V ete dầu hoả: axeton
a) Bản mỏng silicagel của hãng Merck, hệ dung môi: NH3 4 M– NH4NO3 4M
NH4NO3 4M
Trước tiên chúng tôi thử nghiệm đưa các mẫu riêng biệt lên bản mỏng trước để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung môi với các nồng độ 1,0 M; 2,0 và 4,0 M của 2 dung dịch NH3 và NH4NO3 và thấy nồng độ 4,0 M các chất tách tốt hơn. Tiếp theo chúng tôi khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại và thấy với nồng độ cao mẫu bị kéo dài dễ bị chồng vệt và sự khuếch tán ngang mạnh dẫn tới mép trên của vệt dễ bị thành vạch ngang. Với nồng độ 0,1M là tốt nhất cho quá trình tách.
Bảng 3.3. Giá trị Rf của các ion Fe3+, Cu2+, Co2+, Ni2+ với bản mỏng silicagel của hãng Merck, hệ dung môi NH3 4M – NH4NO3 4M
NH3 : NH4NO3 Rf Fe3+ Cu2+ Co2+ Ni2+ 1:9 0,0 0,26 0,12 0,42 2:8 0,0 0,18 0,07 0,35 3:7 0,0 0,17 0,05 0,31 4:6 0,0 0,15 0,04 0,28 5:5 0,0 0,13 0,02 0,24 6:4 0,0 0,11 0,01 0,20 7:3 0,0 0,10 0,0 0,18 8:2 0,0 0,07 0,0 0,15 9:1 0,0 0,05 0,0 0,10
Qua bảng ta thấy quá trình tách tốt nhất là tỉ lệ NH3:NH4NO3 (1:9) các vệt từ trên xuống là Ni2+ màu xanh da trời, Cu2+ xanh lam, Co2+ xanh thẫm, Fe3+ vàng nâu. Sau đó chúng tơi cũng đã đưa mẫu hỗn hợp các ion Fe3+-Cu2+-Co2+- Ni2+ hoặc Fe3+-Cu2+-Co2+ lên bản mỏng ở tỉ lệ dung môi NH3:NH4NO3 (1:9), và kết quả đã tách thành công.
Hình 2.10. Sắc đồ của các ion Fe3+-Cu2+-Co2+-Ni2+ trên lớp mỏng silicagel của hãng Merck, hệ dung môi NH3 4M – NH4NO3 4M (1:9)
a) b)
Hình 3.11. Sắc đồ tách hỗn hợp các ion kim loại bằng lớp mỏng silicagel của
hãng Merck, hệ dung môi NH3 4M – NH4NO3 4M (1:9), a) hỗn hợp ion Fe3+
Chúng tơi sơ bộ giải thích hệ số di chuyển Rf của một số ion như sau: ion Fe3+ không tạo được phức chất với NH3 mà tạo thành kết tủa Fe(OH)3 màu nâu đỏ (do dung mơi có mơi trường bazơ) khơng xảy ra q trình hấp thụ và giải hấp với silicagel nên không di chuyển được. Các ion Cu2+
, Ni2+ và Co2+ đều có cấu hình 3 lớp electron và tạo với NH3 thành các phức chất có kích thước ion [Co(NH3)4]2+ > [Ni(NH3)4]2+ > [Cu(NH3)4]2+ nhưng ion [Co(NH3)4]2+ di chuyển chậm hơn có thể do phức của coban rất bền (Kb = 1,99x1035), cân bằng trao đổi ion thiết lập chậm hơn:
2RSiO3H + [Co(NH3)4]2+
(RSiO3)2[Co(NH3)4] + 2H+
Khi tỉ lệ NH4NO3 trong dung môi tăng khả năng di chuyển của ion Cu2+, Ni2+ và Co2+ đều tăng là do khi đó pH giảm tức nồng độ ion H+ tăng làm cân bằng:
2RSiO3H + [M(NH3)4]2+
(RSiO3)2[M(NH3)4] + 2H+
chuyển dịch sang trái giảm khả năng hấp phụ với pha tĩnh nên chúng di chuyển nhanh hơn. Riêng trường hợp ion Ni2+
di chuyển nhanh nhất chúng tôi thấy chưa đủ căn cứ để đưa ra lời giải thích.
Vậy với tỉ lệ NH3:NH4NO3 (1:9) có thể áp dụng tách hỗn hợp các ion
Fe3+-Cu2+-Co2+-Ni2+ trong dung dịch nước ở dạng muối clorua hoặc nitrat cho học sinh THPT trong giờ học. Dĩ nhiên là khi khơng có đủ các ion kim loại cũng có thể thực hiện tách hỗn hợp 2 hoặc 3 ion trong số 4 ion đó .