2.1.1. Dụng cụ.
Các dụng cụ thuỷ tinh đo thể tích như pipet, micropipet, buret, microburet, bình định mức, cốc thuỷ tinh, phễu chiết có thể tích khác nhau đều được ngâm rửa kĩ bằng hỗn hợp sunfocromic, tráng rửa bằng nước cất một lần và hai lần.
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu.
+ Máy đo pH Orion – 420 (Mỹ) với tín hiệu 2 số lẻ sau dấu phẩy được chuẩn hoá bằng các dung dịch chuẩn có pH=4,00 và pH= 7,00 hàng ngày trước 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 chương trình MS-Excell, phần mềm đồ hoạ Matlab 6.5
2.2. PHA CHẾ HÓA CHẤT
Tất cả các hoá chất sử dụng trong luận văn đều thuộc loại tinh khiết hoá học hoặc tinh khiết phân tích, nước cất một lần và hai lần.
2.2.1. Dung dịch Y3+ (10-3M).
Cân chính xác 0,1278 gam ôxit Y2O3 cho vào cốc thủy tinh đã thấm ướt bằng nước cất hai lần. Sau đó cho từ từ axit HCl 36% đến dư, sau đó đun nóng trên ngọn lửa đèn cồn (70-800C) để đuổi hết axit dư ra đến khi dung dịch có dạng sệt thì ngừng đun sau 30-40 giây. Cho từ từ nước cất hai lần vào hòa tan chuyển vào bình định mức 1lít, định mức tới vạch bằng nước cất hai lần (nhỏ thêm vài giọt axit để tránh thủy phân)
2.2.2. Dung dịch Metylthymol xanh (MTX) 10-3M
Cân chính xác một lượng thuốc thử MTX loại PA của Trung Quốc trên cân phân tích theo tính toán ứng với nồng độ 10-3M trong thể tích 100ml, sau đó cho vào bình định mức và pha bằng nước cất 2 lần cho đến vạch.
2.2.3. Dung dịch SCN- 10-1M
Dung dịch SCN- được pha chế từ hoá chất NaSCN có độ sạch phân tích của Trung Quốc. Nồng độ chính xác được xác định bằng cách chuẩn độ với dung dịch chuẩn NaOH, chỉ thị phenolphalein.
2.2.4. Các dung dịch khác
Cân chính xác một lượng 37,2200(g) EDTA tinh khiết phân tích(đã được kết tinh lại) hoà tan bằng nước cất hai lần, cho vào bình 1 lit, định mức tới vạch ta được dung dịch EDTA 10-1M.Dung dịch có nồng độ nhỏ hơn được pha từ dung dịch này.
- Dung dịch NaNO3 1M sử dụng để điều chỉnh lực ion µ=0,1 được pha chế
bằng cách cân chính xác 42,9300(g) NaNO3 (PA), hoà tan và chuyển vào bình định mức 500 ml, thêm nước cất hai lần lắc đều rồi định mức đến vạch.
- Pha chế các dung dịch NaOH và HCl ở các nồng độ khác nhau sử dụng để điều chỉnh pH.
- Các dung dịch Al3+, Fe3+, La3+ dùng để nghiên cứu ion cản được pha từ lượng cân trên cân phân tích ứng với các nồng độ khác nhau.
2.3. CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM2.3.1. Dung dịch so sánh 2.3.1. Dung dịch so sánh
Hút chính xác thể tích dung dịch MTX và SCN- cho vào cốc, thêm một thể tích dung dịch NaNO3 1M để giữ lực ion cố định, sau đó thêm nước cất hai lần. Dùng máy đo pH và dung dịch NaOH hoặc HCl thích hợp để điều chỉnh pH cần thiết, chuyển vào bình định mức 10 ml, rửa điện cực, tráng cốc và thêm nước cất hai lần đến vạch.
2.3.2. Dung dịch phức MTX - Y(III)- SCN-
Hút chính xác một thể tích dung dịch Y3+, thêm một thể tích xác định dung dịch MTX, dung dịch SCN- và một thể tích xác định dung dịch NaNO3 để giữ lực ion cố định, thêm nước cất hai lần. Dùng máy đo pH và dung dịch NaOH hoặc HCl thích hợp để điều chỉnh pH cần thiết, chuyển vào bình định mức 10ml, rửa điện cực, tráng cốc và thêm nước cất hai lần đến vạch.
Sau khi chuẩn bị dung dịch khoảng 20 phút tiến hành đo mật độ quang các dung dịch nghiên cứu.
Các dung dịch nghiên cứu được giữ lực ion không đổi. Các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức được xác định như bước sóng tối ưu, khoảng pH tối ưu, thời gian tối ưu...các nghiên cứu về sau được tiến hành ở điều kiện tối ưu này.
2.4. XỬ LÝ CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Cơ chế của phản ứng tạo phức được tính toán theo chương trình cơ chế đã được lập trình bằng chương trình MS – Excel, đồ thị phân bố các dạng tồn tại Y 3+ và MTX được vẽ bằng phần mềm đồ hoạ Matlab 6.5
Hệ số hấp thụ phân tử mol, hằng số bền của phức, phương trình đường chuẩn,... được tính toán và xử lý thống kê bằng chương trình Data - Analyses (Descriptive Statistics; Regression) trong phần mềm MS – Excel.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu điều kiện tạo phức của Y(III) với MTX và SCN-
3.1.1. Phổ hấp thụ của MTX
Cách tiến hành: Chuẩn bị dung dịch MTX trong bình định mức 10 ml có nồng độ CMTX= 4.10-5 M. Đo phổ hấp thụ của dung dịch phức so với nước cất hai lần ở các bước sóng và pH khác nhau. Kết quả thu được ở bảng 3.1 và hình 3.1
Bảng 3.1: Mật độ quang (A) của MTX ở các bước sóng (λ) khác nhau ( l=1,001cm; pH = 7,50; µ = 0,1). λ (nm) ∆Ai λ (nm) ∆Ai λ (nm) ∆Ai 350 0,133 450 0,520 550 0,085 360 0,15 0 460 0,412 560 0,082 370 0,20 5 470 0,293 570 0,072 380 0,269 480 0,200 580 0,068 390 0,336 490 0,170 590 0,060 400 0,395 500 0,136 600 0,058 410 0,46 0 510 0,123 610 0,044 420 0,513 520 0,109 620 0,034 430 0,54 8 530 0,102 630 0,034 440 0,56 1 540 0,092 640 0,031
Kết luận: Tại pH = 7,50 thì phổ hấp thụ electron của MTX có giá trị mật độ quang lớn nhất, ở λmax= 440 nm.
3.1.2. Phổ hấp thụ của phức Y(III) - MTX
Cách tiến hành: Chuẩn bị dung dịch phức Y(III) – MTX trong bình định mức 10 ml với nồng độ Y(III) là 2.10-5 M, nồng độ MTX là 4.10-5M, cố định lực ion bằng dung dịch NaNO3 (µ=0,1). Đo mật độ quang của dung dịch phức
Y(III) – MTX so với mẫu trắng ở các bước sóng khác nhau. Kết quả thu được ở bảng 3.2 và hình 3.1
Bảng 3.2: Mật độ quang (A) của Y(III) - MTX ở các bước sóng (λ ) khác nhau ( l=1,001cm; pH = 7,50; µ = 0,1).
λ (nm) ∆Ai λ (nm) ∆Ai λ (nm) ∆Ai
360 0,146 460 0,245 560 0,480 370 0,163 470 0,265 570 0,506 380 0,194 480 0,280 580 0,512 390 0,200 490 0,286 590 0,493 400 0,20 0 500 0,314 600 0,445 410 0,190 510 0,327 610 0,376 420 0,197 520 0,348 620 0,314 430 0,211 530 0,380 630 0,234 440 0,249 540 0,409 640 0,186
Kết luận: Tại pH = 7,50 thì phổ hấp thụ electron của phức Y(III) - MTX có giá trị mật độ quang lớn nhất, ở λmax=580 nm.
3.1.3: Phổ hấp thụ của phức đa ligan MTX - Y(III) - SCN-
Cách tiến hành: Chuẩn bị dung dịch phức đa ligan MTX – Y(III) - SCN- trong bình định mức 10 ml với nồng độ Y(III) là 2.10-3 M, nồng độ MTX là 4.10-3M, SCN- là 0,05 M, cố định lực ion bằng dung dịch NaNO3 (µ=0,1).
Điều chỉnh pHdd = 7,50 pha bằng nước cất có cùng pH đến vạch. Đo mật độ quang của dung dịch phức Y(III) – MTX so với mẫu trắng (có thành phần như dung dịch phức nhưng không có Y3+) ở các bước sóng khác nhau. Kết quả thu được ở bảng 3.3 và hình 3.1.
Bảng 3.3: Mật độ quang (A) của MTX-Y(III)-SCN- ở các bước sóng (λ) khác nhau ( l=1,001cm; pH = 7,50; µ = 0,1).
λ (nm) ∆Ai λ (nm) ∆Ai λ (nm) ∆Ai
350 0,114 450 0,260 550 0,692
360 0,14 460 0,218 560 0,756