Trong những năm gần đây, việc nâng cao độ nhạy, độ chọn lọc, có thể sửdụng nhiều biện pháp khác nhau, một trong các biện pháp đơn giản nhung hiệuquả là sử dụng phương pháp chiết, đặc biệ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
NGUYỄN QUANG THÀNH
NGHIÊN CỨU CHIẾT - TRẮC QUANG
Sự TẠO PHỨC ĐA LIGAN TRONG HỆ l-(2-PYRIDYLAZO)-2-NAPHTHOL(PAN)-Zr(IV)-CHCl2COOH
-Đổ hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
- Gâ.Tổ Hồ Viết Quý đã giao để tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điểu kiện thuận lọi nhất cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
- PGỔ.TỔ Nguyễn Khắc Nghĩa , Tổ Nguyễn Hoa Du đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu ừong quá trình làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa ôau đại học, khoa Hoá học cùng các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hóa đã giúp đõ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cung cấp hoá chất, thiết bị và dụng cụ dùng ừong để tài.
Vinh, tháng 12 năm 2009
Nguy n Quang Thành ễ
2
Trang 2Trong những năm gần đây, việc nâng cao độ nhạy, độ chọn lọc, có thể sửdụng nhiều biện pháp khác nhau, một trong các biện pháp đơn giản nhung hiệuquả là sử dụng phương pháp chiết, đặc biệt là chiết các phức đa ligan Điều nàyđặc biệt thuận lợi trong các phương pháp phân tích tổ hợp như: Chiết - trắcquang, chiết- huỳnh quang, chiết- hấp thụ và phát xạ nguyên tử, chiết - cực phổ
Zhiconi (Zr) là nguyên tố hóa học thuộc nhóm IVB của bảng hệ thống tuầnhoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleep Với những tính chất đặc biệt như độchống ăn mòn cao, độ bền cơ học lớn, độ bền nhiệt cao, bền vối axit và hợp kimcủa nó là những vật liệu rất quý Ziriconi được ứng dụng nhiều trong thực tế, phổbiến trong khoa học - kỹ thuật
Zhiconi nằm rất phát tán dưới dạng hợp chất, nên để khai thác được lượngâriconi lớn với độ tinh khiết cao đòi hỏi các nhà hóa học phải nghiên cứu để đưa
ra phương pháp xác định và phân chia nó một cách tối ưu nhất Thòi gian vừa qua,
đã có nhiều nhà hóa học nghiên cứu việc phân tích ziriconi bằng các phương pháphóa học khác nhau Tuy nhiên, việc nghiên cứu cho thấy chưa có một sự thốngnhất về kết quả nghiên cứu zhiconi trên các tài liệu đã công bố
Thuốc thử 1- (2 - pyridylazo) - 2 - naphthol(PAN) vàCHCl2COOH
có khả năng tạo phức màu đơn - đaligan với nhiều ion kim loại như: Cu2+, Cd2+,
Al3+’ Fe3+, Zr4+, Th4+, v.v và được ứng dụng để xác dinh bằng phương pháp chiết
- trắc quang
Hơn nữa, ở Việt Nam hiện chưa có các công trình nghiên cứu về sự tạo phức
và chiết phức trong hệ trên, để ứng dụng phân tích chúng
Xuất phát từ tình hình thực tế này chúng tôi đã chọn đề tài: "Nghiên cứu chiết - trắc quang sự tạo phức đa ligan trong hệ l-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN-2) - Zr(IV) - CHCl 2 COOH và ứng dụng phân tích" làm luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ
Các nhiệm vụ đặt ra cho đề tài:
Trang 3K L N T
N h i ệ t đ ỏ n ó n g c h ả y T ỷ k h ô i Đ ộ c ứ n g Đ ộ d ẫ n n h i ệ t
1 Khảo sát phổ hấp thụ của thuốc thử PAN, phức đơn PAN - Zr(IV) và phức
đa ligan PAN - Zr(IV) - CHC12 COOH
2 Nghiên cứu khả năng chiết phức PAN - Zr(IV) - CHCl2COOH bằng cácdung môi hữu cơ thông dụng
3 Nghiên cứu đầy đủ các điều kiện tối ưu để chiết phức: PAN Zr(IV) CHCl2COOH
-4 Xác định thành phần, cơ chế phản ứng tạo phức và các tham số đinh lượngcủa phức PAN - ZrỢV) - CHCl2COOH
5 Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độcủa phức PAN - Zr(IV) - CHCl2COOH và ứng dụng để xác đinh hàm lượng Zrtrong mẫu
6 Đánh giá phương pháp phân tích trắc quang Zr(IV) dựa trên phức đa liganPAN - Zr(IV) - CHC12 COOH
4
Chương I: TổNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giói thiệu về nguyên tố ziriconi (Zr).
1.1.1 Lịch sử phát hiện ra nguyên tố.
Zmconi đã được nhà bác học người Đức Martin Heindrich Klaroth tìm ra năm
1798 khi phân tích đá quý ziriconi ( ZrSi04 ) nguyên tố này được tìm thấy dướidạng “đất” tức Zr02
Đến năm 1824 được nhà bác học Thuỷ Điển Jons Jacob Belius điều chế dưóidạng tự do khi khử zúiconat Kaliílorua
Ở Việt nam hiện nay, có hai vùng duyên hải miền trung đã và đang khai thácđược lượng ziriconi lớn để cung cấp cho thị trường trong nước và thế giới đó là HàTinh và Ninh Thuận
1.1.2 Cấu trúc điện tử và hoá trị [4,6].
Ký hiệu: Zr
Số thứ tự : 40
Cấu hình electron : [Kr]4d25s2.Thế điện cực chuẩn: - 1,43V (Zr4 +/Zr)
Trong tự nhiên Zr có 5 đồng vị bền: Zr90( 51,46%); Zr91(ll,23%); Zr92(17,11%); Z I 54(17,4%); Zr95 (2,8%) Zr có tiết diện ngang nhỏ ( = 0,18 bar) Chính
vì vậy mà Zr được dùng làm cần điều khiển lò phản ứng hạt nhân
1.13.2 Tính chất hoá học.
5
Trang 4<- -> ZrS042+ + H+ Kj = 4,6.102 2+ + <= Zr(S04)2 + H+ K2 = 53
Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, hoạt tính của Zr tăng lên rõ rệt:
Bột Zr tương đối dễ tan trong HF và t^sc^ đặc, hỗn hợp HF + HN03 và nướccường thuỷ do tạo phức anion:
Zr4+ + HOH ^=> Zr(OH)3+ + H+ pK! = - 0,30Zr(OH)3+ + HOH Zr(OH)22+ + H+ pK2 = 0,07Zr(OH)22+ + HOH Zr(OH)3 + H+ pK3= 0,32
Zr(OH)3+ + HOH <=> Zr(OH)4 + H+ pK4 = 0,66
Do vậy trong các dung dịch muối có độ axit thấp thường tồn tại chủ yếudưới dạng Zr02+
Liên kết Zr - OH bền hơn liên kết Zr - Cl, nên ở độ axit cao polime này dễtham gia phản ứng hơn
1.1.43 Khả năng tạo phức của ỉon Zr 4+
Khả năng tạo phức với các ion vô cơ được xếp theo thứ tự:
OH > F > P04 > S04 > N03 > C1 > C103
Do độ bền với F" lớn nên người ta thường dùng muối Floua của kim loại kiềm
Ngoài ra , Zr4+ còn có thể tạo phức vói các axit hữu cơ như axit tatric[Zr0(C4H406)2]2", axit oxalic [Zr0(C204)2]2"
1.1.5 Điều chế và ứng dụng [3].
Người ta thường điều chế Zr bằng cách khử ZrCl4 bằng Mg nóng đỏ ở 900°c,
quá trình này gọi là quá trình Kronlia:
Phương pháp này dựa trên cơ sở phản ứng muối Zr4+ tạo phức với alizarin
Đây là phương pháp tiện lợi và thông dụng nhất trong các phương pháp chuẩnđộ
1.1,6.2 Phương pháp trắc quang và chiết - trắc quang.[1,10]
1.1.6.2.1.; Phương phấp trắc quang (Sử dụng khi nồng độ Zr 4+ < 10' 4 M).
Phương pháp này dựa ưên cơ sở sự tạo phức màu của ion Zr4+ với các thuốcthử hữu cơ khác nhau
Bảng 1.2: Phản ứng màu của Zr 4+ với một số thuốc thử hữu cơ.
Phương pháp chiết - trắc quang xác định áriconi dựa trên cơ sở sử dụng cácthuốc thử Đo mật độ quang trến pha hữu cơ để nghiên cứu sự tạo phức
1.2 Thuốc thử 1- (2 - pyridylazo)~ 2 - naphthol (PAN-2).[18]
1.2.1 Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN.
- Công thức phân tử của PAN: C15HnON3; khối lượng phân tử: M = 249
OH
Trang 5Tên axit CTPT KLPT PKa
Gồm hai vòng được liên kết với nhau qua cầu -N = N-, một vòng là pyridyl,vòng bên kia là vòng naphthol ngưng tụ
Chúng ta có thể mô tả các dạng tồn tại của PAN qua các cân bằng sau:
PAN là một thuốc thử hữu cơ dạng bột màu đỏ, tan tốt trong axeton nhưng lạirất ít tan trong H20, vì đặc điểm này mà người ta thường chọn axeton làm dung môi
để pha PAN Khi hòa tan trong axeton thì tạo được một dung dịch có màu vàng dacam
1.2.2 Tính chất hóa học và khả năng tạo phức của PAN.
PAN là một thuốc thử đơn bazơ tam phối vị, các phức tạo được vói nó có khảnăng chiết và làm giàu trong dung môi hữu cơ như CC14, CHQ3, izoamylic,isobutylic, n-amylic, n-butylic, metylizobutylxeton Có thể mô tả dạng phức của
nó với kim loại như sau:
- Các phức với PAN được ứng dụng để xác đinh lượng vết của các kim loại rất
hiệu quả như xác định lượng vết của Cu, u, Pb, Co, Ni, Au, Bi Xu hướng hiện
nay người ta nghiên cứu ứng dụng các phức đa ligan giữa PAN vói ion kim loại
và một ligan khác có nhiều ưu điểm như: Có độ bền cao, hệ số hấp thụ phân tửlớn, dễ chiết và làm giàu hơn các phức đơn ligan tương ứng
9
1.3 Axit axetic và các dẫn xuất Clo của nó.[19]
Đặc điểm của axit axetic và dãn xuất clo của nó được trình bày trong bảng 1.5:
Bảng 1.5 : Giá trị pK a của axit axetic và các dẫn xuất của nó.
1.4 Sự hình thành phức đa ligan và ứng dụng của nó trong hóa phân tích.
Khi tạo phức đa ligan MAnBm có độ bền cao hon so vói phức có cùng một loạiligan MAnvà MBm
Qua tính toán tĩnh điện cho thấy năng lượng hình thành phức đa ligan khônglớn bằng năng lượng hình thành phức đơn ligan
Phức đa ligan được hình thành khi ligan thứ nhất chưa bão hòa phối trí, lúc đóligan thứ hai có thể xâm nhập một số chỗ hay tất cả các vị trí còn lại trong cầuphối trí của ion trung tâm [13]
2) Nếu phức tạo thành đã bão hòa phối trí nhưng điện tích của phức chưatrung
hòa hết, lúc nàyphức đa ligan được hình thành do sự liên hợp ion thứ hai với phứctích điện [16]
Do vậy, các lĩnh vực sử dụng phức đa ligan vói mục đích phân tích thì phươngpháp chiết và chiết - trắc quang có ý nghĩa quyết đinh
10
Trang 6Phức đa ligan có nhiều tính chất đặc trưng Sự tạo phức đa ligan làm bền trạngthái hóa tậ của ion trung tâm và làm thay đổi độ nhạy, làm tăng độ tan, chuyểnbước sóng A,max về vùng bước sóng ngắn hay dài.
Tóm lại, sự tạo phức của ion kim loại với hai hay nhiều ligan khác nhau làmthể hiện rõ nét tính chất đặc trưng của ion kim loại
1.5 Các bước nghiên cứu phức màu dùng trong phân tích trắc quang[l,10]
1.5.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn và đa ligan.
Giả sử phản ứng tạo phức đơn và đa ligan xảy ra theo phương trình sau: (đểđơn giản ta bỏ qua điện tích)
M + qHR <=> MRq +qH+ (1) Kcb
Hình 1.1: Hiệu ứng tạo phức đơn và đa ligan
1.5.2 Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu.
1.5.2.1 Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu
Khoảng thời gian tối ưu là khoảng thời gian có mật độ quang của phức hằngđịnh và cực đại
Trang 7đa ligan (hình 1.3) Nếu trong hệ tạo phức có một vùng pH tối ưu ở đấy mật độ
Hình 1.3: Sự thay đổi mật độ quang của phức theo pH
1.5.2.3 Nhiệt độ tối ưu
Khi nghiên cứu một phức màu cho phép trắc quang ta cần khảo sát cả yếu tốnhiệt độ để tìm nhiệt độ tối ưu cho sự tạo phức
1.5.2.4 Nồng độ thuốc thử và ỉon kim loại tối ưu.
- Nồng độ ion kim loại:
Thường người ta lấy nồng độ ion kim loại trong khoảng nồng độ phức màutuân theo định luật Beer
Nồng độ thuốc thử tối ưu là nồng độ tại đó mật độ quang đạt giá trị cực đại.(đường 1 hình 4); đối với các phức kém bền thì đường cong A=f(Cthuốc thử) có dạng
12
Trang 81.52.6 Môi trường ỉon
Các anion của muối trơ và của dung dịch đệm để giữ pH hằng đinh cũng cókhả năng tạo phức
1.6 Các phương pháp nghiên cứu chiết phức đa ligan.
1.6.1 Khái niệm cơ bản về phương pháp chiết [11].
1.6.1.1 Một số vấn đề chung về chiết.
Chiết là quá trình tách và phân chia dựa vào quá trình chuyển một chất hòa tantrong một pha lỏng (thường là nước) vào một pha lỏng khác không trộn lẫn với nó(thường là dung môi hữu cơ không tan hoặc ít tan trong nước
Sự tạo thành tập hợp ion chủ yếu do lực lĩnh điện, các tác giả đã chia tập hợpion thành ba nhóm nhỏ có thể chiết được theo các kiểu sau:
Trang 9I.6.I.2 Các đặc trưng định lượng của quá trình chiết: [8]
1.6.1.2.1 Định luật phân bố Nernst.
Khi hòa tan một chất A vào hê thống bao gồm hai dung môi không trộn lẫn,khi quá trình hòa tan vào dung môi đạt trạng thái cân bằng thì tỷ số nồng độ(chính xác hơn là tỷ số hoạt độ) của chất A trong hai dung môi là một hằng số Đóchính là định luật phân bố Nems
Chc là tổng nồng độ các dạng của hợp chất chiết trong pha hữu cơ
Cn là tổng nồng độ các dạng của hợp chất chiết trong pha nước
1.6.123 Độ chiết (hệ số chiết) R.
Theo đinh nghĩa độ chiết R của một quá trình chiết được xác định bằng tỷ sốgiữa lượng hợp chất chiết đã chiết vào pha hữu cơ vói lượng chất chiết trong phanước ban đầu:
14
Trang 10Trong đó: Qhc : lượng hợp chất chiết A đã chiết vào pha hữu cơ
Qbđ : lượng hợp chất A trong dung dịch nước ban đầu
Qhc - [A]hc.Vhc
Qbđ = C°A.Vn = [A]h,vhc + [A]n.vn
Trong đó: C°A : nồng độ chất chiết A trong dung dịch nước ban đầu
[A]hc, [A]n : nồng độ cân bằng của chất A trong pha hữu cơ và pha nước saukhi chiết
Thay các hệ thức trên vào công thức độ chiết R ta có:
Trang 111) Phương pháp tỷ số mol (phương pháp đường cong bão hòa hay phươngpháp biến đổi một thành phần).
2) Phương pháp hê đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục)
3) Phương pháp Staric - Bacbanel
4) Phương pháp chuyển dịch cân bằng (phương pháp đường thẳng loga)
1.6.2.1 Phương pháp tỷ số moỉ (phương pháp đường cong bão hoà).
Nguyên tắc của phương pháp:
Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch vào sự biến thiênnồng độ của một trong hai cấu tử khi nồng độ của cấu tử kia không đổi
Cách tiến hành:
Phương pháp này có thể tiến hành theo hai trường họp:
AA
Hình 1.5: Đồ thị xác định tỉ lệ M:R theo phương pháp tỷ số mol
I.6.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi liên tục
-phương pháp Oxtromưxlenko).
Nguyên tắc của phương pháp:
16
Trang 12Hệ đồng phân tử mol là dãy dung dịch có tổng nồng độ CM + CR không đổinhưng CM/CR biến thiên.
Cách tiến hành:
Có thể tiến hành thí nghiêm theo hai dãy thí nghiêm:
Dãy 1: CM+CR = Dãy 2: Qyị+Cịị = a2
Trong cả hai dãy thí nghiệm đều lấy nồng độ của ligan thứ hai R’ ở điều kiệntối ưu ( C =k.CR, M)
AA
Hìnhl.6: Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đổng
phân tử mol
Từ đồ thị ta rút ra một số nhận xét:
- Nếu như cực đại hấp thụ trên đường cong đồng phân tử không rõ thì người
ta xác định vị trí của nó bằng cách ngoại suy:
1.6.23 Phương pháp Staric- Bacbanel (phương pháp hiệu suất tương đối).
Nguyên tắc của phương pháp:
Phương pháp này cho phép xác định thành phần các phức chất tạo được theobất cứ hệ số tỷ lượng nào Xét phản ứng tạo phức sau:
mM +nR +qR’ MmRnRq’
Trang 13- Nếu đường cong hiệu suất tương đối có điểm cực đại thì nó được xác địnhbằng biểu thức:
AA _ n-1 w AAị
AAgh m + n-1 CR;CM
Các ưu điểm của phương pháp staric- Bacbanel:
Phương pháp này cho phép xác đỉnh phức tạo thành là đơn nhân hay đã nhân
1.6.2,4 Phương pháp chuyển dịch cân bằng.
Nguyên tác: Phương pháp này dựa trên biểu thức hằng số cân bằng.
[MRẠ’]jH»r [ M Ị[ HR ]”.[ HR ']“
->
[MRRm’l
19
Trang 14Lấy logarit 2 vế của phương trình ta có:
Trang 151.7 Cơ chế tạo phức đa ligan [12].
Giả sử sự tạo phức xảy ra theo phương trình:
M(OHX + ql^R + piyi' ^ M(OH)i(Hm.nR)q(Hm,nR’)q + (qn + pn’)H+; Kpị,
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta cố:
Trang 16eHR > QMR là các hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử và phức.
Lấy logarít hai vế của (2) ta được:
1.8 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức
1.8.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ moi của phức [12].
Giả sử phản ứng tạo phức xảy ra theo phương trình:
Trường hợp thuốc thử và phức đều có màu và đặt:
CM = C; CHR = qC ; [MRJ = X
[M] = c - X ; [HR] = q(C - X); [H+] = h
q
Áp dụng đinh luật tác dụng khối lượng cho cân bằng (1) vói thí nghiệm thứ (i)
ta có:
Trang 18Chia (7) cho (8) ta được:
1.8.2 Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn [12].
Đường chuẩn của phức tuân theo quy định luật Bia có dạng:
1.9 Đánh giá kết quả phân tích.
Để đánh giá độ chính xác của kết quả phân tích chúng tôi áp dụng các phươngpháp toán học thống kê [10]
1.9.1 Xử lý kết quả phân tích.
Các kết quả phân tích được, phải được xử lý để đánh giá độ chính xác (độ tincậy) của phép xác đinh Độ tin cậy được xác đinh theo công thức:
e = t P.k- S x (1)
Trong đó: tpk: Hàm phân bố Student vói bậc tự do k ( k = n - l ) và xác xuất p
s : Độ lệch chuẩn trung bình của tập số liệu
Giá tri X được xác định theo công thức:
Trang 19Phương sai của phép xác định kết quả X:
£
Sai số tương đối của phép đo: q% = = 100
X
1.9.2 Phương pháp toán học thống kê xử lý đường chuẩn.
y i là giá tộ đo được của mật độ quang
Xi là giá trị nồng độ (mol/1) của chất phân tích
Y; là giá trị tính được từ biểu thức: Yị = a.Xị +
b
(Yi - Yj) là giá trị sai lệch của các giá trị đo
Sự trùng nhau giữa các giá trị đo được và tính toán được tốt nhất nếu tổng cácbình phương của hiệu:
Trang 21Chương II: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Trong phần này chúng tôi trình bày kỹ thuật thực nghiệm bao gồm: Cách phahóa chất, máy đo và các dụng cụ thí nghiệm, cũng như các phương pháp tiến hánhthí nghiệm
2.1 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu.
2.1.1 Dụng cụ.
Các dụng cụ thuỷ tinh đo thể tích như pipet, micropipet, buret, microburet,bình định mức, cốc thuỷ tinh, phễu chiết có thể tích khác nhau đều được ngâm rửa
kĩ bằng hỗn hợp suníocromic, tráng rửa bằng nước cất một lần và hai lần
2.1.2 Thiết bị nghiên cứu.
+ Cân phân tích Trung Quốc (độ chính xác ± 0,lmg)
+ Máy đo pH Orion - 420 (Mỹ) với tín hiệu 2 số lẻ sau dấu phẩy được chuẩnhoá bằng các dung dịch chuẩn có pH= 4,00 và pH = 7,00 hàng ngày trước khi đo
+ Máy đo quang Spectrophotometer 6300 - Zenway (Anh) đo mật độ quangvới tín hiệu 3 số lẻ sau dấu phẩy, cuvet thuỷ tinh có bề dày l,001cm
27
Trang 22+ Tính toán và xử lý số liệu bằng chương ừình MS - Excell, phần mềm đổ hoạMatlab.
2.3 Cách tiến hành thí nghiệm.
Trang 232.3.1 Chuẩn bị dung dịch so sánh PAN:
Hút chính xác một thể tích dung dịch PAN cho vào cốc, thêm một thể tíchdung dịch NaN03 để giữ lực ion cố đinh, sau đó thêm nước cất hai lần và đo pHtrên máy Dùng dung dịch NaOH hoặc HN03 thích hợp để điều chỉnh pH cầnthiết, chuyển vào bình định mức, rửa điện cực, tráng cốc và thêm nước cất hai lầnđến vạch Sau đó, cho dung dịch vào phễu chiết và chiết lên pha hữu cơ , loại bỏphần nước Lấy phần dịch chiết để làm dung dịch so sánh khi đo mật độ quangcủa phức trong dung môi hữu cơ
2.3.2 Chuẩn bị dung dịch phức : PAN - Zr(IV) - CHCl2COOH.
Hút chính xác một thể tích dung dịch Zr4+ cho vào cốc, thêm một thể tích xácđịnh dung dịch PAN và một thể tích xác định dung dịch CHCl2COOH Tiếp đóthêm một thể tích dung dịch NaN03 2M để giữ lực ion cố đinh Sau đó, chuyểnvào bình định mức, tráng cốc, thêm nước cất hai lần gần đến vạch Dùng dungdịch NaOH hoặc HN03 thích hợp để điều chỉnh pH đến giá trị cần thiết Sau đóchiết lên pha hữu cơ, loại bỏ phần nước, lấy phần dịch chiết của phức đem đo mật
độ quang so với dịch chiết của dung dịch so sánh
2.3.3 Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan PAN - Zr(IV) - CHCl2COOH trong cácdung môi hữu cơ khác nhau (không phân cực, ít phân cực, phân cực ) nhằm chọnđược dung môi chiết tốt nhất
+ Xác định các điều kiện tối ưu tạo phức như : thời gian tối ưu, ( t tu ), khoảng
pH tối ưu (pHjư), thể tích pha hữu cơ chiết tối ưu, số lần chiết
+ Các phép đo sau được thực hiện tại các điều kiện tối ưu trên
Xác đinh thành phần phức, hằng số bền của phức, hằng số cân bằng của phức,
hệ số hấp thụ phân tử gam của phức
2.4 Xử lý kết quả thực nghiệm.
+ Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của Zr(IV), thuốc thử PAN và thuốc thửCHCl2COOH được xử lý bằng phần mềm đổ họa Matlab
29
Trang 24AA, PAN-Zr 4+
Chương III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu sự tạo phức đơn và đa ligan PAN - Zr(IV) - CHCl 2 COOH bằng phương pháp chiết - trắc quang.
3.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đơn và đa ligan.
Chúng tôi tiến hành khảo sát phổ hấp thụ phân tử của thuốc thử PAN, phức đaligan PAN - Zr(IV) - CHCl2COOH ở các điều kiện tối ưu, bằng cách chuẩn bịcác dung dịch trong các bình định mứclOml, sau đó chiết bằng 5ml dung môirượu izoamylic trong các điều kiện tối ưu như sau:
Chuẩn bị các dung dịch:
Dung dịch so sánh: CpAN = 6.105 M, C NaN0 =0,2M, pH = 2,45
Dung dịch phức : PAN - Zr(IV) - CHC^COOH ở pH= 2,45
Tiến hành đo phổ hấp thụ phân tử của thuốc thử PAN (so với rượu izoamylic),phức đơn ligan PAN - Zr(IV), phức đa ligan PAN - Zr(IV) - CHQ2COOH (so vớidịch chiết PAN) tại các bước sóng khác nhau, kết quả được trình bày trong bảng3.1 và hình 3.1:
Bảng 3.1:
quang phức dung môi
Mật độ của trong rượu
(3) : PAN - Zr(IV) - CHCl 2 COOH (pH=2,45)
Kết quả cho thấy: Trong dung môi rượu izoamylic , phổ hấp thụ của phức đa
Trang 25Trong các thí nghiệm tiếp theo, chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của
phức PAN - Zr(IV) - CHCl 2 COOH tại bước sóng tối ưu là 625 nm.
3.1.2 Dung môi chiết phức đa ligan PAN - Zr(IV) - CHCl 2 COOH
PAN-Zr(IV)-(1) : Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung môi rượu izoamylic
(2) : Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung môi rượu isobutylic
(3) : Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung môi rượu n-butylic
(4) : Phổ hấp thụ phân tử của phức trong dung môi etylaxetat
33
Trang 26Zr(IV) - CHCl 2 COOH chiết tốt trong các dung môi phân cực Đặc biệt trong
dung môi rượu izoamylic, mật độ quang phức có giá trị lớn nhất,và bước sóng hấpthụ cực đại
3.1.3 Các điều kiện tối ưu chiết phức đa ligan PAN Zr(IV)
-CHCl 2 COOH
3.1.3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian lắc chiết
và sau khi chiết.
• Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian lắc chiết
PAN-Kết quả cho thấy, mật độ quang bắt đầu hằng định sau khỉ lắc chiết khoảng 3
• Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian sau khi chiết
Chuẩn bị dung dịch ưong bình định mức lOml:
Dung dịch so sánh: €^=8,0.105 M, C NaNO =0,2M, pH=2,45
Dung dịch phức :PAN~ Zr(IV) - CHC^COOH ở pH= 2,45 : C ữ(JV) = 3.0’5 M,
CpAN =6.105 M, CCHCỈ 2 COOH =5.10'1 M, C NaNOi =0,2M, 625 run.
Tiến hành chiết bằng 5,00ml dung môi rượu ỉzoãmylỉc, sau đố đo mật độ
Bảng 3.5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN Zr(IV)
-CHCl 2 COOH vào thời gian sau khi chiết (l=l,001cm, pH=2,45,Ằ, max = 625(nm)).
t(phút)
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sụ phụ thuộc mật độ quang của phức
PAN-Zr (IV) - CHCIỉCOOH vào thời gian sau khi chiết.
