Nghiên cứu sự tạo phức giữa bitmut (III) với xylenol (XO) bằng phương pháp trắc quang, ứng dụng định lượng bitmut trong viên nén trymo dược phẩm ấn độ

Luận văn tốt nghiệp Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === NGHIÊN CứU Sự TạO PHứC giữa bitmut (III) NGHIÊN CứU Sự TạO PHứC giữa bitmut (III) VớI XYLENOL ORANGE (XO) BằNG PHƯƠNG PHáP TRắC QUANG. VớI XYLENOL ORANGE (XO) BằNG PHƯƠNG PHáP TRắC QUANG. ứNG DụNG ĐịNH L ứNG DụNG ĐịNH L ợng bitmut TRONG viên nén ợng bitmut TRONG viên nén trymo - DƯợC PHẩM ấn độ trymo - DƯợC PHẩM ấn độ KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Chuyên ngành: Hoá phân tích Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Khắc Nghĩa Ngời thực hiện: Phạm Thị Nga Lớp: 46B - Hoá Vinh - 2009 Luận văn tốt nghiệp 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. Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn và 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. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hoá 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 3 năm 2009 Phạm Thị Nga 2 Luận văn tốt nghiệp Mục lục Trang Mở Đầu .1 Chơng 1: Tổng quan tài liệu 3 1.1. Giới thiệu về nguyên tố bitmut .3 1.1.1. Vị trí, cấu tạo và tính chất của bitmut 3 1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học của bitmut .3 1.1.2.1. Tính chất vật lý .3 1.1.2.2. Tính chất hoá học 4 1.1.3. Khả năng tạo phức của Bi 3+ với các thuốc thử trong phân tích trắc quang và chiết- trắc quang 5 1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bi 3+ với XO 5 1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bi 3+ với các ligan khác 5 1.1.4. ứng dụng của Bitmut .9 1.1.5. Các phơng pháp xác định Bitmut .9 1.1.5.1. Phơng pháp chuẩn độ 9 1.1.5.2. Phơng pháp trắc quang và chiết-trắc quang 10 1.1.5.3. Các phơng pháp khác .11 1.2. Thuốc thử xylenol orange (XO)( xilen da cam) và khả năng tạo phức của nó với ion kim loại 12 1.2.1. Tính chất của xilen da cam .12 1.2.2. Khả năng tạo phức của xilen da cam .13 1.2.3. ứng dụng của xilen da cam 14 1.2.4. Khả năng tạo phức của bitmut và xilen da cam .16 1.3. Các bớc nghiên cứu phức màu dùng trong phân tích trắc quang 16 1.3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 16 1.3.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối u 17 Luận văn tốt nghiệp 1.3.2.1. Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian 17 1.3.2.2.Khảo sát ảnh hởng của pH đến sự tạo phức của Bi 3+ -XO .18 1.3.2.3. ảnh hởng của lợng d thuốc thử XO .19 1.3.2.4. ảnh hởng của lực ion 19 1.4. Các phơng pháp xác định thành phần phức trong dung dịch 20 1.4.1 Phơng pháp tỷ số mol 20 1.4.2. Phơng pháp hệ đồng phân tử mol .21 1.5. Các phơng pháp đinh lợng trong phân tích trắc quang 24 1.5.1. Phơng pháp đờng chuẩn .24 1.5.2. Phơng pháp thêm 25 1.5.3. Phơng pháp trắc quang vi sai 26 1.6. Đánh giá các kết quả phân tích 26 Chơng 2: Kỹ thuật thực nghiệm 28 2.1.Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .28 2.2.Pha chế hoá chất 28 2.2.1. Dung dịch Bi 3+ (10 -3 M) 28 2.2.2. Dung dịch XO (10 -3 M) .28 2.2.3. Dung dịch EDTA (10 -2 M) 29 2.2.4. Dung dịch thioure (Tu) 1M 29 2.2.5. Dung dịch hoá chất khác .29 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm 29 2.3.1. Dung dịch so sánh XO .29 2.3.2. Dung dịch phức Bi 3+ -XO 29 2.3.3. Dung dịch phức Bi 3+ -Tu 30 2.3.4. Phơng pháp nghiên cứu 30 Chơng 3: Kết quả thực nghiệm và thảo luận 31 3.1. Nghiên cứu khả năng tạo phức của Bi 3+ với XO 31 3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Bi 3+ - XO .31 3.1.2. Khảo sát ảnh hởng của pH đến sự tạo phức Bi 3+ - XO 32 Luận văn tốt nghiệp 3.1.3. Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian 34 3.1.4. ảnh hởng của lợng d thuốc thử XO 35 3.1.5. Xác định thành phần phức Bi 3+ -XO .36 3.1.5.1.Phơng pháp tỷ số mol 36 3.1.5.2. Phơng pháp hệ đồng phân tử mol 39 3.1.6. Khảo sát ảnh hởng của một số ion đến Bi 3+ -XO 41 3.1.6.1. ảnh hởng của Na + , K + 41 3.1.6.2. ảnh hởng của Ca 2+ , Mg 2+ .43 3.1.7. Xây dựng phơng trình đờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức 44 3.1.8. áp dụng phơng pháp nghiên cứu vào mẫu nhân tạo 46 3.2.Chọn các điều kiện tối u để xác định Bitmut bằng phơng pháp chuẩn độ trắc quang phức Bitmut(III)- thioure .47 3.2.1.Chọn bớc sóng tối u .47 3.2.2. Khảo sát lợng thuốc thử tối u 48 3.2.3. Khảo sát ảnh hởng của pH .49 3.2.4.Khảo sát thời gian tối u 50 3.2.5. ảnh hởng của các ion lạ đến sự tạo phức Bi(III) - thioure .51 3.2.6.Chuẩn độ phức Bi(III) - thioure bằng EDTA 53 3.2.7. áp dụng phơng pháp nghiên cứu vào mẫu nhân tạo 55 3.3.Đánh giá kết quả xác định hàm lợng Bi(III) theo 2 phơng pháp 57 3.4. Xác định Bitmut trong mẫu thật- thuốc Trymo dợc phẩm của ấn độ 59 Kết luận 61 Tài liệu tham khảo .63 Luận văn tốt nghiệp Mở ĐầU Hoá học là một ngành khoa học liên quan mật thiết và sâu sắc tới cuộc sống.Để những tiềm năng của hoá học đi vào cuộc sống đòi hỏi sự đầu t ,nghiên cứu công phu của tất cả các chuyên ngành và một trong số đó có sự đóng góp to lớn của chuyên ngành hoá phân tích. Để có đợc thành công ngành hoá phân tích đã không ngừng nâng cao và hoàn thiện các phơng pháp của mình bằng cách tìm ra những ph- ơng pháp có độ chọn lọc ,độ chính xác cao ,nhất là để xác định lợng vết và siêu vết trong các đối tợng nghiên cứu. Bitmut là nguyên tố có hàm lợng nhỏ trong tự nhiên, nhng nó có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau: chế tạo điện cực, chất bán dẫn, siêu dẫn, vật liệu composit. Đặc biệt, trong những năm gần đây các hợp chất của bitmut nh: nitrat, citrat đợc dùng kết hợp với các chất kháng sinh để điều trị các bệnh viêm loét hệ tiêu hoá, nhiễm khuẩn, ung th dạ dày. Hiện nay Bitmut đang đợc nghiên cứu trong việc điều trị nhiễm HIV [31]. Đã có khá nhiều công trình nghiên cứu xác định Bitmut bằng nhiều phơng pháp khác nhau trong các đối tợng phân tích nh dợc phẩm, thực phẩm, nớc và các đối tợng phân tích khác. Một trong những phơng pháp có nhiều triển vọng và hiệu quả kinh tế là nghiên cứu các phức màu của bitmut bằng phơng pháp trắc quang. Do vậy,chúng tôi chọn đề tài : Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bitmut (III) với Xylenol orange (XO) bằng phơng pháp trắc quang . ứng dụng định lợng Bitmut trong viên nén Trymo - dợc phẩm ấn Độ. làm luận văn tốt nghiệp của mình.Để thực hiện đề tài chúng tôi tập trung nghiên cứu và giả quyết những vấn đề sau: 6 Luận văn tốt nghiệp 1.Khảo sát hiệu ứng tạo phức của Bi(III) với XO: 1.1.Nghiên cứu và tìm ra các điều kiện tối u cho sự tạo phức đơn phối tử gồm: Bớc sóng hấp thụ tối u,pH tạo phức tối u,thời gian tạo phức tối u,nồng độ kim loại và thuốc thử tối u. 1.2.Xác định thành phần phức bằng phơng pháp tỉ số mol và phơng pháp hệ đồng phân tử mol. 2. Chọn các điều kiện tối u để xác định bitmut bằng phơng pháp chuẩn độ trắc quang phức Bitmut(III)- thioure bằng EDTA : Bớc sóng hấp thụ tối u,pH tạo phức tối u,thời gian tạo phức tối u,nồng độ kim loại và thuốc thử tối u. 3.Nghiên cứu ảnh hởng của ion cản tới sự tạo phức ,xây dựng phơng trình đ- ờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ ion Bi 3+ . 4.ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lợng Bitmut trong viên nén Trymo - dợc phẩm ấn Độ. 7 Luận văn tốt nghiệp Chơng 1: tổng quan 1.1. Giới thiệu về nguyên tố Bitmut. 1.1.1. Vị trí, cấu tạo và tính chất của bitmut [1;7;12] Bitmut là nguyên tố ở ô thứ 83 trong bảng hệ thống tuần hoàn, hàm lợng Bitmut trong tự nhiên nhỏ chiếm 2.10 -6 % nguyên tử trong vỏ quả đất. Trong thiên nhiên, Bitmut thờng đợc gặp ở dạng hợp chất Bimutin Bi 2 S 3 . - Kí hiệu: Bi - Số thứ tự: 83 - Khối lợng nguyên tử : 208,98 - Cấu hình electron: [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3 - Bán kính nguyên tử(A 0 ) : 1,82 - Bán kính ion Bi 3+ (A 0 ) :1,02 - Độ âm điện theo Pauling:1,9 - Thế điện cực tiêu chuẩn (V): E 0 Bi 3+ /Bi = 0,23 - Năng lợng ion hoá: Mức năng lợng ion hoá I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 Năng lợng ion hoá(eV) 7,29 19,3 25,6 45,3 56 94,4 Đối với bitmut, từ giá trị I 4 ữ I 6 tơng đối lớn nên cấu hình 6s 2 bền vững đặc biệt, do đó trạng thái oxi hóa đặc trng của bitmut là +3. 1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học của bitmut.[1;7;22] 1.1.2.1. Tính chất vật lý [1] Bitmut là kim loại màu xám trắng, cứng dòn, khó dát mỏng và kéo dài, không bị biến đổi khi để trong không khí, khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt kém. Dới đây là một vài thông số vật lí của bitmut: - Khối lợng riêng (g/cm 3 ): 9,87 - Cấu trúc tinh thể: lục phơng. - Nhiệt độ nóng chảy( 0 C): 271,3 - Nhiệt độ sôi( 0 C): 162 8 Luận văn tốt nghiệp 1.1.2.2. Tính chất hoá học [1;6;10;22]. Bitmut là kim loại bền với không khí, nớc và các dung dịch axit không có tính oxi hoá, nhng khi có mặt các chất oxi hoá: H 2 O 2 , HNO 3 , Cl 2 thì tan đ ợc trong các axit đó. Dung môi tốt nhất để hoà tan bitmut là HNO 3 loãng, H 2 SO 4 đặc nóng, khi đó bitmut bị oxi hoá đến trạng thái Bi 3+ bền, với HNO 3 đặc nguội thì bitmut thụ động hoá. 2Bi +6HCl +3H 2 O 2 = 2BiCl 3 +6H 2 O Bi + 4HNO 3 (l) = Bi(NO 3 ) 3 + NO +2H 2 O Ion Bi 3+ không màu chỉ tồn tại trong các dung dịch có môi trờng axit (pH 0), khi pH tăng thì ion Bi 3+ bị thuỷ phân rất mạnh và ngng tụ tạo ra các dạng khác nhau: Bi 3+ + H 2 O Bi( OH) 2+ + H + Bi 3+ + 2H 2 O Bi( OH) 2 + + 2H + Bi 3+ + 3H 2 O Bi( OH) 3 + 3H + Bi 3+ + 4H 2 O Bi( OH) 4 - + 4H + 2 Bi 3+ + 6H 2 O Bi 2 O 6 6- + 12H + Hoặc có thể tạo thành kết tủa dới dạng muối bazơ: Bi 3+ + H 2 O + X - BiOX + 2H + Khi thêm axit vào thì kết tủa muối bazơ của bitmut sẽ hoà tan. Ngời ta cho rằng trong trờng hợp này có sự tạo phức với các ion Cl - , SO 4 2- , NO 3 - trong các muối thì nguyên tố Bitmut sẽ đợc liên kết bằng những cầu oxi. Bi 3+ có khả năng tạo với iodua kết tủa đen BiI 3 , kết tủa này dễ tan trong thuốc thử d tạo thành phức BiI 4 - có màu da cam: BiI 3 +I - BiI 4 - lg BiI 4 - =14,9 Trong thực tế ngời ta ứng dụng phản ứng này để xác định hàm lợng nhỏ của bitmut, phơng pháp sẽ kém chính xác khi có mặt các chất: Fe 3+ , Sb 5+ có khả năng oxi hoá I - thành I 2 cản trở phép đo quang. Vì vậy, phải tiến hành che hoặc khử hoá các ion cản trớc khi xác định. Bi 3+ có khả năng tạo phức bền với EDTA ở pH = 3,5 theo phản ứng: Bi 3+ + Y 4_ BiY - lg BiY -- =28.10 28 9 Luận văn tốt nghiệp Vì vậy, ngời ta dùng EDTA để định lợng bitmut bằng các phơng pháp khác nhau nh: chuẩn độ complexon, chuẩn độ trắc quang và che nó trong các phép xác định . Ngoài khả năng tạo phức với các thuốc thử vô cơ nh các halogen (X - ), SCN - , C 2 O 4 2- ion Bi 3+ còn tạo phức chọn lọc đối với các thuốc thử hữu cơ nh: đithizon, đietylthiocacbaminat, oxin, PAN, PAR đặc biệt là khả năng tạo phức trong môi trờng có độ axit cao nên ít bị các ion khác gây cản trở trong quá trình phân tích xác định bitmut. 1.1.3. Khả năng tạo phức của Bi 3+ với các thuốc thử trong phân tích trắc quang và chiết- trắc quang. Bitmut có thể tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau: Theo Đặng Xuân Th [20,27], Lisicki N.M. Bitmut tạo phức màu vàng da cam với iodua tại bớc sóng max = 460 nm, ở nồng độ H 2 SO 4 0,5 M. Zhang G. và các cộng sự [28] đã sử dụng phản ứng màu với iodua và phản ứng tạo phức liên hợp ion giữa Bi 3+ - I - với các phẩm nhuộm chứa nitơ hay Bi 3+ - I - -Rodamine- 6G khi có mặt các chất hoạt động bề mặt nh gôm arabic, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử = 6,9.10 5 l.mol -1 .cm -1 ở max = 560nm hoặc rợu polivinylic phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử =1,07.10 5 l.mol -1 .cm -1 ở max = 564nm. Trong khi đó Niu shuyan [21] thì sử dụng chất liên hợp là Rodamine-B cho hệ số hấp thụ phân tử của phức liên hợp Bi 3+ - I - -Rodamine- B là = 4,7.10 5 l.mol -1 .cm -1 ở max = 580- 585 nm . Burns D.T. và các cộng sự [26] đã áp dụng phơng pháp chiết - trắc quang dòng chảy phức của BiI 4 - - tetrametylen bis triphenylphosphonium trong H 2 SO 4 2M bằng CH 2 Cl 2 với tốc độ 20 lit/ giờ, giới hạn phát hiện 0,24 àg/ml áp dụng để xác định Bitmut trong các mẫu dợc phẩm. Burns D.T. cũng sử dụng phơng pháp chiết - trắc quang BiI 4 - với các cation đối khác nhau nh: protriptylnium hidroclorua, tetrabutyl amoni đợc chiết bằng các dung môi clorofom, etylaxetat hay propylen cacbaminat để xác định Bitmut trong các mẫu dợc phẩm và trong các hợp kim. 10 . (XO) BằNG PHƯƠNG PHáP TRắC QUANG. ứNG DụNG ĐịNH L ứNG DụNG ĐịNH L ợng bitmut TRONG viên nén ợng bitmut TRONG viên nén trymo - DƯợC PHẩM ấn độ trymo - DƯợC. === === NGHIÊN CứU Sự TạO PHứC giữa bitmut (III) NGHIÊN CứU Sự TạO PHứC giữa bitmut (III) VớI XYLENOL ORANGE (XO) BằNG PHƯƠNG PHáP TRắC QUANG. VớI XYLENOL