Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang
1
MỤC LỤC
Trang phụ bìa .............................................................................................................. i
Lời cam ñoan.............................................................................................................. ii
Lời cảm ơn ................................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. 1
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU................................................................. 3
MỞ ðẦU ................................................................................................................... 4
1. Lí do chọn ñề tài..................................................................................................... 4
2. Nhiệm vụ................................................................................................................ 5
3. ðối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 5
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 5
5. Lĩnh vực nghiên cứu ............................................................................................... 5
6. Lịch sử nghiên cứu ................................................................................................. 5
chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut ............................................................................... 6
1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut [4, 10]............................... 6
1.1.2. Tính chất của Bitmut [4, 10] ...................................................................... 7
1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác ñịnh Bitmut [10] .............. 9
1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bitmut với thuốc thử PAR .............................. 9
1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bimut với các thuốc thử khác ....................... 10
1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut [10] ............................................................ 13
1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng [3, 9].............................................. 14
1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO) ............................................................ 14
1.2.2. Khả năng tạo phức của XO ...................................................................... 15
1.2.3. Ứng dụng của XO.................................................................................... 15
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
2
chương 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] ............................................... 17
2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần của phức .................... 17
2.1.1.1. Phương pháp tỉ số mol....................................................................... 17
2.1.1.2. Phương pháp ñồng phân tử gam ........................................................ 18
2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel)......................... 19
2.1.2. Phương pháp Komar xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức ......... 21
2.2. Kĩ thuật thực nghiệm ......................................................................................... 23
2.2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ................................................................ 23
2.2.2. Hóa chất .................................................................................................. 23
2.2.3. Cách tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 23
chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Bi(III) - XO................................................ 25
3.2. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức Bi(III) - XO vào thời gian ....................... 26
3.3. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức Bi(III) - XO vào pH ................................ 27
3.4. Xác ñịnh thành phần của phức Bi(III)- XO ........................................................ 28
3.4.1. Phương pháp tỉ số mol ............................................................................. 28
3.4.2. Phương pháp hệ ñồng phân tử gam .......................................................... 29
3.4.3. Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel) ............................... 30
3.5. Phương trình ñường chuẩn của phức Bi(III)-XO................................................ 32
3.6. Xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của của phức Bi(III)-XO ........................... 33
3.6.1. Theo phương pháp Komar ....................................................................... 33
3.6.2. Theo phương pháp thực nghiệm............................................................... 34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 36
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
3
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Danh mục các bảng biểu:
Bảng 3.1. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng.............................................. 25
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào thời gian. ................................................ 27
Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào pH ......................................................... 28
Bảng 3.4. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào nồng ñộ của XO..................................... 29
Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào VBi(III) và VXO......................................... 30
Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CXO ......................................................... 31
Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) (phương pháp hiệu suất tương ñối) 31
Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) (ñường chuẩn) .............................. 32
Bảng 3.9. Kết quả xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức
Bi(III)- XO theo phương pháp Komar .............................................................. 34
Bảng 3.10. Kết quả xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của dung dịch phức Bi(III)XO theo phương pháp thực nghiệm .................................................................. 34
Danh mục các hình vẽ:
Hình 2.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR) ............................... 17
Hình 2.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ A vào VM/(VR+VM) ........................ 18
Hình 2.3. ðường cong hiệu suất tương ñối ............................................................... 20
Hình 3.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng ...................... 26
Hình 3.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào thời gian. ....................... 27
Hình 3.3. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào pH. ................................ 28
Hình 3.4. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào VXO/VBi ......................... 29
Hình 3.5. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào VBi(III)/(VXO+VBi(III)) ....... 30
Hình 3.6. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CXO vào A/Agh ........................................ 31
Hình 3.7. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CBi(III) vào A/Agh ..................................... 32
Hình 3.8. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) ............................. 33
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
4
MỞ ðẦU
1. Lí do chọn ñề tài
Bitmut là nguyên tố tương ñối phổ biến trong tự nhiên (chiếm 2.10-6 % các
nguyên tố trong vỏ trái ñất). Ngày nay, Bitmut ñược ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực như: y học, mỹ phẫm, sản xuất gang thép, gốm sứ, dùng làm chất xúc tác, dùng
trong các que hàn, …
ðặc biệt trong những năm ñầu thập niên 90, các nghiên cứu ñã ñánh giá Bitmut có
thể thay thế ñược chì trong nhiều ứng dụng vì tính không ñộc hại của nó. ðây chính là
phát hiện quan trọng vừa ñáp ứng ñược nhu cầu của con người vừa hạn chế gây ô
nhiễm môi trường do những tác hại của chì gây ra. Chính vì thế mà vai trò của nó ngày
càng ñược nâng cao.
Bên cạnh ñó Bitmut là nguyên tố có chu kì bán rã rất dài. Theo phân rã alpha của
Bi209 là 1,9.1019 năm, ñiều này có nghĩa là bitmut là một chất phóng xạ rất chậm, với
chu kỳ bán rã gấp cả hàng tỷ lần tuổi vũ trụ. Do chu kỳ bán rã quá lớn, Bitmut có thể
coi là ổn ñịnh và không phóng xạ. Bitmut cũng là chất tương ñối bền về mặt hóa học
nên càng ngày phạm vi ứng dụng của Bitmut càng ñược mở rộng. Chính vì thế mà
Bitmut là ñối tượng của nhiều công trình nghiên cứu với nhiều lĩnh vực và mục ñích
khác nhau. Nghiên cứu phức chất của Bitmut với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp
trắc quang là một trong những phương pháp cho phép xác ñịnh Bitmut với ñộ nhạy, ñộ
chính xác và ñộ chọn lọc cao, thực hiện ñược nhanh, thuận lợi, thiết bị ñơn giản và dễ
tự ñộng hóa. Cùng với Bitmut thì Xilen da cam ñược ñánh giá là thuốc thử phổ biến
dùng ñể xác ñịnh kim loại. ðiều ñáng quan tâm là hai chất này có thể tạo phức màu ñỏ
bền và ñã ñược ứng dụng dùng ñể xác ñịnh Bitmut với ñộ chính xác cao.
Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi ñã chọn ñề tài: “Nghiên cứu sự tạo phức
giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang”.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
5
2. Nhiệm vụ
Trong ñề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu các vấn ñề sau:
- Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III)- XO, xác ñịnh ñiều kiện tạo phức tối ưu cho
việc hình thành phức.
- Xác ñịnh thành phần của phức trong hệ Bi(III)- XO.
- Xác ñịnh phương trình ñường chuẩn và hệ số hấp thụ phân tử gam của phức
Bi(III)- XO.
3. ðối tượng nghiên cứu: phức Bi(III)- XO
4. Phương pháp nghiên cứu
-
Nghiên cứu giáo trình
-
Tự nghiên cứu
-
Thực hành thí nghiệm
-
Xử lí số liệu theo phương pháp thống kê toán học
5. Lĩnh vực nghiên cứu: Ứng dụng triển khai
6. Lịch sử nghiên cứu
Trước ñây ñã có nhiều ñề tài nghiên cứu về vấn ñề này và ñã ñạt ñược những kết
quả quan trọng: tìm λ tối ưu , hệ số ε , với một số kết quả khác.
ðề tài này chúng tôi cũng nghiên cứu sự tạo phức của Bi(III) với XO nhằm khẳng
ñịnh lại những kết quả ñó. Mặt khác có thể tìm ra những kết quả mới phù hợp hơn.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
6
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut
1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut [4, 10]
Bitmut là kim loại thuộc nhóm VA, chu kì 6 trong bảng hệ thống tuần hoàn
Kí hiệu: Bi
Z = 83
Phân loại
kim loại yếu
Khối lượng nguyên tử
208,98040 ñ.v.C
Bán kính nguyên tử (calc.) 160 pm
Bán kính cộng hoá trị
146 pm
Cấu hình electron
[Xe]4 f 145 d 106 s 26 p 3
e- trên mức năng lượng
2, 8, 18, 32, 18, 5
Năng lượng ion hóa:
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
7
Mức năng lượng ion hóa
I1
I2
I3
I4
I5
Năng lượng ion hoá (eV)
8,0
16,6
25,4
45,1
55,7
So với I1, I2, I3, thì I4, I5 có giá trị rất lớn nên dễ dàng bức 3e ra khỏi nguyên tử,
do ñó Bitmut tồn tại ở dạng số oxi hóa +3.
Trạng thái tự nhiên: Bitmut có tương ñối phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 2.10-6
% trong tổng số nguyên tử của vỏ trái ñất. Nó tồn tại chủ yếu dưới dạng khoáng vật
sunfua (Bi2S3). Ngoài ra nó thường nằm lẫn trong khoáng vật với các kim loại khác.
1.1.2. Tính chất của Bitmut [4, 10]
- Tính chất vật lý
Bitmut giòn, dễ chảy, kết tinh màu trắng ánh hồng và các vết xỉn óng ánh nhiều
màu.
Trong số các kim loại nặng, bitmut là bất thường do ñộ ñộc tính của nó thấp hơn
nhiều so với của các nguyên tố kề cận trong bảng tuần hoàn như Chì, Tali và Antimon.
Thông thường, nó cũng ñược coi là nguyên tố có ñồng vị ổn ñịnh nặng nhất, nhưng
hiện nay người ta ñã biết rằng ñiều này không hoàn toàn ñúng. Không có kim loại nào
là nghịch từ tự nhiên nhiều hơn Bitmut. Trong số các kim loại, nó có ñộ dẫn nhiệt kém,
chỉ hơn thủy ngân.
Phân tử ở dạng hơi của Bitmut gồm 4 nguyên tử. Ở 20000C, trong phân tử Bitmut
có cân bằng:
Bi4
2Bi2
4Bi
Khi nhiệt ñộ lớn hơn 2000oC chỉ có phân tử 1 nguyên tử.
Một số thông tin về Bi:
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
8
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất
rắn
Bề ngoài
trắng ánh hồng
Cấu trúc tinh thể
hình hộp mặt thoi
Khối lượng riêng, ðộ cứng 9.780 kg/m³, 2,25
ðiểm nóng chảy
544,7 K (520,7 °F )
ðiểm sôi
1.837 K (2.847 °F)
Trạng thái trật tự từ
nghịch từ
Thể tích phân tử
21,31 × 10-6 m³/mol
Nhiệt bay hơi
151 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy
11,3 kJ/mol
Áp suất hơi
100.000 Pa tại 1.835 K
Vận tốc âm thanh
1.790 m/s tại r.t K
ðộ âm ñiện
2,02 ( thang Pauling )
Nhiệt dung riêng
25,52 J/(kg·K)
ðộ dẫn ñiện
7,752x105 /Ω·m
ðộ dẫn nhiệt
7,97 W/(m·K)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
9
- Tính chất hóa học
Bitmut là nguyên tố bền cuối cùng trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác, Bitmut tương tác tạo
nên Bitmutua, bị axit phân hủy dễ dàng:
Bi + Mg
→
Mg3Bi2
Với các kim loại còn lại chúng tạo nên hợp kim
Bi không tan trong HCl, nhưng tan trong HNO3, H2SO4 loãng, bị thụ ñộng trong
HNO3 ñặc:
Bi + HNO3
→
Bi(NO3)3 + NO + H2O
2Bi + 6H2SO4
→
Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Tác dụng với halogen:
2Bi + 5F2
2Bi + 3E2
→
→ 2BiF5
2BiE3
Với E: Cl, Br, I
Tác dụng với oxi: Bitmut cháy với ngọn lửa màu xanh lam và oxit của nó tạo ra
khói màu vàng.
4Bi + 3O2
→
2Bi2O3
Bi + 3HCl(ñ) + HNO3(ñ)
→
BiCl3 + NO + 2H2O
Tác dụng với cường thủy:
1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác ñịnh Bitmut [10]
1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bitmut với thuốc thử PAR
Theo các tài liệu mà chúng tôi thống kê, các thông số về phức Bi(III)- PAR
ñược trình bày trong bảng sau:
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
10
Ion
pHtu
λmax(nm)
Bi3+
3,0 ÷ 4,0
6,0 ÷ 6,5
2,8 ÷ 4,0
6,0 ÷ 6,7
0,0 ÷ 3,5
3,5 ÷ 5,0
2,8 ÷ 4,0
5,8 ÷ 6,7
530
540
520
540
515
520
520
535
ε.104
1,54 ± 0,04
2,98 ± 0,10
0,78 ± 0,10
2,84 ± 0,02
1,07
1,35 ± 0,04
2,85 ± 0,02
lgβ
Bi:R
18,2
17,2
17,47 ± 0,37
36,81 ± 0,19
1:1
1:2
1:1
1:2
1:1
1:1
1:1
1:2
Các tham số ñịnh lượng về phức ñơn ligan Bi(III)- PAR trong các công trình là
không giống nhau, ñặc biệt là các giá trị λ max , ε hoặc chưa ñầy ñủ về giá trị hằng số
bền.
1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bimut với các thuốc thử khác
Bitmut có khả năng tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau.
Theo ðặng Xuân Thư, Lisicki N.M và các cộng sự, Bimut có khả năng tạo phức màu da
cam với iotdua ở λmax = 460 nm ,trong môi trường H2SO4 0,5M.
Zhang .G với các cộng sự ñã sử dụng phản ứng màu với iotdua và phản ứng tạo
phức liên hợp giữa ion Bi3+ - I- với các phẩm nhuộm chứa Nitơ hay Bi3+ - I- Rodamine- 6G hay khi có mặt chất hoạt ñộng bề mặt như gomarabic. Phức tạo thành
có hệ số hấp thụ phân tử gam ε = 6,9.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm hoặc rượu
polivinylic, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử
ε
= 6,9.105 l.mol-1.cm-1 ở
λmax = 564 nm.
Bitmut còn có khả năng tạo phức với Tribrommochloro phosphonazo (TBCPA) ở
pH = 2,4 trong môi trường KNO3 và HNO3, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử
ε
= 1,05.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 640 nm
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
11
Theo Lisicki N.M. và các cộng sự, Bimut tạo phức vơi thioure trong môi trường
axit phức màu vàng có tỉ lệ 1 : 3 ở λmax = 460 nm, việc xác ñịnh Bimut bằng thioure
không bị cản trở khi có mặt Pb ñến 1%, Zn, Cd, Co, Ni, Cu, As, và Sn ñến 0,1%.
Bitmut tạo ñược nhiều phức vòng càng với các thuốc thử hữu cơ, nhất là khả năng
tạo phức trong môi trường axit mạnh cho phép xác ñịnh chọn lọc Bitmut khi có mặt các
cation khác bằng phương pháp trắc quang, chiếc trắc quang hay chuẩn ñộ trắc quang.
Có thể chia các thuốc thử hữu cơ tạo phản ứng màu với Bitmut thành 3 loại:
* Khả năng tạo phức với nhóm hợp chất màu azo
Subrahmnyam, Eshwar, ñã nghiên cứu khả năng tạo phức giữa Bi(III) với 1- (2pyridylazo)- 2 Napthol (PAN) theo tỉ lệ 1 : 1 trong môi trường HNO3 pH = 3,2 ÷ 3,6 có
hệ số hấp thụ phân tử
ε
= 1,37.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm.
Subrahmnyam và các cộng sự, ñã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAN- Bi(III)SCN bằng dung môi metyl isobutyl xeton trong môi trường HNO3 0,02M phức cho
màu bền trong 15 giờ, hệ số hấp thụ phân tử
ε
= 1,88.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm.
Có thể xác ñịnh ñược từ lượng lớn các ion cản, nhưng không xác ñịnh ñược khi có mặt
CuSO4, CoSO4 hay EDTA. Ngoài ra phức PAN-Bi(III)- SCN còn có thể chiết bằng
dung môi tributyl photphat (TBP) trong môi trường axit.
Lê Thị Thanh Thảo ñã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAR- Bi(III)- SCN trong
dung môi rượu n-butylic bão hòa nước trong môi trường HNO3 (pH = 2,8 ÷ 3,2) phức
bền trong khoảng 3 giờ với hệ số hấp thụ phân tử
ε
= 3,38.104 l.mol-1.cm-1 ở
λmax = 520 nm.
Ngoài ra Bitmut còn tạo khá nhiều phức bền với các hợp chất màu azo trong vùng
axit mạnh có phức màu ñỏ, tím hoặc xanh như phức với 4- (4- nitrophenylazo)- 1, 2dioxibenzen (DHNAB) có màu ñỏ hoặc 4- (4- sulfophenylazo)- 1, 2- dioxibenzen
(DHSAB) có màu ñỏ vàng trong HNO3 0,1 M. Tơron (APANS) cũng cho phức màu ñỏ
vàng ở pH = 2 ÷ 3,…
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
12
Mặt khác , theo Salim R. và các cộng sự Bitmut cũng có khả năng tạo phức với
một số nhóm màu azo trong môi trường axit yếu, trung hay kiềm như: tạo phức màu ñỏ
với 2- (5- bromo- 2- pyridylazo)- 5- dimetylaminophenol (5- Br- PADAD) trong dung
dịch ñệm axetat pH= 4,16 có
ε
= 4,9.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 583 nm. Phức này bị
ảnh hưởng khi có mặt ion C2O42- còn các cation kim loại thường gặp ít gây ảnh hưởng
tới việc xác ñịnh Bitmut. Hoặc có thể tạo phức màu ñỏ ở pH = 7 với 2- (5- cacboxyl- 1,
3, 4- triazoylazo)- 5- dimetylaminophenol (CTZAPN) có hệ số hấp thụ phân tử
ε
= 5,13.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 540 nm.
* Khả năng tạo phức với nhóm hợp chất triphenyl metan
Bitmut tạo phức màu ñỏ vàng với 3, 3’-dibromsunfogalein ở pH = 2 ÷ 3, tạo phức
màu vàng xanh với metylen (3, 3’- bis-“(N, N- dicacboxymety aminometyl)timosunfophtalein, phức màu vàng da cam với pyragalol ñỏ, phức màu vàng với
pyrocatein tím trong HNO3 ở pH = 1 ÷ 3, phức màu hồng với oxihidroquinonsunfophtalein ở pH = 2,4 ÷ 3,0
Khả năng tạo phức của Bitmut với các hợp chất phtalein cũng ñã ñược nghiên
cứu. Bitmut tạo phức màu xanh với Gallein (4, 5- dioifluoretxein) hay màu ñỏ vàng với
2, 7- dioxifluoretxein trong môi trường axit có pH = 1 ÷ 4.
* Khả năng tạo phức với nhóm các thuốc thử chứa 1, 2 hoặc 3 vòng benzen
Bitmut tạo với Indoferon, với Dibromphenol indophenolcomplexan (DBPIP), với
Biclophenol indo-o-cresolcoplexan (DCPIC), hay Diclophenol indophenol complexan
(DCPIP) các phức màu tím ở pH = 3,3.
Bitmut tạo phức với metyl thymol xanh (MTB) tại λmax = 548 nm, cho phép ñịnh
lượng Bitmut trong các mẫu dược phẩm với giới hạn phát hiện 1,15 mg/l bằng phương
pháp trắc quang – dòng chảy.
ðặc biệt theo Zhu Z.C, Wang Y.C, Huang J.H , Bitmut tạo phức với Nitrozo- R và
tím tinh thể (CV) dưới dạng CV3RCV3BiR2 ở pH = 9,8, duy trì bằng ñệm amoni-
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
13
ammoniac ñược gia nhiệt trong 30 phút ở nhiệt ñộ 90 ÷ 950C. Phức có hệ số hấp thụ
phân tử lên tới
ε
= 3.109 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 600 nm.
1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut [10]
Oxyclorua bitmut ñược sử dụng nhiều trong mỹ phẩm. Subnitrat Bitmut và
subcacbonat bitmut ñược sử dụng trong y học. Subsalicylat Bitmut (Pepto-Bismol)
ñược dùng làm thuốc chống bệnh tiêu chảy.
Một số ứng dụng khác là: Nam châm vĩnh cửu mạnh có thể ñược làm ra từ hợp
kim bismanol (MnBi). Nhiều hợp kim của Bitmut có ñiểm nóng chảy thấp và ñược
dùng rộng rãi ñể phát hiện cháy và hệ ngăn chặn của các thiết bị an toàn cháy nổ.
Bitmut ñược dùng ñể sản xuất thép dễ uốn, dùng làm chất xúc tác trong sản xuất sợi
acrylic. Nó cũng dược dùng trong cặp nhiệt ñiện (Bitmut có ñộ âm ñiện cao nhất), vật
chuyên chở các nhiên liệu U235 hay U233 cho các lò phản ứng hạt nhân.
Bitmut cũng ñược dùng trong các que hàn. Một thực tế là Bitmut và nhiều hợp
kim của nó giãn nở ra khi chúng ñông ñặc lại làm cho chúng trở thành lý tưởng cho
mục ñích này.
Subnitrat Bitmut là thành phần của men gốm, nó tạo ra màu sắc óng ánh của sản
phẩm cuối cùng.
Bitmut ñôi khi ñược dùng trong sản xuất các viên ñạn. Ưu thế của nó so với chì là
nó không ñộc, vì thế nó là hợp pháp tại Anh ñể săn bắn các loại chim vùng ñầm lầy.
Những năm ñầu thập niên 1990, các nghiên cứu bắt ñầu ñánh giá Bitmut là sự
thay thế không ñộc hại cho chì trong nhiều ứng dụng: dùng trong các thiết bị chế biến
thực phẩm, một thành phần trong ñồng ñỏ, thành phần trong thép dễ cắt cho các chi tiết
có ñộ chính xác cao của máy móc, một thành phần của dầu hay mỡ bôi trơn. vật liệu
nặng thay chì trong các chì lưới của lưới ñánh cá.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
14
1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng [3, 9]
1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO)
Xilen da cam (XO) ñược tổng hợp ñầu tiên vào năm 1956, có công thức nguyên là
C31H32O13N2S, khối lượng phân tử là 672,67 ñvC, nóng chảy ở 1950C. Công thức cấu
tạo là:
HOOC
CH 2
N
HOOC
CH 2
CH 2
COOH
CH 2
COOH
N
CH 2
CH 2
HO
O
H 3C
CH 3
SO 3H
3,3-bis-[N,N-bis-(cacboxymetyl)amonimetyl]orthorezolsunfophtalein
Thường dùng XO ở ñạng muối Natri: C31H28O13N2SNa4, khối lượng phân tử là
760,59 ñvC. XO kết tinh là chất có màu nâu sẫm, ñễ tan trong nước dễ hút ẩm, không
tan trong rượu etylic.
XO là một axit sáu lần axit H6In (pK1= 1,15; pK2= 2,58; pK3= 3,23; pK4= 6,4;
pK5= 10,46; pK6= 12,8)
Trong dung dịch nước màu XO thay ñổi:
C ≥ 10-3:dung dịch có màu ñỏ
C <10-3: dung dịch có màu hồng
pH = 1 ÷ 5: dung dịch có màu vàng
pH > 7: dung dịch có màu ñỏ tím
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
15
Nồng ñộ càng cao, pH càng lớn thì cường ñộ màu càng lớn. Sự thay ñổi màu sắc
của XO ñược giải thích do sự tách H+ ở các vị trí khác nhau.
1.2.2. Khả năng tạo phức của XO
XO có khả năng tạo phức với nhiều kim loại, ñược chia làm 3 nhóm:
Nhóm 1: Kim loại bị thủy phân ở pH = 1 ÷ 6, tạo phức ở pH = 4 ÷ 6 như: Au, Ag,
Be, A, Se, Ga, In, Th(IV), Zr(IV), Hg, Sn(II,IV), Nb(III), Fe(III), …phản ứng xảy ra
chậm khi nung ñến 600C ñến 800C tốc ñộ phản ứng tăng.
Nhóm 2: Kim loại phản ứng với XO ở pH = 0 ÷ 6 nhưng thủy phân ở pH > 6
gồm: Cu(II), Mg, Zn, Hg(II), Pb(II), Mn(II), Fe(II), Ni(II),…
Nhóm 3: Kim loại phản ứng với XO ở pH > 6: Ca, Sr, Ba, Ra,…
Kim loại
pH
Môi rường
Sự chuyển màu
Th4+
1,7 ÷ 3,5
HNO3
ðỏ - vàng
Fe3+
1,0 ÷ 1,5
HNO3
Tím – xanh
Zr4+
1,7 ÷ 3,5
HNO3
ðỏ - vàng
In3+
3,0 ÷ 3,5
ðệm axetat
ðỏ - vàng
Hg2+, Tl3+
4,0 ÷ 5,0
ðệm axetat
ðỏ - vàng
Pb2+
5,0 ÷ 6,0
ðệm axetat
ðỏ - vàng
Cd2+, Fe2+
5,0 ÷ 6,0
ðệm axetat
Hồng - vàng
Zn2+
5,0 ÷ 6,0
ðệm axetat
ðỏ - vàng
1.2.3. Ứng dụng của XO
XO là thuốc thử truyền thống ñược sử dụng rộng rãi ñể xác ñịnh các kim loại
ðể xác ñịnh nhanh kẽm trong dược phẩm Karel.S and Ivan.J, ñã dùng XO và
xetylpiridinclorua. Dựa trên phản ứng màu của Zn2+ với XO, dùng xetylpiridinclorua
làm cation kim loại hoạt ñộng bề ñể xác ñịnh ñược tỉ lệ ion kim loại: thuốc thử, chất
hoạt ñộng bề mặt là 1: 2 : 4 ở pH = 5,0 ÷ 6,0, hình thành phức bậc 3, bước sóng hấp thụ
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
16
cực ñại λmax = 580 nm. Phản ứng xảy ra nhanh ở nhiệt ñộ phòng. Hằng số tạo phức
K = 1,05.1010, khoảng tuân theo ñịnh luật Beer là 1- 20mg Zn2+/25ml với hệ số hấp thụ
phân tử gam 1,1.104 l.mol-1.cm-1, phương pháp ñược áp dụng ñể ñịnh lượng Zn2+ có ñộ
ñúng phù hợp, ñộ lệch chuẩn tương ñối tốt (<2%).
XO là một trong những chất chỉ thị màu kim loại ñầy hứa hẹn nó ñã ñược nhiều
tác giả sử dụng trong nhiều công trình nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên ñộ bền
trong nước có hạn, sự phân hủy của nó làm mất dần hoặc mất hẳn tính chất tạo hợp
chất màu với kim loại, ñều này có thể quan sát rõ trong các phản ứng màu.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
17
Chương 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8]
2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần của phức
2.1.1.1. Phương pháp tỉ số mol
- Nguyên tắc: bản chất của phương pháp là thiết lập sự phụ thuộc A vào nồng ñộ
của một thành phần nào ñó trong khi nồng ñộ thành phần kia cố ñịnh.
- Cách tiến hành:
Với phản ứng tạo phức:
m M
n+
+
nR
m -
M
m
R
n
+ Chuẩn bị dãy dung dịch màu sao cho nồng ñộ CM = const (hoặc CR = const),
CR (hoặc CM) khác nhau và tăng dần ở ñiều kiện tối ưu.
+ ðo mật ñộ quang A của các dung dịch, rồi biểu diễn sự phụ thuộc
A = f(CR/CM) hoặc A = f(CM/CR)
A
Phức bền
Phức không bền
x
CR/CM (CM/CR)
Hình 2.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR)
Ta có: x = CR/CM = n/m hay x = CM/CR= m/n
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
18
2.1.1.2. Phương pháp ñồng phân tử gam
- Nguyên tắc: phương pháp dựa trên việc xác ñịnh tỉ số các nồng ñộ ñồng phân tử
của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực ñại của phức tạo thành.
- Cách tiến hành:
+ Pha các dung dịch M và R có nồng ñộ ban ñầu như nhau.
+ Trộn hai chất ñó theo tỉ lệ thể tích khác nhau sao cho tổng thể tích là không
ñổi (VM+VR= const), do ñó CM+CR = const ở ñiều kiện tối ưu.
+ Tiến hành ño mật ñộ quang các dung dịch. Sau ñó xây dựng ñồ thị biễu diễn
sự phụ thuộc:
A = f(VM/(VR+VM)) hoặc A = f(CM/(CM+CR))
A = f(VM/VR) hoặc A = f(CM/CR)
A
Phức bền
Phức kém bền
x
VM/(VM+VR)
Hình 2.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ A vào VM/(VR+VM)
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
19
2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel)
- Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên phương trình tổng ñại số các hệ số tỉ
lượng của phản ứng, phương trình này ñặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng
trong ñiểm có hiệu suất tương ñối cực ñại (tỉ số cực ñại của các nồng ñộ sản phẩm phản
ứng và nồng ñộ ban ñầu biến thiên trong một số chất tác dụng).
Dùng phương pháp này có thể xác ñịnh ñược thành phần của phức tạo ñược theo
bất kì tỉ lệ nào. ðối với phản ứng tạo phức:
mMn+ + nRm-
MmRn
Khi CM = const, CR biến thiên thì phương trình Barbanel có dạng:
CK =
CM
n −1
=
m
m + n −1
- Cách tiến hành:
+ Chuẩn bị hai dãy dung dịch
Dãy 1: CM = const,CR thay ñổi
Dãy 2: CR = const, CM thay ñổi
+ ðo mật ñộ quang của các dung dịch ñã chuẩn bị và xác ñịnh ñộ lệch mật ñộ
quang ra khỏi cộng tính (nếu ở bước sóng ñã chọn không có cấu tử nào của hệ ngoài
phức hấp thụ ánh sáng thì A =Ahh)
+ Tìm Agh: giá trị cực ñại A tương ứng với các giá trị giới hạn của nồng ñộ của
phức tạo ñược)
C Kgh =
CM
C
hayC Kgh = R
m
n
+ Xây dựng các ñường cong biểu diễn mối quan hệ giữa:
CK
C
A
và K ( hoặc
và
C gh
CR
CR
A
1
) ở CM = const m =
A
Agh
1A gh
CK
C
A
A
và K (hoặc
và
) ở CR = const
C gh
Agh
CM
CM
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
20
+ Sau khi xác ñịnh hoành ñộ tương ứng với các cực ñại trên ñường cong tương
ñối với 2 dãy thực nghiệm ta tính các hệ số m, n như sau:
CK
A
n −1
A
hoặc
=
(ở CM = const và
= max)
Agh m + n − 1
CR
CR
CK
A
m −1
A
hoặc
=
(ở CR = const và
= max)
C gh
Agh m + n − 1
CM
CK A
(
)
CR CR
M3R2
MR2
M2R2
MR3
M2R3
MR
M2R
0
0,5
1,0
CK A
(
)
Cgh Agh
Hình 2.3. ðường cong hiệu suất tương ñối
Lưu ý:
- Khi xác ñịnh thành phần của phức MmR ta chỉ xây dựng ñường cong thực
nghiệm hiệu suất tương ñối biểu diễn sự phụ thuộc
n=
A
A
vào
ở CM = const, lúc ñó
Agh
CR
1
A
(ở
= max)
A
CR
1A gh
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com
- Xem thêm -