Lấy một lợng chính xác thể tích TiCl4 99,9% d = 1,730g/ml pha thành 100ml dung dịch TiCl4 1M. Sau đó lấy dung dịch TiCl4 1M pha thành 100ml dung dịch TiCl4 10-3M. Nồng độ chính xác đợc chuẩn độ lại bằng EDTA với chỉ thị là Xilen da cam(XO) ở pH = 1.
2.2.2. Dung dịch Metylthymol xanh (MTX) 10-3M
Cân chính xác một lợng 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 và pha bằng nớc cất 2 lần cho đến vạch.
2.2.3. Dung dịch Hiđropeoxit 10-2M và 10-3M
Dung dịch H2O2 đợc pha từ dung dịch H2O2 30% (d =1,112g/ml) loại Pa và đợc chuẩn độ lại bằng dung dịch KMnO4.
2.2.4. Các dung dịch khác
- Dung dịch EDTA
Cân chính xác một lợng EDTA tinh khiết phân tích hoà tan bằng nớc cất hai lần, định mức tới vạch ta đợc dung dịch EDTA 10-3M.
- Dung dịch NaCl 1M sử dụng để điều chỉnh lực ion à=0,1 đợc pha chế
bằng cách cân chính xác một lợng NaCl (PA) theo tính toán ứng với nồng độ 1M, hoà tan và chuyển vào bình định mức, thêm nớc 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 Fe3+, La3+ dùng để nghiên cứu ion cản đợc pha từ lợng cân trên cân phân tích ứng với các nồng độ khác nhau.
2.3. Cách tiến hành thí nghiệm
2.3.1. Dung dịch so sánh
Hút chính xác một thể tích dung dịch MTX và H2O2 cho vào cốc, thêm một thể tích dung dịch NaCl để giữ lực ion cố định, sau đó thêm nớc 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, rửa điện cực, tráng cốc và thêm nớc cất hai lần đến vạch.
2.3.2. Dung dịch phức MTX - Ti(IV)- H2O2
Hút chính xác một thể tích dung dịch Ti4+, thêm một thể tích xác định dung dịch MTX, dung dịch H2O2 và một thể tích xác định dung dịch NaCl để giữ lực ion cố định, thêm nớc 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, rửa điện cực, tráng cốc và thêm nớc 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.
2.3.3. Phơng pháp nghiên cứu
Các dung dịch nghiên cứu đợc giữ lực ion không đổi. Các điều kiện tối u cho sự tạo phức đợc xác định nh bớc sang tối u, khoảng pH tối u, thời gian tối - u...các nghiên cứu vế sau đợc tiến hành ở điều kiện tối u.
2.4. xử lý các kết quả thực nghiệm
Cơ chế của phản ứng tạo phức đợc tính toán theo chơng trình cơ chế đã đợc lập trình bằng chơng trình MS-Excel, đồ thị phân bố các dạng tồn tại Ti(IV) và MTX đợc vẽ bằng phần mềm đồ hoạ Matlab.6.5
Hệ số hấp thụ phân tử mol, hằng số bền của phức, phơng trình đờng chuẩn,... đợc tính toán và xử lý thống kê bằng chơng trình Data - Analyses (Descriptive Statistics; Regression) trong phần mềm MS-Excel.
Chơng 3
Kết quả thực nghiệm và thảo luận
3.1. Nghiên cứu điều kiện tạo phức của Ti(IV) với MTX và H2O2
3.1.1. Phổ hấp thụ của MTX
Cách tiến hành: chuẩn bị dung dịch MTX có nồng độ CMTX=4.10-5M. Điều chỉnh pH trên máy pH-meter bằng dung dịch NaOH và HCl tới pH= 2,40. Đo phổ hấp thụ so với nớc cất hai lần từ bớc sóng 380nm đến 600nm, kết quả thu đ- ợc ở bảng 3.1 và hình 3.2.
Bảng 3.1: Mật độ quang (A) của MTX ở các bớc sóng (λ) khác nhau
(l=1,001cm; pH = 2,40; à = 0,1) STT λ(nm) A STT λ(nm) A 1 380 0,173 13 500 0,131 2 390 0,198 14 510 0,096 3 400 0,225 15 520 0,068 4 410 0,257 16 530 0,048 5 420 0,283 17 540 0,034 6 430 0,303 18 550 0,023 7 440 0,306 19 560 0,016 8 450 0,298 20 570 0,010 9 460 0,277 21 580 0,006 10 470 0,242 22 590 0,003 11 480 0,197 23 600 0,001 12 490 0,164 24
Kết luận: Tại pH =2,40 thì phổ hấp thụ electron của MTX có cực đại ở b- ớc sóng λmax= 440m.
3.1.2. Phổ hấp thụ của phức Ti(IV)-H2O2
Chúng tôi tiến hành pha dung dịch phức với nồng độ ban đầu của Ti(IV) là 3.10-4M, nồng độ H2O2 là 5.10-3M, cố định lực ion bằng NaCl (μ = 0,1), điều chỉnh pH = 2,4.
Tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức Ti- H2O2 so với nớc ở các bớc sóng từ 350nm đến 500nm ta có kết quả ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Mật độ quang (A) của phức Ti- H2O2 ở các bớc sóng khác nhau
(l=1,001cm; pH = 2,40; à = 0,1)
Hình 3.1: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Ti(IV) - H2O2
vào bớc sóng (λ)
Kết luận: Tại pH =2,40 thì phổ hấp thụ electron của phức Ti - H2O2 có cực đại ở bớc sóng λmax=410nm. 3.1.3. Phổ hấp thụ của phức Ti- MTX STT λ(nm) A STT λ(nm) A 1 350 0,170 9 430 0,333 2 360 0,210 10 440 0,305 3 370 0,258 11 450 0,271 4 380 0,295 12 460 0,234 5 390 0,335 13 470 0,195 6 400 0,354 14 480 0,158 7 410 0,360 15 490 0,133 8 420 0,352 16 500 0,111 0 0,1 0,2 0,3 0,4 340 360 380 400 420 440 460 480 500 λ(nm) A
Chúng tôi tiến hành pha dung dịch phức Ti - MTX với nồng độ Ti(IV) ban đầu là 3.10-4M, nồng độ MTX là 4.10-4M, cố định lực ion bằng dung dịch NaCl (μ = 0,1), điều chỉnh pH = 2,4.
Đo mật độ quang của dung dịch phức Ti - MTX ở các bớc sóng từ 400nm đến 660nm so với nớc ta có kết quả ở bảng 3.3 và hình 3.2.
Bảng 3.3: Mật độ quang (A) của phức Ti- MTX ở các bớc sóng khác nhau
(l=1,001cm; pH = 2,40; à = 0,1) STT λ(nm) A STT λ(nm) A 1 400 0,255 14 530 0,253 2 410 0,275 15 540 0,288 3 420 0,284 16 550 0,338 4 430 0,279 17 560 0,406 5 440 0,262 18 570 0,481 6 450 0,241 19 580 0,541 7 460 0,223 20 590 0,570 8 470 0,210 21 600 0,557 9 480 0,205 22 610 0,523 10 490 0,205 23 620 0,464 11 500 0,208 24 630 0,375 12 510 0,216 25 640 0,283 13 520 0,231 26 650 0,222
Kết luận: Tại pH =2,40 thì phổ hấp thụ electron của phức Ti - MTX có cực đại ở bớc sóng λmax=592nm.
3.1.4. Phổ hấp thụ của phức đa ligan MTX-Ti(IV)-H2O2
Để nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan MTX-Ti(IV)-H2O2 chúng tôi đã tiến hành pha các dung dịch với nồng độ của Ti(IV) là 3.10-5M, MTX là 4.10-5M, H2O2 là 10-3M, lực ion cố định bằng dung dịch NaCl (μ = 0,1) ở các giá trị pH khác nhau và quét phổ hấp thụ electron của các dung dịch phức đó. Từ đó chúng tôi xác định đợc bớc sóng hấp thụ cực đại của phức λmax = 598nm. Kết quả mật độ quang thu đợc ở các bớc sóng khác nhau của dung dịch có pH = 2,4 ở bảng 3.4 và hình 3.2.
Bảng 3.4: Mật độ quang (A) của dung dịch phức MTX-Ti(IV)-H2O2 ở các b-
ớc sóng khác nhau (l=1,001cm; pH = 2,40; à = 0,1)
Bảng 3.5: Bớc sóng hấp thụ cực đại của MTX; phức Ti(IV) - MTX và phức
MTX-Ti(IV)-H2O2
Dung dịch nghiên cứu pH λmax (nm)
MTX 2,40 439 Ti(IV) - MTX 2,40 592 MTX - Ti(IV) - H2O2 2,40 598 STT λ(nm) A STT λ(nm) A 1 500 0,096 9 580 0,664 2 510 0,114 10 590 0,754 3 520 0,147 11 600 0,787 4 530 0,192 12 610 0,750 5 540 0,255 13 620 0,636 6 550 0,337 14 630 0,458 7 560 0,438 15 640 0,289 8 570 0,552 16 650 0,187
Hình 3.2: Phổ hấp thụ của MTX (1); phức Ti(IV) - MTX (2); Phức MTX-Ti(IV) - H2O2 (3)
Kết luận: Vậy ở pH=2,40 có sự hình thành phức đa ligan giữa ion Ti(IV) với MTX và H2O2. Phổ hấp thụ của phức đa ligan MTX - Ti(IV) - H2O2 có bớc sóng λmax = 598nm. Hiệu λmax giữa phức đa ligan và thuốc thử là ∆λmax=159nm, giữa phức đơn và phức đa ligan là ∆λmax=6 nm. Điều này cho thấy MTX và H2O2 là thuốc thử tốt để nghiên cứu sự tạo phức đa ligan Ti(IV) bằng phơng pháp trắc quang. Các phép đo mật độ quang của phức về sau đợc thực hiện ở bớc sóng 598nm.
3.1.5. ảnh hởng của pH đến sự hình thành phức MTX-Ti(IV)- H2O2
Để khảo sát ảnh hởng của pH vào mật độ quang của phức đa ligan chúng tôi chuẩn bị các dung dịch phức với CMTX=4.10-5M; CTi4+=3.10-5M;
CH2O2 = 1O-3M; à = 0,1 ở các pH khác nhau. Đo mật độ quang so với mẫu trắng. Kết quả đợc trình bày ở bảng 3.6 và hình 3.3.
1
2