Thạc Sĩ Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ 1-(2-pyridylazo)-Naphthol(PAN)-La(III)-Axit Tricloaxetic(CC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
NĂM 2012

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ LANTAN . 3
1.1.1. Vị trí, cấu trúc electron, trạng thái oxi hoá 3
1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học của lantan 4
1.1.2.1. Tính chất vật lý . 4
1.1.2.2. Tính chất hoá học . 4
1.1.3. Ứng dụng của lantan 5
1.1.4. Khả năng tạo phức của La3+ với các thuốc thử trong phân tích chiết - trắc quang 7
1.1.5. Một số phương pháp xác định lantan và xu hướng nghiên cứu 7
1.1.5.1. Phương pháp chuẩn độ . 7
1.1.5.2. Phương pháp phân tích điện hoá 8
1.1.5.3. Phương pháp trắc quang và chiết - trắc quang . 8
1.1.5.4. Phương pháp phổ . 9
1.2. TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN 11
1.2.1. Tính chất của thuốc thử PAN . 11
1.2.2. Khả năng tạo phức của thuốc thử PAN và ứng dụng các phức của nó trong phân tích 12
1.3 DẪN XUẤT CLO CỦA AXIT AXETIC 13
1.4. SỰ HÌNH THÀNH PHỨC ĐA LIGAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG HOÁ PHÂN TÍCH 13
1.5.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHIẾT PHỨC ĐA LIGAN15
1.5.1. Một số vấn đề chung về chiết . 15
1.5.2. Các đặc trưng định lượng của quá trình chiết 17
1.5.2.1. Định luật phân bố Nernst 17
1.5.2.2. Hệ số phân bố 17
1.5.2.3. Độ chiết (hệ số chiết) 18
1.6. Các bưỚc nghiên cỨu phỨc màu dùng trong phân tích trẮc quang 19
1.6.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 19
1.6.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu 20
1.6.2.1. Nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu 20
1.6.2.2. Xác định pH tối ưu . 21
1.6.2.3. Nồng độ thuốc thử và ion kim loại tối ưu . 21
1.6.2.4. Nhiệt độ tối ưu . 22
1.6.2.5. Lực ion và môi trường ion 23
1.7.CÁC PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG ĐỂ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TRONG DUNG DỊCH 23
1.7.1. Phương pháp tỷ số mol (ph¬ương pháp đư¬ờng cong bão hoà) 24
1.7.2. Phương pháp hệ đồng phân tử mol (phư¬ơng pháp biến đổi liên tục - phư¬ơng pháp Oxtrom-xlenko) 25
1.7.3. Phương pháp Staric - Bacbanel (phư¬ơng pháp hiệu suất t¬ương đối). 26
1.7.4. Phương pháp chuyển dịch cân bằng 29
1.8. CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐA LIGAN 31
1.9. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ MOL PHÂN TỬ CỦA PHỨC 36
1.9.1. Phương pháp Komar xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức 36
1.9.2. Phương pháp xử lý thống kê đ¬ường chuẩn 37
1.10. ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH . 38

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM. . 39
2.1. DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 39
2.1.1. Dụng cụ . 39
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu 39
2.2. PHA CHẾ HOÁ CHẤT 40
2.2.1. Dung dịch La3+ (10-3M) . 40
2.2.2. Dung dịch gốc PAN(10-3M) 40
2.2.3. Dung dịch CCl3COOH (0,5M) . 40
2.2.4. Dung dịch điều chỉnh lực ion . 40
2.2.5. Dung dịch điều chỉnh pH . 41
2.2.6. Các loại dung môi . 41
2.3. CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM . 41
2.3.1. Dung dịch so sánh PAN 41
2.3.2. Dung dịch phức đa ligan: PAN- La(III)- CCl3COOH . 41
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu . 42
2.4. XỬ LÝ CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM . 42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 43
3.1. NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TẠO PHỨC ĐA LIGAN CỦA PAN-La(III)-CCl3COOHTRONG DUNG MÔIISO-AMYLIC . 43
3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan . 43
3.1.2. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu chiết phức đa ligan PAN-La(III)-CCl3COOH trong dung môi iso-amylic . 46
3.1.2.1. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH chiết 46
3.1.2. 2. Dung môi chiết phức đa ligan PAN - La(III)– CCl3COOH 48
3.1.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian lắc chiết . 50
3.1.2.4. Sự phụ thuộc mật độ quang của phứcPAN-La(III)-CCl3COOH vào thời gian sau khi chiết . 51
3.1.2.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - La(III)– CCl3COOH vào nồng độ CCl3COO- . 53
3.1.2.6. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu 54
3.1.2.7. Số lần chiết phức tối ưu vào hệ số phân bố 56
3.1.2.8. Xử lí thống kê xác định % chiết 57
3.1.2.9. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion . 58
3.2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC ĐA LIGAN PAN-La(III)- CCl3COOH 59
3.2.1. Phương pháp tỷ số mol xác định tỷ lệ La3+ : PAN 59
3.2.2. Phương pháp hệ đồng phân tử mol xác định tỷ lệ La3+: PAN 62
3.2.3. Phương pháp Staric- Bacbanel 63
3.2.4. Phương pháp chuyển dịch cân bằng xác định tỷ lệ La3+: CCl3COO-. 65
3.3. NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐA LIGAN PAN - La(III)– CCl3COOH 66
3.3.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của La3+ và các ligan theo pH 66
3.3.1.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của La3+ theo pH 66
3.3.1.2. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của PAN theo pH 68
3.3.1.3.Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của CCl3COOH theo pH 70
3.3.2. Cơ chế tạo phứcPAN- La(III) – CCl3COOH 72
3.4. TÍNH CÁC THAM SỐ ĐỊNH LƯỢNG CỦA PHỨC PAN- La(III)-CCl3COOH THEO PHƯƠNG PHÁP KOMAR . 74
3.4.1. Tính hệ số hấp thụ phân tử ecủa phức theo phương pháp Komar . 74
3.4.2. Tính hằng số Kcb của phức theo phương pháp Komar 76
3.4.3. Tính hằng số bcủa phức theo phương pháp Komar 77
3.5. XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN PHỤ THUỘC MẬT ĐỘ QUANG VÀO NỒNG ĐỘ CỦA PHỨC, ẢNH HƯỞNG CỦA ION LẠ VÀ PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG LANTAN TRONG MẪU NHÂN TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT- TRẮC QUANG 78
3.5.1. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức 78
3.5.2. Ảnh hưởng của một số ion cản và phương trình đường chuẩn khi có mặt ion cản 79
3.5.2.1. Ảnh hưởng của một số ion tới mật độ quang của phức (R)La(CCl3COO)2 79
3.5.2.2.Xây dựng đường chuẩn khi có mặt ion cản . 80
3.5.3. Xác định hàm lượng lantan trong mẫu nhân tạo bằng phương pháp chiết - trắc quang 81
3.6. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LANTAN DỰA TRÊN PHỨC ĐA LIGAN . 83
3.6.1. Độ nhạy của phương pháp theo Sandell.E.B . 83
3.6.2. Giới hạn phát hiện của thiết bị (Limit Of Detection LOD) 83
3.6.3. Giới hạn phát hiện của phương pháp: (Method Detection Limit (MDL) . 84
3.6.4. Giới hạn phát hiện tin cậy: (Range Detection Limit RDL) 85
3.6.5. Giới hạn định lượng (Limit Of Quantitation) (LOQ) 86
KẾT LUẬN 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 89


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, khoa học công nghệ đã có những bước phát triển đột phá nhờ vào việc ứng dụng rất nhiều đến các nguyên tố đất hiếm. Đất hiếm được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu cho các thiết bị âm nhạc, ổ cứng máy tính, vi lượng trong y học (chống bệnh béo phì), một số phức chất lantan còn có khả năng kháng khuẩn, đưa vào các chế phẩm phân bón để tăng năng suất và khả năng chống chịu bệnh cho cây trồng. Đặc biệt, đất hiếm được sử dụng chủ lực trong cáp quang viễn thông; công nghệ in tiền; công nghệ màn hình LED; công nghệ bán dẫn, siêu dẫn, laze . trong đó có Lantan. Việt Nam có một số mỏ khoáng vật Mường Hum(Lào Cai), Nậm Xe (Lai Châu) .
Với những lợi ích to lớn về kinh tế mà lantan đem lại, trong những năm gần đây đã có nhiều đề tài nghiên cứu về đất hiếm nói chung và lantan nói riêng. Tuy nhiên chưa có một đề tài nào nghiên cứu sâu sắc, tỉ mỉ về sự tạo phức đa ligan trong hệ 1- ( 2-pyridylazo) - 2 - naphthol (PAN) - La(III) – axit tricloaxetic (CCl3COOH) bằng phương pháp tổ hợp chiết - trắc quang và ứng dụng trong phân tích.
Xuất phát từ tình hình thực tiễn như vậy, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ 1- ( 2-pyridylazo) - 2 - naphthol (PAN) - La(III) – axit tricloaxetic (CCl3COOH) bằng phương pháp chiết - trắc quang và ứng dụng để phân tích ” làm luận văn thạc sĩ của mình.
Thực hiện đề tài này chúng tôi nghiên cứu giải quyết các vấn đề sau:
1. Nghiên cứu sự tạo phức của hệ PAN - La (III) – CCl3COOH trong dung môi iso-amylic.
2. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức tạo thành.
3. Nghiên cứu khả năng chiết phức trong hệ PAN – La (III) – CCl3COOHbằng một số dung môi hữu cơ, lựa chọn dung môi tốt nhất.
4. Xác định thành phần, cơ chế phản ứng và các tham số định lượng của phức.
5. Xây dựng phương trình đường chuẩn biểu thị sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức trước và sau khi có ion cản.
6. Xác định hàm lượng lantan trong mẫu nhân tạo.
7. Đánh giá độ nhạy của phương pháp chiết trắc quang trong việc định lượng lan tan bằng thuốc PAN và axit tricloaxetic.