Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định Br- Và I- bằng phương pháp trắc quang động học xúc tác với phản ứng oxi hóa Methylene blue bằng H2O2 trong môi trường axit mạnh

Mục đích của luận văn này là sử dụng MB là chất chỉ thị cho phản ứng oxi hóa MB bằng H2O2 trong môi trường H2SO4. Do đó cần xem xét những đặc tính của MB trong môi trường axit (khi có mặt NaCl hay không) thì tương tác với H2O2 ra sao. Trước hết ta cần xét đặc trưng của phổ MB phụ thuộc vào môi trường phản ứng như thế nào.

Chuẩn bị một dãy bình định mức 25ml, thêm vào đó các thành phần với nồng độ thích hợp, định mức đến vạch, lắc đều. Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi phổ độ hấp thụ quang ở dải bước sóng từ 500nm đến 800nm.

 

doc85 trang | Chia sẻ: netpro | Lượt xem: 1985 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định Br- Và I- bằng phương pháp trắc quang động học xúc tác với phản ứng oxi hóa Methylene blue bằng H2O2 trong môi trường axit mạnh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
tốc độ phản ứng tăng. Thông thường khi nhiệt độ tăng 100C thì tốc độ phản ứng tăng 2-3 lần. Điều này gây ảnh hưởng tới độ nhạy và độ lặp lại của phương pháp phân tích động học xúc tác. Vì thế cần nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới phản ứng chỉ thị. Chuẩn bị 2 dãy bình định mức 25ml: - Dãy 1: thêm vào cả hai dãy bình các thành phần với nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5M, Cl-0,2M; H2O21M, H2SO41,25M. - Dãy 2: thêm vào cả hai dãy bình các thành phần với nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5M, Cl-0,2M; H2O21M, H2SO41,25M; Br-6.10-6M. Sau đó điều chỉnh nhiệt độ của từng cặp bình (bình có Br- và không có Br-) ở từng nhiệt độ. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 8 và hình 7. Bảng 8: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng t0C Anền Akhi có Br- rA tga 20 0,7955 0,5311 0,2644 0,0018 25 0,6353 0,4915 0,1438 0,0018 30 0,5712 0,4579 0,1133 0,0014 40 0,3943 0,2855 0,1088 0,0010 50 0,2727 0,1852 0,0875 0,0007 Nhiệt độ (oC) DA Hình 7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy Từ bảng 8, hình 7 ta thấy tại nhiệt độ cao xảy ra sự giảm rA (đường 5 của hình 6 thấy rõ khi nhiệt độ là 50oC thì tốc độ phản ứng rất nhanh), điều này có lẽ do sự giảm mạnh độ hấp thụ quang của MB. Nếu xử lý kết quả thực nghiệm theo phương pháp tga thì thấy nhiệt độ không ảnh hưởng nhiều đến phản ứng chỉ thị. Tại nhiệt độ 20-250C đạt được rA cao nhất; nhiệt độ được chọn để tiện tiến hành phản ứng là nhiệt độ phòng khoảng 25 ± 20C. 3.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến phản ứng chỉ thị Như hình 5 ta thấy Cl- có hoạt hóa cho quá trình phản ứng, nên cần xem xét ảnh hưởng của nồng độ cuối clorua đên hệ phản ứng như thế nào. Chuẩn bị 2 dãy bình định mức dung tích 25ml - Dãy 1: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 1,25M, NaCl 0 ÷ 0,4M. - Dãy 2: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 1,25M, NaCl 0 ÷ 0,4M, Br- 6.10-6M Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi độ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 9 và biểu diễn trên đồ thị hình 8. Bảng 9: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến phản ứng xúc tác Nồng độ Cl- (M) Anền Akhi có Br- rA tga 0 1,0331 1,0234 0,0097 0,0028 0,1 0,6487 0,4923 0,1564 0,0021 0,2 0,5233 0,3444 0,1789 0,0018 0,3 0,3557 0,184 0,1717 0,0017 0,4 0,2124 0,1121 0,1003 0,0016 Nồng độ NaCl (M) rA Hình 9: Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến phản ứng chỉ thị Kết quả ở bảng 9 cho thấy khi nồng độ Cl- lớn hơn 0,1 M thì độ hấp thụ quang bắt đầu giảm tuyến tính theo sự tăng của nồng độ clorua. Độ hấp thụ quang thay đổi trong phản ứng không có mặt brômua (phản ứng nền) và phản ứng có mặt brômua ở nồng độ 6.10-6M (phản ứng có xúc tác Br-) trong khoảng thời gian ấn định 100s là một hàm của nồng độ clorua đã khảo sát. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng brômua (rA) tăng dần đến nồng độ 0,1 M của NaCl, và giữ nguyên gần như đồng nhất từ 0,1-0,3 M, sau đó giảm khi nồng độ NaCl cao hơn. Vì thế nồng độ cuối của NaCl bằng 0,2 M được chọn làm nồng độ tối ưu để tiến hành các phản ứng tiếp theo. Nồng độ này là phù hợp khi xác định brômua trong mẫu nước biển. 3.2.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit đến phản ứng chỉ thị Từ các kết quả trên ta thấy, trong môi trường H2SO4 bước sóng cực đại của MB bị thay đổi nên cần xem xét nồng độ axit ảnh hưởng đến phản ứng như thế nào? Chuẩn bị 2 dãy bình định mức dung tích 25ml - Dãy 1: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 0,25 ÷ 1,75M, NaCl 0,2M. - Dãy 2: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 0,25 ÷ 1,75M, NaCl 0,2M, Br- 6.10-6M Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi độ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 10 và biểu diễn trên đồ thị hình 9. Bảng 10: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ axit đến phản ứng chỉ thị Nồng độ H2SO4 (M) Anền Akhi có Br- rA tga 0,25 0,3223 0,2811 0,0412 0,0028 0,5 0,5155 0,3446 0,1709 0,0030 0,75 0,6359 0,3085 0,3274 0,0029 1,00 0,7196 0,3436 0,3760 0,0027 1,25 0,7869 0,4025 0,3844 0,0018 1,50 0,8076 0,4338 0,3738 0,0015 1,75 0,7946 0,4366 0,3580 0,0017 Nồng độ H2SO4 (M) rA Hình 9: Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MB Hình 9 cho thấy rằng, sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng brômua (rA) tăng nhanh theo sự tăng của nồng độ axit sunfuric cho đến 1M, khi nồng độ axit cao hơn 1M thì gần như không đổi. Vì thế, nồng độ cuối của axit được chọn để sử dụng trong phương pháp là 1,25M. 3.2.6 Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến phản ứng chỉ thị H2O2 là chất oxi hóa nên cần xem xét nồng độ H2O2 ảnh hưởng đến phản ứng như thế nào? Chuẩn bị 2 dãy bình định mức dung tích 25ml - Dãy 1: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 0,25M ÷ 2M , H2SO4 1,25M, NaCl 0,2M. - Dãy 2: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O20,25M ÷ 2M, H2SO4 1,25M, NaCl 0,2M, Br- 6.10-6M Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi độ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 11 và biểu diễn trên đồ thị hình 10. Bảng 11: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến phản ứng chỉ thị Nồng độ H2O2 (M) Anền Akhi có Br- rA tga 0,25 0,9147 0,8977 0,0170 0,0023 0,5 0,8632 0,6362 0,2270 0,0020 0,75 0,7465 0,526 0,2205 0,0021 1,00 0,7458 0,4945 0,2513 0,0019 1,5 0,6946 0,4452 0,2494 0,0017 2,00 0,6862 0,4060 0,2802 0,0015 Nồng độ H2O2 (M) rA Hình 10: Ảnh hưởng của H2O2 đến phản ứng chỉ thị Các kết quả được chỉ ra trong hình 10 cho thấy độ hấp thụ quang thay đổi trong cả hai phản ứng không có và có mặt bromua được chỉ ra có dạng như nhau. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng brômua (rA) tăng cùng với sự tăng nồng độ H2O2 và sau đó gần như là hằng số khi nồng độ H2O2 cao hơn 0,75 M. Nồng độ cuối của H2O2 được chọn là 1M để tiện cho việc tiến hành thí nghiệm với dung dịch H2O2 đặc 1M. 3.2.7 Ảnh hưởng của nồng độ MB đến phản ứng chỉ thị MB là chất chỉ thị cho phản ứng, vì vậy cần nghiên cứu ảnh hưởng của MB đến phản ứng chỉ thị. Chuẩn bị 3 dãy bình định mức 25ml, thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 0 ÷ 1800ppb. Dãy 1 thêm MB 2,0.10-5M; dãy 2 thêm MB 2,6.10-5M, dãy 3 thêm MB 3,2.10-5M Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 12. Bảng 12: Ảnh hưởng của nồng độ MB đến phản ứng chỉ thị CMB(M) Khoảng tuyến tính (ppb) Phương trình hồi quy R2 2,0×10-5 20-480 Y=(4,48941±1.23229) ×10-4 x+(0,0205±0,0030) 0,999 2,6×10-5 80-1200 Y=(3,2276±0,0001) ×10-4x+(0,0039±0,0062) 0,999 3,2×10-5 320-1200 Y=(3,9567±0,0723) ×10-4x+(0,0634±0,0058) 0,999 Từ kết quả ở bảng 12 ta thấy khoảng tuyến tính của phương pháp ở nồng độ MB là 2,6.10-5M phù hợp với đối tượng nghiên cứu của luận văn là nước biển. Do đó lựa chọn nồng độ MB là 2,6.10-5M. 3.2.8 Ảnh hưởng của nồng độ Br- đến phản ứng chỉ thị Chuẩn bị một dãy bình định mức, thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 0 ÷ 1800ppb. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian * Khảo sát khoảng tuyến tính theo phương pháp thời gian ấn định Kết quả được trình bày trong bảng 13: Bảng 13: Khảo sát khoảng tuyến tính của phức CBr (ppb) Abs rA CBr (ppb) Abs rA 0 0,8060 0 640 0,4802 0,3258 40 0,8019 0,0041 720 0,4375 0,3685 60 0,8002 0,0058 960 0,288 0,518 80 0,7709 0,0351 1200 0,1576 0,6484 160 0,7318 0,0742 1400 0,0608 0,7452 240 0,6956 0,1104 1600 0,0386 0,7674 480 0,5515 0,2545 1800 0,0363 0,7697 Nồng độ Br- (ppb) rA Hình 11: Khảo sát khoảng tuyến tính xác định Br- Sử dụng phần mềm Origin xử lý thống kê số liệu, thu được đường chuẩn như hình 11. Nồng độ Br- (ppb) rA Hình 12: Đường chuẩn xác định Br- khi nồng độ MB là 2,6.10-5 M Phương trình hồi quy dạng đầy đủ: rA = (-0,01771±0,0083) + (5,49296±0,1171) × 10-4 CBr Trong đó CBr là nồng độ của Bromua. *Đánh giá phương pháp: để xem xét phương pháp có chính xác và mắc sai số hệ thống hay không thì ta so sánh a với 0. Nếu xem a » 0 thì phương trình y = a + bx được viết lại thành y = b’x. Thay giá trị yi và xi vào phương trình y = b’x ta được b’i. Kết quả như sau: xi yi b' xi yi b' 40 0,0041 0,00010 640 0,3258 0,00051 60 0,0058 0,00010 720 0,3685 0,00051 80 0,0351 0,00044 960 0,5180 0,00054 160 0,0742 0,00046 1200 0,6484 0,00054 240 0,1104 0,00046 1400 0,7452 0,00053 480 0,5515 0,00053 Ta có: = 0,00043 = 0,151 = 0,073 = 0,483 Ftính = 0,483 < Fbảng = 3,230 Như vậy, Ftính < Fbảng nên không có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa a và 0, tức là phương pháp không mắc sai số hệ thống. *Xác định giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng( LOQ) = 19 ppb = 65ppb Với Sy là độ lệch chuẩn của đường chuẩn (Sy = 0,00357). *Kháo sát khoảng tuyến tính theo phương pháp tga Trong đó: α là góc tạo bởi tiếp tuyến của đường A(t) và trục hoành. Kết quả trình bày trong bảng 14 Bảng14: Khoảng tuyến tính theo phương pháp tga CBr (ppb) A30s A40s tga CBr (ppb) A30s A40s tga 0 0,7002 0,6766 0,0024 640 0,4058 0,3909 0,0015 40 0,6643 0,6392 0,0025 720 0,3827 0,3691 0,0014 60 0,6602 0,6362 0,0024 960 0,2873 0,2781 0,0009 80 0,6571 0,6327 0,0024 1200 0,1633 0,1582 0,0005 160 0,6273 0,6045 0,0023 1400 0,0708 0,0693 0,0002 240 0,5873 0,5657 0,0022 1600 0,0441 0,0437 0,0000 480 0,5140 0,4963 0,0018 1800 0,0376 0,0376 0,0000 Nồng độ Br- (ppb) tga Hình 13: Khoảng tuyến tính theo phương pháp tga Sử dụng phần mềm Origin xử lý thống kê số liệu, thu được đường chuẩn như hình 14. Nồng độ Br- (ppb) tga Hình 14: Khoảng tuyến tính theo phương pháp tga Phương tình hồi quy có dạng: tga = (0,0258 ± 0,00022) + ( -1,72431 ± 0,0286).10-5CBr- *Đánh giá phương pháp: để xem xét phương pháp có chính xác và mắc sai số hệ thống hay không thì ta so sánh a với 0. Nếu xem a » 0 thì phương trình y = a + bx được viết lại thành y = b’x. Thay giá trị yi và xi vào phương trình y = b’x ta được b’i. Kết quả như sau: xi yi b'(.10-6) xi yi b'(.10-6) 80 0,0024 30 720 0.0014 1,9 160 0,0023 14 960 0.0009 0,94 240 0,0022 9,2 1200 0.0005 0,42 480 0,0018 3,7 1400 0.0002 0,14 640 0,0015 2,3 Ta có: = 7,01.10-6 = 1,9.10-3 = 3,6.10-5 = 0,019 Ftính = 0,019 < Fbảng = 3,866 Như vậy, Ftính < Fbảng nên không có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa a và 0, tức là phương pháp không mắc sai số hệ thống. *Xác định giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng( LOQ) = 21 ppb = 70 ppb Với Sy là độ lệch chuẩn của đường chuẩn (Sy = 1,207.10-4). *Khảo sát độ lặp lại Tiến hành khảo sát độ lặp lại ở các nồng độ Br- là 10-6M; 6.10-6M; 10-5M. Kết quả trình bày trong bảng 15. Bảng 15: Khảo sát độ lặp lại STT DA ([Br-] =60ppb) DA ([Br-]=480ppb) DA ([Br-] =600ppb) 1 0,0351 0,2545 0,4218 2 0,0350 0,2547 0,4220 3 0,0352 0,2543 0,4217 4 0,0355 0,2540 0,4215 5 0,0349 0,2550 0,4222 6 0,0347 0,2544 0,4223 7 0,0353 0,2545 0,4218 8 0,0348 0,2542 0,4219 9 0,0346 0,2548 0,4216 10 0,0340 0,2546 0,4220 0,0349 0,2545 0,4219 SD 0,000423 0,000294 0,000253 1,21% 1,12% 0,06% Từ kết quả ở trên, ta thấy khi xử lý kết quả theo hai phương pháp thời gian ấn định và tga đều cho kết quả tốt. Khoảng tuyến tính của phương pháp là 40 ÷ 1400ppb; LOD = 19ppb; LOQ = 65ppb. Phương pháp có độ lặp tốt. 3.2.9 Ảnh hưởng của ion lạ a) Ảnh hưởng của ion Ca(II) Chuẩn bị một dãy bình định mức thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 480ppb; Ca2+ 0÷ 240000ppb. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 16. Bảng 16: Kết quả về ảnh hưởng cản của ion Ca(II) CCa(ppb) Anền Akhi có Br- rA Sai số(%) 0 0,832 0,385 0,447 48000 0,832 0,423 0,409 -8,50 96000 0,832 0,437 0,395 -11,63 120000 0,832 0,450 0,382 -14,54 144000 0,832 0,489 0,343 -23,27 192000 0,832 0,483 0,349 -21,92 240000 0,832 0,486 0,346 -22,60 Kết quả cho thấy khi có mặt ion Ca(II) thì rA có giảm, khi nồng độ của Ca(II) gấp 300 lần (144000 ppb) nồng độ của Br- thì bắt đầu gây ảnh hưởng âm đến việc xác định bromua. Tuy nhiên, trong các mẫu nước biển thì Ca(II) dưới ngưỡng ảnh hưởng nên ion này không gây ảnh hưởng đến sự xác định bromua bằng thuốc thử MB. b) Ảnh hưởng của ion Mg(II) Chuẩn bị một dãy bình định mức thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 480ppb; Mg2+ 0÷ 240000ppb. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 17. Bảng 17: Kết quả về ảnh hưởng cản của ion Mg(II) CMg(ppb) Anền Akhi có Br- rA Sai số(%) 0 0,618 0,465 0,153 48000 0,618 0,451 0,167 +9,15 96000 0,618 0,478 0,140 -8,50 120000 0,618 0,487 0,131 -14,38 144000 0,618 0,489 0,129 -15,69 192000 0,618 0,495 0,123 -19,61 240000 0,618 0,506 0,112 -26,80 Kết quả cho thấy khi nồng độ của ion Mg(II) gấp 300 lần (144000 ppb) nồng độ của Br- thì bắt đầu gây ảnh hưởng đến việc xác định brômua. Tuy nhiên, trong các mẫu nước biển thì Mg(II) dưới ngưỡng ảnh hưởng nên ion này không gây ảnh hưởng đến sự xác định Br- bằng thuốc thử MB. c) Ảnh hưởng của ion Fe(II) Chuẩn bị một dãy bình định mức thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 480ppb; Fe2+ 0÷ 480ppb. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 18. Bảng 18: Kết quả về ảnh hưởng cản của ion Fe(II) CFe (ppb) Anền Akhi có Br- rA Sai số(%) 0 0,958 0,691 0,267 48 0,958 0,704 0,254 +4,87 96 0,958 0,708 0,250 +6,37 120 0,958 0,734 0,224 +16,10 144 0,958 0,737 0,221 +17,23 192 0,958 0,744 0,214 +19,85 240 0,958 0,738 0,220 +17,60 480 0,958 0,743 0,215 +19,48 Kết quả cho thấy khi có mặt ion Fe(II) thì rA có giảm, khi nồng độ của Fe(II) gấp 0,25 lần (120 ppb) nồng độ của Br- thì bắt đầu gây ảnh hưởng đến việc xác định brômua. Tuy nhiên, trong các mẫu nước biển thì Fe(II) dưới ngưỡng ảnh hưởng nên ion này không gây ảnh hưởng đến sự xác định Br- bằng thuốc thử MB. d) Ảnh hưởng của ion NO2- Chuẩn bị một dãy bình định mức thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 480ppb; NO2- 0÷ 4800ppb. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 19. Bảng 19: Kết quả về ảnh hưởng cản của ion NO2- CNO2(ppb) Anền Akhi có Br- rA Sai số(%) 0 0,736 0,590 0,146 120 0,736 0,603 0,133 -8,90 240 0,736 0,573 0,163 +11,64 360 0,736 0,619 0,117 -19,86 480 0,736 0,634 0,102 -30,14 2400 0,736 0,535 0,201 +37,67 4800 0,736 0,532 0,204 +39,73 Kết quả cho thấy khi nồng độ của NO2- gấp 0,75 lần (360ppb) nồng độ của Br- thì bắt đầu gây ảnh hưởng đến việc xác định brômua. Tuy nhiên, trong các mẫu nước biển thì NO2- dưới ngưỡng ảnh hưởng nên ion này không gây ảnh hưởng đến sự xác định Br- bằng thuốc thử MB. e) Ảnh hưởng của ion I- Chuẩn bị một dãy bình định mức thêm vào đó các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, Cl- 0,2M; H2O2 1M, H2SO4 1,25M, Br- 480ppb; I- 0÷ 4800ppb. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 20. Bảng 20: Kết quả về ảnh hưởng cản của ion I- CI(ppb) Anền Akhi có Br- rA Sai số(%) 0 0,7360 0,5900 0,1460 120 0,7360 0,5901 0,1459 -0,08 240 0,7360 0,5909 0,1451 -0,62 360 0,7360 0,5907 0,1453 -0,46 480 0,7360 0,5893 0,1467 +0,48 720 0,7360 0,5887 0,1473 +0,91 960 0,7360 0,8988 -0,1682 -215,2 2400 0,7360 0,8575 -0,1215 -183,2 4800 0,7360 0,9135 -0,1775 -221,6 Kết quả cho thấy khi nồng độ của I- gấp 2 lần (960ppb) nồng độ của Br- thì bắt đầu gây ảnh hưởng đến việc xác định bromua. Tuy nhiên, trong các mẫu nước biển thì I- dưới ngưỡng ảnh hưởng nên ion này không gây ảnh hưởng đến sự xác định Br- bằng thuốc thử MB. Thông thường, nồng độ bromua trong nước biển xấp xỉ 60-70 ppm. Nên pha loãng nước biển 15 lần trước khi tiến hành đo. Như vậy, các yếu tố cản trở có thể bị hạn chế và ảnh hưởng của chúng sẽ không đáng kể. 3.3 Khảo sát các điều kiện xác định I- trong nền NaCl 3.3.1 Phổ hấp thụ quang của phản ứng chỉ thị Chuẩn bị một dãy các bình định mức 25ml, thêm vào đó các thành phần với nồng độ thích hợp. Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2 tiến hành ghi phổ hấp thụ quang từ 500nm đến 800nm. Kết quả được trình bày trong hình 15. (Nồng độ cuối là: MB 2,6.10-5M; H2SO4 1,25M; NaCl 0,2M; I- 10-5M; Br- 6.10-6M; H2O2 1M) - Đường 1: phổ hấp thụ của dung dịch MB và H2O2 - Đường 2: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2 và Cl- - Đường 3: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2 và I- - Đường 4: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2 , Cl- và I- - Đường 5: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2, Cl- và Br- - Đường 6: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2, Cl-, Br-và I- Hình 15: Phổ hấp thụ quang của hệ MB – NaCl -H2SO4 - H2O2 khi có mặt I- 3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian đến phản ứng chỉ thị Chuẩn bị một dãy các bình định mức 25ml, thêm vào đó các thành phần với nồng độ thích hợp. Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2 tiến hành ghi phổ theo thời gian từ 0 giây đến 1800 giây. Kết quả được trình bày trong hình 16 và bảng 21. (Nồng độ cuối là: MB 2,6.10-5M; H2SO4 1,25M; NaCl 0,2M; I-10-5M; Br- 6.10-6M; H2O2 1M) - Đường 1: phổ hấp thụ của dung dịch MB và H2O2 - Đường 2: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2 và I- - Đường 3: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2 và Cl- - Đường 4: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2 , Cl- và I- - Đường 5: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2, Cl- và Br- - Đường 6: phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2O2, Cl-, Br-và I- Hình 16: Phổ của hệ MB – H2SO4 - H2O2 khi có mặt Iodua phụ thuộc vào thời gian Bảng 21: Độ hấp thụ quang của hệ MB – H2SO4 - H2O2 khi có mặt idua Đường 1 Đường 2 Đường 3 Đường 4 Đường 5 Đường 6 Tốc độ giảm Không thay đổi Chậm Nhanh Chậm Rất nhanh Chậm A100s A1 = 1,0230 A2 = 0,0135 A3 = 0,0526 A4 = -0,0805 A5 = 0,2545 A6 = 0,2748 tga tga1 = 1 tga2 = 0,0055 tga3 = 0,0075 tga4 = 0,0060 tga5 = 0,0018 tga6 = 0,0029 Từ kết quả hình 16 và bảng 21 ta thấy: thời gian ảnh hưởng đến quá trình phản ứng. 3.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng chỉ thị Khi nhiệt độ tăng, sự chuyển động nhiệt của các phân tử trong bình phản ứng tăng, do đó làm tăng số va chạm giữa các phân tử cho nên tốc độ phản ứng tăng. Thông thường khi nhiệt độ tăng 100C thì tốc độ phản ứng tăng 2-3 lần. Điều này gây ảnh hưởng tới độ nhạy và độ lặp lại của phương pháp phân tích động học xúc tác. Vì thế cần nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới phản ứng chỉ thị. Chuẩn bị 2 dãy bình định mức 25ml: - Dãy 1: thêm vào cả hai dãy bình các thành phần với nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5M, Cl-0,2M; H2O21M, H2SO41,25M. - Dãy 2: thêm vào cả hai dãy bình các thành phần với nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5M, Cl-0,2M; H2O21M, H2SO41,25M; I-10-5M. Sau đó điều chỉnh nhiệt độ của từng cặp bình (bình có I- và không có I-) ở từng nhiệt độ. Sau 30 giây kể từ khi cho H2O2 ghi phổ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 22 và hình 17. Bảng 22: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng t0C Anền Akhi có I- rA tga 20 0,6350 0,7232 -0,0882 0,0060 25 0,5712 0,6336 -0,0624 0,0062 30 0,4325 0,4450 -0,0125 0,0060 40 0,3955 0,3731 0,0224 0,0058 50 0,2628 0,2211 0,0417 0,0063 Nhiệt độ (oC) rA Hình 17: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy Tại nhiệt độ cao xảy ra sự giảm rA, điều này có lẽ do sự giảm mạnh độ hấp thụ quang của MB. Tại nhiệt độ 20-250C xuất hiện hiện tượng ức chế; nhiệt độ được chọn để tiện tiến hành phản ứng là nhiệt độ phòng khoảng 25 ± 20C. 3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến phản ứng chỉ thị Như hình 15 ta thấy khi có Cl- thì xuất hện hiện tượng ức chế, nên cần xem xét ảnh hưởng của nồng độ cuối clorua đên hệ phản ứng như thế nào. Chuẩn bị 2 dãy bình định mức dung tích 25ml - Dãy 1: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 1,25M, NaCl 0 ÷ 0,4M. - Dãy 2: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 1,25M, NaCl 0 ÷ 0,4M, I-10-5M Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi độ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 23 và biểu diễn trên đồ thị hình 18. Bảng 23: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến phản ứng xúc tác Nồng độ Cl- (M) Anền Akhi có I- rA tga 0 1,2836 1,2971 -0,0135 0,0055 0,1 0,7458 1,0144 -0,2686 0,0060 0,2 0,6068 0,7985 -0,1917 0,0062 0,3 0,4097 0,5789 -0,1692 0,0058 0,4 0,3367 0,4801 -0,1434 0,0054 Nồng độ NaCl (M) rA Hình 18: Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến phản ứng xúc tác Kết quả ở bảng 23 cho thấy khi nồng độ Cl- lớn hơn 0,1 M thì độ hấp thụ quang bắt đầu giảm tuyến tính theo sự tăng của nồng độ clorua. Độ hấp thụ quang thay đổi trong phản ứng không có mặt Iodua (phản ứng nền) và phản ứng có mặt Iodua ở nồng độ 10-5M (phản ứng có xúc tác I-) trong khoảng thời gian ấn định 100s là một hàm của nồng độ clorua đã khảo sát. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng Iodua (rA) tăng dần đến nồng độ 0,1 M của NaCl, và giữ nguyên gần như đồng nhất từ 0,1-0,3 M, sau đó tăng khi nồng độ NaCl cao hơn. Vì thế nồng độ cuối của NaCl bằng 0,2 M được chọn làm nồng độ tối ưu để tiến hành các phản ứng tiếp theo. Nồng độ này là phù hợp khi xác định Iodua trong mẫu nước biển. 3.3.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit đến phản ứng chỉ thị Từ các kết quả trên ta thấy, trong môi trường H2SO4 bước sóng cực đại của MB bị thay đổi nên cần xem xét nồng độ axit ảnh hưởng đến phản ứng như thế nào? Chuẩn bị 2 dãy bình định mức dung tích 25ml - Dãy 1: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 0,25 ÷ 1,75M, NaCl 0,2M. - Dãy 2: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 1M, H2SO4 0,25 ÷ 1,75M, NaCl 0,2M, I- 10-5M Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi độ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 24 và biểu diễn trên đồ thị hình 19. Bảng 24: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ axit đến phản ứng chỉ thị Nồng độ H2SO4 (M) Anền Akhi có I- rA tga 0,25 0,2999 0,3743 -0,0744 0,0055 0,5 0,4117 0,5865 -0,1748 0,0060 0,75 0,4756 0,6479 -0,1723 0,0058 1,00 0,5889 0,7649 -0,1760 0,0054 1,25 0,5463 0,7421 -0,1958 0,0062 1,50 0,5344 0,7390 -0,2046 0,0068 1,75 0,4992 0,7218 -0,2226 0,0061 rA Nồng độ H2SO4 (M) Hình 19: Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MB Hình 19 cho thấy rằng, sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng Iodua (rA) tăng nhanh theo sự tăng của nồng độ axit sunfuric cho đến 1M, khi nồng độ axit cao hơn 1M thì gần như không đổi. Vì thế, nồng độ cuối của axit được chọn để sử dụng trong phương pháp là 1,25M. 3.3.6 Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến phản ứng chỉ thị H2O2 là chất oxi hóa nên cần xem xét nồng độ H2O2 ảnh hưởng đến phản ứng như thế nào? Chuẩn bị 2 dãy bình định mức dung tích 25ml - Dãy 1: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O2 0,25M ÷ 2M , H2SO4 1,25M, NaCl 0,2M. - Dãy 2: thêm vào các bình các thành phần sao cho nồng độ cuối của chúng là MB 2,6.10-5 M, H2O20,25M ÷ 2M, H2SO4 1,25M, NaCl 0,2M, I- 10-5M Sau 30 giây kể từ khi thêm H2O2, ghi độ hấp thụ quang theo thời gian. Kết quả được trình bày trong bảng 25 và biểu diễn trên đồ thị hình 20. Bảng 25: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến phản ứng chỉ thị Nồng độ H2O2 (M) Anền Akhi có I- rA tga 0,25 0,7286 1,0184 -0,2898 0,0055 0,5 0,4298 0,8293 -0,3995 0,0058 0,75 0,3608 0,6846 -0,3238 0,0060 1,00 0,3807 0,7214 -0,3407 0,0059 1,5 0,3540 0,7249 -0,3709 0,0062 2,00 0,3624 0,6986 -0,3362 0,0068 Nồng độ H2O2 (M) rA Hình 21: Ảnh hưởng của H2O2 đến phản ứng mất màu của MB Các kết quả được chỉ ra trong hình 23 cho thấy độ hấp thụ quang thay đổi trong cả hai phản ứng không có và có mặt Iodua được chỉ ra có dạng như nhau. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng Iodua (rA) tăng cùng với sự tăng nồng độ H2O2 và sau đó gần như là hằng số khi nồng độ H2O2 cao hơn 0,75 M. Nồng độ cuối của H2O2 được chọn là 1M để tiện cho việc tiến hành thí nghiệm với dung dịch H2O2 đặc 1M. 3.3.7 Ảnh hưởng của nồng độ MB đến phản ứng chỉ thị Do mục đích của luận văn là nghiên cứu xác định Br- và I- cùng trong một hỗn hợp nên ta lựa chọn nồng độ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu các điều kiện xác định lượng vết một số halogenua bằng phương pháp đo quang.doc
Tài liệu liên quan