thời gian
Lấy 5ml dung dịch KI 1mg/l, 1ml dung dịch NaNO2 0,1M, 1ml dung dịch HCl 2M, 3ml dung dịch fucsin bazơ, lắc đều dung dịch, hoà dung dịch thu được bằng dung dịch NaOH 2M. Thêm 5ml dung dịch đệm có pH = 4. Tiến hành chiết hợp chất màu 3 lần, mỗi lần bằng 5ml dung môi hữu cơ. Dịch chiết thu được định mức thành 25ml rồi đo A của dung dịch theo thời gian (tính từ sau khi chiết xong): 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40 phút.
2.3.3.8. Lập đường chuẩn
Tổng hợp tất cả các điều kiện tối ưu mà chúng tôi đã khảo sát được, chúng tôi tiến hành xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc A vào lượng iot.
2.3.3.9. Khảo sát ảnh hưởng của một số cation và anion đến phản ứng
Sử dụng các kết quả đã khảo sát được trong các thí nghiệm trên, chúng tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số cation và anion đến phản ứng. Phương pháp nghiên cứu của chúng tôi dựa vào nguyên tắc cố định các điều kiện tối ưu của phản ứng, thêm dần các yếu tố gây ảnh hưởng vào rồi tìm sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của dung dịch theo hàm lượng yếu tố gây ảnh hưởng thêm vào A = f (yếu tố ảnh hưởng).
Từ đó biện luận tìm được ở tỷ lệ nào thì yếu tố lạ gây ảnh hưởng cho phản ứng và tìm biện pháp loại trừ.
Chƣơng 3
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN
Các kết quả ghi trong các bảng là kết quả trung bình của 3 lần đo
3.1. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN SỰ CHIẾT THUỐC THỬ FUCSIN BAZƠ BẰNG CÁC DUNG MÔI
Fucsin bazơ là phân tử phân cực nên nó không bị chiết bởi các dung môi hữu cơ không phân cực như Benzen, Tetracloruacacbon… khi chiết Fucsin bazơ bằng tetracloruacacbon (CCl4), pha hữu cơ hoàn toàn không có màu ở tất cả các giá trị pH khảo sát, chứng tỏ Fucsin bazơ không bị chiết bởi CCl4. Khi dung môi hữu cơ là Clorofom (CHCl3), pha hữu cơ chiết được không có màu ở các pH trừ ở giá trị pH = 2, dịch chiết có màu hồng nhạt. Đối với dung môi chiết là diclometan và 1,2 - đicloetan, dịch chiết có màu hồng đậm ở pH 2, ở các pH khảo sát còn lại, dịch chiết có mầu hồng rất nhạt. Khi chiết bằng hỗn hợp dung môi diclometan: clorofom với các tỷ lệ theo thể tích là 1:4; 1:3; 1:2; 1:1; 2:1; 3:1; 4:1 thì cũng chỉ ở pH = 2 lớp chiết mới có màu hồng còn trong môi trường pH từ 3 đến 6 lớp chiết hầu như không có màu. Sự chiết fucsin bazơ bằng các dung môi hữu cơ phân cực phụ thuộc vào pH dung dịch nước được ghi trên các bảng từ 3.1 đến3.3.
Bảng 3.1: Giá trị A của dịch chiết Fucsin Bazơ bằng CHCl3 ở các pH khác nhau của dung dịch nƣớc
pH 1 2 3 4 5 6
A551nm 0,019 0,040 0,018 0,016 0,018 0,020
Các số liệu ghi trong bảng 3.1 cho thấy, trong khoảng pH khảo sát (từ 1 đến 6) thuốc thử fucsin bazơ hầu như không bị chiết bởi CHCl3 vì các giá trị độ hấp thụ quang A đều nhỏ (trừ ở pH = 2 dung dịch có màu hơi hồng nhạt). Với kết quả này cho thấy nếu chiết bằng CHCl3 thì thuốc thử fucsin bazơ dư không bị chiết, như vậy thuốc thử dư không ảnh hưởng đến quá trình phân tích khi chiết hợp chất màu.
Bảng 3.2: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng CH2Cl2 ở các pH khác nhau của dung dịch nƣớc
pH 1 2 3 4 5 6
A537nm 0,102 0,196 0,022 0,039 0,045 0,036
Các số liệu ghi trong bảng 3.2 cho thấy, trong khoảng pH từ 3 đến 6 thuốc thử hầu như không bị chiết nên nếu tiến hành thí nghiệm trong khoảng pH này, thuốc thử dư không gây ảnh hưởng, còn ở pH từ 1 đến 2 thì fucsin bazơ có bị chiết vì vậy không nên tiến hành thí nghiệm ở các giá trị pH này.
Bảng 3.3: Giá trị A của dịch chiết fucsin bazơ bằng 1,2 - dicloetan (C2H4Cl2) ở các giá trị pH khác nhau của dung dịch nƣớc
pH 1 2 3 4 5 6
A539nm 0,056 0,159 0,044 0,047 0,048 0,046
Các số liệu ghi trong bảng 3.3. cho thấy fucsin bazơ bị chiết bởi dung môi 1,2- dicloetan ở pH = 2 và ở khoảng pH 3-6 thuốc thử gần như không bị chiết. Ta chỉ nên thực hiện các thí nghiệm trong khoảng pH 3 - 6 thì lượng thuốc thử dư không gây ảnh hưởng cho quá trình phân tích.
Chúng tôi dùng dung môi chiết là hỗn hợp CH2Cl2: CHCl3 theo các tỷ lệ về thể tích là 1: 4; 1: 3; 1: 2; 1:1; 2:1; 3: 1 và 4: 1. Kết quả cũng cho thấy chỉ ở pH = 2 lớp chiết mới có màu hơi hồng, còn ở các giá trị pH khác lớp chiết hầu như không màu.
Với kết quả thí nghiệm trên khi chiết hợp chất liên hợp Fucsin- bazơ - iot có thể dùng các dung môi trên nhưng tiến hành ở pH trong khoảng 3 - 6 thì lượng thuốc thử dư không gây ảnh hưởng gì cho quá trình phân tích.
3.2. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG pH CỦA MÔI TRƢỜNG NƢỚC ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH HỢP CHẤT MÀU LIÊN HỢP GIỮA FUCSIN BAZƠ VỚI IOT
Thí nghiệm được tiến hành như trình bày ở mục 3.2 chương 2 và thu được các kết quả như sau:
* Dùng dung môi chiết là Clorofom, độ hấp thụ quang của dung dịch chiết được đo ở bước sóng 551nm, kết quả đo được ghi trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - Iot trong Clorofom ở các pH khác nhau trong môi trƣờng nƣớc
pH 1 2 3 4 5 6
A551nm 0,159 0,218 0,246 0,246 0,246 0,246
Các số liệu ghi trong bảng 3.4 cho thấy, ở giá trị pH 1 - 2 độ hấp thụ quang của dịch chiết nhỏ, điều này có thể giải thích như sau: trong khoảng pH này dung dịch có độ axit cao nên thuốc thử Fucsin bazơ ở dạng cation còn ít, tác động phân cực của nó đối với phân tử iot ít nên hợp chất màu liên hợp tạo thành còn ít. Ở pH 3 - 6 giá trị độ hấp thụ quang A đo được gần bằng nhau, chứng tỏ ở các giá trị pH này Fucsin bazơ nằm ở dạng cation hết, chúng phân cực toàn bộ các phân tử iot để tạo thành hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ -iot.
Kết hợp với kết quả khi khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự chiết của thuốc thử ở trên, chúng tôi thấy ở pH từ 3 - 6 iot tạo hợp chất màu liên hợp hết với Fucsin bazơ, hợp chất này bị chiết bởi CHCl3, nhưng thuốc thử dư không bị chiết. Điều này rất thuận lợi cho quá trình phân tích, chúng tôi chọn pH = 4 để khảo sát các yếu tố tiếp theo. Để bảo đảm giá trị pH này trong các thí nghiệm chúng tôi dùng dung dịch đệm.
* Nếu chiết bằng dung môi diclometan, độ hấp thụ quang của dịch chiết đo tại bước sóng cực đại 537nm, còn nếu dùng dung môi là 1,2 -dicloetan thì đo tại 539nm. Kết quả được ghi trong bảng 3.5 và 3.6.
Bảng 3.5: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - Iot trong diclometan từ môi trƣờng nƣớc ở các giá trị pH khác nhau
pH 1 2 3 4 5 6
A537nm 0,174 0,238 0,271 0,271 0,269 0,270
Bảng 3.6: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot trong 1, 2 - dicloetan ở các pH khác nhau của môi trƣờng nƣớc
pH 1 2 3 4 5 6
A539nm 0,150 0,205 0,234 0,235 0,234 0,235
Các giá trị ghi trong bảng 3.5 và 3.6 cho thấy dùng dung môi chiết là diclometan và 1 - 2 dicloetan trong môi trường có pH 3 - 6 iot cũng tạo hợp chất màu liên hợp hết với Fucsin bazơ. Ta có thể dùng các dung môi này để chiết tách hợp chất màu ra khỏi dung dịch và loại trừ các ảnh hưởng khác.
3.3. PHỔ HẤP THỤ CỦA HỢP CHẤT MÀU FUCSIN BAZƠ - IOT
Các thí nghiệm được chuẩn bị như trong mục 3.3 của chương 2
Chúng tôi đã tiến hành ghi phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot trong dịch chiết bằng các dung môi như Clofom, diclometan, 1 - 2 dicloetan.
Các đường biểu diễn phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp Fucsin bazơ - iot chiết trong các dung môi thì có cực đại hấp thụ khác nhau (chiết bằng CHCl3 thì max = 551nm, chiết bằng CH2Cl2 thì max = 537nm, còn bằng C2H4Cl2 thì max = 539nm) nhưng từng loại dung môi với các nồng độ iot khác nhau đều có cùng một cực đại hấp thụ. Điều đó chứng tỏ hợp chất màu có thành phần không đổi và có độ bền màu tốt, điều này rất có lợi cho phép phân tích.
Dưới đây chúng tôi trình bày 1 phổ hấp thụ của hợp chất màu liên hợp giữa Fucsin bazơ với iot khi chiết bằng diclometan. Khi dùng các dung dịch iot có nồng độ khác nhau. Mặc dù nồng độ iot bằng bao nhiêu các phổ hấp thụ đều có 1 dạng và có cực đại hấp thụ max = 537nm.
Hình 3.1: Phổ hấp thụ của hợp chất màu Fucsin bazơ - iot ở các nồng độ iot khác nhau đƣợc chiết bằng diclometan.
3.4. KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG AXIT HCl LÊN PHẢN ỨNG
Phản ứng oxi hoá I-
thành I2 bằng NO2- thực hiện trong môi trường axit. NO2
-
+ 2H+ + 2I-NO + H2O + I2
Vì vậy cần khảo sát để tìm lượng axít tối ưu cần cho sự oxi hoá. Quá trình thí nghiệm được trình bày trong mục 3.4 chương 2.
Dưới đây chúng tôi chỉ trình bày kết quả thí nghiệm thu được và biện luận.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào nồng độ axit HCl trong dung dịch được trình bày ở bảng 3.7 (chiết bằng dung môi 1,2 - dicloetan).
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) vào nồng độ HCl
VHCl 2M (ml) 0 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
A539nm 0,020 0,130 0,210 0,215 0,210 0,205
Các giá trị ghi trong bảng 3.7 cho thấy độ hấp thụ quang của dung dịch tăng. khi tăng lượng HCl 2M từ 0 đến 0,8 (ml). Từ giá trị 0,8 - 2,0ml thì độ hấp thụ quang của dung dịch hầu như không đổi. Điều đó có thể giải thích như sau, ở nồng độ axít thấp chưa đủ để thực hiện phản ứng oxi hoá hết iodua thành I2 tự do. Khi tăng lượng axít lên ≥ 0,8ml HCl 2M lúc này lượng axit đã đủ để oxi hoá toàn bộ iodua thành I2 nên lượng hợp chất màu trong dung dịch ổn định. Chúng tôi chọn lượng axít cần dùng là 1ml HCl 2M.
Sau khi thực hiện phản ứng xong, phải tạo pH của dung dịch nước tối ưu (pH = 4) để thực hiện phản ứng tạo hợp chất màu liên hợp. Muốn vậy phải trung hoà lượng axít dư bằng dung dịch NaOH 2M sau đó mới dùng dung dịch đệm pH = 4 để giữ giá trị pH của dung dịch.
3.5. KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA LƯỢNG CHẤT OXI HOÁ NaNO2 0,1M
Quá trình thí nghiệm được tiến hành như trình bày trong mục 3.5 chương 2.
Kết quả khảo sát trình bày trong bảng 3.8.
Bảng 3.8: Giá trị A của dịch chiết hợp chất màu Fucsin bazơ - iot bằng 1,2 - dicloetan phụ thuộc vào lƣợng chất oxi hoá NaNO2
VNaNO2 0,1M(ml) 0 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6
Các kết quả ghi trong bảng 3.8 chứng tỏ trong điều kiện thí nghiệm (5ml dung dịch KI 1mg/l) thì cần dùng lượng chất oxi hoá NaNO2 0,1M là ≥ 0,8ml là đủ để oxi hoá hết I-
thành I2, lượng dư NaNO2 không ảnh hưởng đến quá trình phân tích. Chúng tôi dùng 1ml dung dịch NaNO2 cho các thí nghiệm khảo sát.
3.6. ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG THUỐC THỬ
Thí nghiệm được pha chế như trong mục 3.6 chương 2.
Kết quả thí nghiệm khi chiết hợp chất màu bằng dung môi 1,2 - dicloetan được ghi trong bảng 3.9.
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thuốc thử Fucsin bazơ
V thuốc thử(ml) 0,5 1 1,5 2 2,5 3
A359nm 0,102 0,115 0,213 0,215 0,214 0,215
Từ các kết quả ở bảng 3.9 cho thấy trong điều kiện thí nghiệm (5ml dung dịch KI 1mg/l) tối ưu thì khi lượng Fucsin bazơ ≥ 1,5ml dung dịch có độ hấp thụ quang lớn nhất và không đổi. Điều này rất hợp lý bởi vì để iot tạo hợp chất màu hoàn toàn với thuốc thử cần phải dùng dư thuốc thử, mặt khác lượng thuốc thử dư lại không bị chiết cùng với hợp chất màu. Để đảm bảo lượng thuốc thử dùng dư nhưng không cần dư quá nhiều, sẽ tốn kém, trong điều kiện thí nghiệm chúng tôi dùng 3ml dung dịch Fucsin bazơ. Tất nhiên tuỳ thuộc vào hàm lượng I-
có trong dung dịch mà ta dùng lượng thuốc thử thích hợp nhưng phải đảm bảo dư nhiều so với lượng iot.
3.7. KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC ĐỘ HẤP THỤ QUANG CỦA HỢP CHẤT MÀU THEO THỜI GIAN THEO THỜI GIAN
Cách pha chế dung dịch và quy trình thí nghiệm được thực hiện như trong mục 3.7 chương 2.
Các kết quả thí nghiệm được trình bày trên hình 3.2.
Hình 3.2: Ảnh hƣởng của thời gian đến độ bền màu của hợp chất màu liên hợp Fucsin -bazơ -iot (dung môi chiết là CHCl3)
Kết quả khảo sát cho thấy khả năng hấp thụ của hợp chất màu liên hợp tạo bởi Fucsin bazơ và iot gần như không đổi trong khoảng 30 phút sau khi chiết, sau đó A giảm dần. Vì vậy phải tiến hành đo trong vòng 30 phút sau khi chiết hợp chất màu. Khảo sát khi chiết bằng dung môi khác như diclometan, 1, 2 - dicloetan cũng cho kết quả tương tự.
3.8. ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
Như trên đã trình bày, phản ứng giữa Fucsin bazơ với iot là phản ứng hấp phụ tương tự như phản ứng giữa hồ tinh bột với iot. Vì vậy nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới phản ứng. Nhiệt độ thấp thì phản ứng xảy ra chậm, nhưng ở nhiệt độ cao thì hợp chất màu bị phân huỷ. Để đảm bảo cho phản ứng xảy ra tốt và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi tiến hành thí nghiệm trong phòng điều hoà nhiệt có nhiệt độ khoảng ~ 200
C.
3.9. LẬP ĐƢỜNG CHUẨN
Sau khi khảo sát tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng, chúng tôi đã rút ra các điều kiện tối ưu khi thực hiện phản ứng. Dựa vào các điều kiện tối ưu đó, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn. Để kiểm tra độ đúng của
đường chuẩn, chúng tôi xây dựng đường chuẩn theo phương pháp thêm tiến hành song song với thí nghiệm xây dựng đường chuẩn.
Chúng tôi xây dựng đường chuẩn với từng loại dung môi chiết. Để xây dựng đường chuẩn, chúng tôi lập thí nghiệm ở điều kiện tối ưu, nhưng lượng dung dịch iot chuẩn tăng dần. Sau khi chiết hợp chất màu, tiến hành đo độ hấp thụ quang của dãy dung dịch ở bước sóng max đối với từng loại dung môi, dung dịch so sánh là dung dịch không có iot. Đường chuẩn là đường biểu diễn A = f (CI
-
). Để lập đường chuẩn, chúng tôi tiến hành như sau:
Dùng dung môi chiết là Clorofom. Chúng tôi xây dựng đường chuẩn ở hai khoảng nồng độ I-: 0,001 - 0,1 mg/l và từ 1 đến 9mg/l.
* Đường chuẩn 1: Dùng dung dịch KI 1mg/l.
Bảng 3.10: Sự phụ thuộc giá trị A vào nồng độ iot
CI- (mg/l) 0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28 0,32 0,36 A551nm DD so sánh 0,04 0,081 0,13 0,17 0,21 0,25 0,29 0,34 0,38 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 Y = A + B * X
Parameter Value Error
--- A -0.00131 0.00227 B 1.05708 0.01006 --- R SD N P ---