Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ metylthymol xanh (MTX) Sm(III) CH2CIOOH bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học vinh -------------- Lương thị nguyệt Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ metylthymol xanh (MTX) - Sm(iii) - CHCl 2 cOOH bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích Chuyên ngành: hóa phân tích Mã số: 60.44.29 Tóm tắt Luận văn thạc sĩ hóa học Vinh - 2010 Luận văn đợc hoàn thành tại trờng Đại học Vinh Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Khắc Nghĩa Phản biện 1: Phản biện 2: . Luận văn đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ Tại trờng Đại học Vinh Vào lúc giờ ngày .tháng 12 năm 2010 Có thể tìm hiểu luận văn tại Th viện trờng Đại học Vinh 2 Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học vinh -------------- Lương thị nguyệt Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ metylthymol xanh (MTX) - Sm(iii) - CHCl 2 cOOH bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích Chuyên ngành: hóa phân tích Mã số: 60.44.29 Tóm tắt Luận văn thạc sĩ hóa học Vinh - 2010 3 4 Lời cảm ơn Luận văn đợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm chuyên đề bộ môn Hóa phân tích - khoa học - trờng Đại Học Vinh và trung tâm kiểm nghiệm dợc - Mỹ phẩm Nghệ An. 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 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 trong khoa đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị trong trung tâm kiểm nghiệm đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn. 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 12/2010 Lơng Thị nguyệt 5 Mục lục Mở đầu . Chơng I: Tổng quan tài liệu 1 1.1. Giới thiệu về nguyên tố samari [1, 7, 9, 22, 29] 3 1.1.1. Tính chất lý hoá của Sm 3 1.1.2. Các phức chất của samari .3 1.2 Axit axetic và các dẫn xuất clo của nó [2,12,13] .4 1.3. Giới thiệu về thuốc thử metylthimol xanh[10, 14, 17, 28, 31,, 39, 41, 42] .4 1.3.1. Cấu tạo phân tử, tính chất của metylthymol xanh 4 . 1.3.2. ứng dụng của metylthymol xanh .5 . 1.4. Các bớc nghiên cứu phức màu dùng trong phân tích trắc quang [3,4,8,9] 8 1.4.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 8 1.4.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối u [8,9] 9 . 1.4.2.1. Nghiên cứu khoảng thời gian tối u 9 1.4.3.2. Xác định pH tối u 10 1.4.2.3. Nồng độ thuốc thử và ion kim loại tối u 10 1.4.2.4. Nhiệt độ tối u .11 1.4.2.5. Lực ion và môi trờng ion 11 1.5. Các phơng pháp xác định thành phần phức trong dung dịch [8,9] 12 1.5.1. Phơng pháp chuyển dịch cân bằng 12 1.5.2. Phơng pháp tỷ số mol (phơng pháp đờng cong bão hoà) 13 1.5.3. Phơng pháp hệ đồng phân tử (phơng pháp biến đổi liên tục - phơng pháp Oxtromxlenko) .14 1.5.4. Phơng pháp Staric- Bacbanel (phơng pháp hiệu suất tơng đối) 16 1.6. Cơ chế tạo phức đa ligan [8,9] .18 1.7. Các phơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức [ 8,9] 22 1.7.1. Phơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 22 1 1.7.2. Phơng pháp xử lý thống kê đờng chuẩn 23 1.8. Đánh giá Các kết quả phân tích [ 7] .24 Chơng 2: Kỹ thuật thực nghiệm 25 2.1. dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 25 2.1.1. Dụng cụ .35 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu .25 2.2. Pha chế hoá chất .25 2.2.1. Dung dịch Sm 3+ (10 -3 M) .25 2.2.2. Dung dịch metylthimol xanh (MTX) 10 -3 M 26 2.2.3. Dung dịch CHCl 2 COOH(2M) .26 2.2.4. Các dung dịch khác .26 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm .26 2.3.1. Dung dịch so sánh .26 2.3.2. Dung dịch phức MTX - Sm(III)- CHCl 2 COOH 27 2.3.3. Phơng pháp nghiên cứu .27 2.4. xử lý các kết quả thực nghiệm .27 Chơng 3: Kết quả thực nghiệm và thảo luận .28 3.1. Nghiên cứu điều kiện tạo phức của Sm(III) với MTX và CHCl 2 COOH .28 3.1.1. Phổ hấp thụ của MTX .28 3.1.2. Phổ hấp thụ của phức Sm(III) MTX 28 3.1.3: Phổ hấp thụ của phức đa ligan MTX Sm 3+ CHCl 2 COOH 28 3.1.4. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian .31 3.1.5. ảnh hởng của pH đến sự hình thành phức MTX-Sm(III)- CHCl 2 COOH 31 3.1.6. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ CHCl 2 COOH 34 3.1.7. ảnh hởng của lợng d thuốc thử MTX trong dung dịch nghiên cứu .35 3.2. Xác định thành phần phức MTX- Sm 3+ - CHCl 2 COOH 36 3.2.1. Xác định thành phần phức bằng phơng pháp tỉ số mol .36 3.2.2. Phơng pháp hệ đồng phân tử 38 3.2.3. Phơng pháp Staric Bacbanel .40 3.2.3.1. Xác định hệ số tỉ lợng tuyệt đối của Sm(III) đi vào phức 40 3.2.3.2. Xác định hệ số tỉ lợng tuyệt đối của MTX đi vào phức 41 2 3.2.4. Phơng pháp pháp chuyển dịch cân bằng xác định tỷ lệ Sm 3+ : CHCl 2 COOH. .42 3.3. nghiên cứu cơ chế tạo phức MTX - Sm(III) - CHCl 2 COOH .43 3.3.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Sm(III), MTX và CHCl 2 COOH theo pH .43 3.3.1.1 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Sm(III) theo pH 43 3.3.1.2. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của MTX theo pH .45 3.3.1.3. Gin phõn b cac dng tn ti ca CHCl 2 COOH theo pH .49 3.3.2. Cơ chế tạo phức MTX-Sm 3+ - CHCl 2 COOH 50 . 3.4. tính hệ số hấp thụ phân tử của phức [Sm(H 2 R)(CHcl 2 coo)] theo phơng pháp Komar 53 3.5. Tính các hằng số K p, của phức [Sm(H 2 R)(CHCl 2 COO)] .54 3.6. Xây dựng phơng trình đờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức 56 3.6.1. Xây dựng phơng trình đờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức .56 3.6.2. Nghiên cứu các ion ảnh hởng tới phép xác định Sm(III) bằng phơng pháp trắc quang với thuốc thử MTX và CHCl 2 COOH .58 3.6.3.Xác định hàm lợng samari trong mẫu nhân tạo bằng phơng pháp trắc quang với thuốc thử MTX và CHCl 2 COOH 58 3.7. Đánh giá phơng pháp phân tích Sm(III) bằng thuốc thử MTX và CHCl 2 COOH .60 3.7.1. Độ nhạy của phơng pháp .60 3.7.2. Giới hạn phát hiện của thiết bị. 60 3.7.3. Giới hạn phát hiện của phơng pháp (Method Detection Limit MDL) .61 3.7.4. Giới hạn phát hiện tin cậy: Range tDetection Limit (RDL) 62 3.7.5. Giới hạn định lợng của phơng pháp (limit of quantitation) (LOQ) . .62 Kết luận .63 Tài liệu tham khảo 65 Phụ lục 3 Mở đầu Samari là một nguyên tố vi lợng có tầm quan trọng đối với nhiều ngành khoa học, kĩ thuật, hiện nay đang đợc chú ý và nghiên cứu tơng đối sâu rộng, nhờ những đặc tính vật lý và hoá học của nó. Samari là một kim loại có từ tính mạnh khác thờng nên đợc sử dụng chế tạo nam châm. Những nam châm làm bằng hợp chất của samari nh SmCo 6 và SmFeCu có từ tính mạnh gấp 5-6 lần nam châm bằng sắt. Nh vậy nam châm bằng samari cho phép thu nhỏ động cơ điện. Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc chế tạo các thiết bị trên máy bay và tàu vũ trụ. Ngoài ra Sm và hợp chất của nó còn đợc sử dụng trong phim ảnh, làm đèn hồ quang, làm thanh điều chỉnh lò phản ứng hạt nhân,làm điện cực cho tắc te đèn ống . Samari là nguyên tố thuộc nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ(Lantanoit). Trong tự nhiên, các Lantanoit có các khoáng vật quan trọng là Monazit, Batnesit . Việt Nam là một trong những nớc giàu khoáng vật đất hiếm nh ở Nậm Xe(Cao Bằng), ở ven biển miền Trung . Nguyên tử của nguyên tố samari có nhiều obitan trống nên nó tạo phức bền với nhiều phối tử vô cơ và hữu cơ. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về sự tạo phức của samari với các thuốc thử khác nhau. Tuy nhiên, qua việc nghiên cứu tài liệu cho thấy cha có một sự thống nhất về kết quả nghiên cứu samari trên các tài liệu đã công bố. Hơn nữa, cha có một công trình nào công bố hoàn chỉnh và thuyết phục về nghiên cứu sự hình thành phức đaligan của samari với thuốc thử metylthimol xanh và tricloaxetic, đặc biệt là trong môi trờng axit mạnh. Hiện nay đã có rất nhiều phơng pháp để xác định samari. Tuy nhiên, tuỳ vào lợng mẫu mà ngời ta có thể sử dụng các phơng pháp khác nhau nh: phơng pháp phân tích thể tích, phơng pháp phân tích trọng lợng, phơng pháp phân tích trắc quang, phơng pháp điện thế . Nhng phơng pháp phân tích trắc quang là ph- ơng pháp đợc sử dụng nhiều vì những u điểm của nó nh: có độ lặp lại cao, độ chính xác và độ nhạy đảm bảo yêu cầu của một phép phân tích. Mặt khác, phơng pháp này lại chỉ cần sử dụng những máy đo, thiết bị không quá đắt, dễ bảo quản và cho giá thành phân tích rẻ rất phù hợp với điều kiện của nhiều phòng thí nghiệm ở nớc ta hiện nay. Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: 1 Nghiên cứu sự tạo phức đaligan của Sm(III) với metylthymol xanh và axit đicloaxetic bằng phơng pháp trắc quang và ứng dụng để phân tích. Để làm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ . Thực hiện đề tài này chúng tôi tập trung giải quyết một số vấn đề sau: 1. Nghiên cứu đầy đủ về sự tạo phức MTX - Sm(III) - CHCl 2 COOH - Khảo sát hiệu ứng tạo phức đơn và đaligan. - Tìm các điều kiện tối u cho sự tạo phức. - Xác định thành phần phức bằng các phơng pháp độc lập. - Xây dựng phơng trình cơ chế tạo phức và xác định các tham số định lợng của phức. 2. Xây dựng phơng trình đờng chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức. 3. Xác định hàm lợng Sm trong mẫu nhân tạo. 4. Xác định độ nhạy của phơng pháp phân tích trắc quang. 5. Xác định samari với thuốc thử MTX và CHCl 2 COOH hớng tới ứng dụng vào phân tích. 2