Khúa lun tt nghip i hc Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === NGHIÊN CứU Sự TạO PHøC CđA Fe(III) VíI - (2 - PYRI§ILAZO) - REZOCXIN (PAR) BằNG PHƯƠNG PHáP TRắC QUANG ứNG DụNG XáC ĐịNH HàM LƯợNG SắT TRONG THUốC TOTHéMA - DƯợC PHẩM PHáP Chuyên ngành : Hoá phân tích KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Ngời hớng dẫn: Th.S Nguyễn Quang Tuệ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hạnh Lớp: 46 B - Ho¸ Vinh - 2009 Chun ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .2 PHẦN I : TỔNG QUAN I.1 Sắt I.1.1 Trạng thái thiên nhiên I.1.2 Tính chất sắt I.1.2.1 Tính chất vật lý I.1.2.2 Tính chất hoá học I.1.3 Phức chất sắt I.1.4 Vai trị sắt cơng nghiệp nông nghiệp I.1.5 Các phương pháp tách làm giàu sắt I.1.5.1 Phương pháp chiết I.1.5.2 Phương pháp kết tủa I.1.6 Các phương pháp đo màu để xác định sắt I.1.6.1 Thuốc thử thioxianat .10 I.1.6.2 Thuốc thử axit sunfosalixilic 10 I.1.6.3 Thuốc thử đipiridin – glioxal – đithiosemicacbazon 11 I.2 Thuốc thử – ( 2- piridilazo ) – rezocxin (PAR) 11 I.2.1 Cấu tạo tính chất PAR 11 I.2.2 Khả tạo phức PAR ứng dụng phức chúng phân tích 12 I.3 Các phương pháp nghiên cứu phức màu .14 I.3.1 Phương pháp trắc quang 14 I.3.2 Phương pháp chiết - trắc quang 15 I.4 Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho tạo thành phức màu 16 Chun ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học I.4.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức màu đơn đa phối tử .17 I.4.2 Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu 17 I.4.3 Nghiên cứu xác định khoảng pH tối ưu 19 I.4.3.1 Xác định pH tối ưu tính tốn 19 I.4.3.2 Xác định pH tối ưu thự nghiệm 19 I.5 Xác định thành phần phức màu 20 I.5.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 21 I.5.2 Phương pháp tỉ số mol .22 I.6 Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm 23 I.6.1 Xử lý kết phân tích 23 I.6.2 Xử lý thống kê đường chuẩn 24 I.6.3 Kiểm tra kết nghiên cứu phân tích mẫu chuẩn .25 PHẦN II: THỰC NGHIỆM .27 II.1 Hoá chất, dụng cụ, máy móc .27 II.1.1 Hoá chất 27 II.1.2 Thiết bị máy móc .27 II.2 Pha chế dung dịch dung để phân tích 27 II.2.1 Dung dịch chuẩn Fe(III) 0,01M 27 II.2.2 Pha chế dung dịch PAR 8.10-4M .27 II.2.3 Pha chế dung dịch điều chỉnh pH lực ion .27 II.2.4 Pha chế dung dịch ion cản 28 II.2.4.1 Pha chế dung dịch Cu2+ 0,01M 28 II.2.4.2 Pha chế dung dịch Zn2+ 0,01M 28 II.3 Tiến hành phân tích .28 II.3.1 Tiến hành nghiên cứu điều kiện tối ưu cho tạo phức Fe(III) – PAR 28 II.3.1.1.Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn phối tử Fe(III) – PAR 28 Chun ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học II.3.1.2 Nghiên cứu nồng độ ion kim loại nồng độ thuốc thử tối ưu cho tạo phức 30 II.3.1.3 Nghiên cứu pH tối ưu cho tạo phức Fe(III) – PAR 31 II.3.1.4 Khảo sát phụ thuộc mật độ quang dung dịch phức vào thời gian .32 II.3.2 Xác định thành phần phức Fe(III) – PAR 33 II.3.2.1 Xác định thành phần phức Fe(III) – PAR theo phương pháp hệ đồng phân tử gam 33 II.3.2.1.1 Nguyên tắc phương pháp 33 II.3.2.1.2 Cách tiến hành 33 II.3.2.1.3 Thảo luận kết 35 II.3.2.2 Xác định thành phần phức Fe(III) – PAR theo phương pháp tỉ số mol 35 II.3.2.2.1 Nguyên tắc phương pháp 35 II.3.2.2.2 Cách tiến hành 35 II.3.2.2.3 Thảo luận kết 36 II.3.3 Nghiên cứu khả ứng dụng phức màu để định lượng trắc quang 37 II.3.3.1 Khảo sát nồng độ ion Cu2+ cản phép định lượng Fe(III) .37 II.3.3.2.Khảo sát nồng độ ion Zn2+ cản phép định lượng Fe(III) 38 II.3.3.3 Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức màu 39 II.3.3.4 Xác định hàm lượng sắt mẫu nhân tạo phương pháp trắc quang 41 II.3.3.5 Ứng dụng kết nghiên cứu để xác định hàm lượng sắt thuốc tot’héma - dược phẩm Pháp .43 PHẦN III: KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 Chuyên ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: - Thầy giáo Thạc Sỹ Nguyễn Quang Tuệ giao đề tài, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu hoàn thành luận văn - Các thầy cô giáo môn hố phân tích, thầy ban chủ nhiệm khoa Hoá - Trường Đại Học Vinh - Các thầy giáo phụ trách phịng thí nghiệm khoa Hố học - Trường Đại Học Vinh - Sự động viên, giúp đỡ bạn bè, người thân trình làm luận văn Vinh, tháng năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Hạnh Chun ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học MỞ ĐẦU Sắt nguyên tố phổ biến vỏ đất Sắt hợp chất sử dụng ngày rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật, việc nghiên cứu sử dụng sắt hợp chất ngày mở rộng mang lại lợi ích to lớn Vì vậy, vấn đề xác định xác lượng nhỏ sắt đối tượng nghiên cứu quan tâm nhiều ngành khoa học Khi xác định sắt người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, nhiên phương pháp trắc quang thường sử dụng phổ biến có nhiều ưu điểm như: độ lặp lại phép đo cao, độ xác độ nhạy đạt yêu cầu phương pháp phân tích, máy móc đơn giản dễ sử dụng, cho giá thành phân tích mẫu rẻ… Thuốc thử 4- ( 2- pyriđilazo) – rezocxin (PAR) thuốc thử tạo phức chelat với nhiều ion kim loại có sắt, phức tạo có màu đậm Vì việc nghiên cứu phản ứng tạo phức PAR với ion kim loại khơng có ý nghĩa lý thuyết mà cịn có ý nghĩa thực tế Vì vậy, chúng tơi chọn phương pháp trắc quang để nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tạo phức Fe(III) với 4-(2-pyriđilazo)-rezocxin (PAR) phương pháp trắc quang Ứng dụng xác định hàm lượng sắt thuốc tot’héma - dược phẩm Pháp” Trong đề tài nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu cho tạo phức ion Fe(III) với PAR + Nồng độ thuốc thử, nồng độ ion kim loại tối ưu + pH tạo phức tối ưu + Thời gian tạo phức tối ưu Chun ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học - Xác định thành phần phức phương pháp tỉ số mol phương pháp hệ đồng phân tử gam - Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ ion Fe(III) - Ứng dụng kết xác định hàm lượng sắt thuốc Tot’héma - dược phẩm Pháp Chúng hy vọng với kết nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm phương pháp điều kiện tối ưu xác định vi lượng sắt đối tượng Chuyên ngành: Hoá phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học PHẦN I TỔNG QUAN I.1.SẮT I.1.1 Trạng thái tự nhiên Sắt nguyên tố phổ biến nhất, đứng hàng thứ tư sau oxi, Si, Al với trữ lượng vỏ đất 1,5% tổng số khối lượng nguyên tử Sắt kim loại biết đến từ thời cổ xưa, trung bình 20 thiên thạch từ khơng gian vũ trụ rơi xuống trái đất có thiên thạch sắt (thường chứa đến 90% Fe) Trên trái đất, sắt bốn dạng đồng vị bền: 54Fe; 56Fe (91,68%); 57Fe, 58Fe Nó có thành phần nhiều khống vật tích tụ thành quặng sắt chủ yếu là: quặng sắt từ (khoáng vật chủ yếu manhetit Fe3O4), quặng sắt nâu (khoáng vật chủ yếu hematite Fe2O3), quặng xiđerit (khoáng vật chủ yếu xiđêrit FeCO 3)…Sắt cịn có nước thiên nhiên với hàm lượng nhỏ Sắt thành phần hemoglobin có tác dụng vận chuyển oxi máu Ngồi sắt dự trữ dạng feritin (là phức hợp sắt protein) Trong động vật, sắt nằm dạng chehutuza thành phần tạo máu động vật I.1.2.Tính chất sắt I.1.2.1 Tính chất vật lí Sắt ngun tố nằm phân nhóm VIIIB chu kỳ IV bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep Nó kim loại dẻo màu trắng xám, dễ rèn, dễ dát mỏng gia công học khác Tính chất học sắt phụ thuộc nhiều vào độ tinh khiết hàm lượng nguyên tố khác sắt, chí với lượng nhỏ Nhiệt độ nóng chảy sắt 1539 ± 5oC Sắt có bốn dạng thù hình bền khoảng nhiệt độ xác định Feα 700oC Feβ 911oC Feγ 1390oC Chun ngành: Hố phân tích Feδ 1536oC Fe lỏng Khóa luận tốt nghiệp đại học Trong đó: Feα , Feβ : Có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối cấu trúc electron khác nên Feα có tính sắt từ, Feβ có tính thuận từ Feγ : Có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện có tính thuận từ Feδ : Có cấu trúc giống Feα tồn đến nhiệt độ nóng chảy Sắt bền phương diện nhiệt động hai giới hạn nhiệt độ: 912 oC từ 1394oC đến nhiệt độ nóng chảy, 912oC 1394oC sắt bền Giới hạn nhiệt độ bền Feα Feγ đặc tính biến đổi lượng Gibbs hai dạng biến đổi nhiệt - Một số số vật lý sắt : Nhiệt độ nóng chảy : 1539oC Nhiệt độ sôi : 2880oC Khối lượng riêng : 7,91 g/cm3 I.1.2.2 Tính chất hố học Sắt kim loại có hoạt tính hố học trung bình Ở điều kiện thường khơng có ẩm sắt bị thụ động, khơng khí ẩm dễ bị oxi hoá bị phủ lớp gỉ sắt hiđrat màu nâu, xốp nên không bảo vệ sắt, nên sắt bị oxi hố tiếp tục Khi đun nóng (đặc biệt trạng thái bột nhỏ) tác dụng với hầu hết phi kim Sắt tạo thành hai dãy hợp chất sắt (II) sắt (III) Nói chung hợp chất sắt (II) dễ biến thành hợp chất sắt (III) FeO có màu đen, nóng chảy 1360oC khơng tan nước, dễ tan dung dịch axit Fe(OH)2 chất kết tủa không nhầy, không tan nước, có màu trắng khơng khí chuyển nhanh thành Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Fe(OH)2 + O2 + 2H2O Fe(OH)3 Muối sắt (II) tạo thành hoà tan sắt vào dung dịch axit lỗng, trừ axit nitric Chun ngành: Hố phân tích Khóa luận tốt nghiệp đại học Ion sắt (III) hợp chất phổ biến dung dịch có màu vàng nhạt dễ dàng thuỷ phân cho ta dung dịch màu vàng nâu, đặc điểm quan trọng ion sắt (III) Oxit sắt (III) chất bột có màu đỏ nâu điều chế cách nung kết tủa hiđroxit Oxit sắt (III) khơng tan nước, tan phần dung dịch kiềm đặc hay cacbonat kim loại kiềm nóng chảy Hiđroxit sắt (III) không tan nước dễ tan axit tan phần kiềm đặc Đa số muối sắt (III) dễ tan nước cho dung dịch chứa ion bát diện [Fe(H2O)6 ]3+ màu tím nhạt Khi kết tinh từ dung dịch, muối sắt (III) thường dạng tinh thể hiđrat FeF3.3H2O màu đỏ, FeCl3.6H2O màu nâu vàng, Fe(NO3)3.9H2O màu tím, Fe2(SO4)3.10H2O màu vàng phèn sắt M.Fe(SO4).12H2O ( M = Na+, K+, Cs+, NH4+ ) màu tím nhạt Muối sắt (III) thuỷ phân mạnh muối sắt (II) nên dung dịch có màu vàng nâu phản ứng axit mạnh, tuỳ theo độ pH dung dịch 2- [Fe(H2O)6 ]3+ + H2O [FeOH(H2O)5 ]2+ + H3O+ Các muối sắt (III) dễ bị khử sắt (II) nhiều chất khử khác thiếc(II), sắt kim loại, hiđrazin, hiđro iođua… Fe2(SO4)3 + 6KI FeI2 + I2 + K2SO4 2FeCl3 + SnCl2 2FeCl2 + SnCl4 Sắt nằm chu kỳ IV phân nhóm VIII B nên số phối trí chung ion sắt FeF63-; [Fe(CN)6 ]3-… Ion sắt (III) cịn tạo phức với SCN - cho phức màu đỏ máu Đây thuốc thử để nhận biết ion sắt (III) Chun ngành: Hố phân tích ... đề tài: ? ?Nghiên cứu tạo phức Fe(III) với 4- (2- pyriđilazo)- rezocxin (PAR) phương pháp trắc quang Ứng dụng xác định hàm lượng sắt thuốc tot? ?héma - dược phẩm Pháp? ?? Trong đề tài nghiên cứu nội dung... màu vàng Sắt (III), sắt (II) tạo phức với thuốc thử cho cực đại hấp thụ 42 0 -43 0 nm Phương pháp có ưu điểm xác định lượng sắt (II), sắt (III) mà khơng cần đến oxi hố khử bước đầu I.1.6.3 Thuốc thử... đại học I .4 NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHO SỰ TẠO THÀNH PHỨC MÀU I .4. 1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức màu đơn phối tử đa phối tử Giả sử phản ứng tạo phức đơn đa phối tử xảy theo phương trình