Xác ñịnh hàm lượng sắt có trong viên thuốc Ferrovit bằng phương pháp complexon và phương pháp oxi hoá- khử

Eriocrom ñen T kí hiệu: ETOO, NET: Công thức dạng H 3 In có pK 1 11 Các phức của ion kim loại với chỉ thị ETOO thường có màu ñỏ hồng ñỏ nho, vì thế các phép chuẩn ñộ complexon với chỉ

MỞ ðẦU

1.1 Lý do chọn ñề tài:

Sắt là một nguyên tố có vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta, sắt có nhiều trong máu, hàm lượng sắt trong cơ thể khoảng 7.10-3% trọng lượng

cơ thể Thiếu sắt sẽ ảnh hưởng ñến sức khoẻ như gây bệnh thiếu máu…Do vậy chúng ta cần phải tìm cách bổ sung sắt cho cơ thể thường xuyên và uống thuốc

là việc dễ làm nhất ngoài chế ñộ ăn hợp lý Trên thị trường có rất nhiều loại thuốc chứa sắt nhưng ñề tài này chọn thuốc Ferrovit (Thái Lan)

Có nhiều phương pháp ñể xác ñịnh hàm lượng sắt trong thuốc nhưng phương pháp complexon và phương pháp oxi hoá- khử có nhiều ưu ñiểm riêng

Do vậy, chúng tôi chọn ñề tài: “Xác ñịnh hàm lượng sắt có trong viên

thuốc Ferrovit bằng phương pháp complexon và phương pháp oxi hoá- khử”

làm ñề tài cho khóa luận này

1.2 Mục tiêu của ñề tài:

Biết ñược vai trò quan trọng của phương pháp oxi hoá – khử và phương pháp complexon

Nghiên cứu khả năng xác ñịnh hàm lượng Fe2+ bằng phương pháp oxi hoá – khử Nghiên cứu khả năng xác ñịnh hàm lượng Fe3+ bằng phương pháp complexon

So sánh giữa hai phương pháp trên

1.3 Nhiệm vụ của ñề tài:

Nghiên cứu khả năng xác ñịnh Fe2+, Fe3+ bằng phương pháp complexon

và phương pháp oxi hoá – khử

Xác ñịnh hàm lượng sắt trong thuốc Ferrovit

So sánh hàm lượng sắt thu ñược với hàm lượng sắt trên bao bì

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Có nhiều phương pháp xác ñịnh hàm lượng các nguyên tố, nhưng ở ñây sử dụng hai phương pháp:

Phương pháp oxi hoá - khử

Phương pháp complexon

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về nguyên tố sắt:

Sắt là nguyên tố kim loại phổ biến thứ hai (sau nhôm) và là nguyên tố

ñứng thứ tư về hàm lượng trong vỏ trái ñất Người ta cho rằng nhân của trái ñất

chủ yếu gồm sắt và niken Sắt chiếm 1,5% về khối lượng của vỏ Trái ñất

Một số hằng số vật lý quan trọng:

Kí hiệu: Fe; − Số thứ tự: 26

Khối lượng nguyên tử: 55,847

Cấu hình electron: [Ar] 3d64s2

Bán kính nguyên tử ( Ao): 1,26

ðộ âm ñiện theo Pauling: 1,83

Nhiệt ñộ nóng chảy (oC): 1538 Nhiệt ñộ sôi (oC): 2880

Khối lượng riêng (g/cm3): 7,91 Thế ñiện cực tiêu chuẩn (V): Eo

Fe

Fe3+/ 2+=+0,77; Eo

Fe

Fe2+/ 0=-0,44;Eo

Fe

Fe3+/ 0= -0,036

1.2 Tính chất vật lý và hoá học của sắt:

1.2.1 Tính chất vật lý :

Sắt là nguyên tố nằm ở phân nhóm VIIIB trong chu kỳ 4 của bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev Sắt là kim loại có màu trắng xám, dễ rèn, dễ dát mỏng và gia công cơ học khác Sắt có bốn dạng thù hình ( dạng α, β, γ, δ) bền ở những khoảng nhiệt ñộ nhất ñịnh:

Fe-α 700oC

Fe-β 911oC

Fe-γ 1390oC

Fe-δ 1 53 8oC

Fe lỏng Sắt tạo nên rất nhiều hợp kim quan trọng ñặc biệt là với Cacbon, tuỳ lượng cacbon có trong sắt mà người ta chia ra thành: Sắt mềm (< 0,2% C), thép (0,2 ÷ 1,7% C) và gang (1,7÷5% C)

1.2.2 Tính chất hoá học:

Sắt là một kim loại có hoạt tính hoá học trung bình Ở ñiều kiện thường không có hơi ẩm, sắt không tác dụng với những nguyên tố phi kim ñiển hình như oxy, lưu huỳnh, clo, brom vì có màng mỏng oxit bảo vệ.Khi ñun nóng, ñặc biệt

là ở trạng thái bột nhỏ, sắt tác dụng với hầu hết phi kim Khi ñun nóng trong không khí khô, sắt tạo thành Fe3O4

Sắt tinh khiết bền trong không khí và nước Ngược lại, sắt có chứa tạp chất bị ăn mòn dưới tác dụng của hơi ẩm và oxy ở trong không khí tạo nên gỉ sắt:

4Fe + 3O2 n H2O 2Fe2O3

Do lớp gỉ sắt xốp và giòn nên không bảo vệ ñược sắt khỏi bị oxi hoá tiếp Sắt tạo thành hai dãy hợp chất Fe2+ và Fe3+ Muối Fe2+ ñược tạo thành khi hoà tan sắt trong dung dịch axit loãng trừ axit nitric Muối của Fe2+ với axit mạnh như: clorua, sunfat dễ tan trong nước, còn muối của các axit yếu như: sunfua, cacbonic khó tan Khi tan trong nước, muối sắt ở dạng [Fe(H2O)6]2+ màu lục nhạt Màu lục của [Fe(H2O)6]2+ rất yếu nên thực tế dung dịch của muối

Fe2+ không có màu

Quan trọng với thực tế nhất là (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O, ñược gọi là muối Mohr Tinh thể muối Mohr có màu lục, dễ kết tinh, không hút ẩm và bền ñối với oxy không khí nên ñược dùng ñể pha dung dịch chuẩn Fe2+ trong hoá học phân

tích

Muối Fe3+ bị thuỷ phân mạnh nên dung dịch có màu vàng nâu Chỉ trong dung dịch có phản ứng axit mạnh (pH < 1) sự thủy phân mới bị ñẩy lùi Các muối Fe3+ cũng dễ bị khử về muối Fe2+ bằng nhiều chất khử khác nhau như:

N2H4, HI

2Fe3+ + 3I- 2Fe2+ + I3-

Fe2O3 có màu ñỏ nâu, ñược ñiều chế bằng cách nung kết tủa Fe(OH)3

Fe2O3 không tan trong nước, có thể tan một phần trong kiềm ñặc hay cacbonat kim loại kiềm nóng chảy

Ion Fe3+ trong dung dịch tác dụng với ion SCN- tạo nên một số phức thioxianat Hoá phân tích thường sử dụng phản ứng này ñể ñịnh tính và ñịnh lượng Fe3+ ngay cả trong dung dịch loãng

1.3 Giới thiệu về vai trò của nguyên tố sắt:

Hàm lượng sắt trong cơ thể là rất ít, chiếm khoảng 0,004% ñược phân bố

ở nhiều loại tế bào của cơ thể Sắt là nguyên tố vi lượng tham gia vào cấu tạo

thành phần Hemoglobin của hồng cầu, myoglobin của cơ vân và các sắc tố hô hấp ở mô bào và trong các enzim như: catalaza, peroxidaza…Sắt là thành phần quan trọng của nhân tế bào Cơ thể thiếu sắt sẽ bị thiếu máu nhất là phụ nữ có thai và trẻ em

Trong cơ thể sắt ñược hấp thu ở ống tiêu hoá dưới dạng vô cơ nhưng phần lớn dưới dạng hữu cơ với các chất dinh dưỡng của thức ăn Nhu cầu hằng ngày của mỗi người là từ khoảng 10 - 30 mg Nguồn sắt có nhiều trong thịt, rau, quả, lòng ñỏ trứng, ñậu ñũa, mận…

1.4 Phương pháp chuẩn ñộ complexon:

1.4.1 Các chất chỉ thị dùng trong chuẩn ñộ complexon:

1.4.1.1 Eriocrom ñen T (kí hiệu: ETOO, NET):

Công thức dạng H 3 In có pK 1 <0 (phân li hoàn toàn); pK 2 = 6,3; pK 3 = 11,6

cam

pH tồn

tại

11

pH > 11

Các phức của ion kim loại với chỉ thị ETOO thường có màu ñỏ hồng (ñỏ nho), vì thế các phép chuẩn ñộ complexon với chỉ thị ETOO ñều ñược tiến hành trong khoảng pH = 7 ÷ 11 ñể sự chuyển màu có tính tương phản (ñỏ hồng → xanh)

1.4.1.2 Murexit (kí hiệu: MUR):

Công thức dạng H 4 In - (tồn tại dạng muối amoni) có pK 1 <0 (phân li hoàn toàn); pK 2 = 9,2; pK 3 = 10,9; pK 4 , pK 5 lớn

H4In- = H3In2- = H2In

Các phức của ion kim loại với chỉ thị Murexit thường có màu ñỏ (CaH2In…) hoặc màu vàng cam (CuH2In, NiH2In, Co2HIn …) Các phép chuẩn

ñộ complexon với chỉ thị Murexit ñều ñược tiến hành trong khoảng pH > 11 ñể

có hiệu suất tạo phức tốt nhất

1.4.2 Các phương pháp chuẩn ñộ complexon:

Có nhiều phương pháp chuẩn ñộ complexon, nhưng thường gặp 3 phương pháp sau ñây:

1.4.2.1 Chuẩn ñộ trực tiếp:

Phương pháp chuẩn ñộ complexon ñơn giản nhất là phương pháp chuẩn

ñộ trực tiếp Trong phương pháp này, người ta ñiều chỉnh pH thích hợp của dung

dịch chuẩn ñộ bằng một hệ ñệm và sau ñó thêm dung dịch chuẩn từ buret, thường là complexon III Na2H2Y, vào dung dich chuẩn ñộ cho ñến khi ñổi màu của chất chỉ thị từ màu của phức kim loại chỉ thị sang màu của chất chỉ thị ở trạng thái không tạo phức ðể ngăn ngừa sự tạo hiñroxit kim loại ở pH chuẩn ñộ

người ta thường thêm các chất tạo phức tương ñối yếu, Ví dụ, dùng hỗn hợp ñệm

NH3 + NH4Cl duy trì pH = 10,0 khi chuẩn ñộ Zn2+, Cu2+, Ni2+… ñể giữ các ion này trong dung dịch ở dạng phức với amoniac

1.4.2.2 Chuẩn ñộ ngược:

Trong trường hợp không thể chuẩn ñộ trực tiếp ñược, Ví dụ không thể có

chất chỉ thị thích hợp cho kim loại xác ñịnh, hoặc khi phản ứng tạo phức giữa ion kim loại và EDTA xảy ra quá chậm, hoặc ở pH chuẩn ñộ kim loại bị kết tủa dưới dạng hidroxit kim loại, thì phải sử dụng phương pháp chuẩn ñộ ngược Trong trường hợp này người ta thêm vào dung dịch cần chuẩn một lượng chính xác EDTA lấy dư và thiết lập ñiều kiện (nhiệt ñộ, pH) ñể ion kim loại M1 phản

ứng hoàn toàn với EDTA Sau ñó chuẩn ñộ lượng EDTA dư bằng một dung dịch

chuẩn ion kim loại M2 lấy từ buret cho ñến khi ñổi màu chất chỉ thị từ màu của dạng chỉ thị không tạo phức sang màu của phức chỉ thị - kim loại M2

1.4.2.3 Chuẩn ñộ thế:

Khi không thể chuẩn ñộ trực tiếp kim loại M1 bằng EDTA thì có thể thay thế M1 bằng một lượng tương ñương kim loại M2 có thể chuẩn ñộ trực tiếp bằng EDTA Muốn vậy, người ta cho một lượng dư dung dịch complexonat M2 (M2Y) vào dung dịch chuẩn ñộ và sau khi phản ứng trao ñổi:

M2Y + M1 → M1Y + M2 K’= β’M

1Y / β’M2Y (7.51) xảy ra thì chuẩn ñộ M2 bằng EDTA

1.5 Phương pháp chuẩn ñộ oxi hoá- khử:

1.5.1 Các chất chỉ thị dùng trong chuẩn ñộ:

1.5.1.1 Các chất chỉ thị ñặc biệt:

Là những chất chỉ thị có phản ứng chọn lọc với một dạng nào ñó của cặp oxi hoá - khử và gây ra sự ñổi màu

Ví dụ: Dùng hồ tinh bột trong phép chuẩn ñộ ño iot do hồ tinh bột tạo

ñược với iot phức màu xanh

Hồ tinh bột + I2 → màu xanh lam ñặc trưng

Dùng ion thioxianat SCN– là chỉ thị trong phép chuẩn ñộ sắt do ion này tạo ñược với ion Fe3+ phức màu ñỏ máu:

iSCN- + Fe3+ → [Fe( SCN)i]

1.5.1.2 Chất chỉ thị là bản thân chất oxi hoá – khử:

Vì một dạng của chất oxi hoá – khử của chất chỉ thị có màu khác với màu của dạng oxi hoá hoặc khử liên hợp Do ñó trong phép chuẩn ñộ nó còn ñược dùng làm chất chỉ thị

Ví dụ: Trong phép chuẩn ñộ nhiều chất khử với kali pemanganat không

cần dùng chất chỉ thị, vì lượng dư rất ít MnO4- ñã làm cho dung dịch có màu tím, nên bản thân ion này cũng là chất chỉ thị

1.5.1.3 Chất chỉ thị oxi hoá- khử:

Chất chỉ thị oxi hoá – khử là những chất chỉ thị mà màu sắc của chúng thay ñổi khi ñạt ñến một giá trị thế oxi hoá – khử nhất ñịnh Vì bản thân chất chỉ thị có tính chất oxi hoá – khử và màu dạng oxi hoá khác màu dạng khử Loại chất chỉ thị này rất quan trọng vì số lượng của chúng rất lớn và phạm vi sử dụng khá rộng

Thế oxi hoá - khử của chất chỉ thị oxi hoá – khử:

Phản ứng oxi hoá – khử của chất chỉ thị là phản ứng thuận nghịch:

InOx + ne
InKh

InOx là dạng oxi hoá của chất chỉ thị, có màu khác với màu của dạng InKh

Ví dụ: ðiphenylamin là chất chỉ thị oxi hoá - khử:

Với E < 0,76 thì dung dịch không màu; E > 0,76 thì dung dịch có màu tím Yêu cầu với chất chỉ thị oxi hoá - khử: Chất chỉ thị oxi hoá- khử có thể

ñược sử dụng cho kết quả ñúng trong trường hợp, nếu sự thay ñổi màu của nó

trùng với ñiểm tương ñương, tức là có khoảng tác dụng trong vùng bước nhảy

Có những yêu cầu sau với chất chỉ thị oxi hoá - khử:

+ Màu sắc của dạng oxi hoá - khử phải khác nhau Sự thay ñổi màu phải thay ñổi rõ khi dùng một lượng nhỏ chất chỉ thị;

+ Chất chỉ thị cần phải có tác dụng ở ñiểm tương ñương với một lương dư rất nhỏ chất khử hay chất oxi hoá;

+ Khoảng tác dụng của nó phải nhỏ;

+ Chất chỉ thị phải bền ñối với tác dụng của môi trường xung quanh: oxi của không khí, khí cacbonic, ánh sáng, v.v…

Các loại chất chỉ thị oxi hoá - khử:

+ ðiphenylamin NH(C6H5) 2: Rất ít tan trong nước, bị oxi hoá bởi nhiều chất oxi hoá Dung dịch gốc ñược pha chế trong dung dịch H2SO4

+ Axit ñiphenylamin sufonic: Muối natri và bari của axit này tan trong nước Thế thực của chất chỉ thị ở pH = 0 là 0,88 V Có thể dùng các chất chỉ thị này ñể chuẩn ñộ các chất oxi hoá bằng FeSO4

+ Feroin: Ion Fe2+ phản ứng với o-phenantrolin C12H8N2 tạo thành ion phức Fe(C12H8N2)32+ có màu ñỏ, khi bị oxi hoá thì chuyển thành Fe(C12H8N2)33+

có màu xanh nhạt:

Fe(C12H8N2)32+
Fe(C12H8N2)33+ + e Ngoài ra, một số chất chỉ thị oxi hoá – khử khác: Inñigo, monosunfonat, Erioglauxin A v.v…

1.5.2 Các phương pháp chuẩn ñộ oxi hoá – khử:

1.5.2.1 Phương pháp pemanganat:

Cơ sở của phương pháp: Phản ứng oxi hoá bằng ion pemanganat MnO4- là

cơ sở của phương pháp pemanganat, có thể thực hiện trong môi trường axit, kiềm hoặc trung tính Nhưng thường gặp chuẩn ñộ trong môi trường axit

Pha chế dung dịch chuẩn KMnO4 theo các bước sau: Hoà tan lượng cân KMnO4 trong nước cất, ñun sôi dung dịch một thời gian, làm lạnh rồi lọc hết vết MnO2 Dung dịch thu ñược cần chuẩn hoá lại bằng chất chuẩn gốc H2C2O4.2H2O

ở nhiệt ñộ 80 – 90oC

Các phương pháp chuẩn ñộ pemanganat:

+ Chuẩn ñộ trực tiếp chất khử bằng pemanganat: Có thể dùng phương pháp này ñể chuẩn ñộ trực tiếp các chất khử: oxalat, Fe(II), ioñua, feroxianua Trong ñiều kiện thực nghiệm thích hợp, có thể dùng pemanganat ñể chuẩn ñộ các chất khác

Ví dụ: Trong môi trường trung tính có thể chuẩn ñộ Mn(II) thành Mn(IV):

môi trường có HCl, NH4F hoặc pirophotphat có thể chuẩn ñộ Mn(II) thành Mn(III); chuẩn ñộ NO2- thành NO3-

+ ðịnh lượng chất khử qua phản ứng với Fe(III): Có một số kim loại không thể chuẩn ñộ trực tiếp bằng KMnO4 Người ta cho chúng tác dụng với lượng dư Fe3+ tạo thành Fe2+ Sau ñó chuẩn ñộ Fe2+ bằng KMnO4

Ví dụ: Chuẩn ñộ Cr(II) thành Cr(III)…

+ ðịnh lượng gián tiếp chất khử dùng pemanganat dư: Nhiều chất khử phản ứng quá chậm với pemanganat nên không thể chuẩn ñộ trực tiếp ñược mà cho chúng tác dụng với lượng dư chính xác KMnO4 dư Sau ñó chuẩn ñộ lượng

dư bằng natri fomiat hoặc bằng phương pháp iot

Ví dụ: Chuẩn ñộ Ioñua thành Ioñat, xianua thành xianat…

+ ðịnh lượng gián tiếp chất oxi hoá dùng chất khử dư: Nhiều chất oxi hoá phản ứng chậm nên không thể chuẩn ñộ trực tiếp với chất khử Người ta cho phản ứng với lượng dư chất khử Sau ñó chuẩn ñộ lượng dư chất khử bằng dung dịch KMnO4

Ví dụ: Dùng Fe(II) dư ñể khử Cr(VI) thành Cr(III) Sau ñó chuẩn ñộ Fe(II)

dư bằng dung dịch KMnO4

+ ðịnh lượng gián tiếp các kim loại tạo ñược kết tủa oxalat: Kim loại ñược làm kết tủa dưới dạng oxalat khó tan, sau ñó lọc, rửa kết tủa, hoà tan trong axit rồi chuẩn ñộ axit oxalic tạo thành bằng dung dịch pemanganat

Có thể dùng cách này ñể chuẩn ñộ canxi, cañini, kẽm, chì, coban, niken, thori, nguyên tố ñất hiếm

1.5.2.2 Phương pháp ñicromat:

Cơ sở của phương pháp: Phản ứng oxi hoá bằng ion Cr2O72- (cụ thể là

K2Cr207) là cơ sở của phương pháp này Dung dịch chuẩn ñicromat rất bền, có thể axit hoá bằng axit sufuric, axit pecloric loãng, có thể chuẩn ñộ bằng ñicromat

ở nhiệt ñộ thường khi có mặt HCl ñến nồng ñộ 3,5M

Chất chỉ thị dùng trong phương pháp ñicromat: Có thể dùng các chất chỉ thị ñiphenylamin, ñiphenylbenziñin và tốt nhất là natri ñiphenyl sunfonat

Ứng dụng : Ứng dụng quan trọng của phương pháp ñicromat là chuẩn ñộ

Fe(II) Có thể chuẩn ñộ trực tiếp hoặc gián tiếp

+ Chuẩn ñộ các chất oxi hoá: Cho chất oxi hoá tác dụng với lượng dư Fe(II) Sau ñó chuẩn ñộ ngược Fe(II) dư bằng K2Cr2O7

+ Chuẩn ñộ các chất khử: Cho các chất khử tác dụng với Fe(III) và chuẩn

ñộ Fe(II) tạo thành, nếu chất khử phản ứng chậm với Fe(III) thì có thể thêm dư ñicromat rồi chuẩn ñộ ngược ñicromat bằng Fe(II)

Ưu ñiểm: Ưu ñiểm của phương pháp này là có thể ñiều chế chất chuẩn

tinh khiết một cách dễ dàng và rẻ tiền, dễ bảo quản, dung dịch chuẩn bền, có thể chuẩn ñộ khi có HCl nồng ñộ không quá cao

Và nhiều phương pháp khác như: phương pháp Xeri (dùng Ce4+ làm chất oxi hoá); phương pháp Bromat (dùng BrO3- làm chất oxi hoá); phương pháp Vanadat (dùng VO2+ làm chất oxi hoá); phương pháp Iôt (dùng I- làm chất khử hoặc I2 làm chất oxi hoá)

1.6 Giới thiệu về thuốc Ferrovit:

Thiếu máu là do sự mất cân bằng giữa sự tiêu huỷ quá mức với sự giảm thiểu quá trình tái tạo máu Máu ñược sinh ra từ tuỷ xương Ở người trưởng thành, hằng ngày cơ thể mất ñi 40- 50ml máu Nếu tuỷ xương không tái tạo lại

ñủ số lượng ñã mất gây ra hiện tượng thiếu máu với các triệu chứng thể hiện bên

ngoài như: da xanh, niêm mạc nhợt nhạc, móng tay móng chân mềm dễ gãy, nứt mép, viêm lưỡi khó nuốt, tóc khô dễ gãy,…ðồng thời, thiếu máu làm ảnh hưởng dòng chảy và không khí trong máu làm tim ñập nhanh, nếu kéo dài sẽ gây ra bệnh lý tim: suy tim xung huyết, viêm cơ tim,…Có nhiều nguyên nhân dẫn ñến thiếu máu Trong ñó, thiếu máu do thiếu sắt hay còn gọi là thiếu máu hồng cầu nhỏ nhược sắc là một hội chứng thiếu máu thường hay gặp Hằng ngày tuỷ xương sử dụng khoảng 30mg sắt ñể tạo hồng cầu, một lượng sắt ñược sử dụng lại từ quá trình tan máu, lượng còn lại phải ñược cung cấp từ thức ăn

Công dụng của thuốc Ferrovit:

Ferrovit phòng ngừa bệnh thiếu máu do thiếu sắt ở phụ nữ có thai, cho con

bú, trẻ em ở tuổi dậy thì, phụ nữ trong thời kỳ kinh nguyệt

Ferrovit bổ sung sắt, axit folic và vitamin B12 trong các trường hợp mất máu do phẫu thuật, chấn thương, nhiễm giun, người hiến máu,…

Cách dùng: uống mỗi ngày một viên sau bữa ăn