Khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát khả năng tạo chế phẩm màu cho granite nhân tạo từ phức chất của coban

Khóa luận khảo sát khả năng tạo chế phẩm màu cho granite nhân tạo từ phức chất coban, góp phần phát triển ngành vật liệu xây dựng.

• Tác giả: Đào Ai Hương Giang
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Phi Thúy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Khảo Sát Khả Năng Tạo Chế Phẩm Màu Cho Granite Nhân Tạo Từ Các Phức Chất Của Coban
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2002
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN MỞ ĐẦU
• 2. PHẦN TỔNG QUAN
• 2.1. Khả năng phát màu của các oxit kim loại
• 2.2. Màu trong sản xuất gốm sứ
• 2.3. Đại cương về phức chất
• 2.3.1. Các khái niệm cơ bản
• 2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của phức chất
• 3. SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CỦA COBAN VỚI CÁC PHỐI TỬ HỮU CƠ (AXIT CITRIC, TARTRIC, OXALIC, FORMIC)
• 3.1. Phức chất của coban với axit oxalic
• 3.1.1. Tổng hợp phức
• 3.1.2. Tính chất và cấu trúc của phức
• 3.2. Phức của coban với axit tartric
• 3.2.1. Tổng hợp phức
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng tạo chế phẩm màu cho granite nhân tạo

Khả năng tạo chế phẩm màu cho granite nhân tạo từ các phức chất của coban đang trở thành một chủ đề nghiên cứu quan trọng trong ngành hóa học. Việc sử dụng các phức chất này không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn đáp ứng nhu cầu về tính thẩm mỹ và bảo vệ môi trường. Các phức chất coban với axit hữu cơ như oxalic, citric, và tartric đã được chứng minh là có khả năng tạo màu sắc đa dạng và bền vững cho granite nhân tạo.

1.1. Khái niệm về phức chất coban và ứng dụng

Phức chất coban là các hợp chất được hình thành từ coban và các phối tử hữu cơ. Chúng có khả năng tạo màu sắc phong phú cho các sản phẩm gốm sứ và granite nhân tạo. Việc nghiên cứu các phức chất này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu chế phẩm màu

Nghiên cứu chế phẩm màu từ phức chất coban không chỉ giúp cải thiện tính thẩm mỹ của granite nhân tạo mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các phức chất này có khả năng hòa tan tốt và đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.

II. Vấn đề và thách thức trong việc tạo chế phẩm màu

Mặc dù có nhiều ưu điểm, việc tạo chế phẩm màu từ phức chất coban cũng gặp phải một số thách thức. Độ bền màu, khả năng hòa tan và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường là những vấn đề cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc kiểm soát các điều kiện phản ứng là rất quan trọng để đạt được kết quả tốt nhất.

2.1. Độ bền màu của chế phẩm

Độ bền màu của chế phẩm màu từ phức chất coban phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ nung, pH của môi trường và tỷ lệ phối tử. Việc nghiên cứu các yếu tố này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

2.2. Khả năng hòa tan và ảnh hưởng môi trường

Khả năng hòa tan của các phức chất coban trong môi trường gốm sứ là một yếu tố quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng các phức chất này có thể bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và nhiệt độ, do đó cần có các biện pháp kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất.

III. Phương pháp nghiên cứu chế phẩm màu từ phức chất coban

Phương pháp nghiên cứu chế phẩm màu từ phức chất coban bao gồm việc tổng hợp các phức chất, khảo sát tính chất và khả năng phát màu của chúng. Các phương pháp thực nghiệm được áp dụng để kiểm tra độ bền và khả năng hòa tan của chế phẩm màu trong môi trường gốm sứ.

3.1. Tổng hợp phức chất coban

Tổng hợp phức chất coban được thực hiện thông qua phản ứng giữa coban và các axit hữu cơ như oxalic, citric. Quá trình này cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng phức chất thu được.

3.2. Khảo sát tính chất và khả năng phát màu

Khảo sát tính chất của các phức chất coban bao gồm việc kiểm tra độ bền màu, khả năng hòa tan và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả của chế phẩm màu trên granite nhân tạo.

IV. Ứng dụng thực tiễn của chế phẩm màu từ phức chất coban

Chế phẩm màu từ phức chất coban đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp gốm sứ và granite nhân tạo. Sản phẩm không chỉ đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ mà còn đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. Việc sử dụng các phức chất này giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất gốm sứ

Chế phẩm màu từ phức chất coban được sử dụng để tạo màu cho các sản phẩm gốm sứ, giúp tăng tính thẩm mỹ và độ bền của sản phẩm. Các phức chất này có khả năng tạo màu sắc đa dạng và bền vững.

4.2. Ứng dụng trong granite nhân tạo

Granite nhân tạo được trang trí bằng chế phẩm màu từ phức chất coban, tạo ra các sản phẩm có màu sắc phong phú và hấp dẫn. Việc sử dụng các phức chất này không chỉ nâng cao giá trị sản phẩm mà còn đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu chế phẩm màu

Nghiên cứu khả năng tạo chế phẩm màu cho granite nhân tạo từ các phức chất coban mở ra nhiều triển vọng cho ngành công nghiệp gốm sứ. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và nghiên cứu sâu hơn về các phức chất này sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.1. Tương lai của nghiên cứu phức chất coban

Nghiên cứu về phức chất coban sẽ tiếp tục được mở rộng, với mục tiêu phát triển các chế phẩm màu mới có tính năng vượt trội. Các nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường.

5.2. Định hướng phát triển ngành công nghiệp gốm sứ

Ngành công nghiệp gốm sứ cần tiếp tục đổi mới công nghệ và áp dụng các nghiên cứu mới về phức chất coban để nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc này không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Để tạo mau trang trí cho gốm sứ, trước đây người ta sử dung các oxit hay các muối vô cơ đơn giẩn của kim loại chuyển tiếp làm chế phẩm màu. Nhưng do nhu cẩu ngày càng cao về cả chất lượng và hình thức sản phẩm. cùng với khuynh hướng hạn chế tối đa những yếu tố gây ô nhiễm môi trường, ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ đã chon các phức của kim loại chuyểa tiếp với axit hữu cơ (oxalic, tartriv, formic, citric) để làm chế phẩm màu. Với những ưu điểm nổi bật như tăng đô hòa tan.

đảm bảo vệ sinh môi trường, các phức chất của kim loại chuyển tiếp đã thực sự đáp ứng được yêu cầu của ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ hiện nay, đặc biệt là trang trí trên các sản phẩm granit nhân tạo, mở ra một khả nang da dang hóa mau sắc và tăng chất lượng trang trí. Nhân thấy tim quan trong của việc nghiên cứu các phức chất của kim loại chuyển tiếp và ứng đụng của nó trong công nghiệp sản xuất gốm sứ, em chọn đẻ tài : " Khảo sát khả năng tạo chế phẩm màu cho granit nhân tạo từ các phức chất của coban ". Việc nghiên cứu các phức chất của coban va khả năng thấm tan phát màu trên granit nhân tạo đã được nhiều tác giả quan tâm. Dựa trên những kết quả đã được công bố về phương pháp diéu chế phức coban vớ: các phối tử hữu cơ và tính chất cấu tạo của phức tương ứng, để tài của em sẽ tiếp tục khảo sát các diéu kiện cụ thể cho việc pha chế phẩm màu từ phức sao cho đạt hiệu quả tốt nhất vé khả nang thấm tan, phát mau của chúng trên xương gốm.

Phươag pháp nghiên cứu : e «Tra cứu ta: liệu tham khảo. ¢ Phan tích lý thuyết, đưa ra dự đoán về các điểu kiện tối ưu cho việc pha chế phẩm mau từ phức và các điểu kiện ảnh hưởng đến khả năng thấm tan, phát mầu của chế phẩm trên xương gốm. ¢ Lam thực nghiệm kiểm tra các dự đoán ban đầu. © Rút ra kết luận tổng hợp.

Phạm vi nghiên cứu : e _ Nghiên cứu các phức của coban với các phối tử : axit formic, oxalic, citric, tartric. e _ Cố định loại xương gốm thử nghiệm. © Lam việc ở nhiệt độ phòng. Nội dung nghiên cứu : ¢ Tim hiếu tính chất của các phức coban với các phối tử hữu cơ.

e Pha chế phẩm màu từ phức, khảo sát điểu kiện pha chế tối ưu. e© - Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng thấm tan và phát màu của chế phẩm trên xương gốm Với sư han chế nhất định về mặt chuyên môn cũng như thời gian nghiên cứu. em sẽ cố gắng hết tức để hoàn thành tốt nhất đề tài này. Em rất mong nhận được sự góp ý từ phía thấy cô cũng như các van sinh viên trong khoa.

- Trang 1 - Lagn van tố? sgiệm Đào Ai Aatong Giang PHAN TONG QUAN 1. KHA NANG PHAT MAU CUA CAC OXIT KIM LOAI Kha năng phát mau của các oxit kim loại : Việc sử dụng các loại hợp chất kim loại chuyển tiếp tổn tại dưới dạng chất nhiềm mau để tạo mau trên gốm sứ đã có từ lâu đời, phẩn lớn sử dụng ở dạng oxit. Để lựa chọn các oxit tạo màu phải dựa trên cơ sở cấu tạo, tính chất, cũng như khả năng phát màu sao cho sản phẩm thu được ngoài tiêu chuẩn tốt về chất lượng còn phải đáp ứng nhu cầu thẩm mĩ của người tiêu dùng. Một vài loại oxit tiêu biểu như sau [1].{2]: Các oxit của crom như CrO (màu đen), Cr;O; (bột màu xanh thẫm) có thể dùng để tạo thuốc vẽ, sơn dầu.

Thuốc vẽ crom bén với H;O và nhiệt. Crom oxit sẽ tạo mau lục bén ở nhiệt độ cao. Cr;O; không tan trong men mà phân bố đều trong men giống như SnO;. Để tạo mau lục đậm thường thêm NiO và CuO.

Hợp chất CrạO;.FeO là loại khoáng có trong thiên nhiên (cromit) cho màu xám, trong men đôlômit nó chuyển sang nâu. Khi cho thêm CoO hoặc CoCO; tạo màu đen [3]. Màu lục Cr;O; khi cho thêm nhiều SrO thì mau càng sim. Khi có ít CryO; (dưới 0.5%) thì trong men giàu SrO có màu vàng.

Men đỏ crom khi cho dưới 0.1 mol SrO màu sẽ sáng lên, cho càng nhiều màu càng trở nên vàng nâu và đục. Các oxit của sất như FeO (màu đen), Fe;O; (màu đỏ nâu vàng), Fe;O, (màu đen ánh xanh lam đậm). Trong môi trường oxy hóa, sắt oxit có mầu từ vàng chuyển sang màu nâu đỏ, đến đỏ rượu vang và sang nâu. Trong môi trường khử có các màu khác nhau từ xanh xám đến xám đen.Trong men kiểm Bo, sắt oxit tạo mau đỏ rượu vang.

Trong men trắng đục cũng như men mờ khi cho thêm sắt oxit sẽ có màu nâu sáng, màu be, màu lông cừu và màu nâu sam. Sắt oxit cùng với oxit của coban, mangan, hoặc hợp chất đồng tạo nên màu đen. Kim loại coban có màu xám, có tính sắt từ ở 1075°C, trên nhiệt độ này tính st từ sẽ mất. Muối của coban được dùng trong công nghiệp thủy tinh để tạo mau [4].

Kiểu cấu trúc không gian của các hợp chất coban là : Co(Il) : có hình bốn mặt như trong CoCl,* , có hình tám mặt như trong |Co(H;O)„|ˆ” Lugn van tết nghi¢g “Đào Ai Aatemg Giang Co(III) : có hình tám mặt như trong [Co(NH;),]'* Các oxit của coban như sau : s CoO: là oxit bazơ, màu sắc của CoO khan khác nhau phụ thuộc vào cách sap xếp nguyên tử trong tinh thể như xanh, vàng, xám, hung, đỏ, đen. Về cấu trúc đến nay chỉ mới biết dạng lập phương. * Co;O; : là chất bột màu nâu sim, nung nóng gan 600°C sẽ tạo thành CoO; dạng bột màu đen. 6Co0,0, 1°, 4Co,0, + O;Ÿ Nung ở 1300°C phân hủy tiếp tạo 4CoO.Co¿O; và cuối cùng là CoO 2Co0,0;_ y4CO + O;Ÿf Ngoài ra Co;O; còn bị khử đến kim loại : Co,0; +3H; 2, 2Co + 3H,0 Co;O; tan trong axit HCI tao Cl, : Co,0; +6HClI—>2CoCl; + Ch, + 3H,0 Co,0, tan trong axit HạSO, tạo O; : 2Co;O; +4H;SO, ——> 4CoSO, +O; † + 4H;O % Co,0,: là chất bột mau den.

Co;O, + 4H; 1°, 3Co + 4H;O Co/O, + 8HCI —, 3CoCl; + Cl, 7+ 4H,0 Khác với Fe,O,, trong mang lưới tinh thé có ion kim loại hoá trị II va IIL, trong Co;O; có ion kim loại hoá trị II và IV, được xem là một muối của Co** ; Co;[CoO,]. Lugn van tố? sgkiệp Dao Ai Antong Giang Coban oxit nói chung là rất cứng, khó nghién nên thường ding coban cacbonat CoCO, dé hòa tan hơn để đưa vào men. Mau do hợp chất coban đưa vào thường thể hiện là màu xanh nhạt đến màu lam tùy theo hàm lượng cuả coban. Có thể kết hợp các hợp chất của coban với ZnO, Al;O;¿.

Khi kết hợp với photphat hoặc arsenat cho ta màu tím xanh đến tím. Sự phát màu sẽ có tác dụng rõ rệt hơn nếu ta cho vào men MgO. CoO trộn với TiO cho ta màu lục, tuy nhiên lại thường gây rạn men, do đó thường được dùng cho men nghệ thuật. Để tạo men tính thể màu xanh thì ta đưa vào men 0.5- 1% CoO để tạo mầm kết tinh.

Kết hợp với oxit của Mg, Fe, Cr và chủ yếu là Co sẽ có men màu đen từ một men trong suốt. Oxit coban tồn tại chủ yếu ở dạng hóa trị 2, là oxit gây mau mạnh nhất trong các oxit gây màu. Ngoài gốm sứ , oxit coban còn dùng tạo màu trong công nghiệp thủy tính, thường là màu xanh nước biển. Coban gây màu ở thủy tỉnh rất ổn định, tuy nhiên thủy tỉnh cơ sở có ảnh hưởng đến khả năng gây màu của Coban, nhất là hàm lượng oxit kiểm.2 Màu trong sản xuất gốm sứ : Trước đây để tạo màu cho gốm sứ, người ta thường dùng nguyên liệu để sản xuất chất màu và men mau là các muối vô cơ, hay các oxit mang màu như Cr;O;, CoO, MnO,,.

hoặc các oxit đất hiếm, và một số kim loại quý như Au, Ag, Pt. Chúng tạo màu sắc khá đa dạng trên gốm sứ. Trong thực tế, màu sắc của vật chất gồm 8 mau cơ bản sau : trắng, den, đỏ, da cam, vàng, lục, lam, tím. Từ 8 màu cơ bản này có thể phối chế thành vô vàn tông mau khác nhau.

Lý thuyết về mau cho ta biết rằng màu sắc mà mắt ta phân biệt được là do vật chất hấp thụ ánh sáng một cách có chọn lọc. Sở di vật chất hấp thụ ánh sáng một cách có chọn lọc là do cấu trúc hình học của bản thân nó quyết định, tức là do các dạng liên kết hình học của các vật chất, các nguyên tố (bao gỗm ion phân tử, hợp chất) quyết định. Chất màu cho gốm sứ chủ yếu thuộc hệ dung dịch rấn (dung dịch rắn trộn lẫn hay dung dịch rắn thay thế). Như vậy, cấu trúc của các chất màu là không hoàn chỉnh (nghĩa là có sự biến dạng về cấu trúc — do phân cực).

Kết quả có sự sai lệch các thông số mạng lưới của các tinh thể, Mặt khác, biến dạng không phải chi xdy ra ở dái điện tử nhất định mà có ở các dải lân cận, dẫn đến khái niệm hấp thụ ánh sáng không phải ở một bước sóng đặc trưng mà là cả một dãy nhiều bước 4- : Trang Lugn van tất nghiệp Đào Ai Hatomg Giang sóng (khoảng hấp thu). Vì vậy màu nhìn thấy là không thuần khiết (xanh nõn chuối — xanh già , hồng—> hồng tia). Chất màu cho gốm sứ còn kể đến dang thù hình của nguyên tố tạo nền : Cr,O, trong J-Al;O; tạo thành màu xanh Cr,O, trong a-Al,O, tạo thành mau đỏ ngọc Sản xuất gốm sứ, điểu kiện công nghệ chủ yếu là nung và môi trường khi nung màu, do vậy sẽ quyết định khả năng tao mau, độ bền màu của chất màu khi sử dụng. Trong trang trí gốm sứ có các loại : mầu hấp trên men, màu dưới men [5]; ~_ Mau trên men : dùng để vẽ lên sản phẩm đã tráng men, sau khi vẽ phải nung lại (t° : 600°-900°C) trong lò để màu đông khô lại.

Nhiệt độ nung kết trung bình của các loại màu là 750°-850°C. — Màu dưới men : dùng để trang trí dưới men hoặc pha vào men làm men màu. Ding cho các sản phẩm có nhiệt độ nung trên 1000°C —› sản phẩm thu được khá đẹp, có đặc điểm là cường độ bám tốt trên mặt sứ dưới sự bảo hộ của lớp men [6]. ĐẠI CƯƠNG VỀ PHỨC CHẤT Ngày nay phức chất được ứng dụng rộng rãi và ngày cAng tăng trong tất cả các lĩnh vực hóa học.

sinh học, công nghiệp, kỹ thuật.