TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 125 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG DỊCH CHIẾT TỪ GỖ VANG LÀM CHẤT CHỈ THỊ MÀU TRONG PHÉP CHUẨN ĐỘ AXIT - BAZƠ A STUDY ON THE USE OF THE SOLUTION EXTRACTED FROM SAPPANWOOD AS AN INDICATOR IN ACID-BASE TITRATION Giang Thị Kim Liên Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Nguyễn Thị Lan Phương, Nguyễn Thị Nguyệt Sinh viên Trường Đại học Sư phạm Đại học Đà Nẵng, Khóa 2005-2009 TÓM TẮT Trong đề tài này chúng tôi đã dùng nước và rượu etylic để chiết các hợp chất hóa học từ gỗ vang. Thực nghiệm cho thấy các dịch chiết có màu sắc thay đổi theo môi trường, sự thay đổi này được quan sát rất rõ rệt chỉ với một lượng dịch chiết rất nhỏ trong các môi trường có pH khác nhau. Trong môi trường axit, dung dịch có màu cam nhạt, trong môi trường bazơ dung dịch có màu đỏ. Kết quả nghiên cứu cho thấy dịch chiết từ gỗ vang, hợp chất hematein được phân lập từ gỗ vang có thể sử dụng làm chất chỉ thị màu trong các quá trình chuẩn độ axit - bazơ. Đã xây dựng được các đường chuẩn độ: axit mạnh bằng bazơ mạnh, acid yếu bằng bazơ mạnh và bazơ yếu bằng axit mạnh, sử dụng các chất chỉ thị là: dịch chiết từ gỗ vang, hematein và phenolftalein (để so sánh). Từ kết quả nghiên cứu cho th ấy khoảng chuyển màu pH của các chất đều nằm trong bước nhảy pH trên đường chuẩn độ. Chứng tỏ, trong dịch chiết từ cây gỗ vang chứa các hợp chất hóa học (như hematein) có thể được sử dụng làm chất chỉ thị màu axit bazơ tương tự như phenolftalein. ABSTRACT Experiments have shown that the solution extracted from Sappanwood by using H 2 O and C 2 H 5 OH has colors that change in terms of the pH of the environment. This change was clearly observed with a very small amount of extracted solution in the environment with a various Ph range. The solution is orange in the acidic environment, while; it is red in the basic environment. We have studied the application of Sappanwood extracts and compound hematein isolated from Sappanwood for a color indicator in the process of titrating acid – base. We have constructed titrating lines: strong acid with strong base, weak acid with weak base, and weak base with strong acid with different indicators which are: Sappanwood extracts, hematein and phenolftalein (to compare). The result has indicated that the pH at the equivalence point of titrations varies in the same range with all the indicators. This demonstrates that Sappanwood extracts contain chemical compounds (for example hematein) that are able to be used as an acid – base color indicator like phenolftalein. I. Đặt vấn đề Cây gỗ vang tên khoa học là Caesalpinia sappan.L.1753 là loại cây rất phổ biến ở các vùng miền núi, trung du ở Việt Nam [1,2,3]. Theo một số công trình nghiên cứu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 126 [3,5,7,8], cây gỗ vang có rất nhiều giá trị sử dụng như xoa bóp khi bị chấn thương, chất cầm máu, chất kháng khuẩn, dùng làm thuốc nhuộm các sản phẩm từ bông sợi, làm chất chỉ thị… Mặc dù cây gỗ vang có nhiều giá trị sử dụng như vậy nhưng ở nước ta các công trình nghiên cứu về thành phần hoá học của gỗ vang và ứng dụng của chúng rất hạn chế. Đặc biệt việc ứng dụng dịch chiết và các hợp chất hóa học được tách từ cây gỗ vang làm chất chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ axit - ba zơ hầu như chưa được nghiên cứu. Vì vậy trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu ứng dụng dịch chiết từ gỗ vang làm chất chỉ thị axit - bazơ để có thể đề xuất sử dụng chúng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm. 2. Thực nghiệm 2.1. Xử lý nguyên liệu, hóa chất, thiết bị [3, 7, 8] - Nguyên liệu: Gỗ vang được lấy từ huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam. Gỗ được xử lý bằng cách rửa sạch, chẻ nhỏ. Phần dịch chiết bằng rượu thu được bằng phương pháp chiết soxhlet (dịch chiết 1), phần dịch chiết bằng nước thu được bằng phương pháp chưng ninh (dịch chiết 2). Hai loại dịch chiết này được sử dụng làm chất chỉ thị màu. Đồng thời sử dụng hợp chất hematein đã được tách từ gỗ vang, để làm chất chỉ thị, hematein được hòa tan trong rượu C 2 H 5 OH. - Hoá chất: rượu C 2 H 5 OH, nước cất, các dung dịch CH 3 COOH, NaOH, HCl, NH 3 (tinh khiết dùng cho phân tích). - Chất chỉ thị dùng để so sánh: phenolphthalein. - Thiết bị đo pH: máy pH GLP22-Crison của Pháp (hình 1). 2.1. Khảo sát sự thay đổi màu sắc của hematein, dịch chiết theo pH của môi trường Chuẩn bị 3 ống nghiệm, cho vào ống nghiệm thứ nhất 2ml dung dịch HCl 0,1N, ống nghiệm thứ hai 2ml nước cất và ống nghiệm thứ ba 2ml dung dịch NaOH 0,1N. Nhỏ lần lượt 2-3 giọt dịch chiết vào các ống nghiệm, quan sát sự thay đổi màu sắc của các dung dịch. Làm thí nghiệm tương tự với chất chỉ thị là hematein. 2.2 Phương pháp phân tích hóa học [3,4,6] Trong đề tài này để xây dựng đường chuẩn độ chúng tôi dùng phương pháp chuẩn độ bằng pH mét. Tiến hành các phép chuẩn độ khác nhau và xây dựng các đường cong chuẩn độ: axit mạnh bằng bazơ mạnh, axit yếu bằng bazơ mạnh, bazơ yếu bằng axit mạnh. Mỗi phép chuẩn độ được làm ba lần lấy kết quả trung bình. Thể tích của dung dịch cần chuẩn độ là 10ml. Hình 1. Máy đo pH TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 127 Trong quá trình khảo sát các phép chuẩn độ sử dụng các chất chỉ thị khác nhau là: dịch chiết 1, dịch chiết 2, hematein và phenolftalein. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Kết quả khảo sát sự thay đổi màu sắc của hematein, dịch chiết theo pH của môi trường Từ các thí nghiệm khảo sát cho thấy: màu sắc dịch chiết thay đổi theo pH của môi trường, trong môi trường axit, dịch chiết có màu cam nhạt, trong môi trường bazơ chuyển sang màu đỏ với một lượng dịch chiết rất nhỏ (2-3 giọt). Như vậy có thể ứng dụng dịch chiết làm chất chỉ thị màu axit – bazơ. Kết quả thu được khi dùng hematein làm chất chỉ thị hoàn toàn tương tự như khi dùng dịch chiết. 3.2. Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh 10ml dung dịch axit HCl chưa biết nồng độ (khoảng 0,1N) được chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N. Các giá trị pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ được trình bày ở bảng 1, đồ thị biểu diễn đường chuẩn độ được thể hiện trên hình 2. Bảng 1. Giá trị pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ HCl bằng NaOH pH của dung dịch với các chất chỉ thị khác nhau TT V NaOH (ml) Dịch chiết 1 Dịch chiết 2 Hematein Phenolftalein 1 3 2.91 2.87 2.84 2.87 2 6.0 3.08 3.06 3.05 3.02 3 8.0 3.28 3.26 3.26 3.23 4 8.5 3.36 3.33 3.34 3.37 5 9.0 3.46 3.43 3.44 3.40 6 9.5 3.61 3.59 3.58 3.63 7 9.8 3.69 3.70 3.70 3.71 8 10.0 3.87 3.81 3.83 4.05 9 10.3 4.50 4.31 4.28 4.78 10 10.5 6.00 5.98 5.95 6.09 11 10.7 8.79 8.79 8.27 8.97 12 11.0 10.00 10.05 10.19 10.05 13 11.5 10.63 10.65 10.73 10.68 14 12.0 10.96 10.82 10.85 10.88 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 128 Từ bảng 1 và hình 2 cho thấy khi dùng các chất chỉ thị khác nhau: dịch chiết 1, phenolftalein và hematein thì các đường chuẩn độ đều cho điểm cuối ứng với thể tích NaOH là V=10.6 ml, pH = 8,4, dung dịch chuyển từ màu cam nhạt sang màu đỏ, khoảng chuyển màu pH là 8-9,5; nằm trong bước nhảy pH là 4,5-10 (các giá trị này được xác định bằng phương pháp tiếp tuyến). Hình 2. Đường chuấn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH Theo các tài liệu [4, 6] về chất chỉ thị màu, thì phenolphtalein là chất chỉ thị một màu rất nhạy, trong quá trình chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh có khoảng chuyển màu pH 8-10 (Pt = 9), nằm trong bước nhảy pH là 4-10. Để làm đối chứng, chúng tôi sử dụng phenolftalein làm chất chỉ thị trong quá trình chuẩn độ trên. Các số liệu ở bảng 1 cho thấy kết quả thu được cũng tương tự như khi dùng dịch chiết và hematein làm chất chỉ thị. Điều này chứng tỏ hợp chất có trong các dịch chiết từ cây gỗ vang với các dung môi là nước và rượu có thể sử dụng làm chất chỉ thị màu axit – bazơ trong quá trình chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh, kết thúc chuẩn độ khi dung dịch chuyển từ màu cam nhạt sang màu đỏ. 3.3. Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh 10ml dung dịch axit CH 3 COOH chưa biết nồng độ được chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N. Các giá trị pH dung dịch trong quá trình chuẩn độ được trình bày ở bảng 2, đường chuẩn độ được thể hiện trên hình 3. Bảng 2. Giá trị pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ CH 3 COOH bằng NaOH pH của dung dịch với các chất chỉ thị khác nhau TT V NaOH (ml) Dịch chiết 1 Dịch chiết 2 Hematein Phenolftalein 1 3 4.80 4.87 4.81 4.90 Duong chuan do axit manh bang bazo manh 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 V(ml) pH Dich chiet Phenolftalein Hematein TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 129 2 6.0 5.30 5.32 5.32 5.30 3 8.0 5.66 5.66 5.67 5.67 4 8.5 5.74 5.76 5.80 5.80 5 9.0 5.87 5.88 5.90 5.90 6 9.5 6.04 6.03 6.09 6.01 7 9.8 6.25 6.20 6.25 6.15 8 10.0 6.43 6.40 6.38 6.30 9 10.3 7.00 6.85 6.63 6.45 10 10.5 7.59 7.58 7.62 7.36 11 10.7 9.22 9.20 9.20 9.00 12 11.0 10.40 10.35 10.40 10.37 13 11.5 10.70 10.75 10.70 10.70 14 12.0 10.82 11.84 10.82 10.83 Các kết quả trên bảng 2 và hình 3 cho thấy khi dùng các loại chỉ thị khác nhau thì đều cho điểm cuối ứng với thể tích NaOH là V=10.6 ml, pH = 8,87, dung dịch chuyển từ màu cam nhạt sang màu đỏ, khoảng chuyển màu pH 8-10 nằm trong bước nhảy pH là 7,5-10. Duong chuan do axit yeu bang bazo manh 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 V(ml) pH Dich chiet Phenolftalein Hematein Hình 3. Đường chuấn độ dung dịch CH 3 COOH bằng dung dịch NaOH TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 130 Theo các tài liệu [4,6] quá trình chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh với chất chỉ thị là phenolftalein có khoảng chuyển màu pH 8-10, bước nhảy pH là 7,7-10. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hợp chất có trong các dịch chiết từ cây gỗ vang có thể sử dụng làm chất chỉ thị màu axit – bazơ tương tự phenolfthalein trong quá trình chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh. 3.4. Chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh 10ml dung dịch NH 3 chưa biết nồng độ (khoảng 0.1 N) được chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0.1 N. Giá trị pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ được trình bày ở bảng 3, các đường cong chuẩn độ được trình bày trên hình 4. Bảng 3. Giá trị pH của dung dịch trong quá trình chuẩn độ NH 3 bằng HCl pH của dung dịch với các chất chỉ thị khác nhau TT V HCl Dịch chiết 1 Dịch chiết 2 Phenolftalein 1 3 10.49 10.52 10.50 2 6 10.40 10.43 10.43 3 7 10.32 10.39 10.37 4 7.5 10.24 10.3 10.25 5 8.0 10.09 10.16 10.13 6 8.5 10.02 10.07 10.05 7 9.0 9.70 9.62 9.45 8 9.5 7.32 7.22 7.15 9 10 6.82 6.82 6.82 10 10.5 6.58 6.56 6.58 11 11 6.42 6.42 6.45 12 11.5 6.34 6.34 6.33 13 12 6.04 6.02 6.04 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 131 4 6 8 10 12 14 8 9 10 11 phenolftalein dịch chiết 1 dịch chiết 2 Hình 4. Đường chuẩn độ dung dịch NH 3 bằng dung dịch HCl Từ các kết quả trên bảng 3 và hình 4 cho khoảng chuyển màu pH của các chất chỉ thị: phenolfthalein, dịch chiết 1, dịch chiết 2 đều nằm trong bước nhảy pH. Điểm tương đương ứng với thể tích HCl là V=9.2ml, pH = 8.8 dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu cam nhạt, khoảng chuyển màu 8 – 9.5 nằm trong bước nhảy pH là 7.5 – 10. Các số liệu thu được từ thực nghiệm với các chất chỉ thị là dịch chiết và phenolfthalein gần như giống nhau. Chứng tỏ các hợp chất có trong dịch chiết từ cây gỗ vang có thể sử dụng làm chất chỉ thị màu axit – bazơ tương tự phenolfthalein trong quá trình chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh. 4. Kết luận Kết quả nghiên cứu trên cho phép có một số kết luận sau: - Đã khảo sát được sự thay đổi màu sắc của dịch chiết từ gỗ vang, của hợp chấ t hematein trong các môi trường khác nhau. - Có thể ứng dụng dịch chiết từ gỗ vang làm chất chỉ thị trong các phép chuẩn độ axit-bazơ. Cụ thể: + Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh: có khoảng chuyển màu từ 8-9,5, bước nhảy pH là 4,5-10. + Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh: có khoảng chuyển màu 8 – 10, bước nhảy pH là 7,7 – 10. + Chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh: có khoảng chuyển màu 8-9,5 và bước nhảy pH là 7,5-10. Duong chuan do bazo yeu bang axit manh V (ml) pH TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 132 - Từ các thực nghiệm trên cho thấy: dịch chiết từ cây gỗ vang chứa các hợp chất hóa học (như hematein) có thể được sử dụng làm chất chỉ thị màu axit – bazơ tương tự như phenolftalein. - Cây gỗ vang là loại cây vốn rất phổ biến ở các vùng miền núi, trung du ở Việt Nam, việc tạo ra các dịch chiết từ gỗ vang với dung môi là H 2 O và C 2 H 5 OH là rất đơn giản. Từ đó, chúng tôi đề xuất có thể sử dụng dịch chiết từ gỗ vang thay thế cho chất chỉ thị phenolftalein trong các phòng thí nghiệm hóa học của trường học cũng như các viện nghiên cứu hóa học để giảm bớt chi phí cho việc mua hóa chất. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. (1996), Sách đỏ Việt Nam, phần thực vật, NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [2]. Võ Văn Chi, Phương Đức Tiến (1978), Phân loại thực vật - Thực vật bậc cao, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội. [3]. Giang Thị Kim Liên (2007), Nghiên cứu thành phần và cấu trúc một số hợp chất chính trong cây gỗ vang, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đà Nẵng. [4]. Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1996), Cơ sở lý thuyết hóa học phân tích, Dùng cho sinh viên ngành hóa các trường đại học, In lần thứ 3, NXB Giáo dục. [5]. Indrayan, A.K. Guleria, B.S. (2001), Isolation of the natural dye from the heartwood of Caesalpinia sappan and its use as a new neutralization indicator, Department of Chemistry, Gurukula Kangri University, Hardwar, India. [6]. А.П.Крешков (1976), Основы аналитической химии, Мосва “Химия”. [7]. http://www.faculty.ucr.edu/~legneref/botany/tandye.htm. [8]. http://waynesword.parlomar.edu/ecoph4.htm. . thấy dịch chiết từ gỗ vang, hợp chất hematein được phân lập từ gỗ vang có thể sử dụng làm chất chỉ thị màu trong các quá trình chuẩn độ axit - bazơ. Đã xây dựng được các đường chuẩn độ: axit. chiết từ gỗ vang làm chất chỉ thị trong các phép chuẩn độ axit- bazơ. Cụ thể: + Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh: có khoảng chuyển màu từ 8-9 ,5, bước nhảy pH là 4, 5-1 0. + Chuẩn độ axit yếu. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 125 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG DỊCH CHIẾT TỪ GỖ VANG LÀM CHẤT CHỈ THỊ MÀU TRONG PHÉP CHUẨN ĐỘ AXIT - BAZƠ A STUDY ON THE