Đề tài Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang

1 MỤC LỤC Trang phụ bìa .............................................................................................................. i Lời cam đoan.............................................................................................................. ii Lời cảm ơn ................................................................................................................ iii MỤC LỤC ................................................................................................................. 1 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU................................................................. 3 MỞ ðẦU ................................................................................................................... 4 1. Lí do chọn đề tài..................................................................................................... 4 2. Nhiệm vụ................................................................................................................ 5 3. ðối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 5 4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 5 5. Lĩnh vực nghiên cứu............................................................................................... 5 6. Lịch sử nghiên cứu ................................................................................................. 5 chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut ............................................................................... 6 1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut [4, 10]............................... 6 1.1.2. Tính chất của Bitmut [4, 10] ...................................................................... 7 1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác định Bitmut [10] .............. 9 1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bitmut với thuốc thử PAR .............................. 9 1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bimut với các thuốc thử khác ....................... 10 1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut [10] ............................................................ 13 1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng [3, 9] .............................................. 14 1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO) ............................................................ 14 1.2.2. Khả năng tạo phức của XO ...................................................................... 15 1.2.3. Ứng dụng của XO.................................................................................... 15 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 2 chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] ............................................... 17 2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác định thành phần của phức .................... 17 2.1.1.1. Phương pháp tỉ số mol....................................................................... 17 2.1.1.2. Phương pháp đồng phân tử gam ........................................................ 18 2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương đối ( Staric- Barbanel)......................... 19 2.1.2. Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức ......... 21 2.2. Kĩ thuật thực nghiệm ......................................................................................... 23 2.2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ................................................................ 23 2.2.2. Hĩa chất .................................................................................................. 23 2.2.3. Cách tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 23 chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Bi(III) - XO................................................ 25 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Bi(III) - XO vào thời gian ....................... 26 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Bi(III) - XO vào pH ................................ 27 3.4. Xác định thành phần của phức Bi(III)- XO ........................................................ 28 3.4.1. Phương pháp tỉ số mol ............................................................................. 28 3.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử gam .......................................................... 29 3.4.3. Phương pháp hiệu suất tương đối ( Staric- Barbanel) ............................... 30 3.5. Phương trình đường chuẩn của phức Bi(III)-XO................................................ 32 3.6. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của của phức Bi(III)-XO ........................... 33 3.6.1. Theo phương pháp Komar ....................................................................... 33 3.6.2. Theo phương pháp thực nghiệm............................................................... 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 36 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 3 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Danh mục các bảng biểu: Bảng 3.1. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sĩng.............................................. 25 Bảng 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian. ................................................ 27 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH ......................................................... 28 Bảng 3.4. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của XO..................................... 29 Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang vào VBi(III) và VXO......................................... 30 Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang vào CXO......................................................... 31 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) (phương pháp hiệu suất tương đối) 31 Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) (đường chuẩn) .............................. 32 Bảng 3.9. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Bi(III)- XO theo phương pháp Komar .............................................................. 34 Bảng 3.10. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của dung dịch phức Bi(III)- XO theo phương pháp thực nghiệm.................................................................. 34 Danh mục các hình vẽ: Hình 2.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR) ............................... 17 Hình 2.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ A vào VM/(VR+VM) ........................ 18 Hình 2.3. ðường cong hiệu suất tương đối ............................................................... 20 Hình 3.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sĩng ...................... 26 Hình 3.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian. ....................... 27 Hình 3.3. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. ................................ 28 Hình 3.4. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào VXO/VBi ......................... 29 Hình 3.5. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào VBi(III)/(VXO+VBi(III)) ....... 30 Hình 3.6. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CXO vào A/Agh ........................................ 31 Hình 3.7. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CBi(III) vào A/Agh ..................................... 32 Hình 3.8. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) ............................. 33 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 4 MỞ ðẦU 1. Lí do chọn đề tài Bitmut là nguyên tố tương đối phổ biến trong tự nhiên (chiếm 2.10-6 % các nguyên tố trong vỏ trái đất). Ngày nay, Bitmut được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: y học, mỹ phẫm, sản xuất gang thép, gốm sứ, dùng làm chất xúc tác, dùng trong các que hàn, … ðặc biệt trong những năm đầu thập niên 90, các nghiên cứu đã đánh giá Bitmut cĩ thể thay thế được chì trong nhiều ứng dụng vì tính khơng độc hại của nĩ. ðây chính là phát hiện quan trọng vừa đáp ứng được nhu cầu của con người vừa hạn chế gây ơ nhiễm mơi trường do những tác hại của chì gây ra. Chính vì thế mà vai trị của nĩ ngày càng được nâng cao. Bên cạnh đĩ Bitmut là nguyên tố cĩ chu kì bán rã rất dài. Theo phân rã alpha của Bi209 là 1,9.1019 năm, điều này cĩ nghĩa là bitmut là một chất phĩng xạ rất chậm, với chu kỳ bán rã gấp cả hàng tỷ lần tuổi vũ trụ. Do chu kỳ bán rã quá lớn, Bitmut cĩ thể coi là ổn định và khơng phĩng xạ. Bitmut cũng là chất tương đối bền về mặt hĩa học nên càng ngày phạm vi ứng dụng của Bitmut càng được mở rộng. Chính vì thế mà Bitmut là đối tượng của nhiều cơng trình nghiên cứu với nhiều lĩnh vực và mục đích khác nhau. Nghiên cứu phức chất của Bitmut với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp cho phép xác định Bitmut với độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc cao, thực hiện được nhanh, thuận lợi, thiết bị đơn giản và dễ tự động hĩa. Cùng với Bitmut thì Xilen da cam được đánh giá là thuốc thử phổ biến dùng để xác định kim loại. ðiều đáng quan tâm là hai chất này cĩ thể tạo phức màu đỏ bền và đã được ứng dụng dùng để xác định Bitmut với độ chính xác cao. Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tơi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang”. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 5 2. Nhiệm vụ Trong đề tài này chúng tơi tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III)- XO, xác định điều kiện tạo phức tối ưu cho việc hình thành phức. - Xác định thành phần của phức trong hệ Bi(III)- XO. - Xác định phương trình đường chuẩn và hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Bi(III)- XO. 3. ðối tượng nghiên cứu: phức Bi(III)- XO 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu giáo trình - Tự nghiên cứu - Thực hành thí nghiệm - Xử lí số liệu theo phương pháp thống kê tốn học 5. Lĩnh vực nghiên cứu: Ứng dụng triển khai 6. Lịch sử nghiên cứu Trước đây đã cĩ nhiều đề tài nghiên cứu về vấn đề này và đã đạt được những kết quả quan trọng: tìm λ tối ưu , hệ số ε , với một số kết quả khác. ðề tài này chúng tơi cũng nghiên cứu sự tạo phức của Bi(III) với XO nhằm khẳng định lại những kết quả đĩ. Mặt khác cĩ thể tìm ra những kết quả mới phù hợp hơn. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 6 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut 1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut [4, 10] Bitmut là kim loại thuộc nhĩm VA, chu kì 6 trong bảng hệ thống tuần hồn Kí hiệu: Bi Z = 83 Phân loại kim loại yếu Khối lượng nguyên tử 208,98040 đ.v.C Bán kính nguyên tử (calc.) 160 pm Bán kính cộng hố trị 146 pm Cấu hình electron [Xe]4 f 145 d 106 s 26 p 3 e- trên mức năng lượng 2, 8, 18, 32, 18, 5 Năng lượng ion hĩa: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 7 So với I1, I2, I3, thì I4, I5 cĩ giá trị rất lớn nên dễ dàng bức 3e ra khỏi nguyên tử, do đĩ Bitmut tồn tại ở dạng số oxi hĩa +3. Trạng thái tự nhiên: Bitmut cĩ tương đối phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 2.10-6 % trong tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Nĩ tồn tại chủ yếu dưới dạng khống vật sunfua (Bi2S3). Ngồi ra nĩ thường nằm lẫn trong khống vật với các kim loại khác. 1.1.2. Tính chất của Bitmut [4, 10] - Tính chất vật lý Bitmut giịn, dễ chảy, kết tinh màu trắng ánh hồng và các vết xỉn ĩng ánh nhiều màu. Trong số các kim loại nặng, bitmut là bất thường do độ độc tính của nĩ thấp hơn nhiều so với của các nguyên tố kề cận trong bảng tuần hồn như Chì, Tali và Antimon. Thơng thường, nĩ cũng được coi là nguyên tố cĩ đồng vị ổn định nặng nhất, nhưng hiện nay người ta đã biết rằng điều này khơng hồn tồn đúng. Khơng cĩ kim loại nào là nghịch từ tự nhiên nhiều hơn Bitmut. Trong số các kim loại, nĩ cĩ độ dẫn nhiệt kém, chỉ hơn thủy ngân. Phân tử ở dạng hơi của Bitmut gồm 4 nguyên tử. Ở 20000C, trong phân tử Bitmut cĩ cân bằng: Bi4 2Bi2 4Bi Khi nhiệt độ lớn hơn 2000oC chỉ cĩ phân tử 1 nguyên tử. Một số thơng tin về Bi: Mức năng lượng ion hĩa I1 I2 I3 I4 I5 Năng lượng ion hố (eV) 8,0 16,6 25,4 45,1 55,7 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 8 Tính chất vật lý Trạng thái vật chất rắn Bề ngồi trắng ánh hồng Cấu trúc tinh thể hình hộp mặt thoi Khối lượng riêng, ðộ cứng 9.780 kg/m³, 2,25 ðiểm nĩng chảy 544,7 K (520,7 °F ) ðiểm sơi 1.837 K (2.847 °F) Trạng thái trật tự từ nghịch từ Thể tích phân tử 21,31 × 10-6 m³/mol Nhiệt bay hơi 151 kJ/mol Nhiệt nĩng chảy 11,3 kJ/mol Áp suất hơi 100.000 Pa tại 1.835 K Vận tốc âm thanh 1.790 m/s tại r.t K ðộ âm điện 2,02 ( thang Pauling ) Nhiệt dung riêng 25,52 J/(kg·K) ðộ dẫn điện 7,752x105 /Ω·m ðộ dẫn nhiệt 7,97 W/(m·K) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 9 - Tính chất hĩa học Bitmut là nguyên tố bền cuối cùng trong bảng hệ thống tuần hồn. Với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác, Bitmut tương tác tạo nên Bitmutua, bị axit phân hủy dễ dàng: Bi + Mg → Mg3Bi2 Với các kim loại cịn lại chúng tạo nên hợp kim Bi khơng tan trong HCl, nhưng tan trong HNO3, H2SO4 lỗng, bị thụ động trong HNO3 đặc: Bi + HNO3 → Bi(NO3)3 + NO + H2O 2Bi + 6H2SO4 → Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Tác dụng với halogen: 2Bi + 5F2 → 2BiF5 2Bi + 3E2 → 2BiE3 Với E: Cl, Br, I Tác dụng với oxi: Bitmut cháy với ngọn lửa màu xanh lam và oxit của nĩ tạo ra khĩi màu vàng. 4Bi + 3O2 → 2Bi2O3 Tác dụng với cường thủy: Bi + 3HCl(đ) + HNO3(đ) → BiCl3 + NO + 2H2O 1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác định Bitmut [10] 1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bitmut với thuốc thử PAR Theo các tài liệu mà chúng tơi thống kê, các thơng số về phức Bi(III)- PAR được trình bày trong bảng sau: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 10 Ion pHtu λmax(nm) ε.104 lgβ Bi:R 3,0 ÷ 4,0 530 1,54 ± 0,04 1 : 1 6,0 ÷ 6,5 540 2,98 ± 0,10 1 : 2 2,8 ÷ 4,0 520 0,78 ± 0,10 1 : 1 6,0 ÷ 6,7 540 2,84 ± 0,02 1 : 2 0,0 ÷ 3,5 515 1,07 18,2 1 : 1 3,5 ÷ 5,0 520 17,2 1 : 1 2,8 ÷ 4,0 520 1,35 ± 0,04 17,47 ± 0,37 1 : 1 Bi3+ 5,8 ÷ 6,7 535 2,85 ± 0,02 36,81 ± 0,19 1 : 2 Các tham số định lượng về phức đơn ligan Bi(III)- PAR trong các cơng trình là khơng giống nhau, đặc biệt là các giá trị maxλ , ε hoặc chưa đầy đủ về giá trị hằng số bền. 1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bimut với các thuốc thử khác Bitmut cĩ khả năng tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau. Theo ðặng Xuân Thư, Lisicki N.M và các cộng sự, Bimut cĩ khả năng tạo phức màu da cam với iotdua ở λmax = 460 nm ,trong mơi trường H2SO4 0,5M. Zhang .G với các cộng sự đã sử dụng phản ứng màu với iotdua và phản ứng tạo phức liên hợp giữa ion Bi3+ - I- với các phẩm nhuộm chứa Nitơ hay Bi3+ - I- - Rodamine- 6G hay khi cĩ mặt chất hoạt động bề mặt như gomarabic. Phức tạo thành cĩ hệ số hấp thụ phân tử gam ε = 6,9.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm hoặc rượu polivinylic, phức tạo thành cĩ hệ số hấp thụ phân tử ε = 6,9.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 564 nm. Bitmut cịn cĩ khả năng tạo phức với Tribrommochloro phosphonazo (TBCPA) ở pH = 2,4 trong mơi trường KNO3 và HNO3, phức tạo thành cĩ hệ số hấp thụ phân tử ε = 1,05.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 640 nm PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 11 Theo Lisicki N.M. và các cộng sự, Bimut tạo phức vơi thioure trong mơi trường axit phức màu vàng cĩ tỉ lệ 1 : 3 ở λmax = 460 nm, việc xác định Bimut bằng thioure khơng bị cản trở khi cĩ mặt Pb đến 1%, Zn, Cd, Co, Ni, Cu, As, và Sn đến 0,1%. Bitmut tạo được nhiều phức vịng càng với các thuốc thử hữu cơ, nhất là khả năng tạo phức trong mơi trường axit mạnh cho phép xác định chọn lọc Bitmut khi cĩ mặt các cation khác bằng phương pháp trắc quang, chiếc trắc quang hay chuẩn độ trắc quang. Cĩ thể chia các thuốc thử hữu cơ tạo phản ứng màu với Bitmut thành 3 loại: * Khả năng tạo phức với nhĩm hợp chất màu azo Subrahmnyam, Eshwar, đã nghiên cứu khả năng tạo phức giữa Bi(III) với 1- (2- pyridylazo)- 2 Napthol (PAN) theo tỉ lệ 1 : 1 trong mơi trường HNO3 pH = 3,2 ÷ 3,6 cĩ hệ số hấp thụ phân tử ε = 1,37.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm. Subrahmnyam và các cộng sự, đã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAN- Bi(III)- SCN bằng dung mơi metyl isobutyl xeton trong mơi trường HNO3 0,02M phức cho màu bền trong 15 giờ, hệ số hấp thụ phân tử ε = 1,88.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm. Cĩ thể xác định được từ lượng lớn các ion cản, nhưng khơng xác định được khi cĩ mặt CuSO4, CoSO4 hay EDTA. Ngồi ra phức PAN-Bi(III)- SCN cịn cĩ thể chiết bằng dung mơi tributyl photphat (TBP) trong mơi trường axit. Lê Thị Thanh Thảo đã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAR- Bi(III)- SCN trong dung mơi rượu n-butylic bão hịa nước trong mơi trường HNO3 (pH = 2,8 ÷ 3,2) phức bền trong khoảng 3 giờ với hệ số hấp thụ phân tử ε = 3,38.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 520 nm. Ngồi ra Bitmut cịn tạo khá nhiều phức bền với các hợp chất màu azo trong vùng axit mạnh cĩ phức màu đỏ, tím hoặc xanh như phức với 4- (4- nitrophenylazo)- 1, 2- dioxibenzen (DHNAB) cĩ màu đỏ hoặc 4- (4- sulfophenylazo)- 1, 2- dioxibenzen (DHSAB) cĩ màu đỏ vàng trong HNO3 0,1 M. Tơron (APANS) cũng cho phức màu đỏ vàng ở pH = 2 ÷ 3,… PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 12 Mặt khác , theo Salim R. và các cộng sự Bitmut cũng cĩ khả năng tạo phức với một số nhĩm màu azo trong mơi trường axit yếu, trung hay kiềm như: tạo phức màu đỏ với 2- (5- bromo- 2- pyridylazo)- 5- dimetylaminophenol (5- Br- PADAD) trong dung dịch đệm axetat pH= 4,16 cĩ ε = 4,9.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 583 nm. Phức này bị ảnh hưởng khi cĩ mặt ion C2O42- cịn các cation kim loại thường gặp ít gây ảnh hưởng tới việc xác định Bitmut. Hoặc cĩ thể tạo phức màu đỏ ở pH = 7 với 2- (5- cacboxyl- 1, 3, 4- triazoylazo)- 5- dimetylaminophenol (CTZAPN) cĩ hệ số hấp thụ phân tử ε = 5,13.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 540 nm. * Khả năng tạo phức với nhĩm hợp chất triphenyl metan Bitmut tạo phức màu đỏ vàng với 3, 3’-dibromsunfogalein ở pH = 2 ÷ 3, tạo phức màu vàng xanh với metylen (3, 3’- bis-“(N, N- dicacboxymety aminometyl)- timosunfophtalein, phức màu vàng da cam với pyragalol đỏ, phức màu vàng với pyrocatein tím trong HNO3 ở pH = 1 ÷ 3, phức màu hồng với oxihidroquinon- sunfophtalein ở pH = 2,4 ÷ 3,0 Khả năng tạo phức của Bitmut với các hợp chất phtalein cũng đã được nghiên cứu. Bitmut tạo phức màu xanh với Gallein (4, 5- dioifluoretxein) hay màu đỏ vàng với 2, 7- dioxifluoretxein trong mơi trường axit cĩ pH = 1 ÷ 4. * Khả năng tạo phức với nhĩm các thuốc thử chứa 1, 2 hoặc 3 vịng benzen Bitmut tạo với Indoferon, với Dibromphenol indophenolcomplexan (DBPIP), với Biclophenol indo-o-cresolcoplexan (DCPIC), hay Diclophenol indophenol complexan (DCPIP) các phức màu tím ở pH = 3,3. Bitmut tạo phức với metyl thymol xanh (MTB) tại λmax = 548 nm, cho phép định lượng Bitmut trong các mẫu dược phẩm với giới hạn phát hiện 1,15 mg/l bằng phương pháp trắc quang – dịng chảy. ðặc biệt theo Zhu Z.C, Wang Y.C, Huang J.H , Bitmut tạo phức với Nitrozo- R và tím tinh thể (CV) dưới dạng CV3RCV3BiR2 ở pH = 9,8, duy trì bằng đệm amoni- PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 13 ammoniac được gia nhiệt trong 30 phút ở nhiệt độ 90 ÷ 950C. Phức cĩ hệ số hấp thụ phân tử lên tới ε = 3.109 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 600 nm. 1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut [10] Oxyclorua bitmut được sử dụng nhiều trong mỹ phẩm. Subnitrat Bitmut và subcacbonat bitmut được sử dụng trong y học. Subsalicylat Bitmut (Pepto-Bismol) được dùng làm thuốc chống bệnh tiêu chảy. Một số ứng dụng khác là: Nam châm vĩnh cửu mạnh cĩ thể được làm ra từ hợp kim bismanol (MnBi). Nhiều hợp kim của Bitmut cĩ điểm nĩng chảy thấp và được dùng rộng rãi để phát hiện cháy và hệ ngăn chặn của các thiết bị an tồn cháy nổ. Bitmut được dùng để sản xuất thép dễ uốn, dùng làm chất xúc tác trong sản xuất sợi acrylic. Nĩ cũng dược dùng trong cặp nhiệt điện (Bitmut cĩ độ âm điện cao nhất), vật chuyên chở các nhiên liệu U235 hay U233 cho các lị phản ứng hạt nhân. Bitmut cũng được dùng trong các que hàn. Một thực tế là Bitmut và nhiều hợp kim của nĩ giãn nở ra khi chúng đơng đặc lại làm cho chúng trở thành lý tưởng cho mục đích này. Subnitrat Bitmut là thành phần của men gốm, nĩ tạo ra màu sắc ĩng ánh của sản phẩm cuối cùng. Bitmut đơi khi được dùng trong sản xuất các viên đạn. Ưu thế của nĩ so với chì là nĩ khơng độc, vì thế nĩ là hợp pháp tại Anh để săn bắn các loại chim vùng đầm lầy. Những năm đầu thập niên 1990, các nghiên cứu bắt đầu đánh giá Bitmut là sự thay thế khơng độc hại cho chì trong nhiều ứng dụng: dùng trong các thiết bị chế biến thực phẩm, một thành phần trong đồng đỏ, thành phần trong thép dễ cắt cho các chi tiết cĩ độ chính xác cao của máy mĩc, một thành phần của dầu hay mỡ bơi trơn. vật liệu nặng thay chì trong các chì lưới của lưới đánh cá. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 14 1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng [3, 9] 1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO) Xilen da cam (XO) được tổng hợp đầu tiên vào năm 1956, cĩ cơng thức nguyên là C31H32O13N2S, khối lượng phân tử là 672,67 đvC, nĩng chảy ở 1950C. Cơng thức cấu tạo là: CH2 N CH2 CH2HOOC HOOC O CH3 CH2 N CH2 CH2 COOH COOH CH3 OH SO3H 3,3-bis-[N,N-bis-(cacboxymetyl)amonimetyl]orthorezolsunfophtalein Thường dùng XO ở đạng muối Natri: C31H28O13N2SNa4, khối lượng phân tử là 760,59 đvC. XO kết tinh là chất cĩ màu nâu sẫm, đễ tan trong nước dễ hút ẩm, khơng tan trong rượu etylic. XO là một axit sáu lần axit H6In (pK1= 1,15; pK2= 2,58; pK3= 3,23; pK4= 6,4; pK5= 10,46; pK6= 12,8) Trong dung dịch nước màu XO thay đổi: C ≥ 10-3:dung dịch cĩ màu đỏ C <10-3: dung dịch cĩ màu hồng pH = 1 ÷ 5: dung dịch cĩ màu vàng pH > 7: dung dịch cĩ màu đỏ tím PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 15 Nồng độ càng cao, pH càng lớn thì cường độ màu càng lớn. Sự thay đổi màu sắc của XO được giải thích do sự tách H+ ở các vị trí khác nhau. 1.2.2. Khả năng tạo phức của XO XO cĩ khả năng tạo phức với nhiều kim loại, được chia làm 3 nhĩm: Nhĩm 1: Kim loại bị thủy phân ở pH = 1 ÷ 6, tạo phức ở pH = 4 ÷ 6 như: Au, Ag, Be, A, Se, Ga, In, Th(IV), Zr(IV), Hg, Sn(II,IV), Nb(III), Fe(III), …phản ứng xảy ra chậm khi nung đến 600C đến 800C tốc độ phản ứng tăng. Nhĩm 2: Kim loại phản ứng với XO ở pH = 0 ÷ 6 nhưng thủy phân ở pH > 6 gồm: Cu(II), Mg, Zn, Hg(II), Pb(II), Mn(II), Fe(II), Ni(II),… Nhĩm 3: Kim loại phản ứng với XO ở pH > 6: Ca, Sr, Ba, Ra,… Kim loại pH Mơi rường Sự chuyển màu Th4+ Fe3+ Zr4+ In3+ Hg2+, Tl3+ Pb2+ Cd2+, Fe2+ Zn2+ 1,7 ÷ 3,5 1,0 ÷ 1,5 1,7 ÷ 3,5 3,0 ÷ 3,5 4,0 ÷ 5,0 5,0 ÷ 6,0 5,0 ÷ 6,0 5,0 ÷ 6,0 HNO3 HNO3 HNO3 ðệm axetat ðệm axetat ðệm axetat ðệm axetat ðệm axetat ðỏ - vàng Tím – xanh ðỏ - vàng ðỏ - vàng ðỏ - vàng ðỏ - vàng Hồng - vàng ðỏ - vàng 1.2.3. Ứng dụng của XO XO là thuốc thử truyền thống được sử dụng rộng rãi để xác định các kim loại ðể xác định nhanh kẽm trong dược phẩm Karel.S and Ivan.J, đã dùng XO và xetylpiridinclorua. Dựa trên phản ứng màu của Zn2+ với XO, dùng xetylpiridinclorua làm cation kim loại hoạt động bề để xác định được tỉ lệ ion kim loại: thuốc thử, chất hoạt động bề mặt là 1: 2 : 4 ở pH = 5,0 ÷ 6,0, hình thành phức bậc 3, bước sĩng hấp thụ PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 16 cực đại λmax = 580 nm. Phản ứng xảy ra nhanh ở nhiệt độ phịng. Hằng số tạo phức K = 1,05.1010, khoảng tuân theo định luật Beer là 1- 20mg Zn2+/25ml với hệ số hấp thụ phân tử gam 1,1.104 l.mol-1.cm-1, phương pháp được áp dụng để định lượng Zn2+ cĩ độ đúng phù hợp, độ lệch chuẩn tương đối tốt (<2%). XO là một trong những chất chỉ thị màu kim loại đầy hứa hẹn nĩ đã được nhiều tác giả sử dụng trong nhiều cơng trình nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên độ bền trong nước cĩ hạn, sự phân hủy của nĩ làm mất dần hoặc mất hẳn tính chất tạo hợp chất màu với kim loại, đều này cĩ thể quan sát rõ trong các phản ứng màu. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 17 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] 2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác định thành phần của phức 2.1.1.1. Phương pháp tỉ số mol - Nguyên tắc: bản chất của phương pháp là thiết lập sự phụ thuộc A vào nồng độ của một thành phần nào đĩ trong khi nồng độ thành phần kia cố định. - Cách tiến hành: Với phản ứng tạo phức: m M n + + n R m - M m R n + Chuẩn bị dãy dung dịch màu sao cho nồng độ CM = const (hoặc CR = const), CR (hoặc CM) khác nhau và tăng dần ở điều kiện tối ưu. + ðo mật độ quang A của các dung dịch, rồi biểu diễn sự phụ thuộc A = f(CR/CM) hoặc A = f(CM/CR) Hình 2.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR) Ta cĩ: x = CR/CM = n/m hay x = CM/CR= m/n Phức khơng bền Phức bền x CR/CM (CM/CR) A PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 18 2.1.1.2. Phương pháp đồng phân tử gam - Nguyên tắc: phương pháp dựa trên việc xác định tỉ số các nồng độ đồng phân tử của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực đại của phức tạo thành. - Cách tiến hành: + Pha các dung dịch M và R cĩ nồng độ ban đầu như nhau. + Trộn hai chất đĩ theo tỉ lệ thể tích khác nhau sao cho tổng thể tích là khơng đổi (VM+VR= const), do đĩ CM+CR = const ở điều kiện tối ưu. + Tiến hành đo mật độ quang các dung dịch. Sau đĩ xây dựng đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc: A = f(VM/(VR+VM)) hoặc A = f(CM/(CM+CR)) A = f(VM/VR) hoặc A = f(CM/CR) Hình 2.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ A vào VM/(VR+VM) A Phức bền Phức kém bền VM/(VM+VR) x PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 19 2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương đối ( Staric- Barbanel) - Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên phương trình tổng đại số các hệ số tỉ lượng của phản ứng, phương trình này đặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng trong điểm cĩ hiệu suất tương đối cực đại (tỉ số cực đại của các nồng độ sản phẩm phản ứng và nồng độ ban đầu biến thiên trong một số chất tác dụng). Dùng phương pháp này cĩ thể xác định được thành phần của phức tạo được theo bất kì tỉ lệ nào. ðối với phản ứng tạo phức: mMn+ + nRm- MmRn Khi CM = const, CR biến thiên thì phương trình Barbanel cĩ dạng: 1 1 −+ − == nm n m CC MK - Cách tiến hành: + Chuẩn bị hai dãy dung dịch Dãy 1: CM = const,CR thay đổi Dãy 2: CR = const, CM thay đổi + ðo mật độ quang của các dung dịch đã chuẩn bị và xác định độ lệch mật độ quang ra khỏi cộng tính (nếu ở bước sĩng đã chọn khơng cĩ cấu tử nào của hệ ngồi phức hấp thụ ánh sáng thì A =Ahh) + Tìm Agh: giá trị cực đại A tương ứng với các giá trị giới hạn của nồng độ của phức tạo được) n ChayC m CC RKghMKgh == + Xây dựng các đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa: R K C C và gh K C C ( hoặc RC A và ghA A ) ở CM = const ghA A -1 1 m = M K C C và gh K C C (hoặc MC A và ghA A ) ở CR = const PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 20 + Sau khi xác định hồnh độ tương ứng với các cực đại trên đường cong tương đối với 2 dãy thực nghiệm ta tính các hệ số m, n như sau: R K C C hoặc 1 1 −+ − = nm n A A gh (ở CM = const và RC A = max) gh K C C hoặc 1 1 −+ − = nm m A A gh (ở CR = const và MC A = max) Hình 2.3. ðường cong hiệu suất tương đối Lưu ý: - Khi xác định thành phần của phức MmR ta chỉ xây dựng đường cong thực nghiệm hiệu suất tương đối biểu diễn sự phụ thuộc RC A vào ghA A ở CM = const, lúc đĩ ghA A -1 1 n = (ở RC A = max) MR MR2 MR3 M2R2 M2R M2R3 M3R2 0 0,5 1,0 gh K C C ( ghA A ) R K C C ( RC A ) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 21 - Khi xác định thành phần phức MmR thì tương tự ta dùng đường cong hiệu suất tương đối biểu diễn sự phụ thuộc giữa MC A và ghA A ở CR = const. Lúc đĩ ghA A -1 1 m = (ở MC A = max) - Khi khơng cĩ cực đại trên đường cong hiệu suất tương đối với bất kì dãy thí nghiệm nào thì hệ số tỉ lượng của cấu tử cĩ nồng độ biến thiên bằng 1(trong đồ thị là MmR và MR), cịn hệ số tỉ lượng của cấu tử thứ hai được xác định như trên. - Nếu đường cong hiệu suất tương đối là một đường thẳng thì m = n = 1. 2.1.2. Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức - Nguyên tắc: +Dựa trên việc giải các phương trình với 2 biến đối với hai hay nhiều hơn các thí nghiệm. + Dựa trên kiến thức của các dạng phản ứng hay thành phần của phức đã được xác định bằng con đường độc lập. + Áp dụng để nghiên cứu phản ứng cĩ dạng: Mn+ + nHR → MRn + nH+ (1) Chuẩn bị một dãy dung dịch cĩ : [ ] hconstH ==+ ; n C C M HR = ðo mật độ quang A của các dung dịch nhận được ở các bước sĩng đã chọn (điều kiện tối ưu). Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho phản ứng tạo phức (1): M n + + q H R M R n ( n - q ) + q H + Nồng độ ban đầu: C qC 0 0 Nồng độ cân bằng: C-x q(C-x) x h PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 22 [ ][ ] [ ][ ] ( )[ ] 1)()( ++ + −       = −− == q q q qi qn qq cb xC x q h xCqxC hx HRM HMRk Áp dụng thí nghiệm thứ i: 1)( +−    = q ii q cbi xCh qkx (2) Theo định luật hấp thụ ánh sáng và định luật cộng tính, ta cĩ: [ ] [ ] lxqlxCMRlHRlA iMRiiHRMRHRi εεεε +−=+= )( )( HRMR iHRi i ql CqlA x εε ε − − =⇒ (3) Từ (1) và (3): = − − ⇒ )( HRMR iHRi ql CqlA εε ε 1+       − −     q RHMR iMRi q cb q AlC h qk εε ε (4) Tương tự với thí nghiêm thứ j: = − − )( HRMR HRj ql CjqlA εε ε 1+       − −     q RHMR jMRj q cb q AlC h qk εε ε (5) Lấy (4) chia cho (5) ta được: = − − jHRj iHRi CqlA CqlA ε ε )1( +         − − q jMRj iMRi AlC AlC ε ε (6) =         − − ⇔ +1 1 q jHRj iHRi CqlA CqlA ε ε AlC AlC jMRj iMRi − − ε ε ðặt B = 1 1 +         − − q jHRj iHRi CqlA CqlA ε ε Chọn Ci =nCj n CC ik =⇒ jHR j iHRi Al n C AlC B − − = ε ε )( )( BnlC BAAn i ji MR − − =⇒ ε (7) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 23 Giá trị MRε tính được là giá trị trung bình từ một cặp thí nghiệm với nồng độ Ci và Cj của ion kim loại thay đổi Từ (7) ta tính được MRε . Thay MRε vào (3) tìm được xi, thay xi vào (2) tìm đựoc kcb, từ đĩ xác định hằng số bền của phức tạo thành: qK K =β 2.2. Kĩ thuật thực nghiệm 2.2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu - Máy quang phổ kế Spectrophocometer CL4250, Motcic- ðức - Cuvet 1cm×1cm - Cân phân tích cĩ độ chính xác đến 0,1 mg - Các loại bình định mức, bình tam giác, pipet, …. 2.2.2. Hĩa chất: - HNO3 65% - Dung dịch NH3 lỗng - NaOH - KNO3 để điều chỉnh lực ion µ = 0,1. - Bi(NO3)3 - XO 2.2.3. Cách tiến hành thí nghiệm Pha chế dung dịch gốc XO (10-3M) Dung dịch XO được pha từ dạng muối loại PA Trung Quốc. Cân chính xác một lượng thuốc thử XO (C31H28O13N2SNa4, M = 760,59 đvC) trên cân phân tích, sau đĩ hịa tan bằng nước cất, định mức đến vạch, lắc kỹ. Kiểm tra độ phân hủy trong nước bằng cách đo mật độ quang. Các dung dịch dùng để nghiên cứu hàng ngày được pha chế từ dung dịch gốc này. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 24 Pha chế dung dịch gốc Bi(III)(10-3M) Cân chính xác một lượng muối Bi(NO3)3 trên cân phân tích hịa tan trong dung dịch HNO3 0,01 M và định mức bằng nước cất đến vạch. Nồng độ của dung dịch được kiểm tra theo phương pháp chuẩn độ thể tích bằng EDTA ở pH = 1 ÷ 3 với chất chỉ thị là XO. Các dung dịch lỗng hơn của Fe3+ dùng để nghiên cứu hàng ngày được pha chế từ dung dịch gốc này. Pha chế dung dịch phức Bi(III)- XO Hút một lượng chính xác thể tích dung dịch XO vào bình định mức, thêm một thể tích xác định KNO3 để giữ lực ion cố định, thêm tiếp một lượng chính xác HNO3 để ổn định pH, tiếp theo thêm một thể tích chính xác Bi(III), đinh mức bằng HNO3 lỗng. Dung dịch phức được đem đo mật độ quang với dung dịch so sánh là nước cất. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu sự hình thành phức Bi(III)- XO. - Sau khi chuẩn bị xong các dung dịch nghiên cứu, tiến hành xác định các điều kiện tối ưu: λmax, khoảng pH tối ưu, thời gian tối ưu, … - Các thí nghiệm tiếp theo được tiến hành trong các điều kiện tối ưu đã khảo sát. - Các kết quả thực nghiệm như: hệ số hấp thụ phân tử gam ε , … đều được xử lý bằng thống kê tốn học. Tính tốn xử lý số liệu, đồ thị được biểu diễn trên phần mềm Excel. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 25 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Bi(III)- XO Chuẩn bị các dung dịch phức Bi(III)-XO với nồng độ Bi(III) là 2.10-4 M, nồng độ XO là 4.10-5 M. điều chỉnh pH = 1; Dung dịch XO cĩ cùng nồng độ và điều kiện như trên. Tiến hành đo mật độ quang của 2 dung dịch trên ở các bước sĩng khác nhau, ta thu được kết quả thu được ở bảng 3.1 và hình 3.1 Bảng 3.1. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sĩng λphức Aphức λXO AXO 400 0,650 400 0,580 425 0,694 420 0,640 450 0,750 425 0,654 500 0,955 430 0,656 525 1,210 435 0,678 530 1,280 440 0,646 535 1,320 445 0,604 540 1,350 450 0,594 545 1,300 475 0,422 550 1,280 500 0,262 600 0,178 525 0,168 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 26 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 3 7 5 4 2 5 4 7 5 5 2 5 5 7 5 6 2 5 λ ( n m ) A Hình 3.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sĩng (1) dung dịch phứcBi(III)- XO; (2) dung dịch XO. Từ đồ thị ta thấy bước sĩng cực đại của XO là 435 nm với A = 0,678, phức Bi(III)- XO cĩ bước sĩng cực đại là 540 nm với A = 1,35, phức cĩ mật độ quang tăng lên và chuyển về bước sĩng dài hơn chứng tỏ cĩ sự tạo phức Bi(III)- XO. Từ hiệu số ∆λmax = 540 - 435 = 105nm cho thấy XO là thuốc thử tốt cho phép phân tích trắc quang xác định Bi(III). Các thí nghiệm tiếp theo chúng tơi chọn λmax = 540 nm 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Bi(III)- XO vào thời gian Chuẩn bị dung dịch phức Bi(III)- XO với nồng độ Bi(III) là 2.10-4 M; XO là 4.10-5 M. Tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức ở λ = 540 nm, pH = 1 ở các khoảng thời gian khác nhau bắt đầu từ dung dịch phức vừa được pha. Kết quả được biểu diễn ở bảng 3.2 và hình vẽ 3.2. (1) (2) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 27 Bảng 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian. 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 - 1 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 t ( p h ú t ) A Hình 3.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian. Qua hình 3.2, chúng tơi nhận thấy sự tạo thành phức tương đối ổn định trong thời gian 5 phút và bền trong thời gian 310 phút sau khi pha chế. Do đĩ chúng tơi chọn thời gian tối ưu là 10 phút sau khi pha. 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Bi(III)- XO vào pH Chuẩn bị dung dịch phức Bi(III)- XO với nồng độ Bi(III) là 2.10-4 M và nồng độ của XO là 4.10-5 M. Tiến hành đo mật độ quang của các dung dịch phức ở các giá trị pH khác nhau ở đều kiện tối ưu trên. Kết quả được trình bày ở bảng 3.3 và biểu diễn ở hình vẽ 3.3. t(phút) 1 3 5 10 20 30 110 310 350 A 0,735 0,821 1,130 1,130 1,140 1,140 1,130 1,120 1,108 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 28 Qua đồ thị chúng tơi nhận thấy phức tạo thành tương đối ổn định trong khoảng pH = 0,8 ÷ 1,2. Chọn pHtư = 1. Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH pH 0,2 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 A 0,305 0,434 0,800 0,840 0,810 0,712 0,603 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0 0 . 0 0 . 4 0 . 8 1 .2 1 .6 2 .0 p H A Hình 3.3. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. 3.4. Xác định thành phần của phức Bi(III)- XO 3.4.1. Phương pháp tỉ số mol Chuẩn bị dãy dung dịch phức Bi(III)- XO với nồng độ Bi(III) 2.10-5 M, thay đổi nồng độ XO với dung dịch ban đầu cĩ nồng độ là 10-3 M. ðo mật độ quang ở điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang vào tỉ số CXO/CBi(III) được trình bày ở bảng 3.4 và ở hình vẽ 3.4. Từ đồ thị ta nhận thấy Bi(III) : XO = 1 : 1. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 29 Bảng 3.4. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của XO STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VBi(III)(ml) 0,5 VXO(ml) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0 VBi(III)/VXO(ml) 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 A 0,112 0,213 0,302 0.398 0,401 0,407 0,411 0,419 0,427 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 V X O / V B i( III) A Hình 3.4. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào VXO/VBi 3.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử gam Pha dãy dung dịch Bi(III) và XO cĩ nồng độ mol như nhau là 10-3 M. Trộn hai dung dịch theo tỉ lệ khác nhau, nhưng tổng nồng độ khơng đổi Tiến hành đo mật độ quang của các dung dịch đĩ trong điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả được trình bày ở bảng 3.5 và biễu diễn ở hình vẽ 3.5 Dựa vào đồ thị ta thấy tỉ lệ Bi(III) : XO = 1 : 1 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 30 Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang vào VBi(III) và VXO 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0 0 .0 0 0 .2 5 0 .5 0 0 .7 5 1 .0 0 V B i ( I I I ) / ( V B i ( I I I ) + V X O ) A Hình 3.5. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào VBi(III)/(VXO+VBi(III)) 3.4.3. Phương pháp hiệu suất tương đối ( Staric- Barbanel) Hai phương pháp trên chỉ cho biết tỉ lệ tạo phức. ðể xác định giá trị tuyệt đối của m và n, chúng tơi sử dụng phương pháp hiệu suất tương đối. Chuẩn bị hai dãy dung dịch: - Dãy 1: cĩ CBi(III) = 2.10-5 M = const, CXO thay đổi.Tiến hành đo mật độ quang ở các điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả được trình bày ở bảng 3.6 và biểu diễn ở hình vẽ 3.6 VBi(III)(ml) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 VXO(ml) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 A 0,544 0,650 0,734 0,783 0,830 0,698 0,564 0,368 0,221 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 31 Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang vào CXO A 0,098 0,127 0,235 0,291 0,341 0,381 CXO.105 0,6 0,8 1,6 2,0 2,4 2,8 A/Agh 0,257 0,333 0,616 0,764 0,895 1,000 A/CXO.10-5 0,163 0,159 0,147 0,146 0,142 0,136 0 .1 3 0 .1 4 0 .1 5 0 .1 6 0 .1 7 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0 1 .2 A /A g h A /C XO Hình 3.6. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CXO vào A/Agh Từ hình vẽ 3.6 ta thấy đồ thị là một đường thẳng nên n = 1 - Dãy 2: cĩ CXO = 4.10-5 M, thay đổi nồng độ CBi(III), đo mật độ quang ở các điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả được trình bày ở bảng 3.7 và hình vẽ 3.7. Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) A 0,241 0,289 0,471 0,501 0,542 0,623 CBi(III).105 0,6 0,8 1,6 2,0 2,4 2,8 A/Agh 0,387 0,464 0,756 0,804 0,869 1,000 A/CBi(III).10-5 0,402 0,361 0,294 0,250 0,226 0,223 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 32 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 A / A g h A /C Bi (III ) Hình 3.7. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CBi(III) vào A/Agh Từ đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc A/CBi(III) vào A/Agh là một đường thẳng nên m = 1. Kết quả nghiên cứu theo phương pháp hiệu suất tương đối cho biết tỉ lệ tạo phức giữa Bi(III) : XO = 1 : 1 và là phức đơn nhân. 3.5. Phương trình đường chuẩn của phức Bi(III)- XO ðể nghiên cứu khoảng điều kiện tuân theo định luật Beer, chúng tơi xây dựng phương trình đường chuẩn. Trong các dung dịch nghiên cứu luơn cĩ CBi(III) = CXO, đo mật độ quang trong các điều kiện tối ưu đã chọn. Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) được trình bày ở bảng 3.8 và hình vẽ 3.8. Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) CBi(III).10-5 0,2 0,5 1,0 2,0 3,0 A 0,067 0,110 0,220 0,455 0,618 CBi(III).10-5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 A 0,862 1,061 1,170 1,241 1,360 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 33 0 .0 0 .4 0 .8 1 .2 0 .0 1 .0 2 .0 3 .0 4 .0 5 . 0 6 .0 C B i ( I I I ) . A Hình 3.8. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào CBi(III) Qua đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer: 0,5.10-5 ÷ 5.10-5M. Sau khi xử lí thống kê đoạn tuyến tính ở hình 3.5, ta thu được phương trình đường chuẩn là: A = (0,2168 ± 0,0067).105 C Trong đĩ C: nồng độ mol/l của Bi(III) A: mật độ quang đo được. 3.6. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của của phức Bi(III)-XO 3.6.1. Theo phương pháp Komar ðể xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Bi(III)- XO theo phương pháp Komar chúng tơi tiến hành 5 thí nghiệm, mỗi thí nghiệm ứng với CXO = CBi(III), đo mật độ quang trong các điều kiện tối ưu đã chọn. Với eXO là 19650. Kết quả được trình bày ở bảng 3.6 Xử lí thống kê ta tính được hệ số hấp thụ phân tử gam là ε = (0,223 ± 0,011) .105.l.cm-1mol-1 105 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 34 Bảng 3.9. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Bi(III)- XO theo phương pháp Komar STT CBi(III).10-5 Ai jXOi iXOi CqlA CqlA B ε ε − − = j i C C n = )( )( BnlC BAAn i ji − − =ε .105 1,5 0,329 Cặp 1 1,0 0,219 1,225 1,500 0,221 2,0 0,443 Cặp 2 1,5 0,329 1,155 1,333 0,236 2,0 0,443 Cặp 3 1,0 0,219 1,414 2,000 0,228 2,5 0,546 Cặp 4 1,5 0,329 1,291 1,667 0,215 2,5 0,546 Cặp 5 1,0 0,219 1,581 2,50 0,217 0.223 3.6.2. Theo phương pháp thực nghiệm Sử dụng kết quả của bảng 3.8 ta tính hệ số hấp thụ phân tử gam ε theo cơng thức )1(.. cml C AClA ==⇒= εε . Kết quả thống kê được ghi ở bảng 3.10 Bảng 3.10. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của dung dịch phức Bi(III)- XO theo phương pháp thực nghiệm CBi(III).105 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 A 0,110 0,220 0,455 0,681 0,862 1,061 ε .10-5 0,220 0,220 0,220 0,228 0,227 0,216 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 35 Xử lí thống kê ta tính được ε = (0,222 ± 0,005) .105.l.cm-1mol-1 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian nghiên cứu đề tài “nghiên cứu sự tạo phức của Bi(III) và Xilen da cam bằng phương pháp trắc quang” chúng tơi thu được một số kết quả sau: 1. Xác định được các điều kiện tối ưu của phức: - Bước sĩng hấp thụ cực đại maxλ = 540 nm - Thời gian tạo phức tối ưu: phức hình thành sau 5 phút và ổn định trong 310 phút sau khi pha chế. - Khoảng pH tối ưu: 0,8 ÷ 1,2 2. Bằng các phương pháp xác định khác nhau chúng tơi đã xác định được thành phần của phức Bi(III) : XO = 1 : 1 và là phức đơn nhân. 3. ðã xây dựng phương trình đường chuẩn của phức cĩ dạng: A = (0,2168 ± 0,0067).105 C Khoảng nồng độ Bi(III) tuân theo định luật Beer là: (0,5 ÷ 5).10-5 M. Và hệ số hấp thụ phân tử gam của phức: là ε = (0,223 ± 0,011) .105.l.cm-1mol-1 ðề xuất và kiến nghị Do thời gian cĩ hạn nên ở khĩa luận này chúng tơi chỉ tìm hiểu một số vấn đề cơ bản như: xác định các điều kiện tối ưu, tỉ lệ tạo phức, phương trình đường chuẩn, hệ số phân tử gam, mà chưa xác định hằng số bền, cơ chế tạo phức, cũng như dung mơi để chiếc và các ứng dụng của phức, ... Nếu như cĩ điều kiện và thời gian thì chúng tơi sẽ tiếp tục nghiên cứu mở rộng và chuyên xâu hơn. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Tinh Dung (2007), Hĩa học phân tích phần II- Các phản ứng ion trong dung dịch nước, NXB GD. 2. Lê Chí Kiên, Hố học phức chất, NXB ðHQG Hà Nội. 3. Trần thị Hương Lê (2006), nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử giữa Ho(III) với Xilen da cam và SCN- bằng phương pháp trắc quang, Khịa luận tốt nghiệp, ðHSP Huế. 4. Nguyễn ðình Luyện, Phan Trung Cang, Võ Tiến Dũng (2008), “Nghiên cứu sử dụng thuốc thử Xilen da cam (XO) để xác định sắt trong giếng nước ở thành phố Huế”, Tạp chí khoa học và giáo dục, trường ðai học Sư Phạm Huế, (Số 02(01)), tr. 5-9. 5. Hồng Nhâm (2006), Hĩa học vơ cơ- Tập II, NXB GD. 6. Hồ Viết Quí (1994), Xử lí số liệu thực nghiệm bằng phương pháp tốn học thống kê, ðHSP Qui Nhơn. 7. Hồ Viết Quí (2000), Phân tích lí hĩa, NXB GD 8. Hồ Viết Quí, Nguyễn Tinh Dung (1991), Các phương pháp phân tích lí hĩa, ðHSP Hà Nội. 9. Hồ Viết Quí (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hĩa học, NXB ðHQG Hà nội. 10. ðặng Kim Tại (2006), Nghiên cứu sự tạo phức trong hệ Nd- XO- CH3COOH bằng phương pháp trắc quang, Luận văn thạc sĩ, ðHSP Huế. 11. Lê Thị Thanh Thảo (2002): Nghiên cứu sự tạo phức đơn và đa ligan của Bi(III) với PAR và KSCN bằng phương pháp trắc quang và chiếc trắc quang. Luận văn thạc sĩ khoa hĩa học, Hà Nội. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::