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
- Xem thêm -