Nghiên cứu sự tạo phức đaligan trong hệ 1 (2 pyridylazo) 2 naphthol (PAN 2) Y(III) CCl3 COOH bằng phương pháp chiết trắc quang, ứng dụng để phân tích

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh bùi trọng phúc nghiên cứu sự tạo phức đaligan trong hệ 1-(2-pyridYlazo)-2-naphthol(paN-2 )-Y(iii)- CCl 3 COOH BằNG PHƯƠNG PH P CHI T- TRắC quang ứNG DụNG để PHÂN TíCH luận văn thạc sĩ khoa học hóa học Vinh - 2009 Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh bùi trọng phúc nghiên cứu sự tạo phức đaligan trong hệ 1-(2-pyridYlazo)-2-naphthol(paN -2)-Y(iii)- Ccl 3 -COOH BằNG PHƯƠNG PHáP CHIT -TRắC QUANG,ứNG DụNG để PHÂN TíCH chuyên ngành: Hóa phân tích mã số: 60.44.29 luận văn thạc sĩ khoa học hóa học Ngời hớng dẫn khoa học: pGS.TS. nguyễn khắc nghĩa 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. - 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 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 12 năm 2009 bùi trọng phúc MụC Lục Mở Đầu .3 Chơng 1: tổng quan tài liệu 3 1.1. Một số tính chất và hợp chất quan trọng ytri .3 1.1.1. Kim loại ytri .3 1.1.2. Các hợp chất quan trọng của ytri 4 1.1.3. Phức màu của ytri trong phân tích trắc quang 6 1.2. Tính chất và khả năng tạo phức của PAN .8 1.2.1. Tính chất của 1-(2 pyridylazo) -2- naphthol (PAN) 8 1.2.2. Tính cất hóa học và khả năng tạo phức của PAN .9 1.3. axit triclo axetic CCl 3 COOH .11 1.4. Phức đa ligan và ứng dụng trong phân tích 11 1.5. Các phơng pháp nghiên cứu chiết phức đa ligan .14 1.5.1. Các khái niệm cơ bản về phơng pháp chiết 14 1.5.1.1. Một số khái niệm chung về chiết .14 1.5.1.2. Các đặc trng định lợng của quá trình chiết 15 1.5.1.2.1 Định luật phân bố Nerst .15 1.5.1 2.2. Hệ số phân bố .16 1.5.1.2.3. Hiệu suất chiết R và sự phụ thuộc vào số lần chiết 16 1.5.2. Các phơng pháp xác định thành phần của phức đa ligan trong dung môi hữu cơ 18 1.5.2.1. Phơng pháp tỷ số mol 18 1.5.2.2. Phơng pháp xác định hệ đồng phân tử .19 1.5.2.3. Phơng pháp Staric - Bacbanel 21 1.5.2.4. Phơng pháp cân bằng .23 1.6. Cơ chế tạo phức đa phức đa ligan 26 1.7. Các phơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức 31 1.7.1. Phơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức 31 1.7.2. Phơng pháp xử lý thống kê đờng chuẩn 32 1.8. Đánh giá kết quả phân tích 33 Chơng 2: Kỹ thuật thực nghiệm 34 2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 34 2.1.1. Dụng cụ 34 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu .34 2.2. Pha chế hóa chất 34 2.2.1. Dung dịch Y 3+ (10 -3 M) 34 2.2.2. Dung dịch PAN (10 -3 M) 34 . 2.2.3. Dung dịch CCl 3 COOH ( 1M) .35 2.2.4. Các loại dung môi 35 2.2.5. Các dung dịch hóa chất khác . 35 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm 35 2.3.1. Chuẩn bị dung dich so sánh PAN 35 2.3.2. Chuẩn bị dung dịch phức PAN - Y(III) - CCl 3 COOH .36 2.3.3. Phơng pháp nghiên cứu 36 2.4. Xử lý các kết quả thực nghiệm .36 Chơng 3: Kết quả thực nghiệm và thảo luận 37 3.1. Nghiên cứu khả năng tạo phức và chiết phức đa ligan trong hệ PAN - Y(III) - CCl 3 COOH bằng dung môi ru isobutyric .37 3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan PAN - Y(III) - CCl 3 COOH .37 3.1.2. Nghiên cứu điều kiện tối u chiết phức đaligan 39 3.1.2.1. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào pH .39 3.1.2.2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian chiết .40 3.1.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian sau khi chiết .41 3.1.2.4.Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ CCl 3 COOH .42 3.1.2.5. Dung môi chiết phức đaligan .44 3.1.2.6. Xác định thể tích dung môi chiết tối u 44 3.1.2.7.Sự phụ thuộc % chiết vào số lần chiết và hệ số phân bố 46 3.1.2.8.Xử lý thống kê xác định % chiết .47 3.2. Xác định thành phần đaligan PAN-Y(III)- CCl 3 COOH .48 3.2.1. Phơng pháp tỷ số mol xác định tỷ lệ Y(III) : PAN .48 3.2.2. Phơng pháp hệ đồng phân tử mol xác định tỷ lệ Y(III) : PAN .50 3.2.3. Phơng pháp Staric-Bacbanel .51 3.2.4. Phơng pháp chuyển dịch cân bằng xác định tỷ lệY(III): CCl 3 COOH. .54 3.3. Nghiên cứu cơ chế tạo phức đa ligan PAN -Y(III) - CCl 3 COOH 55 3.3.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Y(III) và ligan theo pH .55 3.3.2. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của PAN theo pH 56 3.3.3. Giản đồ các dạng tồn tại của CCl 3 COOH theo pH 59 3.3.4. Cơ chế tạo phức đa ligan PAN - Y(III) - CCl 3 COOH 61 3.4.Tính hằng số K cb , của phức PAN -Y(III) - CCl 3 COOH theo phơng pháp Komar 63 . 3.4.1. Tính hệ số hấp thụ mol của phức theo phơng pháp Komar .63 3.4.2. Tính hằng số lgK Cb , lgB của phức 64 3.5. Xây dựng đờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức .66 3.6. ảnh hởng của ion lạ 67 3.6.1. ảnh hởng của một số ion lạ tới mật độ quang của phức 67 3.6.2. Xây dựng đờng chuẩn khi có mặt của ion cản 68 3.7. Xác định hàm lợng ytri trong mẫu nhân tạo .70 Kết luận .72 Tài liệu tham Khảo 75 mở Đầu Các nguyên tố scandi,ytri, lantan nói riêng và các nguyên tố đất hiếm nói chung là những nguyên tố có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực kinh tế và khoa học kỹ thuật. Các ứng dụng quan trọng nh công nghiệp điện tử, bán dẫn, siêu dẫn, luyện kim, gốm sứ, sản xuất phân vi lợng. ở nớc ta nguyên tố hiếm đợc tìm thấy ở Nậm Xe (Tây Bắc), Quỳ Hợp (Nghệ An). Việc khai thác và chế biến chúng đợc các nhà khoa học của nhiều ngành khoa học quan tâm đặc biệt là trong lĩnh vực phân tích và ứng dụng.Ytri đợc Mozanđe tìm ra năm 1734. Trong vỏ trái đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán trong các mỏ quặng đất hiếm với hàm lợng rất nhỏ. Thực tế phân tích ytri có thể gặp nhiều nguyên tố có tính chất tơng đồng gây cản trở, làm ảnh hởng đến kết quả phân tích. Do vậy việc xác định nguyên tố này khi có mặt các nguyên tố khác là khá phức tạp. Có nhiều ph- ơng pháp phân tích khác nhau, nhng trong đề tài này chúng tôi sử dụng ph- ơng pháp phân tích chiết -trắc quang, một phơng pháp phân tích đơn giản và có độ chính xác tơng đối cao phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm ở nớc ta đã trở thành phơng pháp thông dụng để phân tích, xác định La, Y, Sc và các nguyên tố đất hiếm khác. Xuất phát từ tình hình thực tế trên chúng tôi đã chọn đề tài: " Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ 1-(2- pyridylazo)-2- naphthol(PAN) -Y(III) -CCl 3 COOH bằng phơng pháp chiết-trắc quang, ứng dụng để phân tích " để làm luận văn tốt nghiệp của mình. Thực hiện đề tài này chúng tôi giải quyết các nhiệm vụ sau: 1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan giữa Y(III) với PAN và CCl 3 COOH bng phng phỏp trit trc quang. 2. Nghiên cứu đầy đủ các điều kiện tối u cho sự tạo phức, chiết phức trong hệ PAN-Y(III)- CCl 3 COOH. 1 3. Xác định thành phần, cơ chế phản ứng tạo phức và các tham số định lợng của phức PAN-Y(III)- CCl 3 COOH. 4. Nghiên cứu ảnh hởng của ion cản, xây dựng phơng trình đờng chuẩn sự phụ thuộc mật độ quang và nồng độ phức. Kiểm tra kết quả nghiên cứu bằng xác định hàm lợng ytri trong mẫu nhân tạo. 2 Chơng 1 : tổng quan tài liệU 1. Giới thiệu về nguyên tố ytri 1.1. Một số tính chất và hợp chất quan trọng của ytri [1 ] Ytri ( kí hiệu hóa học : Y ) là nguyên tố đất hiếm thuộc phân nhóm phụ nhóm III, chù kỳ 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn của Menđêleep, ytri đợc phát hiện vào năm 1734. Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán trong các mỏ quặng với hàm lợng rất nhỏ. 1.1.1. Kim loại ytri [1.3.9 ] Ytri nguyên chất có màu trắng, đợc điều chế bằng phơng pháp điện phân muối clorua (YCl 3 ) nóng chảy. Các thông số chủ yếu của ytri : - Khối lợng nguên tử : 88,95 - Cấu hình electron hóa trị : 4d 1 5s 2 - Bán kính nguyên tử r 0 (A 0 ) : 1,81 - Bán kính ion (A 0 ) : 0,97 - Khối lợng riêng ( g cm3 ) : 4,47 - Nhiệt độ nóng chảy ( 0 A) : 15,27 - Nhiệt độ sôi ( 0 A ) : 3,25 - Hàm lợng trong vỏ trái đất (%) : 5.10 -4 - Đồng vị bền trong tự nhiên 89 Y : 100% - Số phối trí bền của ytri : 8 và 9 Hoạt động hóa học cúa ytri rất mạnh, nó phân hủy nớc chậm giải phóng hiđrô, ytri dễ tan trong axit, ở nhiệt độ cao ytri phản ứng mãnh liệt với nhiều phi kim. 3