KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.2.3. Nghiờn cứu cỏc điều kiện tối ưu chiết phức đaligan PAN– Co(III) CHCl2COO-
Co(III)- CHCl2COO-
3.2.3.1. Khảo sỏt sự phụ thuộc mật độ quang của phức đa ligan vào pH
Chuẩn bị cỏc dung dịch trong bỡnh định mức 10ml: Dung dịch so sỏnh PAN: CPAN= 2,0.10-5M.
Dung dịch phức PAN- Co(III)- CHCl2COO-
CCo(II)=2,0.10-5M; CPAN=2,0.10-5M; CKIO4=10-4M; CCHCl2COO- = 0,2 M.
Tiến hành điều chỉnh pH của dung dịch thuốc thử và phức tới cỏc giỏ trị khỏc nhau rồi chiết cỏc dung dịch này vào 5,0ml dung mụi MIBX và tiến hành đo mật độ quang dung dịch chiết (so với dịch chiết của thuốc thử PAN ở pH tương ứng) tại λ=622,5nm. Kết quả được trỡnh bày trong bảng 3.2.3.1 và hỡnh 3.2.3.1
Bảng 3.2.3.1: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Co(III)-
CHCl2COO- vào pH
2,00 0,337 4,10 0,421 2,20 0,408 4,30 0,42 2,80 0,421 4,50 0,418 3,20 0,423 5,00 0,415 3,60 0,425 5,50 0,412 3,70 0,427 6,00 0,411 3,90 0,424 6,50 0,398
Hỡnh 3.2.3.1: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Co(III)- CHCl2COO- vào pH
Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức đa ligan vào pH chỳng tụi cú một số nhận xột:
- Khi chiết phức đa ligan PAN- Co(III)- CHCl2COO- thỡ dịch chiết cú mật độ quang tăng dần từ theo pH chiết, đạt cực đại và ổn định ở khoảng pH = 3,20 ữ
4,50 sau đú bắt đầu giảm khi pH > 4,5. Do vậy khoảng pH chiết tối ưu là 3,20
ữ 4,50 cỏc phộp đo nghiờn cứu chiết phức được thực hiện ở pH= 3,70.
- Chỉ cú một khoảng pH chiết phức tối ưu, nghĩa là chỉ cú một phức được tạo thành trong dung dịch.
- Phức được chiết ở vựng cú pH thấp, điều này cho phộp giảm sai số gõy ra do hiện tượng thuỷ phõn, do tạo phức dạng polime và phức đa nhõn của ion trung tõm, từ đú làm tăng độ chọn lọc và độ chớnh xỏc của phộp phõn tớch chiết- trắc quang xỏc định Coban vỡ chỉ cú phức bền mới tồn tại trong mụi trường cú pH thấp.
3.2.3.2. Khảo sỏt thời gian lắc chiết và thời gian đo mật độ quang sau khi chiết
Chuẩn bị trong cỏc bỡnh định mức 10ml:
Dung dịch so sỏnh PAN: CPAN = 2,0.10-5 M; pH =3,70
Dung dịch phức đa ligan PAN – Co(III)-CHCl2COO-; pH = 3,70 CCo(II)=2,0.10-5M; CPAN=2,0.10-5M; CKIO4=1,0.10-4M; CCHCl2COO- = 0,2M Tiến hành chiết 5,0ml dung dịch phức bằng 5,0ml dung mụi MIBX, đo mật độ quang cỏc dịch chiết phức tại λ = 622,5nm ở cỏc thời điểm lắc chiết khỏc nhau chỳng tụi thu được kết quả ở bảng 3.2.3.2a và hình 3.2.3.3.
Bảng 3.2.3.2a: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian lắc chiết
t(phỳt) 2 3 4 5 7 9 15 20
Hỡnh 3.2.3.2a: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Co(III)-CHCl2COO-
vào thời gian lắc chiết
Dựa vào kết quả trờn chỳng tụi thấy thấy sau 5 phỳt lắc chiết thỡ mật độ quang thu được là lớn nhất.
Tiến hành đo mật độ quang của dịch chiết (đo so với dịch chiết thuốc thử PAN tại cỏc thời điểm tương ứng) ở cỏc khoảng thời gian sau khi chiết khỏc nhau, kết quả được trỡnh bày ở bảng 3.2.3.2b và hỡnh 3.2.3.2b:
Bảng 3.2.3.2b: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian sau khi chiết
t (phỳt) 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 70
Hỡnh 3.2.3.2b: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Co(III)-CHCl2COO-
vào thời gian sau khi chiết
Từ đồ thị ta thấy: Mật độ quang của phức tăng dần và bắt đầu hằng định sau thời gian là 20 đến 30 phỳt kể từ thời điểm chiết và khụng thay đổi trong 1,5 giờ tiếp theo, vỡ vậy trong quỏ trỡnh tiếp theo chỳng tụi tiến hành đo mật độ quang sau thời gian khoảng 25 phỳt.
3.2.3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đa ligan vào nồng độ
CHCl2COO-
Chuẩn bị trong cỏc bỡnh định mức 10ml:
Dung dịch so sỏnh PAN: CPAN = 2,0.10-5 M, pH =3,70
Dung dịch phức đa ligan PAN - Co(III) - CHCl2COO-, pH = 3,70: CCo(II)=2,0.10-5M; CPAN=2,0.10-5M; CKIO4=10-4M; CCHCl2COO- thay đổi,
Tiến hành chiết cỏc dung dịch phức này bằng 5,0ml dung mụi MIBX, đo mật độ quang cỏc dịch chiết phức tại λ = 622,5 nm,(đo so với dịch chiết thuốc thử PAN). Kết quả được trỡnh bày ở bảng 3.2.3.3 và hỡnh 3.2.3.3:
Bảng 3.2.3.3: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN- Co(III)- CHCl2COO- vào nồng độ CHCl2COO-
CCHCl2COO- (M) CHCl COO 2 4 ( ) .10 Co III C C − ∆A 0,05 0,25 0,308 0,075 0,375 0,352 0,10 0,50 0,397 0,125 0,627 0,419 0,15 0,75 0,421 0,175 0,875 0,424 0,20 1,00 0,427 0,25 1,25 0,425 0,30 1,5 0,423 0,35 1,75 0,420 0,40 2,00 0,409
Hỡnh 3.2.3.3 : Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN- Co(III)- CHCl2COO- vào tỉ lệ nồng độ CHCl COO 2
( )Co III Co III C C − .104 4 CHCl2COO ( ) .10 Co III C C −
Khi tỉ lệ nồng độ CHCl COO 2 ( ) Co III C C − tăng từ 0 đến 1,00.104 thỡ mật độ quang của phức tăng, Mật độ quang của phức đạt cực đại và ớt thay đổi khi
2CHCl COO CHCl COO ( ) Co III C C −
nằm trong khoảng 0,75.104 ữ 1,5.104, Khi CHCl COO 2
( )Co III Co III C C − > 1,5.104 thỡ
mật độ quang giảm từ đú sự tạo phức tối ưu xảy ra khi CHCl COO 2
( )Co III Co III C C − nằm trong khoảng 0,75.104 ữ 1,5.104
Trong cỏc thớ nghiệm tiếp theo chỳng tụi chọn CHCl COO 2
( )Co III Co III C C − = 1,0.104 khi đú mật độ quang của phức thu được là lớn nhất.
Việc phải sử dụng nồng độ CHCl2COO- rất dư so với nồng độ Co(III) là hoàn toàn hợp lớ vỡ cỏc lớ do sau:
1. Co(III) rất dễ tạo phức, nờn phức đơn ligan giữa PAN và Co(III) cũn cỏc vị trớ phối trớ cũn trống đó được chiếm bởi cỏc phối tử như H2O, Cl-… Vỡ vậy phải dựng CHCl2COO- với nồng độ lớn để cú thể đẩy hoàn toàn cỏc phối tử này ra khỏi phức.
2. CHCl2COO- cú hệ số phõn bố vào dung mụi hữu cơ rất bộ, do vậy khi chiết phức vào dung mụi MIBX thỡ chỉ một lượng nhỏ CHCl2COO- được chiết vào pha hữu cơ, Sử dụng nồng độ CHCl2COO- trong pha nước rất lớn để nồng độ CHCl2COO- trong pha hữu cơ cũng tương đối lớn, việc này cú tỏc dụng làm bền phức trong pha hữu cơ.
3.2.3.4. Khảo sỏt ảnh hưởng của lực ion
Chuẩn bị một dóy dung dịch phức cú nồng độ 2,0.10-5M với cỏc điều kiện tối ưu như trờn nhưng cú nồng độ NaNO3 tăng dần, tiến hành chiết và đo
mật độ quang của cỏc dung dịch này tại cỏc điều kiện tối ưu thu được kết quả ở
bảng 3.2.3.4.
Bảng 3.2.3.4: Kết quả nghiờn cứu ảnh hưởng lực ion đến mật độ quang
STT CPhức CNaNO3 ∆A 1 2,0.10-5 0,1 0,427 2 2,0.10-5 0,5 0,427 3 2,0.10-5 1,0 0,427 4 2,0.10-5 1,5 0,427 5 2,0.10-5 2,0 0,427
Từ kết quả nghiờn cứu chỳng tụi thấy mật độ quang của dung dịch khụng phụ thuộc lực ion, từ đấy chỳng tụi khụng hằng định lực ion trong cỏc thớ nghiệm tiếp theo.
Theo tỏc giả [39] khi nghiờn cứu phức đa ligan trong pha hữu cơ thỡ việc hằng định lực ion là khụng cần thiết vỡ cỏc lớ do sau:
1. Khi sử dụng ligan thứ hai với nồng độ lớn, để hằng định được lực ion thỡ phải dựng ion trơ với nồng độ rất lớn, làm cho lực ion của dung dịch tăng lờn và dẫn đến sự sai lệch định luật tương tỏc khối lượng tớnh theo nồng độ và tớnh theo hoạt độ.
2. Khi chiết phức vào dung mụi hữu cơ thỡ cỏc ion trơ được dựng để hằng định lực ion hầu như khụng bị chiết vào pha hữu cơ ,vỡ vậy nú gần như khụng ảnh hưởng đến mật độ quang của phức trong pha hữu cơ, trong pha hữu cơ nồng độ cỏc cấu tử mang điện tớch rất bộ nờn cú thể xem lực ion trong pha hữu cơ bằng 0.
3.2.3.5. Khảo sỏt dung mụi chiết phức
Chuẩn bị trong cỏc bỡnh định mức 10ml dung dịch phức cú nồng độ 2,0.10-5M và dung dịch PAN 2,0.10-5M ở cỏc điều kiện tới ưu đó chọn.
Tiến hành chiết 5,0ml dung dịch phức bằng 5,0ml cỏc dung mụi hứu cơ khỏc nhau rồi tiến hành ghi phổ hấp thụ phõn tử của cỏc dịch chiết này (so với
dịch chiết của thuốc thử PAN trong cỏc dung mụi hữu cơ tương ứng), ta được phổ ở hỡnh 3.2.3.5.
Hỡnh 3.2.3.5: Phổ hấp thụ phõn tử của phức trong cỏc dung mụi khỏc nhau
(1) Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung mụi MIBX
(2) Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung mụi TPB
(3) Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung mụi clorofom
(4) Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung mụi CacbontetraClorua
Từ phổ hấp thụ trờn chỳng ta rỳt ra được cỏc số liệu về λmax và Amax của phức đa ligan PAN-Co(III)- CHCl2COO- trong cỏc dung mụi hữu cơ khỏc nhau ở bảng 3.2.3.5 (Chỉ xột λmax cú bước súng dài nhất)
1 2 2
3 4 4
Bảng 3.2.3.5: Cỏc thụng số về λmax và Amax của phức đa ligan PAN-Co(III)- CHCl2COO- trong cỏc dung mụi hữu cơ khỏc nhau
STT Dung mụi λmax (nm) Amax
1 Metyl isobutyl xeton (MIBX) 622,5 0,427
2 Tributyl Photphat(TBP) 623 0,372
3 Clorofom 623 0,342
4 CacbontetraClorua 623 0,312
Từ cỏc kết quả trờn chỳng tụi rỳt ra kết luận: Phức nghiờn cứu PAN- Co(III)- CHCl2COO- chiết tốt trong cỏc dung mụi MIBX và TBP. Đặc biệt trong dung mụi MIBX, mật độ quang phức cú giỏ trị lớn nhất. Vỡ vậy, trong quỏ trỡnh nghiờn cứu tiếp theo chỳng tụi sử dụng dung mụi MIBX để chiết phức nghiờn cứu.
3.2.3.6. Xỏc định thể tớch dung mụi chiết tối ưu
Chuẩn bị trong cỏc bỡnh định mức 10ml:
Dung dịch so sỏnh PAN: CPAN = 2,0.10-5 M, pH =3,70
Dung dịch phức đa ligan PAN – Co(III) - CHCl2COO-, pH = 3,70: CCo(II)=2,0.10-5M; CPAN=2,0.10-5M; CKIO4=10-4M; CCHCl2COO- = 0,2 M
Tiến hành đo mật độ quang của phức trong pha nước trước khi chiết (so với dung dịch so sỏnh PAN) ta được giỏ trị ∆A1,Dựng cỏc thể tớch khỏc nhau V1, V2… Vi (ml) MIBX để chiết phức, đo mật độ quang của pha nước sau khi chiết (so với pha nước của sau khi chiết PAN) ta được giỏ trị ∆A2, khi đú hiệu suất chiết ( R%) và được xỏc định theo cụng thức: R(%) = .100
A A A A 1 2 1 ∆ ∆ − ∆
Để chọn thể tớch dung mụi hữu cơ tối ưu (V0 ), chỳng tụi dựng cỏc thể tớch MIBX lần lượt là: 3,0ml; 4,0ml; 5,0ml; 6,0ml; 7,0ml. Thể tớch dung mụi hữu cơ tối ưu là thể tớch ứng với giỏ trị phần trăm chiết lớn và giỏ trị mật độ quang của phức trong dịch chiết là lớn, kết quả được trỡnh bày trong bảng 3.2.2.6
Bảng 3.2.2.6: Sự phụ thuộc phần trăm chiết của phức PAN- Co(III)- vào CHCl2COO- thể tớch dung mụi chiết)
STT VDung mụi (ml) VNước sau khi chiết (ml)
∆A
(Pha hữu cơ sau khi chiết)
∆A
(Pha nước trước khi chiết)
∆A
(Pha nước sau khi chiết)
R(%)1 3 5,1 0,431 0,427 0,018 95,78 1 3 5,1 0,431 0,427 0,018 95,78 2 4 5,1 0,429 0,427 0,012 97,19 3 5 5,0 0,427 0,427 0,004 99,06 4 6 4,9 0,425 0,427 0,003 99,29 5 7 4,8 0,420 0,427 0,002 99,53
Kết quả nghiờn cứu cho thấy: Thể tớch pha nước trước khi chiết và sau khi chiết thay đổi khụng đỏng kể, nờn một cỏch gần đỳng cú thể coi thể tớch pha nước khụng đổi. Hiệu suất chiết tăng lờn khi tăng thể tớch pha hữu cơ. Tuy nhiờn để thuận lợi cho việc tớnh toỏn, trong cỏc thớ nghiệm tiếp theo chỳng tụi sử dụng thể tớch dung mụi hữu cơ bằng thể tớch dung dịch phức, với hiệu suất chiết R% = 99,06 thỡ cú thể xem nồng độ phức trong pha hữu cơ bằng nồng độ phức trong dung dịch nước ban đầu.
3.2.3.7. Sự phụ thuộc phần trăm chiết phức vào số lần chiết
Chuẩn bị cỏc dung dịch tương tự như trờn, sau đú chiết bằng 5,0ml dung mụi MIBX với số lần chiết khỏc nhau:
Chiết một lần bằng cả 5,0ml dung mụi, chiết hai lần mỗi lần dựng 2,5 ml dung mụi, sau khi chiết hết 5,0ml dung mụi đem trộn dịch chiết rồi đo mật độ quang của dịch chiết phức (so với thuốc thử PAN tương ứng) kết quả được trỡnh bày trong bảng 3.2.3.7.
Bảng 3.2.3.7: Sự phụ thuộc phần trăm chiết của phức PAN- Co(III)- CHCl2COO- vào số lần chiết
Số lần chiết ∆A(Pha hữu cơ sau khi chiết) ∆A(Pha nước trước khi chiết) ∆A(Pha nước sau khi chiết) R(%)
2 0,427 0,427 0,002 99,53Từ kết quả nghiờn cứu ta thấy: Sau 2 lần chiết thỡ hiệu suất đạt xấp xỉ