Đồ Án Nghiên cứu các điều kiện xác định Br- và I- bằng phương pháp trắc quang động học xúc tác với phản ứn

MỞ ĐẦU
Halogen là những nguyên tố rất hoạt động, trong thiên nhiên chúng không tồn tại ở trạng thái tự do, flo và clo là những nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng của mỗi nguyên tố đó ở trong vỏ trái đất vào khoảng 0,02% tổng số khối lượng nguyên tử. Brom và iot kém phổ biến hơn, trữ lượng của brom là 3.10-5% và của iot là 4.10-6%. Trong nước biển chứa khoảng 2% clo, 0,007% brom, 0,000005% iot. Trong cơ thể người, flo có trong xương và men răng, clo có ở trong máu người dưới dạng NaCl và ở trong dịch vị dạ dày dưới dạng HCl, iot ở trong tuyến giáp trạng còn brom chỉ có ở dạng vết.
Brom là nguyên tố được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp. Nó được dùng để chế tạo một số dược phẩm, phẩm nhuộm, thuốc trừ sâu . Brom có thể kết hợp với các loại chất thải hữu cơ, những chất có sẵn trong tự nhiên, tạo thành các chất độc có thể gây hại cho sức khỏe con người và môi trường. Còn iot là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể như quá trình tổng hợp hocmon tuyến giáp, duy trì thân nhiệt, phát triển xương . Vì thế, việc xác định bromua và iodua ngày càng được quan tâm trong nhiều lĩnh vực khác nhau như thực phẩm, môi trường .
Hiện nay có rất nhiều phương pháp để xác định hàm lượng halogenua như các phương pháp điện hóa, phương pháp phóng xạ, phương pháp kích hoạt nơtron, các phương pháp sắc ký .Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp này cần có máy móc đắt tiền, thời gian phân tích lâu. Các phương pháp đo quang sử dụng thiết bị không đắt tiền, phổ biến mà vẫn có độ nhạy và độ chính xác tương đối cao. Đặc biệt là phương pháp đo quang động học xúc tác có độ nhạy cao, độ chọn lọc tốt, thời gian phân tích nhanh, thao tác tương đối đơn giản.
Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng phương pháp trắc quang động học xúc tác để xác định hàm lượng bromua và iodua. Cơ sở của phương pháp là Br- xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng oxi hóa Methylen xanh (Methylene blue - MB) bằng H2O2 trong môi trường H2SO4 mạnh khi có mặt NaCl, ngược lại I- thì ức chế phản ứng đó. Từ đó xây dựng phương pháp xác định riêng rẽ Br- và I- trong mẫu nước biển và bước đầu thử áp dụng thuật toán hồi quy đa biến tuyến tính để xác định đồng thời chúng mà không cần tách. Kết quả phân tích các mẫu nước biển Việt Nam so sánh với phương pháp đang áp dụng trong phòng thí nghiệm.


Chương 1: TỔNG QUAN
Để đáp ứng nhiệm vụ đặt ra thì trong phần tổng quan này chúng tôi tìm hiểu một số vấn đề: một là đặc điểm phân tích của halogen, tìm hiểu các phương pháp xác định halogen thường được áp dụng và đôi nét về thuốc thử Methylen xanh.
1.1 Đặc điểm phân tích [4]
Halogen là những nguyên tố thuộc nhóm VIIA của bảng hệ thống tuần hoàn gồm các nguyên tố Flo(F), Clo(Cl), Brom(Br), Iot(I) và Atatin(At) được gọi chung là nhóm halogen. Halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chỉ thiếu 1 electron là đạt được cấu hình electron bền như khí hiếm, nên ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung một đôi electron tạo ra phân tử có liên kết cộng hóa trị không cực.
Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử này rất hoạt động vì chúng dễ thu thêm 1 electron để tạo thành khí trơ đứng sau nó, do đó tính chất hóa học cơ bản của các halogen là tính oxi hóa mạnh. Tuy nhiên, flo có độ âm điện lớn nhất nên trong tất cả các hợp chất chỉ có số oxi hóa -1, còn các nguyên tố halogen khác, ngoài số oxi hóa -1 còn có các số oxi hóa +1,+3,+5,+7, chúng thể hiện tính oxi hóa. Thế điện cực tiêu chuẩn của một số halogen như sau:
Từ bảng 2, ta thấy halogen đứng trước có thể đẩy được halogen đứng sau ra khỏi halogenua của nó.
Halogenua là tên gọi chung của hợp chất của một nguyên tố với halogen. Hầu hết các nguyên tố đều tạo nên halogenua. Vì độ âm điện của các halogen biến đổi trong một khoảng khá rộng nên tính chất của các halogenua cũng biến đổi trong một khoảng rộng. Thật vậy, trong các halogenua, bản chất của liên kết giữa nguyên tố với halogen biến đổi từ hoàn toàn ion đến hoàn toàn cộng hóa trị. Tuy nhiên người ta vẫn thường phân chia các halogenua ra làm hai nhóm: halogenua ion và halogenua cộng hóa trị. Trong môi trường nước, cả halogenua ion và halogenua cộng hóa trị đều dễ bị thủy phân tạo thành halogenua (Ví dụ: BiCl3 + 3H2O = Bi(OH)3 + HCl). Các halogen phản ứng với hợp chất hữu cơ tạo thành hợp chất bền, sau khi vô cơ hóa mẫu ta vẫn thu được các halogenua.