Tài liệu Nghiên cứu sự tạo phức của fe3+ với edta bằng phương pháp trắc quang

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC -------- NGUYỄN THỊ THÚY NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA Y(III) VỚI XILEN DA CAM BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học Phân tích Người hướng dẫn khoa học Thạc sĩ: PHÍ VĂN HẢI Hà Nội , 05/2011 Khóa luận tốt nghiệp đại học -1- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức của Y(III) với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang” đã được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ. Phí Văn Hải – giảng viên bộ môn hóa học Phân tích trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, cùng các thầy cô giáo và các bạn sinh viên K33 khoa Hóa học. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Đồng thời tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo cán bộ phòng thí nghiệm Hóa Phân tích Khoa hóa học – trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này. Trong quá trình nghiên cứu vì thời gian có hạn và đề tài còn mới mẻ nên không thể tránh được những thiếu sót, tôi mong được sự góp ý tận tình của các thầy cô và các bạn. Hà Nội, Ngày 29/4/2011 Sinh viên Nguyễn Thị Thúy Khóa luận tốt nghiệp đại học -2- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Lời cảm ơn Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức của Y(III) với xilen da cam bằng phương pháp trắc quang” đã được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ. Phí Văn Hải – giảng viên bộ môn hóa học Phân tích trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 cùng các thầy cô giáo trong khoa Hóa học đã đạt được kết quả bước đầu. Tôi cam đoan kết quả này là trung thực, không trùng với kết quả nghiên cứu của các tác giả khác. Hà Nội, Ngày 29/4/2011 Sinh viên Nguyễn Thị Thúy Khóa luận tốt nghiệp đại học -3- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………..……………6 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU……………...……………..........8 I.1.Kim loại ytri…………...……...…………………………………..….........8 I.1.1. Một số tính chất và hợp chất quan trọng của ytri…………..…....9 I.1.2. Phức màu của ytri trong phân tích trắc quang…………………..10 I.2. Xilen da cam (XO) và khả năng tạo phức của Xilen da cam………….....12 I.2.1. Tính chất của Xilen da cam..........................................................12 I.2.2. Khả năng tạo phức của Xilen da cam..........................................14 II.3. Các phương pháp xác định thành phần của phức chất trong dung dịch..15 I.3.1. Phương pháp tỉ số mol.................................................................15 I.3.2. Phương pháp chuyển dịch cân bằng............................................16 I.3.3. Phương pháp hệ đồng phân tử mol..............................................17 I.3.4. Phương pháp Staric – Bacbanel...................................................18 I.4. Cơ chế tạo phức đơn ligan ……………………………..……………….20 I.4.1. Các cân bằng tạo phức hiđroxo của kim loại ….…………….....20 I.4.2. Các cân bằng của thuốc thử hữu cơ………………………….....20 I.4.3. Phản ứng tạo phức đơn ligan tổng quát…………….…………..21 I.5. Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử mol của phức ….........23 I.5.1. Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức...23 I.5.2. Phương pháp xử lý thống kê đường chuẩn .................................25 CHƢƠNG II. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM …………………………......26 II.1. Trang thiết bị……………………………...…………………………….26 II.2. Hóa chất dụng cụ ………………………………………………..……..26 Khóa luận tốt nghiệp đại học -4- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học II.2.1. Dụng cụ ……………………………………...………...…... ...26 II.2.2. Hóa chất………………………...……………………...….…...26 II.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………….26 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………..……….28 III.1. Khảo sát hiệu ứng tạo phức Y(III) – XO ………………………...……28 III.1.1. Phổ hấp thụ electron của phức Y(III) – XO…………...……...28 III.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức Y(III) – XO..…..30 III.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo phức..………….32 III.1.4. Các phương pháp xác định thành phần của phức………….…..33 III.2. Xác định các tham số định lượng của phức…………………….............40 III.2.1. Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia……..……...40 III.2.2. Nghiên cứu cơ chế tạo phức đơn ligan Y(III) – XO .................43 III.2.3. Phương pháp Kama....................................................................47 III.2.4. Phương pháp đường chuẩn.........................................................48 PHẦN KẾT LUẬN ........................................................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................57 Khóa luận tốt nghiệp đại học -5- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học MỞ ĐẦU Các nguyên tố ytri , scanđi, lantan nói riêng, các nguyên tố đất hiếm nói chung là một trong những tài nguyên quan trọng của nước ta , chúng ta có giá trị lớn trên các lĩnh vực như kinh tế , khoa học kỹ thuật và xuất khẩu. Hiện nay chúng đang được ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực quan trọng như điện tử , bán dẫn, siêu dẫn, bột mài, luyện kim, gốm sứ...ở nước ta ytri cùng các nguyên tố đất hiếm khác được tì m thấy ở Nậm Xe (Tây Bắc ), Quỳ Hợp (Nghệ An). Khai thác chế biến và sử dụng các nguyên tố đất hiếm là vấn đề đã và đang được quan tâm của nhiều ngành khoa học , đặc biệt trong lĩ nh vực phân tí ch nghiên cứu ứng dụng. Có nhiều phương pháp phân tích khác nhau trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích trắc quang, một phương pháp phân tí ch khá đơn giản , thuận tiện và í t tốn kém để phân tí ch phức màu của nguyên tố ytri (nguyên tố nhóm Scand i) ytri được tì m thấy vào năm 1734. Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán trong các mỏ quặng đất hiếm với hàm lượng rất nhỏ . Thực tế phân tí ch ytri có thể gặp nhiề u nguyên tố có tí nh chất tương đồng gây cản trở , làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích . Do vậy việc xác đị nh nguyên tố này khi có mặt các nguyên tố khác là khá phức tạp. Theo các tài liệu đã công bố thì ytri có khả năng tạo phức mầu với nhiều thuốc thử hữu cơ tuy nhiên số lượng các thuốc thử có độ nhạy, độ chọn lọc cao là không nhiều . Để tăng độ nhạy , độ chọn lọc người ta thường sử dụng các biện pháp che , tách chiết , điều chỉ nh pH ...các biện pháp này không phải khi nào cũng thực hiện được . Với mục đí ch sử dụng phương pháp phân tí ch trắc quang chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng tạo phức màu của ytri với Xilendacam (XO). Trong phạm vi một khóa luận tốt nghiệp đại học chúng tôi tập trung nghiên cứu : Khóa luận tốt nghiệp đại học -6- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học - Phức Y (III) – XO trong dung dị ch nước - Xác định các điều kiện tạo phức tối ưu như pH , thời gian, bước sóng, thành phần, cơ chế và các tham số đị nh lượng. Khóa luận tốt nghiệp đại học -7- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1. Kim loại ytri I.1.1. Một số tí nh chất và hợp chất quan trọng của ytri Ytri (kí hiệu hóa học : Y) là nguyên tố đất hiếm thuộc phân nhóm phụ nhóm II , chu kì 5 trong bảng hệ thống tuần h oàn của Menđêleep , ytri được phát hiện vào năm 1734. Trong vỏ quả đất ytri không tạo thành khoáng vật riêng mà nằm phân tán trong các mỏ quặng đất hiếm với hàm lượng rất nhỏ . I.1.1.1. Kim loại ytri. Ytri nguyên chất có màu trắng, được điều chế bằng phương pháp điện phân muối clorua (YCl3) nóng chảy. Các thông số chủ yếu của ytri: + Khối lượng nguyên tử: 88,905 + Cấu hì nh electron hóa trị : 4d15s2 + Bán kính nguyên tử r0 (A0) 1,81 + Khối lượng riêng (g/cm3): 4,47 + Nhiệt độ nóng chảy (0C): 15,27 + Nhiệt độ sôi (0C): 30,25 + Hàm lượng trong vỏ trái đất (%NT): 5.10−4 + Đồng vị bền trong tự nhiên 89Y:  100% + Số phối trí bền của Ytri: 8 và 9 Hoạt động hóa học của ytri rất lớn , nó phân hủy nước chậm giải phó ng hidro, ytri dễ tan trong axit , ở nhiệt độ cao ytri phản ứng mãnh liệt với nhiều phi kim. Khóa luận tốt nghiệp đại học -8- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học I.1.1.2. Các hợp chất quan trọng của ytri. Các hợp chất của Y (III) đều là những tinh thể màu trắng , có số phối trí cao + Y2O3 (ytri oxit) là chất bột màu trắng , rất khó nóng chảy , không tan trong nước , tan tốt trong axit tạo muối Y (III), hấp thụ CO 2 trong không khí ẩm. Các phương trình phản ứng: (dưới 3500C) Y2O3 + 3H2O = 2Y(OH)3 Y2O3 + 6HCl = 2YCl3 + 3 H2O Y2O3 + H2O + 2CO2 = 2YCO3(OH) (ở nhiệt độ thường) Y2O3 + 6HF (400 – 5000C) = 2YF3 + 3H2O Y2O3 + 3C(Cốc) + 3Cl2 = 2YCl3 + 3CO (750 - 8500C) + Y(OH)3 (ytri hidroxit) Vô đị nh hì nh , phân hủy khi đun nóng hầu như không tan trong nước , không tan trong kiềm, thể hiện tí nh bazơ yếu, phản ứng với axit tạo muối , hấp thụ khí CO2 trong không khí ẩm. Các phương trình phản ứng: 2Y(OH)3 Y(OH)3 = Y2O3 + 3H2O (trên 7000C, trong NaOH đặc) + 3HCl(loãng) = YCl3 + 3H2O Y(OH)3 (huyền phù) + 3CO2 = Y2(CO3)3 + 3H2O + Các muối n itrat, axetat, halogenua (trừ YF 3) đều dễ tan trong nước cho dung dị ch không màu. Các muối florua, cacbonat, photphat, sunfat í t tan. + Y(NO3) màu trắng , chảy rữa trong không khí ẩm , phân hủy khi dun nóng, tan nhiều trong nước lạnh, ít tan trong nước nóng. + Y2(SO4)3 màu trắng , phân hủy khi đun nóng mạnh , tan nhiều trong nước lạnh, ít tan trong axit HCl đặc, tác dụng với nước nóng, dung dị ch kiềm. Khóa luận tốt nghiệp đại học -9- Nguyễn Thị Thúy Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học + YCl3 màu trắng, chảy rữa trong không khí ẩm , không bị phân hủ y bởi nhiệt, tan nhiều trong nước lạnh, ít tan trong HCl đặc, tác dụng với nước nóng, dung dị ch kiềm. + Y2S3 màu vàng, khó nóng chảy , bền với nhiệt , không tan trong nước nguội, bị thủy phân một phần trong không khí ẩm , tan nhiều trong nước nóng, bị axit phân hủy... I.1.2. Phƣ́c màu của ytri trong phân tí ch trắc quang Ytri là một nguyên tố họ d (nguyên tố chuyển tiếp) nó có khả năng tham gia tạo phức màu với nhiều thuốc thử hữu cơ. Những nhóm thuốc thử tạo phức có màu với ytri được dùng tron g phân tí ch trắc quang bao g ồm cá c hợp chất chứa nhóm hy đroxyl như : Alizarin, AlizarinS, Trizimetan, pyrocatexin tí m , metylthinol xanh , xilen da cam ...Các thuốc thử azo như eryocromđen T , Asenazo III, PAR – PAN...) Phức chất của ytri với các thuốc thử hữu cơ đã được nghiên cứu , được tổng kết ở bảng sau: Bảng 1: Phức chất của ytri với thuốc thử hữu cơ trong phân tí ch trắc quang pH tối ƣu và các nguyên tố gây  max (nm)  . 104 Xylen da cam 576 3,30 Al, Bi, Co, Fe, Ga, In, Hf, F  Pyrocate xin tí m 665 2,59 pHtư = 4  9,0 Thuốc thƣ̉ cản trở Be, Al, Cr, Fe, Zr, Th, U SO42 , NO3 , F  Naphtazazin 605 1,12 Xác định kim loại sạch Bromopyrogalbal 605 4,90 pHtư = 6  7,5 Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 10 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Fe(II), Fe(III), Cu, Pb, Zn, V Aluminon 530 pHtư = 8 (đệm axetat) Alizarin S 550 pHtư = 4,76 xác định kim loại sạch A senazo(I) 565 1,35 A senazo (III) 605 PAN 530 2,10 PAR 515 2,1 pHtư = 6  10 pHtư = 2  3 Cu, Bi, Zr pHtư = 5,5  7 phức tỉ lệ 1:2 Phản ứng tạo phức của ytri hầu hết được thực hiện trong tướng nước , nó có khả năng tạo phức trong môi trường axit yếu đến bazơ yếu. Ví dụ: Ytri (III) tạo phức với asenaso III ở pH = 2, với pyrocate xim tí m ở pH = 8,4  9 Phức chất được hì nh thành nhanh và khá bền vững , có màu đậm một số phức có cường độ màu cao , phức của Y 3+ với Stylbazơ có  MR = 6.104, phức của Y 3+ với PAN có  MR = 6,8.104 hoặc với PAR có  MR = 5,8.104 . Bước sóng cức đại của phức Y- R đều nằm trong khoảng từ  max = 530  655nm. Một điểm rất đáng qu an tâm là trong khoảng các điều kiện của sự tạo phức tối ưu của ytri có rất nhiều ion kim loại có khả năng gây cản trở (Al, Bi, Cu, Co, Ni, Nb, Ta, Tl, Ti, In, Hf, Zn, Zr, Mg, Fe...). Vì thế muốn phân tích trắc quang phức màu của ytri phải tiến hành các phương pháp loại trừ các ion gây cản trở . Thêm nữa là khả năng hấp thụ ánh sáng của phức màu trong khoảng pH pư tương đối hẹp do vậy độ nhạy cao nhưng độ chọn lọc , độ lặp lại kém... Một điểm rất cần lưu ý ytri là ion có điện tích (+3), kích thước ion nhỏ và số phối trí không cao do vậy khả năng tạo phức đơn của Y (III) là tương đối Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 11 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học rõ nét song khả năng tạo phức đa ligan của Y (III) nhìn chung hiệu ứng là không lớn, Từ những vấn đề nêu trên dẫn đến hướng nghiên cứu để nâng cao độ chọn lọc của thuốc thử tạo phức mà với ytri là nghiên cứu sự tạo phức hỗn hợp. I.2. Xilen da cam (XO) và khả năng tạo phức của Xilen da cam I.2.1. Tính chất của Xilen da cam Xilen da cam được tổng hợp lần đầu tiên năm 1956, có công thức nguyên : C31H32O13N2S, khối lượng phân tử là 672,67 đ.v.C. Công thức cấu tạo có dạng sau: CH2COOH HOOCH2C N HOOCH2C H2C CH2 CH2COOH O HO H3C N CH3 C SO3H Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 12 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Hoặc tồn tại một dạng khác (xemi xilen da cam): CH2COOH HOOCH2C N HOOCH2C H2C CH2 CH2COOH OH HO H3C N CH3 C SO3 Tên gọi : 3,3- bis - [N,N- bis- (cacboxylmetyl)aminometyl]othocrezol sunfophtalein Thường dùng Xilen da cam ở dạng muối natri: C3H28O13Na4S khối lượng phân tử là 760,59 đ.v.C. XO kết tinh màu nâu xẫm, dễ tan trong nước dễ hút ẩm, không tan trong rượu etylic. XO là một axit 6 lần axit H6In có pH1 = 1,15; pH2 = 2,58 ; pH3 = 3.23 ; pH4= 6,4 ; pH5 = 10 ; pH6 = 12,28. Trong dung dị ch nước màu của XO thay đổi: pH = 1  5: dung dị ch có màu vàng pH >7 : dung dị ch có màu đỏ tí m C  10-3 M: dung dị ch có màu đỏ C  10-3 M : dung dị ch có màu vàng Nồng độ càng cao pH càng lớn dung dị ch XO có màu càng đậm. Nhiều tác giả đã giải thí ch sự thay đổi màu của dung dị ch XO có liên quan đến việc tách H+ ở các vị trí khác nhau. Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 13 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học I.2.2. Khả năng tạo phức của Xilen da cam. Xilen da cam có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại, chia làm 3 nhóm: - Nhóm 1: Kim loại thủy phân ở pH = 0  6, tạo phức ở pH= 4  6 như : Ag, Au(III), Be, Al, Ga, In, Th(IV), Ti(IV), Zr(IV), Hg, Sn(II, IV), Nb(III), Bi(III), Cr(III), Mo, W, Fe(III)…phản ứng xảy ra chậm, khi đun nóng đến 60  800C tốc độ phản ứng tăng. - Nhóm 2: Kim loại phản ứng với XO ở pH= 0  6 nhưng thủy phân ở pH lớn hơn 6 gồm có : 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 gồm: Ca, Sr  Ba, Ra… Bảng 2: Khả năng tạo phức của Xilen da cam với một số kim loại: Kim loại pH Môi trƣờng Sƣ̣ chuyển màu Th(IV) 1,7  3,5 HNO3 Đỏ- vàng Zn(IV) 1,7  3,5 HNO3 Đỏ- vàng Hg(II), Tl(II) 4,0  5,0 Đệm axetat Đỏ- vàng Pb(II) 5,0  6,0 Đệm axetat Đỏ- vàng Cd(II), Fe(III) 5,0  6,0 Đệm axetat Đỏ- vàng Zn(II) 5,0  6,0 Axetat hoặc urotropin Đỏ- vàng Bi(III) 1,0  3,0 HNO3 Đỏ- vàng Co(II), Cu(II) 5,0  6,0 Axetat hoặc urotropin Tím- đỏ Mg(II) 10,5 Đỏ- vàng Ca(II) 10,5 Đỏ- vàng Fe(III) 5,0  6,0 HNO3 Tím- xanh In(III) 3,0  3,5 Đệm axetat Đỏ- vàng Một số giá trị hằng số bền lg  của phức Xilen da cam với một số kim loại như sau: Bi(5,5); Fe(5,7); Ca(8,65); Mg(9,02); Zn(6,2). Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 14 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học I.3. Các phƣơng pháp xác định thành phần của phức chất trong dung dị ch. Để xác đị nh thành phần của phức chất có nhiều phương pháp : phương pháp hệ đồng phân tử mol , phương pháp tỉ số mol , phương pháp chuyển dị ch cân bằng , phương pháp đường thẳng Asmut , phương pháp Staric Bacbanel…, tùy theo từng l oại phức chất mà ta sử dụng phương pháp nào . Trong luận văn này , chúng tôi sử dụng phương pháp tỉ số mol , phương pháp hệ đồng phân tử mol , phương pháp chuyển dị ch cân bằng , phương pháp Staric- Bacbanel để xác đị nh thành phần của phức chất đơn Y(III) – XO. I.3.1. Phương pháp tỉ số mol. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa ) dựa trên việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của mật độ quang (A) vào sự biến thiên nồng độ của một cấu tử khi nồng độ của các cấu tử còn lại không đổi. Trong trường hợp phức bền thì đồ thị thu được gồm hai đường thẳng cắt nhau, tỉ số nồng độ C M/ CR hoặc C R/ CM tại điểm cắt chính là tỉ số hệ số tỉ lượng của các cấu tử tham gia tạo phức. Đường (1). Trong trường hợp phức kém bền ta thu được đường cong (2) A 1 1 2 2 CM/CR CM/CR Hình 1.1: Đồ thị của phương pháp tỉ số mol Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 15 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học I.3.2. Phương pháp chuyển dị ch cân bằng. Phương pháp này dùng để xác đị nh thành phần của phức đơn nhân , kém bền. Giả sử ta có cân bằng (để đơn giản ta không viết điện tích của các cấu tử): M + n HR MRn + n H  Kcb M: là ion kim loại HR: là thuốc thử Theo đị nh luật tác dụng khối lượng ta có: Kcb = [MRn]. [H+]n / [M]. [HR]n Suy ra [MRn]/ [M] = Kcb [HR]n / [H+]n (2) Lấy logarit hai vế của (2) ta được: lg ([MRn]/ [M]) = lgKcb + n.pH + n. lg [HR] (3) Nồng độ của phức tỉ lệ thuận với mật độ quang của phức Ai. Nồng độ của ion kim loại [M] = CM - [MRn] tỉ lệ thuận với Agh - Ai  MRn   lg  M  = lg Ai Agh  Ai Xây dựng đường cong bão hòa để xác đị nh A gh giống như phương pháp tỉ số mol. Từ (3) ta có: lg Ai Agh  Ai = lg Kcb + n. pH + n.lg [HR] (4) Ở nhiệt độ xác định và pH không đổi đặt lgK cb + n.pH = a = const, ta được Ai lg Agh  Ai = a + n. lg [HR] (5) Vì CHR >> CM nên lg [HR]  lg CHR (6) Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 16 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Ai lg Agh  Ai Khoa Hóa học vào lg CHR xác định được n Ở đây A gh là giá trị giới hạn của mật độ quang khi tiến hành thí nghiệm xây dựng đường cong bão hòa A = f (CR/ CM). Để xác đị nh hệ số tỉ lượng n ta sử dụng phần biến thiên của Ai với CHR, xây dựng đồ thị : lg Ai Agh  Ai = f (lgCHR) Sau đó sử lí thống kê để tí nh tg  = n Ai lg Agh  Ai  Lg CHR Hình 1.2 : Sự phụ thuộc lg Ai Agh  Ai vào lg CHR I.3.3. Phương pháp hệ đồng phân tử mol. Phương pháp này dựa trên việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc A vào CM/ CR hoặc V M/ VR nhưng tổng nồng độ C M + CM không đổi . Các đường cong đều có cực đại, đối với phức bền thì hai đường thẳng cắt nhau tại (1), đối với phức kếm bền thì hai đường thẳng cắt nhau tại (2) (hình 3). Điểm cực đại sẽ ứng với tỉ lệ các hệ số tỉ lượng của hai cấu tử trong phức. Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 17 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học A 1 2 CR C R  CM Hình 1.3. Đồ thị phương pháp hệ đồng phân tử mol I.3.4. Phương pháp Staric – Bacbanel. Phương pháp này dựa trên việc dùng phương trì nh đại số các hệ số tỉ lượng của phản ứng , phương trì nh này đặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng trong điểm có hiệu suất tương đối cực đại (tỉ số cực đại của các nồng độ sản phẩm phản ứng và nồng độ ban đầu biến thiên của một trong các chất tác dụng). Ưu điểm của phương pháp này cho phép xác đị nh thành phần các phức chất tạo được theo bất kì hệ số tỉ lượng nào. Xét phản ứng tạo phức: mM + nR  Mm Rn  MnRm Ở nồng độ hằng định của cấu tử M và nồng độ biến thiên của cấu tử R thì nồng độ phức tạo thành CK được xác đị nh bằng phương trì nh Bacbanel: CK = CM n 1 . m m  n 1 Để xác đị nh thành phần cần chuẩn bị 2 dãy dung dịch : Dãy 1: Cố đị nh nồng độ kim loại (CM = const), thay đổi nồng độ thuốc thử (CR biến đổi). Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 18 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Dãy 2: Cố đị nh nồng độ thuốc thử , thay đổi nồng độ kim loại. Sau đó đo mật độ quang của từng dung dị ch , ta được giá trị cực đại của mật độ quang chí nh là giá trị mật độ quang giới hạn (Agh) ứng với nồng độ cực đại của phức CKgh. CKgh = CM CR hay CKgh = m n Đối với dãy 1: Ta xây dựng đồ thị với hệ trục tọa độ  C CK  f K C CKgh  Kgh   A A  f  hay  A CR gh      Từ đồ thị ta có phương trình tính m và n. CK n 1 A A   khi  max CKgh m  n  1 Agh CR (3) Đối với dãy 2: Ta xây dựng đồ thị với hệ trục tọa độ:  C CK  f K C CM  Kgh   A A hay  f   C M   Agh    Từ đồ thị ta lập được phương trì nh tí nh m và n CK n 1 A A   khi  max (4) CKgh m  n  1 Agh CM Từ hệ 2 phương trì nh (3), (4) ta có: n m 1 khi C  c onst va  A  max M 1  A / Agh CR 1 khi CR  c onst 1  A / Agh Nếu đồ thị không có cực đại thì Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy va  A  max CR m=n=1 - 19 - Nguyễn Thị Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khoa Hóa học Hình 1.4. Đồ thị phương pháp Staric – Bacbanel. Phương pháp có ưu điểm là cho phép không nhữn g xác đị nh hệ số tỉ lượng mà cả giá trị tuyệt đối của chúng . Do vậy ta có thể xác đị nh được cả phức đơn nhân hoặc phức đa nhân trong hệ phức mà ta nghiên cứu. I.4. Cơ chế tạo phƣ́c đơn ligan Nghiên cứu cơ chế tạo phức là đi tìm dạng của ion trung tâm và dạng của ligan trong phức. Trên cơ sở đó ta có thể: - Xác định dạng cuối cùng của ion trung tâm và ligan đi vào phức - Viết được phương trì nh phản ứng tạo phức. - Tính được các thông số của phức - Từ đó dự đoán được cấu trúc của phức. I.4.1. Các cân bằng tạo phức hidroxo của kim loại. Để đơn giản ta bỏ qua điện tí ch và kí hiệu [H+] = h = [H], M là kim loại M + H2O  MOH + H KTP1 ; [MOH] = KTP1. [M].h-1 MOH + H2O  M(OH)2 + H KTP2 ; [M(OH2] = KTP1. KTP2 [M].h-2 .... Khóa luận tốt nghiệp đại học Thúy - 20 - Nguyễn Thị