Nghiên cứu sự tạo phức của AI[III] với metylthymol xanh bằng phương pháp trắc quang và khả năng ứng dụng phân tích

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng Đại học Vinh === === Vũ Văn Nghĩa Nghiên cứu sự tạo phức của ai(III) với Metylthymol xanh bằng phơng pháp trắc quang và khả năng ứng dụng phân tích Luận văn thạc sĩ hóa học 2 Vinh, 2007 =  = Bộ giáo dục và đào tạo Trờng Đại học Vinh === === Vũ văn Nghĩa Nghiên cứu sự tạo phức của Ai(III) với Metylthymol xanh bằng phơng pháp trắc quang và khả năng ứng dụng phân tích Chuyên ngành: Hóa học phân tích Mã số: 60.44.29 Luận văn thạc sĩ hóa học Ngời hớng dẫn khoa học: GS-TS. Hồ Viết quý Vinh, 2007 = = Mục lục Trang Mở đầu 1 Chơng 1. Tổng quan 4 1.1. Giới thiệu về nguyên tố nhôm .4 1.1.1. Cấu trúc điện tử và hóa trị 4 1.1.2. Lịch sử phát hiện nguyên tố .4 1.1.3. Tính chất lý hóa của nhôm .4 1.1.4. Các phản ứng của Al 3+ trong dung dịch nớc .5 1.1.5. Các phản ứng tạo phức của Al 3+ 8 1.1.6. Một số phơng pháp xác định nhôm 10 1.2. Sơ lợc về thuốc thử metylthymol xanh 13 1.2.1. Cấu tạo và tính chất của metylthymol xanh .13 1.2.2. ứng dụng của metylthymol xanh .14 1.3. Các bớc nghiên cứu một phức màu dùng trong phân tích trắc quang.18 1.3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 18 1.3.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối u 19 1.3.3. Nghiên cứu khả năng áp dụng phức màu để định lợng trắc quang. 22 1.4. Một số phơng pháp xác định thành phần phức 24 1.4.1. Phơng pháp tỷ số mol .24 1.4.2. Phơng pháp hệ đồng phân tử 25 1.4.3. Phơng pháp Staric Bacbannel 27 1.5. Cơ chế tạo phức đơn ligan .30 1.6. Các phơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 35 1.6.1. Phơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức .35 1.6.2. Phơng pháp xử lý thống kê đờng chuẩn .37 1.7. Đánh giá kết quả phân tích .38 Chơng 2. Kỹ thuật thực nghiệm .40 2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .40 2.1.1. Dụng cụ 40 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu 40 2.2. Pha chế hoá chất .40 2.2.1. Dung dịch Al 3+ .40 2.2.2. Dung dịch MTX .41 2.2.3. Dung dịch các hoá chất khác 41 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm .41 2.3.1. Dung dịch so sánh MTX 41 2.3.2. Dung dịch phức Al 3+ - MTX .41 2.3.3. Cách tiến hành thí nghiệm 42 2.4. Xử lý các kết quả thực nghiệm 42 Chơng 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận 43 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn ligan .43 3.1.1. Nghiên cứu phổ hấp thụ electron của MTX .43 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Al 3+ - MTX .44 3.2. Nghiên cứu các điều kiện tối u cho sự tạo phức Al 3+ - MTX 47 3.2.1. Nghiên cứu khoảng thời gian tối u .47 3.2.2. Xác định pH tối u .58 3.2.3. ảnh hởng của lực ion của dung dịch 50 3.3. Xác định thành phần phức .50 3.3.1. Phơng pháp hệ đồng phân tử 50 3.3.2. Phơng pháp tỷ số mol .53 3.3.3. Phơng pháp Staric Bacbanel 56 3.4. Cơ chế tạo phức .59 3.4.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Al 3+ và MTX theo pH 59 3.4.2. C¬ chÕ t¹o phøc Al 3+ - MTX 66 6 3.5. Xác định các tham số định lợng của phức , , K p 70 3.5.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức .70 3.5.2. Xác định các hằng số , K p của phức Al(H 2 R) 2- 73 3.6. Nghiên cứu khả năng áp dụng phức màu cho phép xác định định lợng .75 3.6.1. Khảo sát sự ảnh hởng của ion cản Mg 2+ và Ca 2+ đến việc xác định Al 3+ ở dạng phức Al 3+ - MTX 75 3.6.2. Phơng trình đờng chuẩn khi có mặt các ion cản ở giới hạn không cản 78 3.6.3. áp dụng phơng pháp nghiên cứu vào mẫu nhân tạo . 79 3.6.4. Xác định nhôm trong mẫu thật Thuốc Maalox của dợc phẩm Pháp .81 Kết luận 84 Tài liệu tham khảo .86 Phụ lục .89 Lời cảm ơn Luận văn đợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm chuyên đề bộ môn Hoá phân tích - Khoa Hoá - Trờng Đại học Vinh. Trung tâm Kiểm nghiệm Dợc phẩm - Mỹ phẩm Nghệ An. Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - GS.TS. Hồ Viết Quý đã giao đề tài, tận tình hớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn. - PGS.TS. Nguyễn Khắc Nghĩa đã đóng góp nhiều ý kiến quí báu trong quá trình làm luận văn. - Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sau đại học, khoa Hoá học cùng các thầy cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hoá trờng Đại Học vinh, cán bộ và kỹ thuật viên thuộc Trung tâm kiểm nghiệm Dợc phẩm - Mỹ phẩm Nghệ An đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cung cấp hoá chất, thiết bị và dụng cụ dùng cho đề tài. Xin cảm ơn tất cả những ngời thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn. Vinh, tháng 11 năm 2007. Tác giả Mở đầu Nhôm là nguyên tố dễ gặp và phân bố rộng, chiếm 8,05% của vỏ Trái đất, là thành phần hoá học thông dụng trong đất, cây cối, tế bào động vật Trong tự nhiên không gặp nhôm nguyên chất mà thờng gặp ở dạng quặng và khoáng vật: criolit (Na 3 [AlF 6 ]), boxit(Al 2 O 3 .xH 2 O); caolinit (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O); mica (K 2 O.2H 2 O.3Al 2 O 3 .6SiO 2 ); nefelin ([(Na,K) 2 O.Al 2 O 3 .3SiO 2 ]) Nhôm đợc sử dụng làm chất keo tụ cho quá trình xử lý nớc, đặc biệt là nớc bề mặt (khoảng 70% lợng nớc sinh hoạt ở Việt Nam). Hàm lợng nhôm trong n- ớc thiên nhiên rất ít, dao động từ 0 ữ 242,2 mg/l; trong nớc tự nhiên (ở Liên Xô) từ 0,001ữ 10 mg/l [13]. Nhôm thâm nhập vào cơ thể ngời qua con đờng thức ăn và nớc uống, khoảng 5% nguồn gốc có từ nớc uống [18]. Hàm lợng nhôm trong nớc thải của các nhà máy sản xuất nhôm, sản xuất hoá chất, các chất màu, công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, cao su tổng hợp có tăng lên. Nếu quá trình kỹ thuật xử lý nớc không đợc khống chế chặt chẽ sẽ dẫn tới sự d thừa nhôm trong đó. Nhôm tồn tại trong nớc do quá trình chiết từ đất đá, đặc biệt là các vùng mà nớc có dung lợng đệm thấp và nhiều ma. Nớc ma có chứa một phần axit là dung môi chiết rất tốt và kết quả là nớc bề mặt của vùng đó chứa nhiều nhôm. Những vùng đất chua vì vậy thờng chứa nhiều ion nhôm và ion sắt có thể lên tới nồng độ 0,6 mg/l, đặc biệt là ở các vùng có trồng rừng. Những vùng có nguy cơ cao nhất là ở vùng ven biển, lu vực sông phải hứng chịu nhiều gió và tiếp nhận thành phần sa lắng mang theo nhiều loại muối, chúng làm tăng độ axit và thúc đẩy quá trình hoà tan nhôm từ đất đá. Nguồn nhôm chủ yếu đa vào cơ thể là từ thức ăn, từ 5 - 20 mg/ngày, tùy thuộc vào thói quen ăn và uống. Ví dụ: trong chè chứa nhiều nhôm với hàm l- 1 ợng cao hơn nớc từ 20 - 200 lần. Nhôm cũng bị hoà tan từ các dụng cụ nấu n- ớng, các thức ăn có vị chua: cà chua, gia vị, dấm, axit, trong một số hộp đựng, giấy, bao gói Theo tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) thì nhôm có tính độc thấp đối với động vật nên lợng vào cơ thể cho phép tạm thời là 7 mg/kg thể trọng trong một tuần (1988). Tuy vậy, việc trao đổi của nhôm trong cơ thể ngời cha đợc nghiên cứu kĩ. Trong những năm gần đây, kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều thông tin về tính độc của nhôm cần quan tâm có liên quan đến một số bệnh: đãng trí, phát âm không theo ý muốn, co giật và rối loạn cơ bắp. Những bệnh này đợc phát hiện nhiều ở vùng đất và nớc chứa nhiều nhôm, sắt, silic, ít canxi, magie [18]. Tuy nhiên, nhôm vẫn là một trong những kim loại đứng hàng đầu về ứng dụng. Khối lợng của nó đợc dùng để chế tạo các hợp kim nhẹ: đuralumin (94%Al) cứng và bền dùng trong công nghiệp ô tô, máy bay; silumin (85 - 90%Al) bền, dễ đúc dùng sản xuất động cơ máy bay, tàu thủy và còn có ứng dụng trong công nghiệp mạ gơng của kính viễn vọng Trong y học, d ợc phẩm hợp chất của nhôm với hàm lợng nhỏ có thể dùng để chữa bệnh nh chữa bệnh đau dạ dày, thoái vị hoành . Nhôm dạng lá mỏng đợc dùng làm tụ điện, lá nhôm rất mỏng (dày 0,005mm) đợc dùng để gói bánh, kẹo và dợc phẩm. Nhờ dẫn điện tốt, nhôm đợc dùng để làm dụng cụ nhà bếp. Nhôm còn đợc dùng làm ống dẫn dầu thô, bể chứa, thùng xitec. Gần đây, ngời ta đã thiết kế ô tô điện làm bằng nhôm thay cho thép vừa tiêu tốn ít điện vừa chở đợc nhiều hành khách [18]. Metylthymol xanh (MTX) là thuốc thử tạo phức chelat với nhiều kim loại, trong đó có cadimi, phức tạo ra có màu đậm. Vì vậy, việc nghiên cứu phản ứng tạo phức của MTX với các kim loại không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tế. Cho tới nay, số lợng các công trình nghiên cứu về sự tạo phức của Al(III) với MTX còn đang rất ít và cha đầy đủ. 2