Nghiên cứu sự tạo phức của Nd(III) với 4 (3 metyl 2 pyridylazo)rezocxin và axit axetic bằng phương pháp trắc quang (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VĂN CẦN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Nd(III) VỚI 4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN VÀ AXIT AXETIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Demo Version - Select.Pdf SDK Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Huế, năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu ghi luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Demo Version - Select.Pdf SDK Họ tên tác giả Nguyễn Văn Cần Tơi xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Đình Luyện, người tận tình hướng dẫn tơi q trình thực đề tài Demo Version - Select.Pdf SDK Tôi xin trân trọng cám ơn q thầy, giáo khoa Hóa Học, trường Đại học Sư phạm Huế gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, tạo điều kiện giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Huế, 09/2014 Nguyễn Văn Cần MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục Danh mục biểu bảng Danh mục hình v Danh mục viết tắt MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10 1.1 Tổng quan nguyên tố đất (NTĐH) 10 1.1.1 Vị trí, cấu tạo NTĐH 10 1.1.2 Tính chất vật lí 10 1.1.3 Tính chất hóa học 11 1.1.4 Khả tạo phức, điều chế ứng dụng 12 Demo Version - Select.Pdf SDK 1.2 Neodym (Nd) 13 1.2.1 Trạng thái tự nhiên, ứng dụng phương pháp điều chế 13 1.2.2 Vị trí tính chất lí, hóa 14 1.2.3 Khả tạo phức Nd(III) 17 1.2.4 Neodym với đời sống người 17 1.3 Thuốc thử 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin (3-CH3-PAR) 18 1.3.1 Cấu tạo, tính chất 18 1.3.2 Khả tạo phức ứng dụng phân tích 20 1.4 Axit axetic (CH3COOH) 21 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 22 2.1 Một số phương pháp trắc quang xác định thành phần phức 22 2.1.1 Phương pháp tỉ số mol 22 2.1.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 23 2.1.3 Phương pháp hiệu suất tương đối Staric - Bacbanen 24 2.1.4 Phương pháp chuyển dịch cân 26 2.2 Nghiên cứu chế tạo phức đơn đa phối tử 28 2.2.1 Nghiên cứu chế tạo phức đơn phối tử 28 2.2.1 Nghiên cứu chế tạo phức đa phối tử 30 2.3 Phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) 34 2.4 Kỹ thuật thực nghiệm 35 2.4.1 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 35 2.4.2 Hóa chất 36 2.4.3 Cách tiến hành thí nghiệm 37 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Nghiên cứu tạo phức đơn phối tử Nd(III) với 3-CH3-PAR 38 3.1.1 Hiệu ứng tạo phức đơn phối tử 38 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức theo pH 39 3.1.3 Sự phụ thuộc mật độ quang thuốc thử phức theo thời gian 39 3.1.4 Xác định thành phần phức đơn phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR 41 3.1.4.1 Phương pháp tỉ số mol 41 Demo Version Select.Pdf SDK 3.1.4.2 Phương pháp hệ -đồng phân tử gam 42 3.1.4.3 Phương pháp Staric - Bacbanen 43 3.1.5 Nghiên cứu chế tạo phức đơn phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR 46 3.1.5.1 Giản đồ phân bố dạng tồn Nd(III) theo pH 46 3.1.5.2 Giản đồ phân bố dạng tồn 3-CH3-PAR theo pH 47 3.1.5.3 Cơ chế tạo phức đơn phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR 48 3.1.6 Xác định số Kp β phức đơn phối tử 51 3.1.7 Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) phức đơn phối tử 52 3.1.8 Phương trình đường chuẩn phức Nd(III)-3-CH3-PAR 53 3.2 Nghiên cứu tạo phức đa phối tử Nd(III) với 3-CH3-PAR CH3COOH .54 3.2.1 Hiệu ứng tạo phức đa phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH 54 3.2.2 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức theo pH 55 3.2.3 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức theo thời gian 55 3.2.4 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức vào nồng độ CH3COOH 56 3.2.5 Xác định thành phần phức đa phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH 57 3.2.5.1 Phương pháp tỉ số mol 57 3.2.5.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 58 3.2.5.3 Phương pháp Staric - Bacbanen 59 3.2.5.4 Phương pháp chuyển dịch cân 62 3.2.6 Nghiên cứu chế tạo phức đa phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH 63 3.2.6.1 Giản đồ phân bố dạng tồn CH3COOH theo pH 63 3.2.6.2 Cơ chế tạo phức đa phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH 64 3.2.7 Xác định số Kp β phức đa phối tử 67 3.2.8 Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) phức đa phối tử 68 3.2.9 Phương trình đường chuẩn phức Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH 69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC I U ẢNG Trang 10 1.1 1.2 Vị rí ột s í t vậ lí Neodym 1.3 C 2.1 Bảng pha ch dung dịch phứ 2.2 Bả 3.1 K t phụ thuộc mậ vào CNd(III) C3-CH -PAR dạng tồn tạ ặ rư x q a 14 ọc 3-CH3-PAR eo p ươ p p ệ p 19 gam dựng phụ thuộc -lgB = f(pH) ộ quang phức Nd(III)-3-CH3-PAR 23 30 44 3.2 K t phụ thuộc ΔAi /CNd(III)= f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3CH3-PAR 44 3.3 K t phụ thuộc ΔAi /CTT = f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3-CH3-PAR 44 3.4 K t í ộ, -l B dạng tồn Nd(III) phức Nd(III)-3-CH pH 3-PAR theo Demo Version - Select.Pdf SDK 49 3.5 K t í l Kp l  phức Nd (OH ) R22 51 3.6 K t x ịnh  phức Nd (OH ) R22 52 3.7 K t phụ thuộc mậ ộ quang phức Nd(III)-3-CH3-PARCH3COOH vào CNd(III) C3-CH -PAR 60 3.8 3.9 3.10 K t phụ thuộc ΔAi /CNd(III) = f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3CH3-PAR-CH3COOH K t phụ thuộc ΔAi /CTT = f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3CH3-PAR-CH3COOH ΔAi K t phụ thuộc lg vào lgCCH3COOH ΔAgh  ΔAi 3.11 K t í ộ, -l B dạng tồn Nd(III) phức Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH theo pH 3.12 K t í 3.13 K t x l Kp l  phức Nd(OH)(R)2(CH3COO)3ịnh  phức Nd(OH)(R)2(CH3COO)3- 60 60 62 65 68 69 DANH MỤC CÁC HÌNH V Hì h hì h 2.1 Đồ thị x 2.2 Đồ thị x ị p gam 2.3 C b kì ị p ần phức bằ p ươ p ần phứ eo p ươ ường cong hiệu su nồ Trang ươ ộ hằ ượ x p p ỉ s mol p dựng với tổ hợp ịnh c u tử M (CM = const) ΔA i vào l CHR’ ΔA gh  ΔA i 2.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lg 2.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -l B vào pH phứ 3.1 Phổ h p thụ phức Nd(III)-3-CH3- AR PAR 3.2 3.3 3.4 p ệ ồng Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mậ ap 24 25 28 i tử c thử 3-CH3- ộ quang phức Nd(III)- 3-CH3-PAR theo pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mậ ộ quang thu c thử 3-CH theo thời- gian -PAR Demo Version Select.Pdf SDK Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mậ 23 ộ quang phức Nd(III)- 3-CH3-PAR theo thời gian 33 38 39 40 40 3.5 Đồ thị x ị p ần phức Nd(III)-3-CH3-PAR theo p ươ p p ỉ s mol c ịnh nồ ộ Nd(III) 41 3.6 Đồ thị x ịnh p ần phức Nd(III)-3-CH3-PAR theo p ươ p p ỉ s mol c ịnh nồ ộ 3-CH3-PAR 42 3.7 Đồ thị x ị p ần phức Nd(III)-3-CH3-PAR theo p ươ p p ệ p gam 43 3.8 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ΔAi/CNd(III) = f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3-CH3-PAR 45 3.9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ΔAi/CTT = f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3-CH3-PAR 45 3.10 Giả ồp b dạng tồn Nd(III) theo pH 47 3.11 Giả ồp b dạng tồn 3-CH3-PAR theo pH 48 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -lgB = f(pH) phức Nd(III)-3CH3-PAR Sự phụ thuộc mậ ộ Nd(III) nồ Phổ h p thụ phức Nd(III)-3-CH3-PAR, phức Nd(III)-3-CH3PAR-CH3COOH c thử 3-CH3-PAR Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mậ ộ quang phức Nd(III)- 3-CH3-PAR-CH3COOH theo pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mậ ộ quang phức Nd(III)- 3-CH3-PAR-CH3COOH theo thời gian Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mậ 3-CH3-PAR-CH3COOH vào Đồ thị x 3.18 ộ quang phức Nd(III)-3-CH3-PAR vào CH3COOH ị eo p ươ ộ quang phức Nd(III)ộ CH3COOH 50 53 54 55 56 56 p ần phức Nd(III)-3-CH3-PARp p ỉ s mol c ịnh nồ ộ 57 Nd(III) Đồ thị x 3.19 CH3COOH ị eo p ươ p ần phức Nd(III)-3-CH3-PARp p ỉ s mol c ịnh nồ ộ 3- 58 Demo Version - Select.Pdf SDK CH3-PAR 3.20 3.21 3.22 Đồ thị x CH3COOH ị eo p ươ p ần phức Nd(III)-3-CH3-PARp p ệ Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ΔAi/CTT = f(ΔAi/Agh) phức Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH 3.23 3.24 Giả ồp b ΔAi vào lgCCH COOH ΔAgh  ΔAi dạng tồn CH3COOH theo pH Đồ thị biểu diễn phụ thuộc -lgB = f(pH) phức Nd(III)-3CH3-PAR-CH3COOH Sự phụ thuộc mậ 3.26 gam Đồ thị biểu diễn phụ thuộc ΔAi/CNd(III) = f(ΔAi/Agh) phức Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lg 3.25 p CH3COOH vào ộ quang phức Nd(III)-3-CH3-PARộ Nd(III) 59 61 61 63 64 66 70 DANH MỤC VIẾT TẮT TT Tiếng Việt Tiếng Anh 4-(3-metyl-2-pyridylazo) 4-(3-methyl-2-pyridylazo) rezocxin resorcinol 4-(2-pyridylazo)rezocxin 4-(2-pyridylazo)resorcinol PAR Axit axetic Acetic acid CH3COOH Axit đietylentriaminpenta Diethylenetriaminepentaacetic axetic acid Axit etylenđiamintetra Ethylenediaminetetraacetic axetic acid Axit a -hydroxylizobutyric  -Hydroxyisobutyric acid a - HIB Axit nitrilotriaxetic Nitrilotriacetic acid NTA Hệ số hấp thụ phân tử gam The Molar Absorption Coefficient Viết tắt 3-CH3-PAR DTPA EDTA  Hệ số tương quan Correlation Coefficient R 10 Neodym Neodymium Nd 11 Nguyên tố đất Rare earth element NTĐH Demo Version - Select.Pdf SDK 10 MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ, nguyên tố đất (NTĐH) hợp chất ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học kĩ thuật đời sống công nghiệp luyện kim đen, công nghiệp luyện kim màu, công nghiệp silicat, cơng nghệ hóa dầu, kĩ thuật điện, kĩ thuật hạt nhân, nông nghiệp, y học NTĐH coi nguyên liệu nhu cầu hầu hết ngành cơng nghiệp [17], [20] Neodym kim loại đất có tiềm lớn Các tính vật lí, hóa học đặc biệt neodym hợp chất trung tâm nghiên cứu, sáng tạo, phát minh với nhiều ứng dụng kĩ thuật từ macro đến micro nano cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau: xúc tác hóa học ngành lọc dầu, gốm lót cho động phản lực, nam châm vĩnh cửu cho ứng dụng từ tính… dĩ nhiên ngành chiếu sáng, luyện kim, điện tử, kĩ thuật quân từ hình radar đến tia laser, hệ thống điều khiển tên lửa…[13], [30] Do tầm quan trọng neodym hợp chất nên việc xác định Demo Version - Select.Pdf SDK neodym nhà khoa học nước quan tâm, nghiên cứu việc sử dụng phương pháp trắc quang để nghiên cứu vấn đề thiết thực phân tích trắc quang có độ nhạy, độ xác cao, lại tương đối đơn giản, phương pháp quan trọng để nghiên cứu phản ứng chất dung dịch, đồng thời để xác định thành phần cấu trúc hợp chất [4], [12], [14], [15], [30] Như biết, NTĐH có khả tạo phức cao với phối tử vô hữu nên việc nghiên cứu phức đơn phối tử đa phối tử NTĐH tiếp tục nghiên cứu rộng rãi [15] Qua tìm hiểu chúng tơi nhận thấy chưa có tài liệu nghiên cứu tạo phức Nd(III) với 4-(3-metyl-2pyridylazo)rezocxin phương pháp trắc quang, đồng thời với tham gia axit axetic phối tử thứ hai phức làm thay đổi đáng kể hệ số hệ mật độ quang (A), hệ số hấp thụ phân tử gam ()… Do làm tăng độ nhạy, độ chọn lọc phép phân tích xác định vi lượng Neodym [7] Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài nghiên cứu: N hi cứu tạo phức Nd(III) với 4-(3- metyl-2-pyridylazo)rezocxi axit axetic bằ phươ pháp trắc quang Với mục đích nghiên cứu tạo phức đơn phối tử Nd(III) với 3-CH3-PAR phức đa phối tử Nd(III)-3-CH3-PAR-CH3COOH Mặc dù có nhiều cố gắng chắn không tránh khỏi thiếu sót định Rất mong nhận góp ý quý thầy cô bạn để luận văn hoàn thiện Demo Version - Select.Pdf SDK ... đề tài nghiên cứu: N hi cứu tạo phức Nd(III) với 4- (3- metyl- 2- pyridylazo)rezocxi axit axetic bằ phươ pháp trắc quang Với mục đích nghiên cứu tạo phức đơn phối tử Nd(III) với 3-CH3-PAR phức đa... 23 2. 1.3 Phương pháp hiệu suất tương đối Staric - Bacbanen 24 2. 1 .4 Phương pháp chuyển dịch cân 26 2. 2 Nghiên cứu chế tạo phức đơn đa phối tử 28 2. 2.1 Nghiên cứu chế tạo phức. .. PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 22 2. 1 Một số phương pháp trắc quang xác định thành phần phức 22 2. 1.1 Phương pháp tỉ số mol 22 2. 1 .2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 23