-1, khoảng tuân theo định luật Bia 0,1 – 5mg Zn2+

/ 5ml

Phức Zn2+

- 2 – (5 – nirro – 2- pyridylazo) – 5- (N- propyl – N- sunfopropyl – amino) phenol (nitro – PADS) ở pH = 8-9, bước sóng hấp thụ cực đại max = 565nm

Phức Zn2+

- 5-(2’- cacbometoxylphenyl)azo – 8 – quinolinol [16] trong môi trường mixen của natri dodexylsunfat ở pH = 4 - 4,8 Phức có màu đỏ da cam, bền trong khoảng 4 giờ, khoảng tuân theo định luật Bia 0 – 0,42mg Zn2+

/ ml, bước sóng hấp thụ cực đại max = 488nm, hệ số hấp thụ mol phân tử 4,14.104l.mol-1 cm-1

* Xilen da cam (XDC)

Kẽm tạo phức với XDC trong môi trường có xetylpiridinclorua là cation hoạt động bề mặt [8] ở pH = 5,0 – 6,0; bước sóng hấp thụ cực đại max = 580 nm, khoảng tuân theo định luật Bia 1 – 20mg Zn2+/ 25 ml, hệ số hấp thụ mol phân

/l

Kẽm còn có khả năng tạo phức với N – hydroxyl –N,N’– diphenylbenzamidin (HDPBA) với sự có mặt của diphenyl-cacbazon (DPCZO) ở pH = 8,3 – 10,3; bước sóng hấp thụ cực đại max = 525nm với hệ số hấp thụ mol phân tử là 1,27.105 l.mol-1.cm-1, khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia 0,08 mg

Zn2+/ml

I.1.2 Một số hợp chất của kẽm

I.1.2.1 Kẽm oxit (ZnO)

Kẽm oxit màu trắng, khi đun nóng đến 2500

C chuyển sang màu vàng chanh, khi để nguội lại trở về màu ban đầu Nung đến 19500C thì bị phân hủy thành nguyên tố Hơi ZnO rất độc

2ZnO 1950

0 C

2Zn + O2 ↑ Kẽm oxit là chất lưỡng tính, trong dung dịch axit tạo muối clorua, sunfat kẽm, còn trong dung dịch kiềm dư tạo zincat

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O Kẽm oxit bị hidro hoặc cacbon khử thành kim loại

ZnO + H2 300

0 C

Kẽm hidroxit là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước, có tính lưỡng tính, tan trong axit và kiềm

Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O

Zn(OH)2 + 2KOH → K2[Zn(OH)4] Zn(OH)2 tan trong dung dịch amoniac do tạo ra phức chất

Zn(OH)2 + 4NH3 → [Zn(NH3)4](OH)2

Zn(OH)2 + 2NH4

+

→ [Zn(NH3)2] 2+ + 2H2O Zn(OH)2 được tạo ra khi cho dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối kẽm, kết tủa tan trong kiềm dư

ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2 + Na2SO4

ZnSO4 + BaS → BaSO4 + ZnS

- ZnSO4 là tinh thể màu trắng, dễ tan trong nước, được điều chế bằng cách cho vỏ bào kẽm tan trong dug dịch H2SO4 loãng, hoặc nung ZnS trong không khí

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

ZnS + 2O2 → ZnSO4

I.1.3 Một số phương pháp xác định kẽm:

I.1.3.1 Phương pháp chuẩn độ trắc quang:

Phương pháp chuẩn độ trắc quang là phương pháp khá phổ biến để xác định

Zn (II)

Phương pháp chuẩn độ trắc quang xác định Zn(II) thường dùng EDTA với chỉ thị XDC [12] [15] [17] [19] [22] [23] Phức giữa Zn2+ với XDC được duy trì

ở pH = 5,4 -5,9 bởi dung dịch đệm axetat [22], khoảng tuyến tính là 50 – 160 g/l, độ lệch chuẩn tương đối 0,31% Phương pháp này được áp dụng để xác định Zn(II) trong dung dịch kẽm tinh chế với độ thu hồi 99,0 – 101,4%, sai số 0,76%

Để xác định Zn(II) trong đồng thau, Ren, Yifeng và cộng sự [15] đã hoà tan mẫu trong axit HNO3, sau đó oxi hoá bởi KClO3, chuẩn độ bằng EDTA với chỉ thị XDC ở pH = 5,5 Sử dụng KF, thioure, BaCl2 làm chất che, KF được cho vào trước thioure và dung dịch oxi hoá được sôi ít nhất trong 2 phút để kết tủa hoàn toàn MnO2 Sai số tưương đối 0,12 – 1,0%

Cũng có thể xác định gián tiếp Zn(II) bằng cách sử dụng 2,2 – bipyridyl như thuốc thử che chọn lọc [12] Zn(II) trong dung dịch mẫu ban đầu được tạo phức với lưọng dư EDTA và lượng EDTA dư được chuẩn độ bằng Pb(NO3)2

ở pH = 5,0 – 6,0, chất chỉ thị là XDC

I.1.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ ngọn lửa ( FAAS)

Có thể áp dụng phương pháp này để xác định lượng vết Zn(II) trong đồ uống giải khát đóng chai [7] Trong [9] các tác giả sử dụng phương pháp FAAS sau khi chiết để xác định Cd, Cu, Pb và Zn trong mẫu nước Các ion kim loại này trước tiên được tạo phức với 1-(- 2- thiazolylazo)-2- naphtanol (TAN), sau đó được phân tích bằng phưong pháp FAAS, sử dụng chất hoạt động bề mặt octylphenoxylpolyetoxyletanol (TritonX -114) ở pH = 8,5 Với 50ml mẫu sử dụng triton X – 114 0,05%, TAN 2.10-5mol/l đã xác định được 0,099; 0,27; 1,1; 0,095 mg/l tương ứng với Cd, Cu, Pb và Zn

I.1.3.3 Các phương pháp khác

+ Phương pháp thêm chuẩn [17] bước sóng kép dựa trên việc định lượng trắc quang xác định bằng phương pháp thêm ở hai bứoc sóng đẻ xác định vi lượng

Zn(II) Phức tạo ra giữa Zn2+

với 5- Br –DADAP khi có mặt chất hoạt động

bề mặt không ion ở pH = 9,2 (duy trì bằng dung dịch đệm borax) Bước sóng hấp thụ cực đại 558nm, độ lệch chuẩn tương đối 2,2 -3,9 %, độ thu hồi 100,4 -101,5%

+ Phương pháp sắc kí lỏng cao áp phân giải cao HPLC [14] [22] Sử dụng phương pháp này có thể xác định lưọng vết Zn(II) với giới hạn phát hiện cao 0,0003 mg/ml [22]; 0,01mg/ml

+ Ngoài các phương pháp trên, hiện nay người ta còn sử dụng các phương pháp khác như: phương pháp cực phổ, sắc kí trao đổi ion, phổ phát xạ Rơnghen

I.2 Thuốc thử 4-(2-pyridinazo)-rezocxin (PAR)

I.2.1 Cấu tạo và tính chất của PAR

PAR là thuốc thử hữu cơ được Chichibabin tổng hợp năm 1918 nhưng mới được ứng dụng những năm gần đây Nó được áp dụng hiệu quả trong phân tích trắc quang và đóng vai trò chất chị thị màu kim loại trong phép chuẩn độ Complecxon

PAR là chất rắn dạng bột, màu đỏ thẩm, tan tốt trong nước và trong nhiều dung môi hữu cơ như rượu, axeton, đioxan…Dung dịch của nó có màu vàng

da cam, bền trong thời gian dài Thuốc thử được dùng ở dạng axit hoặc dạng muối natri có CTPT lần lượt: C11H9O2N3 và C11H8O2N3Na.H2O, có công thức cấu tạo là:

) (Dạng R2-) Vùng tồn tại và các đặc trƣng quang học ghi ở bảng sau:

Bảng 1.1 Vùng tồn tại các đặc trƣng quang học của PAR

Hằng số phân ly của thuốc thử PAR ghi ở bảng 2:

Bảng 1.2 Hằng số phân ly của PAR

I.2.2 Khả năng tạo phức của PAR

Thuốc thử PAR được dùng để định lượng trắc quang các kim loại vô cơ thường ở pH = 6 10

Cực đại hấp thụ điện tử của các phức từ 490 550 nm Hệ số hấp thụ phân tử ( ) trong khoảng 2.104

5.104 Thuốc thử PAR thường được dùng làm chỉ thị cho phép chuẩn độ complecson III (EDTA), để xác định các kim loại như: Bi, Ta, ở pH: 1 2; các kim loại như: Y, Cu, Ni, Pb, Lantanoit ở pH: 8 11 (màu đỏ chuyển sang vàng) PAR không tác dụng với Cr, Mo, As, Si, Be

Sự tạo phức của PAR với các ion kim loại được mô tả theo các sơ đồ sau:

Me + mH+ Trong PAR có thể tham gia như một phối tử gam phối vị (I) hoặc lượng phối

Trong môi trường axit phức chất tạo thành, thường có tỉ lệ Me : PAR =

1 1, trong môi trường trung tính, bazơ chủ yếu hoặc khi dư nhiều lần thuốc thử PAR thì phức có thành phần Me : PAR = 1 2

Các phản ứng tạo phức của PAR đã được nghiên cứu kỹ với hơn 30 nguyên tố kim loại Qua tổng kết cho thấy phổ hấp thụ cực đại của phức đều chuyển dịch trong vùng từ 485 550 nm, phức có độ nhạy cao: = 104

về vùng sóng dài hoặc ngắn hơn, phức đa phối tử có hệ số hấp thụ phân tử ε

và độ bền cao hơn phức đơn phối tử tương ứng pH tối ưu của sự tạo phức đa phối tử chuyển về vùng thấp hơn, điều này sẽ có tác dụng làm nâng cao độ nhạy, độ chọn lọc của việc xác định các nguyên tố này

I.3.Các bước nghiên cứu một phức màu theo phương pháp trắc quang [1] [2] [3]

Để nghiên cứu một phức màu theo phương pháp trắc quang ta thực hiện các bước sau:

I.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức

Ví dụ: phương trình phản ứng tạo phức đơn ligan (bỏ qua điện tích ion)

M + qHR MRq + qH+ Kcb

Tương tự tạo phức đa ligan (2 ligan hay nhiều hơn)

M + qHR + pHR’ MRqR’p + (q + p)H+ K’cb

M: kim loại ; HR, HR’: n các ligan

Lấy một nồng độ cố định của ion kim loại (CM), nồng độ dư của các ligan (phức càng ít bền, ligan càng dư, ít nhất từ 2 – 5 lần nồng độ ion kim loại)

Giữ pH hằng định (thường là pH tối ưu cho quá trình tạo phức), lực ion đựoc giữ hằng định bằng muối trơ

Sau đó chụp phổ hấp thụ electron (từ 250nm – 800nm) của thuốc thử và phức Thường thì phổ của phức chuyển về vùng sóng dài hơn so với phổ của thuốc thử

Nếu có sự tăng hay giảm mật độ quang đáng kể tại bước sóng max

thuocthu thì kết luận có hiện tượng tạo phức

I.3.2.Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu

Tìm các giá trị tối ưu cho các điều kiện nhiệt độ, thời gian, pH, nồng độ của kim loại và thuốc thử để tiến hành phản ứng tạo phức, giữ cho lực ion và môi trường hằng định

I.3.2.1.Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu

Là khoảng thời gian mật độ quang của phức đo được là cực đại và hằng định

I.3.2.2 Xác định pH tối ưu

Xác định pH bằng con đường thực nghiệm như sau:

lấy một nồng độ ion kim loại, nồng độ thuốc thử hằng định, chọn bước sóng

max của phức

Dùng dung dịch axit, bazơ thích hợp để điều chỉnh pH từ thấp đến cao

(không nên dùng dung dịch đệm vì thường có anion là ligan tạo phức)

Xây dựng đồ thị A = f (pH)

Vùng pH tối ưu là vùng pH ở đó mật độ quang đạt giá trị cực đại

Vùng này càng rộng thì chỉnh pH tối ưu sai số cho phép càng lớn

I.3.2.3.Lực ion

Khi lực ion thay đổi mật độ quang cũng có thể thay đổi, tuy không

đáng kể Khi nghiên cứu định lượng về phức ta thường phải tiến hành ở ực

ion hằng định bằng cách dùng một muối trơ mà không có khả năng tạo phức

với kim loại

I.3.3 Xác định thành phần của phức

Có nhiều phương phấp để xác định thành phần của phức nhưng phương

pháp quan trọng và phổ biến: phương pháp tỉ số mol, phương pháp chuyển

dịch cân bằng, phương pháp hệ đồng phân tử mol, …

I.3.3.1 Phương pháp tỉ số mol

Bản chất của phương pháp là thiết lập sự phụ thuộc A vào nồng độ của

một thành phần nào đó khi nồng độ thành phần kia cố định

Cách tiến hành:

Với phản ứng tạo phức:

mMen+ + nRm- = MemRn

+ Chuẩn bị dãy trung bình màu sao cho nồng độ CM = const, CR khácnhau và

tăng dần ở điều kiện tối ưu

+ Đo mật độ quang A của các dung dịch, rồi biểu diễn sự phụ thuộc

A = ƒ (CR/CM) hoặc A = ƒ (CM/CR)

Giả sử ta có:

Hình 1.1 Đồ thị của phức theo phương pháp tỉ số mol

(1): Đối với phức bền (2): Đối với phức kém bền

I.3.3.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam

- Nguyên tắc: Phương pháp dựa trên việc xác định tỉ số các thể tích đồng phân

tử của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực đại của phức tạo thành

MemRn Hệ đồng phân tử gam là dãy các dung dịch có tổng thể tích của chúng

là không đổi: Vm + VR = const

- Cách tiến hành:

+ Pha các dung dịch Me và R có nồng độ ban đầu như nhau ( = )

+ Trộn hai chất đó theo tỉ lệ thể tích khác nhau sao cho tổng thể tích là không đổi (VM + VR = const), do đó CM + CR = const ở điều kiện tối ưu

+ Tiến hành đo mật độ quang của các dung dịch Sau đó xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc:

(2) (1)

V M /V R

A

Hình 1.2 Đồ thị của phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam

(1): Đối với phức bền (2): Đối với phức kém bền

Ta có : x = n/

Như vậy: Đối với phương pháp này chỉ cho ta biết tỉ số n/m (hoặc m/n)

mà không biết được giá trị cụ thể của n, m

I.3.3.3 Phương pháp chuyển dịch cân bằng:

Phương pháp này dùng để xác định thành phần của phức một nhân kém bền Từ biểu thức của hằng số bền điều kiện của phức MRn ta rút ra rằng trong nồng độ hằng định của ion trung tâm M (chuyển dịch cân bằng) phụ thuộc vào nồng độ cân bằng của cấu tử thứ hai

M + nR → MRn βn (1)

βn = n n

R M

MR

] ].[

[

] [

→

].

[

] [