Nghiên cứu chiết trắc quang sự tạo phức đa LIGAN trong hệ 1 (2 pyridylazo) 2 naphthol (PAN 2) Fe(III) CCL3COOH và ứng dụng phân tích

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH  TRẦN HOÀNG NGHIÊN CỨU CHIẾT - TRẮC QUANG SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN TRONG HỆ - (2 - PYRIDYLAZO) - - NAPHTHOL (PAN-2) - Fe(III) - CCl3COOH 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 VINH - 2010 HỒ VIẾT QUÝ 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 Tôi 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,các đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho thực hoàn thành luận văn Vinh, tháng 11 năm 2009 Trần Hoàng MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU NHỮNG NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 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 .9 1.1.3 Tính chất hóa học sắt 10 1.1.4 Một số ứng dụng sắt 11 1.1.5 Các phương pháp xác định sắt 12 1.1.6 Các phản ứng tạo phức sắt với thuốc thử .14 1.2 TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN20 1.2.1 Cấu tạo, tính chất PAN 20 1.2.2 Khả tạo phức PAN .21 1.3 AXIT TRICLOAXETIC CCl3COOH .23 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 CHIẾT PHỨC ĐA LIGAN .25 1.5.1 Một số vấn đề chung chiết 25 1.5.2 Các đặc trưng định lượng trình chiết 26 1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN PHỨC ĐA LIGAN TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ .28 1.6.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) 29 1.6.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol (phương pháp biến đổi liên tục phương pháp Oxtromưxlenko) 30 1.6.3 Phương pháp Staric - Bacbanel (phương pháp hiệu suất tương đối) .31 1.6.4 Phương pháp chuyển dịch cân 33 1.7 CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐA LIGAN 35 1.8 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ MOL CỦA PHỨC .38 1.8.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ mol phức 38 1.8.2 Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn .39 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 40 CHƯƠNG 242 2.1 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 42 2.1.1 Dụng cụ .42 2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 42 2.2 PHA CHẾ HOÁ CHẤT 42 2.2.1 Dung dịch Fe3+ (10 - 3M) 42 2.2.2 Dung dịch PAN (10 - 3M) 43 2.2.3 Dung dịch CCl3COOH: 1M .43 2.2.4 Các dung môi: 43 2.2.5 Các dung dịch khác: 43 2.3 CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 43 2.3.1 Chuẩn bị dung dịch so sánh PAN .43 2.3.2 Chuẩn bị dung dịch phức PAN - Fe3+ - CCl3COOH 44 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu 44 2.4 XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .44 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN PAN - Fe3+ - CCl3COOH TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ 46 3.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan 46 3.1.2 Dung môi chiết phức đa ligan PAN - Fe3+ - CCl3COO 49 3.1.3 Các điều kiện tối ưu chiết phức đa ligan PAN - Fe3+ - CCl3COOH 51 3.2 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC .60 3.2.1 Phương pháp tỷ số mol xác định tỷ lệ Fe3+: PAN .60 3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol xác định tỷ lệ Fe3+:PAN 63 3.2.3 Phương pháp Staric - Bacbanel 65 3.2.4 Phương pháp chuyển dịch cân xác định tỷ số Fe3+: CCl3COO 68 3.3 NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TẠO PHỨC PAN - FE3+ - CCL3COO - 69 3.3.1 Giản đồ phân bố dạng tồn Fe3+ ligan theo pH 69 3.3.2 Cơ chế tạo phức PAN - Fe3+ - CCl3COOH .76 3.4 TÍNH CÁC THAM SỐ ĐỊNH LƯỢNG CỦA PHỨC PAN - Fe3+ CCL3COO THEO PHƯƠNG PHÁP KOMAR .80 3.4.1 Tính hệ số hấp thụ mol  phức PAN - Fe3+ - CCl3COO theo phương pháp Komar 80 3.4.2 Tính số Kcb, Kkb,  phức PAN - Fe3+ - CCl3COO theo phương pháp Komar 81 3.5 XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN PHỤ THUỘC MẬT ĐỘ QUANG VÀO NỒNG ĐỘ CỦA PHỨC 83 3.6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MẪU NHÂN TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT - TRẮC QUANG 84 3.7 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Fe3+ BẰNG THUỐC THỬ PAN 85 3.7.1 Độ nhạy phương pháp 85 3.7.2 Giới hạn phát thiết bị 86 3.7.3 Giới hạn phát phương pháp (Method Detection Limit MDL) 87 3.7.4 Giới hạn phát tin cậy: Range Detection Limit (RDL) .88 3.7.5 Giới hạn định lượng phương pháp (limit of quantitation) (LOQ) 88 KẾT LUẬN 89 Lần khảo sát hiệu ứng tạo phức đơn ligan PAN - Fe3+ phức đa ligan PAN - Fe3+ - CCl3COO - 89 Đã nghiên cứu khả chiết phức PAN - Fe3+ - CCl3COO - số dung môi hữu thông dụng, từ tìm dung mơi chiết phức tốt ancol isoamylic 89 Đã xác định điều kiện tối ưu để chiết phức  tối ưu để đo mật độ quang phức đa ligan PAN - Fe3+ - CCl3COO - : 89 Đã xác định thành phần, chế phản ứng tham số định lượng phức dung môi ancol isoamylic: 89 Xác định tham số định lượng phức đa ligan PAN - Fe3+ CCl3COO theo phương pháp Komar thu kết quả: .90 Đã xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức: 90 Đã đánh giá phương pháp phân tích Fe3+ thuốc thử PAN: 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Tiếng việt .91 Tài liệu tiếng nước 92 MỞ ĐẦU Sắt nguyên tố đóng vai trị quan trọng ngành cơng 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, vấn đề đặt liệu việc nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt có bị thừa thiếu sắt gây tác hại sức khoẻ hay không? Từ có biện pháp phịng ngừa kịp thời 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 cơng 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, chọn đề tài '' Nghiên cứu chiết - trắc quang tạo phức đa ligan hệ - (2 - pyridylazo) - naphthol (PAN) - Fe(III) - CCl3COOH 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 phương pháp chiết - trắc quang Tìm điều kiện 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 chiết 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 Ngoài mỏ lớn tập trung khoáng vật sắt , sắt cịn phân tán khống 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 nguyên tử (A0): Trạng thái oxi hóa: 1,26 +2, +3, +6 Mức lượng ion hoá I1 Năng lượng ion hoá(eV) 7,9 I2 I3 16,18 30,63 I4 I5 I6 561 792 103 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 hồn Mendeleev Sắt kim loại có màu trắng xám, dễ rèn dễ dát mỏng Bảng 1.1 : Một số số vật lí quan trọng Fe 1, Các giá trị chưa đủ độ tin cậy ... KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 40 CHƯƠNG 24 2 2 .1 DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 42 2 .1. 1 Dụng cụ . 42 2 .1. 2 Thiết bị nghiên cứu 42 2 .2 PHA CHẾ HOÁ CHẤT 42 2 .2 .1 Dung... NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 46 3 .1 NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐA LIGAN PAN - Fe3+ - CCl3COOH TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ 46 3 .1. 1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan 46 3 .1. 2 Dung môi chiết phức đa ligan. .. .14 1. 2 TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN20 1. 2 .1 Cấu tạo, tính chất PAN 20 1. 2. 2 Khả tạo phức PAN . 21 1.3 AXIT TRICLOAXETIC CCl3COOH .23 1. 4 SỰ HÌNH THÀNH PHỨC