Luận văn Xác định hàm lượng cadimi và chì trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU . 1

CHưƠNG 1: TỔNG QUAN . 3

1.1. Giới thiệu chung về rau xanh . 3

1.1.1. Đặc điểm và thành phần . 3

1.1.2. Công dụng của rau xanh . 3

1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn . 4

1.1.3.1. Định nghĩa . 4

1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau . 5

1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn . 6

1.2. Tính chất của Cd và Pb . 7

1.2.1. Tính chất vật lý . 7

1.2.2. Tính chất hoá học . 8

1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb . 9

1.2.3.1. Các oxit . 9

1.2.3.2. Các hyđroxit . 10

1.2.3.3. Các muối . 11

1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd, Pb . 12

1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd . 12

1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb . 14

1.4. Các phương pháp xác định Cd, Pb . 15

1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học . 15

1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon . 15

1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon . 15

1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ . 16

1.4.2.1 Phương pháp điện hoá . 16

1.4.2.2. Phương pháp quang phổ . 17

1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb . 19

1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hoá mạnh) . 20

1.5.2. Phương pháp xử lý khô . 20

1.6. Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử PAN . 19

1.6.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN . 21

1.6.2. Khả năng tạo phức của PAN . 22

1.7. Các phương pháp nghiên cứu chiết phức . 23

1.7.1. Một số vấn đế chung về chiết . 23

1.7.2. Các đặc trưng của quá trình chiết . 24

1.7.2.1. Định luật phân bố Nersnt . 24

1.7.2.2. Hệ số phân bố . 24

1.7.2.3. Hiệu suất chiết và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết . 25

1.8. Các phương pháp xác đ ịnh thành phần của phức trong dung dịch . 26

1.8.1. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) . 27

1.8.2. Phương pháp hệ đồng phân tử . 28

1.8.3. Phương pháp Staric - Bacbanel . 29

CHưƠNG 2: ĐỐI TưỢNG VÀ PHưƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 31

2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu . 29

2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung, hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu . 29

2.2.1. Phương pháp nghiên cứu . 31

2.2.1.1. Xác đ ịnh hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp

chiết trắc quang . 31

2.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp

thụ nguyên tử F-AAS. . 31

2.2.2. Nội dung nghiên cứu . 32

2.2.2.1. Pha hóa chất . 32

2.2.2.2. Cách tiến hành thí nghiệm . 33

2.2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu . 33

2.2.3.1. Hóa chất . 33

2.2.3.2. Dụng cụ . 34

2.2.3.3. Thiết bị nghiên cứu . 34

2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm . 35

CHưƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .36

3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đan ligan PAN-Pb2+. 36

3.1.1. Phổ hấp thụ của PAN . 36

3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Pb2+- PAN . 36

3.1.3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb2+-PAN. . 38

3.1.3.1. Dung môi chiết phức Pb2+-PAN . 38

3.1.3.2. Xác định pH tối ưu . 40

3.1.3.3. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu . 41

3.1.3.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAN trong dung dich so sánh. . 42

3.1.4. Xác định thành phần phức Pb2+-PAN . 43

3.1.4.1. Phương pháp tỷ số mol xác định thành phần phức Pb2+-PAN . 43

3.1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức Pb2+-PAN . 46

3.1.4.3. Phương pháp Staric - Bacbanel . 49

3.1.5. Khoảng tuân theo định luật Beer . 51

3.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN-. 53

3.2.1. Khảo sát phổ hấp thụ electron của phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN-. 53

3.2.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức PAN-Cd2+-SCN-. 54

3.2.2.1. Dung môi chiết phức đa ligan PAN-Cd2+-SCN-. 54

3.2.2.2. Xác định thời gian lắc chiết tối ưu. . 55

3.2.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN-vào thời gian sau khi chiết . 56

3.2.2.4. Xác định pH tối ưu . 57

3.2.2.5. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu . 58

3.2.3. Xác định thành phần của phức PAN-Cd2+-SCN-. 59

3.2.3.1. Phương pháp tỉ số mol. . 59

3.2.3.2. Phương pháp hệ đồng phân tử . 61

3.2.3.3. Phương pháp Staric - Babanel . 64

3.2.4. Khoảng tuân theo định luật Beer . 66

3.3. Nghiên cứu các yếu tố gây cản ảnh hưởng đến phép xác định Cd và Pb.

Xây dựng phương trình đường chuẩn cho các phép xác định Cd và Pb . 68

3.3.1. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng

độ của phức PAN-Pb2+. 68

3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một s ố ion kim loại đến sự tạo phức PAN-Pb2+. . . . 69

3.3.2.1. Ảnh hưởng của ion Cd2+. 69

3.3.2.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+. 70

3.3.2.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+. 70

3.3.3. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Pb2+. 71

3.3.4. Xây dựng phương trình đường chuẩn của phức PAN-Cd2+-SCN-. 72

3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của một s ố ion kim lo ại đ ến sự t ạo phức PAN -Cd2+- SCN-. 73

3.3.5.1. Ảnh hưởng của ion Pb2+. 73

3.3.5.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+. 74

3.3.5.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+. 75

3.3.5.4. Ảnh hưởng của ion Fe3+. 75

3.3.6. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Cd2+-SCN-. 76

3.4. Xác định hàm lượng các kim loại Cd, Pb trong các mẫu giả và mẫu thực tế . 77

3.4.1. Xác định hàm lượng chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn . 77

3.4.2. Xác đị nh hàm lượng Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn . 78

3.4.3. Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong các mẫu thật . 79

3.4.3.1. Đối tượng lấy mẫu . 79

3.4.3.2. Xử lý mẫu . 81

3.4.3.3. Đo xác định nồng độ các ion nghiên cứu trong mẫu thật . 82

3.5. Xác định hàm lượng Pb và Cd bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử . 88

3.5.1. Các điều kiện đo phổ F-AAS . 88

3.5.2. Xây dựng đường chuẩn, xác đị nh giới h ạn phát hiện v à giới h ạn đị nh lượng . 89

3.5.2.1. Đường chuẩn của Cd . 89

3.5.2.2. Đường chuẩn của Pb . 92

3.6. Kết luận . 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO .97

pdf111 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 1880 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Xác định hàm lượng cadimi và chì trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quang, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hân chia các chất dựa vào quá trình chuyển một chất hòa tan trong một pha lỏng (thường là nước) vào một pha lỏng khác không trộn lẫn với nó (thường là dung môi mữu cơ không tan hoặc ít tan trong nước). Sử dụng phương pháp chiết ta có thể chuyển lượng nhỏ chất nghiên cứu trong một thể tích lớn dung dịch nước vào một thể tích nhỏ dung môi hữu cơ. Nhờ vậy có thể sử dụng phương pháp chiết để nâng cao nồng độ của chất khác dùng phương pháp chiết ta có thể tiến hàng việc tách hay phân chia các chất trong hỗn hợp phức tạp thì tìm được các điều kiện chiết thích hợp. Quá trình chiết thường xảy ra với tốc độ lớn nên có thể thực hiện quá trình chiết tách, chiết làm giàu một cách đơn giản và nhanh chóng, sản phẩm chiết thường khá sạch. Vì các lý do ngày nay phương pháp chiết không chỉ được áp dụng trong phân tích mà còn được sử dụng vào quá trình tách, làm giàu, làm sạch trong công nghiệp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 1.7.2. Các đặc trƣng của quá trình chiết [21] 1.7.2.1. Định luật phân bố Nersnt Quá trình chiết là quá trình tách và phân chia dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất trong hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau. Sự phân bố khác nhau là do tính tan khác nhau và chất chiết trong các pha lỏng. Khi hòa tan chất A vào hệ thống hai dung môi không trộn lẫn, khi quá trình hòa tan vào hai dung môi đạt tới trạng thái cân bằng thì tỷ số hoạt động của chất A trong hai dung môi là một hằng số, đó chính là định luật phân bố Nersnt. KA = (A)o (A)n Trong đó: KA là hằng số phân bố (A)o; (A)nlà hoạt độ chất hòa tan trong pha hữu cơ và pha nước. Với một hỗn hợp chất chiếc xác định thì KA chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất tan và bản chất dung môi, KA càng lớn thì khả năng chiết hợp chất A từ pha nước vào pha hữu cơ càng lớn. 1.7.2.2. Hệ số phân bố Trong thực tế, bên cạnh quá trình chiết còn có các quá trình phụ xảy ra trong pha nước và pha hữu cơ, do đó người ta ít dùng đại lượng hằng số phân bố mà thường đại lượng hệ số phân bố. Hệ số phân bố D là tỷ số giữa tổng nồng độ cân bằng các dạng của chất tan trong pha hữu cơ với tổng nồng độ của chất tan trong pha nước.     0 n A D A    Trong đó:  [A]o là tổng nồng độ các dạng của hợp chất chiết trong ha hữu cơ [A]n là tổng nồng độ các dạng của hợp chất chiết trong pha nước Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 Khác với hằng số phân bố, hệ số phân bố không phải là hằng số mà nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, các phản ứng tạo phức cạnh tranh, nồng độ thuốc thử trong pha hữu cơ. 1.7.2.3. Hiệu suất chiết và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết Khi dùng chiết cho mụcđích phân tích thì người ta ít dùng hệ số phân bố mà dùng khái niệm hiệu suất chiết R(%), biểu thức liên hệ giữa hiệu suất chiết R% và hệ số phân bố D khi chiết n lần:   n 0 n 1 R% n 1 V 1 D V                 Trong đó: V0; Vn là thể tích pha nước và pha hữu cơ đem chiết. n là số lần chiết. Phần trăm chiết phức 1 lần: n 0 n 0 V R V100.D R% D 100 RV D V          Để xác định hiệu suất chiết ta có thể tiến hành theo các cách sau: Cách 1: Tiến hành đo quang của phức trong nước khi chiết ta được giá trị A1. Dung một thể tích dung môi xác định để chiết ta được giá trị A2. Khi đó hiệu suất chiết được tính theo công thức: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 1 2 A A R% 100 Ai     Cách 2: Tiến hành thí nghiệm sau TN1: Dùng V(ml) dung môi hữu cơ để chiết 1 lần dung dịch phức, đo mật độ quang của dung dịch chiết phức sau 1 lần ta được A1. TN2: Dùng V(ml) dung môi hữu cơ chia làm n lần và chiết n lần dung dịch phức, đo mật độ quang của dung dịch chiết phức n lần ta được An. Giả sử chiết n làn là hòan toàn thì phần chiết còn được tính theo công thức: Ví dụ: Kết tủa  Hòa tan Chiết  Giải chiết Hấp thu  Giải hấp Cất  Ngưng tụ..... Phương pháp chiết làm giàn là một trong những phương pháp làm giàu lượng vết các kim loại được sử dụng rộng rãi nhất là phương pháp chiết bằng dung môi không trộn lẫn nước. Phương pháp này có ưu điểm là có thể chiết chất cần phân tích từ những dung dịch có nồng độ nhỏ, tốc độ chiết lớn, sự tách nước và pha hữu cơ nhanh, dễ dàng. Phần dịch chiết được định lượng bằng các phương pháp khác nhau. Hệ chiết Pb, Cd - dithizonat trong CH3Cl hoặc CCl4 sau đó xác định Pb, Cd bằng phương pháp trắc quang. Chiết các phức halogen hoặc thioxianat- Cd vào nhiều dung môi hữu cơ khác nhau như : dietylete, tributylphotphat. metyhsobutylxeton (MIBX)... 1.8. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỦA PHỨC TRONG DUNG DỊCH Hiện nay có rất nhiều phương pháp để xác định thành phần của phức như phương pháp hệ đồng phân tử, phương pháp tỉ số mol, phương pháp đường thẳng Asmus, phương pháp chuyển dịch cân bằng, phương pháp Stanc- Bacbanel,... Tuỳ theo độ bền của phức mà áp dụng các phương pháp thích hợp khác nhau. ở đây Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 chúng tôi sử dụng các phương pháp tỉ số mol, phương pháp hệ đồng phân tử, phư- ơng pháp Stanc-bacbanel [1, 4, 23]. 1.8.1. Phƣơng pháp tỉ số mol (phƣơng pháp đƣờng cong bão hòa) Phương pháp này dựa trên cơ sở xây dựng sự phụ thuộc của A (hay A) vào sự biến thiên nồng độ một trong hai cấu tử trong khi nồng độ của cấu tử kia được giữ hằng định. Nếu phức bền thì đồ thị thu được là hai đường thẳng cắt nhau (đường 1). Tỷ số nồng độ CM/ CR hoặc CR/CM tại điểm cắt chính là tỉ số của các cấu tử trong phức. Trong đó CM : Nồng độ kim loại. CR: Nồng độ thuốc thử. Trong trường hợp phức kém bền thu được đường cong. Để xác định điểm cắt phải ngoại suy từ 2 đoạn tuyến tính. Trong thực tế để thực hiện phương pháp tỉ số mol người ta thực hiện hai dung dịch. Dãy 1: giữ cố định thể tích kim loại (VM = const) sau đó thay đổi thể tích của thuốc thử. Dãy 2: giữ cố định thể tích thuốc thử (VR = const) sau đó thay đổi thể tích của kim loại. Để tìm hoành độ giao điểm cắt ta cho hai đường thẳng của hai nhánh đồ thị cắt nhau. Phạm vi ápdụng : Phương pháp tỉ số mol không dùng cho phức rất kém bền. Hình 1.1. Phức có tỷ lệ 1:1 (1): Phức bền (2): Phức kém bền (2) (1) CR/CM + CR  Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 1.8.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử Hệ đồng phân tử là dãy dung dịch có tổng nồng độ CR + CM = const những tỉ số CR/CM thay đổi. Để có một dãy hệ đồng phân tử gam chúng tôi pha các dung dịch như sau: pha các dung dịch kim loại và thuốc thử có nồng độ bằng nhau rồi trộn chúng theo tỉ lệ khác nhau. Sau đó đo mật độ quang ở lực ion và pH bằng định, bước sóng tối ưu đã chọn. Tiếp theo là xây dựng sự phụ thuộc của A hay A vào tỉ lệ VR/VM hay CR/CM hoặc CR/CM + CR A = f(CR/CM ) = f (CR/CM + CR) Khi biểu diễn sự phụ thuộc này trên đồ thị thì Đối với phức bền ta thu được hai đường thẳng cắt nhau, giao điểm đó gọi là điểm cực đại. Đối với phức kém bền ta thu được hai đường cong để tìm điểm cực đại phải ngoại suy hai phần tuyến tính của hai nhánh, điểm mà hai nhánh ngoại suy cắt nhau chính là điểm cực đại. Điểm cực đại sẽ ứng với tỉ lệ các hệ số tỉ lượng trong phức. Hình 1.2. Phức có tỷ lệ 1:1 Phương pháp đồng phân tử gam có ưu điểm là đơn giản. dễ thực hiện nhưng chỉ thực hiện được trong các điều kiện sau: - Hệ chỉ tạo 1 phức bền: (2) (1) CR/CM + CR  (1): Phức bền (2): Phức kém bền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 - Các cấu tử M, R không phân ly, không thuỷ phân, và không tạo hợp chất polyme. - Lực ion được giữ bằng định - Kết quả chính xác với phức có tỉ lệ: 1:1; 1:2; 1:3. Với phức có tỉ lệ cao hơn cho kết quả kém tin tưởng. 1.8.3. Phƣơng pháp Staric - Bacbanel Cơ sở của phương pháp này dựa trên việc dùng phương trình tổng đại số các hệ số tỉ lượng của các cấu tử tham gia phản ứng, phương trình này đặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng trong điểm có tỉ lệ cực đại của nồng độ phức so nồng độ biến thiên ban đầu của một trong các cấu tử tạo phức. Xét phản ứng tạo phức: m nm n M R mM+nR M R βƒ (1.1) Ở nồng độ hằng định của cấu tử M và nồng độ bién thiên của cấu tử R thì phương trình Staric - Bacbanel có dạng:     M K C n 1 C m m n 1     (1.2) Để xác định thành phần phức theo phương pháp này cần chuẩn bị hai dãy dung dịch: - Dãy 1: Cố định nồng độ kim loại M, thay đổi nồng độ thuốc thử R. - Dãy 2: Cố định nồng độ thuốc thử R, thay đổi nồng độ kim loại M. Sau đó đo mật độ quang của hai dãy dung dịch, ta xác định được giá trị cực đại của mật độ quang (Agh) ứng với nồng độ cực đại của phức ghK C . ghK M R C C / m C / n  Với dãy 1:     ghK R K K R C / C f C / C hay A/ C f A/ Agh     Với dãy 2:     ghK M K K M C / C f C / C hay A/ C f A/ Agh     Từ đồ thị ta có với dãy 1:     gh K K n 1C A C m n 1 Agh        (1.3) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 khi R A / C max Với dãy 2:     gh K K gh n 1C A C m n 1 A        (1.4) khi M A / C max . Ta có: gh 1 n A 1 A     khi CM = const và R A / C max . gh 1 m A 1 A     khi CM = const và R A / C max . Nếu đồ thị không có cực đại thì m = n = 1. Hình 1.3. Xác định thành phần phức theo Staric - Bacbanel A/Agh A/CR M3R2 MR MR2 M2R Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Rau là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng, trong rau có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể con người như: Khoáng, đường, đạm, vitamin… Ngoài ra rau còn được dùng như một loại thảo dược chữa các bệnh thông thường: Nước rau má giúp giải nhiệt, rau ngải cứu giúp an thai, rau muống giúp cầm máu… Tuy nhiên hiện nay nhiều khu vực trồng rau đang bị đe dọa ô nhiễm bởi các chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việc sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến rau có thể bị nhiễm các chất độc hại cho người sử dụng. Đặc biệt là các kim loại nặng như Cd, Pb, As, Hg… Chính vì vậy, mục tiêu nghiên cứu của luận văn này là xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang và kiểm tra lại bằng phương pháp phổ F-AAS. 2.2. PHƢƠNG PHÁP ỨNG DỤNG, NỘI DUNG, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1.1. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang - Khảo sát phổ hấp thụ của M-R của một số dung dịch để khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng. Từ đó tìm max - Xác định các điều kiện tối ưu của phức như: Bước sóng tối ưu (max )thời gian chiết tối ưu, khoảng pH tối ưu, thể tích dung môi hữu cơ chiết tối ưu, số lần chiết... - Xác định các thông số của phức: tỷ lệ các cấu tử - Xác định hàm lượng kim loại trong mẫu giả và mẫu thực tế. 2.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS. - Các điều kiện đo phổ F-AAS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 - Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Cd 2+ , Pb 2+ . - Đường chuẩn của Cd - Đường chuẩn của Pb 2.2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.2.1. Pha hóa chất - Dung dịch thuốc thử (PAN 10-3M) Thuốc thử PAN được pha chế bằng cách cân chính xác một lượng PAN theo tính tóan ứng với nồng độ và thể tích cần pha, hòa tan bằng axeton trong cốc đong, chuyển vào bình, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần. Khi pha dung dịch hoặc PAN có nồng độ thấp hơn có thể pha trực tiếp từ các dung dịch có nồng độ lớn hơn đã được pha, bằng cách: dùng pipet hút thể tích thuốc thử tương ứng với nồng độ và thể tích dung dịch mới cần pha cho vào bình định mức sau đó thêm nước cất hai lần đến vạch. - Dung dịch kim loại (Cd2+, Pb2+10-3M) Dung dịch Cd(II) được pha chế Cd(NO3)2.4H2O , dung dịch Pb(II) được pha chế từ muối Pb(NO3)2. Dùng cân điện tử cân chính xác một lượng muối ứng với nồng độ và thể tích cần pha, hoà tan trong một lượng nhỏ axit HNO3 loãng trong cốc đong, chuyển vào bình, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần. Pha các dung dịch có nồng nồng độ nhỏ hơn tiến hành các thao tác như với cách pha dung dịch thuốc thử ở trên. Kiểm tra lại nồng độ của Cd2+, Pb2+ bằng phương pháp chuẩn độ ngược với Zn 2+ và EDTA chỉ thị là MTB - Dung dịch hóa chất khác * Pha các dung dịch KOH và HNO3 ở các nồng độ khác nhau để điều chỉnh pH. * Dung dịch ion gây cản Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 - Dung dịch Cu(NO3)2 0,1M: Cân 2,9565 g Cu(NO3)2.6H2O, hòa tan trong cốc đong bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần. - Dung dịch Ni(NO3)2 0,1M: Cân 2,808g NiSO4- 7H2O, hòa tan trong cốc đong bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100 ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần. - Dung dịch Zn(NO3)2 0,1M: Cân 2.9747 g Zn(NO3)26H2O, hoà tan trong cốc đong bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100 ml. định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần. Các dung môi hữu cơ như: Clorofom, rượu isoamylic, dùng để chiết phức đều thuộc loại tinh khiết hoặc tinh khiết phân tích. 2.2.2.2. Cách tiến hành thí nghiệm - Chuẩn bị dung dịch so sánh Hút chính xác một thể tích cần thiết dung dịch thuốc thử PAN cho vào cốc thêm dung dịch muối trơ KNO3 để được lực ion hằng định. Chuyển dung dịch vào bình định mức 10ml, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần, điều chỉnh tới pH tối ưu giống như trong dung dịch nghiên cứu nhưng không chứa ion kim loại. Sau đó cho dung dịch vào phễu chiết và chiết lên pha hữu cơ loại bỏ phần nước, lấy phần dịch chiết để làm dung dịch so sánh khi đo mật độ quang của phức trong dung môi hữu cơ. - Dung dịch nghiên cứu Hút 1 lượng chính xác thuốc thử và một lượng chính xác lượng ion kim loại nghiên cứu vào bình định mức 10 ml. thêm dung dịch nền KNO3 thêm dung dịch KSCN đối với phức đa ligan, điều chỉnh tới pH tối ưu, định mức tới l0 ml. Để cho dung dịch phức ổn định sau đó chiết lên dung môi hữu cơ lấy phần dịch chiết của phức đo mật độ quang với dung dịch so sánh là dịch chiết thuốc thử PAN ở trên. 2.2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 2.2.3.1. Hóa chất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 - Thuốc thử, PAN tinh khiết (loại PA) - Pb(NO3)3, Cd(NO3)2 4H2O được bảo quản trong lọ kín - KSCN, KNO3, loại PA - Các đung môi hữu cơ: Rượu isoamylic; rượn isobutylic; clorofom; - Dung dịch HNO3 65% loại PA. Các dung dịch độ khác nhau để điều chỉnh pH, dung dịch H2O2 30%. - Các muối để xét sự ảnh hưởng của các ion gây cản: Cu(NO3)23H2O. - Cr(NO3)3 NiSO47H2O, Zn(NO3)2 Fe(NO3)39H2O. - Nước cất 1 lần, 2 lần. Dung dịch rửa sunfocromic (hỗn hợp H2SO4 đặc và K2Cr2O7 ) - Dung dịch chuẩn Cd2+, Pb2+ 1000 ppm. 2.2.3.2. Dụng cụ - Các loại pipét : 01ml, 0,5ml, 1ml, 2ml, 5ml, 10ml của Đức. - Buret: 25 ml; phễu chiết 25ml - Bình định mức: 10ml, 25ml, 50ml, 100ml, 250ml. 500ml, 1000ml. - Các cốc cân, bình tam giác, đũa thuỷ tinh, thìa thủy tinh, quả bóp. Bình xịt nước cất. - Các dụng cụ này đều được ngâm trong hỗn hợp sunfocromic, sau đó tráng rửa nhiều lần bằng nước cất 1 lần và 2 lần trước khi làm thí nghiệm. - Bình Kendan, phễu chiết 2.2.3.3. Thiết bị nghiên cứu - Máy pH met: PREGSA pH 900. - Máy đo phổ UV-VIS Thermo Evolution 300.. - Tủ sấy. - Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử Thermo Electron Corporation, UK. - Cân phân tích chính xác 10- 4 g (0, 1 mg). - Máy tính. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 2.3. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Các thông số được xử lý theo chương trình phần mềm MicrocalTM Origin® 6.0 và Microsoft TM Excel ® 2003. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TẠO PHỨC ĐƠN LIGAN PAN-Pb2+ 3.1.1. Phổ hấp thụ của PAN Cách tiến hành: Chuẩn bị dung dịch trong bình định mức 10 ml, dung dịch thuốc thử có nồng độ CPAN = 4.00.10 -5 M, lực ion hằng định (µ = 0.1) bằng dung dịch KNO3; ở pH = 7,00. Sau đó tiến hành chiết bằng 5.00 ml dung môi clorofom và đo phổ hấp thụ electron của PAN. Kết quả được trình bày trong hình 3.1. 0 0.5 1 350 400 450 500 550 600 650 A b s Hình 3.1: Phổ hấp thụ của PAN trong dung môi CHCl3 Kết quả cho thấy tại pH = 7,00 phổ hấp thụ electron của PAN có 1 pic tại  = 470 nm. Như vậy thuốc thử PAN hấp thụ cực đại tại max = 470nm. 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Pb2+ - PAN Cách tiến hành: Để khảo sát phổ hấp thu electron của phức Pb2 -PAN chúng tôi chuẩn bị các dung dịch sau:  Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 - Dung dịch so sánh: CPAN = 4.00.10 -5 M ở pH = 7,00; µ = 0.1 - Dung dịch phức: Pb2+-PAN ở pH = 7,00; µ = 0.1 - CPb 2+ = 1.50.10 -5 M, CPAN = 4.00.10 -5 M Khảo sát phổ hấp thụ electron của: - PAN, dung dịch so sánh là CHCl3. - Pb2+-PAN, dung dịch so sánh là CHCl3 - Kết quả chụp phổ và đo được trình bày ở bảng 3.1 và hình 3.2. 0 0.5 1 350 400 450 500 550 600 650 Ab s Hình 3.2: Phổ hấp thụ electron của phức Pb2+-PAN và thuốc thử PAN trong dung môi clorofom (1): Phổ hấp thụ electron của thuốc thử PAN. (2): Phổ hấp thụ electron của phức Pb2+-PAN. Bảng 3.1: Bƣớc sóng hấp thụ cực đại của PAN và phức Pb2+-PAN Dung dịch nghiên cứu pH MAX (nm) ∆MAX (nm) PAN 7.00 470 90 Pb 2+ -PAN 7.00 560  (2) (1) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 Kết quả cho thấy ở pH = 7,00 thuốc thử PAN hấp thụ cực đại ở bước sóng 470 nm. Khi cho Pb 2+ vào thuốc thử PAN thì có hiện tượng chuyển bước sóng cực đại từ 470 nm đến 560 nm, ΔMAX = 560 - 470 = 90 nm, đồng thời mật độ quang tăng chứng tỏ có hiệu ứng tạo phức khi cho Pb2+ vào dung dịch PAN. Điều này đặc biệt được thấy rõ ở hình 3.2. Như vậy, phức hấp thụ ở bước sóng tối ưu là 560 nm. Các phép đo mật độ quang của phức về sau chúng tôi đều thực hiện ở bước sóng này. 3.1.3. Nghiên cứu các điều kiện tối ƣu cho sự tạo phức Pb2+-PAN. 3.1.3.1. Dung môi chiết phức Pb2+-PAN Chuẩn bị các dung dịch trong bình định mức 10 ml; Dung dịch so sánh: CPAN = 4.10 -5 M; pH = 7,00; µ = 0.1. Dung dịch phức Pb2+-PAN có: CPb 2+ = 1.5.10 -5 M CPAN = 4.10 -5 M; pH = 7,00; µ = 0.1. = 560nm Tiến hành chiết các dung dịch trên bằng các dung môi hữu cơ khác nhau (5,00 ml), sau đó đo phổ hấp thụ electron của các dung dịch chiết trong các điều kiện tối ưu, kết quả được trình bày ở bảng 3.2 và hình 3.3; 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 .6 0.7 480 500 520 540 560 580 600 620 640 Ab s Hình 3.3: Phổ hấp thụ electron của phức Pb2+-PAN trong các dung môi khác nhau (1): Dung môi clorofom (2): Dung môi isoamylic (3): Dung môi isobutylic  (3) (2) (1) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 Bảng 3.2: Các thông số về phổ hấp thụ electron của phức Pb2+-PAN trong các dung môi hữu cơ khác nhau STT Dung môi pH (nm) Δ Amax 1 Clorofom 7.00 560 0.583 2 Isoamylic 7.00 560 0.290 3 Isobutylic 7.00 550 0.217 Từ kết quả thu được ở bảng 3.2 và hình 3.3 chúng tôi thấy: Phức Pb2+- PAN chiết kém trong dung môi phân cực, chiết tốt trong dung môi ít phân cực. Đặc biệt trong dung môi clorofom, mật độ quang phức có giá trị lớn nhất. Vì vậy, trong quá trình nghiên cứu tiếp theo chúng tôi sử dụng dung môi clorofom để chiết phức Pb2+-PAN. 3.1.3.2. Xác định pH tối ưu Để xác định pH chiết tối ưu, chúng tôi chuẩn bị dung dịch trong bình định mức 10,00 ml: Dung dịch so sánh: CPAN = 4.10 -5 M, µ = 0.1 Dung dịch phức Pb2+-PAN: CPb 2+ = 1.5.10 -5 M, CPAN = 4.10 -5 M, µ = 0.1 Tiến hành chỉnh dung dịch thuốc thử và phức tại các giá trị pH khác nhau, sau đó chiết bằng 5.00 ml dung môi clorofom. Đo mật độ quang của dung dịch chiết phức tại các điều kiện tối ưu, kết quả trình bày trong bảng 3.3 và hình 3.4. Bảng 3.3: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+-PAN vào pH chiết (l = 1.00 cm; µ = 0.1;  = 560 nm) pH 5.5 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.6 6.7 ΔAi 0.34 0.418 0.43 0.443 0.462 0.485 0543 0.574 pH 6.9 7.0 7.1 7.3 7.5 7.8 8.0 8.5 ΔAi 0.579 0.583 0.577 0.574 0.487 0.406 0.327 0.247 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 5 6 7 8 9 Hình 3.4: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+-PAN vào pH chiết Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH chiết ta thấy: mật độ quang của phức Pb2+-PAN trong dung môi tăng dần khi pH chiết tăng dần và đạt giá trị cực đại trong khoảng pH từ 6.7 đến 7.3. Trong các nghiên cứu tiếp theo chúng tôi thực hiện quá trình chiết tại pH = 7,00. 3.1.3.3. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu Chuẩn bị dung dịch trong bình định mức 10.00 ml Dung dich so sánh: CPAN = 4.10 -5 M; µ = 0.1; pH = 7,00 Dung dich phức Pb2+-PAN ở pH = 7,00 CPb 2+ = 1.5.10 -5 M; CPAN = 4.10 -5 M; µ = 0.1;  = 560nm Tiến hành đo mật độ quang của phức trong pha nước trước khi chiết ta được giá trị ΔA1. Dùng các thể tích khác nhau V1, V2… Vi (ml) của clorofom để chiết phức, đo mật độ quang của pha nước sau khi chiết được giá trị ΔA2. Khi đó, hiệu suất chiết (R%) được xác định theo công thức: 1 2 1 A A R% A 100      Để chọn thể tích dung môi hữu cơ tối ưu (V0) chúng tôi dung các thể tích clorofom lần lượt là: 2.00 ml, 3.00 ml, 4.00 ml, 5.00 ml, 6.00 ml, 7.00 ml, 8.00 ml. Thể tích dung môi hữu cơ tối ưu là thể tích ứng với giá trị phần trăm chiết lớn và pH ∆Ai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 giá trị mật độ quang của phức trong dung dịch là lớn, kết quả được trình bày trong bảng 3.4. Bảng 3.4: Sự phụ thuộc phần trăm chiết của phức Pb2+-PAN vào thể tích dung môi chiết ( = 560 nm, l = 1.001 cm, µ = 0.1, pH = 7,00) STT V (ml) dung môi V (ml) nƣớc sau khi chiết ΔA (phức trong dung môi) ΔA1 (phức trong nƣớc trƣớc khi chiết) ΔA2 (phức trong nƣớc sau khi chiết) R (%) 1 2.00 9.80 0.588 0.228 0.018 92.10 2 3.00 9.90 0.586 0.231 0.016 93.07 3 4.00 10.10 0.585 0.320 0.010 96.87 4 5.00 10.30 0.583 0.364 0.007 98.07 5 6.00 10.40 0.576 0.370 0.006 98.37 6 7.00 10.30 0.571 0.480 0.005 98.95 7 8.00 10.50 0.568 0.320 0.003 99.06 Kết quả nghiên cứu cho thấy: - Thể tích pha nước trước và sau khi chiết thay đổi không đáng kể, nên một cách gần đúng có thể coi thể tích pha nước không đổi. - Hiệu suất chiết tăng lên khi tăng thể tích pha hữu cơ, khi chiết với 2,00 ml , 3,00 ml hoặc 4,00 ml dung môi hữu cơ thì mật độ quang của phức trong pha hữu cơ tương đối lớn nhưng hiệu suất chiết kém. Còn khi chiết với thể tích 6,00 ml, 7,00 ml hoặc 8,00 ml dung môi hữu cơ thì hiệu suất chiết lớn, nhưng khi đó có sự tăng thể tích pha hữu cơ nên mật độ quang của phức trong dung dịch chiết là bé. - Khi dung 5,00 ml dung môi thì hiệu suất chiết là tương đối lớn, giá trị mật độ quang của phức trong dung dịch chiết cao. Vì vậy trong các nghiên cứu tiếp theo chúng tôi sử dụng thể tích pha hữu cơ chiết là 5,00 ml. 3.1.3.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAN trong dung dich so sánh. Vì PAN là thuốc thử mang mầu do đó chúng tôi tiến hành kiểm tra ảnh hưởng của lượng dư PAN đến mật độ quang của dung dịch phức mầu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 Chuẩn bị các dung dịch thuốc thử PAN có nồng độ hằng định với CPAN = 4.10 -5 M, nồng độ chì thay đổi CPb 2+ = 0,40.10 -5 ÷ 2,00.10 -5 M, lực ion hằng định (µ = 0,1), duy trì pH = 7,00, tiến hành chiết phức bằng 5,00 ml dung môi clorofom đo mật độ quang ở MAX = 560 nm của dung dịch phức so với mẫu trắng. Kết quả thu được ghi trong bảng 3.5, hình 3.5. Bảng 3.5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+-PAN vào lƣợng dƣ PAN CPb 2+ .10 5 M 0,4 0,7 0,9 1,0 1,2 1,5 1,6 1,8 2,0 ΔAi 0,228 0,324 0,388 0,420 0,484 0,580 0,644 0,708 0,774 Hình 3.5: Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch phức Pb 2+ -PAN vào lượng dư PAN Kết luận: Với lượng dư thuốc thử, mật độ quang vẫn phụ thuộc tuyến tính với nồng độ Pb2+. 3.1.4. Xác định thành phần phức Pb2+-PAN 3.1.4.1. Phương pháp tỷ số mol xác định thành phần phức Pb2+-PAN Cách tiến hành: Chúng tôi chuẩn bị 2 dãy dung dịch trong bình định mức 10,00 ml Dãy 1: - Dung dich nghiên cứu: CPb 2+ = 1,00.10 -5 M CPAN thay đổi từ 0,50.10 -5 M đến 4,00.10-5 M CPb 2+ .10 5 M ∆Ai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 Các dung dịch này đều chuẩn bị ở pH = 7,00, µ = 0,1, max = 560 nm Dãy 2: - Dung dich nghiên cứu: CPAN = 2,00.10 -5 M CPb 2+ thay đổi từ 0,20.10-5 M đến 2,00.10-5 M Các dung dịch này đều chuẩn bị ở pH = 7,00, µ = 0,1, max = 560 nm Tiến hành chiết bằng 5,00 ml dung môi cl

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf1.pdf
Tài liệu liên quan