Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành hóa học phân tích được bảo vệ thành công vào tháng 5 năm 2016. Khóa luận này được nghiên cứu và khảo sát trên hệ thống thiết bị của trường cung cấp ột cách tỉ mỉ và có độ chính xác thực tế tương đối cao
LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành phòng thí nghiệm Hóa phân tích định định lượng Hóa kỹ thuật - Khoa Hóa học - Trường Đại học Quy Nhơn Bằng lòng trân trọng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Lê Thu Hương - người giao đề tài,hướng dẫn khoa học, tận tình bảo em suốt trình học tập nghiên cứu Em xin trân trọng cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học thầy cô gióa tổ môn Hóa học giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn động viên ủng hộ bạn bè, người thân suốt trình học tập nghiên cứu Bình Định, ngày tháng năm 2016 BÙI THỊ THẮM MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu nguyên tố sắt .3 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất Sắt 1.1.2 Tính chất hóa học .4 1.1.3 Phức chất Sắt 1.1.4 Vai trò sắt công nghiệp nông nghiệp 1.2 Thuốc thử 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR) 1.2.1 Cấu tạo tính chất PAR 1.2.2 Khả tạo phức PAR ứng dụng phức chúng phân tích 1.3 Axit Axetic 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu trắc quang 11 1.5 Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho tạo thành phức màu .12 1.5.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức màu đơn phối tử đa phối tử .12 1.5.2 Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu 13 1.5.3 Nghiên cứu xác định khoảng pH tối ưu 14 1.6 Xác định thành phần phức màu .15 1.6.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam (phương pháp biển đổi liên tục) 16 1.6.2 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) 17 1.6.3 Phương pháp Staric - Bacbanel .18 1.7 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 20 1.8 Cơ chế tạo phức đơn ligan đa ligan 22 1.8.1 Cơ chế tạo phức đơn ligan .22 1.8.1.1 Các cân tạo phức hidroxo ion kim loại .22 1.8.1.2 Các cân liên quan đến thuốc thử hữu 22 1.8.2 Cơ chế tạo phức đa ligan 23 1.9 Phương pháp thống kê xử lí số liệu thực nghiệm 25 1.9.1 Xử lí kết phân tích 25 1.9.2 Xử lí thống kê đường chuẩn 25 1.9.3 Kiểm tra kết nghiên cứu phân tích mẫu chuẩn 27 Chương KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 28 2.1 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu .28 2.1.1 Dụng cụ 28 2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 28 2.2 Pha chế hóa chất 28 2.2.1 Dung dịch Fe(III) 0,01M 28 2.2.2 Dung dịch PAR 2.10-3M 28 2.2.3 Dung dịch CH3COOH 1M .29 2.2.4 Dung dịch cản 29 2.2.4.1 Pha chế dung dịch Cu(II) 10-2M .29 2.2.4.2 Pha chế dung dịch Bi(III) 10-2M .29 2.2.5 Các dung dịch khác 29 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Nghiên cứu tạo phức Fe(III) với thuốc thử PAR .32 3.1.1 Nghiên cứu điều kiện tạo phức Fe(III) thuốc thử PAR 32 3.1.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn phối tử Fe(III)-PAR 32 3.1.1.2 Nghiên cứu nồng độ tối ưu cho tạo phức Fe(III)-PAR 34 3.1.1.3 Nghiên cứu pH tối ưu cho tạo phức Fe(III)-PAR 35 3.1.1.4 Khảo sát độ bền phức theo thời gian 37 3.1.2 Xác định thành phần phức 38 3.1.2.1 Xác định thành phần phức Fe(III)-PAR theo phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bảo hòa) 38 3.1.2.2 Xác định thành phần phức Fe(III)-PAR theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (phương pháp biến đổi liên tục) .40 3.1.2.3 Phương pháp Staric-Bacbanel xác định hệ số tỉ lượng phức 42 3.1.3 Nghiên cứu khả áp dụng phức màu để định lượng trắc quang 44 3.1.4 Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức 45 3.1.5 Tính hệ số hấp thụ mol ε phức Fe(III)-PAR theo phương pháp Komar 47 3.1.6 Nghiên cứu chế tạo phức Fe(III)-PAR .48 3.1.6.1 Giản đồ phân bố dạng tồn Fe3+ theo pH 48 3.1.6.2 Giản đồ phân bố dạng tồn PAR theo pH 50 3.1.6.3 Cơ chế tạo phức Fe3+-PAR .52 3.1.7 Xác định hàm lượng Fe(III) mẫu nhân tạo phương pháp trắc quang phức Fe(III)-PAR 55 3.2 Nghiên cứu tạo phức đa phối tử Fe(III)-PAR-CH3COOH 56 3.2.1 Nghiên cứu điều kiện tạo phức đa phối tử .56 3.2.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa phối tử 56 3.2.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào pH 58 3.2.1.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ thuốc thử PAR .59 3.2.1.4 Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ CH3COOH .60 3.2.1.5 Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào thời gian 62 3.2.2 Xác định thành phần phức Fe(III)-PAR-CH3COOH .63 3.2.2.1 Xác định thành phần phức phương pháp tỷ số mol 63 3.2.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol 65 3.2.2.3 Phương pháp Staric-Bacbanel 66 3.2.3 Nghiên cứu khả áp dụng phức màu để định lượng trắc quang phức đa phối tử .69 3.2.4 Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức Fe(III)-PAR-CH3COOH 70 3.2.5 Tính hệ số hấp thụ mol ε phức Fe(III)-PAR-CH3COOH theo phương pháp Komar 72 3.2.6 Nghiên cứu chế tạo phức Fe(III)-PAR-CH3COOH 73 3.2.6.1 Giản đồ phân bố dạng tồn CH3COOH theo pH 73 3.2.6.2 Cơ chế tạo phức Fe3+-PAR-CH3COOH 74 3.2.7 Xác định hàm lượng Fe(III) mẫu nhân tạo phương pháp trắc quang phức Fe(III)-PAR-CH3COOH .77 KẾT LUẬN 79 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng 1.1 Hằng số phân li axit PAR 1.2 Tính chất axit axetic 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang PAR Fe(III)-PAR vào bước sóng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào nồng độ PAR 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào pH 3.4 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào thời gian 3.5 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào CPAR/CFe 3.6 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào CFe(III)/CPAR 3.7 Xác định thành phần phức Fe(III)-PAR theo phương pháp hệ đồng phân tử mol CFe(III)+CPAR = 3,2.105 M 3.8 Sự phụ thuộc ∆Ai/CPAR vào ∆Ai/∆Agh 3.9 Sự phụ thuộc ∆Ai/CFe(III) vào ∆Ai/∆Agh 3.10 Giá trị mật độ quang dung dịch phức Fe(III)-PAR nồng độ khác ion cản Cu2+, Bi3+ 3.11 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào nồng độ phức 3.12 Kết xác định εFe(III) - PAR phương pháp Komar 3.13 Phần trăm dạng tồn Fe3+ theo pH 3.14 Phần trăm dạng tồn thuốc thử PAR theo pH 3.15 Kết tính nồng độ dạng tồn Fe3+ 3.16 Kết tính -lgB 3.17 Kết tính -lgKkb 3.18 Kết xác định hàm lượng Fe(III) mẫu nhân tạo phương pháp đường chuẩn Tran g 11 31 33 35 36 37 38 40 41 42 44 45 47 49 51 53 53 55 56 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức đa phối tử Fe(III)-PAR-CH3COOH vào bước sóng Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào pH Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ thuốc thử PAR Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ CH3COOH Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào thời gian Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào CPAR/CFe CFe/CPAR Xác định thành phần phức đa phối tử theo phương pháp hệ đồng phân tử mol CFe(III)+CPAR = 4.10-5M Xác định hệ số tỉ lượng tuyệt đối PAR phương pháp Staric - Bacbanel Xác định hệ số tỉ lượng tuyệt đối Fe(III) phương pháp Staric - Bacbanel Giá trị mật độ quang dung dịch phức đa phối tử cấc nồng độ khác ion cản Cu2+ Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ phức Kết xác định ε phức Fe(III)-PAR-CH3COOH phương pháp Komar Phần trăm dạng tồn CH3COOH theo pH Kết tính nồng độ dạng tồn Fe 3+ phức đa Kết tính -lgB phức đa Kết tính -lgKkb phức đa Kết xác định hàm lượng Fe(III) mẫu nhân tạo phương pháp đướng chuẩn phức Fe(III)-PARCH3COOH 57 58 59 61 62 63 65 67 68 70 73 72 73 75 75 77 77 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Tên hình Hiệu ứng tạo phức đơn đa phối tử Sự thay đổi mật độ quang phức theo thời gian Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức đơn đa phối tử vào pH Sự phụ thuộc A (∆A) hay nồng độ phức vào thành phần dung dịch đồng phân tử Đường cong bão hoà Các đường cong hiệu suất tương đối Sự phụ thuộc ∆A = f(pH) Đồ thị -lgB = f(pH) Phổ UV-VIS thuốc thử PAR với phức Fe(III)-PAR Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào nồng độ PAR Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào thời gian Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào CPAR/CFe(III) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào CFe(III)/CPAR Đồ thị xác định tỉ lệ Fe(III):PAR theo phương pháp hệ đồng phân tử gam Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ∆Ai/CPAR vào ∆Ai/∆Agh Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ∆Ai/CFe vào ∆Ai/∆Agh Tran g 13 14 15 16 18 20 23 27 32 34 35 36 38 39 40 42 43 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ Fe(III) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức Fe(III)-PAR vào nồng độ phức Giản đồ phân bố dạng tồn Fe(III) theo pH Giản đồ phân bố dạng tồn PAR theo pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -lgB = f(pH) phức Fe(III)-PAR Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức Fe(III)-PAR-CH3COOH vào bước sóng Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ PAR Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ CH3COOH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào thời gian Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào tỷ số CPAR/CFe Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào tỷ số CFe/CPAR Đồ thị xác định thành phần phức đa phối tử theo phương pháp hệ đồng phân tử Đồ thị xác định hệ số tỷ lượng tuyệt đối PAR vào phức Đồ thị xác định hệ số tỷ lượng tuyệt đối Fe(III) vào phức Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ Fe(III) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức Fe(III)-PAR-CH3COOH vào nồng độ Fe(III) Giản đồ phân bố dạng tồn CH 3COOH theo pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -lgB = f(pH) phức Fe3+-PAR-CH3COOH 44 45 50 52 54 57 59 60 61 62 64 64 66 67 68 71 71 74 75 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích đường cong phụ thuộc ∆Ai/CFe(III) = f(∆Ai/∆Agh) dãy có CPAR = 4.105 M Kết thu sau: Bảng 3.26 Xác định hệ số tỉ lượng tuyệt đối PAR phương pháp Staric - Bacbanel CPAR.105 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 ∆Ai 0,235 0,359 0,489 0,608 0,721 0,949 ∆Agh = 0,949 ∆Ai/CPAR.105 0,235 0,239 0,245 0,243 0,240 0,237 ∆Ai/∆Agh 0,248 0,378 0,515 0,641 0,760 1,000 ∆Ai/CPAR B 0.246 0.244 0.242 0.240 0.238 0.236 0.234 0.232 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 ∆Ai/∆Agh Hình 3.23 Đồ thị xác định hệ số tỷ lượng tuyệt đối PAR vào phức Từ đồ thị ta thấy: Hàm số = f() có dạng đường cong hiệu suất đường cong q = = max = 0,515 q = 2,062 ≈ 72 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Bảng 3.27 Xác định hệ số tỉ lượng tuyệt đối Fe(III) phương pháp Staric - Bacbanel CFe(III).105 0,25 0,50 1,00 1,50 ∆Ai 0,153 0,294 0,542 0,759 0,935 ∆Agh = 0,935 ∆Ai/CFe(III).105 0,612 0,588 0,542 0,506 0,468 ∆Ai/∆Agh 0,164 0,314 0,580 0,812 1,000 ∆Ai/CFe B 0.62 0.60 0.58 0.56 0.54 0.52 0.50 0.48 ∆Ai/∆Agh 0.46 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Hình 3.24 Đồ thị xác định hệ số tỷ lượng tuyệt đối Fe(III) vào phức Từ đồ thị ta thấy: Hàm số = f() có dạng đường thẳng Vì hệ số tỉ lượng tuyệt đối Fe(III) phức đa phối tử 1và phức đơn nhân Như tỷ lệ Fe(III):PAR phức 1:2 Kết luận: Từ kết nghiên cứu phương pháp trên, ta nhận thấy tỷ lệ tạo phức đa phối tử Fe(III):PAR:CH 3COOH = 1:2:1 phức đơn nhân 3.2.3 Nghiên cứu khả áp dụng phức màu để định lượng trắc quang phức đa phối tử Khảo sát nồng độ ion Cu2+ cản phép định lượng Fe(III) 73 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Cách tiến hành: Chuẩn bị dãy dung dịch phức bình định mức dung tích 10ml chứa dung dịch Fe(III) có nồng độ 2.10-5 M, dung dịch PAR có nồng độ 6.10-5 M, CNaNO3 = 0,1 M thể tích khác Cu 2+ có nồng độ 10-4 M, trì pH = 9,5 Sau tiến hành đo mật độ quang dãy dung dịch phức máy đo quang, cuvet 1cm bước sóng λmax = 494 nm Bảng 3.28 Giá trị mật độ quang dung dịch phức đa phối tử nồng độ khác ion cản Cu2+ VCu2+ (ml) CCu2+.105 M ∆A 0 0,892 0,05 0,05 0,915 0,10 0,10 0,937 0,20 0,20 0,954 0,30 0,30 0,987 0,40 0,40 0,994 0,50 0,50 1,018 0,60 0,60 1,044 1,00 1,00 1,074 Từ kết thực nghiệm thu được: + Khi nồng độ Cu2+ dung dịch phức lớn 10-6 M mật độ quang dung dịch phức bắt đầu tăng đáng kể so với dung dịch phức không chứa Cu2+ (VCu2+ = ml) Khi có giới hạn không cản ion Fe3+ là: = = 0,05 74 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích 3.2.4 Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức Fe(III)-PAR-CH3COOH Chuẩn bị dãy dung dịch phức bình định mức có chứa C PAR = 3.CFe tăng dần CCH3COOH = 0,01 M CNaNO3 = 0,1 M Sau tiến hành đo mật độ quang máy đo quang, cuvet cm, pH = 9,5; λmax = 505 nm Kết nghiên cứu trình bày sau: Bảng 3.29 Sự phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ phức CFe(III).105 M ∆Ai CFe(III).105 M ∆Ai 0,4 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 0,146 0,334 0,434 0,535 0,627 0,711 0,808 2,0 2,4 2,8 3,0 3,5 4,0 4,5 0,914 1,125 1,319 1,421 1,613 1,882 2,116 ∆A B 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 CFe(III).10-5 Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức đa phối tử vào nồng độ Fe(III) Từ hình 3.24 ta thấy khoảng nồng độ Fe(III) = 4.10-6M → 3.105 M đồ thị có dạng đường thẳng, mật độ quang A phụ thuộc tuyến tính vào 75 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích nồng độ Fe(III) Khi CFe(III) > 3.10-5M mật độ quang A không phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ Fe(III) xảy tượng lệch âm Như khoảng nồng độ Fe(III) tuân theo định luật Beer là: 4.10-6 → 3.10-5 M ∆A B 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 - CFe(III).10 Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức Fe(III)-PAR-CH3COOH vào nồng độ Fe(III) Xử lí đoạn nồng độ tuân theo định luật Beer ta thu phương trình đường chuẩn: ∆Ai = 5,072.104.CFe(III) - 0,099 3.2.5 Tính hệ số hấp thụ mol ε phức Fe(III)-PAR-CH3COOH theo phương pháp Komar Chuẩn bị dãy dung dịch phức có nồng độ C Fe(III):CPAR:CCH3COOH = 1:3:500 Sau đo mật độ quang dung dịch phức điều kiện tối ưu tính hệ số hấp thụ mol ε phức Fe(III)-PAR-CH3COOH theo phương pháp Komar công thức: ε = Trong B = n = Ở q = 2; εPAR = 1,094.104 Kết trình bày bảng sau: 76 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Bảng 3.30 : Kết xác định ε phức Fe(III)-PAR-CH3COOH phương pháp Komar Cặp Cặp Cặp Cặp Ci = 8,0.10-6M ∆Ai = 0,334 Ck = 1,6.10-5M ∆Ak = 0,711 Ci = 1,0.10-5M ∆Ai = 0,434 Ck = 1,4.10-5M ∆Ak = 0,627 Ci = 1,0.10-5M ∆Ai = 0,434 Ck = 2,0.10-5M ∆Ak = 0,914 Ci = 1,2.10-5M ∆Ai = 0,535 n= B = 0,761 ε = 4,959.104 n= B = 0,876 ε =5,091.104 n= B = 0,767 ε = 5,001.104 n= B = 0,769 ε = 5,113.104 Ck = 2,4.10-5M ∆Ak = 1,125 Xử lý thống kê ta kết εphức = (5,041 ± 0,116).104 3.2.6 Nghiên cứu chế tạo phức Fe(III)-PAR-CH3COOH 3.2.6.1 Giản đồ phân bố dạng tồn CH3COOH theo pH Axit CH3COOH nước tồn dạng cân sau: CH3COOH CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76 Theo định luật tác dụng khối lượng ta có: = Ka ⇒ [CH3COOH] = [CH3COO-].h Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ ban đầu: = [CH3COOH] + [CH3COO-] = [CH3COO-].(1 + h.) Nồng độ cân cấu tử là: [CH3COO-] = [CH3COOH] = h Tỷ lệ phần trăm dạng tồn tại: 77 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích % [CH3COO-] = 100 = 100 % [CH3COOH] = 100 = h .100 Bảng 3.31 Phần trăm dạng tồn CH3COOH theo pH pH % [CH3COO-] 1,7.10-3 1,7.10-2 0,17 1,70 14,80 63,47 94,55 % [CH3COOH] 99,99 99,98 99,8 98,29 85,19 36,52 5,44 99,4 0,57 99,94 100 6.10-4 B % [CH3COOH] 100 80 60 40 20 0 10 pH Hinh 3.27 Giản đồ phân bố dạng tồn CH3COOH theo pH 3.2.6.2 Cơ chế tạo phức Fe3+-PAR-CH3COOH Để xác định dạng Fe3+ ligan vào phức, sử dụng đoạn thẳng tuyến tính đồ thị mật độ quang phức Fe 3+-PAR-CH3COOH phụ thuộc vào pH (Hình 3.15) để tính giá trị C K; CR - 2CK -lgB Các giá trị tính sau: CK = CPhức = CM (∆Agh = 1,020; CM = CFe3+ = 2.10-5 M) CR = CPAR = 6.10-5 M CR' = = 0,01 M B= 78 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Với q = 2; p = K0 = 10-3,1; K1 = 10-5,6; K2 = 10-11,9; Ka = 10-4,76 Từ biểu thức B tính: B= Kết tính toán phụ thuộc -lgB = f(pH) trình bày sau: Bảng 3.32: Kết tính nồng độ dạng tồn Fe3+ phức đa (CR - 2CK).105 [Fe(OH)3.10-5] [Fe3+] [Fe(OH)2+] [Fe(OH 4,035 2,97.10-11 4,93.10-9 3,82.10-7 1,961 -12 -9 -7 3,950 7,51.10 1,98.10 2,43.10 1,975 -12 -10 -7 3,858 1,90.10 7,90.10 1,54.10 1,985 -13 -10 -8 3,772 4,77.10 3,15.10 9,75.10 1,990 Bảng 3.33 Kết tính -lgB phức đa pH 4,2 4,4 4,6 4,8 -lgBFe3+ 16,512 17,193 17,916 18,679 pH 4,2 4,4 4,6 4,8 -lgBFe(OH)2+ 14,292 14,773 15,296 15,859 22 -lgBFe(OH 12,402 12,683 13,006 13,369 B C D E 20 -lgBFe(OH)3 10,692 10,773 10,896 11,059 i = y = 3.41x + 1.32 18 i = y = 2.61x + 3.30 -lg B 16 i = y = 1.61x + 5.61 14 12 10 i = y = 0.61x + 8.10 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 pH Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -lgB = f(pH) 79 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích phức Fe3+-PAR-CH3COOH 1: Fe3+; 2: Fe(OH)2+; 3: Fe(OH; 4: Fe(OH)3 Từ đồ thị ta thấy đường có tgα > 0, Vì q = 2, p = 1, n' = nên: Nếu chọn đường có i = làm dạng tồn chủ yếu tgα ≈ 3; n = 1,5 (loại n không nguyên) Nếu chọn đường có i = làm dạng tồn chủ yếu tgα ≈ 3; n = 1.5 (loại n không nguyên) Nếu chọn đường có i = làm dạng tồn chủ yếu tgα ≈ 2; n = (hợp lí) Nếu chọn đường có i = làm dạng tồn chủ yếu tgα ≈ 1; n = 0,5 (loại n không nguyên) Vậy q = 2; n = 1; p = 1; n' = Từ rút kết luận: - Dạng ion vào phức Fe(OH - Dạng thuốc thử vào phức HR- - Dạng thuốc thử CH3COOH vào phức CH3COO- Vậy công thức giả định phức (Fe(OH(HR-)2 (CH3COO-))2- • Xác định số bền phức Fe(III)-PAR-CH3COOH Sử dụng công thức: Kkb = Ta có n = 1; q = 2; p = 1; n' = 0; A = (K1)q = 10-11,2; N = Ka = 10-4,76 ta tính kết sau: 80 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Bảng 3.34 Kết tính -lgKkb phức đa pH -lgBFe(OH -lgKkb 4,2 12,402 19,402 4,4 12,683 19,483 4,6 13,006 19,606 4,8 13,369 19,769 Tiến hành xử lý thống kê ta thu được: -lgKkb = lgβ = 19,565 ± 0,081 3.2.6 Xác định hàm lượng Fe(III) mẫu nhân tạo phương pháp trắc quang phức Fe(III)-PAR-CH3COOH Chuẩn bị dung dịch phức bình định mức 10ml với: CFe(III) = 2.10-5M, CPAR = 6.10-5M, CCH3COOH = 0,01M, CNaNO3 = 0,1M, thêm ion Cu2+, Bi3+ ngưỡng gây cản, điều chỉnh pH = 9,5 Sau đo mật độ quang dung dịch so với dung dịch so sánh bước sóng 505 nm, cuvet 1cm Kết thu sau: Bảng 3.35 Kết xác định hàm lượng Fe(III) mẫu nhân tạo phương pháp đường chuẩn phức Fe(III)-PAR-CH3COOH Hàm lượng thực Fe(III) Hàm lượng Fe(III) xác định ∆Ai -5 2,000.10 M 0,939 2,046.10-5M 2,000.10-5M 0,897 1,964.10-5M 2,000.10-5M 0,920 2,010.10-5M 2,000.10-5M 0,904 1,977.10-5M 2,000.10-5M 0,925 2,019.10-5M Để đánh giá độ xác phương pháp, sử dụng hàm phân bố student để so sánh giá trị trung bình hàm lượng Fe(III) xác định với giá trị thực = 2,003.10-5 Ta có: tTN = = = 0,203 Ta thấy tTN < t(0,95;4) = 2,780 → ≠ a nguyên nhân ngẫu nhiên với p = 0,95 Sai số tương đối: q% = 100 = 100 = 2,05% 81 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Vì áp dụng kết nghiên cứu để xác định hàm lượng Fe(III) số đối tượng phân tích 82 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích KẾT LUẬN Những công việc tiến hành: - Đã nghiên cứu, tham khảo, tổng hợp sở lý thuyết nguyên tố Sắt, thuốc thử PAR axit axetic Tìm hiểu lợi ích nguyên tố Sắt sức khỏe người - Đã khảo sát điều kiện tối ưu hai hệ phức đơn phức đa xác định được: + Bước sóng tối ưu + Thời gian tối ưu + pH tối ưu + Thành phần tạo phức tối ưu + Khoảng tuân theo định luật Beer phương trình đường chuẩn + Hệ số hấp thụ phân tử + Hằng số bền phức Ta thu kết bảng sau: λ max Fe(III)-PAR Tỉ lệ thành phần 1:2 Fe(III)-PAR-CH3COOH 1:2:1 Hệ phức 494 Khoảng pH tối ưu 7-9 Hệ số hấp thụ phân tử (4,887 ± 0,015).104 Khoảng nông độ tuân theo định luật Beer 5.10-6 - 3.10-5 505 - 10 (5,041 ± 0,116).104 4.10-6 - 3.10-5 83 Hằng số bền (lgβ) Phương trình đường chuẩn 15,096 ± 0,156 19,565 ± 0,081 ∆Ai = 4,858.104.CFe(III) + 0,026 ∆Ai = 5,072.104.CFe(III) - 0,099 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích Vận dụng kết thu ta xác định hàm lượng sắt mẫu giả nước giếng 84 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích TÀI LIỆU THAM KHẢO N.X Acmetop, Hóa học vô cơ, tập 2, 1984, Nxb ĐH & THCN, Hà Nội A.K.Barko, Phân tích trắc quang, tập 1-2, 1995, Nxb Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, 1974, Nxb KHKT, Hà Nội Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc, Thuốc thử hữu cơ, 2002, Nxb KHKT, Hà Nội F.Cotton, G.Wilcinson, Cơ sở hóa học vô cơ, tập 2, 1984, NxbĐH&THCN, Hà Nội Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích, Phần III - Các phương pháp định lượng hóa học, 2000, Nxb Giáo dục, Hà Nội Doerffel, Thống kê hóa học phân tích, 1983, Nxb ĐH&THCN, Hà Nội Trần Thị Đà, Nguyễn Thế Ngôn, Hóa vô cơ, tập 2, 2001, Nxb Giáo dục, Hà Nội Trần Tứ Hiếu, Hóa học phân tích, 2002, Nxb ĐHQG, Hà Nội 10 Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ, tập 2, 2000, Nxb Giáo dục, Hà Nội 11 Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung, Các phương pháp phân tích hóa lý, 1991, Nxb ĐHSP, Hà Nội 12 Hồ Viết Quý, Phức chất phương pháp nghiên cứu ứng dụng hóa học đại, 1995, Nxb ĐHSP, Quy Nhơn 13 Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích quang học hóa học, 1999, Nxb ĐHQG, Hà Nội 14 Hồ Viết Quý, Phức chất hóa học, 2000, Nxb Giáo dục, Hà Nội 15 Hồ Sĩ Linh, Nghiên cứu tạo phức Fe(III) với thuốc thử 4-(2pyridylazo)-rezocxin(PAR) phương pháp trắc quang, ứng dụng kết 85 Khóa luận tốt nghiệp Hoá phân tích nghiên cứu xác định hàm lượng sắt viên nang ferovit - Dược phẩm Thái Lan, 2005, Luận văn thạc sĩ hóa học, ĐH Vinh 16 Chu Thị Thanh Lâm, Nghiên cứu tạo phức đa ligan hệ 1-(2pyridylazo)-2-naphthol (PAN)-Bi(III)-SCNbằng phương pháp chiết -trắc quang Nghiên cứu ứng dụng chúng xác định hàm lượng Bitmut số đối tượng phân tích, 2005, Luận văn thạc sĩ hóa học, ĐH Vinh 17 Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích công cụ hóa học đại, 2005, Nxb ĐHSP, Hà Nội 18 Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích đại ứng dụng hóa học,1998 Nxb ĐHQG, Hà Nội 19 Hồ Viết Quý, Xử lý số liệu thực nghiệm phương pháp toán học thống kê, 1994, Nxb ĐHSP, Quy Nhơn 20 Hồ Viết Quý, Đặng Trần Phách (dịch), Nguyễn Tinh Dung (hiệu đính) (1995), Hóa học phân tích ứng dụng tin học, Nxb ĐHQG, Hà Nội 21 Tập giảng Các phương pháp phân tích hóa lý, giảng viên Nguyễn Đình Dốc, ĐH, Quy Nhơn 22 Tập giảng Cơ sở lý thuyết hóa phân tích, giảng viên Nguyễn Đình Dốc, ĐH, Quy Nhơn 23 Tập giảng Đánh giá thống kê số liệu thực nghiệm hóa học, giảng viên Lê Thu Hương, ĐH, Quy Nhơn 86 [...]... Ci = n.Ck T (9) ta cú: MRq.(l.Ci - B.l.Ck) = Ai - B.Ak MRq = (10) Cỏc giỏ tr MRq tớnh c, nú l giỏ tr trung bỡnh t mt s cp thớ nghim vi nng Ci v Ck ca kim loi thay i 1.8 C ch to phc n v a ligan 1.8.1 C ch to phc n ligan 1.8.1.1 Cỏc cõn bng to phc hidroxo ca ion kim loi n gin ta b qua in tớch v kớ hiu [H+] = [H] = h M + H2O MOH + H ; Ktp1; [M(OH)] = h-1.Ktp1.[M] MOH + H2O M(OH)2 + H ; Ktp2 [M(OH)2]... ú xõy dng c c ch to phc Phng phỏp xỏc nh hng s bn phc Kcb = A = (K1.K2 Kn)q -lgKkb = lg 1.8.2 C ch to phc a ligan Gi thit s to phc xy ra theo phng trỡnh: M(OH)i + qHmR + pHmR' M(OH)i(Hm-nR)q(Hm'-n'R')q + (qn + pn')H+ Kcb p dng nh lut bo ton nng ban u ta cú: Kcb = Kcb = S phõn li ca phc a ligan xy ra theo phng trỡnh sau: M(OH)i(Hm-nR)q(Hm'-n'R')q M(OH)i + qHm-nR + pHm'-n'R' p dng nh lut bo ton khi... + qHm-nR + pHm'-n'R' p dng nh lut bo ton khi lng ta cú: Kcb = Kcb = Kcb = B Ly logarit hai v ta c: -lgB = (qn + pn')pH - lg Vi Q = K1.K2 Kn)q(K'1.K'2 K'n)p Phng trỡnh trờn tuyn tớnh khi cú s to phc a ligan vi h s gúc nguyờn dng (tg = qn + pn') xỏc nh n, n', i ta xõy dng th s ph thuc -lg vo pH khong tuyn tớnh trờn ng cong s ph thuc mt 33 Khúa lun tt nghip Hoỏ phõn tớch quang vo pH Giỏ tr xỏc nh... trung bỡnh ca kt qu trung bỡnh x n X=C+ i =1 yi n Phơng sai cho phép xác định kết quả X: ( 1 n S = Xi X k i =1 2 ) 2 (k = n 1) Độ lệch trung bình chuẩn: S2 SX = = n ( 1 n Xi X k n i=1 Độ chính xác của phép đo: ) 2 = t p k SX 34 Khúa lun tt nghip Hoỏ phõn tớch Vy khong xỏc nh m kt qu cho phộp di chuyn Xà X+ q% = Sai s tng i ca phộp tớnh o : 100 X 1.9.2 X lớ thng kờ cỏc ng chun xỏc nh c cỏc