Trong phần này chúng tôi trình bày kỹ thuật thực nghiệm bao gồm: Cách pha hóa chất, máy đo và các dụng cụ thí nghiệm, cũng nh các phơng pháp tiến hánh thí nghiệm .
2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu.
2.1.1. Dụng cụ.
Các dụng cụ thuỷ tinh đo thể tích nh pipet, micropipet, buret, microburet, bình định mức, cốc thuỷ tinh, phễu chiết có thể tích khác nhau đều đợc ngâm rửa kĩ bằng hỗn hợp sunfocromic, tráng rửa bằng nớc cất một lần và hai lần....
+ Cân phân tích Trung Quốc (độ chính xác ± 0,1mg).
+ Máy đo pH Orion – 420 (Mỹ) với tín hiệu 2 số lẻ sau dấu phẩy đợc chuẩn hoá bằng các dung dịch chuẩn có pH= 4,00 và pH = 7,00 hàng ngày trớc khi đo.
+ Máy đo quang Spectrophotometer 6300 - Zenway (Anh) đo mật độ quang với tín hiệu 3 số lẻ sau dấu phẩy, cuvet thuỷ tinh có bề dày 1,001cm.
+ Tính toán và xử lý số liệu bằng chơng trình MS - Excell, phần mềm đồ hoạ Matlab.
2.2. Pha chế hoá chất.
Tất cả các hoá chất sử dụng trong luận văn đều thuộc loại tinh khiết hoá học hoặc tinh khiết phân tích, nớc cất một lần hoặc hai lần.
2.2.1. Dung dịch Zr4+ ( 10-3 M ).
Cân chính xác trên cân phân tích một lợng ZrO(NO3)2.8H2O, chuyển lợng hóa chất vào cốc đã đợc rửa sạch và sấy khô, cho vào một lợng axit HNO3 đặc để hòa tan, tiếp đó dùng HNO3 1M hòa tan tiếp. Sau đó chuyển vào bình định mức, thêm HNO3 1M đến vạch định mức và lắc đều ta đợc dung dịch Zr4+.
Nồng độ dung dịch đợc kiểm tra bằng chuẩn độ Complexon ở nhiệt độ 800C đến 900C dùng xilen da cam làm chỉ thị trong môi trờng pH = 0,5.
Để có dung dịch Zr4+ 10-3 M, ta hút V ml theo tính toán dung dịch Zr4+ có nồng độ chính xác ở trên cho vào bình định mức đã đợc rửa sạch, dùng HNO3 0,25M thêm vào cho đến vạch định mức và lắc đều ta đợc dung dịch Zr4+ 10-3M .
2.2.2. Dung dịch PAN (10-3M).
Cân chính xác trên cân phân tích 0,2490g thuốc thử PAN, hoà tan trong bình định mức bằng axetôn, lắc đều rồi dịnh mức tới vạch ta đợc dung dịch PAN có nồng độ 10-3M, các dung dịch bé hơn đợc pha từ dung dịch này.
2.2.3 Dung dịch CCl3COOH 1M. Cân chính xác trên cân phân tích 263,500g CCl3COOH tinh khiết ,hoà tan Cân chính xác trên cân phân tích 263,500g CCl3COOH tinh khiết ,hoà tan bằng nớc cất hai lần vào định mức dung tích 1 lit, lắc đều rồi định mức đến vạch, ta đợc dung dịch CCl3COOH 1M.
Các dung dịch NaOH và HNO3 đợc dùng điều chỉnh pH thích hợp dung dịch nghiên cứu. Dung dịch NaNO3 2M dùng để duy trì lực ion cố định, đợc pha chế bằng cách cân chính xác một lợng NaNO3 theo tính toán ứng với nồng độ 2M, hoà tan và chuyển vào bình định mức, thêm nớc cất đến vạch và lắc đều.
Các dung môi hữu cơ nh: axeton, metylizobutylxeton, rợu n-butylic, rợu n- amylic, rợu izobutylic, rợu izoamylic, clorofom, etylaxetat...đợc dùng để chiết phức là loại hoá chất tinh khiết hoá học hoặc tinh khiết phân tích.
2.3. Cách tiến hành thí nghiệm.
2.3.1. Chuẩn bị dung dịch so sánh PAN:
Hút chính xác một thể tích dung dịch PAN cho vào cốc, thêm một thể tích dung dịch NaNO3 để giữ lực ion cố định, sau đó thêm nớc cất hai lần và đo pH trên máy. Dùng dung dịch NaOH hoặc HNO3 thích hợp để điều chỉnh pH cần thiết, chuyển vào bình định mức, rửa điện cực, tráng cốc và thêm nớc cất hai lần đến vạch. Sau đó, cho dung dịch vào phễu chiết và chiết lên pha hữu cơ , loại bỏ phần nớc. Lấy phần dịch chiết để làm dung dịch so sánh khi đo mật độ quang của phức trong dung môi hữu cơ.
2.3.2. Chuẩn bị dung dịch phức : PAN – Zr)IV) - CCl3COOH.
Hút chính xác một thể tích dung dịch Zr4+ cho vào cốc, thêm một thể tích xác định dung dịch PAN và một thể tích xác định dung dịch CCl3COOH. Tiếp đó thêm một thể tích dung dịch NaNO3 2M để giữ lực ion cố định. Sau đó, chuyển vào bình định mức, tráng cốc, thêm nớc cất hai lần gần đến vạch. Dùng dung dịch NaOH hoặc HNO3 thích hợp để điều chỉnh pH đến giá trị cần thiết. Sau đó chiết lên pha hữu cơ, loại bỏ phần nớc, lấy phần dịch chiết của phức đem đo mật độ quang so với dịch chiết của dung dịch so sánh.
2.3.3. Phơng pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan PAN – Zr(IV)- CCl3COOH trong các dung môi hữu cơ khác nhau (không phân cực, ít phân cực, phân cực...) nhằm chọn đợc
dung môi chiết tốt nhất, áp dụng để nghiên cứu phức đa ligan bằng phơng pháp chiết - trắc quang.
+ Xác định các điều kiện tối u tạo phức nh : thời gian tối u, ( tt ), khoảng pH tối u (pHt ), thể tích pha hữu cơ chiết tối u, số lần chiết.
+ Các phép đo sau đợc thực hiện tại các điều kiện tối u trên .
Xác định thành phần phức, hằng số bền của phức, hằng số cân bằng của phức, hệ số hấp thụ phân tử gam của phức .
2.4. Xử lý kết quả thực nghiệm.
+ Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Zr(IV), thuốc thử PAN và thuốc thử CCl3COOH đợc xử lý bằng phần mềm đồ họa Matlab.
+ Cơ chế phản ứng, phơng trình đờng chuẩn và các tham số định lợng của phức đợc xử lí trên máy tính bằng chơng trình Descriptive statistic, Regression trong phần mềm Ms- Excell.
Chơng III: Kết quả thực nghiệm và thảo luận
3.1. Nghiên cứu sự tạo phức đơn và đa ligan PAN – Zr(IV) -CCl3COOH bằng phơng pháp chiết - trắc quang. CCl3COOH bằng phơng pháp chiết - trắc quang.
3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn và đa ligan.
Chúng tôi tiến hành khảo sát phổ hấp thụ phân tử của thuốc thử PAN, phức đa ligan PAN – Zr(IV) - CCl3COOH ở các điều kiện tối u, bằng cách chuẩn bị các dung dịch trong các bình định mức10ml, sau đó chiết bằng 5ml dung môi metylisobutylxeton (MIBX) trong các điều kiện tối u nh sau:
Dung dịch so sánh: CPAN = 6.10-5 M, CNaNO3=0,2M, pH = 1,80. Dung dịch phức : PAN – Zr(IV) - CCl3COOH ở pH= 1.80 :
( )
Zr IV
C = 3.10-5 M, CPAN = 6.10-5 M, CCCl COOH3 = 5.10-1 M, CNaNO3=0,2M.
Tiến hành đo phổ hấp thụ electron của thuốc thử PAN (so với dung môi MIBX), phức đơn ligan PAN – Zr(IV), phức đa ligan PAN – Zr(IV) - CCl3COOH (so với dịch chiết PAN) tại các bớc sóng khác nhau, kết quả đợc trình bày trong bảng 3.1 và hình 3.1:
Bảng 3.1: Số liệu về phổ hấp thụ phân tử của phức đa ligan PAN –
Zr(IV) - CCl3COOH trong dung môi MIBX ( l=1,001cm, pH=1,80)
(1): PAN (pH=1,80)
(2): PAN – Zr(IV) (pH=1,80)
(3): PAN – Zr(IV) - CCl3COOH (pH=1,80)
Kết quả cho thấy: Trong dung môi MIBX , phổ hấp thụ của phức đa ligan PAN- Zr(IV) - CCl3COOH dịch chuyển về vùng sóng dài hơn so với PAN và phức đơn ligan PAN – Zr(IV) , kết quả đó đợc trình bày trong bảng 3.2:
Bảng 3.2 : Bớc sóng hấp thụ cực đại của PAN, phức đơn và đa ligan.
Trong các thí nghiệm tiếp theo, chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của phức PAN – Zr(IV) - CCl3COOH tại bớc sóng tối u là 615 nm.
3.1.2. Dung môi chiết phức đa ligan PAN – Zr(IV) - CCl3COOH.
Chuẩn bị các dung dịch :
Dung dịch so sánh : CPAN = 6.10-5 M, CNaNO3=0,2M, pH= 1,80
Dung dịch phức: PAN - Zr(IV)- CCl3COOH ở pH = 1,80: CZr IV( ) = 3.10-5 M, CPAN = 6.10-5 M, CCCl COOH3 = 5.10-1 M CNaNO3=0,2M.
Tiến hành chiết các dung dịch trên bằng các dung môi hữu cơ khác nhau (5ml), sau đó chụp các phổ hấp thụ phân tử của các dịch chiết trong các điều kiện tối u. Kết quả đợc trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.2 :