NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA La(III) VỚI THUỐC THỬ 4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA LaIII VỚI THUỐC THỬ 4-3-METYL-2-PYRIDYLAZOREZOCXIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ NHƯ NG

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA La(III) VỚI THUỐC THỬ

4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ NHƯ NGỌC

Lớp: HÓA 4A

 MỞ ĐẦU

Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

NỘI DUNG



KẾT LUẬN



Lantan là một nguyên tố thuộc nhóm lantan hay còn gọi là nhóm các nguyên tố họ đất hiếm Tuy thuộc vào nhóm các nguyên tố đất hiếm nhưng lại không hiếm, có sẵn với lượng tương đối lớn và ngày càng

có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp

Ngày nay, việc sử dụng lantan và hợp chất của nó ngày càng phát triển cùng với sự phát triển của khoa học – công nghệ, và có nhiều phương pháp xác định lantan như:

1.1 Sơ lƣợc về các NTĐH và nguyên tố lantan

1.1.1 Sơ lược về các NTĐH

1.1.2 Trạng thái tự nhiên của lantan

1.1.3 Vị trí, cấu tạo và tính chất của lantan

1.1.4 Một số hợp chất của lantan

1.1.5 Điều chế và ứng dụng

1.1.6 Khả năng tạo phức của lantan với các phối tử

1.2 Thuốc thử 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin

1.2.1 Cấu tạo, tính chất của 3-CH3-PAR

1.2.2 Khả năng tạo phức của 3-CH3-PAR và ứng dụng trong

phân tích

2.1 Một số phương pháp trắc quang xác định thành phần phức

2.1.1 Phương pháp tỉ số mol

2.1.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam

2.1.3 Phương pháp hiệu suất tương đối Staric – Bacbanen

2.2 Cơ chế tạo phức đơn phối tử giữa thuốc thử với ion kim loại 2.3 Phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam ɛ

2.4 Kỹ thuật thực nghiệm

2.4.1 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

2.4.2 Hóa chất

2.4.3 Cách tiến hành thí nghiệm

3.1 Khảo sát các điều kiện tạo phức tối ƣu giữa La(III) với 3 – CH 3 – PAR

3.1.1 Phổ hấp thụ của thuốc thử và phức

375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 0.0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

3 -PAR La(III)-(3-CH

Ở điều cùng điều kiện pH =10:

 Dung dịch phức La(III) – (3-CH3 -PAR) có λ max = 490nm

 Dung dịch thuốc thử 3-CH3 -PAR có λ max = 414nm

3.1.1 Phổ hấp thụ của thuốc thử và phức

Nhƣ vậy có sự tạo phức giữa La(III) và 3-CH 3 -PAR

Chọn giá trị λ= 490 nm để nghiên cứu tiếp theo

3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

pH

∆A

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH

Qua đồ thị ta thấy mật độ quang của phức ổn định và có cực đại trong khoảng pH từ 8,5– 11,0

3.1 Khảo sát các điều kiện tạo phức tối ƣu giữa La(III) với 3 – CH 3 – PAR

3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian

0.430 0.435

0.440

A

t (phút)

∆A

Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian

Kết quả cho ta thấy phức tạo thành giữa La(III) và 3-CH 3 -PAR

có mật độ quang ổn định sau 10 phút và bền theo thời gian

3.1 Khảo sát các điều kiện tạo phức tối ƣu giữa La(III) với 3 – CH 3 – PAR

Kết luận về điều kiện thích hợp:

 λ max : 490nm

 pH : 8,5 – 11,0

 Thời gian ổn định phức màu: sau 10 phút

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

3.2.1 Phương pháp tỉ số mol

Cách 1: [La(III)] = const , [3-CH3-PAR] tăng dần

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0.1

0.2 0.3 0.4

∆A

3+ 3

3-CH -PAR La

Hình 3.4 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol

khi cố định nồng độ La(III)

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

C /C

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.20

0.25 0.30 0.35 0.40 0.45

3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.02

0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14

Hình 3.6 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam

Kết quả nghiên cứu theo phương pháp hệ đồng phân tử gam cho thấy tỉ lệ tạo phức giữa La(III) : (3-CH 3 -PAR) = 1 : 2

3.2.3 Phương pháp Staric - Bacbanen

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc ΔA i /C La(III) = f(ΔA i /ΔA gh )

Dãy 1: [3-CH 3 -PAR] = const = 4.10 -5 M, [La(III)] tăng dần

Ta thấy hàm số Δ A i /C La(III) = f( Δ A i / Δ A gh )

là một đường thẳng vì vậy m = 1, hay phức tạo thành là đơn nhân

Dãy 2: [La(III)] = const= 2.10 -5 M , [3-CH 3 -PAR] tăng dần

2 0,513 1

1

gh ΔA i

ΔA 1

n tính theo công thức:

Kết quả nghiên cứu thành phần phức cho tỉ lệ La(III) : (3-CH 3 -PAR)

là 1 : 2 và phức tạo thành là phức đơn nhân

3.2.3 Phương pháp Staric - Bacbanen

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

Vậy, qua nghiên cứu sự tạo phức giữa La(III) với metyl-2-pyridylazo)rezocxin theo 3 phương pháp tỉ số mol,

4-(3-hệ đồng phân tử gam và phương pháp Straric - Bacbanen, có thể kết luận rằng:

 Phức tạo thành là phức đơn nhân

 Tỉ lệ tạo phức: La(III) : (3-CH 3 -PAR) = 1 : 2

3.3 Nghiên cứu cơ chế tạo phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

3.3.1 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của La(III) theo pH

Trong dung dịch La(III) bị thủy phân một nấc theo phương trình :

La(OH)2+

La3+

Hình 3.9 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của La(III) theo pH

3.3.2 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của 3-CH 3 -PAR theo pH

(2) (1)

(2) % H 3 R +

(1) % H 2 R

(3) % HR

-(4) % R

2-Hình 3.10 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của 3-CH 3 -PAR theo pH

Thuốc thử 3-CH 3 -PAR khi tan trong nước tồn tại các cân bằng sau:

3.3.3 Cơ chế tạo phức giữa La(III)-(3-CH 3 -PAR)

Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc -lgB = f(pH)

Sử dụng đoạn tuyến tính trong đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật

độ quang của phức La(III)-(3-CH 3 -PAR) vào pH và xác định các giá trị: C k , (C R – 2C k ), (-lgB)

Dựa vào đồ thị, ta thấy cả 2 đường đều có dạng thẳng, có tg nguyên dương nhưng do đường (1) có i bé hơn đường (2) nên ta chọn đường có i = 0 làm dạng tồn tại chủ yếu

3.3.3 Cơ chế tạo phức giữa La(III)-(3-CH 3 -PAR)

* Từ đó, rút ra kết luận:

- Dạng ion kim loại đi vào phức là La 3+

- Dạng thuốc thử 3-CH 3 -PAR đi vào phức là R

2 Vậy tôi dự đoán công thức của phức là:

3.3 Nghiên cứu cơ chế tạo phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

3.3.4 Xác định các hằng số K p , K h , β của phức theo phương pháp K omar Phản ứng tạo phức:

La(OH) 2+ + 2HR -  LaR 2 2- + H + + H 2 O , K p Cân bằng xác định hằng số bền của phức

La 3+ + 2R 2-  LaR 2 2-

Ta có:

3+

2 2- 2

-[LaR ] [La ].[R ]

3+ k

-1 a

[C - C ] K [La(OH) ] =

[HR ] =

h ( 1+ K h + K h + K K h )

3.3 Nghiên cứu cơ chế tạo phức giữa La(III) với 3-CH 3 -PAR

0,40 21,77

lgβ

; 0, 6,01

lgK p   40  

* Xử lí thống kê (với độ tin cậy là 0,95), ta đƣợc kết quả :

Bảng 3.13 Kết quả tính K kb , lgK p và lg của phức LaR 2 2-

3.3.5 Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) của phức theo phương pháp Komar

Chuẩn bị một dãy dung dịch phức có C 3-CH -PAR = 2.C La(III)

* Xử lý thống kê (với độ tin cậy là 0,95), ta đƣợc hệ số hấp thụ phân

tử gam của phức LaR 2 2- là: ε = (2,17  0,02).10 4 (l.cm -1 .mol -1 )

3.3.6 Phương trình đường chuẩn của phức La(III)-(3-CH 3 -PAR)

Hình 3.13 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ La(III)

Chuẩn bị một dãy dung dịch phức có C 3-CH -PAR = 2.C La(III)

1 Đã tìm đƣợc các điều kiện thích hợp cho sự tạo phức

giữa La(III) với 3-CH 3 –PAR:

-Tỉ lệ tạo phức La(III) : (3–CH 3 –PAR) là 1: 2

- Phức tạo thành là phức đơn nhân

3 Nghiên cứu cơ chế phản ứng tạo phức đã xác định đƣợc các dạng cấu tử đi vào phức: ion kim loại ở dạng La 3+ , thuốc thử 3-CH 3 -PAR ở dạng R 2-

Phản ứng tạo phức :

La(OH) 2+ + 2 HR -  LaR 2 2- + H + + H 2 O

Xác định đƣợc các hằng số của phức đơn phối tử:

4 Khoảng nồng độ của phức tuân theo định luật beer là

lgβ

; 0,

6,01

ε = (2,17  0,02).10 4 (l.cm -1 mol -1 )