Luận văn nghiên cứu trắc quang sự tạo phức đa ligan của hệ 1 (2 pyridylazo) 2 naphthol (PAN 2) Fe(III) CCL3COOH trong hỗn hợp dung môi nước hữu cơ và ứng dụng phân tích luận văn thạc sỹ hóa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH  Tào Quang Tùng NGHIÊN CỨU TRẮC QUANG SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN CỦA HỆ (2 - PYRIDYLAZO) - - NAPHTOL (PAN-2) - Fe(III) - CCl3COOH TRONG HỖN HỢP DUNG MÔI NƯỚC – HỮU CƠ VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH CHUN NGÀNH: HĨA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: GS.TS HỒ VIẾT QUÝ VINH - 2011 LỜI CẢM ƠN Các thí nghiệm luận văn hồn thành phịng thí nghiệm Hóa học thuộc Trung tâm kiểm nghiệm Dược Phẩm - Mỹ phẩm – Sở Y tế Nghệ An Để hoàn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến: - GS.TS Hồ Viết Quý giao đề tài, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu hoàn thành luận văn - PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa đóng góp nhiều ý kiến q báu q trình làm luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sau đại học, khoa Hố học thầy giáo, cán phịng thí nghiệm khoa Hố, đặc biệt xin cảm ơn Trung tâm kiểm nghiệm Dược Phẩm - Mỹ phẩm – Sở Y tế Nghệ An giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp hoá chất, thiết bị dụng cụ dùng cho đề tài Xin cảm ơn tất người thân gia đình , bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho thực hoàn thành luận văn Vinh, tháng 11 năm 2011 Tào Quang Tùng MỤC LỤC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH .1 VINH - 2011 .2 LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU NHỮNG NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .8 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ SẮT 1.1.1 Vị trí, cấu tạo trạng thái oxi hoá sắt 1.1.2 Tính chất vật lý sắt .8 1.1.3 Tính chất hóa học sắt .9 1.1.4 Một số ứng dụng sắt 10 1.1.5 Các phương pháp xác định sắt 11 1.1.6 Các phản ứng tạo phức sắt với thuốc thử 13 1.2 TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN 20 1.2.1 Cấu tạo, tính chất PAN 20 1.2.2 Khả tạo phức PAN .21 1.3 AXIT TRICLOAXETIC CCl3COOH .22 1.4 SỰ HÌNH THÀNH PHỨC ĐA LIGAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĨ TRONG HĨA PHÂN TÍCH 23 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN PHỨC ĐA LIGAN TRONG DUNG MÔI NƯỚC HỮU CƠ 24 1.5.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) 25 1.5.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol (phương pháp biến đổi liên tục - phương pháp Oxtromưxlenko) 26 1.5.3 Phương pháp Staric - Bacbanel (phương pháp hiệu suất tương đối) 27 1.5.4 Phương pháp chuyển dịch cân 29 1.7 CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐA LIGAN 32 1.8 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ MOL CỦA PHỨC 34 1.8.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ mol phức 34 1.8.2 Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn 36 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 36 CHƯƠNG 37 2.1 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU .37 2.1.1 Dụng cụ 37 2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 37 2.2 PHA CHẾ HOÁ CHẤT 38 2.2.1 Dung dịch Fe3+ (10 - 3M) .38 2.2.2 Dung dịch PAN (10 - 3M) 38 2.2.3 Dung dịch CCl3COOH: 1M .38 2.2.4 Các dung môi: 38 2.2.5 Các dung dịch khác: 39 2.3 CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .39 2.3.1 Chuẩn bị dung dịch so sánh PAN 39 2.3.2 Chuẩn bị dung dịch phức PAN - Fe3+ - CCl3COOH .39 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu 40 2.4 XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 40 3.1 NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN PAN - Fe3+ - CCl3COOH TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ 40 3.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan .40 3.1.2 Các điều kiện tối ưu tạo phức đa ligan PAN - Fe3+ - CCl3COOH 44 3.2 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC 52 3.2.1 Phương pháp tỷ số mol xác định tỷ lệ Fe3+: PAN 52 3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol xác định tỷ lệ Fe3+:PAN 55 3.2.3 Phương pháp Staric - Bacbanel 56 3.2.4 Phương pháp chuyển dịch cân xác định tỷ số Fe3+: CCl3COO− .59 3.3 NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TẠO PHỨC PAN - Fe3+ - CCl3COO - 61 3.3.1 Giản đồ phân bố dạng tồn Fe3+ ligan theo pH .61 3.3.2 Cơ chế tạo phức PAN - Fe3+ - CCl3COOH .68 3.4 TÍNH CÁC THAM SỐ ĐỊNH LƯỢNG CỦA PHỨC PAN - Fe3+ - CCl3COO− THEO PHƯƠNG PHÁP KOMAR 71 3.4.1 Tính hệ số hấp thụ mol ε phức PAN - Fe3+ - CCl3COO− theo phương pháp Komar 71 3.4.2 Tính số Kcb, Kkb, β phức PAN - Fe3+ - CCl3COO− theo phương pháp Komar 72 3.5 XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN PHỤ THUỘC MẬT ĐỘ QUANG VÀO NỒNG ĐỘ CỦA PHỨC 74 3.6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MẪU NHÂN TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG 75 3.7 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Fe3+ BẰNG THUỐC THỬ PAN 77 3.7.1 Độ nhạy phương pháp 77 3.7.2 Giới hạn phát thiết bị 77 3.7.3 Giới hạn phát phương pháp (Method Detection Limit MDL) 78 3.7.4 Giới hạn phát tin cậy: Range Detection Limit (RDL) 79 3.7.5 Giới hạn định lượng phương pháp (limit of quantitation) (LOQ) 79 KẾT LUẬN 80 Đã xác định thành phần, chế phản ứng tham số định lượng phức hỗn hợp dung môi nước – hữu cơ: 81 Xác định tham số định lượng phức đa ligan PAN - Fe3+ - CCl3COO− theo phương pháp Komar thu kết quả: 81 Đã đánh giá phương pháp phân tích Fe3+ thuốc thử PAN: 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 A.K.Bapko, A.T.Philipenco (1975), Phân tích trắc quang Tập 1,2, NXB.GD - Hà Nội 82 17 H.Flaschka, G Sxhwarzenbach (1979), Chuẩn độ phức chất, NXB ĐHQG Hà Nội 84 MỞ ĐẦU Sắt ngun tố đóng vai trị quan trọng ngành công nghiệp đời sống sinh hoạt phát triển người Giới y học cho sắt nguyên tố vi lượng thiếu cấu tạo q trình sinh hố động thực vật nói chung người nói riêng Việc thiếu sắt gây số bệnh đau đầu ngủ giảm độ phát triển trí thơng minh trẻ em, họ cho thể thừa sắt khơng Tuy nhiên năm gần nhà khoa học phát việc thừa sắt thể nguyên nhân dẫn đến hàng loạt bệnh nguy hiểm đái đường, huyết áp Việc thừa sắt gây tác động trực quan tới sinh hoạt người gây mùi khó chịu, vết ố vải, quần áo mặt khác sắt vào thể theo hai đường ăn uống, sắt cần bổ sung cho thể thơng qua đường nước uống đóng vai trị quan trọng Do tầm quan trọng sắt nên việc xác định hàm lượng sắt với hàm lượng nhỏ đối tượng đặc biệt nước quan tâm nghiên cứu nhà khoa học với mục đích kiểm sốt hàm lượng sắt đối tượng Có nhiều phương pháp để xác định sắt nhiên tuỳ loại mẫu hàm lượng cao hay thấp mà người ta sử dụng phương pháp thích hợp : Phương pháp thể tích, phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp trắc quang số phương pháp khác Nhưng phương pháp trắc quang thường sử dụng nhiều phương pháp chưa hồn tồn ưu việt có nhiều ưu điểm bật : Có độ lặp lại cao, độ xác độ nhạy đạt yêu cầu phân tích ; mặt khác phương pháp với phương tiện máy móc khơng q đắt, dễ bảo quản cho giá thành phân tích rẻ phù hợp với yêu cầu điều kiện phịng thí nghiệm nước ta Có nhiều cơng trình nghiên cứu phép xác định sắt phương pháp trắc quang, nhiên công trình có độ chọn lọc thấp có độ nhạy khơng đạt u cầu phân tích số đối tượng Do cần có giải pháp thích hợp với mục đích tăng độ nhạy độ chọn lọc phép xác định sắt Thông thường người ta sử dụng loại thuốc thử tạo phức màu với sắt đặc biệt thuốc thử hữu thuốc thử vơ Những cơng trình nghiên cứu tạo phức sắt với với thuốc thử riêng (nghiên cứu tạo phức đơn ligan) có độ chọn lọc chưa cao độ nhạy chưa đạt yêu cầu đối tượng phân tích vi lượng Xuất phát từ tình hình thực tế này, chúng tơi chọn đề tài '' Nghiên cứu trắc quang tạo phức đa ligan hệ - (2 - pyridylazo) - - naphtol (PAN) - Fe(III) - CCl3COOH hỗn hợp nước- dung môi hữu khả ứng dụng phân tích '' để làm luận văn thạc sĩ với hi vọng tìm phương pháp xác định hàm lượng sắt có độ chọn lọc độ nhạy thoả mãn NHỮNG NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO ĐỀ TÀI Trong phạm vi luận văn thạc sĩ hóa học, nhiệm vụ đặt cho việc nghiên cứu đề tài là: Nghiên cứu cách có hệ thống hình thành phức Fe 3+ - PAN CCl3COOH hỗn hợp Nước – Hữu phương pháp trắc quang Tìm điều kriện tạo phức tối ưu, xác định thành phần, khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer, chế tạo phức tham số định lượng phức Xác định thành phần phức phương pháp độc lập khác Nghiên cứu chế hình thành phức đa ligan Đánh giá độ nhạy phương pháp trắc quang phép định lượng sắt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ SẮT Sắt kim loại đươc biết đến từ thời cổ xưa , nguyên tố kim loại phổ biến thứ hai (sau nhôm) tự nhiên đứng thứ tư hàm lượng vỏ trái đất (chiếm 1,5% khối lượng) , có đồng vị bền: 91,68%) 57 Fe 58 54 Fe, 56 Fe ( chiếm Fe Các khoáng vật quan trọng sắt : Manhetit (Fe 3O4) chứa 72% sắt, Hematit (Fe2O3) chứa 60% sắt, Pirit (FeS2) Xiđerit chứa 35% sắt Ngồi mỏ lớn tập trung khống vật sắt , sắt phân tán khoáng vật nguyên tố phổ biến Al, Ti , Mn Sắt cịn có nước thiên nhiên thiên thạch sắt 1.1.1 Vị trí, cấu tạo trạng thái oxi hố sắt Kí hiệu : Fe Số thứ tự : 26 Khối lượng nguyên tử: 55,847 Cấu hình electron: [Ar]3d 64s2 Bán kính ngun tử (A0): 1,26 Trạng thái oxi hóa: +2, +3, +6 Mức lượng ion hoá I1 I2 I3 I4 Năng lượng ion hoá(eV) 7,9 16,18 30,63 561 I5 I6 792 103 1.1.2 Tính chất vật lý sắt Sắt nguyên tố kim loại chuyển tiếp thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII ( nhóm VIII B ) chu kỳ Bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev Sắt kim loại có màu trắng xám, dễ rèn dễ dát mỏng Bảng 1.1 : Một số số vật lí quan trọng Fe ... 0, 0 12 710 0,589 0 ,10 2 0, 0 12 720 0,566 0 ,11 2 0, 0 12 730 0, 622 0 , 12 6 0, 013 740 0,6 52 0 ,13 7 0, 011 750 0,6 61 0 ,14 4 0, 011 7 62 0,674 0 ,15 7 0, 011 ∆Ai 0.9 0.8 (1) (2) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 (3) 0 .2 0 .1 450... THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3 .1 NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN PAN - Fe3+ - CCl3COOH TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ 3 .1. 1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan Chúng tiến hành khảo sát phổ hấp thụ phân tử thuốc... NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN 20 1. 2 .1 Cấu tạo, tính chất PAN 20 1. 2. 2 Khả tạo phức PAN . 21 1.3 AXIT TRICLOAXETIC CCl3COOH .22 1. 4 SỰ HÌNH THÀNH PHỨC ĐA LIGAN