Khóa luận Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử giữa Co(II) với PAN và CH3COOH bằng phương pháp trắc quang

al :: - 7 - Xuất phát từ thực tiễn ñó chúng tôi ñã chọn ñề tài “ Nghiên cứu sự tạo phức ña phối tử giữa Co(II) với PAN và CH3COOH bằng phương pháp trắc quang ” là một trong những hướng ñể nâng cao ñộ nhạy, ñộ chọn lọc, ñộ chính xác của phép xác ñịnh hàm lượng Coban trong thực tế nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu ðể giải quyết ñề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu những vấn ñề sau: - Xác ñịnh thành phần phức giữa Co(II) với PAN và CH3COOH. - Xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam (ε ) bằng phương pháp trắc quang. 3. Nhiệm vụ và ñối tượng nghiên cứu + Khảo sát hiệu ứng tạo phức giữa Co2+ với PAN và CH3COOH. + Khảo sát các ñiều kiện tối ưu của sự tạo phức. + Xác ñịnh tỉ lệ tạo phức Co(II):PAN:CH3COOH. + Xây dựng phương trình ñường chuẩn. + Xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam (ε ) của phức. 4. ðối tượng nghiên cứu: phức giữa Co2+ với PAN và CH3COOH. 5. Phương pháp nghiên cứu ðể nghiên cứu sự tạo phức ña phối tử giữa Co(II) với PAN và CH3COOH bằng phương pháp trắc quang, chúng tôi sử dụng các phương pháp sau ñây:
Xác ñịnh tỉ lệ tạo phức giữa Co(II) với PAN dùng các phương pháp như: - Phương pháp hệ ñồng phân tử gam. - Phương pháp tỉ số mol. - Phương pháp Staric – Bacbanen. - Phương pháp chuyển dịch cân bằng.
Xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam bằng phương pháp Kamar và phương pháp trung bình. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 8 - Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về các nguyên tố nhóm VIIIB 1.1.1. Cấu tạo và tính chất của các nguyên tố nhóm VIIIB Nhóm VIIIB bao gồm 9 nguyên tố xếp trong 3 cột: sắt (Fe), ruteni (Ru) và osmi (Os); coban (Co), rodi (Rh) và tridi (Ir); Niken (Ni), paladi(pd) và platin (Pt). Dưới ñây là một số ñặc ñiểm của nguyên tố nhóm VIIIB: Nguyên tố, số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử,A0 Fe, 26 3d64s2 1,26 Co, 27 3d74s2 1,25 Ni, 28 3d84s2 1,24 Nguyên tố, số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử A0 Ru, 44 4d75s1 1,35 Rh, 45 4d85s1 1,34 Pd, 46 4d105s0 1,37 Nguyên tố, số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử A0 Os, 76 5d66s2 1,35 Ir, 77 5d76s2 1,35 Pt, 78 5d96s1 1,35 Những nguyên tố nhóm VIIIB nằm chính giữa chu kì lớn. Nguyên tử của tất cả các nguyên tố này ñều có 1 hay 2 electron ở lớp ngoài cùng nên chúng là các kim loại. Trong các nguyên tố này, những obitan d lần lượt ñược ñiền thêm electron thứ hai. ðiều này làm cho những nguyên tố ñứng cạnh nhau trong một chu kì có tính chất giống nhau. Số oxi hóa cực ñại của nhóm nguyên tố này có thể là +8, thể hiện trong các oxit RuO4 và OsO4, còn các nguyên tố khác có số oxi hóa thấp hơn. So với các nhóm VB,VIB và VIIB, khuynh hướng tạo nên oxitaxit ứng với trạng thái oxi hóa cao của nguyên tố giảm xuống, trừ Fe, Ru và Os. Sự biến ñổi tính chất của các nguyên tố trong mỗi cột cũng tương tự sự biến ñổi tính chất trong các nhóm kim loại chuyển tiếp khác. Ví dụ như khi ñi từ nguyên PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 9 - tố trên xuống nguyên tố dưới ở trong mỗi cột, ñộ bền của hợp chất ứng với trạng thái oxi hóa cao tăng lên. Các nguyên tố nhóm VIIIB có ít nhiều những tính chất của kim loại quý. Chúng có khả năng xúc tác nhiều phản ứng hóa học. Những ion của kim loại nhóm VIIIB rất dễ tạo nên nhiều phức chất bền. 1.1.2. Giới thiệu chung về Coban 1.1.2.1. Trạng thái thiên nhiên, vai trò, ứng dụng, ñộc tính và ñiều chế Coban
Trạng thái thiên nhiên Trong tự nhiên Coban không có quặng riêng thường lẫn với các chất khác như Cobatin (CoAsS) chứa 35,4%Co, Smatit (CoAs2), chiếm 0,001% tổng số nguyên tử trong vỏ trái ñất. Trong ñất trồng hàm lượng Coban chiếm 5mg/kg, còn trong nước tự nhiên thì rất ít. Vì trữ lượng bé của Coban, hằng năm tổng lượng Coban sản xuất trên thế giới chỉ vào khoảng 20 ngàn tấn mặc dù Coban là vật liệu chiến lược, nhất là ñối với kỹ thuật và quốc phòng.
Vai trò và ứng dụng Coban có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể như kích thích tạo máu, kích thích tổng hợp protein cơ, tham gia chuyển hóa gluxit, chuyển hóa các chất vô cơ, tham gia vào quá trình tạo vitamin B12 (C63H88OO14N14Peo) và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp luyện kim. Coban ñược ứng dụng trong kỷ nghệ thuỷ tinh mẫu, trong công nghiệp ñồ sứ, luyện kim ñể chế tạo những hợp kim và thép ñặc biệt. Coban và các hợp chất của nó ñược dùng làm chất xúc tác cho nhiều quá trình hóa học. Muối của Coban thường ñược sử dụng làm chất sắc tố trong hội họa , ñồ gốm,…
ðộc tính Mặc dù Coban không bị coi là ñộc như hầu hết các kim loại nặng vì theo những nghiên cứu mới ñây tại Mỹ thì không có sự liên hệ giữa Coban trong nước và bệnh ung thư ở người. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 10 - Tuy nhiên, với hàm lượng lớn Coban sẽ gây tác ñộng xấu ñến cơ thể người và ñộng vật.
ðiều chế Trong công nghiệp người ta ñốt cháy cobantin ñể chuyển các kim loại trong ñó thành oxit kim loại còn As và S thoát ra ngoài dưới dạng As2O3 và SO2. Chế hóa các oxit kim loại với dung dịch HCl ñể chuyển chúng thành clorua. Nâng cao pH của dung dịch clorua và thêm clorua vôi ñủ ñể oxi hóa Co(II) 2Co(OH)2 + H2O + CaOCl2 = 2Co(OH)3 + CaCl2 Nung kết tủa Co(OH)3 ñể ñược oxit rồi dùng C hay CO ñể khử: Co3O4 + 4C  → − C01100900 3Co + 4CO Co3O4 + 4C  → − C0900300 3Co + 4CO2 1.1.2.2. Tính chất lý hóa của Coban Coban là nguyên tố chuyển tiếp (còn gọi là nguyên tố vi lượng) nằm ở ô 27 nhóm VIII B trong Bảng hệ thống tuần hoàn D.I Mendeleev, nguyên tử lượng 58,9332 ñvC. Coban có cấu hình electron hóa trị 3d74s2, bán kính nguyên tử 1,25A0, bán kính ion Coban(II) 0,82A0 và Coban(III) là 0,64A0. Coban là kim loại màu xám có ánh kim, có từ tính. Nó hóa rắn và rất chịu nóng, bền với không khí và nước, nhưng dễ bị oxi hoá khi nghiền nhỏ ở nhiệt ñộ ñốt ñến sáng chói, nó bốc cháy trong không khí và tạo thành Co3O4. Một số thông số vật lý của Coban Tỷ trọng (g/cm3) Nhiệt ñộ nóng chảy (0C) Nhiệt ñộ sôi (0C) ðộ cứng (thang moxơ) Nhiệt ñộ thăng hoa (0C) ðộ dẫn ñiện tương ñối (Hg=1) 8,9 1493 3100 5,5 425 10 Số oxi hóa ñặc trưng của Coban là +2 và +3 trong ñó trạng thái oxi hóa (II) là trạng thái bền và ñặc trưng ñối với Coban, các dẫn xuất của Coban ñều có màu riêng biệt. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 11 - Coban tạo thành các oxit sau: CoO có màu lục xám tan trong axit loãng tạo thành muối tương ứng,Co2O3 màu ñen ñều tan trong HCl giải phóng Cl2 và tạo thành CoCl3. Coban tan trong HCl, H2SO4 giải phóng khí hidro, dễ tan trong HNO3 loãng giải phóng ra khí NO. HNO3 và H2SO4 ñặc ñều làm trơ Coban. Các Coban oxit và Co(OH)2 ñều có tính bazơ, không tan trong nước dễ tan trong axit tạo thành muối tương ứng, tan trong amoniac tạo thành phức amoniacat. Co(OH)2 + 6 NH3 = [ Co(NH3)6](OH)2 1.1.2.3. Khả năng tạo phức của Coban Coban có khả năng tạo phức rất tốt với các phối tử vô cơ và hữu cơ như NH3, SCN, ADTA, DTPA, axit axetic, triclo axetic, xitric, tactric,… và ñộ bền của những phức chất ñó tăng lên theo chiều giảm bán kính ion. 1.2. Thuốc thử 1-(2-pyridylazo) naphtol ( PAN ) và axeton [5] 1.2.1. Tính chất của thuốc thử PAN Thuốc thử 1-(2-pyridylazo) naphtol (PAN) có công thức phân tử C15H11ON3 (M = 249,28ñvC) Công thức cấu tạo N N N OH 1- (2- pyridyl) naphtol (PAN) PAN là chất bột màu ñỏ, không tan trong nước, tan trong rượu, trong axeton, CHCl3 và H2SO4 ñậm ñặc. PAN tồn tại ở các dạng H2R+, HR, R-. Dung dịch PAN trong các dung môi hữu cơ có màu vàng ñến da cam, maxλ = 460-520nm. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 12 - Bảng 1.1. Vùng tồn tại các ñặc trưng quang học của PAN Dạng tồn tại pH maxλ (nm) ε .104 H2R+ < 2.0 463 365 1,58 1,62 HR 2.0 – 12 486 362 1,82 1,51 R- >12 520 2,63 1.2.2. Khả năng tạo phức của thuốc thử PAN Thuốc thử PAN là chất chỉ thị kim loại dùng trong chuẩn ñộ complexon. Nó là thuốc thử ñể xác ñịnh trắc quang Cu(II), Ni, In, Mn, Zn, các nguyên tố ñất hiếm và trong ñó có Coban. Thuốc thử PAN có khả năng tạo phức chelate màu với nhiều ion kim lọai: - Với ion Pd2+ và Co2+ tạo phức màu xanh, với các ion khác cho phức màu ñỏ. - Với Bi3+ : dung dịch HNO3, pH =1-3, chất chỉ thị ñổi màu từ hồng sang vàng lục. - Với Cu2+ : pH = 3-5, ñệm axetat cần ñun ñến 70-800C, chất chỉ thị ñổi màu từ tím sang vàng rất rõ. - Với In3+: pH = 2,3-2,5, dùng ñệm axetat cần ñun gần sôi, chất chỉ thị ñổi màu từ ñỏ sang vàng. Sự tạo phức của PAN diễn ra theo sơ ñồ sau: Men+ + mHR
MeRm(n-m)+ + mH+ Hoặc Men+ + mR-
MeRm(n-m)+ Phản ứng tạo phức của PAN ñược khảo sát kỹ với hơn 40 nguyên tố và trong nhiều dung môi khác. Phổ hấp thụ của phức MeRm(n-m)+ chuyển từ vùng sóng ngắn ñến vùng sóng dài (530-678nm). Phức chất có ñộ nhạy cao ε = (1-9).104, tương ñối bền, phụ thuộc vào bản chất kim loại, dung môi, thành phần của phức Men+ - PAN = 1:1 hay 1:2. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 13 - 1.2.3. Axeton [7] Axeton là chất lỏng không màu, t0S = 560C, tan vô hạn trong nước và có khả năng hòa tan tốt nhiều chất hữa cơ khác nhau ( kể cả xenlulonitrat ) nên ñược dùng làm dung môi. 1.3. Axit axetic Một số tính chất của axit axetic ñược ghi ở bảng 1.2 dưới ñây Bảng 1.2. Tính chất của axit axetic Tên các axit Công thức phân tử Khối lượng phân tử pKa Axetic CH3COOH 60 4,76 Axit axetic tan rất tốt trong nước và có khả năng tạo phức không màu với nhiều ion kim loại. Khi tạo phức với Coban, các axit này ñóng vai trò ligan thứ hai. Tùy thuộc vào pH của sự tạo phức và ion trung tâm mà tỷ lệ thành phần của chúng trong phức (Me-PAN-HX) là khác nhau. 1.4. Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần của phức [3] Có rất nhiều phương pháp ñể xác ñịnh thành phần của phức trong dung dịch nhưng chúng tôi chỉ dùng một số phương pháp tiêu biểu sau ñây: 1.4.1. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp bão hòa ) Phương pháp này dựa trên sự xây dựng ñồ thị phụ thuộc của mật ñộ quang A∆ vào nồng ñộ một trong hai cấu tử khi nồng ñộ của cấu tử kia không ñổi. Nếu phức bền thì ñồ thị thu ñược là 2 ñường thẳng cắt nhau tỉ số nồng ñộ CM/CR hoặc CR/CM, tại ñiểm cắt chính là hệ số tỷ lượng của các cấu tử tham gia phản ứng. Trong trường hợp phức tạo thành tương ñối kém bền ta sẽ thu ñược một ñường cong – ñiểm cắt (ứng với tỷ số mol) của hai ñường tiếp tuyến với hai phần ñường cong của ñồ thị. Ví dụ: CM = const, CR tăng dần thì ñồ thị có dạng: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 14 - A∆ CR/CM Hình 1.1. ðồ thị phụ thuộc mật ñộ quang của phức vào tỷ lệ CR/CM 1.4.2. Phương pháp hệ ñồng phân tử gam Cơ sở của phương pháp là dựa vào việc xác ñịnh tỷ số nồng ñộ của các chất phản ứng với hiệu suất cực ñại của phức vào thành phần dung dịch ñược ñặc trưng bằng một ñiểm cực ñại. ðiểm này tương ứng với nồng ñộ cực ñại của phức. Pha các dung dịch M, R có nồng ñộ phân tử gam như nhau nhưng cố ñịnh thể tích của dung dịch: VM + VR = const và thay ñổi thể tích từng cấu tử M, R. Sau ñó xây dựng ñồ thị sự phụ thuộc mật ñộ quang vào tỷ lệ thể tích (nồng ñộ) các cấu tử: A∆ = f(VM/VR) hay A∆ = f(VM/VM+VR). ðồ thị có dạng Xmax CR/(CM+CR)) Hình 1.2 Sự phụ thuộc A∆ của phức vào nồng ñộ của dung dịch ñồng phân tử gam A∆ PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 15 - Với phức: mM + nR
MmRn Tại ñiểm cực ñại Xmax ứng với hệ số tỷ lượng các cấu tử trong phức Xmax= mn n CC C RM R + = + Nếu cực ñại xác ñịnh trên ñường cong không rõ thì phải xác ñịnh vị trí này bằng cách ngoại suy kéo dài các cạnh tương ứng ñến gặp nhau và giao ñiểm này có hoành ñộ Xmax. 1.4.3. Phương pháp Staric – Bacbanen Dùng phương trình tổng ñại số các hệ số tỷ lượng của phản ứng, phương trình này ñặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng tại ñiểm có hiệu suất cực ñại. Phương pháp này cho phép xác ñịnh thành phần các phức chất tạo ñược theo bất kì hệ số tỷ lượng nào. ðối với phản ứng tạo phức: mM + nR
MmRn Khi nồng ñộ CM = const và biến thiên CR thì nồng ñộ phức tạo thành ñược xác ñịnh: Cp= 1 1 −+ − ⋅ nm n m CM (1) Xây dựng ñồ thị với hệ trục tọa ñộ: R P C C = f(CP/CPgh ) hay ghRC ∆Α ∆Α = ∆Α (2) Từ ñỉnh ñiểm của ñồ thị, ta lập phương trình tính m, n: ghgh nm n C C ∆Α ∆Α = −+ − = Ρ Ρ 1 1 khi max=∆ ΜC (3) Khi CR = const, thay ñổi CM thì 1 1 −+ − ⋅=Ρ nm m n CC R (4) Xây dựng ñồ thị với hệ trục tọa ñộ: = Μ Ρ C C f(CK/CKgh ) hay ( )ghfC ∆Α∆Α= ∆Α Μ / (5) Từ ñỉnh của ñồ thị ta lập ñược phương trình tính m, n: 1 1 −+ − = ∆Α ∆Α = Ρ Ρ nm m C C ghgh khi max=∆Α ΜC (6) Từ (3) và (6) ta có hệ phương trình ñể xác ñịnh m và n: PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 16 - gh n ∆Α ∆Α − = 1 1 khi CM = const và max= ∆Α RC Nếu ñồ thị không có cực ñại thì m = n = 1 A CR A Agh M R3 2 MR2 MR M R2 M R2 3 0.5 10 Hình 1.3. Các ñường cong hiệu suất tương ñối 1.4.4. Phương pháp chuyển dịch cân bằng Phương pháp này ñược dùng ñể xác ñịnh thành phần của các phức ñơn nhân MRn. Ở nồng ñộ cố ñịnh của M, nếu tăng dần nồng ñộ của phối tử HR thì cân bằng của phản ứng giữa M và phối tử HR, sẽ chuyển dịch sang phải. M + nHR
MRn + nH+ KP (1) n n n HRM HR ]][[ ]][[ + Ρ Μ =Κ ⇒ n n n H HR M MR ][ ][ ][ ][ +ΡΚ= (2) Lấy logarit hai vế của (2): lg[MRn]/[M] = lgKP + npH + n.lg[HR] (3) Vì nồng ñộ của phức tỷ lệ thuận với mật ñộ quang A∆ của phức và nồng ñộ của ion kim loại [M] = CM – [MRn] tỷ lệ thuận với ( igh ∆Α−∆Α ), nên xây dựng ñường cong bão hòa ñể xác ñịnh A∆ gh giống như phương pháp tỷ số mol. Từ (3): ]lg[.lglg HRnnpH igh i ++Κ= ∆Α−∆Α ∆Α Ρ (4) Ở nhiệt ñộ xác ñịnh và pH không ñổi, ñặt lgKP + npH = a = const (4) ⇔ lg ]lg[HRna igh i += ∆Α−∆Α ∆Α PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 17 - Vì CHR >> CM nên lg[HR] ≈ lgCHR ⇒ lg ]lg[HRna igh i += ∆Α−∆Α ∆Α + CHR (6) Từ ñồ thị phụ thuộc igh i ∆Α−∆Α ∆Αlg vào lgCHR, xử lý thống kê tính tgα =n igh i ∆Α−∆Α ∆Αlg α lgCHR Hình 1.4. Sự phụ thuộc igh i ∆Α−∆Α ∆Αlg vào lgCHR 1.5. Các phương pháp xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức 1.5.1. Phương pháp Cama xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức [7] Giả sử phản ứng tạo phức giữa PAN (HR) và Co(II) (Mn+) xảy ra theo phương trình: Mn+ + qHR
MRq(n-q)+ + qH+ K (1) Nồng ñộ ban ñầu: c q.c 0 0 Nồng ñộ cân bằng: c-x q(c-x) x h Trong ñó: h là nồng ñộ [H+] lúc cân bằng Gọi MRHR εε , lần lượt là hệ số hấp thụ phân tử ε của thuốc thử HR, MRq (n-q)+ ðối với thí nghiệm thứ I, theo ñịnh luật tác dụng khối lượng, ta có: )1()()()()]([ . ]][[ ].[ + −Κ=⇒ −− ==Κ qii q i ii q ii q i q q q xC h q x xCxCq hx HRM hMR (2) Và theo ñịnh luật hấp thụ ánh sáng và ñịnh luật cộng tính, ta có: lxlqxClMRlHR iMRiiHRqMRHRMRHRi qqq ...).(]..[]..[ εεεε +−=+=Α+Α=∆Α )( HRMR HRii i ql qlC x q εε ε − −∆Α =⇒ (3) PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 18 - Từ (2) và (3), ta có: )().().( )1( HRqMR HRiiq ii q cb l qlC xC h q εε ε − −∆Α =−Κ + (4) Tương tự với thí nghiệm k: )().().( )1( HRqMR HRkkq kk q cb l qlC xC h q εε ε − −∆Α =−Κ + (5) Chia (4) và (5) vế theo vế, ta ñược: )1( .. .. . . +         ∆Α− ∆Α− = −∆Α −∆Α q kMRk iMRi kHRk iHRi q q lC lC Cql Cql ε ε ε ε (6) B Clq Clq lC lC q kHRk iHRi kMRk iMRi q q =      −∆Α −∆Α =         ∆Α− ∆Α− ⇒ + )1( ... ... .. .. ε ε ε ε (7) Với Ck = n.Ci ta ñược )1.( . − ∆Α−∆Α = nBC B i ik MRq ε (8) Giá trị qMRε tính ñược là giá trị trung bình từ một số cặp thí nghiệm với nồng ñộ Ci và Ck của ion kim loại thay ñổi. Từ HRε thay vào (7) và từ (8) ta tìm ñược qMRε . Lấy qMRε thay vào (3) tìm ñược xi, sau ñó thay xi vào (2) tìm ñược Kcb và biết KHR từ ñó xác ñịnh ñược hằng số bền của phức tạo thành q HR cb Κ Κ =β . 1.5.2. Phương pháp thực nghiệm Cl Cl . .. Α =⇒=Α εε Trong ñó A là mật ñộ quang của phức; C là nồng ñộ của phức (mol/l); l = 1(cm): chiều dày Cuvet; ε : hệ số hấp thụ phân tử gam của phức ( l.mol-1.cm-1). PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 19 - Chương 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1. Dụng cụ và máy móc 2.1.1. Dụng cụ - Phễu chiết, cốc thủy tinh - Các lọai buret, pipet,bình ñịnh mức, ống ñong,… - Bếp ñiện 2.1.1. Máy móc - Máy ño quang UV-VIS (Motic - ðức) - Cân phân tích Trung Quốc - Máy ño pH Mobile-Casy (Cộng hòa liên ban ðức) 2.2. Hóa chất 2.2.1. Dung dịch chuẩn Co2+ 10-3M Cân chính xác trên cân phân tích một lượng CoSO4.H2O hòa tan bằng nước cất có mặt của axit H2SO4 2% trong bình ñịnh mức 1000ml ñịnh mức tới vạch. Chuẩn hóa nồng ñộ Co(II) ñã pha bằng cách chuẩn ñộ complexon. Các dung dịch loãng hơn của Co(II) dùng ñể pha chế hằng ngày ñược pha loãng từ dung dịch gốc. 2.2.2. Dung dịch chuẩn PAN 10-3M Cân một lượng chính xác thuốc thử PAN trên cân phân tích, sau ñó hòa tan bằng axeton trong bình ñịnh mức 250ml rồi ñịnh mức tới vạch ta ñược dung dịch PAN có CM = 10-3M. Các dung dịch loãng hơn của PAN dùng ñể pha chế hằng ngày ñược pha loãng từ dung dịch gốc. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 20 - 2.2.3. Dung dịch CH3COOH Dung dịch CH3COOH ñược pha chế từ hợp chất có ñộ sạch phân tích của Trung Quốc, nồng ñộ của nó ñược xác ñịnh bằng phương pháp chuẩn ñộ axit-bazơ với chất chuẩn là dung dịch NaOH và chỉ thị là phenolphtalein. 2.2.4. Các hoá chất khác Dung dịch NaOH 2M, HNO3 2M ở các nồng ñộ khác nhau, dùng ñể ñiều chỉnh pH của dung dịch. Dung dịch KNO3 2M, dung dịch KCl 1M: cân một lượng chính xác KCl pha bằng nước cất trong bình ñịnh mức 250ml. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 21 - Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu sự tạo phức ña phối tử Co(II)-PAN-CH3COOH 3.1.1. Thuốc thử PAN Thuốc thử PAN có nồng ñộ bằng 4.10-5M, ñiều chỉnh pH = 4,5, ño mật ñộ quang của dung dịch ở các bước sóng khác nhau. Kết quả thu ñược ở bảng 3.1 và ñược biểu diễn trên hình 3.1. Bảng 3.1. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của thuốc thử PAN vào bước sóng λ (nm) ∆Α λ (nm) ∆Α 400 0,492 473 0,840 425 0,600 474 0,840 450 0,764 475 0,835 460 0,825 480 0,812 465 0,835 485 0,790 470 0,840 490 0,736 471 0,840 500 0,602 472 0,845 525 0,139 A (nm)0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 375 385 395 405 415 425 435 445 455 465 475 485 495 505 515 525 535 Hình 3.1. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của thuốc thử PAN vào bước sóng Từ ñồ thị hình 3.1 ta thấy dung dịch PAN có mật ñộ quang cực ñại ∆Α = 0,845 ứng với maxλ = 472nm. PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 22 - 3.1.2. Hiệu ứng tạo phức ña phối tử Chuẩn bị dung dịch (Co(II)-PAN) có: CCo(II) = 2.10-5M và CPAN = 4.10-5M và dung dịch (Co(II)-PAN-CH3COOH) có CCo(II) = 2.10-5M, CPAN = 4.10-5M và COOHCHC 3 = 5.10 3M, ñiều chỉnh các dung dịch ở pH = 4,5 và ño mật ñộ quang các dung dịch ở các bước sóng khác nhau. Kết quả thu ñược ở bảng 3.2 và ñược biểu diễn trên hình 3.2. Bảng 3.2. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của dung dịch Co(II)- PAN ( 1∆Α ) và dung dịch Co(II)-PAN-CH3COOH ( 2∆Α ) vào bước sóng )(nmλ )(nmλ 1∆Α 2∆Α )(nmλ 1∆Α 2∆Α 525 0,316 0,305 600 0,392 0,392 550 0,392 0,349 605 0,373 0,386 555 0,406 0,361 610 0,308 0,367 560 0,420 0,376 615 0,305 0,350 565 0,436 0,390 620 0,301 0,346 570 0,446 0,406 625 0,292 0,319 575 0,460 0,418 630 0,282 0,304 580 0,444 0,422 635 0,257 0,302 585 0,436 0,412 640 0,232 0,262 590 0,422 0,408 645 0,214 0,239 595 0,408 0,394 650 0,193 0,220 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 23 - 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 (2):Co(II)-PAN-CH COOH3 (1):Co(II)-PAN A (nm) Hình 3.2. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng Từ ñồ thị của hình 3.1 và 3.2 ta thấy thuốc thử PAN có maxλ =472nm, dung dịch (Co(II):PAN) có mật ñộ quang ñạt cực ñại ( max∆Α = 0,460) ứng với bước sóng maxλ = 575 nm và dung dịch (Co(II)-PAN-CH3COOH) có mật ñộ quang ñạt cực ñại ( max∆Α = 0,422) ứng với bước sóng maxλ = 580nm. Như vậy có hiệu ứng tạo phức phức ña phối tử Co(II)-PAN-CH3COOH. 3.1.3. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào tỉ lệ axeton : nước Chuẩn bị dãy dung dịch có CPAN = 4.10-5 M ; CCo2+ = 2.10-5 M ; COOHCHC 3 = 5.10-3 M ở pH = 4,5 với tỷ lệ Vaxeton:Vnước khác nhau, ño mật ñộ quang của các dung dịch phức ởλ tối ưu= 580nm. Kết quả ñược trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Sự phụ thuộc ∆Α vào tỷ lệ Vaxeton : Vnước của dung dịch phức Co(II):PAN:CH3COOH Vaxeton:Vnước 1:10 1:9 1:8 1:7 1:6 1:5 1:4 1:3 1:2 1:1 ∆Α 0,544 0,548 0,596 0,614 0,616 0,718 0,634 0,598 0,594 0,584 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 24 - 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1:1 1:3 1:6 1:9 1:12 V :Vaxeton nước A Hình 3.3. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào tỉ lệ Vaxeton:Vnước Từ ñồ thị hình 3.3 ta thấy sự tạo phức ñạt tối ưu khi tỉ lệ axeton: nước = 1:5 3.1.4. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức ña phối tử vào thời gian Chuẩn bị dãy dung dịch có CPAN = 4.10-5 M ; CCo2+ = 2.10-5 M ; COOHCHC 3 = 5.10-3 M ở pH = 4,5. ðo ∆Α trong các ñiều kiện tối ưu ñã khảo sát ở các khoảng thời gian khác nhau. Kết quả thu ñược ở bảng 3.4 và ñược biểu diễn ở hình 3.4. Bảng 3.4. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức ña phối tử vào thời gian t (phút) ∆Α t(phút) ∆Α t (phút) ∆Α 5 0,474 40 0,402 100 0,402 10 0,458 50 0,402 110 0,402 15 0,456 60 0,402 120 0,390 20 0,442 70 0,402 130 0,382 25 0,436 75 0,402 140 0,373 30 0,402 85 0,402 150 0,343 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 25 - 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 30 60 90 120 150 t(phút) A Hình 3.4. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức ña phối tử vào thời gian Từ ñồ thị hình 3.4 ta thấy phức ổn ñịnh sau 30 phút và bền trong khoảng 80 phút. 3.1.5. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào pH Chuẩn bị dãy dung dịch có CPAN = 4.10-5 M ; CCo2+ = 2.10-5 M ; COOHCHC 3 = 5.10-3 M. ðiều chỉnh pH ở các giá trị khác nhau và ño mật ñộ quang trong các ñiều kiện tối ưu ñã khảo sát. Kết quả thu ñược ghi ở bảng 3.5 và ñược biểu diễn ở hình 3.5. Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức ña phối tử vào pH pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ∆Α 0,212 0,239 0,300 0,361 0,431 0,420 0,410 0,401 0,389 pH A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 3.5. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức vào pH PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 26 - Dựa vào ñồ thị hình 3.5 ta thấy khoảng pH tối ưu cho sự tao phức từ 4-5. Trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn pH = 4,5. 3.1.6. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào nồng ñộ CH3COOH Chuẩn bị dãy dung dịch phức Co(II):PAN:CH3COOH trong ñó có CCo(II) = 2.10-5 M, CPAN = 4.10-5 M, thay ñổi nồng ñộ CH3COOH. ðo mật ñộ quang trong những ñiều kiện tối ưu ñã khảo sát. Kết quả thu ñược ghi ở bảng 3.6 và ñược biểu diễn ở hình 3.6. Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức vào nồng ñộ CH3COOH COOHCHC 3 .10 -3M ∆Α COOHCHC 3 .10 -3M ∆Α 0,5 0,390 6 0,560 1 0,502 8 0,556 2 0,510 9 0,550 3 0,538 10 0,536 5 0,542 15 0,510 20 0,468 0.3 0.4 0.5 0.6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 C .CH COOH -33 10 A Hình 3.6. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức vào nồng ñộ CH3COOH PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 27 - Từ ñồ thị hình 3.6, chúng tôi nhận thấy nồng ñộ CH3COOH lớn hơn nồng ñộ kim loại từ 300-400 lần thì mật ñộ quang ñạt giá trị cực ñại. Trong các thí nghiệm tiếp theo, chúng tôi chọn Co(II):CH3COOH = 1:300. Vậy sau khi khảo sát, chúng tôi ñã chọn ñược một số ñiều kiện tối ưu ñể làm cơ sở cho các quá trình nghiện cứu tiếp theo: + λ tối ưu = 580nm + Tỉ lệ Axêton:nước = 1:5 + Thời gian tạo phức tối ưu: 30-110 phút sau khi pha chế + Khoảng pH tối ưư: 4-5 + Tỉ lệ Co(II):CH3COOH = 1:300 3.2. Xác ñịnh thành phần phức ña phối tử Co(II)-PAN-CH3COOH ðể xác ñịnh thành phần của phức Co(II):PAN:CH3COOH, chúng tôi sử dụng phương pháp tỉ số mol, phương pháp hệ ñồng phân tử gam, phương pháp Staric- Bacbanen và phương pháp chuyển dịch cân bằng. 3.2.1. Phương pháp tỷ số mol xác ñịnh thành phần Co(II):PAN Pha một dãy dung dịch phức có CCo(II) = 2.10-5 M, COOHCHC 3 = 5.10 -3M, nồng ñộ PAN thay ñổi. ðo mật ñộ quang trong các ñiều kiện tối ưu ñã khảo sát. Kết quả thu ñược ở bảng 3.7 và biểu diễn trên hình 3.7. Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CPAN CPAN.10-5M ∆Α CPAN.10-5M ∆Α 0,8 0,177 3,5 0,647 1 0,242 4 0,728 1,2 0,287 5 0,748 2 0,406 6 0,760 3 0,560 7 0,770 8 0,778 PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: - 28 - 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C .10PAN -5