Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  NGUYỄN THỊ THÚY NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Y(III) VỚI XILEN DA CAM BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học Phân tích Người hướng dẫn khoa học Thạc sĩ: PHÍ VĂN HẢI Hà Nội , 05/2011 Khóa luận tốt nghiệp đại học -1- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tạo phức Y(III) với xilen da cam phương pháp trắc quang” hoàn thành với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Phí Văn Hải – giảng viên môn hóa học Phân tích trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy cô giáo bạn sinh viên K33 khoa Hóa học Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Đồng thời xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy cô giáo cán phòng thí nghiệm Hóa Phân tích Khoa hóa học – trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện để hoàn thành khóa luận Trong trình nghiên cứu thời gian có hạn đề tài mẻ nên tránh thiếu sót, mong góp ý tận tình thầy cô bạn Hà Nội, Ngày 29/4/2011 Sinh viên Nguyễn Thị Thúy Khóa luận tốt nghiệp đại học -2- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học Lời cảm ơn Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tạo phức Y(III) với xilen da cam phương pháp trắc quang” hoàn thành với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Phí Văn Hải – giảng viên môn hóa học Phân tích trường Đại học Sư phạm Hà Nội thầy cô giáo khoa Hóa học đạt kết bước đầu Tôi cam đoan kết trung thực, không trùng với kết nghiên cứu tác giả khác Hà Nội, Ngày 29/4/2011 Sinh viên Nguyễn Thị Thúy Khóa luận tốt nghiệp đại học -3- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………………… ……………6 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU…………… …………… I.1.Kim loại ytri………… …… ………………………………… … .8 I.1.1 Một số tính chất hợp chất quan trọng ytri………… … I.1.2 Phức màu ytri phân tích trắc quang………………… 10 I.2 Xilen da cam (XO) khả tạo phức Xilen da cam………… 12 I.2.1 Tính chất Xilen da cam 12 I.2.2 Khả tạo phức Xilen da cam 14 II.3 Các phương pháp xác định thành phần phức chất dung dịch 15 I.3.1 Phương pháp tỉ số mol .15 I.3.2 Phương pháp chuyển dịch cân 16 I.3.3 Phương pháp hệ đồng phân tử mol 17 I.3.4 Phương pháp Staric – Bacbanel 18 I.4 Cơ chế tạo phức đơn ligan …………………………… ……………….20 I.4.1 Các cân tạo phức hiđroxo kim loại ….…………… 20 I.4.2 Các cân thuốc thử hữu cơ………………………… 20 I.4.3 Phản ứng tạo phức đơn ligan tổng quát…………….………… 21 I.5 Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử mol phức … .23 I.5.1 Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử phức 23 I.5.2 Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn 25 CHƢƠNG II KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ………………………… 26 II.1 Trang thiết bị…………………………… …………………………….26 II.2 Hóa chất dụng cụ ……………………………………………… …… 26 Khóa luận tốt nghiệp đại học -4- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học II.2.1 Dụng cụ …………………………………… ……… … 26 II.2.2 Hóa chất……………………… …………………… ….… 26 II.3 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………….26 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………… ……….28 III.1 Khảo sát hiệu ứng tạo phức Y(III) – XO ……………………… ……28 III.1.1 Phổ hấp thụ electron phức Y(III) – XO………… …… 28 III.1.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến tạo phức Y(III) – XO … 30 III.1.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến tạo phức ………….32 III.1.4 Các phương pháp xác định thành phần phức………….… 33 III.2 Xác định tham số định lượng phức…………………… 40 III.2.1 Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia…… …… 40 III.2.2 Nghiên cứu chế tạo phức đơn ligan Y(III) – XO 43 III.2.3 Phương pháp Kama 47 III.2.4 Phương pháp đường chuẩn .48 PHẦN KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Khóa luận tốt nghiệp đại học -5- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học MỞ ĐẦU Các nguyên tố ytri , scanđi, lantan nói riêng, nguyên tố đất nói chung là một những tài nguyên quan trọng của nước ta , có giá trị lớn lĩnh vực kinh tế , khoa học kỹ thuật và xuất khẩu Hiện chúng ứng dụng rộng nhiều lĩnh vực quan trọng điện tử , bán dẫn, siêu dẫn, bột mài, luyện kim, gốm sứ nước ta ytri nguyên tố đất hiếm khác được tì m thấy ở Nậm Xe (Tây Bắc ), Quỳ Hợp (Nghệ An) Khai thác chế biến và sử dụng các nguyên tố đất hiếm là vấn đề đã và được quan tâm của nhiều ngành khoa học , đặc biệt lĩ nh vực phân tí ch nghiên cứu ứng dụng Có nhiều phương pháp phân tích khác đề tài sử dụng phương pháp phân tích trắc quang, một phương pháp phân tí ch khá đơn giản , thuận tiện và í t tốn kém để phân tí ch phức màu của nguyên tố ytri (nguyên tố nhóm Scand i) ytri được tì m thấy vào năm 1734 Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán các mỏ quặng đất hiếm với hàm lượng rất nhỏ Thực tế phân tí ch ytri có thể gặp nhiề u nguyên tố có tí nh chất tương đồng gây cản trở , làm ảnh hưởng đến kết phân tích Do vậy việc xác đị nh nguyên tố này có mặt các nguyên tố khác là khá phức tạp Theo các tài liệu đã công bố thì ytri có khả tạo phức mầu với nhiều thuốc thử hữu nhiên số lượng các thuốc thử có độ nhạy, độ chọn lọc cao không nhiều Để tăng độ nhạy , độ chọn lọc người ta thường sử dụng các biện pháp che , tách chiết , điều chỉ nh pH biện pháp này không phải cũng thực Với mục đí ch sử dụng phương pháp phân tí ch trắc quang tiến hành nghiên cứu khả tạo phức màu của ytri với Xilendacam (XO) Trong phạm vi một khóa luận tốt nghiệp đại học tập trung nghiên cứu : Khóa luận tốt nghiệp đại học -6- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học - Phức Y (III) – XO dung dị ch nước - Xác định điều kiện tạo phức tối ưu pH , thời gian, bước sóng, thành phần, chế và các tham số đị nh lượng Khóa luận tốt nghiệp đại học -7- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1 Kim loại ytri I.1.1 Một số tí nh chất và hợp chất quan trọng của ytri Ytri (kí hiệu hóa học : Y) nguyên tố đất thuộc phân nhóm phụ nhóm II , chu kì bảng hệ thống tuần h oàn Menđêleep , ytri được phát vào năm 1734 Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán các mỏ quặng đất hiếm với hàm lượng rất nhỏ I.1.1.1 Kim loại ytri Ytri nguyên chất có màu trắng, được điều chế bằng phương pháp điện phân muối clorua (YCl3) nóng chảy Các thông số chủ yếu ytri: + Khối lượng nguyên tử: 88,905 + Cấu hì nh electron hóa trị : 4d15s2 + Bán kính nguyên tử r0 (A0) 1,81 + Khối lượng riêng (g/cm3): 4,47 + Nhiệt độ nóng chảy (0C): 15,27 + Nhiệt độ sôi (0C): 30,25 + Hàm lượng vỏ trái đất (%NT): 5.10−4 + Đồng vị bền tự nhiên 89Y:  100% + Số phối trí bền của Ytri: Hoạt động hóa học ytri rất lớn , phân hủy nước chậm giải phó ng hidro, ytri dễ tan axit , nhiệt độ cao ytri phản ứng mãnh liệt với nhiều phi kim Khóa luận tốt nghiệp đại học -8- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học I.1.1.2 Các hợp chất quan trọng ytri Các hợp chất Y (III) tinh thể màu trắng , có số phối trí cao + Y2O3 (ytri oxit) chất bột màu trắng , rất khó nóng chảy , không tan nước , tan tốt axit tạo muối Y (III), hấp thụ CO không khí ẩm Các phương trình phản ứng: (dưới 3500C) Y2O3 + 3H2O = 2Y(OH)3 Y2O3 + 6HCl = 2YCl3 + H2O Y2O3 + H2O + 2CO2 = 2YCO3(OH) (ở nhiệt độ thường) Y2O3 + 6HF (400 – 5000C) = 2YF3 + 3H2O Y2O3 + 3C(Cốc) + 3Cl2 = 2YCl3 + 3CO (750 - 8500C) + Y(OH)3 (ytri hidroxit) Vô đị nh hì nh , phân hủy đun nóng hầu không tan nước , không tan kiềm, thể hiện tí nh bazơ yếu, phản ứng với axit tạo muối , hấp thụ khí CO2 không khí ẩm Các phương trình phản ứng: 2Y(OH)3 Y(OH)3 = Y2O3 + 3H2O (trên 7000C, NaOH đặc) + 3HCl(loãng) = YCl3 + 3H2O Y(OH)3 (huyền phù) + 3CO2 = Y2(CO3)3 + 3H2O + Các muối n itrat, axetat, halogenua (trừ YF 3) dễ tan nước cho dung dị ch không màu Các muối florua, cacbonat, photphat, sunfat í t tan + Y(NO3) màu trắng , chảy rữa không khí ẩm , phân hủy dun nóng, tan nhiều nước lạnh, tan nước nóng + Y2(SO4)3 màu trắng , phân hủy đun nóng mạnh , tan nhiều nước lạnh, tan axit HCl đặc, tác dụng với nước nóng, dung dị ch kiềm Khóa luận tốt nghiệp đại học -9- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học + YCl3 màu trắng, chảy rữa không khí ẩm , không bị phân hủ y bởi nhiệt, tan nhiều nước lạnh, tan HCl đặc, tác dụng với nước nóng, dung dị ch kiềm + Y2S3 màu vàng, khó nóng chảy , bền với nhiệt , không tan nước nguội, bị thủy phân phần không khí ẩm , tan nhiều nước nóng, bị axit phân hủy I.1.2 Phƣ́c màu của ytri phân tí ch trắc quang Ytri là một nguyên tố họ d (nguyên tố chuyển tiếp) có khả tham gia tạo phức màu với nhiều thuốc thử hữu Những nhóm thuốc thử tạo phức có màu với ytri dùng tron g phân tí ch trắc quang bao g ồm cá c hợp chất chứa nhóm hy đroxyl : Alizarin, AlizarinS, Trizimetan, pyrocatexin tí m , metylthinol xanh , xilen da cam Các thuốc thử azo eryocromđen T , Asenazo III, PAR – PAN ) Phức chất của ytri với các thuốc thử hữu đã được nghiên cứu , được tổng kết ở bảng sau: Bảng 1: Phức chất của ytri với thuốc thử hữu phân tí ch trắc quang pH tối ƣu và các nguyên tố gây  max (nm)  104 Xylen da cam 576 3,30 Al, Bi, Co, Fe, Ga, In, Hf, F  Pyrocate xin tí m 665 2,59 pHtư =  9,0 Thuốc thƣ̉ cản trở Be, Al, Cr, Fe, Zr, Th, U SO42 , NO3 , F  Naphtazazin 605 1,12 Xác định kim loại sạch Bromopyrogalbal 605 4,90 pHtư =  7,5 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 10 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học III.2.2 Nghiên cứu chế tạo phức đơn ligan Y(III) – XO III.2.2.1 Giản đồ phân bố dạng tồn Y(III) theo pH Ion Y(III) bị thủy phân nấc theo phương trình Y3+ + H2O Y(OH)2+ Y(OH)2+  + H2O + H+ (3.1) pK1 = 7,00 Y(OH)2+  + H+ (3.2) pK1 = 8,80 Áp dụng định luật tác dụng khối lượng ta có [Y3+] = h K1-1 [Y(OH)2+] (3.3) [Y(OH)2+] = h K2 [Y(OH)2+] (3.4) Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ ban đầu ta có: CY(III) = [Y3+] + [Y(OH)2+] + [Y(OH)2+] (3.5) CY(III) = [Y(OH)2+] (1+ h.K1-1 + h-1.K2)   (3.6) CY 3 2   Y ( OH )     hK 1  h 1 K CY 3 h 1 K  Y (OH )     hK 1  h 1 K  Tỉ lệ % dạng: % Y 3 hK11 100     hK 1  h 1 K % Y (OH ) 2   % Y (OH ) Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy  100  hK11  h 1 K h 1 K 100    hK11  h 1 K - 43 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học Bảng 3.10 Kết tính % dạng tồn Y(III) theo pH pH %[Y3+] %[Y(OH)2+] %[Y(OH)+] 3,5 99,9999 4.0 99,9910 0,0999 4,5 99,6630 0,3152 5,0 99,0780 0,9910 5,5 96,9370 3,0712 0,0015 6,0 90,910 9,0912 0,0142 6,5 76,087 24,041 0,1213 7,0 49,601 49,603 0,7862 7,5 23,140 73,138 3,668 8,0 7,948 79,492 12,599 9,0 0,385 38,536 61,075 10,0 0,006 5,934 94,059 11,0 0,000 0,627 99,412 12,0 0,000 0,0015 99,995 Hình 3.9 Giản đồ phân bố dạng tồn Y(III) theo pH Trên hình: Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 44 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học 1: % [Y3+] 2: % [Y(OH)2+] 3: % [Y(OH)2+] III.2.2.2 Giản đồ phân bố dạng XO theo pH XO dung dịch tồn cân bằng:  H5R- + H+ (3.7) pK1 = 1,15 H5R-  H4R2- + H+ (3.8) pK2 = 2,58 H4R2-  H3R3- + H+ (3.9) pK3 = 3,23 H3R3-  H2R4- + H+ (3.10) pK4 = 1,15 H2R4-  HR5- + H+ (3.11) pK5 = 10,46 HR5-  R6- + H+ (3.12) pK6 = 12,28 H6R Áp dụng định luật tác dụng khối lượng định luật bảo toàn nồng độ ta tính % dạng tồn XO: h6 100 %  H R  h  K1h5  K1K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K K1h5 100 %  H5 R  h  K1h5  K1 K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K K1 K h 100 %  H R  h  K1h5  K1 K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K5 h  K1 K K1 K K 3h3 100 %  H3R  h  K1h5  K1 K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K K1 K K3 K h 100 %  H R  h  K1h5  K1 K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K5 h  K1 K Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 45 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội %  R  Khoa Hóa học K1 K K K K K 100 h  K1h5  K1 K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K %  HR   K1 K K K K h.100 h6  K1h5  K1 K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K Bảng 3.11 Kết tính % dạng tồn XO theo pH pHi %H6R %H5R %H4R %H3R %H2R %HR %R 1,0 57,9147 41,005 1,0784 0,0064 0,0000 0,0000 0,0000 1,5 29,1681 65,2994 5,4341 0,1011 0,0000 0,0000 0,0000 2,0 9,9491 70,4340 18,5260 1,0909 0,0000 0,0000 0,0000 2,5 2,1990 49,2288 40,9467 7,6246 0,008 0,0000 0,0000 3,0 0,2720 19,2539 50,6430 29,8208 0,0103 0,0000 0,0000 3,5 0,0180 4,0278 33,5021 62,3837 0,0684 0,0000 0,0000 4,0 0,008 0,5473 14,3949 84,7632 0,2939 0,0000 0,0000 4,5 0,0000 0,0606 5,0411 93,8691 1,0293 0,0000 0,0000 5,0 0,0000 0,0061 1,6147 95,0823 3,2969 0,0000 0,0000 6,0 0,0000 0,0001 0,1259 74,1593 25,718 0,0009 0,0000 7,0 0,0000 0,0000 0,0038 22,3777 77,5916 0,0269 0,0000 8,0 0,0000 0,0000 0,0001 2,7938 96,8703 0,3359 0,0000 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 46 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học Hình 3.10 Giản đồ phân bố dạng tồn XO theo pH Trên hình: 1: % [H6R] 3: % [H4R2-] 2: % [H5R-] 4: % [H3R3-] 5: % [H2R4-] III.2.3 Phương pháp Kama Chuẩn bị dãy dung dịch phức có CY(III) CXO thay đổi tỉ lệ Y(III):XO=1 Các điều kiện tạo phức giữ không đổi Đo mật độ quang dung dịch phức điều kiện tối ưu Kết thu bảng 3.12 Bảng 3.12 Kết tính hệ số hấp thụ phân tử mol theo Kama STT Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp Cặp CY3+.105 Ai 0,1 Ai = 0,076 0,4 AJ = 0,278 0,1 Ai = 0,076 0,6 AJ = 0,435 0,1 Ai = 0,076 0,8 AJ = 0,515 0,2 Ai = 0,133 0,3 AJ = 0,201 0,2 Ai = 0,133 0,6 AJ = 0,435 0,2 Ai = 0,133 0,8 AJ = 0,515 0,2 Ai = 0,133 1,0 AJ = 0,615 0,3 Ai = 0,201 0,6 AJ = 0,435 0,3 Ai = 0,201 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 47 - BiJ Y ( III ) XO 0,5318 6373,824 0,4433 62378,407 0,3913 59036,027 0,8121 69291,314 0,5712 6890,341 0,5118 62346,026 0,4308 58753,304 0,7034 68729,245 0,6302 60518,104 Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Cặp 10 Cặp 11 Cặp 12 Khoa Hóa học 0,8 AJ = 0,515 0,4 Ai = 0,278 0,6 AJ = 0,435 1,0 Ai = 0,615 1,2 AJ = 0,741 1,4 Ai = 0,821 1,6 AJ = 0,941 Xử lí thống kê ta được: Y ( III ) XO = (63060 0,8335 59508,411 0,9122 62277,487 0,9334 61355,639  0,4) II.2.4 Phương pháp đường chuẩn Để xác định hệ số hấp thụ phân tử phức theo phương pháp đường chuẩn làm sau: Chuẩn bị dãy dung dịch phức có nồng độ Y(III) – XO = ½ tăng dần Bảng 3.13 CY3+.105 0,1 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 A 0,384 0,665 0,916 1,245 1,614 1,821 2,213 0,089 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 48 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học Hình 3.11 Đồ thị xác định Y ( III ) XO theo phương pháp đường chuẩn Y ( III ) XO = (61070  0,04) III.2.4.1 Nghiên cứu chế tạo phức đơn ligan phức Y(III) – XO Để xác định dạng ion Y(III) vao phức chọn đoạn tuyến tính đồ thị phụ thuộc mật độ quang phức Y(III) – XO vào pH Các giá trị tính: CK = Cphức = Ai CM / Agh CM = CY(III) = 1.10-5M, CR = CXO = 2.10-5M q= hệ số tỉ lượng XO phức Agh  0, 672 Với B Y (OH )i .(CR  q.CK )q CK (1  K1h1  K1K h 2  K1K K3h 3  K1 K 4h 4  K1 K5h 5  K1 K 6h 6 (3.13) K1, K2, K3, K4, K5, K6 giá trị số phân li axit XO Các dạng tồn Y(III): CM  C K Y 3    K1h 1  K1 K h 2 (3.14) (CM  CK ).K1h 1 Y (OH )    K1h 1  K1 K h 2 (3.15) 2 K1, K2 giá trị số thủy phân từng nấc Y(III) Để tính toán giá trị -lgB phụ thuộc vào pH xây dựng chương trình ngôn ngữ PASCAL thu kết Bảng 3.13 Sự phụ thuộc –lgB vào pH Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 49 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học pHi Ai  lg BY 3  lg BY (OH )2  lg BY (OH )  3,5 0,021 8,21 10,41 13,51 4,0 0,096 8,575 11,575 18,72 4,5 0,215 9,16 12,86 17,86 5,0 0,356 9,86 14,66 18,72 5,5 0,490 10,37 16,27 20,82 Hình 3.12 Sự phụ thuộc –lgBY(III) vào pHi Từ kết bảng theo giản đồ phân bố dạng tồn Y(III) pH=6,5 90,9  76,4% Tôi vẽ đồ thị phụ thuộc –lgB vào pH có trường hợp phụ thuộc –lgBY(III) vào pHi với tg  =1 phù hợp: Vậy q.n =1 q =  n=1 pH = 6,5 dạng tồn chủ yếu XO H3R-3 (chiếm 44,3%) H2R-4 (chiếm 55,2%) Có hai khả sau: - Ở pH = 6,5 : XO tồn chủ yếu dạng H3R3- (còn XO nằm phức dạng H2R4- , ion kim loại vào phức dạng Y(III) Phương trình tạo phức đơn ligan Y(III) với XO pH = 6,5 là: Y3+ + H3R3- Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy  [Y(H2R)]- + H+ - 50 - KP (3.15a) Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học - Ở pH = 6,5 : XO tồn dạng H2R4- XO nằm phức dạng HR5và ion kim loại vào phức dạng Y(III) Phương trình tạo phức đơn ligan Y(III) với XO pH = 6,5 là: Y3+ + H3R4-  [Y(HR)]2- + H+ KP (3.15b) III.2.4.2 Xác định thông số: Kp ;  phức III.2.4.2.1 Xác định số phản ứng tạo phức KP Phương pháp tạo phức đơn ligan Y(III) với XO (phương trình 3.15a) Y3+ + H3R3-  [Y(H2R)]- + H+ KP (3.15a) Y ( H R)   H   KP  Y 3   H R3  (3.16) Trong : (CM  CK ) Y 3    K1h 1  K1 K h 2 (CR  CK ).K1 K K3h3  H R   h  K1h5  K1K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K 3 [(H2R-)]= CK với CK = Ai/  phức , pH = 6,5 ; l = 1cm Chúng sử dụng chương trình PASCAL để tính, kết trình bày bảng 3.15 Bảng 3.15 Kết tính số tạo phức KP STT CY(III).105 Ai CK.105 [Y3+].108 [H3R3-].108 lgKP 0,5 0,312 0,453 3,794 2,213 3,271 1,0 0,627 0,994 4,550 2,655 3,415 1,5 0,940 1,491 6,829 3,98 3,239 2,0 1,254 1,989 8,347 4,868 3,189 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 51 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2,5 Khoa Hóa học 1,569 2,487 9,856 5,53 3,142 Xử lý thống kê số liệu ta có : lgKP = 3,251  0,02 Tính số bền điều kiện  Ta có : Y3+ + H2R4- Trong (CM  CK ) Y 3    K1h 1  K1 K h 2  [Y(H2R)]-  (CR  CK ).K1 K K3 K h  H R   h  K1h5  K1K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K 4  Y  H R      CK CK Y 3   H R 4  (3.18a) Kết thu bảng 3.16 Bảng 3.16 STT CM Ai CK.105 [Y3+].108 [H2R4-].108  10 lg  0,5 0,312 0,495 3,794 2,785 4,117 9,646 1,0 0,627 0,994 4,550 3,340 6,540 9,816 1,5 0,940 1,491 6,829 5,010 4,358 9,639 2,0 1,254 1,989 8,347 6,130 3,887 9,589 2,5 1,569 2,487 9,856 7,240 3,482 9,542 Xử lí thống kê số liệu ta có : lg  = 9,646  0,1 Khi dạng vào phức H2R4- ta có: Phương trình tạo phức đơn ligan Y(III) với XO (phương trình 3.15b) Y3+ + H3R4- Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy  [Y(HR)]2- + H+ - 52 - KP (3.15b) Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội KP Khoa Hóa học   Y ( HR) 2  H      3 4  Y  . H2 R   (3.19) (CM  CK ) 3   Y    K h 1  K K h 2 Trong :  1  Y ( III )  1  K1h 1  K1 K h 2 (CR  CK ).K1 K K3 K h  H R   h  K1h5  K1K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K 4 Y  HR 2   CK với CK = Ai/  phức , pH = 6,5 ; l = 1cm   Chúng sử dụng chương trình PASCAL để tính, kết trình bày bảng 3.17 Bảng 3.17 Kết tính số tạo phức KP STT CY(III).105 Ai CK.105 [Y3+].108 [H2R4-].108 lgKP 0,5 0,312 0,453 3,794 2,715 3,148 1,0 0,627 0,994 4,550 3,340 3,158 1,5 0,940 1,491 6,829 5,010 3,140 2,0 1,254 1,989 8,347 6,130 3,123 2,5 1,569 2,487 9,856 7,240 3,131 Xử lý thống kê số liệu ta có: lgKP = 3,14  0,02 III.2.4.2.2 Tính số bền điều kiện  Ta có: Y3+ + HR5-  [YHR]2-  Y ( HR) 2      3 5  Y    HR    (3.18b) (3.18b) Trong đó: Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 53 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học (CM  CK ) Y 3    K1h 1  K1 K h 2 (CR  CK ).K1 K K3 K K h  H R 3   h  K1h  K1K h  K1 K 3h3  K1 K h  K1 K h  K1 K Y  HR 2   CK   Kết tính trình bày bảng 3.18 Bảng 3.18 Kết tính số  STT CM Ai CK.105 [Y3+].108 [HR4-].1012  10 lg  0,5 0,312 0,453 3,794 3,055 4,271 13,630 1,0 0,627 0,994 4,550 3,667 5,958 13,775 1,5 0,940 1,491 6,829 5,499 3,970 13,599 2,0 1,254 1,989 8,347 6,721 4,555 13,551 2,5 1,569 2,487 9,856 7,943 3,174 13,602 13 Xử lý thống kê số liệu ta có : lg  = 13,631  0,1 So sánh hăng số bền điều kiện hai trường hợp trên, kết luận: Dạng XO vào phức H2R4- phương trình tạo phức (3.15b) Qua trình nghiên cứu tạo phức Y(III) – XO, tóm tắt số kết thu được: - Phức hình thành nhanh môi trường từ axit yếu đến bazơ yếu -  max = 570 nm - Khoảng pH tối ưu từ 6,25  7,5 - Thành phần phức Y(III) – XO = 1:1 phức đơn nhân Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 54 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học - Hệ số hấp thụ phân tử = 63060 (theo Kama); = 61070 (theo phương pháp đường chuẩn) - Khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia (0,1  4).10-5M - Phương trình đường chuẩn: A = 0,0688 + 5,654.104C - Hằng số bền điều kiện:  = 13,631  0,1 - Hằng số cân tạo phức: KP = 3,14 PHẦN KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu tạo phức Y(III) với XO rút số kết luận sau : 1- Ytri có khả tạo phức màu đỏ tím đậm với xilen dacam, phức hình thành nhanh ổn định với thời gian khoảng (120 phút) 2- Phức hình thành môi trường từ axit yếu đến bazơ yếu, màu đậm pH = 6,25  7,5 có hấp thụ cực đại bước sóng 570 nm 3- Sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu độc lập (phương pháp hệ đồng phân tử, phương pháp tỉ số mol, phương pháp Staric – Bacbanel ), xác định phức có thành phần : 1, điều kiện nghiên cứu phức đơn nhân 4- Khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia rộng (1.10 -6  4.10-5) mol/l 5- Bằng phương pháp đường chuẩn phương pháp Kama xác định hệ số hấp thụ mol phân tử phức :  = (6,1   = (6,3  0,04) 104 (phương pháp đường chuẩn) 0,4) 104 (phương pháp Kama) Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 55 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học 6- Đã thiết lập phương trình chế tạo phức Ytri với xilen dacam Những liệu thực nghiệm cho thấy : - Dạng ytri vào phức Y+3 - Dạng xilen da cam vào phức H2R4- Phương trình tạo phức : Y3+ + H2R4-  Y(HR)2- + H+ Phức có công thức [Y(HR)]27- Đã xác định thông số quan trọng phức Y(III) – XO - Hằng số cân tạo phức KP = 3,14  0,02 - Hằng số bền điều kiện lg  = 13,631  0,1 TÀI LIỆU THAM KHẢO N.X Acmetop Hóa vô cơ, phần II (tài liệu dịch), NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp – Hà Nội, 1976 A.K Babko Phân tích trắc quang, tập 1,2 NXB Giáo dục , 1975 F Cotton – G Wilkison Cơ sở hóa học vô phần II, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp (tài liệu dịch), 1984 Hồ Viết Quý Phức chất hóa học NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 Hồ Viết Quý Các phương pháp phân tích quang học hóa học NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 1999 Nguyễn Chiêu Quán Luận án tiến sĩ: Phức hỗn hợp Scalđi – Ytri – Lantan với alizarin S kim loại kiềm thổ, 1987 Trần Công Việt Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu hình thành chiết phức đa phối số nguyên tố đất với PAR – axit axetic dẫn xuất clo nó, 1993 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 56 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội Khoa Hóa học Nekraxôp H.C Giáo trình hóa học đại cương (tài liệu dịch) Tập thể CBGV Hóa vô – trường ĐHSP HN, 1962 106 nguyên tố hóa học Lê Kim Long Hoàng Luận (dịch) Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 57 - Nguyễn Thị [...]... ưu để nghiên cứu định lượng phức Y (III) – XO là sau thời gian chuẩn bị xong khoảng 20 phút III.1.4 Các phương pháp xác định thành phần của phức Để có các dãy số định lượng của sự tạo phức, chúng tôi tiến hành xác định thành phần của phức theo phương pháp hay dùng: - Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) - Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi một hợp phần) - Phương pháp. .. diễn phương pháp tỉ số mol với nồng độ của Y(III) cố định (CY(III) = 2.10-5M) Từ kết quả của phương pháp tỉ số mol cho khi nồng độ của XO tăng thì mật độ quang của phức tăng , đến nồng độ là 2.10 -5 M thì mật độ quang của phức hầu như tăng không đáng kể, điều đó chứng tỏ đã có sự tạo phức hoàn toàn giữa Y(III) – XO trong phức là 1:1 Tương tự như trên kết quả xác định tỉ lệ phức Y(III)/XO bằng phương. .. sự dịch chuyển bước sóng  = 578 – 570 = 8nm - Có sự tăng mật độ quang  A = 0,670 – 0,238 = 0,432 Đã có sự tạo phức giữa Y(III) – XO max  570nm đo trên máy GENESYS - max  570nm đo trên máy JASCO- V- 530- UV/VIS Spectrophotometer - Có sự hình thành phức Y(III) – XO III.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức Y (III) – XO Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH (nồng độ ion H+ ) đến sự tạo phức của. .. diễn phương pháp tỉ số mol với nồng độ của XO cố định (CXO = 2.10-5M) Từ kết quả của phương pháp tỉ số mol cho khi nồng độ của Y(III) tăng thì mật độ quang của phức tăng, đến nồng độ là 2.10 -5M thì mật độ quang của phức hầu như không thay đổi, điều đó chứng tỏ đã có sự tạo phức hoàn toàn giữa XO với Y(III), chúng tôi dự đoán tỉ lệ giữa XO với Y(III) trong phức là 1:1 Với 2 dãy thí nghiệm Khi cố... không cao do vậy khả năng tạo phức đơn của Y (III) là tương đối Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 11 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học rõ nét song khả năng tạo phức đa ligan của Y (III) nhìn chung hiệu ứng là không lớn, Từ những vấn đề nêu trên dẫn đến hướng nghiên cứu để nâng cao độ chọn lọc của thuốc thử tạo phức mà với ytri là nghiên cứu sự tạo phức hỗn hợp I.2 Xilen... Phương pháp Staric – Bacbanel (phương pháp hiệu suất tương đối) Căn cứ vào các điều kiện tạo phức ở trên khi nghiên cứu các phương pháp xác định thành phần của phức Y(III) – XO chúng tôi tiến hành thực nghiệm ở giá trị pH = 6,5; lực ion  = 0,1 ; đo mật độ quang của phức sau khi chuẩn bị xong là 10 phút ở bước sóng 570 nm Để đảm bảo tính chính xác và khách quan ở mỗi phương pháp chúng tôi điều tiến hành... XO:Y(III)= 1:1 III.1.4.2 Phương pháp hệ đồng phân tử mol Để có cơ sở kết luận chắc chắn chúng tôi tiến hành xác định tỉ lệ XO: Y(III) bằng phương pháp thứ hai độc lập với phương pháp trên đó là phương pháp hệ đồng phân tử mol Để xây dựng đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang A của phức phụ thuộc vào CY(III):CXO khi tổng (CY(III) + CXO) hằng định chúng tôi làm hai dãy thí nghiệm với tổng nồng độ (CY(III)... Kết quả nghiên cứu Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian Thời gian (phút) 5 10 15 20 23 36 A 0,59 0,612 0,645 0,652 0,655 0,657 Thời gian (phút) 45 50 55 60 70 80 A 0,658 0,658 0,661 0,660 0,659 0,659 Hình 3.3 Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 32 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Kết quả khảo sát cho thấy phức của Y... Nhận thấy màu của các dung dịch có chưa Y (III) và XO đậm màu hơn với màu của dung dịch XO tương ứng Đã có sự tạo phức giữa Y (III) với XO III.1.1 Phổ hấp thụ electron của phức Y(III) – XO III.1.1.1 Phổ hấp thụ electron của xilen da cam Để chụp phổ hấp thụ của thuốc thử XO chúng tôi làm thí nghiệm sau: Lấy 0,5 ml NaClO4 2M; thêm 0,1 ml XO 10-3M chỉnh pH = 6,5 rồi định mức đến vạch 10 ml bằng nước pH... , phương pháp đường thẳng Asmut , phương pháp Staric Bacbanel…, tùy theo từng l oại phức chất mà ta sử dụng phương pháp nào Trong luận văn này , chúng tôi sử dụng phương pháp tỉ số mol , phương pháp hệ đồng phân tử mol , phương pháp chuyển dị ch cân bằng , phương pháp Staric- Bacbanel để xác đị nh thành phần của phức chất đơn Y(III) – XO I.3.1 Phương pháp tỉ số mol Phương ... phần phức theo phương pháp hay dùng: - Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) - Phương pháp hệ đồng phân tử (phương pháp biến đổi hợp phần) - Phương pháp Staric – Bacbanel (phương. .. Hà Nội Khoa Hóa học Lời cảm ơn Khóa luận tốt nghiệp với đề tài Nghiên cứu tạo phức Y(III) với xilen da cam phương pháp trắc quang hoàn thành với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ... Hà Nội Khoa Hóa học LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp với đề tài Nghiên cứu tạo phức Y(III) với xilen da cam phương pháp trắc quang hoàn thành với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ