Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang

1 MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cam ñoan ii Lời cảm ơn iii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU MỞ ðẦU Lí chọn ñề tài Nhiệm vụ ðối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 5 Lĩnh vực nghiên cứu Lịch sử nghiên cứu chương TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược nguyên tố Bitmut 1.1.1 Vị trí cấu tạo trạng thái tự nhiên Bitmut [4, 10] 1.1.2 Tính chất Bitmut [4, 10] 1.1.3 Khả tạo phức số phương pháp xác ñịnh Bitmut [10] 1.1.3.1 Khả tạo phức Bitmut với thuốc thử PAR 1.1.3.2 Khả tạo phức Bimut với thuốc thử khác 10 1.1.4 Một số ứng dụng Bitmut [10] 13 1.2 Thuốc thử Xilen da cam (XO) ứng dụng [3, 9] 14 1.2.1 Tính chất Xilen da cam (XO) 14 1.2.2 Khả tạo phức XO 15 1.2.3 Ứng dụng XO 15 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] 17 2.1.1 Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần phức 17 2.1.1.1 Phương pháp tỉ số mol 17 2.1.1.2 Phương pháp ñồng phân tử gam 18 2.1.1.3 Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel) 19 2.1.2 Phương pháp Komar xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam phức 21 2.2 Kĩ thuật thực nghiệm 23 2.2.1 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 23 2.2.2 Hóa chất 23 2.2.3 Cách tiến hành thí nghiệm 23 chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Bi(III) - XO 25 3.2 Sự phụ thuộc mật ñộ quang phức Bi(III) - XO vào thời gian 26 3.3 Sự phụ thuộc mật ñộ quang phức Bi(III) - XO vào pH 27 3.4 Xác ñịnh thành phần phức Bi(III)- XO 28 3.4.1 Phương pháp tỉ số mol 28 3.4.2 Phương pháp hệ ñồng phân tử gam 29 3.4.3 Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel) 30 3.5 Phương trình đường chuẩn phức Bi(III)-XO 32 3.6 Xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Bi(III)-XO 33 3.6.1 Theo phương pháp Komar 33 3.6.2 Theo phương pháp thực nghiệm 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Danh mục bảng biểu: Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng 25 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào thời gian 27 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào pH 28 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào nồng ñộ XO 29 Bảng 3.5 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào VBi(III) VXO 30 Bảng 3.6 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CXO 31 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) (phương pháp hiệu suất tương ñối) 31 Bảng 3.8 Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) (ñường chuẩn) 32 Bảng 3.9 Kết xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam phức Bi(III)- XO theo phương pháp Komar 34 Bảng 3.10 Kết xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam dung dịch phức Bi(III)XO theo phương pháp thực nghiệm 34 Danh mục hình vẽ: Hình 2.1 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR) 17 Hình 2.2 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ A vào VM/(VR+VM) 18 Hình 2.3 ðường cong hiệu suất tương đối 20 Hình 3.1 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng 26 Hình 3.2 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ quang vào thời gian 27 Hình 3.3 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ quang vào pH 28 Hình 3.4 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ quang vào VXO/VBi 29 Hình 3.5 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ quang vào VBi(III)/(VXO+VBi(III)) 30 Hình 3.6 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc A/CXO vào A/Agh 31 Hình 3.7 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc A/CBi(III) vào A/Agh 32 Hình 3.8 ðồ thị biểu diễn phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) 33 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com MỞ ðẦU Lí chọn ñề tài Bitmut nguyên tố tương ñối phổ biến tự nhiên (chiếm 2.10-6 % nguyên tố vỏ trái ñất) Ngày nay, Bitmut ñược ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: y học, mỹ phẫm, sản xuất gang thép, gốm sứ, dùng làm chất xúc tác, dùng que hàn, … ðặc biệt năm ñầu thập niên 90, nghiên cứu đánh giá Bitmut thay chì nhiều ứng dụng tính khơng độc hại ðây phát quan trọng vừa ñáp ứng ñược nhu cầu người vừa hạn chế gây ô nhiễm môi trường tác hại chì gây Chính mà vai trị ngày nâng cao Bên cạnh Bitmut ngun tố có chu kì bán rã dài Theo phân rã alpha Bi209 1,9.1019 năm, ñiều có nghĩa bitmut chất phóng xạ chậm, với chu kỳ bán rã gấp hàng tỷ lần tuổi vũ trụ Do chu kỳ bán rã q lớn, Bitmut coi ổn định khơng phóng xạ Bitmut chất tương đối bền mặt hóa học nên ngày phạm vi ứng dụng Bitmut mở rộng Chính mà Bitmut đối tượng nhiều cơng trình nghiên cứu với nhiều lĩnh vực mục đích khác Nghiên cứu phức chất Bitmut với thuốc thử hữu phương pháp trắc quang phương pháp cho phép xác ñịnh Bitmut với ñộ nhạy, độ xác độ chọn lọc cao, thực ñược nhanh, thuận lợi, thiết bị ñơn giản dễ tự động hóa Cùng với Bitmut Xilen da cam ñược ñánh giá thuốc thử phổ biến dùng ñể xác ñịnh kim loại ðiều ñáng quan tâm hai chất tạo phức màu đỏ bền ñã ñược ứng dụng dùng ñể xác ñịnh Bitmut với độ xác cao Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu tạo phức Bi(III) với Xilen da cam (XO) phương pháp trắc quang” PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Nhiệm vụ Trong ñề tài tập trung nghiên cứu vấn ñề sau: - Nghiên cứu tạo phức Bi(III)- XO, xác ñịnh ñiều kiện tạo phức tối ưu cho việc hình thành phức - Xác định thành phần phức hệ Bi(III)- XO - Xác định phương trình ñường chuẩn hệ số hấp thụ phân tử gam phức Bi(III)- XO ðối tượng nghiên cứu: phức Bi(III)- XO Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu giáo trình - Tự nghiên cứu - Thực hành thí nghiệm - Xử lí số liệu theo phương pháp thống kê toán học Lĩnh vực nghiên cứu: Ứng dụng triển khai Lịch sử nghiên cứu Trước ñây ñã có nhiều đề tài nghiên cứu vấn đề đạt kết quan trọng: tìm λ tối ưu , hệ số ε , với số kết khác ðề tài nghiên cứu tạo phức Bi(III) với XO nhằm khẳng định lại kết Mặt khác tìm kết phù hợp PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Chương TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược nguyên tố Bitmut 1.1.1 Vị trí cấu tạo trạng thái tự nhiên Bitmut [4, 10] Bitmut kim loại thuộc nhóm VA, chu kì bảng hệ thống tuần hồn Kí hiệu: Bi Z = 83 Phân loại kim loại yếu Khối lượng nguyên tử 208,98040 đ.v.C Bán kính ngun tử (calc.) 160 pm Bán kính cộng hố trị 146 pm Cấu hình electron [Xe]4 f 145 d 106 s 26 p e- mức lượng 2, 8, 18, 32, 18, Năng lượng ion hóa: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Mức lượng ion hóa I1 I2 I3 I4 I5 Năng lượng ion hoá (eV) 8,0 16,6 25,4 45,1 55,7 So với I1, I2, I3, I4, I5 có giá trị lớn nên dễ dàng 3e khỏi ngun tử, Bitmut tồn dạng số oxi hóa +3 Trạng thái tự nhiên: Bitmut có tương đối phổ biến thiên nhiên, chiếm 2.10-6 % tổng số nguyên tử vỏ trái đất Nó tồn chủ yếu dạng khống vật sunfua (Bi2S3) Ngồi thường nằm lẫn khống vật với kim loại khác 1.1.2 Tính chất Bitmut [4, 10] - Tính chất vật lý Bitmut giòn, dễ chảy, kết tinh màu trắng ánh hồng vết xỉn óng ánh nhiều màu Trong số kim loại nặng, bitmut bất thường ñộ ñộc tính thấp nhiều so với ngun tố kề cận bảng tuần hồn Chì, Tali Antimon Thơng thường, coi ngun tố có đồng vị ổn định nặng nhất, người ta biết điều khơng hồn tồn Khơng có kim loại nghịch từ tự nhiên nhiều Bitmut Trong số kim loại, có độ dẫn nhiệt kém, thủy ngân Phân tử dạng Bitmut gồm nguyên tử Ở 20000C, phân tử Bitmut có cân bằng: Bi4 2Bi2 4Bi Khi nhiệt ñộ lớn 2000oC có phân tử ngun tử Một số thơng tin Bi: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Tính chất vật lý Trạng thái vật chất rắn Bề trắng ánh hồng Cấu trúc tinh thể hình hộp mặt thoi Khối lượng riêng, ðộ cứng 9.780 kg/m³, 2,25 ðiểm nóng chảy 544,7 K (520,7 °F ) ðiểm sôi 1.837 K (2.847 °F) Trạng thái trật tự từ nghịch từ Thể tích phân tử 21,31 × 10-6 m³/mol Nhiệt bay 151 kJ/mol Nhiệt nóng chảy 11,3 kJ/mol Áp suất 100.000 Pa 1.835 K Vận tốc âm 1.790 m/s r.t K ðộ âm ñiện 2,02 ( thang Pauling ) Nhiệt dung riêng 25,52 J/(kg·K) ðộ dẫn ñiện 7,752x105 /Ω·m ðộ dẫn nhiệt 7,97 W/(m·K) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com - Tính chất hóa học Bitmut nguyên tố bền cuối bảng hệ thống tuần hoàn Với kim loại kiềm, kiềm thổ số kim loại khác, Bitmut tương tác tạo nên Bitmutua, bị axit phân hủy dễ dàng: Bi + Mg → Mg3Bi2 Với kim loại lại chúng tạo nên hợp kim Bi không tan HCl, tan HNO3, H2SO4 lỗng, bị thụ động HNO3 đặc: Bi + HNO3 → Bi(NO3)3 + NO + H2O 2Bi + 6H2SO4 → Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Tác dụng với halogen: 2Bi + 5F2 2Bi + 3E2 → → 2BiF5 2BiE3 Với E: Cl, Br, I Tác dụng với oxi: Bitmut cháy với lửa màu xanh lam oxit tạo khói màu vàng 4Bi + 3O2 → 2Bi2O3 Bi + 3HCl(ñ) + HNO3(ñ) → BiCl3 + NO + 2H2O Tác dụng với cường thủy: 1.1.3 Khả tạo phức số phương pháp xác ñịnh Bitmut [10] 1.1.3.1 Khả tạo phức Bitmut với thuốc thử PAR Theo tài liệu mà thống kê, thông số phức Bi(III)- PAR ñược trình bày bảng sau: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 10 Ion pHtu λmax(nm) Bi3+ 3,0 ÷ 4,0 6,0 ÷ 6,5 2,8 ÷ 4,0 6,0 ÷ 6,7 0,0 ÷ 3,5 3,5 ÷ 5,0 2,8 ÷ 4,0 5,8 ÷ 6,7 530 540 520 540 515 520 520 535 ε.104 1,54 ± 0,04 2,98 ± 0,10 0,78 ± 0,10 2,84 ± 0,02 1,07 1,35 ± 0,04 2,85 ± 0,02 lgβ Bi:R 18,2 17,2 17,47 ± 0,37 36,81 ± 0,19 1:1 1:2 1:1 1:2 1:1 1:1 1:1 1:2 Các tham số ñịnh lượng phức ñơn ligan Bi(III)- PAR cơng trình khơng giống nhau, ñặc biệt giá trị λ max , ε chưa ñầy ñủ giá trị số bền 1.1.3.2 Khả tạo phức Bimut với thuốc thử khác Bitmut có khả tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác Theo ðặng Xuân Thư, Lisicki N.M cộng sự, Bimut có khả tạo phức màu da cam với iotdua λmax = 460 nm ,trong môi trường H2SO4 0,5M Zhang G với cộng ñã sử dụng phản ứng màu với iotdua phản ứng tạo phức liên hợp ion Bi3+ - I- với phẩm nhuộm chứa Nitơ hay Bi3+ - I- Rodamine- 6G hay có mặt chất hoạt ñộng bề mặt gomarabic Phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử gam ε = 6,9.105 l.mol-1.cm-1 λmax = 560 nm rượu polivinylic, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử ε = 6,9.105 l.mol-1.cm-1 λmax = 564 nm Bitmut cịn có khả tạo phức với Tribrommochloro phosphonazo (TBCPA) pH = 2,4 môi trường KNO3 HNO3, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử ε = 1,05.105 l.mol-1.cm-1 λmax = 640 nm PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com ... chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] 17 2.1.1 Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần phức 17 2.1.1.1 Phương pháp. .. phân tử gam phức Bi(III)- XO ðối tượng nghiên cứu: phức Bi(III)- XO Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu giáo trình - Tự nghiên cứu - Thực hành thí nghiệm - Xử lí số liệu theo phương pháp thống... 17 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] 2.1.1 Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần phức 2.1.1.1 Phương pháp tỉ số