CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để xác định hàm lượng các ion kim loại trong các phức chất, trước hết chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu nhƣ sau:
Cân một lƣợng chính xác m (gam) mẫu trên cân phân tích.
Chuyển toàn bộ lƣợng cân vào bình Kenđan.
Thấm ƣớt mẫu bằng vài ml H2SO4 đặc và đun nóng trên bếp điện tới khi có SO3 bay ra. Để nguội một ít, thêm 1ml H2O2 30% và tiếp tục đun nóng cho tới khi SO3 bay ra.
Tiếp tục lặp lại nhƣ vậy cho tới khi mẫu phân huỷ hoàn toàn, dung dịch thu đƣợc trong suốt và có màu đặc trƣng của ion kim loại.
Chuyển toàn bộ dung dịch thu đƣợc vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều.
Sau đó tiến hành phân tích xác định hàm lƣợng kim loại.
Phương pháp xác định hàm lượng Zn2+và Ni2+[11]
Để xác định hàm lƣợng Zn2+ và Ni2+ trong phức chất, chúng tôi sử dụng phương pháp chuẩn độ complexon [11]. Dung dịch thu được sau khi vô cơ hóa mẫu đƣợc định mức và chuẩn độ bằng dung dịch EDTA với chỉ thị ET-OO ở pH = 10 khi chuẩn độ Zn2+ và chỉ thị murexit ở pH ~ 8 khi chuẩn độ Ni2+.
Nguyên tắc: Dựa trên phản ứng tạo phức bền của ion kim loại với với EDTA:
M2+ + H2Y2- MY2- + 2H+ M(Ind)2 + H2Y2- MY2- + 2HInd
(M = Zn, Ni )
Cách tiến hành:
Dùng pipet lấy chính xác V1 ml dung dịch M2+ vào bình nón cỡ 100ml.
- Chuẩn độ Zn2+: thêm khoảng 5ml dung dịch đệm amoni pH ~ 10 và một ít chỉ thị ET-OO 1% trong NaCl ( dung dịch có màu đỏ nho), lắc đều.
- Chuẩn độ Ni2+: Thêm một ít chỉ thị murexit, lắc đều, dùng dung dịch NH3 1N để điều chỉnh pH ~ 8 (thêm vài giọt dung dịch NH3 cho đến khi dung dịch có màu vàng nhạt thoáng đục).
Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch EDTA đã biết nồng độ chính xác đến khi dung dịch chuyển sang màu xanh biếc (với Zn2+) hoặc màu tím đỏ (với Ni2+) thì ngừng chuẩn độ.
Ghi số ml EDTA tiêu tốn. Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình (V2 ml).
Hàm lƣợng ion kim loại trong dung dịch đƣợc tính nhƣ sau:
2 3
1
. .50.
% .100%
. .10
EDTA M
V C M
M V m
Trong đó:
CEDTA : nồng độ dung dịch EDTA đã dùng (mol/l).
m : khối lƣợng phức chất đem phân tích (g).
Phương pháp xác định hàm lượng đồng và crom trong phức chất Hàm lượng Cu và Cr trong các phức chất được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Các thí nghiệm đều đƣợc thực hiện tại phòng Hóa phân tích – khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
Các bước tiến hành như sau:
a. Dựng đường chuẩn
Các dung dịch chuẩn của Cu và Cr có nồng độ từ 1 ÷ 5ppm trong nền HCl 1%, LaCl3 1%, CH3COONH4 1% được pha từ dung dịc gốc tương ứng có nồng độ 1000ppm trong HCl 1% của Merk. Các dung dịch chuẩn đƣợc đo trên máy quang
Bước sóng: 423,8nm đối với Cu; 357,9nm với Cr.
Chế độ đo: F-AAS
Cường độ dòng đèn catot rỗng: 80%Imax
Chiều cao đèn nguyên tử hóa: 7mm với Cu và 6mm với Cr
Khí đốt: không khí nén + axetilen
Từ các dữ liệu thu được ta có thể xây dựng được đường chuẩn phụ thuộc giữa chiều cao của pic tín hiệu và nồng độ của các dung dịch tương ứng.
Chuẩn bị mẫu đo
o Cân một lƣợng phức chất trong đó chứa khoảng 5mg kim loại.
Sau đó tiến hành vô cơ hóa mẫu nhƣ trên.
o Lấy chính xác 0,5ml dung dịch mẫu vào bình định mức 10ml, thêm vào đó 1ml HCl 10%, 1ml LaCl3 10%, 1ml CH3COONH4 10% lắc đều và thêm nước cất 2 lần đến vạch mức, lắc đều.
o Tiến hành đo phổ AAS ở điều kiện nhƣ mẫu chuẩn. Trong mỗi thí nghiệm lặp lại phép đo 3 lần, lấy kết quả trung bình.
Từ các giá trị đo được và dựa vào đường chuẩn sẽ xác định được hàm lượng Cu, Cr trong các mẫu phức chất tương ứng.
2.2.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Để nghiên cứu thành phần và cấu tạo của phức chất, chúng tôi chủ yếu dựa vào phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại. Phổ hồng ngoại được ghi trên máy quang phổ Impact 410 – Nicolet – Pháp đặt tại khoa Hóa học, trường ĐH KHTN, ĐHQGHN. Mẫu đƣợc ép viên rắn với KBr.
2.2.3. Phương pháp phân tích nhiệt
Để nghiên cứu tính bền nhiệt của các axetylaxetonat đã tổng hợp đƣợc, chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích nhiệt. Giản đồ phân tích nhiệt của các
phức chất được ghi trên máy Setaram tại khoa Hóa học, trường ĐH KHTN, ĐHQGHN trong khí quyển trơ N2 với tốc độ đốt 10oC/ phút, từ nhiệt độ phòng đến 800oC hoặc 1000oC.
2.2.4. Phương pháp thăng hoa ở điều kiện áp suất thấp.
Sự thăng hoa trong chân không dưới áp suất thấp của các phức chất được thực hiện trong thiết bị thăng hoa đƣợc mô tả ở hình 2.1:
2 1 4 3
5
Hình 2.1: Sơ đồ thiết bị thăng hoa dưới áp suất thấp
1: Lò nung 2: Thuyền đựng chất 3: Ống thạch anh 4: Vòng làm lạnh 5: Bộ nối với hệ thống hút chân không Cách tiến hành nhƣ sau:
Cân một lƣợng chính xác 0,05 gam mẫu cần thăng hoa cho vào thuyền sứ, cho thuyền sứ vào ống thạch anh. Sau đó lắp hệ thống chạy máy hút chân không và theo dừi độ chõn khụng trong hệ thống bằng ỏp kế. Tiến hành đốt núng khi ỏp suất trong hệ đã ổn định (khoảng 100 mmHg). Nhiệt độ của lò nung đƣợc điều chỉnh bằng mỏy biến ỏp, tăng nhiệt độ từ từ và theo dừi nhiệt độ của hệ thống qua nhiệt kế đặt trong lò. Chất sau khi thăng hoa sẽ đƣợc ngƣng tụ lại ở phần ống bao ở phía ngoài vùng làm lạnh.
Dừng đốt nóng khi chất đã thăng hoa hết hoặc không thăng hoa nữa. Để hệ thống về nhiệt độ phòng, tắt máy bơm chân không, lấy thuyền ra. Xác định khối lƣợng chất đã thăng hoa và khối lƣợng chất còn lại, đồng thời phân tích xác định
% theo khối lƣợng = mo.100%
m
% theo kim loại = . .100%
.
M M
o o o
M M
m m C m m C
Trong đó:
m : là khối lƣợng của phần thăng hoa hoặc phần cặn (g) mo : là khối lƣợng mẫu ban đầu lấy để thăng hoa (g)
mM : là khối lƣợng kim loại có trong phần thăng hoa hoặc phần cặn (g)
o
mM : là khối lƣợng kim loại có trong mẫu ban đầu lấy để thăng hoa (g) CM : là hàm lƣợng kim loại trong phần thăng hoa hoặc phần cặn (%)
o
CM : là hàm lƣợng kim loại trong mẫu ban đầu lấy để thăng hoa (%) 2.2.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X
Giản đồ nhiễu xạ tia X đƣợc đo trên máy D8 ADVANCE (Bruker, Đức) tại Khoa Hoá - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN với bức xạ Cuk-alpha (bước sóng 0,15406 nm), thế tăng tốc 40 kV, 40 mA, góc đo 25 - 80o, bước quét 0.03o .s-1.
2.2.6. Phổ tử ngoại – khả kiến (UV – Vis)
Phổ UV – Vis đƣợc đo trên thiết bị UV-VIS-NIR SPECTROPHOTOMETER (CARRY 5000) tại bộ môn Khoa học Vật liệu – Khoa Vật lý – ĐH KHTN – ĐHQGHN.
- Dải đo: 175nm - 3300nm.
- Tốc độ quét: 0.004-2000nm/phút - Phần mềm: Carry WinUV version 3.0.
2.2.7. Phổ huỳnh quang
Phổ huỳnh quang đƣợc ghi trên hệ đo huỳnh quang phân giải cao tại Phòng thí nghiệm trọng điểm - Viện Khoa học vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.2.8. Đo bề dày và hình thái học bề mặt
Độ dày của màng đƣợc đo trên thiết bị đo hệ Alpha-Step IQ tại Phòng thí nghiệm trọng điểm về Vật Liệu và Linh Kiện Điện tử - Viện Khoa học vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.2.9. Ảnh AFM
Ảnh AFM đƣợc thực hiện trên hệ thiết bị hiển vi quét đầu dò, đa chức năng của hãng Agilent Technologies đặt tại Phòng thí nghiệm trọng điểm – Viện Khoa học vật liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.