Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ************* LÊ VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Pb2+ VỚI 4-(2-PYRIDYLAZO) REZOXIN (PAR) BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học phân tích Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Th.S VŨ THỊ KIM THOA HÀ NỘI – 2012 Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng LỜI CẢM ƠN Học tập nghiên cứu khoa học nhiệm vụ hàng đầu sinh viên, song đường tìm kiếm khám phá kho tàng tri thức nhân loại cần giúp đỡ người xung quanh, đặc biệt người thầy, cô giáo Bằng lòng trân trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S Vũ Thị Kim Thoa - người hướng dẫn khoa học, tận tình bảo em suốt trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiện, thầy cô giáo tổ môn hóa, khoa Hóa trường ĐHSP Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận Hà Nội, tháng năm 2012 Sinh viên Lê Văn Thắng Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung nguyên tố chì 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì 1.1.2 Trạng thái tự nhiên thành phần đồng vị chì 1.1.3 Tính chất vật lý ứng dụng chì 1.1.4 Tác dụng sinh hóa chì 1.1.5 Tính chất hóa học chì 1.1.6 Tính chất số hợp chất quan trọng Pb2+ 1.1.7 Một số phương pháp xác định chì 1.2 Tính chất khả tạo phức thuốc thử PAR 12 1.2.1 Tính chất thuốc thử PAR 12 1.2.2 Khả tạo phức PAR ứng dụng phức phân tích 15 1.3 Các bước nghiên cứu phức màu dùng phân tích trắc quang 17 1.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 17 1.3.2 Nghiên cứu điều kiện tạo phức tối ưu 18 1.4 Các phương pháp xác định thành phần phức dung dịch 20 1.4.1 Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) 21 1.4.2 Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục - phương pháp Oxtromuxlenko - Job) 22 1.5 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 23 1.5.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 23 1.5.2 Phương pháp đường chuẩn 26 1.5.3 Phương pháp xử lí thống kê đường chuẩn 27 Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28 2.1 Dụng cụ hóa chất 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu 28 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 30 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến tạo phức Pb2+ - PAR 31 3.3 Nghiên cứu phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian 32 3.4 Xác định thành phần phức Pb2+ - PAR 33 3.4.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 34 3.4.2 Phương pháp tỉ số mol 36 3.5 Xác định khoảng nồng độ phức Pb 2+ - PAR tuân theo định luật Beer 38 3.6 Xác định hệ số hấp thụ phân tử phức theo phương pháp Komar 39 3.6.1 Xác định hệ số hấp thụ phân tử PAR 39 3.6.2 Xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 40 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các dạng tồn thuốc thử PAR theo pH 13 Bảng 1.2 Hằng số phân li axit thuốc thử PAR 14 Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH 32 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian 33 Bảng 3.3a Kết xác định tỉ lệ Pb2+ PAR phức theo phương pháp hệ đồng phân tử ứng với C CPb2 CPAR 4.10 M 34 Bảng 3.3b Kết xác định tỉ lệ Pb2+ PAR phức theo phương pháp hệ đồng phân tử ứng với C CPb2 CPAR 8.10 M 35 Bảng 3.4a Sự phụ thuộc mật độ quang phức Pb2+ - PAR vào nồng độ PAR theo phương pháp tỉ số mol ứng với CPb2 1,0.10 M 36 Bảng 3.4b Sự phụ thuộc mật độ quang phức Pb2+ - PAR vào nồng độ PAR theo phương pháp tỉ số mol ứng với CPb2 2,0.10 M 37 Bảng 3.5 Kết khảo sát nồng độ Pb2+ tuân theo định luật Beer 38 Bảng 3.6 Kết tính PAR theo định luật Buger – Lamber – Beer 40 Bảng 3.7 Kết xác định phức Pb 2+ - PAR phương pháp Komar 41 Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Hiệu ứng tạo phức 18 Hình 1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức theo thời gian 18 Hình 1.3 Đồ thị biểu thị phụ thuộc mật độ quang phức vào pH 19 Hình 1.4 Đường cong phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ thuốc thử 20 Hình 1.5 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol 21 Hình 1.6 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam 22 Hình 1.7 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ Pb 2+ 27 Hình 3.1a Phổ hấp thụ electron PAR 30 Hình 3.1b Phổ hấp thụ electron Pb2+ - PAR 31 Hình 3.2 Mật độ quang phức Pb2+ - PAR phụ thuộc vào pH 32 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian 33 Hình 3.4 Đồ thị xác định thành phần phức Pb2+ - PAR theo phương pháp hệ đồng phân gam 35 Hình 3.5 Đồ thị xác định thành phần phức Pb2+ - PAR phương pháp tỉ số mol 37 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn khoảng nồng độ Pb2+ tuân theo định luật Beer 39 Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chì nguyên tố có nhiều ứng dụng quan trọng khoa học, kĩ thuật đời sống: Dùng để làm ắc quy, đầu đạn, ống dẫn công nghệ hoá học, đúc khuôn để in chữ, chế tạo thuỷ tinh pha lê, pha vào xăng để tăng thêm số octan Do có tính ngăn cản mà chì dùng làm áo giáp cho nhân viên: chụp X quang, lò phản ứng hạt nhân, đựng nguyên tố phóng xạ, cho vào hình vi tính, ti vi.… Tuy nhiên, bên cạnh chì nguyên tố gây nhiễm độc cho môi trường, đặc biệt trước lúc xăng 95 chưa đời hàm lượng chì xăng động đốt thải cho môi trường lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường tuyến đường quốc lộ Nhiễm độc chì khó cứu chữa, chì tích luỹ thể người mà không bị đào thải Việc ô nhiễm nguồn nước, thực phẩm, sữa, rau chì gây bệnh hiểm nghèo ung thư, ảo giác, quái thai, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ cộng đồng Chì nguyên tố có khả tạo phức với nhiều phối tử, đặc biệt phối tử hữu Cho nên nghiên cứu tạo phức chì tìm phương pháp phân tích nhanh, xác hàm lượng chì đối tượng phân tích khác vô quan trọng, có tính thời sự, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mặt khác, thuốc thử 4-(2-pyridylazo)rezoxin (PAR) thuốc thử có khả tạo phức với nhiều nguyên tố, phức tạo thành thường có màu đậm, thuận lợi cho phép phân tích trắc quang để xác định vi lượng nguyên tố Vì phức PAR ý nghĩa mặt lý thuyết mà có ý nghĩa mặt thực tế Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Hiện này, công trình nghiên cứu tạo phức ion Pb2+ với PAR chưa nhiều, chưa mang tính hệ thống, đặc biệt Pb 2+ với số thuốc thử PAR Xuất phát từ lí chọn đề tài: “Nghiên cứu tạo phức Pb2+ với 4-(2-pyridylazo)rezoxin (PAR) phương pháp trắc quang” Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu đề tài Tiến hành nghiên cứu thực tạo phức Pb 2+ với thuốc thử PAR xác định điều kiện tạo phức tối ưu (pH, phức, tham số định lượng phức ( p), , thời gian), thành phần khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer Từ dùng ứng dụng phân tích nguyên tố đất chuyển tiếp nồng độ chúng nhỏ phương pháp trắc quang Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Việc xác định thành phần phức để ứng dụng ngành, lĩnh vực cụ thể hướng phức chất Nó giúp ta phát có mặt ion kim loại có phức chúng tồn nồng độ nhỏ Ngày nay, việc sử dụng phương pháp trắc quang phân tích hoá học phổ biến Đề tài nghiên cứu tạo phức Pb 2+ với thuốc thử PAR cần thiết để xác định Pb2+ tiến hành nghiên cứu tương tự với nguyên tố khác Giúp có hội tiếp cận với phương pháp hoá lí đại Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ CHÌ 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì Trong bảng tuần hoàn Đ.I.Mendeleev, chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IVA, chu kì - Kí hiệu: Pb - Khối lượng nguyên tử: 207,210 - Cấu hình electron: Xe 4f145d106s26p2 - Bán kính nguyên tử ( A ): 1,75 - Bán kính ion Pb2+ ( A ): 1,26 - Độ âm điện (theo Paulinh): 2,33 - Thế điện cực chuẩn (V): EPb2 / Pb = -0,13 - Năng lượng ion hóa: Mức lượng ion hóa I1 Năng lượng ion hóa (eV) 7,41 I2 I3 15,03 31,93 I4 I5 I6 39 69,7 84 Từ giá trị I3 đến I4 có giá trị tương đối lớn, từ giá trị I5 đến I6 có giá trị lớn chì tồn số oxi hóa +2 +4 1.1.2 Trạng thái tự nhiên thành phần đồng vị chì Chì có mặt tự nhiên (trong 170 khoáng vật) chủ yếu galen (PbS), xeruzit (PbCO3), anglesite (PbSO4) pyromorphite [Pb5Cl(PO4)3], chiếm khoảng 1,6.10-3 % khối lượng vỏ trái đất, khoảng 1,6.10-4 % tổng số nguyên tử Chì có 18 đồng vị, có đồng vị thiên nhiên 204 Pb(1,48%); 206 Pb(23,6%); 207Pb(22,6%); 208Pb(52,3%); đồng vị phóng xạ bền 202Pb có T1/2 = 3,0.105 năm Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng 1.1.3 Tính chất vật lý ứng dụng chì 1.1.3.1 Tính chất vật lý chì Chì nguyên chất kim loại có màu xám, khối lượng riêng lớn cấu trúc lập phương mạng lưới nguyên tử, chì mềm, dùng móng tay rạch dễ dát mỏng Sau số thông số vật lý chì: Khối lượng Nhiệt độ Nhiệt độ riêng nóng chảy sôi (g/cm3) (oC) (oC) 11,34 327 1737 Độ cứng Độ dẫn điện (kim cương = 10) (Hg = 1) 1,5 4,6 1.1.3.2 Ứng dụng chì Chì sử dụng để chế tạo pin, ăcquy chì - axit hợp kim Hợp chất hữu Pb(CH3)4; Pb(C2H5)4 sử dụng nhiều làm chất phụ gia cho xăng dầu bôi trơn, nhiên xu hướng hạn chế loại bỏ Trong kỹ thuật đại chì ứng dụng làm vỏ bọc dây cáp, que hàn Trước với stibi thiếc, chì chế tạo làm hợp kim chữ in để tạo nên chữ, nên gây nên tượng nhiễm độc chì công nhân ngành máy in Tuy nhiên, công nghệ in hoàn toàn loại bỏ tượng Một lượng nhỏ chì cho vào trình nấu thuỷ tinh thu loại vật liệu có thẩm mỹ cao, pha lê Trong y học, chì sử dụng làm thuốc giảm đau, làm ăn da chống viêm nhiễm 1.1.4 Tác dụng sinh hóa chì Tác dụng sinh hoá chủ yếu chì tác động tới tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu Chì ức chế số enzim quan trọng Lớp K34A - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Dung dịch phức Trong cốc dung tích 50ml Lấy 0,5ml Pb2+ 10-3M + 1,5ml PAR 10-3M + 2,5ml KNO3 1M Điều chỉnh pH dung dịch dung dịch NaOH, HNO đến pH = 10 (kiểm tra máy pH met) Chuyển vào bình định mức 25ml Tráng cốc nhiều lần nước cất hai lần chỉnh pH Đo mật độ quang máy quang phổ UV – Vis Dung dịch thuốc thử Lấy 1,5ml PAR 10-3M + 2,5ml KNO3 1M Điều chỉnh pH, chuyển vào bình định mức 25ml Đo mật độ quang máy quang phổ UV – Vis Các dung dịch khác chuẩn bị tương tự Lớp K34A - Hóa 29 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Để nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Pb2+ - PAR, lấy nồng độ Pb2+ 2,0.10-5M, nồng độ PAR 6,0.10-5M, pH = 10 quét phổ hấp thụ electron phức bước sóng khác Từ xác định bước sóng max phức Phổ hấp thụ electron PAR, Pb2+ - PAR trình bày hình 3.1a 3.1b Hình 3.1a Phổ hấp thụ electron PAR Lớp K34A - Hóa 30 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Hình 3.1b Phổ hấp thụ electron Pb2+ - PAR Từ kết khảo sát phổ hấp thụ electron phức Pb 2+ - PAR, PAR xác định bước sóng hấp thụ cực đại phức max = bước sóng cực đại PAR 412nm Vậy hiệu ứng = 88, pH = 10; max 500nm, chứng tỏ PAR thuốc thử trắc quang tốt 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng pH đến tạo phức Pb2+ - PAR Để khảo sát phụ thuộc mật độ quang phức vào pH tiến hành dãy thí nghiệm với nồng độ Pb2+ cố định 2,0.10-5M, nồng độ PAR cố định 6,0.10-5M đo mật độ quang max = 500nm pH khác nhau, kết trình bày bảng 3.1 hình 3.2 Lớp K34A - Hóa 31 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH ( max = 500nm, l = 1,00cm, I = 0,1) pH A pH A 3,07 0,104 0,492 0,135 9,5 0,513 0,155 10 0,523 0,223 10,4 0,486 0,329 11 0,456 0,389 12,5 0,432 8,5 0,421 A 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 pH 10 15 Hình 3.2 Mật độ quang phức Pb2+ - PAR phụ thuộc vào pH Từ hình 3.2 ta thấy mật độ quang tăng dần đạt giá trị cực đại pH = 10 trình nghiên cứu sau chọn pH tối ưu = 10 3.3 Nghiên cứu phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian Để khảo sát phụ thuộc mật độ quang vào thời gian tiến hành dãy thí nghiệm với nồng độ Pb2+ cố định 2,0.10-5M, nồng độ PAR cố định 6,0.10-5M pH = 10, đo mật độ quang thời điểm khác (cứ phút đo lần) kết trình bày bảng 3.2 hình 3.3 Lớp K34A - Hóa 32 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian ( max = 500nm, l = 1,00cm, pH = 10, I = 0,1) t (phút) ΔA t (phút) ΔA 0,522 35 0,513 10 0,517 40 0,512 15 0,514 45 0,512 20 0,514 50 0,513 25 0,513 55 0,512 30 0,513 60 0,512 A 0,6 0,55 0,5 0,45 t (phút) 0,4 10 20 30 40 50 60 70 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian Từ kết thấy: phức tạo thành bền màu theo thời gian Do chon thời gian tối ưu 15 phút sau pha chế Qua 50 phút có giảm mật độ quang không đáng kể 3.4 Xác định thành phần phức Pb2+ - PAR Để xác định thành phần phức Pb2+ - PAR sử dụng hai phương pháp độc lập là: Phương pháp tỉ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử Lớp K34A - Hóa 33 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng 3.4.1 Phương pháp hệ đồng phân tử gam - Tôi chẩn bị hai dãy thí nghiệm: Dãy 1: Chuẩn bị dãy dung dịch có tổng nồng độ cố định: C CPb2 CPAR 4.10 M Hút vào bình theo thứ tự: 0,1; 0,2; 0,3 ;0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9ml dung dịch Pb2+ 10-3M, thể tích dung dịch PAR 10-3M lấy ngược lại: 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1ml thêm 2,5ml dung dịch KNO3 1M Định mức đến vạch 25ml pH = 10 Dãy 2: Chuẩn bị tương tự dung dịch nhưng: C CPb2 CPAR 8.10 M Tiến hành đo mật độ quang dung dịch bước sóng max = 500nm Kết thu thể sau: + Dãy 1: (Bảng 3.3a hình 3.4) Bảng 3.3a Kết xác định tỉ lệ Pb2+ PAR phức theo phương pháp hệ đồng phân tử ứng với ( max C CPb2 CPAR 4.10 M = 500nm, l = 1,00cm, pH = 10, I = 0,1) STT CPb2 105 M CPAR 105 M CPb2 / CPAR 0,4 3,6 1/9 0,312 0,8 3,2 1/4 0,366 1,2 2,8 3/7 0,420 1,6 2,4 2/3 0,397 2,0 2,0 1/1 0,323 2,4 1,6 3/2 0,246 2,8 1,2 7/3 0,199 3,2 0,8 4/1 0,157 3,6 0,4 9/1 0,084 Lớp K34A - Hóa 34 A Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng + Dãy 2: (Bảng 3.3b hình 3.4) Bảng 3.3b Kết xác định tỉ lệ Pb2+ PAR phức theo phương pháp hệ đồng phân tử ứng với ( max CPAR 8.10 M C CPb2 = 500nm, l = 1,00cm, pH = 10, I = 0,1) STT CPb2 105 M CPAR 105 M CPb2 / CPAR 0,8 7,2 1/9 0,508 1,6 6,4 1/4 0,774 2,4 5,6 3/7 0,816 3,2 4,8 2/3 0,762 4,0 4,0 1/1 0,674 4,8 3,2 3/2 0,548 5,6 2,4 7/3 0,442 6,4 1,6 4/1 0,281 7,2 0,8 9/1 0,133 A A 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Đường (2): C CPb2 CPAR 8.10 M Đường (1): C CPb2 CPAR 4.10 M (2) (1) C Pb C PAR 10 Hình 3.4 Đồ thị xác định thành phần phức Pb2+ - PAR theo phương pháp hệ đồng phân tử gam Trên đường cắt này, xác định thành phần phức là: Pb2+ : PAR = : Lớp K34A - Hóa 35 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng 3.4.2 Phương pháp tỉ số mol - Tôi chuẩn bị hai dãy thí nghiệm: Dãy 1: Có nồng độ kim loại 10-5M Hút vào bình theo thứ tự từ: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1ml dung dịch PAR 10-3M; 0,25ml dung dịch Pb2+ 10-3M 2,5ml dung dịch KNO3 1M Định mức đến vạch 25ml pH = 10 Dãy 2: Chuẩn bị hệ dung dịch cố định nồng độ kim loại 2.10-5M, thể tích dung dịch PAR 10-3M thay đổi từ 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2ml Tiến hành đo mật độ quang dung dịch phức max = 500nm Kết thu thể sau: + Dãy 1: (Bảng 3.4a hình 3.5) Bảng 3.4a Sự phụ thuộc mật độ quang phức Pb2+ - PAR vào nồng độ PAR theo phương pháp tỉ số mol ứng với CPb2 ( max 1,0.10 M = 500nm, l =1,00cm, pH = 10, I = 0,1) STT CPAR 105 M CPb2 105 M C PAR /CPb2 0,4 1,0 0,4 0,093 0,8 1,0 0,8 0,137 1,2 1,0 1,2 0,208 1,6 1,0 1,6 0,252 2,0 1,0 2,0 0,296 2,4 1,0 2,4 0,305 2,8 1,0 2,8 0,317 3,2 1,0 3,2 0,326 3,6 1,0 3,6 0,331 10 4,0 1,0 4,0 0,339 Lớp K34A - Hóa 36 A Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng + Dãy 2: (Bảng 3.4a hình 3.5) Bảng 3.4b Sự phụ thuộc mật độ quang phức Pb2+ - PAR vào nồng độ PAR theo phương pháp tỉ số mol ứng với CPb2 ( max 2,0.10 M = 500nm, l =1,00cm, pH = 10, I = 0,1) STT CPAR 105 M CPb2 105 M C PAR /CPb2 0,8 2,0 0,4 0,185 1,6 2,0 0,8 0,277 2,4 2,0 1,2 0,420 3,2 2,0 1,6 0,502 4,0 2,0 2,0 0,590 4,8 2,0 2,4 0,610 5,6 2,0 2,8 0,634 6,4 2,0 3,2 0,651 7,2 2,0 3,6 0,660 10 8,0 2,0 4,0 0,680 0.8 A A 2): Ứng với 0.7 CPb2 0.6 (1): Ứng với (2) 0.5 0.4 CPb2 0.3 2,0.10 M 1,0.10 M (1) 0.2 C PAR C Pb 0.1 0 Hình 3.5 Đồ thị xác định thành phần phức Pb2+ - PAR phương pháp tỉ số mol Lớp K34A - Hóa 37 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Qua thực nghiệm ta xác định thành phần phức theo tỉ lệ: Pb2+ : PAR = : Qua hai phương pháp độc lập ta xác định thành phần phức là: Pb2+ : PAR = : Như kết luận cách chắn phức tạo thành theo tỉ lệ Pb2+ : PAR = : 3.5 Xác định khoảng nồng độ phức Pb2+ - PAR tuân theo định luật Beer Sau xác định thành phần phức Pb2+ - PAR, tiến hành nhiên cứu khoảng nồng độ phức tuân theo định luật Beer cách khảo sát dãy thí nghiệm với nồng độ Pb2+ biến thiên (ở điều kiện tạo phức tối ưu), kết trình bày bảng 3.5 hình 3.6 Bảng 3.5 Kết khảo sát nồng độ Pb2 tuân theo định luật Beer ( max = 500nm, l =1,00cm, pH = 10, I = 0,1) STT CPb2 105 M CPAR 105 M 0,4 0,8 0,152 0,8 1,6 0,303 1,2 2,4 0,456 1,6 3.2 0,608 2,0 4,0 0,760 2,4 4,8 0,912 3,0 6,0 1,013 3,5 7,0 1,134 Lớp K34A - Hóa 38 A Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 1.2 Lê Văn Thắng A y = 0,375x + 0,0004 R2 = 0,998 0.8 0.6 0.4 0.2 CPb2 105 M 0 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn khoảng nồng độ Pb2+ tuân theo định luật Beer Từ kết đồ thị ta thấy: Khi nồng độ Pb2+ tăng đến 2,4.10-5M phụ thuộc mật độ quang nồng độ Pb2+ tuyến tính nồng độ Pb2+ lớn 2,4.10-5M phụ thuộc mật độ quang không tuyến tính Vậy khoảng nồng độ Pb2+ tuân theo định luật Beer là: (0,4 2,4).10-5M Phương trình đường chuẩn có dạng: A (a a ).Ci (b b ) Xử lí đoạn nồng độ tuân theo định luật Beer với p = 0,95 cho kết sau: A x = (3,75 0,01028).104.CPb + 0,0004 Từ phương trình thu hệ số hấp thụ phân tử phức: Phức = (3,75 0,01028).104 Phức = 3,75.104 3.6 Xác định hệ số hấp thụ phân tử phức theo phƣơng pháp Komar 3.6.1 Xác định hệ số hấp thụ phân tử PAR Muốn xác định hệ số hấp thụ phân tử phức theo phương pháp Komar ta phải biết hệ số hấp thụ phân tử thuốc thử PAR bước sóng hấp thụ tối ưu phức Lớp K34A - Hóa 39 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng Chuẩn bị dãy dung dịch PAR có nồng độ khác nhau, tiến hành đo mật độ quang dung dịch Từ kết thu tính hệ số hấp thụ phân tử thuốc thử theo định luật Buger-Lamber-Beer A / C.l PAR Trong đó: ε - hệ số hấp thụ phân tử PAR C - nồng độ dung dịch PAR (mol/l) l - chiều dày Cuvét (cm) Bảng 3.6 Kết tính PAR theo định luật Buger - Lamber - Beer (l = 1,00cm; I = 0,1; pH = 10; λ = 500nm) STT CPAR 105 M 0,4 0,062 0,155 0,8 0,123 0,154 1,2 0,185 0,154 1,6 0,245 0,153 2,0 0,312 0,156 105 A Xử lý kết theo phương pháp thống kê toán học ta có: 0,154.105 ; S = 0,00228 S n SX 0,00228 0,001 Sai số = t (0,95; 4) S X = 2,78.0,001 = 0,00278 Vậy hệ số hấp thụ phân tử PAR là: PAR (1,54 0,0278).104 3.6.2 Xác định hệ số hấp thụ phân tử phức Để xác định hệ số hấp thụ phân tử phức Pb2+ - PAR tiến hành cặp thí nghiệm; thí nghiệm ứng với CPAR 2.CPb2 đo mật độ quang điều kiện tối ưu Lớp K34A - Hóa 40 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng n.( Ai B Ak ) l.Ci ( n B) Pb ( PAR ) Trong đó: Ai Ak B q 2; q.l q.l .Ci Ck PAR PAR Ci Ck 1, 54.10 ; n PAR q Từ xác định hệ số hấp thụ phân tử phức Kết trình bày bảng 3.6 Bảng 3.7 Kết xác định phức Pb2+ - PAR phương pháp Komar (l = 1cm; I = 0,1; pH = 10; STT Cặp Cặp Cặp C Pb2 105M Ai Ci = 0,4 0,152 Ck = 1,2 0,456 Ci = 0,8 0,303 Ck = 1,6 0,608 Ci = 2,0 0,760 Ck = 2,4 0,912 Ta thu kết sau: Lớp K34A - Hóa 41 max = 500nm) n B 10 0,333 0,69 0,379 0,500 0,79 0,382 0,833 0,94 0,378 Pb ( PAR )2 (3,79 0,023).104 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu ứng dụng phương pháp trắc quang vào thực nghiệm, thu kết sau: Hệ thống kiến thức về: 1.1 Lí thuyết tổng quan nguyên tố chì số phương pháp xác định chì 1.2 Tính chất khả tạo phức thuốc thử PAR 1.3 Các bước nghiên cứu phức màu dùng phân tích trắc quang 1.4 Các phương pháp xác định thành phần phức dung dịch như: 1.5 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử phức Nghiên cứu tạo phức Pb2+ PAR thực nghiệm kết quả: 2.1 Bước sóng hấp thụ cực đại phức: max = 500nm; PAR: max = 412nm 2.2 Thời gian tạo phức tối ưu: t = 15 phút sau pha chế 2.3 pH tạo phức tối ưu: pH = 10 2.4 Đã xác định thành phần phức theo hai phương pháp cho kết quả: Tỉ lệ tạo phức: Pb2+ : PAR = : 2.5 Đã xác định hệ số hấp thụ phân tử phức theo hai phương pháp cho kết quả: Phương pháp đường chuẩn: Phương Pháp Kamar: Phức Pb ( PAR )2 = (3,75 0,01028).104 (3, 79 0, 023).104 2.6 Khoảng nồng độ Pb2+ tuân theo định luât Beer là: (0,4 Lớp K34A - Hóa 42 2,4).10-5M Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích, Phần II - Các phản ứng ion dung dịch nước, Nxb Giáo dục, Hà Nội [2] Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2005), Hóa học phân tíchCâu hỏi tập cân ion dung dịch, Nxb ĐHSP Hà Nội [3] Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập ba, Nxb Giáo dục, Hà Nội [4] Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học hóa học, Nxb ĐHQG, Hà Nội [5] Hồ Viết quý, Nguyễn Tinh Dung (1991), Các phương pháp phân tích lý hóa, ĐHSP, Hà Nội [6] Hồ Viết Quý (1999), Phức chất hóa học, Nxb KH KT, Hà Nội [7] Nguyễn Đức Vận (2000), Hóa học vô tập - Các kim loại điển hình, Nxb KH KT Hà Nội [8] Dương Quang Phùng, Bùi Thu Thủy, Nguyễn Thị Thanh Thúy, Nguyễn Thị Nguyệt, Đỗ Văn Huê (2000), “Nghiên cứu tạo phức số ion kim loại (Cu2+, Pb2+, Cd2+, Zn2+) với 4-(2-pyridylazo) rezoxin (PAR) ứng dụng chúng vào phân tích nước thải”, Tuyển tập báo cáo khoa học hội nghị khoa học phân tích Hóa - Lý sinh học Việt Nam lần thứ nhất, tr.126 129 [9] Dương Quang Phùng, Vũ Văn Tiến, Đỗ Văn Huê, Phạm Thị Hảo (2001), “Xác định hàm lượng Pb(II) hồ nuôi cá Hồ Tây phương pháp chiết- trắc quang”, Tạp chí khoa học trường ĐHSP Hà Nội số 4, tr 92-104 Lớp K34A - Hóa 43 Trường ĐHSP Hà Nội [...]... phần của phức bị biến đổi, trong hệ có thể tạo ra một số phức (có sự tạo phức từng nấc) 1.5 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ PHÂN TỬ CỦA PHỨC 1.5.1 Phƣơng pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức Giả sử phản ứng tạo phức xảy ra theo phương trình: M + qHR ƒ MRq + qH Kcb (1) Điều kiện để áp dụng phương pháp Komar: - Đã biết được thành phần phức - Đã nghiên cứu cơ chế của phản ứng tạo phức. .. Phương pháp hệ đồng phân tử mol (phương pháp biến đổi liên tục) - Phương pháp Staric-Bacbanel (phương pháp hiệu suất tương đối) Lớp K34A - Hóa 20 Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng - Phương pháp chuyển dịch cân bằng - Phương pháp Komar Trong khóa luận này tôi sử dụng hai phương pháp đó là: Phương pháp tỉ số mol và phương pháp hệ đồng phân tử 1 .4. 1 Phƣơng pháp tỷ số mol (phương pháp. .. 1 .4) Đối với các phức kém bền thì đường cong A = f(CT.thử) có dạng biến đổi từ từ (đường 2) A (1) (2) Ct.thử/Cion kim loại Hình 1 .4 Đường cong phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ thuốc thử 1 .4 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC TRONG DUNG DỊCH Có nhiều phương pháp trắc quang xác định thành phần của phức trong dung dịch như: - Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hoà) - Phương. .. thuộc mật độ quang của phức vào tỷ số CR/CM Trường hợp 2: CR = const; CM biến thiên, khi đó xét sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỷ số CM/CR 1 .4. 2 Phƣơng pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục phương pháp Oxtromuxlenko - Job) Nguyên tắc của phương pháp Dựa trên việc xác định tỷ số các nồng độ đồng phân tử của các chất tác dụng tương ứng với hiệu xuất cực đại của phức tạo thành M mRn... nghiên cứu các phức đaligan của PAR, áp dung cho phép phân tích lượng vết các kim loại 1.3 CÁC BƢỚC NGHIÊN CỨU PHỨC MÀU DÙNG TRONG PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 1.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức Giả sử phản ứng tạo phức xảy ra theo phương trình sau (để đơn giản ta bỏ qua điện tích) M + qHR ƒ MRq + qH Kcb Để nghiên cứu hiệu ứng tạo phức người ta thường lấy một nồng độ cố định của ion kim loại (CM) nồng độ dư của. .. Hiệu ứng tạo phức Qua phổ hấp thụ electron của thuốc thử HR và của phức MR q ta có thể kết luận có hiện tượng tạo phức trong dung dịch 1.3.2 Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ƣu 1.3.2.1 Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu Khoảng thời gian tối ưu là khoảng thời gian có mật độ quang của phức hằng định và cực đại Có thể có nhiều cách thay đổi mật độ quang của phức theo theo thời gian ứng với các đường... quang 2,30 6,90 12 ,40 H2O Điện thế Lớp K34A - Hóa 14 Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Lê Văn Thắng 1.2.2 Khả năng tạo phức của PAR và ứng dụng các phức của nó trong phân tích Sự tạo phức của PAR với các ion kim loại được miêu tả theo sơ đồ: Mn+ + mH2R ƒ M(HR)m(n-m)+ + mH+ Mn+ + mHR- ƒ MRm(n – 2m)+ + mH+ Khi nghiên cứu cấu trúc của phức M – PAR bằng phương pháp MOLCAO người ta sẽ biết: Tùy thuộc... Đối với phức của Zr(IV), Hf(IV), Ti(IV) có tỉ lệ là 1 : 2 Zr(IV) (pH = 1,8 – 2; = 6,62.103lmol-1.cm-1 ở max Hf(IV) (pH = 2,3 – 2,8; = 2,67.104lmol-1.cm-1 ở Ti(IV) (pH = 4, 6 – 6,7; = 3,89.104lmol-1.cm-1 ở = 500nm) max max = 510nm) = 500nm) Các phản ứng tạo phức của PAR đã được khảo sát kĩ hơn với hơn 30 nguyên tố kim loại Qua tổng hợp kết quả nghiên cứu của nhiều công trình nghiên cứu sự tạo phức của. .. cực đại của phức đều chuyển dịch về phía sóng dài so với phổ hấp thụ cực đại của thuốc thử ( max = 49 0 – 550nm), phức có độ nhạy cao = (1 – 9).104lmol-1.cm-1 Ngoài ra, thuốc thử PAR còn có khả năng tạo phức đaligan với nhiều ion kim loại, phức chất có dạng PAR – M – HX, lần đầu tiên được biết đến khi nghiên cứu sự tạo phức đaligan với niobi, tantan, vanađi Các đaligan của Ti(IV), Zr(IV), Hf(IV) với PAR... ly pKi của thuốc thử PAR trong các dung môi khác nhau Kết quả được trình bày trong bảng 1.2 Bảng 1.2 Hằng số phân ly axit của thuốc thử PAR pK0 pK1 pK2 Dung môi Phương pháp 3,10 5,50 11,90 H2O Trắc quang 2,72 6,28 12 ,40 50% methanol Trắc quang 2,69 5,50 12,31 H2O Điện thế 2 ,41 7,15 13,00 50% đioxan Trắc quang 2 ,41 5,83 12,50 H2O Trắc quang 2 ,41 6,67 13,20 50% axeton Trắc quang 2,30 6,90 12 ,40 H2O Điện ... bước nghiên cứu phức màu dùng phân tích trắc quang 17 1.3.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 17 1.3.2 Nghiên cứu điều kiện tạo phức tối ưu 18 1.4 Các phương pháp xác định thành phần phức. .. bước nghiên cứu phức màu dùng phân tích trắc quang 1.4 Các phương pháp xác định thành phần phức dung dịch như: 1.5 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử phức Nghiên cứu tạo phức Pb2+. .. 4-(2-pyridylazo )rezoxin (PAR) phương pháp trắc quang Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu đề tài Tiến hành nghiên cứu thực tạo phức Pb 2+ với thuốc thử PAR xác định điều kiện tạo phức tối ưu (pH, phức, tham