Nghiên cứu sự tạo phức của đồng(II) với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang, ứng dụng để phân tích

Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC 0O0 -SOUPHAVANH KHUNYOTHA NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA ĐỒNG (II) VỚI XILEN DA CAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG, ỨNG DỤNG ĐỂ PHÂN TÍCH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH : HÓA HỌC PHÂN TÍCH VINH - 2010 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích MỞ ĐẦU Đồng ngun tố người biết tới từ thời thượng cổ ngày dựng rộng rãi nhiều lĩnh vực kỹ thuật luyện kim, công nghiệp lượng, công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp Giới y học cho rằng, đồng nguyên tố vi lượng cần thuyết cho phát triển thể đồng thực vật người Đi liền với ứng dựng đó, có mặt đồng nồng độ vượt giới hạn cho phép gây nhiều ảnh hưởng xấu sức khoẻ người đồng, thực vật Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu xác định hàm lượng đồng đối tượng phân tích bắng phương pháp khác nhau, song phương pháp trắc quang chiết - trắc quang dựa tạo phức đơn, đa ligan, đặc biệt với thuốc thử tạo phức chelat vấn hướng nghiên cứu đượ nhiều người quan tâm Bởi vì, phức thường có hệ số hấp thụ phân tử, số bền cao, cho phép đáp ứng tiêu phương pháp phân tích định lượng Thuốc thử xilen da cam (XO) có khả tạo phức với nhiều ion kim loại không màu lẫn mang màu, phức chất tạo thành thường có màu đậm Vì thế, việc nghiên cứu phản ứng tạo phức với kim loại khơng có ý nghĩa lý thuyết mà ý nghĩa mặt thực tiễn, gắn liền với hoạt động sản xuất, đời sống xã hội kiểm sốt chất lượng mơi trường Cho tới nay, số lượng cơng trình nghiên cứu tạo phức đồng (II) với XO Xuất phát từ tình hình thực tiễn vậy, chọn đề tài: “ Nghiên cứu tạo phức đồng (II) với xilen da cam phương pháp trắc quang, ứng dụng để phân tích” Thực đề tài giải vấn đề sau: Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn ligan Cu (II) với XO nước Nghiên cứu đầy đủ điều kiện tối ưu cho tạo phức Cu (II) - XO Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức, GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ ĐỒNG [1], [13] 1.1.1.Vị trí, cấu tạo, trạng thái tự nhiên mức oxi hoá đồng Đồng ngyn tố 29, nhóm IB bảng HTTH Kí hiệu : Cu Số thứ tự : 29 Khối lượng nguyên tử : 63,549 Cấu hình electron : [Ar]3d10 4s1 - Bán kính ngyn tử (A0) : 1,28 - Bán kính ion Cu2+ (A0) : 0,81 - Độ âm điện theo Pauling : 1,9 - Thế điện cực tiêu chuẩn (V): E0Cu2+/Cu = 0,337 - Năng lượng ion hoá (eV): I1 =7,72, I2 = 20,29 I3 = 36,9 Đồng nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng đồng vỏ trái đất chiếm 0,003% tổng số nguyên tố Trong tự nhiên, đồng tồn dạng tự dạng hợp chất: khoáng vật Cancosin (Cu 2S), Cuprit (Cu2O) Cancopirit (CuFeS2), Malachit (CuCO3)… hợp chất – kim loại, đồng có trạng thái số oxi hố +1, +2, +3 Trong trạng thái số oxi hố +2 đặc trưng 1.1.2.Tính chất vật lý tính chất hố học đồng [1] 1.1.2.1.Tính chất vật lý Đồng kim loại màu đỏ, có ánh kim, dẫn điện dẫn nhiệt tốt, dễ dát mỏng kéo dài Cấu trúc tinh thể: Lập phương tâm điện Một vài số vật lý quan trọng : Khối lượng riêng (g/cm3): 8,94 Nhiệt độ nóng chảy (0C): 1083 Nhiệt độ sôi (0C): 2545 Độ dẫn điện (Hg = 1): 57 đứng sau bạc Độ dẫn nhiệt (Hg = 1):36 1.1.2.2.Tính chất hố học + Đồng kim loại hoạt động, bền khơng khí khơ, khơng khí ẩm có CO bị phủ lớp cacbonat bazơ, đem nung bề mặt kim loại đồng xuất lớp oxit GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Đồng khơng tan dung dịch axit HCl, H2SO4 (loãng), NH4OH… Tuy nhiên, có lẫn chất oxi hố bị hoà tan Cu + 2HCl + O2 = CuCl2 + H2O Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O = [Cu (NH3)4](OH)2 Dung môi tốt đồng dung dịch HNO lỗng, H2SO4 (đặc, nóng) Khi đồng bị oxi hoá dến trạng thái oxi hoá +2 3Cu + 8HNO3 = 3Cu (NO3)2 + 2NO + H2O Axit axetic kết tinh có lẫn H2O2 hố tan đồng tạo thành axetat Cu + CH3COOH + H2O2 = Cu (CH3COOH)2 + 2H2O Đồng hoà tan kalixianua tạo thành xianua phức tạp 2Cu + 4KCN + 2H2O = 2K [Cu (CN)2] + 2KOH + H2 Theo qui tắc hợp chất Cu+ không bền dễ chuyển thành Cu2+ Tuy nhiên có ngoại lệ halogenua, xianua sunfoxianua: CuCl, CuBr, CuI, CuCN, CuCN chúng bền khó tan thường điều chế cách để muối đồng hoá trị II tương ứng tự khử Trong trường hợp CuI2 ta có: 2CuI2 → 2CuI + I2 Vì CuI CuI2 I2 thoát tạo với KI dư thành anion phức tạp I2 nên cân chuyển dịch hoàn toàn sang phải + Đa số muối Cu2+ dễ tan nước, cho dung dịch có màu xanh lam màu ion [Cu (H2O)6]2+ Khi pH dung dịch tăng (pH > 5) ion Cu 2+ bắt đầu bị thuỷ phân tạo dạng khác Cu2+ + H2O → Cu (OH)+ + H+ Cu2+ + 2H2O → Cu (OH)2 + 2H+ Cu2+ + 3H2O → Cu (OH)3- + 3H+ 2Cu2+ + 4H2O → Cu2 (OH)42- + 4H+ 2Cu2+ + 2H2O → Cu2 (OH)22+ + 2H+ 3Cu2+ + 4H2O → Cu3(OH)42+ + 4H+ GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Trong thực tế, thuỷ phân muối Cu 2+ thường kèm theo tạo thành hợp chất tan nước, có thành phần phức tạp (các muối bazơ) như: Cu(NO3)2.3Cu(OH)2, CuSO4.2Cu(OH)2, CuCl2.Cu(OH)2…Các hợp chất xem dẫn xuất cation bị polyme hoá Các phản ứng ion Cu2+: Tác dụng với H2S: H2S đẩy từ dung dịch kiềm (khác với Sn, Sb, As) axit (khác với Fe, Mn, Cr, Al) muối đồng kết tủa CuS màu đen, tan HNO3 2N đun nóng khơng tan HCl đặc (khác với Sb): Cu2+ + H2S = CuS + 2H+ 3CuS + HNO3 = 3Cu (NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O Tác dụng Na2S2O3: 2Cu2+ + 3S2O32- =Cu2S2O3 + S4O62Cu2S2O3 + H2O = Cu2S + H2SO4 Tác dụng NaOH KOH: Cu2+ + 2OH = Cu(OH)2 Cu (OH)2 bị phân huỷ đun nóng lâu, nhả bớt nước Cu(OH)2 = CuO + H2O Cu (OH)2 dễ tan axit loãng Cu(OH)2+ 2HCl = CuCl2 + 2H2O Khi cho kiềm tác dụng lên dung dịch muối đồng 0,01N axit hố Cu(OH)2 bắt đầu kết tủa pH = 5,3 Tác dung với Na2CO3, cacbonat tan đẩy từ dung dịch muối đồng (II) kết tủa muối bazơ màu xanh, tan thuốc thử dư tạo thành muối phức tạp có thành phần Na2[Cu(CO3)2] Tác dụng với NH4OH Khi nhỏ cần thận NH 4OH dung dịch muối đồng (II) ta kết tủa muối bazơ màu xanh, tan thuốc thử dư muối phức tạp có màu xanh mạnh 2CuSO4 + 2NH4OH = (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4 + 6NH4OH = [Cu(NH3)4]SO4 + 8H2O Bằng cách ta tìm đồng pha lỗng tới 1/25000 Cacbonat amoni có tác dụng với amoniac Tác dụng với K4[Fe(CN)6] Tác dụng feroxyanua môi trường axit axetic phản ứng nhạy Kết tủa đỏ gạch feroxyanua đồng tan amoniac không tan axit lỗng Khi lượng đồng bé q ta dung dịch màu hồng 2Cu2+ + [Fe (CN)6]4- = Cu2 [Fe(CN)6] Bằng cách ta nhận Cu2+ độ pha loãng 1/1000000 Tác dụng KCN Đầu tiên kalixianua làm kết tủa Cu (CN) màu vàng biến thành CuCN trắng cho (CN) Xianua đồng (I) hồ tan thuốc thử dư tạo thành xianua phức tạp Cu2+ + 2CN- = Cu (CN)2 2Cu (CN)2 = 2CuCN + (CN)2 CuCN + 3CN = [Cu (CN)4]3Tác dụng KSCN Kali sunfoxianua làm kết tủa Cu(SCN) màu đen, kết tủa không bền bị pha lỗng bị axit hố nhẹ dần bị phân huỷ thành CuSCN khó tan màu trắng Cu2+ + 2SCN = Cu (SCN)2 2Cu (SCN)2 = SO32- + H2O = 2CuSCN + SO42- + HSCN Tác dụng (NH4)2 [Hg (SCN)4] Cu2+ + [Hg (SCN)4]2- = Cu [Hg (SCN)4] (màu vàng lục) Tác dụng KI Cu2+ + 2KI = CuI2 + 2K+ 2CuI2 = 2CuI + I2 Tác dụng KBr có lẫn H2SO4 Thêm – giọt dung dịch muối đồng vào ml thuốc thử (25 g KBr + 50 ml H2O) màu đỏ ccamin xuất tạo thành hợp chất CuBr 2.HBr.H2O H [CuBr2].H20 Phản ứng nhạy GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Sử khử đồng Các kim loại đứng phía trái đồng dãy hoạt động hoá học Beketop đẩy đồng từ dung dịch muối VD: 2Al + 3CuSO4 = Al2 (SO4)3 + 3Cu Và đồng lại khử kim loại phải Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag Cation Cu2+ chất tạo phức mạnh Nó có khả tạo phức với nhiều ion phân tử vô halogenua (X), NH 3, CN SCN, C2O42- … hay phân tử thuốc thử hữu phức tạp: Cupferon, Cupron, dithizon, EDTA, PAR, PAN… Tạo thành phức cation lẫn phức anion Tuy vậy, phức chất amin kiểu [Cu (NH3)4]2+, phức với thuốc thử hữu đặc trưng Cu 2+ có nhiều ứng dụng hố phân tích 1.1.3 Ứng dụng đồng [13] Đồng nguyên tố ứng dụng nhiều lĩnh vực Hàng năm giới sử dụng khoảng 15.106 đồng, phần tan số lấy từ q trình tái chế kim loại, phần cịn lại cung cấp trình khai thác quặng Trong lĩnh vực cơng nghiệp: đồng hợp kim dung để sản xuất dây điện, thiết bị ngành điện, linh kiện dụng chế tạo máy (tủ lạnh, điều hoà, nồi hơi, bơm cao áp… ), sản suất vật liệu (composit) Ngồi ra, đồng cịn sử dụng kỹ nghệ mà kim loại sản xuất sơn, mực in, thuốc nhuộm… Trong cơng nghiệp hố chất, đồng hợp chất nguyên liệu để sản xuất nhiều loại hợp chất vô cơ, kim quan trọng, làm xúc tác cho nhiều phản ứng hố học, đồng dụng q trình tinh chế dầu mỏ Trong nông nghiệp: Các hợp chất đồng, CuO4 chế phẩm có tác dụng diệt trừ, kim hãm phát triển sâu bọ, nấm mốc, rong, rêu… nên từ lâu chúng dùng làm thuốc bảo vệ thực vật hay hoá chất dể xử lý nước bể bơi, hệ thống cấp nước, thiết bị tưới mặt khác, chúng sử dụng làm thuốc thú y GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Trong lĩnh vực dược phẩm: đồng nguyên tố vi lượng cần thiết cho tạo máu Đồng có thành phần số protein, ezim, tập trung chủ yếu gan, cần thiết q trình tổng hợp hemoglobin, photpholipit Đồng giúp cho trình hấp thụ sắt từ tế bào võng nội mô để tổng hợp huyết sắc tố tốt Vì thế, đồng đặc biệt hữu ích cho bệnh nhân thiếu máu, người suy dinh dưỡng, nhu cầu nguyên tố đồng hàng ngày người lớn khoẻ mạnh 1,53mg Đồng có chữa nhiều loại dược phẩm chữa bệnh thiếu máu như: sidefol,…hay thuốc bội bổ thể, bổ sung vitamin khoảng chất: theragram, Multivita, supradyn, supravit… 1.1.4 Các phương pháp tách, làm giàu [10] Trong hoá học phân tích, phương pháp tách làm giàu lượng vết có ý nghĩa quan trọng Bởi lẽ, phương pháp phân tích cổ điển thường có hạn chế độ nhạy độ chọn lọc, kết hợp phương pháp tách, làm giàu với phương pháp phân tích cơng cụ mở khả giải vấn đề Để xác điịnh tạp chất lượng vết người ta dùng phương pháp tách làm giàu khác 1.1.4.1 Kết tủa hợp chất khó tan cộng kết Để tách ion nguyên tố vi lượng kết tủa người ta dùng chất góp để cộng kết lượng vết nguyên tố cần xác định, mà kết tủa thực trực tiếp thuốc thử thông thường cho dù chúng nhạy Chất dùng làm chất góp hydroxyl khó tan, muối sunfua, kết tủa kim loại với chất hữu Khi cộng kết xảy ra, cấu tử vi lượng tạo thành dung dịch rắn với chất góp thay cation cấu tử lượng lớn cấu trức kết tủa phân bố toàn thể tích kết tủa So với chất kết tủa vô thi chất kết tủa hữu GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích có nhiều ưu điểm hơn: Kết tủa lượng bé 10 -5 – 10-8 %, kết tủa dễ lọc, dễ rửa, thay đổi pH dung dịch tiến hành tách nhiều ion khác Thêm phần lớn chất hữu chất góp dễ dàng bị phân huỷ nung kết tủa nên ta thu nguyên tố cổng kết trạng thái làm giàu dạng tinh khiết Cho tới nay, chưa có lý thuyết thống cộng kết, song chất cộng kết chủ yếu lôi nguyên tố vi lượng vào kết tủa, trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong phân tích, người ta thường kết hợp cộng kết để tách làm giàu với phương pháp phân tích điện hố hay phân tích trắc quang 1.1.4.2 Các phương pháp tách điện hoá Các phương pháp tách điện hoá dựa vào việc tách chất cần xác định điện cực trơ dạng nguyên tố kết tủa khó tan cho dịng điện chiều qua dung dịch chất phân tích Ngày nay, phương pháp điện hoá phương pháp điện hoá phương pháp hữu hiệu dùng để tách làm giầu hợp chất nhiều ngun tố chúng khơng cần đưa thêm chất lạ vào dung dịch phân tích Một ưu điểm phương pháp điện hoá tích hỗn hợp phức tạp gồm nhiều ion khác cách đơn giản chọn dung dịnh chất điện li thích hợp tiến hành điện phân với điều chỉnh điện cực, hay lựa chọn điện cực thích hợp (phương pháp nội điện phân) Đặc biệt với phương pháp cực phổ đại như: Von – Ampe hồ tan làm giàu vi tạp chất cỡ 10-6 – 10-8 % Ngun tắc phương pháp tích góp ngun tố cần xác định Bằng phương pháp người ta xác định lượng tạp chất loại thuốc thử tinh khiết hoá học, vi lượng nguyên tố đối tượng sinh học, sản phẩm thực phẩm, dược phẩm… 1.1.4.3 Tách phương pháp sắc ký Các phương pháp phân tích sắc ký sử dụng rộng rãi phân tích định lượng để tách làm giàu cấu tử riêng biệt từ hỗn hựp phức tạp GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích chất vơ hữu cơ, cấu tử sau tách xác định phương pháp sắc ký trao đổi ion, sắc ký giấy, sắc ký phân bố…để tách làm giàu hợp phần chất phân tích Phương pháp sắc ký trao đổi ion: phương pháp dựa trao đổi thuận nghịch ion dung dich với ion bị hấp phụ nhựa trao đổi ion Nhựa trao đổi ion (ionit) gồm có loại: Cationit: nhựa có khả trao đổi cation, hợp chất cao phân tử phân tử có chứa nhóm –SH, -SO 3H, -COOH… ký hiệu (R-H+) Trong trình trao đổi, cation M + trao đổi với ion H+ cationit bị hấp thụ giữ lại nhựa Aninit: Là loại nhựa phân tử có chứa nhóm amin –NH 2, ký hiệu (R+NH3Cl- R+NH3OH-) Sau trình trao đổi với in anionit, anion A- dung dịch bị giữ lại nhựa Các ion sau bị hấp thụ vào nhựa trao đổi ion (trên cột) ta tách chúng rửa cột với dung môi – trình giải hấp Bằng việc lựa chọn dung mơi (thành phần, độ axit), tốc độ rửa cột thích hợp ta tách chọn lọc ion làm giàu cột xác định chúng Phương pháp sắc ký giấy: Đây dạng sắc ký phân bố, chế tách gần giống chế chiết, chất tách dựa vào hệ số phân bố khác chúng hai pha không trộn lẫn Phương pháp dùng rộng rãi để tách làm giàu chất vô cơ, hữu Giấy sắc ký loại giấy dặc biệt, tuỳ theo cách triển khai mà người ta chia sắc ký giấy làm nhiều loại: sắc ký giấy lên, xuống, sắc ký giấy chiều, sắc ký giấy chiều Việc tách chất sắc ký giấy thực nhờ di chuyển tuyến dung môi giấy (do lực mao quản) qua vùng chứa chất cần tách Sau chất tách giấy ta định lượng trực tiếp gián tiếp chúng Ngồi phương pháp trên, người ta cịn dùng kỹ thuật sắc ký mỏng, sắc ký hấp phụ để tách làm giàu vi lượng chất GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 10 Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích 1.4 1.2 577 0.6 351 Absorbance (AU) 0.8 0.4 0.2 350 400 450 500 550 600 Wavelength (nm) Hình 3.1 Phổ hấp thụ electron XO 6.10-5M pH khác đo máy UV-Vis 8453 - Agilent.(CXO = 6.10-5,1 = 1,001cm) pH=4,1(1); 4,6(2); 5,1(3); 5,6(4); 5,7(5); 6,0(6);6,2(7), 6,4(8) Từ hình 3.1.1 rút nhận xét sau: - Từ pH = 4,0 đến 5,6 có pic λmax = 431nm , từ 5,6 đến 6,4 có pic 431 577nm - Ở pH thấp phổ hấp thụ electron có pic λ = 431nm Khi pH tăng xuất pic hai mật độ quang 431nm giảm mật độ quang pic hai tăng 3.1.2 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phúc Cu(II)-XO Để tiến hành khảo sát hấp thụ electron phức Cu(II)-XO, chuẩn bị dung dịch sau: 1-Dung dịch XO 6.10-5, pH=6,0, dung dịch so sánh nước 2- Dung dịch phức Cu(II)-XO pH=6,0 Ccu=3.10-5;CXO=6.10-5M; pH=6,0 Tiến hành đo phổ hấp thụ electron thuốc thử XO phức, kết biểu diễn hình 3.2 bảng 3.2 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 30 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích Bảng 3.1 Bước sóng hấp thụ cực đại phức Cu(II)-XO Dung dịch nghiên cứu (M) CXO = 6.10-5 CCu 2+ − XO = 6.10 −5 pH 6,0 6,0 λmax ( nm ) ∆λmax ( nm ) 439 576 137 Hình 3.2 Phổ XO Phức đo máy UV-Vis 8453 - Agilent Phổ hấp thụ XO (1) phức Cu(II)-XO (2) pH=6,0 Kết cho thấy pH =6,0 có tượng tạo phức hệ có mặt ion Cu2+ XO Phổ hấp thụ electron phức Cu(II) -XO có bước sóng λmax 576nm Hiệu λmax phức thuốc thử 137nm Điều cho thấy thuốc thử XO sử dụng λmax = 576nm để nghiên cứu tạo phức Cu(II) với XO Các phép đo mật độ quang phức Cu(II) -XO sau thực bước sóng λ = 576nm 3.1.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Cu(II)-XO vào thời gian Dung dịch phức Cu-XO chuẩn bị sau: - Dung dịch phức Cu-XO pH = 6,0 có CCu=3,10-5M;CXO=6.10-5M - Dung dịch so sánh XO pH =6,0 có CXO=6.10-5M Sau đem mật độ quang phức Cu(II) -XO bước sóng λmax = 576nm với khoảng thời gian khác nhau, kết trình bày bảng 3.3 hình 3.3 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian ( λmax = 576nm, l = 1, 001cm ) Thời gian (phút) ∆A i GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa Thời gian (phút) ∆A i SV: Suphavanh Khunyotha 31 Khóa luận tốt nghiệp 30 35 40 45 50 55 60 Chun ngành Hóa học phân tích 0,581 0,436 0,437 0,435 0,436 0,436 0,437 65 70 75 80 85 90 95 0,435 0,436 0,437 0,438 0,436 0,435 0,436 Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian Vậy phức bền ổn định khoảng thời gian 30 phút trở lên 3.1.4 Ảnh hưởng pH đến khả tạo phức Cu(II)-XO Chúng chuẩn bị dung dịch sau: Phức Cu-XO có CCu=3.10-5M; CXO=6.10-5M có giá trị pH khác nhau, đo mật độ quang λ max với dung dịch so với XO giá trị pH tương đương Kết biểu diễn bảng 3.4 hình 3.4 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH ( λmax = 576nm, l = 1, 001cm ) pH 1,02 ∆A i 0,09 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa pH 5,28 ∆A i 0,36 SV: Suphavanh Khunyotha 32 Khóa luận tốt nghiệp 2,12 4,01 4,49 4,74 5,04 Chuyên ngành Hóa học phân tích 0,217 0,221 0,234 0,27 0,317 5,41 5,73 6,1 6,43 0,384 0,428 0,436 0,432 0,398 Hình 3.4 Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH ( λmax = 576, l = 1, 001cm, µ = 0,1) Từ đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức vào pH, chúng tơi có nhận xét sau: - Phức Cu-XO, pH=1 hình thành, sau mật độ quang tăng dần, đạt, giá trị cực đại ổn định pH=5,2 đến 6,4 - Khoảng pH tối ưu cho trình tạo phức 5,2 đến 6,4 Các phép đo sau đến thực đo pH=6,0 3.1.5 Ảnh hưởng dung dịch axetat đến khả tạo phức Cu(II)-XO Chúng chuẩn bị dung dịch phức sau: - Dung dịch phức Cu-XO pH = 6,0 có CCu=3.10-5M; CXO= 6.10-5M, khơng có dung dịch đệm - Dung dịch so sánh XO pH = 6,0 với C XO=6.10-5M, có dung dịch đệm GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 33 Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Kết đo mật độ quang dung dịch trình bày bảng 3.5 hình 3.5 Hình 3.5 Phổ hấp thụ electron phức Cu-XO dung dịch đệm khơng có đệm,pH = 6,0 có đệm (1); pH = 6,0 khơng có đệm (2) Qua hình 3.5 thấy mật độ quan phức Cu(II)-XO không biến đổi dùng dung dịch đệm Các dung dịch pha sau dùng dung dịch đệm axetat để trì pH = 6,0 3.1.6 Ảnh hưởng lực ion ( µ ) dung dich Chúng chuẩn bị dung dịch phức bình định mức 25ml với giá trị khác NaNO 2M) Tiến hành đo mật độ quang phức điều kiện tối ưu, kết ghi bảng 3.6 Bảng 3.6 Mật độ quang phức giá trị khác ion ( λmax = 576, l = 1, 001, pH = 6, ) Thứ tự Cu2+10-3M (ml) XO10-3M (ml) NaNO32M(ml) A1 DD1 DD2 DD3 DD4 DD5 DD6 DD7 1,0 1,0 2,0 2,0 1,25 2,5 0,583 0,580 1,0 2,0 3,75 0,58 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 2,0 5,0 7,5 10,0 0,579 0,583 0,581 1,0 2,0 11,25 0,582 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 34 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích Kết luận: Khi thay đổi lực ion khoảng µ = 0,1 – 0,9, mật độ quang phức thay đổi khơng đáng kể, thí nghiệm sau trì lực ion µ =0,1 3.1.7 Xác định thành phần phức Cu(II)-XO 3.1.7.1 Phương pháp tỷ số mol xác định tỷ lệ Cu(II)-XO Chúng chuẩn bị hai dãy dung dịch bình định mức 25ml Dãy 1: Dung dịch phức Cu(II)-XO pH=6,0: CCu 2+ = 4, 0.10−5 M;C NaNO3 = 0,1M; λmax = 576nm , nồng độ XO thay đổi từ 1,0.10-5M đến 13.10-5M Tiến hành đo mật độ quan dung dịch phức so với dung dịch XO, kết trình bày bảng 3.7 hình 3.6 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Cu(II)-XO vào nồng XO dãy ( λmax = 576nm, l=1,001cm, µ =0,1, pH=6,0) STT CXO.105M CZn2+ 105M C XO CZn2+ ∆Ai 1,0 4,0 0,25 0,151 1,5 4,0 0,375 0,227 2,0 4,0 0,5 0,294 2,5 4,0 0,625 0,364 3,0 4,0 0,75 0,418 3,5 4,0 0,875 0,471 4,0 4,0 1,0 0,547 4,5 4,0 1,125 0,603 5,0 4,0 1,25 0,651 10 6,0 4,0 1,5 0,684 11 10,0 4,0 2,5 0,702 12 13,0 4,0 3,25 0,704 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 35 Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Hình 3.6 Đồ thị phụ thuộc mật độ quang phức vào CXO ( λmax = 576, l = 1, 001cm, µ = 0,1, pH = 6, ) Dãy 2: Dung dịch phức Cu(II)-XO, pH=6,0: CXO = 4,0.10-5M, C NaNO = 0,1M , λmax = 576nm , nồng độ Cu2+ thay đổi Tiến hành đo mật độ quang dung dịch phức so với dung dịch XO, kết trình bày bảng 3.8 hình 3.7: Bảng 3.8 Sự phụ thuộc mật độ quang phức C(II)-XO vào Cu(II) dãy ( λmax = 576, l = 1, 001cm, µ = 0,1, pH = 6, ) CCu 2+ ∆Ai STT CXO.105M Cu 105M 4,0 1,0 0,25 0,150 4,0 1,5 0,375 0,230 4,0 2,0 0,5 0,295 4,0 2,5 0,625 0,361 4,0 3,0 0,75 0,426 2+ GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa C XO SV: Suphavanh Khunyotha 36 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích 4,0 3,5 0.875 0,480 4,0 4,0 1,0 0,552 4,0 4,5 1,125 0,605 4,0 5,0 1,25 0,645 10 4,0 6,0 1,5 0,683 11 4,0 7,0 1,75 0,703 12 4,0 8,0 2,0 0,705 13 4,0 9,0 2,25 0,707 14 4,0 10,0 2,5 0,710 Hình 3.7 Đồ thị phụ thuộc mật độ quang phức vào CCu Từ kết thu hình 3.16 hình 3.17 cho ta thấy phức Cu(II)-XO có tỷ lệ Cu(II):XO = 1:1 3.1.7.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol xác định tỷ lệ Cu(II):XO GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 37 Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Chúng tơi chuẩn bị dãy dung dịch bình định mức 25ml có tổng nồng độ cấu tử C XO + CCu định 2+ −5 Dãy: C XO + CCu = 8.10 M 2+ Tiến hành bước thí nghiệm điều kiện tối ưu, kết biểu diễn bảng 3.9 hình 3.8: C XO Bảng 3.9 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Cu 2+ − XO vào C Cu 2+ dãy ( λmax = 576nm, l = 1, 001cm, µ = 0,1, pH = 6, ) CXO.105M 0,8 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 CZn2+ 105M 7,2 6,4 5,6 4,8 4,0 3,2 2,4 1,6 0.8 0,287 0,421 0,548 0,626 0,557 0,437 0,310 0,156 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 A(λ=576nm) 0,131 C XO C XO + CZn2+ 0,1 Hình 3.8 Phương pháp hệ đồng phân tử mol xác định thành phần phức (C Cu 2+ + C XO = 8.10−5 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa ) SV: Suphavanh Khunyotha 38 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích Kết cho thấy tỷ lệ Cu(II):XO = 1:1, kết hoàn toàn phụ thuộc phương pháp tỷ số mol 3.1.7.3 Khảo sát khoảng nồng độ phức tuân theo định luật Beer Để nghiên cứu khoảng nồng độ tuân thao định luật Beer khảo sát phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ Cu 2+ Chuẩn bị dãy dung dịch phức Cu(II)-XO bình 25ml điều kiện tối ưu Tiến hành đo mật độ quang, kết dẫn bảng 3.19 biểu diễn hình 3.13 Bảng 3.19 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức ( λmax = 576, l = 1, 001cm, µ = 0,1, pH = 6, ) STT CCu 2+ 105 M ∆Ai 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 6,0 8,0 0,084 0,159 0,222 0,285 0,350 0,403 0,549 0,752 0,882 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 39 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức Cu(II)-XO Từ kết kết luận khoảng nồng độ phức Cu(II)-XO tuân −5 theo định luật Beer ( 0,5 ÷ ) 10 M Khi nồng độ phức lớn 6.10 -5M xảy tượng lệch âm khỏi định luật Beer Xử lý đoạn nồng độ tuân theo định luật Beer chương trình Regression phần mềm Ms-Excel thu phương trình đường chuẩn: ∆Ai = ( 1,325 ± 0, 016 ) 104.CCu 2+ + ( 0, 021 ± 0, 005 ) Từ ta thấy hệ số hấp thụ phân tử ε phức Cu(II) -XO tính theo phương pháp đường chuẩn là: ε = 1,325.104 Chúng áp dụng kết nghiên cứu để phân tích hàm lượng đồng mẫu nhân tạo cho kết phù hợp với sai số phần trăm tương đối q = ± 1,5% Với kết ứng dụng vào phân tích hàm lượng đồng vài đối tượng phân tích cụ thể KẾT LUẬN Căn vào nhiệm vụ đề tài, dựa kết nghiên cứu, rút kết luận sau: 1.Đã xác định điều kiện tối ưu cho tạo phức hệ số hấp thụ mol phân tử ε • Các điều kiện tối ưu để tạo phức: ttư = 30 phút; pHtư = 6,0;λtư = 576nm • Bằng hai phương pháp độc lập: phương pháp tỷ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử mol xác định thành phần phức: Cu(II) - XO = 1:1 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 40 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa học phân tích Đã xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức, phương trình đường chuẩn có dạng: ∆Ai = ( 1,325 ± 0, 016 ) 104.CCu 2+ + ( 0, 021 ± 0, 005 ) Đã xác định hàm lượng đồng mẫu nhân tạo cho kết phù hợp với sai số q = ± 1,5% TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT N.X.Acmetop (1978) Hóa vơ Phần II.NXB ĐH&THCN A.K.Bapko, A.T.Philipenco (1975) Phân tích trắc quang Tập 1,2 NXB.GD – Hà Nội H.A.Latinen (1976) Phân tích hóa học Tập 1,2.NXB KH&KT GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 41 Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích Nguyễn Trọng Biểu (1974) Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học NXB KH&KT, Hà Nội Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mạc (2000) Thuốc thử hữu NXBKH&KT, Hà Nội Nguyễn Tinh Dung (2000) Hóa học phân tích Phần II- Các phản ứng ion dung dịch nước NXBGD Nguyễn Khắc Nghĩa (1997) Áp dụng toán học thống kê xử lý số liệu thực nghiệm, Vinh Hồ Viết Quý (1999) Phức chất hóa học NXB KH&KT Hồ Viết Quý (1999) Các phương pháp phân tích quang học hóa học NXB ĐHQG Hà Nội 10 Hồ Viết Quý (2002).Chiết tách, phân chia, xác định chất dung môi hữu cơ,lý thuyết thực hành ứng dụng.Tập 1.NXBKH&KT 11 Hồ Viết Quý (1995) Phức chất phương pháp nghiên cứu ứng dụng hóa học đại NXB Quy Nhơn 12 Nguyễn Điểu (1996) Nghiên cứu poli ion dung dịch Chuyên đề CHTS ĐHSP Vinh 13 Hồng Nhâm (2000) Hóa vơ cơ- Tập ba NXB GD 14 Trần Minh Thịnh (2003) Nghiên cứu tạo phức Al(III) với 4- (2- Pyridylazo)-rezocxin (PAR) xilen da cam (XO) phương pháp trắc quang Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Hà Nội 15 Trần Minh Thịnh (2003) Nghiên cứu tạo phức đa ligan hệ 4- (2-Pyridylazo) resorcinol (PAR)-Bi(III)-HX: Axit axettic dẫn xuất clo nó) phương pháp chiết – trắc quang, ứng dụng kết nghiên cứu để xác định hàm lượng Bimut viên nang Trymo- dược phẩm Ấn Độ Luận văn thạc sỹ hóa học, Vinh 16 Nguyễn Đình Thng (1996) Cơ chế phản ứng hệ phức chất dung dịch Chuyên đề CHTS.ĐHSP Vinh GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 42 Khóa luận tốt nghiệp Chun ngành Hóa học phân tích 17 Tào Duy Cần (1996) Tra cứu tổng hợp thuốc biệt dược nước NXB KH&KT, Hà Nội 18 H.Flaschka, G.Schwarzenbach (1979) Chuẩn độ phức chất NXB KH&KT 19 Tiêu chuẩn Việt Nam- Thuốc thử (1988) TCVN 1056 – 86, 4374 – 86, Hà Nội 20 Quyết định số 2131/QĐ-BYT (2000) Thường quy kỹ thuật định lượng đồng thực phẩm BYT 21 Hồ Thị Khuê Đào (2002) Xác định độ nhạy trắc quang phản ứng màu ion Zn2+ với xilen da cam môi trường muối KNO 3- Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Hà Nội 22 Dược điển Việt Nam III (2002) Hội đồng dược điển – Bộ y tế 23 N.I.Bloc (1970) Hóa học phân tích định tính Tập II NXBGD, Hà Nội II 24 TIẾNG ANH Yokoyama T, Iwadou Y, Zenki M (2002), “Flow-injection analysis of copper (II) with PAR in the presence of EDTA” Analytical october, Vol 18, pp 1077-1079 25 Tubino M, Rossi V.A (2003) “About the kinetisc and mechanism of the reaction of 4- (2-pyridylazo)resorcinol with Zn2+, Cu2+ and Zn2++Cu2+ equimolar mixtures in the aqueous solutions” Eclet, Quim Vol.28,No.1 26 Rangaswamy R, Mohanta P.L, Chakrapani G (1998) “Soroption of PAR- metal complexes on activated carbon asa rapid preconcentration method for the determinonation of Cu, Co, Cd, Cr, Ni, Pb and Vin the ground water” Journal of geochemical exploration 63, 145 – 152 GVHD:PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa SV: Suphavanh Khunyotha 43 ... trình nghiên cứu tạo phức đồng (II) với XO cịn Xuất phát từ tình hình thực tiễn vậy, chúng tơi chọn đề tài: “ Nghiên cứu tạo phức đồng (II) với xilen da cam phương pháp trắc quang, ứng dụng để phân. .. yếu tố Trong phân tích, người ta thường kết hợp cộng kết để tách làm giàu với phương pháp phân tích điện hố hay phân tích trắc quang 1.1.4.2 Các phương pháp tách điện hoá Các phương pháp tách điện... hạn phát phương pháp 0,01 ng/ml ứng với thời gian tích lũy phút 1.4.4 Phương pháp trắc quang chiết- trắc quang Hiện nay, trắc quang chiết- trắc quang vẫ phương pháp sử dụng phổ biến để xác định