Nghiên cứu sự tạo phức của cadimi (II) với metyl thymol xanh bằng phương pháp trắc quang và khả năng ứng dụng vào phân tích

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh bùi thị trâm anh Nghiên cứu sự tạo phức của cadimi (II) với Metyl thymol xanh bằng phơng pháp trắc quang và khả năng ứng dụng vào phân tích luận văn thạc sĩ hóa học Vinh - 2006 2 Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh bùi thị trâm anh Nghiên cứu sự tạo phức của cadimi (II) với Metyl thymol xanh bằng phơng pháp trắc quang và khả năng ứng dụng vào phân tích chuyên ngành: Hóa phân tích mã số: 60.44.29 luận văn thạc sĩ hóa học Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Khắc Nghĩa Vinh - 2006 3 Lời cảm ơn Luận văn này đợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hoá Môi trờng - Khoa Hoá - Trờng Đại học Vinh, phòng Hoá nghiệm - Xí nghiệp dợc phẩm Nghệ An, phòng thí nghiệm - Trung tâm kiểm nghiệm dợc phẩm và mỹ phẩm. Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - PGS.TS. Nguyễn Khắc Nghĩa 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. - GS.TS. Hồ Viết Quý đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Sau đại học, khoa Hoá học; các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hóa; cán bộ phòng thí nghiệm - Trung tâm kiểm nghiệm dợc phẩm và mỹ phẩm; cán bộ phòng Hoá nghiệm - Xí nghiệp dợc phẩm Nghệ An đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cung cấp hoá chất, thiết bị và dụng cụ dùng trong đề tài. Xin cảm ơn tất cả những ngời thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Vinh, tháng 11/2006. Bùi Thị Trâm Anh 4 Mục lục Trang Mở đầu Chơng 1. Tổng quan 1.1. Giới thiệu về nguyên tố cadimi . 1.1.1. Vị trí, cấu tạo, trạng thái tự nhiên và mức oxi hoá của cadimi 1.1.2. Tính chất của cadimi và một số phản ứng của ion Cd 2+ . 1.1.3. Khả năng tạo phức của cadimi với một số thuốc thử hữu cơ . 1.1.4. Độc tính của cadimi và nguồn tạo ra cadimi . 1.1.5. Một số phơng pháp xác định cadimi . 1.2. Sơ lợc về thuốc thử metyl thymol xanh . 1.2.1. Cấu tạo và tính chất của metyl thymol xanh 1.2.2. ứng dụng của metyl thymol xanh . 1.3. Các bớc nghiên cứu một phức màu dùng trong phân tích trắc quang . 1.3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức . 1.3.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối u 1.3.3. Nghiên cứu khả năng áp dụng phức màu để định lợng trắc quang . 1.4. Một số phơng pháp xác định thành phần phức . 1.4.1. Phơng pháp tỷ số mol . 1.4.2. Phơng pháp hệ đồng phân tử 1.4.3. Phơng pháp Staric Bacbannel 1.5. Cơ chế tạo phức đơn ligan . 1.6. Các phơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức . 1.6.1. Phơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức . 1.6.2. Phơng pháp xử lý thống kê đờng chuẩn . 1.7. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ ph©n tÝch . 6 Chơng 2. Kỹ thuật thực nghiệm 2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 2.1.1. Dụng cụ 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu . 2.2. Pha chế hoá chất . 2.2.1. Dung dịch Cd 2+ 2.2.2. Dung dịch MTB 2.2.3. Dung dịch các hoá chất khác . 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm 2.3.1. Dung dịch so sánh MTB . 2.3.2. Dung dịch phức Cd 2+ - MTB 2.3.3. Cách tiến hành thí nghiệm . 2.4. Xử lý các kết quả thực nghiệm Chơng 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn ligan 3.1.1. Nghiên cứu phổ hấp thụ electron của MTB . 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Cd 2+ - MTB . 3.2. Nghiên cứu các điều kiện tối u cho sự tạo phức Cd 2+ - MTB 3.2.1. Nghiên cứu khoảng thời gian tối u . 3.2.2. Xác định pH tối u . 3.2.3. ảnh hởng của lực ion của dung dịch . 3.3. Xác định thành phần phức . 3.3.1. Phơng pháp hệ đồng phân tử 3.3.2. Phơng pháp tỷ số mol . 3.3.3. Phơng pháp Staric Bacbanel 3.4. C¬ chÕ t¹o phøc . 8 3.4.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Cd 2+ và MTB theo pH 3.4.2. Cơ chế tạo phức Cd 2+ - MTB 3.5. Xác định các tham số định lợng của phức , , K p . 3.5.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức . 3.5.2. Xác định các hằng số , K p của phức Cd(H 2 R) 2- 3.6. Nghiên cứu khả năng áp dụng phức màu cho phép xác định định lợng 3.6.1. Khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer đối với dung dịch chuẩn 3.6.2. ảnh hởng của các ion cản . 3.6.3. Xây dựng đờng chuẩn khi có mặt các ion cản . 3.6.4. Xác định hàm lợng Cd 2+ trong mẫu nhân tạo . Kết luận Tài liệu tham khảo . Phụ lục . Mở đầu ta đã biết nguyên tố Cd là nguyên tố độc hại trong môi trờng, cơ thể sẽ bị ngộ độc khi tiêu thụ > 1 àg/ngày. FAO/ OMS cho phép con ngời hấp thụ không quá 400 - 500 àg/tuần (từ nớc, không khí, thức ăn) tiêu chuẩn của Mỹ cho phép nớc uống không vợt quá 0,11 àg/l. Cộng đồng Châu Âu quy định nớc dùng để chế biến thực phẩm không vợt quá 0,005 mg/l, OMS tiêu chuẩn của Pháp cũng qui định ở mức này. Nguyên tố cadimi có tính độc hại là vì khi lợng Cd 2+ đủ lớn nó sẽ thế chỗ các ion Zn 2+ trong các enzim quan trọng gây ra rối loạn trao đổi chất. Đã có chứng cứ cho biết cadimi là chất gây ra ung th qua đ- ờng hô hấp. Cadimi có độc tính cao đối với động vật thủy sinh và con ngời. Khi bị nhiễm độc cadimi, tùy theo mức độ nhiễm sẽ bị ung th phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt gây ra tổn thơng thận, ảnh hởng tới nội tiết, máu, tim mạch . Nhiều công trình gần đây khẳng định cadimi còn gây chứng loãng xơng và rạn xơng. Trong tự nhiên có rất nhiều nguồn tạo ra cadimi: - Nguồn tự nhiên: Cadimi trong đất sản sinh ra trong quá trình phong hóa đá, từ bụi núi lửa, lửa rừng cháy. - Nguồn nhân tạo: Khai thác quặng kẽm, đốt than và các chất thải rắn, công nghệ lọc dầu, công nghệ hóa chất, sử dụng phân bón phốt pho, nhà máy sản xuất pin . Ngời ta nói, cadimi là chất ô nhiễm hiện đại. Việc xác định hàm lợng cadimi trong môi trờng là một vấn đề quan trọng, việc tìm ra các phức cho phép xác định hàm lợng cadimi rất có ý nghĩa thực tế. Có nhiều phơng pháp xác định cadimi, song phơng pháp trắc quang sử dụng các phức đơn, đa ligan, đặc biệt là các thuốc thử tạo phức chelat là hớng nghiên cứu đang đợc quan tâm vì phức này có hằng số bền cao, hệ số hấp thụ 10