Nghiên cứu sự tạo phức của La(III) với 4 (3 metyl 2 pyridylazo)rezocxin bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯƠNG THỊ HUỆ ANH NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA LaIII VỚI 4-3-METYL-2-PYRIDYLAZOREZOCXIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG THỊ HUỆ ANH

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA La(III)

VỚI 4-(3-METYL-2-PYRIDYLAZO)REZOCXIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ

Chuyên ngành : Hóa phân tích

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Huế, Năm 2014 Demo Version - Select.Pdf SDK

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng

và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trương Thị Huệ Anh Demo Version - Select.Pdf SDK

Lời cảm ơn

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Luyện

đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn, đồng thời đã bổ sung cho tôi nhiều kiến thức chuyên môn

và kinh nghiệm quý báu trong nghiên cứu khoa học

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Sư phạm Huế, phòng Đào tạo Sau đại học đã giảng dạy, giúp đỡ

và tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học Cao học và thực hiện luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Hội đồng Sư phạm Trường THPT Hương Trà đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành bản luận văn này Chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

Trương Thị Huệ Anh

iii

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục 1

Danh mục viết tắt 3

Danh mục các bảng 4

Danh mục các hình 6

LỜI MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 9

1.1 Nguyên tố đất hiếm (NTĐH) 9

1.1.1 Đặc điểm chung của các NTĐH 9

1.1.2 Tính chất lí, hóa của các NTĐH 10

1.2 Lantan và hợp chất của nó 11

1.2.1 Vị trí, cấu tạo, trạng thái tự nhiên và điều chế 11

1.2.2 Tính chất lí hóa 12

1.2.3 Ứng dụng 15

1.2.4 Khả năng tạo phức của lantan 16

1.2.5 Một số thuốc thử quan trọng tạo phức với lantan 17

1.2.6.Một số phương pháp xác định lantan 18

1.3 Thuốc thử 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin và ứng dụng 21

1.3.1 Cấu tạo, tính chất của 3-CH3-PAR 21

1.3.2 Khả năng tạo phức của 3-CH3-PAR và ứng dụng trong phân tích 23

1.4 Sơ lược về phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 24

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 25

2.1 Một số phương pháp quang phổ xác định thành phần phức 25

2.1.1 Phương pháp tỉ số mol 25

2.1.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 26

2.1.3 Phương pháp hiệu suất tương đối Staric–Bacbanen 27

2.2 Cơ chế tạo phức đơn phối tử giữa thuốc thử với ion kim loại 29

2.3 Phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam  31

2.4 Các thông số đánh giá độ tin cậy của một phương pháp phân tích 33

2.4.1 Khoảng tuyến tính 33

2.4.2 Độ lặp lại 34

Demo Version - Select.Pdf SDK

2.4.3 Độ nhạy 35

2.4.4 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 35

2.4.5 Độ đúng 36

2.5 Kỹ thuật thực nghiệm 37

2.5.1 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 37

2.5.2 Hóa chất 37

2.5.3 Cách tiến hành thí nghiệm 38

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 Khảo sát các điều kiện tạo phức thích hợp giữa La(III) với 3-CH3-PAR 39

3.1.1 Phổ hấp thụ của thuốc thử và phức 39

3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch phức theo pH 39

3.1.3 Sự phụ thuộc mật độ quang của thuốc thử và phức theo thời gian 40

3.2 Xác định thành phần phức giữa La(III) với 3-CH3-PAR 42

3.2.1 Phương pháp tỉ số mol 42

3.2.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 44

3.2.3 Phương pháp Staric - Bacbanen 45

3.3 Nghiên cứu cơ chế tạo phức giữa La(III) với 3-CH3-PAR 48

3.3.1 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của La(III) theo pH 48

3.3.2 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của 3-CH3-PAR 49

3.3.3 Cơ chế tạo phức 50

3.4 Xác định các hằng số của quá trình tạo phức 52

3.4.1 Xác định các hằng số Kp, β của phức theo phương pháp Komar 52

3.4.2 Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) của phức theo phương pháp Komar 53

3.5 Đánh giá độ tin cậy của phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định lantan 54

3.5.1 Khảo sát khoảng tuyến tính 54

3.5.2 Độ lặp lại của phương pháp 56

3.5.3 Giới hạn phát hiện và độ nhạy 57

3.5.4 Độ đúng của phương pháp 59

3.6 Xác định La(III) bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử với thuốc thử 3-CH3-PAR 60

3.6.1 Xác định lantan trong mẫu giả 60

3.6.2 Xác định lantan trong dược phẩm fosrenol 61

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC VIẾT TẮT

1 4-(3-metyl-2-pyridylazo)

rezocxin

4-(3-methyl-2-pyridylazo)

2 Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation RSD

6 Hệ số hấp thụ phân tử The Molar Absorption

nguyên tử

Atomic Absorption

11 Quang phổ hấp thụ

phân tử

Ultra Violet Visible

nguyên tử

Atomic Emission Spectrometry

AES

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Vị trí, cấu tạo của lantan 11

Bảng 1.2 Các dạng tồn tại và các đặc trưng quang học của 3-CH3-PAR 22

Bảng 2.1 Bảng pha chế dung dịch phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam 26

Bảng 2.2 Bảng xây dựng sự phụ thuộc -lgB = f(pH) 31

Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 40

Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của thuốc thử theo thời gian 40

Bảng 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian 41

Bảng 3.4 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol khi cố định nồng độ La(III) 43

Bảng 3.5 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol khi cố định nồng độ 3-CH3-PAR 44

Bảng 3.6 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam 45

Bảng 3.7 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào 3 3 CH PAR C  và CLa(III) 46

Bảng 3.8 Kết quả sự phụ thuộcA C i / La III( )  f(A i /A gh) 46

Bảng 3.9 Kết quả sự phụ thuộc A C i/ TT  f(A i/A gh) 46

Bảng 3.10 Nồng độ các dạng tồn tại của La(III) trong dung dịch phức theo pH 51

Bảng 3.11 Kết quả tính –lgB của phức La(III)-(3-CH3-PAR) 51

Bảng 3.12 Kết quả tính lgKp và lg của phức -2 LaR 53

Bảng 3.13 Kết quả xác định  của phức LaR2-bằng phương pháp Komar 54

Bảng 3.14 Kết quả xác định sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ La(III) 55

Bảng 3.15 Các phương trình hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ La(III) 55

Bảng 3.16 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định lantan 56

Bảng 3.17 Kết quả đo mật độ quang của phức ở các nồng độ La(III) khác nhau 58

Demo Version - Select.Pdf SDK

Bảng 3.18 Số liệu thực nghiệm a, b, Sy/C, LOD, LOQ, RTN 58

Bảng 3.19 Kết quả xác định độ thu hồi của phương pháp quang phổ hấp thụ

phân tử trên mẫu giả 59

Bảng 3.20 Kết quả xác định độ thu hồi của phương pháp phân tích trên mẫu thật 60 Bảng 3.21 Kết quả xác định lantan trong mẫu giả bằng phương pháp quang

phổ hấp thụ phân tử dùng thuốc thử 3-CH3-PAR 60

Bảng 3.22 Kết quả xác định lantan trong mẫu thật bằng phương pháp quang

phổ hấp thụ phân tử dùng thuốc thử 3-CH3-PAR 62

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Đồ thị xác định thành phần phức bằng phương pháp tỉ số mol 25

Hình 2.2 Đồ thị xác định thành phần phức bằng phương pháp hệ đồng phân tử gam 26

Hình 2.3 Các đường cong hiệu suất tương đối được xây dựng với một tổ hợp bất kì m và n ở nồng độ hằng định của cấu tử M (CM = const) 28

Hình 3.1 Phổ hấp thụ của thuốc thử 3-CH3-PAR và phức La(III)-(3-CH3-PAR) 39

Hình 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 40

Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang của thuốc thử theo thời gian 41

Hình 3.4 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian 42

Hình 3.5 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol khi cố định nồng độ La(III) 43

Hình 3.6 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol khi cố định nồng độ 3-CH3-PAR 44

Hình 3.7 Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam 45

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A C i/ La III( ) f(A i/A gh) 47

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A C i/ TT  f(A i/A gh) 47

Hình 3.10 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của La(III) theo pH 49

Hình 3.11 Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của thuốc thử 3-CH3-PAR theo pH 50

Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc -lgB = f(pH) 51

Hình 3.13 Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc tốt nhất giữa mật độ quang vào nồng độ La(III) 55

Demo Version - Select.Pdf SDK

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, khoa học công nghệ đã có những bước phát triển đột phá nhờ vào việc ứng dụng rất nhiều đến các nguyên tố đất hiếm trong đó có lantan Lantan là nguyên tố đất hiếm phổ biến chỉ sau xeri Trên thế giới, lantan được sản xuất khoảng 12.500 tấn mỗi năm

Trong vài chục năm gần đây, lantan được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

Trong công nghiệp, lượng lantan khai thác được chủ yếu tập trung cho lĩnh

vực công nghiệp đặc biệt là trong công nghiệp vật liệu, công nghiệp hóa chất

Trong nông nghiệp: lantan được dùng để sản xuất phân bón vi lượng cùng

với các nguyên tố đất hiếm khác

khuẩn rõ rệt đối với hai loại khuẩn S.aureus và E.coli Lantan tham gia vào các

thành phần dược phẩm biệt dược, thuốc diệt nấm mốc, côn trùng, thuốc chữa ung thư Lantan cacbonat đã được chấp nhận như là dược phẩm (Fosrenol, Shire Pharmaceuticals) để hấp thụ photphat dư thừa trong các trường hợp suy thận giai đoạn cuối Các muối của lantan đóng vai trò trong hệ thống tiêu hoá nhằm ngăn thẩm thấu photphat từ thực phẩm trong quá trình tiêu hoá Một vài clorua đất hiếm, như clorua lantan (LaCl3) được biết là có khả năng đông máu

Lantan có khả năng tạo phức tốt với các phối tử vô cơ và hữu cơ Những thuốc thử tạo phức màu với latan được dùng trong phân tích quang phổ là những chất màu có chứa nhóm hiđroxyl (alizarin, alizarin S, triaryl metan, pyrocatexin tím, xilen da cam, metyl thimol xanh, morin, PAR, PAN…), nhóm azo và azosoni: Eriocrom đen T, Asenazo(III) Các cực đại hấp thụ của các phức thường nằm trong khoảng bước sóng từ 500 – 650 nm Các phức của La(III) với 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN), 4-(2-pyridylazo) rezocxin (PAR), metylthimol xanh (MTX) đã được nghiên cứu

Đã có nhiều công trình nghiên cứu khả năng tạo phức và ứng dụng của thuốc thử 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin (3-CH3-PAR) trong phân tích quang phổ hấp thụ phân tử và cho thấy thuốc thử này có khả năng tạo phức với nhiều kim loại và được dùng để định lượng như Co(II), Zn(II), Ni(II), Cu(II) ở pH = 6 - 10

Demo Version - Select.Pdf SDK

Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định lantan, tuỳ thuộc vào từng loại mẫu (hàm lượng cao hay thấp) như: phương pháp phân tích thể tích, các phương pháp phân tích quang học, các phương pháp phân tích điện hoá… trong đó phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử được sử dụng khá phổ biến vì nó có những ưu điểm như: độ lặp lại của phép đo cao, độ chính xác và độ nhạy đạt yêu cầu của phương pháp phân tích, máy móc đơn giản dễ sử dụng, các loại phương tiện máy móc không quá đắt, dễ bảo quản, thường dễ có ở các cơ sở nghiên cứu khoa học, các trung tâm khoa học và kỹ thuật

Hiện nay, hoá học phức chất phát triển mạnh mẽ và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong đó phức chất được ứng dụng trong hoá học phân tích để phát hiện định tính và định lượng các nguyên tố, cũng như tách riêng chúng ra khỏi hợp chất, đặc biệt là phức với các kim loại chuyển tiếp và các nguyên tố đất hiếm Lantan là một nguyên tố đất hiếm, dễ tạo phức với rất nhiều thuốc thử hữu cơ Tuy nhiên chưa có một đề tài nào nghiên cứu sâu sắc, tỉ mỉ về sự tạo phức giữa La(III) với 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin bằng phương pháp

quang phổ hấp thụ phân tử Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tạo phức của La(III) với 4-(3-metyl-2-pyridylazo)rezocxin bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử”

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn để luận văn này được hoàn thiện hơn

Demo Version - Select.Pdf SDK