TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
----------------------------
PHẠM THỊ THƠ
NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC
CỦA Ni2+ VỚI MUREXIT (MUR) BẰNG
PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Hóa học phân tích
Người hướng dẫn khoa học
ThS. NGUYỄN THỊ HUYỀN
Hà Nội – 2015
LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Thị Huyền đã tận
tình chỉ bảo, hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài
khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trung tâm Khoa học & Công
nghệ Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên trong cùng nhóm làm khóa
luận đã cùng trao đổi, đóng góp những ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành
khóa luận này.
Hà Nội, ngày 08 tháng 5 năm 2015
Sinh viên
Phạm Thị Thơ
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3
1.1. Niken .......................................................................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu chung về Niken ...................................................................... 3
1.1.2. Tính chất vật lý........................................................................................ 4
1.1.3. Tính chất hóa học .................................................................................... 5
1.1.4. Trạng thái tự nhiên .................................................................................. 5
1.1.5. Một số hợp chất quan trọng của Niken ................................................... 6
1.1.5.1. Niken oxit ............................................................................................. 6
1.1.5.2. Niken hidroxit ...................................................................................... 6
1.1.5.3. Muối Niken .......................................................................................... 7
1.1.6. Ứng dụng của Niken và hợp chất của Niken .......................................... 8
1.1.7. Khả năng tạo phức của Ni(II).................................................................. 9
1.2. Thuốc thử Murexit ................................................................................... 11
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của Murexit .......................................................... 11
1.2.2. Khả năng tạo phức của Murexit ............................................................ 12
1.2.3. Ứng dụng của Murexit .......................................................................... 13
1.3. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch .......... 13
1.3.1. Phương pháp tỉ số mol .......................................................................... 13
1.3.2. Phương pháp hệ đồng phân tử............................................................... 15
1.4. Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức .................... 16
1.4.1. Phương pháp Komar ............................................................................. 16
1.4.2. Phương pháp đường chuẩn.................................................................... 18
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................... 20
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu................................................. 20
2.1.1. Hóa chất................................................................................................. 20
2.1.2. Dụng cụ ................................................................................................. 20
2.1.3. Thiết bị nghiên cứu. .............................................................................. 20
2.2. Kỹ thuật thực nghiệm ............................................................................... 20
2.2.1. Pha hóa chất .......................................................................................... 20
2.2.2. Cách tiến hành ....................................................................................... 21
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 23
3.1. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu của sự tạo phức .................................... 23
3.1.1. Khảo sát phổ hấp thụ của phức Ni2+- MUR .......................................... 23
3.1.2. Khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào pH ....................................... 24
3.2. Xác định thành phần phức........................................................................ 25
3.2.1. Phương pháp tỉ số mol .......................................................................... 25
3.2.2. Phương pháp hệ đồng phân tử............................................................... 28
3.3. Khoảng nồng độ của phức Ni(II)-MUR tuân theo định luật Beer ........... 31
3.4. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Ni(II)-MUR ...................... 32
3.4.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử MUR tại λ = 476 nm ... 32
3.4.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Ni(II)-MUR theo phương
pháp Komar ..................................................................................................... 33
3.4.3. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Ni(II)-MUR theo phương
pháp đường chuẩn. .......................................................................................... 34
3.4.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của các cation đến sự tạo phức của Ni(II) với
MUR. ............................................................................................................... 35
3.4.5.1. Ảnh hưởng của Co2+........................................................................... 35
3.4.5.2. Ảnh hưởng của Mg2+ .......................................................................... 35
3.4.5.3. Ảnh hưởng của Cu2+........................................................................... 36
3.4.5.4. Ảnh hưởng của Pb2+ ........................................................................... 37
KẾT LUẬN .................................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 39
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1: Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. ................................................. 24
Bảng 2: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Ni(II)-MUR vào tỉ số nồng độ
CMUR/CNi(II) của dãy 1a. ..................................................................... 26
Bảng 3: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Ni(II)-MUR vào tỉ số nồng độ
CNi(II)/CMUR của dãy 1b. ..................................................................... 27
Bảng 4: Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
của dãy 2a.......................................................................................... 29
Bảng 5: Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
của dãy 2b. ........................................................................................ 30
Bảng 6: Kết quả khảo sát nồng độ phức tuân theo định luật Beer. ................. 31
Bảng 7: Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của Murexit tại bước sóng
476nm................................................................................................ 33
Bảng 8: Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức Ni(II)-MUR theo
phương pháp Komar. ........................................................................ 33
Bảng 9: Ảnh hưởng của Co2+ đến sự tạo phức của Ni(II)-MUR. ................... 35
Bảng 10: Ảnh hưởng của Mg2+ đến sự tạo phức của Ni(II)-MUR. ................ 35
Bảng 11: Ảnh hưởng của Cu2+ đến sự tạo phức của Ni(II)-MUR. ................. 36
Bảng 12: Ảnh hưởng của Pb2+ đến sự tạo phức của Ni(II)-MUR. ................. 37
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1: Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol. .. 14
Hình 2: Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
............................................................................................................. 16
Hình 3 : Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức .......................... 19
Hình 4: Phổ hấp thụ của phức Ni(II)-MUR .................................................... 23
Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. ....................... 25
Hình 6: Sự phụ thuộc ∆A vào tỉ số nồng độ CMUR/CNi(II) của dãy 1a .............. 26
Hình 7: Sự phụ thuộc ∆A vào tỉ số nồng độ CNi(II)/CMUR của dãy 1b ............. 28
Hình 8: Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
dãy 2a. ................................................................................................. 29
Hình 9: Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
dãy 2b. ................................................................................................. 30
Hình 10: Khoảng tuân theo định luật Beer của phức Ni(II)-MUR. ................ 32
Hình 11: Đường chuẩn của phức Ni(II)-MUR. .............................................. 34
MỞ ĐẦU
Niken có nhiều trong nước thải mạ điện, quặng, hợp kim... và có nhiều
ứng dụng quan trọng đối với con người cũng như nhiều lĩnh vực kinh tế, môi
trường, khoa học, kỹ thuật, vũ trụ, sản xuất gốm sứ…
Niken dùng để sản xuất thép đặc biệt có tính chất ưu việt, độ bền cơ học
cao, chịu mài mòn, chịu nhiệt, bền với hóa chất, có từ tính... Một lượng lớn Ni
được dùng để mạ, sản xuất ắc quy kiềm.Ngoài ra Ni còn dùng làm chất xúc
tác cho nhiều phản ứng hóa học.Các loại thép niken và hợp kim niken bền
nhiệt đóng vai trò quan trọng trong ngành chế tạo máy bay và kỹ thuật vũ trụ.
Các dụng cụ phẫu thuật, chi tiết của các thiết bị hóa học, đồ dùng gia đình đã
được sản xuất bằng thép crom - niken không gỉ. Niken còn làm một nhiệm vụ
quan trọng là tham gia vào việc chế tạo các hợp kim đa dạng với các kim loại
khác.
Để xác định Niken người ta sử dụng nhiều phương pháp như trắc quang
xúc tác, chiết trắc quang, cực phổ, điện thế, sắc kí... đồng thời kết hợp các
biện pháp tăng độ chọn lọc, độ chính xác, độ nhạy.Với nồng độ niken vào
khoảng 10-5 M thì việc xác định niken bằng phương pháp trắc quang là
phương pháp tương đối dễ thực hiện, rẻ tiền, cho độ chính xác cao.
Murexit là thuốc thử hữu cơ được dùng trong phép chuẩn độ complexon.
Nó có khả năng tạo phức tốt với nhiều cation kim loại như: Ni2+, Cu2+, Zn2+,
Cd2+, Ca2+... do đó một ứng dụng quan trọng của Murexit là làm thuốc thử
trong phép phân tích trắc quang.
Xác định từng nguyên tố trong kim loại nặng là vấn đề cần tập trung
nghiên cứu nhiều. Một trong những hướng giải quyết tốt nhiệm vụ này là sử
dụng phức chất. Nó giúp ta phát hiện ra ion kim loại khi chúng tồn tại ở nồng
1
độ nhỏ. Chính vì vậy, trong khóa luận này tôi chọn đề tài: Nghiên cứu sự tạo
phức của Ni(II) với Murexit bằng phương pháp trắc quang.
Để tiến hành đề tài, tôi nghiên cứu sự tạo phức của Ni(II) với thuốc thử
Murexit trong dung dịch nước, nhằm xác định: bước sóng tối ưu(λtư) của phức
Ni(II)-MUR, các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo phức (pH, các ion cản trở),
khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer, xác định thành phần và hệ
số hấp thụ phân tử (ε) của phức Ni(II)-MUR.
Đề tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức của Ni(II) với thuốc thử Murexit
nhưng nó là rất cần thiết để xác định Ni(II) và có thể nghiên cứu tương tự với
các nguyên tố khác, giúp chúng ta có cơ hội tiếp cận với những phương pháp
hóa lý hiện đại.
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Niken
1.1.1. Giới thiệu chung về Niken
Ngay từ đầu thế kỷ XIX, niken đã được coi là một kim loại quý. Việc
khai thác niken gặp những khó khăn lớn, và số niken ít ỏi sản xuất được đã lọt
vào tay những người thợ kim hoàn tân thời.
Con người đã biết đến niken từ nhiều thế kỷ trước. Chẳng hạn, ngay từ
thế kỷ thứ II trước công nguyên, người Trung Hoa cổ đại đã nấu luyện được
thứ hợp kim của niken với đồng và kẽm, gọi là “bạch đồng”, được nhiều nước
ưa chuộng: Nó cũng từng lọt đến Bactria - một quốc gia nằm ở địa phận các
nước cộng hòa trung Á thuộc Liên Xô ngày nay. Người Bactria đã dùng hợp
kim này để đúc tiền. Một đồng tiền như vậy phát hành từ năm 235 trước công
nguyên hiện đang được cất giữ tại viện bảo tàng Anh quốc ở London.Khoáng
vật Cupheniken (NiAs) đã được nhà khoáng vật học Thụy Điển Hieene biết
đến năm 1694. Năm 1726 nhà hóa học Đức I.Link đã nghiên cứu loại khoáng
vật này nhưng ông cho là quặng Coban lẫn Cu. Mãi đến năm 1751, nhà hóa
học kiêm luyện kim người Thụy Điển tên là Acxen Fređeric Cronxtet (Axel
Frederic Cronseted) đã khám phá ra nó trong khoáng vật “cupfe niken”. Mãi
đến năm 1775, người đồng hương của ông là Torben Berman (Tobern
Bergman) đã công bố những kết quả nghiên cứu của mình, trong đó tác giả đã
chứng minh một cách chắc chắn rằng, niken không phải là hỗn hợp của vài
nguyên tố như những người chống đối đã khẳng định, mà nó là một kim loại
độc lập. Đến đầu thế kỉ 19 nhà hóa học J.Richtev mới nghiên cứu kĩ hơn tính
chất của kim loại này.Năm 1804, ông đã tách được niken rất tinh khiết, nhưng
để đạt điều đó, ông đã phải cho niken sunfat kết tinh lại 32 lần. Phải chờ hơn
nửa thế kỷ nữa, trong cuốn “Cơ sở của hóa học” xuất bản năm 1869 ở
Petecbua, nhà tiên tri vĩ đại Đ. I. Menđelêep mới có thể khẳng định: “Nếu như
3
sau này phát hiện ra các mỏ niken giàu có, thì kim loại này nhất định sẽ được
sử dụng rộng rãi trong thực tiễn cả ở trạng thái tinh khiết lẫn ở dạng các hợp
kim”.
Cũng trong khoảng những năm đó, người ta còn phát hiện được một tính
chất quan trọng nữa của kim loại này: nó làm cho chất lượng của thép được
nâng lên.
Cho đến nay người ta đã biết được 3000 hợp kim có chứa Ni. Ưu điểm
của hợp kim Ni là chịu được nước mặn và nhiệt độ đến 10000C.
Trong bảng tuần hoàn của Mendeleev, Ni là nguyên tố d thuộc nhóm
VIII B, chu kì 4.
STT: 28
Khối lượng nguyên tử: 58,71
Cấu hình e hóa trị: 3d84s2
Bán kính nguyên tử (A0): 1,24
Bán kính ion M2+ (A0): 0,74
Năng lượng ion hóa (eV): I1 = 7,5; I2 = 16,4; I3 = 35,16
Thế điện cực chuẩn: E( Ni 2 / Ni ) 0,23
1.1.2. Tính chất vật lý
Niken có hai dạng thù hình: Ni α lục phương bền ở <2500C và Ni β lập
phương tâm diện bền ở > 2500C. Niken là kim loại có ánh kim, màu trắng
bạc, tương đối mềm, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi và có từ tính: Ni bị nam châm
hút và dưới tác dụng của dòng điện Ni trở thành nam châm (nguyên nhân của
tính từ không phải là chỉ ở nguyên tử hay ion mà chủ yếu ở mạng lưới tinh thể
của chất).
Các hằng số vật lý của Ni:
Nhiệt độ nóng chảy (0C): 1453
Nhiệt độ sôi (0C): 3185
4
Nhiệt thăng hoa (KJ/mol): 424
Tỉ khối: 8,90
Độ cứng (thang Moxơ): 5
Độ dẫn điện (Hg=1): 14
1.1.3. Tính chất hóa học
Niken là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình, trạng thái oxi hóa đặc
trưng nhất của Ni là +2. Ở điều kiện thường nếu không có hơi ẩm, Ni không
tác dụng rõ rệt ngay với những nguyên tố không- kim loại điển hình như O2,
S, Cl2, Br2, vì có màng oxit bảo vệ. Nhưng khi đun nóng phản ứng xảy ra
mãnh liệt, nhất là khi kim loại ở trạng thái chia nhỏ. Ở trạng thái chia rất nhỏ
Ni là chất tự cháy, nghĩa là Ni có thể cháy trong không khí ngay ở nhiệt độ
thường.
Khi đun nóng trong không khí khô, Ni bắt đầu tác dụng ở trên 5000C tạo
NiO.
Florua của kim loại Ni không bay hơi (vì liên kết có tính chất ion) nên Ni
bền với khí F2 ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ nóng đỏ, Ni không bị khí F2 phá hủy.
Với N2, Niken tác dụng ở nhiệt độ không cao lắm tạo nên Ni3N2. Ở nhiệt
độ cao hơn, Ni3N2 phân hủy nhưng trong kim loại vẫn còn lại một lượng nitơ
đáng kể ở dạng dung dịch rắn.
Ni tác dụng với S khi đun nóng nhẹ tạo nên những hợp chất không hợp
thức có thành phần gần với NiS
Ni tác dụng trực tiếp với khí CO tạo thành cacbonyl kim loại.
Ni bền với nước và kiềm, tan chậm trong các dung dịch axit HCl và H2SO4, tan nhanh trong HNO3 loãng.
1.1.4. Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên khoáng vật quan trọng của Ni là: Nikenin-NiAs; MileritNiS; Penlarit-(FeNi)9S8…và thường lẫn với những khoáng vật của Zn, Cu, Fe.
5
Các nước giàu quặng Niken là: Cuba, Nga, Indonexia, Canada, Philipin,
Australia.
Trong vỏ trái đất, hàm lượng niken chưa đến một phần vạn.
Khác hẳn trái đất, nơi mà chỉ gặp niken cùng với các nguyên tố khác,
trên nhiều thiên thể lại có niken nguyên chất.Niken vũ trụ đã rơi xuống hành
tinh chúng ta với số lượng khá lớn. Theo ước tính của các nhà bác học, mỗi
năm, cứ một kilômet vuông trên đại dương có đến 250 gam niken rơi xuống ở
dạng thiên thạch. Tưởng chừng như vậy cũng không nhiều nhặn gì. Nhưng
chính đại dương lại có diện tích rất lớn, nên lượng niken tích lũy được cũng
rất lớn. Những số liệu mới nhất do các vệ tinh nhân tạo thu thập được đã cho
biết rằng, khí quyển trái đất hàng năm thu hút hơn một triệu tấn bụi vũ trụ
(ngoài ra, trong thời gian xảy ra các trận “mưa rào” thiên thạch, “lớp bụi” này
tăng lên hàng trăm lần), mà như chúng ta đều biết, hàm lượng niken trong bụi
đó rất cao.
Trong thiên thạch đá có 0,145% Ni (nguyên tử), trong thiên thạch Sắt có
8,5% Ni. Trong nước biển chứa 0,002mg Ni2+/lit, trong mẫu đá ở mặt trăng có
2.10-4g/1g mẫu đá…
1.1.5. Một số hợp chất quan trọng của Niken
1.1.5.1. Niken oxit
NiO là chất rắn dạng tinh thể lập phương kiểu NaCl, màu xanh, được tạo
ra khi nhiệt phân Ni(OH)2, NiCO3, Ni(NO3)2, không tan trong nước, dễ tan
trong axit, t 0 n / c 1990 0 C
NiO khi đun nóng dễ bị khử thành kim loại bởi H2, CO, C, Al, Mg...
1.1.5.2. Niken hidroxit
Được điều chế qua phản ứng:
Ni2++ 2OH-→ Ni(OH)2
6
Ni(OH)2 là chất kết tủa không nhầy màu xanh quả táo, không tan trong
nước, có cấu trúc lớp.
Ni(OH)2 bền với không khí và chỉ biến đổi khi tác dụng với chất oxi hóa
mạnh:
2 Ni(OH ) 2 Br2 2 KOH 2 Ni(OH ) 3 2 KBr
Kết tủa Ni(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo thành phức chất:
2 Ni(OH ) 2 6 NH 3 [ NiNH 3 6 ](OH ) 2
1.1.5.3. Muối Niken
NiCl2: Kết tinh dạng NiCl2.6H2O dễ tan trong nước, rượu có màu hung
vàng, được điều chế trực tiếp từ các đơn chất.
NiS: Màu đen, dễ tan trong các axit vô cơ loãng.
NiSO4: Màu vàng chanh, bền với nhiệt, thủy phân ở 840C dễ hút ẩm, dễ
tan trong nước. Kết tinh từ dung dịch nước dạng NiSO4.7H2O màu lục bền
trong không khí, có khả năng tác dụng với kim loại kiềm và amoni tạo muối
kép.
Ni(NO3)2: Được điều chế bằng cách hòa tan Ni, NiCO3 trong dung dịch
HNO3. Kết tinh Ni(NO3)2.6H2O màu lam ngọc bích. Ni(NO3)2 dễ chảy rữa
trong không khí ẩm bị phân hủy ở 3000C.
NiCO3: Kết tinh dạng Ni(CO3)2.6H2O màu hồng nhạt, được điều chế
bằng cách cho NaHCO3tác dụng với NiCl2:
NiCl 2 2 NaHCO3 NiCO3 2 NaCl CO2 H 2 O
Ni(CN)2: Kết tủa màu xanh sáng, điều chế bằng cách cho KCN tác dụng
với muối Ni2+, nếu dư KCN tạo phức chất màu vàng K2[Ni(CN)4]2- chuyển
thành màu đỏ tạo [Ni(CN)6]4+:
K 2 [ Ni(CN ) 4 ] 2KCN K 4 [ Ni(CN ) 6 ]
7
[Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích (Phần II)- Các phản ứng ion
trong dung dịch nước, trang 109-113].
1.1.6. Ứng dụng của Niken và hợp chất của Niken
Khoảng 80% Ni được luyện từ quặng CuS-NiS, ngoài Cu, Ni còn có
chứa Co, Au, Pt...dùng để sản xuất thép đặc biệt có tính chất ưu việt, độ bền
cơ học cao, chịu mài mòn, chịu nhiệt, bền với hóa chất, có từ tính... Một
lượng lớn Ni được dùng để mạ, sản xuất ắc quy kiềm. Ngoài ra Ni còn dùng
làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học.
Năm 1927 M.Raney tìm ra Niken Raney-Niken xốp (cho NaOH tác dụng
với hợp kim Ni-Al), là chất bột màu đen bão hòa H2 dùng làm xúc tác đặc biệt
trong phản ứng hiđro hóa nhiệt độ thường.
Một số hợp chất của Ni được dùng để sản xuất các loại tiền thay cho
bạc.Ngoài ra còn được ứng dụng trong kĩ thuật hàng không và vũ trụ.Chẳng
hạn, các hợp kim bền nhiệt nimonic và incomen là họ hàng khá gần gũi của
thép không gỉ chứa crom – niken, nhưng trong đó có rất ít sắt : hầu như niken
đã hoàn toàn “đuổi” hết sắt. Nhờ vậy, các cánh quạt của tuabin khí và các chi
tiết quan trọng khác của động cơ máy bay chế tạo bằng hợp kim này vẫn làm
việc rất tốt ngay ở 1000 độ C. Trong số đó Nititrol (55%Ni + 45%Ti) được
dùng làm ăng ten vệ tinh nhân tạo.
Đặc biệt hợp kim 50% Fe+24%Co +14%Ni còn lại là Al, Cu có từ tính
mạnh. Năm 1957 các bác sĩ ở một bệnh viện đã dùng thanh nam châm vĩnh
cửu này để kéo dài một chiếc đinh trong cuống phổi một em bé.
Niken còn làm một nhiệm vụ quan trọng là tham gia vào việc chế tạo các
hợp kim đa dạng với các kim loại khác. Ngay từ hồi đầu thế kỷ XIX, “bệnh
dịch” đi tìm hợp kim mới có khả năng thay thế bạc để làm bát đĩa và các bộ
đồ ăn uống đã lan đến các nhà luyện kim và các nhà hóa học.
8
Từ lâu, các nhà bác học đã chú ý đến những khả năng xúc tác của niken.
Ngay từ những năm 90 của thế kỷ trước, các nhà hóa học Pháp là Xabatio
(Paul Sabatier) và Xenđeren (Saint Derain) đã say mê vấn đề điều chế cái gọi
là “mỡ đông cứng” từ các loại dầu thực vật lỏng. Họ đã xác định được rằng,
muốn làm được điều đó thì cần phải liên kết thêm một lượng hiđro nhất định
vào phân tử dầu thực vật. Lúc đầu, họ chỉ đơn giản cho hiđrô “lội” qua chất
béo, nhưng chất này lại không chịu tương tác với chất béo. Rồi họ lại thử pha
thêm nhiều chất khác nữa, song đều vô hiệu. Chỉ đến khi các nhà hóa học
dùng bột niken rất mịn làm chất xúc tác thì mới đạt được mục đích.Chất béo
đông cứng điều chế bằng cách đó đã được sử dụng vào việc sản xuất
macgarin.Ngày nay, niken là một trong những “nhà hoạt động” chủ yếu trong
hóa học xúc tác.
Trong số các hợp chất khác của niken, oxit của nó có một ý nghĩa công
nghiệp quan trọng.Chất này được sử dụng để sản xuất ăcquy kiềm sắt - niken
mà nhà bác học danh tiếng người Mỹ là Alva Edison phát minh ra.Loại ăcquy
này tuy kém ăcquy chì về sức điện động, nhưng lại nhẹ hơn, có tuổi thọ cao
hơn và sử dụng đơn giản hơn.
NiO: Được dùng làm chất xúc tác, bột màu trong sản xuất thủy tinh và
gốm (tạo màu xanh).
Ni(SO4)2: tạo muối kép (NH4)SO4. NiSO4.6H2O màu xanh lục dùng làm
chất mạ niken.
Ni(NO3)2: khi phân hủy ở 3000C tạo thành Ni2O3 và NiO. Ni2O3 là chất
bột màu xám hoặc đen, do đó người ta dùng Ni(NO3)2 để tạo màu xám trong
công nghiệp đồ gốm.
1.1.7. Khả năng tạo phức của Ni(II)
Ni(II) có khả năng tạo phức với nhiều chất ứng với số phối trí 4 và 6, tạo
phức kém bền với Cl-, CH3COO-, F-. Tạo phức tương đối bền với NH3,
9
oxalate, thioinat, sunfoxalixilat, pirophotphat… Tạo phức bền với CN-,
EDTA….
Ni(II) tạo được các hợp chất có nội phức với nhiều thuốc thử hữu cơ
như: 1,10-phenatrolin, α-α dipiridin, dithizol, natri dithizol dithio cacbonat,
PAN, PAR, dimetylglioxin, nioxin, glixin naphtol, eriocrom đen T, Eriocrom
đỏ B, murexit… có màu đặc trưng được dùng để xác định định tính và định
lượng Ni2+. Cụ thể là:
Phương pháp phân tích trọng lượng xác định Ni2+ sử dụng thuốc thử hữu
cơ như axantranilin, dimetyl glioxin, 8-hidroxiquinolin…
Phương pháp đo màu sử dụng thuốc thửdietyldithio cacbonat natri, PAN,
dithizol, xilen da cam…
Một số phức chất của Ni(II) với thuốc thử hữu cơ đã được nghiên cứu bao
gồm: Phức đơn ligan, đa ligan và cả phức hỗn hợp được tổng kết ở bảng sau:
max (nm)
Phức dạng
Ni(II)-Dithizonat
ε.10-4
pH
3,4
Ni(II)-Alizarin
500
Ni(II)-Crom tím
14,9
PAR-Ni(II)
12,8(1:2)
Ni(II)-PAN
12,7(1:1)
6,5
(Dm
[Ni(II)(phen)]BH
etylaxetat)
12,6(1:2)
5
(Dm clorofom)
Ni(II)-Dietyl dithio cacbominat
436
3,9
Ni(II)-xilen da cam
0÷6
La-Ni-Aliazin xanh da trời
550
Ni(II)-dimetyl glioxin
445
10
1,6
(Phen : Phenoltronilat, BH : Bengal hồng B)
Người ta cũng đã xác định trắc quang Ni trong phức dạng NiLaR2
(Ralizarin), Ni-dithizo-phenatrolin. Ngoài ra Ni(II) có khả năng tạo phức
dạng: (NiR2)2EDTA.
Các phương pháp khác dùng để xác định Ni(II) là: phương pháp chuẩn
độ phức, phương pháp cực phổ, phương pháp điện hóa…
Đối với thuốc thử murexit, Ni tạo phức màu đỏ vàng (tùy theo nồng độ)
rất rõ rệt, tuy nhiên phức này ít được nghiên cứu bằng phương pháp trắc
quang. Trong khi đó phép đo điện lượng và phương pháp cực phổ được sử
dụng nghiên cứu phức Ni(II)-MUR trong dung dịch đệm photphat 0,1M ở
pH=6 bằng phương pháp đo điện lượng sóng vuông, phương pháp đo điện
lượng tuần hoàn…quá trình tạo phức là không thuận nghịch.
Sử dụng các phương pháp trên người ta xác định được Ni(II) trong bề
mạ, chất lỏng acquy, ferit, hợp kim với Niobi, evom, trong chất điện phân
Niken…
Tóm lại, qua những vấn đề nếu trên tôi thấy rằng Ni(II) có khả năng tạo
phức với nhiều thuốc thử hữu cơ nói chung và murexit nói riêng, được xác
định bằng nhiều phương pháp khác nhau. Nhưng các thông số định lượng về
phức của Ni(II)-MUR như thành phần, hệ số hấp thụ mol phân tử, λmax, ε,
β…chưa được xác định một cách đầy đủ bằng phương pháp trắc quangphương pháp phổ biến trong các phòng thí nghiệm ở nước ta.
[Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích (Phần II)-Các phản ứng ion
trong dung dịch nước, trang 109-113].
[Wikipedia.Niken.http://vi.wikipedia.org/wiki/Niken].
1.2.Thuốc thử Murexit
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của Murexit
Công thức phân tử: C8H4O6H5.NH4
11
Công thức cấu tạo:
Murexit (MUR) có tên gọi là amino purpurate, amino axit purpurate.
Khối lượng phân tử : M=284,19 (đv.C)
MUR là tinh thể dạng bột màu đỏ tía, có màu xanh sáng khi bị ánh sáng
chiếu vào. Nó không bị nóng chảy cũng như không bị phá vỡ ở nhiệt độ dưới
300oC. Dung dịch với nước có màu đỏ tía, bị phai nhanh. MUR tan trong
nước lạnh và etylen glycol, tan nhiều trong nước nóng và không tan trong
ancol hay ete.
Phương trình phân ly:
H4InĐỏ tím
H3In2- + H+
pK2 = 9,2
H2In3- + H+
pK3 = 10,9
tím
H3In2-
Ở các pH khác nhau dung dịch MUR có màu khác nhau:
pH<9 : màu đỏ tím
pH = 9 ÷ 11 : màu tím
pH> 11 : màu xanh tím
[Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích (phần III)- Các phương pháp
định lượng hóa học, trang 203].
1.2.2. Khả năng tạo phức của Murexit
Trong dung dịch trung tính hoặc dung dịch kiềm ion purpurate hình
thành phức màu chelate với các ion kim loại như : Ca2+, Cu2+, Co2+, Ni2+,
Zn2+, Ag+…
12
M
M là ion kim loại.
Màu của phức phụ thuộc vào pH của dung dịch và bản chất ion kim loại.
Phức Ca2+ - MUR , Ag+ - MUR : màu đỏ
Phức Cu2+ - MUR , Co2+ - MUR , Ni2+ - MUR , Zn2+ - MUR : màu vàng.
1.2.3. Ứng dụng của Murexit
Murexit được dùng làm chỉ thị kim loại trong chuẩn độ EDTA:
Người ta chuẩn độ Ca2+ bằng EDTA, dùng MUR làm chỉ thị ở pH=12;
quá trình chuẩn độ kết thúc khi màu chuyển từ đỏ của phức Ca – MUR sang
màu xanh tím của chất chỉ thị MUR.
Chuẩn độ trực tiếp Ni2+ bằng EDTA, dùng MUR làm chỉ thị ở pH>10;
quá trình chuẩn độ kết thúc khi màu chuyển hẳn từ màu vàng của phức Ni –
MUR sang màu tím của chất chỉ thị MUR.
Một ứng dụng quan trọng của Murexit là dùng làm thuốc thử trong phân
tích trắc quang, do có khả năng tạo phức với nhiều cation của các kim loại
như: Ca, Zn, Ni, Co, Cu, La, Tb…Phức Ca(II)-MUR có màu đỏ ở pH= 11,3
với bước sóng cực đại là 506 nm.
1.3. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch
1.3.1. Phương pháp tỉ số mol
Phương pháp tỉ số mol còn được gọi là phương pháp bão hòa, thường
được dùng để xác định thành phần của phức bền hay phức tương đối bền. Bản
chất của phương pháp là xây dựng đồ thị phụ thuộc mật độ quang của phức
13
vào sự biến đổi nồng độ của một trong hai cấu tử khi nồng độ của cấu tử kia
không đổi.
Giả sử có phản ứng tạo phức: mM + nR → MmRn
Đầu tiên ta chuẩn bị hai dãy dung dịch phức:
Dãy 1: CM = const, CR biến đổi
Dãy 2: CR = const, CM = biến đổi
Ta tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức trong hai dãy trên ở
điều kiện tối ưu. Sau đó xây dựng đồ thị phụ thuộc của mật độ quang vào tỉ số
CM/Choặc CR/CM.
A, (∆A)
(2)
(1)
CM/CR
Xtd
Hình 1: Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol.
(1) – phức bền
(2) –phức kém bền
Nếu phức bền thì đồ thị thu được là hai đường thẳng cắt nhau (đường 1hình 1) tỉ số nồng độ CM/CR hoặc CR/CM tại điểm cắt chính là hệ số tỉ lượng
của các cấu tử tham gia phản ứng, trong đó CM là nồng độ kim loại, CR là
nồng độ thuốc thử. Nếu phức kém bền thì đồ thị thu được là một đường cong
(đường 2- hình 1) để các định thành phần ta vẽ hai tiếp tuyến với hai nhánh
14
- Xem thêm -