1. Trang chủ >
  2. Khoa Học Tự Nhiên >
  3. Hóa học - Dầu khí >

Dung dịch kim loại Cd Dung dịch nghiên cứu. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức PAN-CdII-SCN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (927.42 KB, 111 trang )


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
33 - Cân phân tích chính xác 10
-4
g 0,1 mg. - Máy tính, chương trình Pascal để xử lý các số liệu thống kê.
2.2. PHA HÓA CHẤT. 2.2.1. Dung dịch thuốc thử PAN 10
-3
M
Thuốc thử PAN được pha chế bằng cách cân chính xác trên cân phân tích 0,0623 gam PAN, hòa tan trong bình định mức 250 ml bằng một lượng
axeton vừa đủ, lắc đều cho PAN tan hết rồi định mức bằng nước cất 2 lần đến vạch định mức ta được dung dịch PAN có nồng độ 10
-3
M. Các dung dịch có nồng độ nhỏ hơn được pha chế từ dung dịch này.

2.2.2. Dung dịch kim loại Cd


2+
, Pb
2+
10
-3
M
Dung dịch CdII được pha chế từ muối CdNO
3 2
.4H
2
O, dung dịch PbII được pha chế từ muối PbNO
3 2
. Dùng cân điện tử cân chính xác một lượng muối ứng với nồng độ và thể tích cần pha, hoà tan trong một lượng nhỏ
axit HNO
3
loãng trong cốc đong, chuyển vào bình, định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần.
Kiểm tra lại nồng độ của Cd
2+
, Pb
2+
bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử.
Các dung dịch có nồng độ nhỏ hơn được pha chế từ hai dung dịch gốc này.

2.2.3. Dung dịch hóa chất khác


Dung dịch nền KNO
3
0,1M: Pha chế các dung dịch KOH và HNO
3
ở các nồng độ khác nhau để điều chỉnh pH.
Dung dịch ion gây cản:
- Dung dịch CuNO
3 2
0,1M: Cân 2,9565 g CuNO
3 2
.6H
2
O, hoà tan trong cốc bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100 ml, định mức tới vạch
bằng nước cất 2 lần.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
34 - Dung dịch NiNO
3 2
0,1M: Cân 2,808g NiSO
4
.7H
2
O, hoà tan trong cốc bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100 ml, định mức tới vạch bằng
nước cất 2 lần. - Dung dịch ZnNO
3 2
0,1M: Cân 2,9747 g ZnNO
3 2
.6H
2
O, hoà tan trong cốc bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100 ml, định mức tới vạch
bằng nước cất 2 lần. Các dung môi hữu cơ như: Clorofom, rượu isobutylic, rượu isoamylic,
metylisobutylxeton, dùng để chiết phức đều thuộc loại tinh khiết hóa học hoặc tinh khiết phân tích.
2.3. CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM. 2.3.1. Chuẩn bị dung dịch so sánh.
Hút chính xác 0,4 ml PAN 10
-3
M cho vào cốc, thêm 1,0 ml dung dịch KNO
3
1M để được lực ion hằng định μ = 0,1 và 1,0 ml dung dịch KSCN 1M. Chuyển dung dịch vào bình định mức 10 ml, định mức tới vạch bằng
nước cất 2 lần, điều chỉnh tới pH tối ưu giống như trong dung dịch nghiên cứu. Sau đó cho dung dịch vào phễu chiết và chiết lên pha hữu cơ, loại bỏ
phần nước, lấy phần dịch chiết để làm dung dịch so sánh khi đo mật độ quang của phức trong dung môi hữu cơ.

2.3.2. Dung dịch nghiên cứu.


Hút 1 lượng chính xác thuốc thử và một lượng chính xác lượng ion kim loại nghiên cứu vào bình định mức 10 ml, thêm dung dịch nền KNO
3
, thêm dung dịch KSCN đối với phức đa ligan, điều chỉnh tới pH tối ưu, định
mức tới 10ml. Để cho dung dịch phức ổn định sau đó chiết lên dung môi hữu cơ, lấy phần dịch chiết của phức đo mật độ quang với dung dịch so sánh là
dịch chiết thuốc thử PAN ở trên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
35

2.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu


Khảo sát phổ hấp thụ của phức đa ligan của một số dung dịch phức trong dung môi hữu cơ để khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng.
Từ đó tìm λ
max
của phức đa ligan Xác định các điều kiện tối ưu của phức như: Bước sóng tối ưu λ
max
, thời gian tối ưu, khoảng pH tối ưu, thể tích hữu cơ chiết tối ưu, số lần chiết...
Xác định các thông số của phức: tỷ lệ, hệ số các cấu tử trong phức Xác định hàm lượng kim loại trong mẫu giả và mẫu thực tế.

2.4. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.


Các thông số và số liệu trong q trình phân tích được xử lý theo chương trình phần mềm Excel và Pascal.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
36
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TẠO PHỨC ĐA LI GAN PAN- CdII-SCN


-
[5], [17] 3.1.1. Khảo sát phổ hấp thụ electron của phức đa ligan PAN-CdII-SCN
-
Trong quá trình nghiên cứu tiếp theo chúng tôi tiến hành khảo sát như sau: Chuẩn bị 3 dung dịch :
+ Dung dịch 1: C
PAN
= 2.10
-5
M + Dung dịch 2: C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M + Dung dịch 3: C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,
-
SCN
C =0,1M
Trong 3 bình định mức 10ml, cố định lực ion μ = 0,1 bằng KNO
3
, điều chỉnh pH bằng KOH và HNO
3
đến pH = 6,3. Sau đó tiến hành chiết các dung dịch bằng 5,0 ml dung dịch rượu isoamylic. Khảo sát phổ hấp thụ electron của
PAN, phức CdII-PAN và phức PAN-CdII-SCN
-
. Kết quả được trình bày trong bảng 3.1 và hình 3.1.
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4 1.6
1.8
350 400
450 500
550 600
650
1 2
3
λ ∆A
i
Hình 3.1: Sự phụ thuộc mật độ quang vào bƣớc sóng
1: Thuốc thử PAN so với nước
2: Phức đơn ligan CdII- PAN so với PAN
3: Phức đa ligan PAN- CdII-SCN
-
so với PAN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
37
Bảng 3.1: Sự phụ thuộc mật độ quang vào bƣớc sóng của phức PAN-CdII-SCN
-
STT λ nm
∆A
i
∆A
i
∆A
i
PAN-nước Phức đơn-PAN Phức đa-PAN
1 350
0,168 2
360 0,286
3 370
0,312 4
380 0,351
5 390
0,425 6
400 0,476
0,125 0,197
7 410
0,563 0,191
0,211 8
420 0,585
0,253 0,267
9 430
0,602 0,269
0,289 10
440 0,636
0,311 0,324
11 450
0,673 0,357
0,368 12
460 0,721
0,388 0,455
13
470 0,731
0,398 0,574
14 480
0,711 0,456
0,657 15
490 0,651
0,432 0,857
16 500
0,564 0,467
0,978 17
510 0,432
0,489 1,067
18 520
0,378 0,513
1,189 19
530 0,294
0,547 1,296
20 540
0,236 0,594
1,367 21
550 0,211
0,632 1,468
22 555
0,167 0,642
1,546
23 560
0,068 0,587
1,532 24
570 0,531
1,451 25
580 0,486
1,378 26
590 0,412
1,211 27
600 0,376
1,145 28
610 0,324
1,125 29
620 0,256
0,991 30
630 0,212
0,874 31
640 0,168
0,745 32
650 0,139
0,681
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
38 33
660 0,089
0,523 34
670 0,059
0,379 Như vậy từ thí nghiệm trên, ta thấy bước sóng hấp thụ cực đại của phức đa
ligan PAN-CdII-SCN
-
cũng là bước sóng tối ưu là 555 nm, còn PAN hấp thụ cực đại ở bước sóng 470 nm. Vậy ta thấy có sự chuyển dịch bước sóng lớn khi hình
thành phức 
= 85 nm đồng thời mật độ quang của phức đa ligan PAN-CdII- SCN
-
rất lớn so với phức đơn ligan của PAN-CdII. Nên có sự tạo phức đaligan PAN-CdII-SCN
-
, trong các thí nghiệm sau chúng tôi chọn 
tối ưu
= 555 nm.

3.1.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức PAN-CdII-SCN


-

3.1.2.1 Dung môi chiết phức đa ligan PAN-CdII-SCN


-
Chuẩn bị 4 dung dịch phức đa ligan trong 4 bình định mức 10 ml với thành phần giống nhau:
C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,

 
3
KNO SCN
C 0,1M,C
0,1M
Các dung môi: rượu isobutylic, rượu isoamylic, clorofom, metyl isobutylxeton
Điều chỉnh pH của 4 dung dịch tới 6,3 sau đó được chiết bằng 5,0 ml các dung môi khác nhau ở trên, đo mật độ quang của của dịch chiết so với
dung dịch so sánh ở cùng pH = 6,3. Kết quả thu được phổ hấp thụ electron trên bảng 3.2 và hình 3.2.
Từ kết quả thực nghiệm ta thấy rằng ở bước sóng 555 nm dung dịch phức đa ligan chiết trong dung môi rượu isoamylic cho mật độ quang lớn
nhất. Vậy rượu isoamylic có khả năng chiết phức đa ligan PAN -Cd
2+
-SCN
-
tốt nhất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
39
Bảng 3.2: Phổ hấp thụ electron của phức PAN-Cd
2+
-SCN
-
trong các dung môi
STT Dung môi
pH λ nm
∆A
i max
1 isobutylic
6,3 520
0,468 2
clorofom 6,3
550 0,754
3 metyl isobutylxeton
6,3 545
0,215 4
isoamylic 6,3
555 1,589
0.5 1
1.5 2
450 500
550 600
650
Hình 3.2: Phổ hấp thụ electron của phức PAN -Cd
2+
-SCN
-
trong các dung môi khác nhau
1: trong rượu isoamylic 2: trong clorofom
3: trong rượu isobutylic 4: trong metyl isobutylxeton
Từ các thí nghiệm sau chúng tôi sử dụng dung môi chiết phức đa ligan là rượu isoamylic.
1
4 3
2 ∆A
i
λ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
40

3.1.2.2. Xác định thời gian lắc chiết tối ƣu


Chuẩn bị 6 dung dịch phức đa ligan trong 6 bình định mức 10 ml có thành phần: C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,

 
3
KNO SCN
C 0,1M,C
0,1M
Điều chỉnh pH của 6 dung dịch phức đến pH = 6,3. Tiến hành lắc chiết với 5,0 ml dung dịch rượu isoamylic ở những thời
gian khác nhau, đo mật độ quang của dịch chiết tại bước sóng bằng 555 nm so với dung dịch so sánh. Kết quả thu được như sau:
Bảng 3.3: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd
2+
-SCN
-
vào thời gian lắc chiết
t phút 1
2 5
7 9
10 ∆A
i
1,393 1,428
1,532 1,531
1,530 1,531
1 1.2
1.4 1.6
1.8
1 3
5 7
9 11
Mật độ quang của dung dịch chiết bắt đầu hằng định sau khi lắc chiết khoảng 5 - 10 phút. Do vậy trong quá trình nghiên cứu tiếp theo chúng tôi tiến
hành lắc chiết phức trong khoảng thời gian 5 phút. t phút
∆A
i
Hình 3.3: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-
Cd
2+
-SCN
-
vào thời gian lắc chiết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
41

3.1.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd


2+
-SCN
-
vào thời gian sau khi chiết
Để tiến hành nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu của phức đa ligan sau khi chiết chúng tôi chuẩn bị trong bình dịnh mức các dung dịch sau:
C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,

 
3
KNO SCN
C 0,1M,C
0,1M
Tiến hành lắc chiết với 5,0 ml dung dịch rượu isoamylic trong khoảng thời gian 5 phút, đo mật độ quang của dịch chiết tại bước sóng bằng 555 nm
so với dung dịch so sánh ở các thời gian khác nhau. Kết quả thu được như sau:
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd
2+
-SCN
-
vào thời gian sau khi chiết
t phút 5
10 15
20 30
40 50
70 ∆A
i
1,447 1,496 1,548 1,547 1,525 1,525 1,528 1,523
1 1.2
1.4 1.6
1.8
5 25
45 65
85
Mật độ quang của dung dịch chiết bắt đầu hằng định sau khi chiết từ 15 đến 20 phút. Trong quá trình nghiên cứu tiếp theo chúng tôi tiến hành đo mật
độ quang của phức sau khi chiết là 15 phút. ∆A
i
t phút
Hình 3.4: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của
phức trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
42

3.1.2.4. Xác định pH tối ƣu


Để xác định pH tối ưu của q trình tạo phức đa ligan vào pH chúng tơi chuẩn bị dung dịch trong 9 bình định mức 10 ml có cùng thành phần:
C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,

 
3
KNO SCN
C 0,1M,C
0,1M
Điều chỉnh các dung dịch phức tại các giá trị pH khác nhau bằng KOH hoặc HNO
3
. Sau đó chiết bằng 5,0 ml dung môi rượu isoamylic. Đo mật độ quang của dịch chiết tại λ
max
= 555 nm so với dung dịch so sánh. Kết quả thu được như sau:
Bảng 3.5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH pH
4,5 5
5,5 6
6,3 6,5
7 7,5
8
∆A
i
0,584 0,902 1,232 1,446 1,539 1,530 1,428 1,325 0,831
0.5 1
1.5 2
4 5
6 7
8 9
Hình 3.5: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH
Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức đa ligan vào pH chiết ta thấy rằng: Mật độ quang của phức đa ligan PAN -CdII-SCN
-
trong dung môi tăng dần khi pH chiết tăng dần và cực đại trong khoảng giá trị pH từ 6,0 đến 6,5 và giá trị mật độ quang của phức đa ligan PAN-CdII-SCN
-
∆A
i
pH
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
43 lớn tại pH = 6,3 nên trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tơi thực hiện q
trình chiết ở pH = 6,3.

3.1.2.5. Xác định thể tích dung mơi tối ƣu


Chuẩn bị 7 dung dịch phức đa ligan trong 7 bình định mức 10 ml có cùng thành phần:
C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,

 
3
KNO SCN
C 0,1M,C
0,1M
Tiến hành đo mật độ quang của phức trong pha nước trước khi chiết ta được giá trị ∆A
1
. Dùng các thể tích khác nhau V
1
, V
2
, ....V
i
ml rượu isoamylic để chiết phức, đo mật độ quang của pha nước sau khi chiết ta được
giá trị ∆A
2
. Khi đó hiệu suất chiết R được tính theo cơng thức: 
  

1 2
1
A A
R .100
A Để chọn thể tích dung môi hữu cơ tối ưu V
chúng tôi dùng các thể tích rượu isoamylic lần lượt là: 2,0 ml; 3,0 ml; 4,0 ml; 5,0 ml; 6,0ml; 7,0 ml;
8,0ml. Thể tích dung môi hữu cơ tối ưu là thể tích ứng với giá trị phần trăm chiết lớn nhất và giá trị mật độ quang của phức trong dịch chiết là lớn nhất.
Kết quả thu được cho trên bảng 3.6.
Bảng 3.6: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thể tích dung mơi chiết
STT Vml
dung môi Vml
nƣớc sau khi chiết
∆A
i
phức trong
dung môi ∆A
i
phức trong
nƣớc trƣớc khi
chiết ∆A
i
phức trong
nƣớc sau khi chiết
R
1 2,0
9,80 1,548
0,764 0,046
93,98 2
3,0 10,10
1,541 0,763
0,042 94,50
3 4,0
10,10 1,538
0,762 0,041
94,62 4
5,0 10,30
1,534 0,767
0,021 97,26
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
44 5
6,0 10,40
1,532 0,761
0,018 97,63
6 7,0
10,40 1,529
0,765 0,016
97,91 7
8,0 10,50
1,528 0,765
0,008 98,95
Kết quả cho thấy:
- Thể tích pha nước trước khi chiết và sau khi chiết thay đổi không đáng kể nên có thể coi một cách gần đúng thể tích pha nước không thay đổi. Hiệu suất
chiết tăng lên khi thể tích pha hữu cơ tăng. Khi chiết với 2,0ml; 3,0ml; 4,0ml dung mơi hữu cơ thì mật độ quang của phức trong pha hữu cơ tương đối lớn
nhưng hiệu suất chiết kém. Còn khi chiết với 6,0ml; 7,0ml; 8,0 ml dung mơi hữu cơ thì hiệu suất chiết lớn nhưng khi đó có sự tăng thể tích pha hữu cơ nên
mật độ quang của dịch chiết phức giảm. - Khi dùng 5,0 ml dung mơi thì hiệu suất là tương đối lớn giá trị mật độ quang
của dịch chiết phức tương đối lớn. Vì vậy trong các thí nghiệm nghiên cứu sau chúng tôi chọn thể tích pha hữu cơ là 5,0 ml.

3.1.2.6. Sự phụ thuộc phần trăm chiết vào số lần chiết và hệ số phân bố.


Chuẩn bị dung dịch phức đa ligan trong 2 bình định mức 10 ml có thành phần: C
CdII
= 2.10
-5
M, C
PAN
= 4.10
-5
M,

 
3
KNO SCN
C 0,1M,C
0,1M
Sau đó tiến hành 2 thí nghiệm :
Thí nghiệm 1: Dùng 5,0ml dung môi rượu isoamylic để chiết một lần
dung dịch phức, đo mật độ quang của dịch chiết so với dung dịch so sánh.
Thí nghiệm 2: Chia 5,0 ml dung môi thành hai phần bằng nhau để
chiết hai lần dung dịch phức, tập hợp dịch chiết lại rồi đo mật độ quang so với dung dịch so sánh.
Kết quả thu được như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
45
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc phần trăm chiết của phức vào số lần chiết ST
T Số lần
chiết
∆A
i
phức trong
dung môi
∆A
i
phức trong nƣớc trƣớc khi
chiết
∆A
i
phức trong nƣớc
sau khi chiết R
1 1
1,537 0,768
0,019 97,53
2 2
1,543 0,764
0,012 98,43
Như vậy ta thấy khi chiết 2 lần thì phần trăm chiết R lớn hơn. Trong thực tế chiết nhiều lần bao giờ cũng cho hiệu suất chiết cao hơn so với chiết
một lần. Tuy nhiên với kết quả trên ta thấy quá trình chiết một lần đã cho hiệu suất chiết khá cao R = 97,53, đạt độ chính xác cho phép. Vì vậy trong các
thí nghiệm tiếp theo chúng tơi chỉ tiến hành chiết 1 lần. Từ đó chúng tơi tính được hệ số phân bố của quá trình chiết như sau:
 
 
 
 
 
 
 
 
  
n
n
n
V R.
V 100.D
R1 HƯ sè ph©n bè D =
100 R V
D V
V 10,0ml
Víi V 5,0ml
HƯ sè ph©n bè D = 78,97 R
97, 53

3.1.3. Xác định thành phần của phức PAN-Cd


Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (111 trang)

×