Tài liệu Nghiên cứu sự tạo phức của Cu2+ với eriocrom đen t bằng phương pháp đo quang

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ******** NGUYỄN THỊ PHƢỢNG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Cu2+ VỚI ERIOCROM ĐEN T BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá học phân tích HÀ NỘI - 2012 Nguyễn Thị Phượng 1 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ******** NGUYỄN THỊ PHƢỢNG NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Cu2+ VỚI ERIOCROM ĐEN T BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá học phân tích Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS. VŨ THỊ KIM THOA HÀ NỘI - 2012 Nguyễn Thị Phượng 2 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khoá luận này trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn Vũ Thị Kim Thoa đã tạo điều kiện tốt nhất và hướng dẫn tôi tận tình trong suốt quá trình xây dựng và hoàn thiện khoá luận. Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo cùng các bạn sinh viên trong khoa Hoá học Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận. Do điều kiện thực nghiệm và thời gian có hạn nên khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn sinh viên. Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Thị Phượng Nguyễn Thị Phượng 3 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Khóa luận này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa học phân tích Khoa Hóa học và phòng Khoa học & Công nghệ Trường ĐHSP Hà Nội 2. Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp với đề tài: ''Nghiên cứu sự tạo phức của Cu2+ với Eriocrom đen T bằng phương pháp trắc quang'' là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tuy đề tài không phải hoàn toàn mới nhưng kết quả nghiên cứu của đề tài này không trùng với kết quả của một số tác giả khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Sinh viên Nguyễn Thị Phượng Nguyễn Thị Phượng 4 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1: Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử ...................................................................................................................... 25 Hình 2: Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỷ số mol .. 26 Hình 3: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức........................... 29 Hình 4: Phổ hấp thụ điện tử của EBT và Cu2+ - EBT .................................... 32 Hình 5: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu 2+ - EBT vào pH ... 33 Hình 6: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian ............. 35 Hình 7: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ CCu …..36 2 Hình 8: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ CCu ......37 2 Hình 9: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CCu /CEBT......38 2 Hình 10: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ CCu ....39 2 Hình 11: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Cu2+ .... 40 Nguyễn Thị Phượng 5 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Một số hằng số quan trọng của đồng .................................................. 4 Bảng 2: Hàm lượng đồng trung bình trong nước sông ở các lục địa khác nhau ................................................................................................................... 7 Bảng 3: Giá trị giới hạn cho phép của đồng trong một số đối tượng khác nhau ................................................................................................................. 10 Bảng 4: Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu 2+ - EBT vào pH ở λ = 615nm............................................................................................... 33 Bảng 5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu2+ - EBT vào thời gian .... 34 Bảng 6: Xác định thành phần của phức bằng phương pháp hệ đồng phân tử gam .................................................................................................................. 36 Bảng 7: Xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol. ........... 38 Bảng 8: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Cu2+ ................. 40 Bảng 9: Xử lý thống kê tìm đường chuẩn của phức Cu2+ - EBT.. .................. 41 Bảng 10: Xác định Cu 2 - EBT bằng phương pháp Komar (εEBT = 6,5.103)......42 Bảng 11: Ảnh hưởng của ion Me2+ (Ni2+, Zn2+, Mg2+) đến sự tạo phức Cu2+ - EBT ở pH = 9,5; λ = 615nm. ............................................................... 43 Nguyễn Thị Phượng 6 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN....................................................................... 3 1.1.Giới thiệu chung về nguyên tố đồng ....................................................... 3 1.1.1. Vị trí, tính chất, cấu tạo của đồng .................................................... 3 1.1.1.1. Vị trí, cấu tạo. ............................................................................. 3 1.1.1.2. Tính chất vật lý của đồng ......................................................... 3 1.1.1.3. Tính chất hóa học của đồng ....................................................... 4 1.1.2. Trạng thái tự nhiên, ứng dụng của đồng .......................................... 6 1.1.3. Tác dụng hóa sinh của đồng ............................................................. 9 1.1.4. Tính chất chung của các hợp chất của đồng .................................. 10 1.1.4.1. Tính chất axit, bazơ .................................................................. 10 1.1.4.2. Tính chất tạo phức .................................................................... 11 1.1.4.3. Tính chất oxy hóa - khử ........................................................... 12 1.1.4.4. Các hợp chất ít tan………........................................................ 12 1.1.4.5. Các phản ứng phát hiện ion Cu2+ ............................................. 13 1.1.5. Các phương pháp xác định hàm lượng đồng ở nồng độ thấp ........ 13 1.1.5.1. Các phương pháp phân tích hóa học ........................................ 13 1.1.5.2. Các phương pháp phân tích công cụ ........................................ 15 1.2. Giới thiệu chung về thuốc thử Eriocrom đen T (EBT) ........................ 21 1.2.1. Tính chất......................................................................................... 21 1.2.2. Khả năng tạo phức ......................................................................... 22 1.2.3. Ứng dụng ........................................................................................ 23 Nguyễn Thị Phượng 7 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.3. Các phương pháp trắc quang xác định thành phần của phức trong dung dịch .............................................................................................................. 24 1.3.1. Phương pháp hệ đồng phân tử........................................................ 24 1.3.2. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp bão hòa) ............................. 25 1.4. Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức ........ 26 1.4.1. Phương pháp Komar ...................................................................... 26 1.4.2. Phương pháp đường chuẩn……………… .................................... 28 CHƢƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ......................................... 30 2.1. Dụng cụ, máy móc…… ....................................................................... 30 2.2. Hóa chất................................................................................................ 30 2.2.1. Pha chế dung dịch EBT 10-3M ....................................................... 30 2.2.2. Pha chế dung dịch đồng (II) 10-3M ................................................ 30 2.2.3. Các hóa chất khác…....................................................................... 30 2.3. Chuẩn bị các dung dịch nghiên cứu ..................................................... 31 2.3.1. Dung dịch EBT… .......................................................................... 31 2.3.2. Dung dịch phức…… ...................................................................... 31 2.3.3. Dung dịch so sánh………… .......................................................... 31 2.4. Phương pháp nghiên cứu…………………………… ......................... 31 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM........... ................................. 32 3.1. Nghiên cứu sự tạo phức trong hệ Cu2+ - EBT… .................................. 32 3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Cu2+ và EBT… ..................... 33 3.1.2. Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu2+-EBT vào pH của dung dịch .............................................................................................. 33 3.1.3. Khảo sát độ bền của phức theo thời gian ....................................... 34 3.1.4. Xác định thành phần của phức ....................................................... 35 3.1.4.1. Phương pháp hệ đồng phân tử gam.......................................... 35 3.1.4.2. Phương pháp tỉ số mol ............................................................. 37 Nguyễn Thị Phượng 8 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 3.1.5. Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ....................... 39 3.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Cu2+ - EBT ................. 41 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion Ni2+, Zn2+, Mg2+ đến sự tạo phức của Cu2+ - EBT................................................................................................... 42 KẾT LUẬN. ............................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 46 Nguyễn Thị Phượng 9 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Ngày nay, trong nền kinh tế thị trường, hóa học đang được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống. Việc nghiên cứu và ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong đời sống và sản xuất có tầm quan trọng rất lớn trong việc phát trển nền kinh tế nước ta. Hiện nay, phức chất đang được nghiên cứu rất nhiều vì nó có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. Vì vậy, việc nghiên cứu để tách và xác định thành phần của các nguyên tố trong phức chất còn là vấn đề cần tập trung nghiên cứu, nhằm tìm những thuốc thử nhạy, các phương pháp xác định nhanh, chính xác tổng số cũng như riêng lẻ các nguyên tố. Có nhiều phương pháp độc lập nghiên cứu thành phần của phức. Để tăng độ nhạy, độ chọn lọc người ta dùng phương pháp che tách, điều chỉnh pH. Eriocrom đen T (viết tắt là EBT) là một thuốc thử hữu cơ thuộc họ Azo, được dùng rất phổ biến trong phân tích thể tích, đặc biệt là phương pháp chuẩn độ Complexon. Trong phương pháp phân tích thể tích - chuẩn độ Complexon, Eriocrom đen T được dùng như một chất chỉ thị, do khả năng tạo được phức màu với nhiều ion kim loại. Điểm tương đương được nhận biết qua sự chuyển màu từ phức màu kim loại - Eriocrom đen T sang màu của thuốc thử tự do. Như vậy, Eriocrom đen T được dùng làm thuốc thử trong việc định lượng ion kim loại bằng phương pháp chuẩn độ Complexon khi phức của ion kim loại với Eriocrom đen T tương đối bền, nhưng phải kém bền hơn phức kim loại - EDTA thì sự chuyển màu mới rõ ràng, phức ion kim loại - Nguyễn Thị Phượng 10 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Eriocrom đen T phải diễn ra nhanh và thuận nghịch. Và phương pháp này chỉ sử dụng để định lượng các ion kim loại ở nồng độ tương đối cao trong Hóa học phân tích (≥ 10-3M). Đối với nồng độ ion kim loại nhỏ (< 10-3M) phương pháp này hầu như không áp dụng được vì gây sai số lớn. Phương pháp phân tích trắc quang dựa trên sự đo độ hấp thụ ánh sáng của các phức màu được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả cao trong Hóa học phân tích, đặc biệt là trong việc định lượng các ion kim loại ở nồng độ nhỏ (< 10-3M). Do khả năng tạo phức màu với nhiều ion kim loại nên việc nghiên cứu ứng dụng của thuốc thử Eriocrom đen T vào việc định lượng các ion bằng phương pháp trắc quang là rất có ý nghĩa trong Hóa học. Vì vậy, trong phạm vi một khóa luận tốt nghiệp đại học, tôi tiến hành nghiên cứu sự tạo phức của Cu2+ với Eriocrom đen T trong dung dịch nước nhằm xác định các điều kiện tối ưu (pH, λ, t), thành phần của phức, tham số định lượng của phức (hệ số hấp thụ phân tử ε), khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer, ảnh hưởng của các ion cản trở đến sự tạo phức bằng phương pháp trắc quang. Bước đầu làm quen với việc sử dụng máy móc, thiết bị và nghiên cứu khoa học thực nghiệm. Nguyễn Thị Phượng 11 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố đồng. 1.1.1. Vị trí, tính chất, cấu tạo của đồng. 1.1.1.1. Vị trí, cấu tạo. Kí hiệu hóa học: Cu. Khối lượng nguyên tử: M = 63,54. Số thứ tự: 29. Cấu hình electron: [Ar]3d104s1 Thuộc chu kỳ 4, phân nhóm phụ nhóm I. Bán kính nguyên tử: 1,28Ao Bán kính ion của Cu2+: 0,98Ao 1.1.1.2. Tính chất vật lý của đồng. Đồng là kim loại màu đỏ (đồng tấm có màu đỏ, đồng vụn có màu đỏ gạch), mềm, dẻo, dễ kéo dài, dễ cán thành lá mỏng. Đồng kết tinh ở dạng lập phương tâm diện, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Đồng tinh khiết có độ dẫn điện cao, nhưng độ dẫn điện của đồng cũng giảm rất mạnh khi có tạp chất. Đồng tự nhiên có hai đồng vị bền: 63Cu và 65Cu. Các hằng số vật lý của đồng được tóm tắt trong bảng 1. Nguyễn Thị Phượng 12 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 1: Một số hằng số quan trọng của đồng. Nhiệt độ nóng chảy 1083oC Nhiệt độ sôi 2543oC Nhiệt thăng hoa 339,6 KJ/mol Tỷ khối 8,93 g/cm3 Độ cứng 3 (kim cương = 10) Độ dẫn điện 57 (thủy ngân = 1) Độ dẫn nhiệt 36( thủy ngân = 1) Năng lượng ion hóa thứ nhất 7,72 eV Năng lượng ion hóa thứ hai 20,29 eV Thế điện cực( Cu2+/Cu) 0,337 eV Độ âm điện 1,9 Đồng dễ tạo hợp kim với nhiều kim loại. Những hợp kim quan trọng của đồng như: Bronzơ hay đồng thiếc chứa 5 - 10% Sn, 2 - 10% Zn; đồng đen chứa 10% Zn; đồng thau chứa 20 - 30% Zn;… 1.1.1.3. Tính chất hóa học của đồng. Về mặt hóa học, đồng là kim loại rất kém hoạt động. ▪ Với phi kim: Đồng tác dụng trực tiếp với các phi kim như: Oxy, lưu huỳnh, flo, clo, photpho, silic. Với oxy: Đồng tác dụng với oxy không khí. Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ bởi một màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit: 2Cu + O2 + H2O → Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O Nguyễn Thị Phượng 13 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Khi nung trong điều kiện thiếu không khí tạo ra Cu2O, dư không khí tạo ra CuO. to to 4Cu + O2 → 2Cu2O 2Cu + O2 → 2CuO Trong không khí khô, đồng không bị biến đổi nhưng trong không khí ẩm có chứa CO2 thì đồng bị bao phủ một lớp mỏng màu xanh của muối cacbonat bazơ Cu2(OH)2CO3 (gỉ đồng này thường được gọi là tanh đồng). Khi đun nóng trong không khí ở nhiệt độ 130oC, đồng tạo nên ở trên bề mặt một màng Cu2O và CuO, và ở nhiệt độ nóng đỏ đồng cháy tạo nên CuO và cho ngọn lửa màu lục. Ở nhiệt độ thường, đồng không tác dụng với Flo bởi vì màng CuF 2 được tạo nên rất bền sẽ bảo vệ đồng. Đồng tác dụng với Clo khi đun nóng tạo nên muối CuCl2: Cu + Cl2 → CuCl2 Đồng không tác dụng trực tiếp với N2, H2, C. ▪ Với H2O: Đồng không bị nước và hơi nước ăn mòn. Đồng chỉ phản ứng với nước ở nhiệt độ nung nóng trắng. ▪ Với axit: Đồng đứng ngay sau hyđro trong dãy hoạt động hóa học nên nó không tan trong các axit thông thường như HCl, H2SO4 loãng. Tuy nhiên, khi có lẫn các chất oxy hóa nó có thể bị hòa tan. Như trong không khí Cu tan trong HCl đặc và H2SO4 do: E o O2 4H / 2 H2O = 1,23V; E o Cu 2Cu + 2H2SO4 + O2 2Cu + 4 HCl + O2 2 / Cu = 0,34V → 2CuSO4 + 2H2O → 2CuCl2 + 2H2O CuCl2 + Cl− → [CuCl3] − CuCl3 − + Cl− → Nguyễn Thị Phượng [CuCl4]2− 14 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Dung môi tốt nhất hòa tan Cu là HNO3 loãng. HNO3 đặc và H2SO4 đặc nóng cũng hòa tan được Cu. 3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Cu + 2H2SO4 đặc → CuSO4 + SO2 + 2H2O Đồng không tác dụng với dung dịch axit loãng, nhưng tác dụng với dung dịch HI giải phóng H2 và tạo CuI (ít tan). 2Cu + 2HI → 2CuI ↓ + H2↑ Đồng tác dụng với HCN đậm đặc giải phóng H2 tạo anion phức bền: 2Cu + 4HCN → 2H[Cu(CN)2] + H2↑ ▪ Với kiềm: Đồng không phản ứng với kiềm ngay cả kiềm nóng chảy. Nhưng khi có mặt của oxy vì E o O 2 2 H 2O / 4OH = 0,4V nên đồng phản ứng với dung dịch amoniac tạo ra [Cu(NH3)4]2+. 2Cu + O2 + 8NH3 + 2H2O → 2[Cu(NH3)4](OH)2 ▪ Với KCN: Khi có mặt oxy, Cu có phản ứng tạo ra phức chất: 2Cu + O2 + 8KCN + 2H2O → 2K2[Cu(CN)4] + 4KOH 1.1.2. Trạng thái tự nhiên, ứng dụng của đồng. Trong thiên nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng đồng trong vỏ trái đất khoảng 0,01% về khối lượng. Từ cổ xưa con người đã tiếp xúc với đồng, đồng được dùng để gia công tạo công cụ lao động thay thế cho đồ đá. Tên Latinh Cuprum của đồng xuất phát từ Cuprus là tên Latinh của hòn đảo Kipr, nơi ngày xưa người cổ La Mã đã khai thác quặng đồng và chế tác đồ đồng. Đồng có thể tồn tại dưới dạng các khoáng vật hay dạng kim loại tự sinh. Những khoáng vật chính của đồng là: Cancosin (Cu2S) chứa 79,8% Nguyễn Thị Phượng 15 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Cu, Cuprit (Cu2O) chứa 88,8% Cu, Covelin (CuS) chứa 66,5% Cu, Cancopirit (CuFeS2) chứa 34,57% Cu và Malachit (CuCO3.Cu(OH)2). Trong đất, hàm lượng đồng khoảng 2 - 100 mg/kg. Tại một số vùng trồng nho, cà chua, do sử dụng chất bảo vệ thực vật, hàm lượng đồng có thể đạt tới 600 mg/kg. Trong nước tự nhiên, đồng tồn tại ở trạng thái hóa trị I và II, hàm lượng của nó phụ thuộc vào từng nguồn nước. Nói chung hàm lượng của đồng trong nước tự nhiên không lớn lắm, thường nhỏ hơn 1 mg/kg. Nếu hàm lượng cao hơn sẽ làm rối loạn đời sống các sinh vật dưới nước do làm thay đổi các điều kiện sống. Dưới đây là hàm lượng đồng trong nước sông ở các lục địa khác nhau. Bảng 2: Hàm lượng đồng trung bình trong nước sông ở các lục địa khác nhau. Lục địa Hàm lƣợng (µg/l) Châu Á 18,4 Châu Phi 12,5 Bắc Mỹ 21 Nam Mỹ 7,2 Châu Âu 31,1 Châu Úc 3,9 Trong nước thải công nghiệp, hàm lượng đồng có thể đến 5 - 10 mg/l. Trong nước biển, hàm lượng đồng là 1 - 5 µg/l. Đồng tích tụ trong các hạt sa lắng và phân bố lại vào môi trường nước ở dạng phức chất hữu cơ tự nhiên tồn tại trong nước. Trong chất sống của động thực vật, tính theo % khối lượng thì có 2.10-4 % đồng. Trong số các động vật thì có một số loài nhuyễn thể như hầu, Nguyễn Thị Phượng 16 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp bạch tuộc có chứa nhiều đồng nhất. Cơ thể người và các động vật khác, đồng có trong một số protein, enzym và có tập trung trong gan. Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ thuật. Hơn 50% lượng đồng khai thác hàng năm để làm dây điện, loại đồng này phải có độ tinh khiết cao; trên 30% được dùng để chế tạo hợp kim. Các hợp kim của đồng có nhiều ứng dụng khác nhau như: Đồng thau dùng trong ngành chế tạo động cơ vì có độ dẻo cao lại bền hơn đồng; hợp kim constantan có điện trở cao được dùng để chế tạo các dụng cụ đốt nóng....Hợp kim của đồng và lượng nhỏ Cadimi làm tăng độ bền và không làm giảm khả năng dẫn điện nên làm dây dẫn điện tốt. Hợp kim của đồng với thiếc, nhôm, chì…. (gọi là Bronzơ) có độ bền cơ học, tính đàn hồi cao, dùng chế tạo các động cơ máy bay, tàu thủy, tuốc bin, lò xo cao cấp….Hợp kim đồng và kẽm (đồng thau) (18 - 40% Zn) rẻ hơn Brozơ, dễ chế hóa cơ học và bền hơn đối với các hóa chất. Đồng thau chứa thêm nhôm có màu vàng dùng làm huy hiệu, đồ mỹ nghệ. Do có tính chất dẫn điện tốt và chịu ăn mòn, đồng là kim loại được dùng chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế tạo nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu. Nhiều hợp chất của đồng có khả năng tạo màu. Đồng (II) oxit được dùng để tạo màu lục cho thủy tinh và men. Thủy tinh chứa keo đồng có màu đỏ thắm. Từ các muối đồng chế tạo ra một lượng lớn sơn vô cơ có màu sắc khác nhau: Lục, xanh, nâu, tím, đen… Trên thế giới những nước sản xuất đồng là Chilê, Mỹ, Nga, Australia và Trung Quốc. Nước ta có các mỏ đồng lớn ở Bản Phúc (Sơn La), Sinh Quyền (Lào Cai) có thành phần khoáng vật chủ yếu là cancopyrit, manhetit, pirotin…. Nguyễn Thị Phượng 17 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.1.3. Tác dụng hóa sinh của đồng. Đồng đóng vai trò quan trọng đối với nhiều loại thực vật và động vật. Đồng tác dụng đến nhiều chức năng cơ bản và một phần cấu thành nên các enzym quan trọng trong cơ thể. Nó tham gia vào các hoạt động: Sản xuất hồng cầu, bạch cầu, sinh tổng hợp elastin và myelyn, tổng hợp nhiều hormon (catecholamin, tuyến giáp, corticoid…), tổng hợp nhiều sắc tố….Như vậy, đối với cơ thể, đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết. Mỗi ngày, cơ thể người cần tiếp nhận 1 - 3 mg đồng từ các nguồn thức ăn (trong các loại thức ăn thì sữa có chứa nhiều đồng). Nếu cơ thể bị thiếu đồng thì quá trình tái tạo hemoglobin giảm, gây bệnh thiếu máu, ảnh hưởng đến sự phát triển, đặc biệt đối với trẻ em. Ở trẻ sơ sinh và đang bú mẹ, nếu thiếu đồng dẫn đến thiếu máu và thiếu bạch cầu trung tính. Tuy nhiên, nếu hàm lượng đồng vượt quá mức cho phép, đồng lại có thể gây ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe. Sự thừa đồng trong cơ thể làm suy yếu gan và cũng gây hiện tượng thiếu máu. Đối với người, 10 g đồng/1kg thể trọng đã gây tử vong; 60 - 100 mg/1kg gây buồn nôn. Việc sử dụng nước có nồng độ đồng vượt quá giới hạn cho phép trong nhiều năm có thể gây ra những bệnh về gan và thận. Khi cơ thể người hấp thụ một lượng đồng khá lớn sẽ có biểu hiện bệnh Wilson. Đây là bệnh do đồng được tích tụ nhiều trong gan, não, da, gây bệnh đãng trí, thần kinh. Ngoài ra, những người làm công việc thường xuyên tiếp xúc với đồng dễ gây bệnh ung thư phổi. Đối với thực vật, đồng cũng là một nguyên tố cần thiết cho sự phát triển của cây trồng. Nhiều loại cây, nếu được thêm một lượng thích hợp các hợp chất của đồng thì năng suất thu hoạch sẽ tăng lên. Nhưng mặt khác, trong một số trường hợp thì nó lại là một nhân tố gây độc khi nồng độ đồng trong nước tưới đến 0,4 mg/l. Nước tưới nông nghiệp được quy định mức an toàn là 0,2 mg/l. Nguyễn Thị Phượng 18 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Đồng rất độc đối với cá, đặc biệt khi có thêm các kim loại khác như kẽm, cadimi và thủy ngân. Trong nước có 0,002 mg Cu/l đã có 50% cá bị chết. Mức độ độc hại của các kim loại nặng như kẽm, cadimi, chì và đồng tới đời sống của sinh vật trong nước được xếp theo thứ tự sau: Cu >Pb >Cd >Zn. Bảng 3: Giá trị giới hạn cho phép của đồng trong một số đối tượng khác nhau. Đối tƣợng Giới hạn cho phép (mg/l) VN EU USA WHO 0,1 0.01 1 0.1 Dùng làm nguồn nước cấp 0,1 - - - Dùng cho mục đích khác 1 - - - Nước ngầm 1 - - - Nước sinh hoạt Nước mặt Nước biển Bãi tắm 0,02 - - - và ven bờ Nuôi thủy sản 0,01 - - - Các nơi khác 0,02 - - - Nước thải Có thể đổ vào các vực nước 0,2 - - - công dùng làm nguồn nước cấp nghiệp Chỉ được đổ vào các vực nước 1 - - - 5 - - - dùng cho mục đích khác Chỉ được phép đổ vào các nơi quy định 1.1.4. Tính chất chung của các hợp chất của đồng. 1.1.4.1. Tính chất axit, bazơ. Trong dung dịch nước ion Cu2+ có màu xanh lục, dung dịch có phản ứng axit: Cu2+ + H2O Nguyễn Thị Phượng Cu(OH)+ + H+ 19 * β1 = 10-8 Lớp: K34 - CN Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Cu2+ + 2H2O Khóa luận tốt nghiệp Cu(OH)2 + 2H+ * β2 = 10-6,8 Dung dịch Cu2+ 10-2M có pH = 5. Khi kiềm hóa dung dịch: 2Cu2+ + SO4 2- + 2OH− Cu2(OH)2SO4 Cu2(OH)2SO4 + 2OH− 2Cu(OH)2 + SO4 2− to 2Cu(OH)2 → CuO + 2H2O Trong dung dịch kiềm rất mạnh: Cu(OH)2 + 2OH− [Cu(OH)4]2− Màu xanh nhạt Đồng (I) hyđroxit tách ra ngay từ dung dịch axit và chuyển nhanh thành Cu2O. Trong dung dịch CuOH tự oxy hóa - khử thành Cu2+, Cu. 2CuOH↓ + 2H+ Cu2+ + Cu↓ + 2H2O Màu xanh nhạt 1.1.4.2. Tính chất tạo phức. Các phức chất Cu (I) với Cl−, NH3, CN−, S2O32− đều không màu. Phức chất của Cu (I) với NH3 tương đối bền (lgβ1 = 5,9; lgβ2 = 10,36). Phức chất của Cu (I) với CN− rất bền (lgβ2 = 24; lgβ3 = 28,6; lgβ4 = 30,3) đến mức các muối sunfat của Cu (I) không thể kết tủa khi có CN − dư. Các phức của Cu2+ và các phối tử khác thường có màu đặc trưng (xanh, vàng, nâu). Phức Cu2+ với NH3 màu xanh đậm, thường dùng để phát hiện Cu2+ khi nồng độ không quá bé, tuy vậy độ bền của phức không quá lớn. Các phức tương đối bền của Cu2+: Phức với CN− (lgβ4 = 25), SCN− (lgβ4 = 6,5), EDTA (lgβ = 18,8). Các phức với CN−, Br−, F−, CH3COO−… ít bền. Nguyễn Thị Phượng 20 Lớp: K34 - CN Hóa