Luận văn nghiên cứu trắc quan sự tạo phức đaligan trong hệ 1 (2 pyriđylazo) 2 naptol(pan 2) Co(III) clo3cooh trong hỗn hợp dung môi hữu cơ nước, khả năng ứng dụng phân tích luận văn thạc sỹ hóa học n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN TIẾN DŨNG NGHIÊN CỨU TRẮC QUANG SỰ TẠO PHỨC ĐALIGAN TRONG HỆ 1-(2-PYRIĐYLAZO)-2-NAPTOL(PAN-2)-Co(III)-CCl3COOH TRONG HỖN HỢP DUNG MÔI HỮU CƠ - NƯỚC, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH CHUN NGÀNH: HỐ PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Người hướng dẫn khoa học: GS.TS HỒ VIẾT QUÝ VINH - 2011 MC LC Lời cảm ơn LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI .5 Chương 1: TỔNG QUAN .7 1.1 Giới thiệu chung nguyên tố Coban 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất Coban 1.1.2 Vai trị, ứng dụng độc tính Coban 1.1.3 Tính chất vật lý Coban 1.1.4 Tính chất hố học Coban 1.1.5 Các phản ứng Co(II) 1.1.6 Tính chất hóa học hợp chất Co(III) 11 1.1.7 Vitamin B12 12 1.2 Thuốc thử 1- (2 pyridylazo)- naphthol (PAN) 14 1.2.1 Cấu tạo, tính chất vật lý PAN 14 1.2.2 Tính chất hóa học khả tạo phức PAN 15 1.3 Thuốc thử CCl3COOH 16 1.4 Sự hình thành phức đa ligan ứng dụng hố phân tích .17 1.5 Các bước nghiên cứu phức màu dùng phân tích trắc quang .18 1.5.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 18 1.5.2 Nghiên cứu điều kiện tạo phức tối ưu .19 1.5.3 Nghiên cứu khả áp dụng phức màu để định lượng trắc quang 21 1.6 Các phương pháp trắc quang dùng để xác định thành phần phức đa ligan dung môi hữu 22 1.6.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) .22 1.6.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam (phương pháp biến đổi liên tụcphương pháp Oxtromưxlenko) 23 1.6.3 Phương pháp Staric- Bacbanel (phương pháp hiệu suất tương đối) 24 1.6.4 Phương pháp chuyển dịch cân 26 1.7 Cơ chế tạo phức đa ligan 28 1.8 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 31 1.8.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 31 1.8.2 Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn 33 Chương 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 34 2.1 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 34 2.1.1 Dụng cụ 34 2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 34 2.2 Pha chế hoá chất 34 2.2.1 Dung dịch Co2+ (10-4M) 34 2.2.2 Dung dịch PAN (10-3M) 34 2.2.3 Dung dÞch CCl3COOH (1M) 35 2.2.4 Dung dịch điều chỉnh lực ion 35 2.2.5 Dung dịch điều chỉnh pH 35 2.2.6 Dung dịch KIO4 1M 35 2.2.7 Dung dịch Na2 SO3 35 2.3 Cách tiến hành thí nghiệm 35 2.3.1 Chuẩn bị dung dịch so sánh .35 2.3.2 Chuẩn bị dung dịch phức PAN – Co(III)- CCl3COO 35 2.3.3 Nhiệm vụ nghiên cứu .36 2.4 Xử lý kết nghiên cứu 36 Chương 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .37 3.1 Nghiên cứu oxi hố Co(II) thành Co(III) KIO4 có mặt thuốc thử PAN 37 3.1.1 Nghiên cứu khả oxi hoá phức Co(II)-PAN thành Co(III)-PAN KIO4 37 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất oxi hoá đến mật độ quang 38 3.2 Nghiên cứu tạo phức đa ligan PAN-Co(III)- CCl3COO .40 3.2.1 Nghiên cứu điều kiện hấp thụ cực đại dung dịch PAN, Co(III)PAN, Co(III)-PAN- CCl3COO 40 3.2.2 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan 41 3.2.3 Xác định thành phần phức đa ligan PAN - Co(III) - CCl3COO 42 3.3 Nghiên cứu chế tạo phức đa ligan PAN – Co(III) – CCl3COO .50 3.3.1 Giản đồ phân bố dạng tồn Co(III) ligan theo pH 50 3.3.2 Cơ chế tạo phức PAN- Co(III)- CCl3COO 55 3.4 Tính thơng số phức 57 3.4.1 Tính hệ số hấp thụ mol  phức PAN- Co(III)- CCl3COO theo phương pháp Komar 57 3.4.2 Xây dựng phương trình dường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức 59 3.4.3 Tính số lgKcb, lg phức 60 3.4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng cản số cation xây dựng đường chuẩn có mặt ion cản 62 3.4.5 Xác định hàm lượng Coban mẫu nhân tạo phương pháp trắc quang 64 3.4.6 Ứng dụng kết nghiên cứu để xác định hàm lượng Coban Vitamin B12 (dạng ống tiêm) – xí nghiệp dược phẩm Tw5 Danapha 65 3.5 Độ nhạy phương pháp theo Sandell,E,B[1] 67 KẾT LUẬN .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 LỜI CẢM ƠN Luận văn thưc hồn thành phịng thi nghiƯm ho¸ häc Trờng Đại Học Vinh trung tâm kiểm nghiệm dợc phÈm – MÜ phÈm Thµnh Phè Vinh -NghƯ An Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn khoa học GS -TS Hồ Viết Quý giao đề tài tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình làm luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn PGS-TS Nguyễn Khắc Nghĩa, đóng góp ý kiến q báu q trình hồn thành luận văn Tôi cảm ơn BCN khoa sau Đại học, khoa Hố, thầy mơn phân tích, cán phịng thí nghiệm bạn đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi biết ơn người thân gia đình bạn bè động viên giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Vinh, tháng 12 năm 2011 Nguyễn Tiến Dũng LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Thời kỳ cơng nghiệp hoá đại hoá đất nước thời kỳ địi hỏi ứng dụng nhiều thành khoa học cơng nghệ vào đời sống, sản xuất kinh tế xã hội Mỗi kết nghiên cứu khoa học phát huy ý nghĩa đích thực làm điều Hố học phân tích dần lớn mạnh ngày khẳng định vai trò quan trọng ứng dụng sống Độ nhạy, độ xác tốc độ phân tích ngày nâng cao trở thành xu tất yếu ngành phân tích đại Để góp phần vào thành cơng đó, sử dụng nhiều ph¬ng pháp khác ph¬ng pháp đơn giản hiệu sử dụng phương pháp trắc quang với vai trò đặc biệt thuốc thử hữu tạo phức với ion kim loại Coban nguyên tố có tầm quan trọng nhiều ngành khoa học, kĩ thuật, ý nghiên cứu tương đối sâu rộng Ngoài ra, Coban nguyên tố vi lượng tham gia vào q trình chuyển hố tế bào Hiện có nhiều phương pháp để xác định Coban Tuy nhiên, tuỳ vào lượng mẫu mà người ta sử dụng phương pháp khác như: phương pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp phân tích trắc quang, phương pháp điện thế, phương pháp phân tích trắc quang phương pháp sử dụng nhiều ưu điểm như: có độ lặp lại cao, độ xác độ nhạy đảm bảo yêu cầu phép phân tích Thuốc thử 1- (2-pyridylazo) -2- naphtol (PAN-2) có khả tạo phức màu đơn, đa ligan với nhiều ion kim loại, phương pháp trắc quang loại phức cho độ nhạy, độ chọn lọc độ xác cao xác định vi lượng nguyên tố kim loại Phức chất Co(III) với phối tử đơn giản (phối tử càng) biết tương đối nhiều, phức chất dễ tạo nên tham gia tương đối nhanh vào phản ứng trao đổi phối tử nên từ lâu nghiên cứu Phần lớn quan điểm đồng phân, kiểu phản ứng tính chất phức chất bát diện đời sở nghiên cứu phức chất Co(III) Bên cạnh đó, số phức chất Co(III) với phối tử đa phối tử (PAN, PAR, MTX …) có nhiều ứng dụng thực tế, đặc biệt lĩnh vực hoá học phân tích Hiện có số cơng trình nghiên cứu tạo phức Co(III) PAN, cơng trình dừng lại việc nghiên cứu tạo phức đơn ligan chưa công bố đầy đủ thông số phức, điều kiện tạo phức chưa đưa hướng áp dụng kết vào phân tích Xuất phát từ lý chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu tr¾c quang tạo phức đa ligan hệ 1- (2- pyridylazo)-2naphtol (PAN-2)-Co(III)- CCl3COOH hỗn hợp dung môi Hữu - nước vµ ứng dụng để phân tích Vitamin B12” Để làm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Thc đề tài tập trung giải số vấn đề sau: Nghiên cứu khả oxi hố Co(II) thành Co(III) có mặt thuốc thử PAN Nghiên cứu ảnh hưởng số ion cản Nghiên cứu đầy đủ tạo phức Co(III)-PAN- CCl3COO- Khảo sát hiệu ứng tạo phức đơn đa ligan - Tìm điều kiện tối ưu tạo phức - Xác định thành phần phức phương pháp độc lập - Xây dựng phương trình chế tạo phức xác định tham số định lượng phức Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức Nghiên cứu ảnh hởng số ion cản xây dựng đờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Co(III) ng dng kt qu nghiên cứu để xác định hàm lượng Coban mẫu nhân tạo vµ Vitamin B12 Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung nguyên tố Coban 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất Coban Coban nguyên tố kim loại chuyển tiếp, nằm ô thứ 27 nhóm VIII bảng hệ thống tuần hồn D.I Mendeleev - Kí hiệu: Co - Số thứ tự: 27 - Khối lượng nguyên tử: 58,9332 - Cấu hình electron: [Ar] 3d 74s2 - Bán kính nguyên tử (A 0): 1,25 - Bán kính ion Co 2+ (A0): 0,82 - Bán kính ion Co 3+ (A0): 0,64 - Độ âm điện theo Pauling: 1,88 - Thế điện cực tiêu chuẩn (V): E0Co2+/Co = -0,28, E0Co3+/Co2+ = 1,81 - Năng lượng ion hoá Theo bảng sau: Mức lượng ion hoá Năng lượng ion hoá (eV) I1 7,86 I2 17,05 I3 33,49 1.1.2.1 Vai trị ứng dụng Coban có nhiều vai trò quan trọng thể sống như: Kích thích tạo máu, kích thích tổng hợp protein cơ, tham gia chuyển hoá gluxit, chuyển hoá chất vơ vơ Coban có tác dụng hoạt hố enzym có tác dụng ức chế số enzym khác.Coban tham gia vào trình tạo vitamin B 12 (C63H88O14N14PCo) Coban ứng dụng nhiều kỹ nghệ thuỷ tinh màu, công nghiệp đồ sứ, luyện kim để chế tạo hợp kim thép đặc biệt (thép có mặt Coban có độ chịu nhiệt, chịu axit cao ) Coban nhiều hợp chất dùng làm chất xúc tác cho nhiều q trình hóa học Muối Coban thường sử dụng làm chất sắc tố hội hoạ, đồ gốm Đồng vị phóng xạ nhân tạo 60Co phóng xạ  với chu kỳ bán phân huỷ gần năm, dùng y học để chiếu xạ khối u ác tính (ung thư), công nghiệp để phát vết rạn vết rỗ đúc kim loại, kỹ thuật quân Flo[bis(3-florua salisilandehit)] etylendiamin Coban(II) dùng nguồn cung cấp oxi cho phi công độ cao Sự có mặt Coban cần thiết cho q trình lên men, trao đổi chất, tổng hợp chất hữu khả chống đỡ bệnh tật vi sinh vật 1.1.2.2 Độc tính Mặc dù Coban khơng bị coi độc hầu hết kim loại nặng theo nghiên cứu Mỹ khơng có liên hệ Coban nước bệnh ung thư người Tuy nhiên, với hàm lượng Coban lớn gây tác động xấu đến thể người động thực vật Triệu chứng nhiễm độc Coban người nôn mửa, tiêu chảy Dung dịch muối clorua nitrat Coban hấp thụ vào thể uống nhiều bia có chứa Coban với hàm lượng 1,2 - 1,5 mg/l nhẹ gây chứng ban đỏ da, bệnh đường hơ hấp, nặng gây ức chế thần kinh trung ương, viêm ruột, viêm tim, dẫn tới tử vong Độc tính tăng lên có mặt đồng thời Coban rượu Thực tế, lượng Coban mà người hấp thụ ngày từ nước từ thực phẩm 1.1.3 Tính chất vật lý Coban Coban kim loại màu xám, có ánh kim, có từ tính Nó hố rắn chịu nhiệt, bền với khơng khí nước, dể bị oxi hoá nghiền nhỏ đốt nhiệt độ đến chói sáng, bốc cháy khơng khí tạo thành Co3O4 1.1.4 Tính chất hoá học Coban Ở điều kiện thường, Coban kim loại bền với nước khơng khí, nhiệt độ cao tác dụng với phần lớn phi kim tạo muối Coban(II) Trạng thái oxi hoá [II] đặc trưng bền Coban Coban tan axit HCl, H 2SO4 lỗng cho khí H2 ra, dƠ tan HNO3 lỗng giải phóng khí NO, HNO H2SO4 đặc làm trơ Coban Coban không tan kiềm ăn da nhiệt độ thường 3Co Co + 2HCl CoCl2 Co + H2SO4 CoSO4 + 8HNO 3Co(NO3)2 + + + H2 H2 2NO + 4H 2O Các muối tạo thành theo phản ứng Coban tạo dung dịch có màu hng 1.1.5 Các phản ứng Co(II) + Tác dụng với (NH4)2S Amoni sunfua đẩy đợc Co2+ từ dung dịch muối Co(II) tạo kết tủa đen CoS Co2+ + (NH4)2S - > CoS + NH4+ Trong m«i trêng axit Co2+ kh«ng kÕt tđa víi H2S nhng môi trờng amoniac kết tủa hoàn toàn + Tác dơng víi dung dÞch NH4OH Khi nhá tõ tõ dung dịch NH4OH vào dung dịch Co2+ ta đợc kết tủa muối bazơ màu xanh: CoCl2 + NH4OH - > Co(OH)Cl + NH4Cl Các muối bazơ Coban Co(OH) dễ tan amoniac muối amoni d tạo thành hexamin Coban không bền [Co(NH3)6]Cl2 màu vàng tơi Khi để lâu không khí dung dịch hoá đỏ nâu có oxi hoá Co(II) lên Co(III) tạo thành pentamin có thành phần [Co(NH 3)5Cl]Cl2 Nếu thêm H2O2 vào oxi hoá thể tức khắc [Co(NH3)6]Cl2 + H2O2 + NH4Cl - >[Co(NH3)5Cl]Cl2 + NH3 + H2O + Tác dụng với dung dịch NaOH KOH Khi nhỏ từ từ dung dịch kiềm vào dung dịch Co(II) ta đợc kết tủa muối bazơ màu xanh: CoCl2 + KOH - > Co(OH)Cl + KCl Nếu tiếp tục nhỏ thêm KOH muối bazơ biến thành Co(OH) màu xanh chun thµnh mµu hång: 10 ... 1. 4 Sự hình thành phức đa ligan ứng dụng hố ph? ?n tích .17 1. 5 Các bước nghi? ?n cứu phức màu dùng ph? ?n tích trắc quang .18 1. 5 .1 Nghi? ?n cứu hiệu ứng tạo phức 18 1. 5 .2 Nghi? ?n cứu điều ki? ?n. .. lý chúng tơi ch? ?n đề tài: ? ?Nghi? ?n cứu tr¾c quang tạo phức đa ligan hệ 1- (2- pyridylazo)-2naphtol (PAN -2) -Co(III)- CCl3COOH h? ?n hợp dung môi Hữu - n? ?ớc vµ ứng dụng để ph? ?n tích Vitamin B 12? ?? Để... lợi nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình nghi? ?n cứu h? ?n thành lu? ?n v? ?n Tôi biết ? ?n người th? ?n gia đình b? ?n bè động vi? ?n giúp đỡ tơi q trình thực lu? ?n v? ?n Vinh, tháng 12 n? ?m 2 011 Nguy? ?n Ti? ?n Dũng LÍ