Quang phổ hồng ngoại là nguồn thông tin quan trọng về cấu tạo, vai trò và mức độ thay đổi của các phân tử khi nó tham gia phối trí đạo phức, về sự đối xứng của cầu phối trí và độ bền liên kết kim loại - phối tử.
1.7.2. Phơng pháp phổ hấp thụ electron [24]
Khi phân tử hấp thụ bức xạ tử ngoại hoặc khả kiến thì những electron hoá trị của nó bị kích thích và chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích có mức năng lợng cao hơn. Đờng cong biểu diễn sự biến đổi của độ hấp thụ ánh sáng theo bớc sóng đợc gọi là phổ hấp thụ electron.
1.7.2.1. Các kiểu chuyển mức electron trong phân tử phức chất
- Chuyển mức trong nội bộ phối tử: sự chuyển electron từ orbital này sang một orbital khác trong phối tử đợc gọi là sự chuyển nội phối tử .
Sự chuyển n → σ*: Các electron chuyển từ các AO không liên kết lên các
AO σ* phản liên kết còn trống. Sự chuyển mức này thờng gặp trong các phối tử có
cặp electron không liên kết nh H2O, amin …
Sự chuyển n → π* (dải R): Các electron chuyển từ các AO không liên kết
lên các AO π* phản liên kết còn trống. Sự chuyển này đặc trng đối với các phối tử có liên kết và có cặp electron tự do nh các phối tử chứa nhóm C = O =; C = S và thờng gây ra các cực đại hấp thụ trong vùng tử ngoại gần. Ví dụ: dải ở vị trí 270,5;
265,8nm quy gián n →π* ở thiosemicacbazon citronellal và phức chất của nó với
Cu(II); Ni(II) [24].
Sự chuyển n → π∗ (dải R): các electron chuyển từ các AO π không liên kết lên các AO π* phản liên kết còn trống. Sự chuyển này đặc trng đối với các phối có liên kết đôi và có cặp electron tự do nh các phối tử chứa nhóm C = O; C = S và thờng gây ra các cực đại hấp thụ trong vùng tử ngoại gần. Ví dụ dải ở vị trí 270,5;
265,8nm qui dán n → π* ở thiosemicacbazon citronellal và phức chất của nó với
Cu (II), Ni(II) [24].
Sự chuyển π→ π∗ (dải K): các electron chuyển từ các AO π lên các AO π*
phản liên kết. Sự chuyển này hấp thụ ánh sáng ở vùng trông thấy và tử ngoại gần, thờng đặc trng đối với các phối tử chứa liên kết đôi C = C nh olefin, vòng benzen
hay hệ thống enon. Ví dụ dải ở vị trí 201,8; 201,0; 228,3; 233,8; 234,6nm qui dán π→π* ở thiosemicacbazon citronellal và phức chất của nó với Cu (II), Ni(II) [24].
Bớc chuyển n →π* (dải R) và π→π* dải (K) khác biệt nhau ở cờng độ hấp thụ và đặc biệt khác nhau về ảnh hởng của dung môi. Khi tăng độ thấm điện môi (độ phân cực) của dung môi thì dải n →π* chuyển dịch về phía sóng ngắn, còn dải π→π* chuyển dịch về phía sóng dài.
- Sự chuyển điện tích:
Sự chuyển dời electron từ orbital phân tử đợc tập trung chủ yếu trên phối tử (σlk và πlk) đến các obital không liên kết đợc tập trung chủ yếu trên nguyên tử
trung tâm đợc gọi là sự chuyển với sự mang điện tích từ phối tử đến kim loại (L →
M). Ví dụ dải ở vị trí 323,4nm qui dán d → π* ở phức chất của thiosemicacbazon
citronellal với Ni (II) [24].
Sự chuyển dời các electron kích thích từ orbitan không liên kết hoặc phản liên kết đợc tập trung chủ yếu trên nguyên tử kim loại đến các orbital phản liên kết đợc tập trung chủ yếu trên phối tử đợc gọi là sự chuyển với mang điện tích từ kim loại đến phối tử (M → L).
Do hấp thụ mạnh bức xạ vùng trông thấy và tử ngoại gần, các dải chuyển diện tích từ kim loại đến phối tử (M → L).
- Sự chuyển d - d:
Sự chuyển electron giữa các mức d của nguyên tử trung tâm bị tách bởi tr- ờng phối tử đợc gọi là sự chuyển d - d. Các dải hấp thụ không kiểu chuyển này th- ờng nằm trong vùng hồng ngoại gần, nhìn thấy và tự ngoại. Chính sự chuyển dời e này đã gây ra màu sắc của phức chất kim loại chuyển tiếp. Thực tế vùng này phân bố từ 3.104 - 104 cm-1. Ngoài ra, cũng còn có một số sự chuyển d - d nằm ngoài khoảng này. Sự phát triển các vạch cuối khá khó khăn vì tần số nhỏ thờng không nhìn thấy đợc bằng thực nghiệm. ở tần số cao hơn cho đến 5.104cm-1 các vạch hấp thụ lại bị che phủ bởi các vạch khác mạnh hơn của sự chuyển điện tích và bởi các vạch nội phối tử. Dải chuyển d- d thờng nằm trong vùng khả kiến và thờng rộng.
Để giải thích tốt nhất quang phổ của phức chất kim loại chuyển tiếp (không tính đến tơng tác AO - spin) và các yếu tố khác ngời ta sử dụng giản đồ năng lợng orgel hoặc Tanabe - Sugano.
1.7.2.2. Phổ hấp thụ electron của phức chất Fe(III) [24]Đối với Fe (III) giản đồ Orgel đợc biểu diễn trên hình1.6: Đối với Fe (III) giản đồ Orgel đợc biểu diễn trên hình1.6:
Hình 1.6: Giản đồ Orgel của Fe3+. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong trờng phối trở yếu, ở trạng thái cơ bản mỗi electron sẽ chiếm một obitan d, số electron độc thân là cực đại và độ bội spin 2S + 1 = 2 x (5/2) + 1 = 6; tơng ứng với số hạng 6A1g. Dễ dàng nhận thấy rằng mọi sự thay đổi trong cách sắp xếp electron đều dẫn đến sự cặp đôi electron, do đó làm giảm độ bội spin của hệ. Vì vậy tất cả các số hạng kích thích đều có độ bội spin nhỏ hơn 6, nói cách khác đối với trờng hợp này mọi sự chuyển mức đều bị cấm về spin. Mặt khác, trong các phức chất bát diện có tâm đối xứng, mọi sự chuyển mức lại bị cấm theo Laporte. Nh vậy, trong trờng hợp này các chuyển mức bị cấm 2 lần, do đó chúng
không thể xảy ra hoặc xảy ra với xác suất bé, hệ số hấp thụ mol ε nằm trong
khoảng 10-2 ữ 10-3 (Bảng 1.5).
Bảng 1.5. Mối quan hệ giữa hệ số hấp thụ mol và khả năng xảy ra sự chuyển mức.
Dạng chuyển mức ε (l.cm—mol-1)
- Cho phép về spin và cấm theo Laporte
- Cho phép về spin, bị cấm theo Laporte nhng có tích đến sự trộn lẫn dp.
- Cho phép về spin và cho phép theo Laporte
10 5.102
104 ữ 106
Chuyển mức chuyển diện tích 103 ữ 104
Thật vậy, hầu hết các hợp chất của Fe(III) đều có màu rất nhạt. Một đặc điểm quan trọng trên phô của Fe(III) là tuy có cờng độ bé nhng các dãi hấp thụ đều rất gọn và sắc nét.
Điều này đợc giải thích bằng độ dốc bé của các đờng biểu diễn năng lợng của các số hạng trên đồ thị Tanebe - Sugano (hình 4) và đồ thị orgel (hình 1). Khi độ dốc càng bé thì năng lợng của số hạng càng ít phụ thuộc vào lực trờng phối trở
biến đổi một lợng ∆ (10Dg), năng lợng của số hạng chỉ biến đổi một lợng ∆ε
bé, kéo theo biến thiên số sóng của các bức xạ bị hấp thụ ∆∇ cũng bé, nghĩa là
giải hấp thụ hẹp. Quan hệ giữa các đại lợng này đợc trình bày trên hình 1.7.
Hình 1.7: Quan hệ giữa độ dốc của đờng biểu diễn năng lợng của số hạng và biến thiên số sóng của ánh sáng bị hấp thụ (tức là độ rộng của giải hấp thụ).
Chơng 2
Kỹ thuật thực nghiệm
2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu2.1.1. Dụng cụ. 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 trớc khi tiến hành thí nghiệm.
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu.
+ Cân phân tích điện tử Sartorius.
+ Máy đo pH Orion – 420 (Mỹ) đợc chuẩn hoá bằng các dung dịch chuẩn có pH = 4,00 và pH = 7,00 hàng ngày trớc khi đo.
+ Máy ghi phổ tự động Agilent 8453, máy đo mật độ quang Sphectrophotometer 6300- Zenway, cuvet thạch anh có bề dày 1,001cm.
+ Máy chụp phổ hồng ngoại VERTEX 70 (BRUKER).
+ Tính toán và xử lý số liệu bằng chơng trình MS - Excel và phần mềm đồ hoạ Matlab 7.2.
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 hai lần.
2.2.1. Dung dịch gốc Fe3+ (10-3M) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cân chính xác 0,270g FeCl3.6H2O kim loại tinh khiết trên cân phân tích,
bình định mức một lít, lắc đều, rồi định mức đến vạch ta đợc dung dịch Fe3+ 10-3M.
Các dung dịch Fe3+ có nồng độ bé hơn đợc pha từ dung dịch này. Nồng độ dung
dịch Fe3+ đợc kiểm tra lại nồng độ bằng phơng pháp chuẩn độ complexon với
EDTA 0,1M dùng chỉ thị axit sufosalixilic.
2.2.2. Dung dịch gốc Streptomycin (10-3M)
Cân chính xác 0,1457g streptomycin, sau đó hoà tan hoàn toàn bằng nớc cất, chuyển vào bình định mức 1 lít, tráng cốc, thêm nớc cất hai lần tới vạch, lắc kĩ
ta đợc dung dịch chuẩn streptomycin (10-3M). Các dung dịch có nồng độ thấp hơn
đợc pha loãng trớc khi dùng.
2.2.3. Dung dịch NaOH (1M)
Cân 4g NaOH, hoà tan hết trong cốc thuỷ tinh, chuyển vào bình định mức 100 ml và định mức tới vạch bằng nớc cất hai lần, lắc kĩ ta đợc dung dịch NaOH (1M). Các dung dịch có nồng độ thấp hơn đợc pha loãng trớc khi dùng.
2.2.4. Dung dịch hoá chất khác
Dung dịch NaNO3 1M sử dụng để điều chỉnh lực ion à = 0,1 đợc pha chế
bằng cách cân chính xác một lợng NaNO3 theo tính toán ứng với nồng độ 1M, hoà
tan và chuyển vào bình định mức, thêm nớc cất hai lần đến vạch và lắc đều.
Các dung dịch sử dụng để điều chỉnh pH: NaOH và HNO3 với các nồng độ
khác nhau đợc pha chế từ lợng cân và thể tích tơng ứng.
2.3. Cách tiến hành thí nghiệm 2.3.1. Chuẩn bị mẫu phân tích
Mẫu thịt cần phân tích đợc thái nhỏ, nghiền mịn, trộn đều và cân 1 lợng a = 20g cho vào máy xay sinh tố. Thêm 10 ml nớc cất vào và cho máy chạy trong 5 phút. Cho 5 ml axit clohydric 1 M vào và định mức đến 50 ml bằng nớc cất. Đun trong bếp cách thủy sôi trong 10 phút. Để nguội ly tâm lắng cặn, lấy dung dịch n- ớc trong cho vào phễu chiết, thêm 10 ml clorofooc, lắc trong 10 phút sau đó để yên trong 15 phút cho phân lớp hoàn toàn trong phễu chiết rồi tách lấy tớng hữu cơ vào phễu chiết khác, thêm 2 ml NaOH 1M và 4ml thuốc thử sắt (III) trong axit và
nớc cất đến 20 ml. Lắc mạnh trong 30 phút, sau đó để yên trong 20 phút rồi tách lấy phần dung dịch nớc. Dung dịch này dùng để đo mật độ quang, xác định streptomycin ở bớc sóng 525 nm.
2.3.2. Pha dãy chuẩn
Dùng dung dịch gốc tiêu chuẩn của streptomycin sunfat nồng độ 1mg/ml, tính toán lợng phù hợp để pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ 0,1 – 0,5 – 1,0
– 1,5 - 2,0 – 2,5 àg/ml trong các bình định mức có thể tích 20 ml sau đó thủy
phân bằng kiềm, đun cách thủy cho sôi 10 phút, để nguội rồi cho 2 ml dung dịch thuốc thử phèn sắt (III) amoni 1%, định mức bằng nớc cất đến 20 ml rồi để sau 20 phút mới tiến hành đo.
2.3.3. Mẫu trắng
Mẫu trắng phải đợc chuẩn bị cùng một điều kiện nh mẫu phân tích nhng thay thể tích mẫu bằng thể tích nớc cất tơng ứng.
+ Nghiên cứu các điều kiện tối u cho sự thủy phân streptomycin tạo ra
maltol nh : thời gian thủy phân, nhiệt độ, nồng độ NaOH.
+ Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Fe3+ với maltol.
+ Nghiên cứu các điều kiện tối u cho sự tạo phức nh: thời gian tạo phức tối - u (tt), pH tối u (pHt), nồng độ thuốc thử tối u... (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Xác định thành phần, cơ chế phản ứng và các tham số định lợng của phức (hệ số hấp thụ phân tử, hằng số bền điều kiện...), khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer.
+ áp dụng kết quả nghiên cứu vào việc xác định d lợng streptomycin trong thịt lợn.
2.3.4. Tiến hành thử
+ Đặt sóng đo và bật máy chạy cho ổn định (5 phút).
+ Đo mật độ quang của mẫu chuẩn và mẫu phân tích ở bớc sóng 525 nm bằng cuvét có chiều dày 1 cm. Dùng mẫu trắng ở kênh so sánh làm mẫu so sánh và đo mỗi mẫu 3 lần.
+ Lập đồ thị đờng chuẩn theo hệ tọa độ A – C. Trong đó A là mật độ quang của dung dịch mẫu chuẩn có nồng độ C tơng ứng.
+ Xác định nồng độ Cx của chất phân tích theo đờng chuẩn đã dựng đợc.
2.3.5. Tính kết quả
Hàm lợng của streptomycin trong mẫu phân tích đợc tính theo công thức sau : 0 . x C V C a = Tính bằng mg/kg Trong đó: a là lợng mẫu cân V là thể tích pha mẫu (V=25ml) 2.4. Xử lý các kết quả thực nghiệm
+ Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Fe3+, thuốc thử maltol đợc xử lý
bằng phần mềm đồ hoạ Matlab 7.2.
+ Cơ chế phản ứng tạo phức, phơng trình đờng chuẩn và các tham số định l- ợng của phức đợc tính toán, xử lý trên máy tính bằng chơng trình descriptive statistic, regression trong phần mềm Ms - Excel.
Chơng 3
Kết quả thực nghiệm và thảo luận
3.1. Nghiên cứu sự tạo phứC TRONG hệ Fe3+- MalTOL.
3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức.
Chúng tôi tiến hành khảo sát phổ hấp thụ electron của thuốc thử maltol,
phức Fe3+- maltol ở các điều kiện tối u, bằng cách chuẩn bị các dung dịch trong
các bình định mức 25ml nh sau: Chuẩn bị các dung dịch:
Dung dịch so sánh: CMaltol = 6.10-3 M, CNaCl = 0,1 M Dung dịch phức Fe3+- maltol ở pH=0,9
CFe3+ = 3.10-3 M, CMaltol = 6.10-3 M, CNaCl = 0,1 M.
Tiến hành đo phổ hấp thụ electron của phức Fe3+-maltol trên thiết bị máy
đo, kết quả đợc trình bày trong bảng 3.1 và hình 3.1:
Bảng 3.1: Số liệu phổ hấp thụ electron của phức Fe3+- maltol ( l=1,001cm, à =0,1pH=5,30) λ(nm) Ai λ(nm) Ai λ(nm) Ai 250 -0,132 355 0,135 455 0,031 255 -0.112 360 0,112 460 0,035 260 -0,100 365 0,109 465 0,037 265 -0,084 370 0,094 470 0,069 270 -0,045 375 0,089 475 0,113 275 -0,028 380 0,078 480 0,185 280 0,004 385 0,061 485 0,197 285 0,015 390 0,055 490 0,213 290 0,032 395 0,052 495 0,224 300 0,043 400 0,500 500 0,232 305 0,078 405 0,049 505 0,241 310 0,098 410 0,046 510 0,254 315 0,105 415 0,044 515 0,260 320 0,123 420 0,043 520 0,261 325 0,134 425 0,042 525 0,261 330 0,140 430 0,039 530 0,232 335 0,132 435 0,036 535 0,221 340 0,112 440 0,029 540 0,213 345 0,117 445 0,022 545 0,198
350 0,121 450 0,029 550 0,123 Phổ hấp thụ của phức và thuốc thử đợc trình bày trên hình 3.1 và hình 3.2:
Hình 3.1: Phổ hấp thụ electron của phức đơn ligan Fe (III) Maltol.–
Bảng 3.2: Bớc sóng hấp thụ cực đại của maltol và phức đơn ligan Fe(III) maltol
–
Dung dịch nghiên
cứu λmax(nm) ∆λmax(nm) ε Ai (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Maltol 505
20 1496,6 0,0898
Fe3+- Maltol 525 4355 0,2613
Từ bảng 3.2 và hình 3.1; 3.2 chúng tôi rút ra các nhận xét: - Có hiện tợng tạo phức trong dung dịch.
- Phức Fe3+ - matol có sự chuyển λmax về vùng sóng dài hơn so với thuốc thử maltol. Khi có mặt của Fe3+ dù sự dịch chuyển λmax không nhiều nhng giá trị mật độ quang đã tăng lên 2,91 lần. Từ đó cho thấy có thể dùng Fe3+ cho phép phân tích trắc quang xác định maltol.
Phổ của phức Fe3+- maltol hấp thụ cực đại ở bớc sóng cực đại λmax = 523nm, nên chúng tôi chọn λmax = 525nm làm bớc sóng đo để nghiên cứu các quá trình tiếp theo.
3.1.2. Nghiên cứu điều kiện ảnh hởng đến sự thuỷ phân streptomycin
Chúng tôi tiến hành khảo sát phổ hấp thụ electron của phức Fe3+ - maltol
bằng cách chuẩn bị các dụng dịch streptomycin gốc (5.10-3M) trong các bình định
mức 25ml, sau đó thuỷ phân bằng kiềm, đun cách thuỷ cho sôi 10 phút, để nguội
rồi cho 2ml dung dịch thuốc thử sắt (III) (10-3M), định mức bằng nớc cất đến
25ml. Đo mật độ quang sau 20 phút.
3.1.2.1. ảnh hởng của nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân Streptomycin.Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân