Crom khi ở hàm lượng cao trong môi trường nước là một nhân tố gây ô nhiễm nghiêm trọng gây những ảnh hưởng to lớn và lâu dài đối với cơ thể sống. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đầy đủ sự tạo phức đơn ligan trong hệ 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR)-Cr(III) bằng phương pháp trắc quang và thu được kết quả tốt.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2014, Vol 59, No 4, pp 19-25 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn NGHIÊN CỨU PHỨC CROM VỚI THUỐC THỬ 4-(2-PYRIDYLAZO)-REZOCXIN (PAR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Phạm Thị Kim Giang1 , Đặng Xuân Thư2 , Phạm Minh Châm3 Nguyễn Quang Tuyển2 Trường Đại học Hùng Vương Khoa Hoá học, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Trường Trung học phổ thơng Liễu Giai Hà Nội Tóm tắt Crom hàm lượng cao môi trường nước nhân tố gây ô nhiễm nghiêm trọng gây ảnh hưởng to lớn lâu dài thể sống Chúng tiến hành nghiên cứu đầy đủ tạo phức đơn ligan hệ 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR)-Cr(III) phương pháp trắc quang thu kết tốt Các điều kiện tạo phức tối ưu với bước sóng hấp thụ cực đại phức λ = 535 nm, pH tối ưu 4,7; thời gian đun cách thủy 35 phút nhiệt độ 80 90 ◦ C dung dịch đệm axetat Thành phần phức Cr(III):PAR = 1:3, phức tạo thành đơn nhân, đơn ligan Hệ số hấp thụ phân tử mol xác định: ϵCr(III)-PAR = (1,6273 ± 0,0783).104 mol−1 L−1 cm−1 Chúng xác định hàm lượng crom mẫu thực tế theo phương pháp đường chuẩn Kết phân tích phù hợp với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử lị graphit Từ khóa: Crom, 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR), phức, phương pháp trắc quang Mở đầu Crom hàm lượng cao môi trường nước nhân tố gây ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng to lớn lâu dài thể sống [1, 2] Cùng với phát triển nhiều ngành công nghiệp nước ta phát thải nguyên tố crom môi trường đáng lo ngại Đi đôi với việc phải tìm cách xử lí việc phân tích hàm lượng crom yêu cầu quan trọng Cho nên nghiên cứu tạo phức crom với ligan hữu xác định hàm lượng nguyên tố phương Ngày nhận bài: 17/10/2013 Ngày nhận đăng: 20/5/2014 Tác giả liên lạc: Nguyễn Quang Tuyển, địa e-mail: tuyennguyendhsp74@gmail.com 19 Phạm Thị Kim Giang, Đặng Xuân Thư, Phạm Minh Châm Nguyễn Quang Tuyển pháp trắc quang, chiết - trắc quang cần thiết Chúng chọn nghiên cứu phức màu crom phương pháp trắc quang Phương pháp phương pháp có nhiều triển vọng mang lại hiệu phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm nước ta Nội dung nghiên cứu 2.1 Thực nghiệm * Hoá chất, thiết bị Thuốc thử PAR thuộc loại tinh khiết phân tích Đức Các hóa chất: Cr(NO3 )3 9H2 O, KNO3 , HNO3 65%, axeton, NaOH rắn, dung dịch đệm axetat thuộc loại tinh khiết phân tích Các dụng cụ thủy tinh đo thể tích như: pipet, buret, eclen, bình định mức loại, cốc thủy tinh, phễu chiết Đức ngâm rửa kĩ hỗn hợp có tính oxi hóa mạnh hỗn hợp sunfocromic, tráng rửa nước cất lần hai lần Cr(III) xác định lại nồng độ phổ hấp thụ nguyên tử Các giá trị pH đo máy TOA HM 16S Nhật Bản chuẩn hoá dung dịch đệm chuẩn pH = 4,00 pH = 7,00 trước dùng, phép đo quang đo máy quang phổ GENESYS 10 Mỹ * Phương pháp nghiên cứu Khảo sát điều kiện tối ưu cho hình thành phức Cr(III)-PAR Sử dụng phương pháp: hệ đồng phân tử, tỉ số mol, Staric- Bacbanel để xác định thành phần phức Nghiên cứu yếu tố cản trở xây dựng đường chuẩn xác định Cr(III) phương pháp đo quang hệ Cr(III)-PAR Kết xác định hàm lượng Cr(III) so sánh với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 2.2 Kết thảo luận * Nghiên cứu tạo phức Cr(III) với PAR [4] Phức Cr(III)-PAR khảo sát hiệu ứng tạo phức pha nước với nồng độ CCr(III) = 4,0.10−5 M; CPAR = 9,0.10−5 M Dung dịch so sánh có thành phần giống thành phần phức khơng có kim loại Dung dịch thuốc thử phức điều chỉnh giá trị pH khác dung dịch đệm axetat Đem đun cách thủy đến 80 - 90◦ C thời gian khoảng 25 - 30 phút, làm lạnh định mức lại đệm vào bình 25 mL Đo độ hấp thụ quang thu kết quả: λmax = 535 nm; pH tạo phức tối ưu: 4,7; thời gian đun cách thủy 30 phút nhiệt độ 80 - 90 ◦ C Kết thể Hình Đường (1) phổ hấp thụ phân tử PAR, đường (2) phổ hấp thụ phân tử phức 20 Nghiên cứu phức crom với thuốc thử 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR) phương pháp * Nghiên cứu xác định thành phần phức Cr(III)-PAR Các phương pháp hệ đồng phân tử, phương pháp tỉ số mol phương pháp Staric-Bacbanel sử dụng để nghiên cứu, xác định thành phần phức Cr(III)-PAR Kết thể Hình 3, cho thấy giao điểm đường thẳng cắt điểm có tọa độ ≈ 2; 0,4 Tỉ lệ cho biết thành phần Cr(III):PAR phức 1:3 Hình cho biết hệ số tuyệt đối Cr vào phức 1, hệ số tuyệt đối PAR vào phức 21 Phạm Thị Kim Giang, Đặng Xuân Thư, Phạm Minh Châm Nguyễn Quang Tuyển * Xác định chế tạo phức Cr(III)-PAR [5] Giản đồ % tồn dạng Cr(III) PAR theo pH xây dựng Trên sở đại lượng CK, CR, CK-CR, lgB tính phụ thuộc -lgB vào pH thể Hình Hình cho thấy đồ thị -lgB(Cr3+ ) = f(pH) tuyến tính có tgα = 2,73 ≈ phù hợp Khi tgα = q.n = mà q = nên n = 1, tương ứng với i = Qua chúng tơi kết luận: Dạng ion kim loại vào phức Cr3+ , dạng thuốc thử vào phức HR− Xuất phát từ sở thực nghiệm lí thuyết sau: Số phối trí Cr(III): N = 6, PAR phối tử ligan phối vị, thành phần phức Cr(III): PAR = 1:3 (ở đây, phức bão hịa phối trí bão hịa điện tích) Chúng tơi đưa cơng thức cấu tạo giả định phức Hình Phương trình phản ứng tạo phức sau: Cr3+ + 3H2 R Cr(HR)3 + 3H+ Kp * Xác định tham số tạo phức [5] Hệ số hấp thụ mol xác định theo phương pháp Komar đường chuẩn, thu kết là: ϵCr(III)−P AR(1) = (1,6273 ± 0,0783).104 mol−1 L−1 cm−1 ; ϵCr(III)−P AR(2) = (1,6578 ± 0,0881).104 So sánh theo phân bố Fisơ, hai kết phù hợp Các tham số định lượng khác phức xác định: lgKp = 5,37 ± 0,02; lgβ = 22,23 ± 0,34 22 Nghiên cứu phức crom với thuốc thử 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR) phương pháp Trong nghiên cứu [3], tác giả nghiên cứu hệ phức phương pháp chiết - trắc quang môi trường đệm axetat pH = 5,0; nghiên cứu có thêm chất TDBA để tạo tổ hợp ion chiết phức tổ hợp ion clorofom nên hệ số hấp thụ mol 4,7.104 bước sóng 540 nm Crom nguyên tố bền điều kiện thường, tạo phức Cr(III) khó có điều kiện thực nghiệm khắc nghiệt Vì nguyên tố tạo phức bền với nước Để phá vỡ liên kết này, người ta thường thực điều kiện đun nóng * Khảo sát ảnh hưởng ion kim loại đến tạo phức Cr(III)-PAR Trong thực tế phân tích Cr3+ mẫu nước sinh hoạt ln có mặt ion lạ gây ảnh hưởng đến q trình phân tích Để đánh giá hàm lượng ion gây cản coi nồng độ ion coi gây cản sai số đo mật độ quang vượt 5% Trong q trình nghiên cứu chúng tơi tiến hành đo mật độ quang dung dịch phức Cr(III)-PAR có chứa ion cản có nồng độ tăng dần, sau tìm giới hạn ảnh hưởng ion Tiến hành khảo sát ion cản (Cd2+ , Cu2+ , Zn2+ , Fe2+ , Fe3+ , Co2+ , Ni2+ , Mn2+ ) chất che NaCN, NaF phức Cr(III)-PAR điều kiện tối ưu: CCr /CM en + = lần bắt đầu bị ảnh hưởng đáng kể, nồng độ không cản là: CM en+ < 0,25.CCr(III) Trên sở xác định khoảng tuân theo định luật Beer đường chuẩn có ion ngưỡng cản chất che Phương trình đường chuẩn Cr: δA = (1,602 ± 0,013).104 CCr(III) * Xác định Cr số mẫu nước thực tế Thạch Sơn, Lâm Thao, Phú Thọ - Lấy mẫu xử lí mẫu: Chúng tơi tiến hành lấy xử lí mẫu nước giếng ngầm nước thải Thạch Sơn theo QCVN [4] Các mẫu đựng bình poli etilen axit hố HNO3 1% sau lấy mẫu Lấy khoảng 1,00 lít mẫu nước, thêm axit HNO3 1%, lọc loại bỏ cặn vẩn đục lơ lửng, che ion cản KCN, NaF lọc dung dịch trong, tráng giấy lọc vào phễu axit HNO3 loãng Định mức vào bình 100 mL dung dịch mẫu Đối với mẫu nước giếng khoan khơng cần lọc, cần axit hoá HNO3 đặc - Xác định Cr mẫu ngầm Thạch Sơn Các kết đo lặp lại lần lấy giá trị trung bình Kết trình bày Bảng Mẫu 1* 5* Bảng Kết xác định hàm lượng crom mẫu nước Thạch Sơn, Lâm Thao, Phú Thọ CCr(III) (1) CCr(III) (2) QCVN, [4] 1,0211 1,0112 0,2 0,0219 0,0218 0,1 0,1341 0,1362 0,1 0,1106 0,1152 0,1 0,2682 0,2566 0,2 q% 0,98 0,46 -1,54 -3,99 4,52 23 Phạm Thị Kim Giang, Đặng Xuân Thư, Phạm Minh Châm Nguyễn Quang Tuyển Bảng cho thấy 02 mẫu nước thải (M1, M5) có hàm lượng Cr tương đối lớn, vượt mức cho phép, 03 mẫu nước ngầm (trong 02 mẫu có hàm lượng Cr vượt ngưỡng QCVN) Các kết so sánh với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF-AAS) cho kết tốt, sai số tương đối < 5% Chú thích: C (mg/L) (1): hàm lượng Cr đo theo phương pháp trắc quang, C (mg/L) (2): hàm lượng Cr đo theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF-AAS) Sai số tương đối phương pháp tính theo công thức: q% = Ctrắc quang − CGF −AS 100% CGF −AS (Phương pháp trắc quang phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa) Kết luận Kết nghiên cứu phức Cr(III)-PAR với điều kiện tối ưu với bước sóng hấp thụ cực đại λ = 530 nm pha nước pH tối ưu 4,7 đung cách thủy thời gian 30 phút với nhiệt độ 80 - 90 ◦ C Phức có thành phần tạo phức đơn nhân, đơn ligan có tỉ lệ Cr(III):PAR = 1:3 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng ion ngưỡng gây cản xây dựng khoảng nồng độ tuyến tính tuân theo định luật Beer, xây dựng đường chuẩn có ion ngưỡng gây cản chất che Bài báo xác định hàm lượng Cr mẫu thực tế phương pháp đường chuẩn Kết phân tích so sánh với phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa với sai số nhỏ 5% TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Xuân Huân, 2004 Một số nghiên cứu kim loại nặng giới Tạp chí Hố học, số 61, tr.157-161 [2] Bộ Y tế, 2011 Crom - Cơng tội Tạp chí Sức khỏe Đời sống [3] Takao Yotsuyanagi, Yasuo Takeda, Ryuji Yamashita, Kazuo Aomura, 1973 The extraction-spectrophotometric determination of chromium(III) with 4-(2-pyridylazo)-resorcinol Analytica Chimica Acta, Volume 67, Issue 2, pp 297-306 [4] Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia môi trường, 2008 QCVN 2008/BTNMT QCVN 02:2009/BYT, Quy chuẩn quốc gia chất lượng nước sinh hoạt 24 Nghiên cứu phức crom với thuốc thử 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR) phương pháp [5] Hồ Viết Quý, 1992 Nghiên cứu chế tạo phức ion kim loại thuốc thử hữu Phần A: Nghiên cứu chế tạo phức ion kim loại đa điện tích phối tử hữu đa phối vị (phức đơn phối tử) trang 23 đến 27; Phần B: Nghiên cứu chế tạp phức ion kim loại đa điện tích phối tử hữu đa phối vị (phức đa phối tử), trang 28 đến 30 Thông báo Khoa học số 1, Các Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội ABSTRACT Studying the complex of 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR) with Cr(III) using the spectrophotometric method A spectrophotometric method for the determination of trace amounts of chromium with the complex between Cr(III) and 4-(2-pyridylazo)-rezocxin (PAR) was described The complex has formed by heating the substances at a temperature of 80 - 90 ◦ C for 30 at a pH of 4.70 in the presence of an acetate buffer Using spectrophotometry, the reddish-brown chelate in the Cr(III)-PAR system was found to have a complex rate of Cr(III):PAR = 1:3 The molar absorption coefficient of the CrR3 complex was 1.6273.104 mol−1 L−1 cm−1 at a maximum wave length 535 nm This method was used to determine the Cr(III) content of groundwater and wastewater in Thach Son and Lam Thao in Phu Tho Province The analytical results agree with that obtained using the Graphite Furnace Atomic Absorption Spectroscopic method 25 ... hoạt 24 Nghiên cứu phức crom với thuốc thử 4- (2-pyridylazo)- rezocxin (PAR) phương pháp [5] Hồ Viết Quý, 1992 Nghiên cứu chế tạo phức ion kim loại thuốc thử hữu Phần A: Nghiên cứu chế tạo phức. .. khác phức xác định: lgKp = 5,37 ± 0,02; lgβ = 22,23 ± 0, 34 22 Nghiên cứu phức crom với thuốc thử 4- (2-pyridylazo)- rezocxin (PAR) phương pháp Trong nghiên cứu [3], tác giả nghiên cứu hệ phức phương. .. 20 Nghiên cứu phức crom với thuốc thử 4- (2-pyridylazo)- rezocxin (PAR) phương pháp * Nghiên cứu xác định thành phần phức Cr(III)-PAR Các phương pháp hệ đồng phân tử, phương pháp tỉ số mol phương