Nghiên cứu khả năng thay thế kim loại trong các complexonat để phân tích đất hiếm III phản ứng giữa co III với các chất hiếm complexonat và khả năng ứng dụng

T Ạ P C H Í K H O A H Ọ C N o - 1993 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THAY THỂ KIM LOẠI T R O N G CÁC COM PLEXONAT DE PHÂN TÍCH DAT HIỂM III- Phản ứng Co(III) với cìất - complexonat khả ứ ng dụng Chu X uán A n h , Nguyên Văn Ri, Ả u Tấn Dức Khoa Hóa, Đại học Tổng hợp Hà Nội Việc sử dụng phản ứng trao đổi ion kim loại với đất - com plexnat vào mục đích phân tích chi có sổ tác già quan tâm Ịl, 2] Ion kim loại đirạc sử dụng làm tác nhân trao đổi Fe3 + Điều mỏr khả phân tích nhanh nguyên tố đất có m ặ t complexon III Tuy nhiên tác giả dìrng lại b việc xác định nguyên tố đất phân nhóm nhẹ Để đ t mục đích xác định nhanh t ấ t nguyên tố đất đặc biệt nguyên tố p h â n nh óm nặng có complexon III chúng tơi ý tới khả tạo phức tốt c Co(III) vói complexon III Ph ứ c có số bền r ấ t cao: p = 1036 [3] C h ú n g hy vọng rằn g đ ù n g ion kim loại tác nhân trao đổi để phâ n tích m ẫ u đ ấ t m ộ t cách hồn thiện Kỹ t hu ật phàn tích dòng chảy - FIA đươc s dung để ngiên c u phả n ứng H Ó A C H Ấ T V À T H I Ế T BỊ + Dung dịch Co(IĨĨ), điều chế xác định Có nhiều ph n g p h p điều chế dung dịch Co(III) cách oxy hóa Oo(II) Dó điện phân d u n g dịch muối Co( II)trong môi t rư n g axit H2SO [4], dùng chất oxy hóa IĨ2O môi t r n g N a H C Ơ [5| v oxy hóa oxy khơng khí mơi t r n g amoniac |6| P h n g p h p sau tiện lợi đơn giin khơng để lại chất oxy hóa dư, nhiên nồng độ amoniac biến đổi ảnh hư&ng đến độ bền Co(III) Để khắc phục tình tr n g trên, s dụng mỏi trirờng ainoniac có t h ê m chất t ạo phức t r i e ta n ol a m in với tỉ lệ niol 1:1 Dung dịch Co(III) đ c chuẩn bị nh có nồng độ 10~3 M luôn bền vửng Nồng độ Co(IIĨ) du n g dịch xác định bang cá b chiiẩn độ ng ưạ c muối Fe(ĨI) với chấ t chuẩn KoCr^Oy K M n [7] + Các du ng dịch đ ấ t chuẳn bị t oxyt đất tinh khiết ph a đệm a x e t a t có pH = Một dây đấ t có nồng độ 10-4 đến 10- M có trộn lẫn với complexon III với tỉ lệ mol 1:1, dãy có nồng độ n hư khơng có trộ n lẫn VỚI coinplexon III -f Dung dịch đệm a xe tat 0,2 M có pH = 42 f Dung dịch đệm a x e ta t có pH = thêm asenazo III nồng độ 0,002% axít ascobic f Dung dịch HC1 nồng độ 0,2 M + Thi ết bị FIA nghiên cứu phẢn ứng trao đổi Co(III) vói đất compl ex on at đưỊcơ mắc vó/i hệ th ố n g b o m kềnh n h sau MÔu RC1 rc2 - r - W rc3 lir - T - m s — D Hình ỉ R Thải Trong íĩó: p - Bơm ; s - Van bcrm mẫu; R C i , R C 2, R C - Các vòng phản ứng ; D - Detecter ƯV-VIS; R - Máy ghi KẾ T QU Ả VÀ T H Ả O LUẬN K h ả o sá t k h ả n ă n g trao đổi Co(III) Dung dịch đất - Coplexonat (Ln Y “ ) có nồng đ ộ l O ~ 4M điều chinh bằn g dun g dịch đệm có pH = 3, trộn lẫn với Co(III) có nồng độ lớn gấp 10 lần nồng độ Ln Y “ ; sau n h ữ n g thời gian n h ấ t định m ẫ u đư ợ c đira vào hệ thống FIA vói bcrm kênh Ờ m â u đ c gặp dòng dung dịch có pH = , asenazo III nồng độ 0,002 axit ascobic làm nhiệm vụ khử Co(III) Co(II) P h ứ c m àu T iìn h t h n h Ln3+ bị đẩy phản ứng tra o đổi saenazo III ghi lại dirứi dạn g pic ồ* 650 nm Chiều cao cản pic mẫu đ ấ t khơng có complexon III (hi) so sánh v ó i chiều cao pic mẫu đất có complexon III (hi)- Tỉ lệ /12/^1 X 100 = z % đ ấ t bị đầy khỏi phức Kết q u ả đo ghi lại ò bảng sau: Bảng l chiều cao pic Nguyên tố hi (cm) Ce Sm Er Yb Lu 12 11,9 12 12,1 12,1 h2(cm) 10,08 10,71 8,40 7,86 7,26 Thừi gian đạt cân (t) 5" 5” 80’ 90* 90’ z% 90 90 70 65 60 Kết p h n tích đất phân nhóm nặng cho thấy chưa đạt yêu cầu đề ra: z% t o đổi t h ấ p t ro n g thời gian đ t cân q u lán Các kết luận chứngminh rỏ p h â n tích m ẫu hệ thống FIA có bơ m kênh 43 Khảo sát mẫu thiết bị FIA có bom kênh Kênh dung dịch nần, dung dịch đệm ax eta t có pH = m ẫ u Ln3+ v L n Y ' có nồn g độ 10- M đượ c trộn lẫn với dịng này, gặp kênh có Co(III) nồng đ ộ 10-3 M Trong t r n g h ợ p phức L n Y " , phản ứng trao đổi xầy r a ỉf v ò n g ' R C Ln3+ gặp dòng d u n g dịch đệm có pH = asenazo III ị kênh Tại vòng RC3, phức m u đắt - asenazo III có m u x a n h đ c hình t hàn h Nó máy ghi lại d i dạng pic (h 2)• Trong t r n g hợ p m ẫ u L n + , p hản ứng trao đổi không xảy ra, pic màu đirợc ghi lại có chiều cao h i Thịri gian tr a o đổi t đối vói t ấ t m ẫ u cố định 10 giây Cách tính z% trao đổi t n g t ự n h Kế t q u ả đo đượ c ghi lại bảng Bảng chiều cao pic Nguyên tổ hi(c m) Nd Sm Er Lu 11,9 11,8 11,9 12 h (cm) 10,71 10,62 4,88 3,6 T h ò i gian đ t cân (t) z% 10” 10” 10" 10" 90 90 41 30 T n h n g kết q u ả t h khả trao đổi Co(III) r ấ t ng uy ê n tố p hâ n nh óm nhẹ Nguyên n hân có th ể là Co(III) bị p h â n hủy q u n h a n h nên khô ng kịp t h a m gia phảng ứng tra o đổi, pH du n g dịch chưa đ p ứng để phản ứng xảy Tu y nhiên lý ban đầu có thề loại t r ỉr đất nhẹ vẫ n có khả trao đổi đ ợ c c h a đ t n h vớơi Fe(III) Chúng đ â khắc phục cách h pH du n g dịch ỉr kênh d ù n g dòng HC1 0,2 M Tiến hà n h đo tư n g t ự n h dù ng dịng ịf kênh có pH = 3, kết q u ả đo r ấ t kh ả quan Với n h ửng m ẫ u khó khăn L u Y - phản ứng trao đổi đ ả x ả y tốt Kế t q u ả ph â n tích m ẫ u đả ghi lại bảng Dẳng chiều cao pic Nguyên tố h i(c m ) Tb Er Ib Lu 12,1 12 11,9 12 h (cm) 10,89 10,80 10,47 10,2 s T h ò i gian đạ t cân (t) z% 10” 10” 10” 10” 90 90 88 85 Kết q u ả t h ực nghiệm cho thấy muốn cho p h ầ n ứng trao đổi t h ự c tốt ngồi yếiL tố có c hấ t tạo phức tốt với EDTA t h a m gia phản ứng t o đổi phải kể tới pH đ u n g dịch Nó có nhiệm vụ: Mỏt trun g hòa lượng N H H dung dịch Co(III) v t h ứ hai t ạo môi t r n g axit để phản ú n g tra o đổi xảy t a cách th uận lợi 44 K Ế T LUẬN Dung dịch Co(III) đ c điều chế cách dùng oxy khơng khí oxy hóa Co(II) t ro n g mơi t r n g amoniac có trietanolamin chất tạo phức r ấ t bền vữ ng có th ể s dụng tiện lại cho phản ứng t o đổi Việc sii' dụ ng Co(III) làm tác nh â n t o đối vóri đất complexonat ịf môi trưcmg pH t h ấ p cho t h phản ứng trao đổi xảy n h a n h với phức bền vừ ng nh ấ t L n Y ~ Điều nà y mổr kh ả sii‘ dụ ng phản ứng việc p h â n tích m ẫ u LnY~ sau r a khổi cột sắc ký T À I LIỆU T H A M K H ẢO r c T e p ẻ iiiH H , M B TaH aeB a “ > K y p H a /i ÁH a/iH TH H ecKott X h m h h ” , T 17 , Nữ , 526 ( 1962 ) C h u Xu â n Anh, Nguyễn Văn Ri, Âu T ấ n Đức, ”Tạp chí Hóa học” , Tặp 31, 8ố 4, (1993) r LJIapjio, “MeTOAbi AHa/iHTHMecKofl X h m h h ” CTp 39, M3A-BO “X h mhh ” , M (1966) c E Bricker, L J Loeffler, ”J Anal Chem.” , 27, 1419, (1955) J A Baur, c E Bricker, "Anal Chem.” , 37, 1416, (1965) r p6MH, “Ky p c HeopraHHMecKoí! X hmhm ” T 2, CTp 301, M3A-BO “M u p ” M 1974 H H Willard, D Hall, ”J.Am Chem Soc” , 44, 4437, (1922) A P P L I C A T I O N O F T H E R E A C T I O N O F ME TA L E X C H A N G E IN T H E MATAL CO M PLEX ON ATES FO R T H E DETERMINATION OF RA RE EARTH III- E xch an g e of Fe(III) for rare earth -co m p le x o n a t a n d app licatio n Chu X u a n A n h et al Faculty of Chemistry, Hanoi University Exchange reaction of Co(III) for Rar e earth-complexonat is favourable in low pH solution It is tribu tion for rapid deter mina tion of heavy R E E ’s in presence of complexon III T h e Flow Injection Analysis Technique (FIA) is used for the research 45 ... ng có th ể s dụng tiện lại cho phản ứng t o đổi Việc sii' dụ ng Co (III) làm tác nh â n t o đối vóri đất complexonat ịf mơi trưcmg pH t h ấ p cho t h phản ứng trao đổi xảy n h a n h với phức bền... đệm a x e ta t có pH = thêm asenazo III nồng độ 0,002% axít ascobic f Dung dịch HC1 nồng độ 0,2 M + Thi ết bị FIA nghiên cứu phẢn ứng trao đổi Co (III) vói đất compl ex on at đưỊcơ mắc vó/i hệ th... khả trao đổi Co (III) r ấ t ng uy ê n tố p hâ n nh óm nhẹ Nguyên n hân có th ể là Co (III) bị p h â n hủy q u n h a n h nên khô ng kịp t h a m gia phảng ứng tra o đổi, pH du n g dịch chưa đ p ứng