Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC ------------------------------0O0------------------------------ TRƯƠNG THỊ BÌNH GIANG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA KẼM (II) VỚI XILEN DA CAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG, ỨNG DỤNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM TRONG DƯỢC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH : HÓA HỌC PHÂN TÍCH VINH - 2010 Trương Thị Bình Giang Lớp 47A - Hóa Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích Lời cảm ơn Khoá luận được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hoá phân tích – Khoa Hoá , Trung tâm Kiểm định An toàn Thực phẩm và Môi trường - Trường Đại Học Vinh. Để hoàn thành được khoá luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến :Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa đã giao đề tài tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để hoàn thành khoá luận. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Hoá, cùng các thầy cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm Hoá Phân tích,Trung tâm Kiểm định An toàn Thực phẩm và Môi trường đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi, cung cấp hoá chất, dụng cụ, thiết bị dùng cho khoá luận. Cuối cùng tôi chân thành cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành khoá luận. Vinh, tháng 5 năm 2010 Trương Thị Bình Giang Lớp 47A - Hóa Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích Trương Thị Bình Giang MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU…………………………………….………………… ……………… 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN… ………………………………… ……… .… .3 1.1Giới thiệu về nguyên tố kẽm………………………………….…… …………3 1.1.1 Vị trí, cấu tạo và tính chất kẽm…………………… ……… ….…… .…3 1.1.2. Tính chất Vật lí……………… …………………….……………… .4 1.1.3 Tính chất Hóa học……………… …………….………………….…… 4 1.1.4 Các phản ứng của ion Zn 2+ ……………………………….………………5 1.1.5 Các phản ứng tạo phức của kẽm……………… …….… ……………. 7 1.1.6 Một số phương pháp xác định kẽm …………….…… …………… .9 1.1.6.1 Phương pháp trắc quang và phương pháp chiết - trắc quang….….… 9 1.1.6.2 Phương pháp chuẩn độ trắc quang…………….… ………… … .11 1.1.6.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ ngọn lửa………………….……….12 1.1.6.4. Các phương pháp khác………………………………………………12 1.2. Thuốc thử xilen da cam (XO) và ứng dụng….….… ……… .………… .13 1.2.1. Tính chất của xilen da cam…………………………… ……………….13 1.2.2. Khả năng tạo phức của XO…………………………… ………….……15 1.2.3 Ứng dụng của xilen da cam…………………………….….…………….16 1.3. Các bước nghiên cứu phức màu dùng trong phân tích trắc quang….….……17 1.3.1. Nghiên cứu sự tạo phức…………………………….……….….……… 17 1.3.2. Khảo sát các điều kiện tạo phức tối ưu……… ………………. ……… 18 Trương Thị Bình Giang Lớp 47A - Hóa Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích 1.3.2.1. Khảo sát khoảng thời gian tối ưu………………….… …….………18 1.3.2.2. Khảo sát pH tối ưu………………………………………………….19 1 3.2.3. Khảo sát nồng độ thuốc thử và ion kim loại tối ưu…………….… 20 1.3.2.4. Khảo sát nhiệt độ tối ưu…….………… …… .……………………21 1.3.2.5. Khảo sát lực ion…………………………….……… ………… …21 1.3.2.6. Khảo sát môi trường ion…… …………………………………… 21 1.4. Các phương pháp nghiên cứu phức màu…………… ……………….……21 1.4.1. Phương pháp trắc quang……………………… … .…………………21 1.4.2. Phương pháp chiết- trắc quang…………………….………………….22 1.5. Các phương pháp xác định thành phần phức trong dung dịch……….……23 1.5.1. Phương pháp tỉ số mol………………….…….……….……………….23 1.5.2. Phương pháp hệ đồng phân tử mol………….…………………………24 1.6. Các phương pháp định lượng trong phân tích trắc quang…… ……………… 26 1.6.1. Phương pháp đường chuẩn ……………………….….……………………… 26 1.6.2. Phương pháp thêm…………………………………… …………… ….27 1.6.3. Phương pháp vi sai……………………………………………… … …28 1.7. Phương pháp thống kê xử lí số liệu thực nghiệm… … …………… … .29 1.7.1. Xử lí kết quả phân tích…………………………….…… ………… ….29 1.7.2. Xử lí thống kê các đường chuẩn…………………….……………… ….30 1.7.3. Kiểm tra kết quả nghiên cứu bằng phân tích mẫu chuẩn… …….…… .32 Chương 2: Kỹ thuật thực nghiệm……………………………….…………… 33 2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu……………………….…………………… 33 2.1.1. Dụng cụ …………………………………… .…….……………… .33 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu………………………….……… …… …….33 2.2. Pha chế hóa chất…………………………… ………….………….… 33 Trương Thị Bình Giang Lớp 47A - Hóa Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích 2.2.1. Pha chế dung dịch Zn(II)10 -3 M………….………………… ……… 33 2.2.2. Pha chế dung dịch xilen da cam 10 -3 M…………….………………… .34 2.2.3 .Pha chế dung dịch đệm axetat (pH = 5,9)……….…………………… .34 2.2.4 .Pha chế dung dịch hóa chất khác……………… …………………… .34 2.3. Cách tiến hành thí nghiệm…………………….….…………….………… 34 2.3.1. Dung dịch so sánh XO……………… … ……………………………34 2.3.2 Dung dịch các phức Zn(II) - XO…… …….…………….…………….35 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu….………….…………………….………… 35 2.4. Xử lí các kết quả thực nghiệm……………….……….……………… …………… 35 Chương 3: Kết quả thực nghiệm và thảo luận….…… .……….…………….36 3.1. Nghiên cứu điều kiện tạo phức của Zn(II) với XO….…… …… ……… 36 3.1.1.Phổ hấp thụ của XO…………… ………… ………………… …… .36 3.1.2. Hiệu ứng tạo phức giữa Zn(II) với XO…… .…………………………37 3.1.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian………………… .38 3.1.4. Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành phức Zn(II) - XO…….…… …39 3.1.5 Ảnh hưởng của môi trường đệm axetat đến sự hình thành phức Zn(II) - XO 40 3.1.6. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử XO trong dung dịch so sánh…………………………………………………………………… 42 3.1.7 Ảnh hưởng của lực ion (µ) của dung dịch……… ………….……… .43 3.2. Xác định thành phần phức Zn(II) - XO….…………… ………………… .44 3.2.1. Phương pháp tỉ số mol…………………………… … ……………… 44 3.2.2. Phương pháp hệ đồng phân tử mol.……………… …….…………… 47 3.3. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức và xác định hàm lượng kẽm trong mẫu nhân tạo.……….……49 3.3.1. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào Trương Thị Bình Giang Lớp 47A - Hóa Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích nồng độ của phức……………………………………………………………… .49 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion đến sự tạo phức Zn(II) - XO và xác định kẽm trong mẫu nhân tạo……………………… … ………… …… 54 3.3.2.1. Ảnh hưởng của ion Ca 2+ , Mg 2+ ………………… …………….… 54 3.3.2.2. Chế hóa và định lượng kẽm trong mẫu nhân tạo…….….…………56 3.4. Áp dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lượng kẽm trong thuốc kem kẽm oxyd 10% bằng phương pháp trắc quang………….……………59 KẾT LUẬN ………………………….……………………….……… .………62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………… … ……………… 63 Trương Thị Bình Giang Lớp 47A - Hóa Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và các ngành công nghiệp, ngày càng nhiều sản phẩm mới ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của sản xuất và ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống. Kẽm là một nguyên tố có tầm quan trọng đối với nhiều ngành khoa học, ngành công nghiệp và được chú ý, nghiên cứu từ lâu. Trong thiên nhiên kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến với trữ lượng trong vỏ quả đất là 1,5.10 -3 %. Những khoáng vật chính của kẽm là sphalerit ( ZnS), calamine ( ZnCO 3 ). Kẽm còn có một lượng đáng kể trong thực vật và động vật, cơ thể người chứa đến 0,001% kẽm. Kẽm có trong enzim cacbanhiđrazơ là chất xúc tác quá trình phân hủy của hiđro cacbonat ở trong máu và do đó đảm bảo tốc độ cần thiết cho quá trình hô hấp và trao đổi khí. Kẽm có trong insulin là hocmôn có vai trò điều chỉnh đường trong máu. Kẽm và các hợp chất của nó được ứng dụng nhiều nhiều lĩnh vực, gần một nửa lượng kẽm được sản xuất hàng năm trên thế giới được dùng để mạ kim loại, điều chế hợp kim. Những năm gần đây, những kết cấu để khởi động tên lửa cũng được mạ kẽm, kẽm còn được dùng để sản xuất pin khô, làm chất màu vô cơ, trong sản xuất giấy da cừu… Một số hợp chất của kẽm còn được dùng trong y khoa như ZnO dùng làm thuốc giảm đau dây thần kinh, chữa eczema, chữa ngứa. ZnSO 4 được dùng làm thuốc gây nôn, thuốc sát trùng, dung dịch 0,1 0,5% làm thuốc nhỏ mắt chữa đau kết mạc. Với tầm quan trọng như vậy nên việc nghiên cứu xác định kẽm không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn. Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định kẽm bằng các phương pháp khác nhau trong các đối tượng phân tích như trong mỹ dược phẩm, thực phẩm, nước, insulin… . Có nhiều phương pháp để xác định kẽm, tuy nhiên tùy từng loại mẫu mà người ta sử dụng các phương pháp khác nhau như: phương pháp phân tích thể tích, phương pháp trọng lượng, phương pháp trắc quang, chiết trắc quang và một số phương pháp hóa lí khác. Trong đó phương pháp trắc quang thường được sử dụng bởi có những đặc điểm nổi trội như: có độ lặp lại của phép đo Trương Thị Bình Giang Lớp 47A – Hóa 1 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích cao, độ chính xác và độ nhạy đạt yêu cầu phân tích, bên cạnh đó phương pháp này máy móc không quá đắt tiền, dễ bảo quản, dễ sử dụng, cho giá thành rẻ phù hợp yêu cầu cũng như điều kiện của các phòng thí nghiệm trong nước ta hiện nay. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức của kẽm (II) với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang, ứng dụng xác định hàm lượng kẽm trong dược phẩm” để làm luận văn tốt nghiệp của mình. Thực hiện đề tài này chúng tôi giải quyết các nhiệm vụ sau: 1. Nghiên cứu sự tạo phức Zn(II) - XO • Tìm các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức. • Xác định thành phần phức bằng các phương pháp độc lập khác nhau. 2. Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức. 3. Xác định hàm lượng Zn 2+ trong mẫu nhân tạo. Ứng dụng định lượng kẽm trong thuốc mỡ ZnO 10% do Công ty Cổ phần dược phẩm Hà Tây sản xuất. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Trương Thị Bình Giang Lớp 47A – Hóa 2 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ KẼM. 1.1.1. Vị trí, cấu tạo và tính chất kẽm. [1] Kẽm là nguyên tố ở ô 82 trong bảng HTTH. Kí hiệu: Zn. Số thứ tự: 30. Khối lượng nguyên tử: 65,37. Cấu hình electron: [Ar] 3d 10 4s 2 . +) Bán kính nguyên tử (A 0 ): 1,39. +) Bán kính ion Zn 2+ ( A 0 ); 0,83. +) Độ âm điện Pauling: 1,8. +) Thế điện cực tiêu chuẩn (V) Zn 2+ / Zn = - 0,763. +) Năng lượng ion hóa: Mức năng lượng ion hóa I 1 I 2 I 3 Năng lượng ion hóa (eV) 9,39 17,96 39,70 Do năng lượng ion hóa thứ ba tương đối lớn, vì thế trạng thái oxi hóa +2 đặc trưng đối với kẽm. Kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến trong thiên nhiên, trữ lượng kẽm trong vỏ trái đất là 1,5.10 -3 % tổng số nguyên tử. 1.1.2. Tính chất vật lí [1], [6]. Kẽm là một kim loại màu trắng xanh nhạt, ở nhiệt độ thường giòn nhưng khi nấu đến 100 150 o C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, kéo dài. Trong không khí ẩm, nó bị phủ một lớp oxit và mất ánh kim. Dưới đây là một vài thông số vật lí của kẽm: Trương Thị Bình Giang Lớp 47A – Hóa 3 Khóa luận tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích • Khối lượng riêng ( g/cm 3 ): 7,13. • Nhiệt độ nóng chảy ( o C): 419. • Nhiệt độ sôi ( o C) : 907. • Độ dẫn điện (Hg = 1): 16. 1.1.3. Tính chất Hóa học của kẽm. [6], [8]. Kẽm là kim loại tương đối hoạt động, song ở nhiệt độ thường kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo vệ. Trong bảng thứ tự cường độ, kẽm đứng giữa magiê và sắt: Hệ thống Mg 2+ / Mg Zn 2+ / Zn Fe 2+ / Fe E 0 ( Vôn) -1,10 - 0,763 - 0,44 Khi tác dụng với HCl và H 2 SO 4 loãng nó sẽ đẩy H 2 ra và tạo thành những muối tương ứng: Zn + 2H 2 O + 2H 3 O + = [Zn(H 2 O) 4 ] 2+ + H 2 Hidro sẽ thoát ra mãnh liệt khi cho kẽm tác dụng với dung dich kiềm: Zn + 2H 2 O + 2OH - = [Zn(OH) 4 ] 2- + H 2 Kẽm không chỉ tan trong dung dịch kiềm mạnh mà còn ngay cả trong dung dịch NH 3 : Zn + 2H 2 O + 4NH 3 = [Zn(NH 3 )](OH) 2 + H 2 Khi hòa tan kẽm trong axit sunfuric đậm đặc và axit nitric ta sẽ được các muối tương ứng và các sản phẩm khác nhau của sự khử: Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Axit nitric loãng bị khử đến NH 3: 4Zn + 10HNO 3loãng = 4Zn(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O Nếu nồng độ đặc hơn thì có N 2 O hay NO thoát ra: Trương Thị Bình Giang Lớp 47A – Hóa 4 . THỊ BÌNH GIANG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA KẼM (II) VỚI XILEN DA CAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG, ỨNG DỤNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM TRONG DƯỢC PHẨM KHÓA LUẬN. chọn đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức của kẽm (II) với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang, ứng dụng xác định hàm lượng kẽm trong dược phẩm để làm