Để xác định thành phần của phức tôi tiến hành nghiên cứu theo hai phương pháp.
3.2.1. Phƣơng pháp tỷ số mol.
Cố định nồng độ kẽm Zn(II) và thay đổi nồng độ MUR.
Chuẩn bị dãy dung dịch 1a: CZn(II) = 3,2.10-5M và nồng độ MUR thay đổi
Dung dịch phức được cố định lực ion bằng 2,5 ml KCl 1M; điều chỉnh đến pH = 8 và định mức đến 25 ml.Tiến hành đo mật độ quang của phức so với phông là thuốc thử MUR ở bước sóng tối ưu λtư = 468 nm. Kết quả thu được như sau:
Bảng 4. Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(II) –MUR vào tỷ số nồng độ CMUR/CZn(II) của dãy 1a
C Zn(II) = 3,2.10-5 M
STT CMUR.105M CMUR/CZn(II) ∆A
1 1.2 0.375 0.303 2 1.6 0.5 0.356 3 2.0 0.625 0.388 4 2.4 0.75 0.431 5 3.2 1.0 0.488 6 3.6 1.125 0.490 7 4.0 1.25 0.491 8 4.8 1.5 0.493 9 5.2 1.625 0.495 10 5.6 1.75 0.497 11 6.4 2.0 0.498 12 6.8 2.125 0.499
Hình 7. Sự phụ thuộc ∆A vào tỷ số nồng độ CMUR/CZn(II) của dãy 1a.
Cố định nồng độ MUR và thay đổi nồng độ kẽm Zn(II).
Chuẩn bị dãy dung dịch 1b: CMUR = 3,2.10-5M và nồng độ Zn(II) thay đổi.
Tiến hành tương tự như dãy 1a; kết quả thu được như sau:
Bảng 5. Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(II) –MUR vào tỷ số nồng độ CZn(II)/CMUR của dãy 1b.
STT CZn(II).105M CZn(II)/CMUR ∆A
1 0.8 0.25 0.158 2 1.2 0.75 0.201 3 1.6 0.5 0.274 4 2.0 0.625 0.335 5 2.4 0.75 0.382 6 2.8 0.825 0.414 7 3.2 1.0 0.489 8 3.6 1.125 0.488 9 4.0 1.25 0.493 10 4.4 1.375 0.497 11 4.8 1.5 0.503 1a 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.5 1 1.5 2 2.5 ∆A CMUR/CZn(II)
Hình 8. Sự phụ thuộc ∆A vào tỷ số nồng độ CZn(II)/CMUR của dãy 1b.
Qua hai dãy thí nghiệm độc lập của phương pháp tỷ số mol cho ta kết quả là kẽm Zn(II) tạo phức với Murexit theo tỷ lệ 1:1.
3.2.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử.
Trong phương pháp hệ đồng phân tử tôi tiến hành xác định thành phần phức bằng hai dãy dung dịch có tổng nồng độ không đổi.
Dãy 2a: CZn(II) + CMUR = 6.10-5M. Dãy 2b: CZn(II) + CMUR = 6,4.10-5M.
Các dung dịch đều được cố định lực ion bằng 2,5 ml KCl 1M, điều chỉnh đến pH = 8 và định mức đến 25 ml. Tiến hành đo mật độ quang của phức so với phông MUR ở bước sóng tối ưu λtư = 468 nm. Kết quả thu được như sau: 1b 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 ∆A CZn(II)/C MUR
Với dãy 2a:
Bảng 6. Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử của dãy 2a.
STT CZn(II).105M CMUR.105M ∆A
1 1.0 5.0 0.153 2 1.4 4.6 0.207 3 1.8 4.2 0.275 4 2.2 3.8 0.333 5 2.6 3.4 0.401 6 3.0 3.0 0.472 7 3.4 2.6 0.411 8 3.8 2.2 0.360 9 4.2 1.8 0.278 10 4.6 1.4 0.232 11 5.0 1.0 0.206 Hình 9. Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử của dãy 2a.
2a 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 C Zn(II) → ← C MUR ∆A
Với dãy 2b:
Bảng 7. Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử của dãy 2b.
STT CZn(II).105M CMUR.105M ∆A
1 1.2 5.2 0.232 2 1.6 4.8 0.281 3 2.0 4.4 0.336 4 2.4 4.0 0.384 5 2.8 3.6 0.437 6 3.2 3.2 0.489 7 3.6 2.8 0.413 8 4.0 2.4 0.325 9 4.4 2.0 0.271 10 4.8 1.6 0.241 11 5.2 1.2 0.215 Hình 10. Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử của dãy 2b.
2b 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 CZn(II) → ← C MUR1 2 3 4 5 6 ∆A
Qua hai dãy thí nghiệm của phương pháp hệ đồng phân tử cho ta kết quả tỷ lệ thành phần của phức Zn(II) – MUR là 1:1.
Như vậy qua hai phương pháp độc lập (phương pháp hệ đồng phân tử và phương pháp tỷ số mol) ta có thể kết luận tỷ lệ thành phần của phức Zn(II) – MUR là 1:1.
3.3. Khoảng nồng độ của phức Zn(II) –MUR tuân theo định luật Beer.
Chuẩn bị một dãy dung dịch có nồng độ Zn(II) và MUR thay đổi nhưng tuân theo tỷ lệ 1:1. Các dung dịch được cố định lực ion bằng 2,5 ml KCl 1M; pH = 8. Đo mật độ quang tại bước sóng 468 nm so với phông là dung dịch MUR chuẩn bị trong cùng điều kiện. Thu được kết quả ở bảng 8 và hình 11.
Bảng 8. Kết quả khảo sát nồng độ phức tuân theo định luật Beer.
STT CZn(II).105M ∆A STT CZn(II).105M ∆A
1 0.4 0.149 11 4.4 0.620 2 0.8 0.196 12 4.8 0.667 3 1.2 0.243 13 5.2 0.714 4 1.6 0.291 14 5.6 0.762 5 2.0 0.334 15 6.0 0.809 6 2.4 0.385 16 6.4 0.856 7 2.8 0.432 17 6.8 0.903 8 3.2 0.487 18 7.2 0.950 9 3.6 0.526 19 7.6 0.102 10 4.0 0.568 20 8.0 0.119
Hình 11. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức Zn(II) - MUR.
Từ bảng kết quả và đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer của phức Zn(II) –MUR là: 0,4.10-5 ÷ 7,2.10-5M.
3.4. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn(II) –MUR.
3.4.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử MUR tại λ = 468 nm.
Chuẩn bị một dãy thuốc thử MUR có cùng nồng độ 6.10-5
M, thêm vào mỗi dung dịch 2,5 ml KCl 1M, chỉnh pH = 8, định mức đến 25 ml. Đo mật độ quang của các dung dịch so với nước cất 2 lần.
Hệ số hấp thụ phân tử được tính theo định luật Buger-Lamber-Beer: ε =
lC A
Trong đó: ε là hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử MUR, C là nồng độ của dung dịch MUR, l là bề dày cuvet (trong trường hợp này dùng l = 1cm). Sau 6 lần đo, kết quả ở bảng 9:
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Zn(II) ∆A
Bảng 9. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của Murexit tại bước sóng 468 nm. STT CMUR.105M A ε 1 4 0.088 2200 2 4.4 0.097 2205 3 4.8 0.106 2208 4 5.2 0.115 2211 5 5.6 0.124 2214 6 6 0.133 2216
Xử lý thống kê kết quả trên ta được: ε =2209,00 ± 6,22 ≈ 2209 ± 6.
3.4.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn(II) - MUR theo phƣơng pháp Komar. phƣơng pháp Komar.
Chuẩn bị một dãy dung dịch phức có nồng độ tăng dần trong đó tỷ lệ nồng độ CZn(II) /CMUR = 1:1. Đo mật độ quang ở điều kiện tối ưu; kết quả cho ở bảng 10 dưới đây:
Bảng 10. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức Zn(II)-MUR theo phương pháp Komar.
STT CZn(II).105M ∆A B εZn(II) –MUR
1 1.6 0.291 1.277 10054.636 3.2 0.488 2 2.0 0.334 0.9343 10610.308 2.4 0.385 3 2.4 0.385 0.9470 9583.250 2.8 0.432 4 2.4 0.385 1.1211 11066.440 3.2 0.488 5 2.8 0.432 0.9417 12910.820 3.2 0.488 6 2.8 0.432 0.9105 9821.294 3.6 0.526 Xử lý thống kê được: εZn(II) –MUR = 10674,46 ± 1221,63 = (1,0674 ± 0,1221).104.
3.4.3. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn(II) - MUR theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn. phƣơng pháp đƣờng chuẩn.
Dựa vào kết quả bảng 8, tôi xây dựng đường chuẩn trong khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer từ 0,4.10-5
÷ 6.10-5M. Kết quả cho ở hình 12:
Hình 12. Đường chuẩn của phức Zn(II) – MUR.
Qua phương pháp đường chuẩn xác định được:
Phương trình đường chuẩn có dạng: Ai = 0,1178Ci + 0,1019. Hệ số hấp thụ phân tử của phức Zn(II)-MUR là:
εZn(II -MUR = (1,178 ± 1,019).104.
Kết luận: Qua hai phương pháp Komar và phương pháp đường chuẩn ta đều thu được hệ số hấp thụ phân tử của phức Zn(II) - MUR có giá trị gần như nhau:
Theo phương pháp đường chuẩn: εZn(II) - MUR = (1,178 ± 1,019).104. Theo phương pháp Komar: εZn(II) - MUR = (1,0674 ± 0,1221).104.
3.5. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các cation đến sự tạo phức của Zn(II) với MUR. MUR.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các ion lạ đến sự tạo phức của kẽm Zn(II) với MUR nhằm kiểm tra độ nhạy của phép phân tích kẽm bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử MUR và tìm ra giới hạn ảnh hưởng của các ion này đến phép phân tích trắc quang.
Do trong khuôn khổ một khóa luận nên tôi chỉ xét sự ảnh hưởng của một số ion thường có mặt trong các hợp chất của kẽm, đó là: Cu2+
, Ni2+, Mg2+. y = 0.1178x + 0.1019 R2 = 0.9998 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 1 2 3 4 5 6 7 CZn(II) ∆A
Để khảo sát ảnh hưởng của từng cation kim loại đến quá trình tạo phức của Zn(II) với MUR, tôi tiến hành đo mật độ quang của các dung dịch phức Zn(II)-MUR khi có mặt các ion gây cản trở với nồng độ tăng dần.
Chuẩn bị dãy dung dịch có thành phần: CZn(II)= 4.10-5M,CMUR= 4.10-5M, CKCl = 0,1M; pH = 8; thêm vào ion cản trở với nồng độ tăng dần. Đo mật độ quang của các dung dịch phức đó ở bước sóng 468 nm, so với phông là dung dịch MUR được chuẩn bị trong cùng điều kiện.
3.5.1. Ảnh hƣởng của ion Cu2+
.
Bảng 11. Sự ảnh hưởng của Cu2+
đến sự tạo phức Zn(II) - MUR.
STT CCu(II).105M CCu(II)/ CZn(II) ∆A
1 0 0 0.565 2 0.1 1/40 0.565 3 0.2 1/20 0.564 4 0.3 3/40 0.564 5 0.4 1/10 0.563 6 0.5 1/8 0.561 7 0.6 3/20 0.558 8 0.7 7/40 0.549
Ion Cu2+ có ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo phức của Zn(II) với MUR ngay cả khi nồng độ rất nhỏ. Ở nồng độ 0,6.10-5M tức là CCu(II)/ CZn(II) = 3/20 = 0,15 thì Cu2+ đã gây ảnh hưởng lớn đến sự tạo phức của Zn(II) - MUR.
3.5.2. Ảnh hƣởng của ion Ni2+
Bảng 12. Sự ảnh hưởng của Ni2+ đến sự tạo phức Zn(II) - MUR.
STT C Ni(II).105 M C Ni(II)/C Zn(II) ∆A
1 0 0 0,565 2 0.1 1/40 0.565 3 0.2 1/20 0.565 4 0.3 3/40 0.564 5 0.4 1/10 0.563 6 0.5 1/8 0.562 7 0.6 3/20 0.561 8 0.7 7/40 0.555 9 0.8 1/5 0.551
Ta thấy ở nồng độ 0,7.10-5M tức là CNi(II)/CZn(II) = 7/40 = 0,175 thì ion Ni2+ đã gây ảnh hưởng đến sự tạo phức của Zn(II) với MUR.
3.5.3. Ảnh hƣởng của ion Mg2+
.
Bảng 13. Sự ảnh hưởng của Mg2+ đến sự tạo phức Zn(II) - MUR.
STT CMg(II).105 M CMg(II) /CZn(II) ∆A
1 0 0 0.565 2 0.1 1/40 0.565 3 0.2 1/20 0.564 4 0.4 1/10 0.563 5 0.6 3/20 0.562 6 0.8 1/5 0.561 7 1.2 3/10 0.560 8 1.4 7/20 0.554 9 1,6 2/5 0.550
Qua bảng trên ta thấy CMg(II) > 1,2.10-5M tức là CMg(II)/CZn(II) = 3/10 thì ion Mg2+ bắt đầu gây ảnh hưởng đến sự tạo phức của kẽm với MUR.
Mỗi ion khác nhau gây ảnh hưởng khác nhau đến sự tạo phức của kẽm với Murexit; các ion Cu2+
, Ni2+ gây ảnh hưởng nhiều hơn so với ion Mg2+. Mức độ ảnh hưởng của các ion phụ thuộc vào nồng độ và khả năng tạo phức của các ion đó với MUR tại điều kiện nghiên cứu. Để đảm bảo độ nhạy của phép xác định kẽm bằng phương pháp phân tích trắc quang ta cần phải tìm cách che hoặc tách các ion cản trở bằng các biện pháp thích hợp.
KẾT LUẬN
Trên cơ sở nghiên cứu và ứng dụng phương pháp trắc quang vào thực nghiệm, tôi thu đã thu được những kết quả sau:
Hệ thống được phần kiến thức về nguyên tố kẽm, thuốc thử MUR, các phương pháp nghiên cứu về phức chất để xác định thành phần của phức và hệ số hấp thụ phân tử của phức.
Nghiên cứu sự tạo phức của kẽm với MUR bằng thực nghiệm với các kết quả:
1. Có hiệu ứng tạo phức giữa kẽm và MUR, phức Zn(II)-MUR hấp thụ cực đại ở bước sóng λmax = 468 nm.
2. Phức Zn(II)-MUR hình thành nhanh, bền và ổn định theo thời gian.
3. Phức Zn(II)-MUR hình thành tốt trong khoảng pH từ 7,8 đến 9,5. pHtư = 8.
4. Thành phần của phức xác định theo hai phương pháp khác nhau (phương pháp tỷ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử gam) đều cho kết quả là CZn(II):CMUR = 1:1.
5. Khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer là: 0,4.10-5
÷ 7,2.10-5 M. Phương trình đường chuẩn có dạng: Ai = 0,1178Ci + 0,1019.
6. Hệ số hấp thụ phân tử của phức Zn(II)-MUR:
Theo phương pháp đường chuẩn: εZn(II) - MUR = (1,178 ± 1,019).104. Theo phương pháp Komar: εZn(II) - MUR = (1,0674 ± 0,1221).104.
7. Qua việc nghiên cứu ảnh hưởng của các cation Cu2+
, Ni2+, Mg2+đến quá trình tạo phức của kẽm với MUR, đưa ra kết luận: các cation Cu2+
, Ni2+, Mg2+ gây ảnh hưởng khác nhau đến sự tạo phức, giới hạn ảnh hưởng của cation Cu2+ là CCu(II)/CZn(II) = 3/20, cation Ni2+ là CNi(II)/CZn(II) = 7/40, cation Mg2+ là CMg(II)/CZn(II) = 3/10. Do đó trong quá trình phân tích bằng phương pháp trắc quang cần phải loại bỏ hoặc che các ion cản trở bằng biện pháp thích hợp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hoàng Văn Bính, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi. Cơ sở hóa học phân tích. NXBKHKT, 2002.
2. Hoàng Minh Châu. Cơ sở hóa học phân tích. NXBKHKT, 2007.
3. Nguyễn Tinh Dung. Hóa học phân tích (phần II)- Các phản ứng ion trong dung dịch. NXBGD, 2002.
4. Nguyễn Tinh Dung. Hóa học phân tích (phần III)- Các phương pháp định lượng trong hóa học. NXBGD, 2003.
5. Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý. Các phương pháp phân tích lý hóa.
NXBĐHSPHN, 1991.
6. Vũ Đăng Độ. Hóa học vô cơ (tập 2). NXBGD, 1999.
7. Trần Ngọc Mai. Phân tích nhanh bằng complexon. NXBKHKT,2000. 8. Trần Ngọc Mai. Truyện kể 109 nguyên tố hóa học. NXBGD, 2006.
9. Từ Văn Mạc, Nguyễn Trọng Biểu. Thuốc thử hữu cơ. NXBKHKT, 1999. 10.Hoàng Nhâm. Hóa học vô cơ (tập 2). NXBGD, 1994.
11.Hồ Viết Quý. Các phương pháp phân tích hiện đại và ứng dụng trong hóa học. NXBĐHQGHN, 1998.
12.Hồ Viết Quý. Các phương pháp phân tích quang học trong hóa học.
NXBĐHQGHN, 1999.
13.Hồ Viết Quý. Cơ sở hóa học phân tích hiện đại (tập 2). NXBĐHSP Hà Nội, 2002.
14.Hồ Viết Quý. Phức chất trong hóa học. NXBKHKT, 2000.
15.Lâm Ngọc Thụ, Đào Hữu Vinh (dịch). Chuẩn độ phức chất. NXBKHKT, 2001
16.Nguyễn Đức Vận. Hóa học vô cơ (tập2) - Các kim loại điển hình.
NXBKHKT,2006.