Khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát sự tạo phức của ion kim loại với axit malic

Khóa luận khảo sát sự tạo phức của ion kim loại với axit malic, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hóa học phức tạp và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Trần Hải Bằng
• Người hướng dẫn: Tiến Sĩ Lê Phi Thúy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Khảo Sát Sự Tạo Phức Của Một Số Ion Kim Loại Với Phối Tử Hữu Cơ Axit Malic
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Một số phương pháp nghiên cứu phức chất
• 1.1.1. Phương pháp hóa học
• 1.1.2. Phương pháp đo độ dẫn điện
• 1.1.3. Phương pháp phân tích nhiệt
• 1.1.4. Các phương pháp nghiên cứu quang phổ hấp thụ của phức chất
• 1.1.4.1. Quang phổ hấp thụ trong vùng hồng ngoại (phổ IR)
• 1.1.4.2. Quang phổ hấp thụ trong vùng khả kiến và tử ngoại
• 1.1.5. Tổng quan về axit malic
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢ
• 2.1. Điều chế các phức chất
• 2.2. Quan sát dạng bên ngoài, màu sắc các phức chất. Phân tích hàm lượng nguyên tố
• 2.3. Biện luận kết quả
• 2.4. Nghiên cứu và dự đoán quá trình phân hủy nhiệt các phức nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• 3.1. Về điều chế các phức chất
• 3.2. Gợi ý các đề xuất
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về sự tạo phức của ion kim loại với axit malic

Sự tạo phức của ion kim loại với các phối tử hữu cơ, đặc biệt là axit malic, là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong hóa học. Các phức chất này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong hóa học phân tích và công nghiệp. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát sự tạo phức của một số ion kim loại như coban, niken, mangan và đồng với phối tử hữu cơ axit malic.

1.1. Định nghĩa và vai trò của axit malic trong hóa học

Axit malic, hay còn gọi là axit hydroxy succinic, là một axit hữu cơ quan trọng. Nó có mặt trong nhiều loại trái cây và rau quả, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hương vị và chất lượng sản phẩm thực phẩm. Nghiên cứu về axit malic giúp hiểu rõ hơn về khả năng tạo phức của nó với các ion kim loại.

1.2. Tính chất của phức chất giữa ion kim loại và axit malic

Phức chất giữa ion kim loại và axit malic thường có tính chất đặc biệt như màu sắc và độ nhạy cao. Những tính chất này làm cho chúng trở thành các chất phân tích hữu ích trong hóa học phân tích và nhiều ngành kỹ thuật khác.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu phức chất ion kim loại

Nghiên cứu sự tạo phức của ion kim loại với axit malic gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là xác định chính xác công thức của các phức chất được tổng hợp. Việc này đòi hỏi các phương pháp phân tích chính xác và đáng tin cậy.

2.1. Khó khăn trong việc xác định công thức phức chất

Việc xác định công thức của phức chất thường gặp khó khăn do sự đa dạng trong cấu trúc và tính chất của các phức chất. Các phương pháp phân tích hóa học cần được áp dụng một cách chính xác để có được kết quả đáng tin cậy.

2.2. Thách thức trong việc nghiên cứu tính chất của phức chất

Tính chất của phức chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ion trung tâm, phối tử và điều kiện phản ứng. Việc nghiên cứu các yếu tố này là cần thiết để hiểu rõ hơn về sự tạo phức và ứng dụng của chúng.

III. Phương pháp khảo sát sự tạo phức ion kim loại với axit malic

Để khảo sát sự tạo phức của ion kim loại với axit malic, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm phương pháp hóa học, đo độ dẫn điện và phân tích nhiệt.

3.1. Phương pháp hóa học trong nghiên cứu phức chất

Phương pháp hóa học được sử dụng để xác định thành phần của ion phức. Các phản ứng hóa học giữa phức chất và thuốc thử khác nhau giúp rút ra kết luận về công thức của phức chất.

3.2. Phương pháp đo độ dẫn điện để xác định phức chất

Phương pháp đo độ dẫn điện là một công cụ hữu ích để nghiên cứu phức chất. Độ dẫn điện của dung dịch phức chất cho phép xác định số ion phân ly và tính chất của phức chất.

3.3. Phân tích nhiệt trong nghiên cứu phức chất

Phân tích nhiệt giúp nghiên cứu các tính chất nhiệt của phức chất. Các thiết bị hiện đại như Derivatograph được sử dụng để theo dõi sự biến đổi nhiệt độ và trọng lượng của mẫu nghiên cứu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phức chất ion kim loại với axit malic

Phức chất giữa ion kim loại và axit malic có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau. Chúng được sử dụng trong hóa học phân tích, công nghiệp thực phẩm và nhiều ngành kỹ thuật khác.

4.1. Ứng dụng trong hóa học phân tích

Phức chất ion kim loại với axit malic được sử dụng để phân tích các nguyên tố vi lượng trong sinh vật. Chúng giúp xác định chính xác hàm lượng của các nguyên tố này trong mẫu.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, phức chất này được sử dụng để tạo màu và nâng cao hương vị cho các sản phẩm như mứt, kẹo và nước trái cây. Chúng giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và thu hút người tiêu dùng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu phức chất ion kim loại

Nghiên cứu sự tạo phức của ion kim loại với axit malic không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại nhiều giá trị thực tiễn. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều hướng đi mới trong hóa học và công nghệ.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu phức chất

Nghiên cứu phức chất giúp hiểu rõ hơn về các phản ứng hóa học và tính chất của các hợp chất. Điều này có thể dẫn đến những phát hiện mới trong lĩnh vực hóa học.

5.2. Hướng đi tương lai trong nghiên cứu

Tương lai của nghiên cứu phức chất ion kim loại với axit malic có thể bao gồm việc phát triển các phương pháp phân tích mới và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như y học và môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 5 Phần I; TONG QUAN 1. Một số phương pháp nghiên cứu phức chắt.1:1: Phương phấp hóa hỌC cczc:cc222:262 042222206022 26G16c26260667600377266664146Escxde 7 1. Phương pháp đo độ dẫn điện. Các phương pháp nghiên cứu quang phổ hấp thụ.

10 Ze AKG MÀ ÌN(:01/22200//0460001012 0002101020618 eee 12 1:⁄2:1: 'Tổng quan ve axis mobic oii suai tein as 12 sư | | ao ce era 12 1. Bước đầu ứng dụng phan mềm HyperChem đo phổ dao động. phổ electron cud các phức chất. Tổng quan về HyperChem.ccccccccccoeisasce 14 1:22: Tính Weak yh WARE aA bu c4 066(/26266006661622x2no2g ca 15 1.

Nghiên cứu về mặt lý thuyết cud quá trình thực nghiệm diéu chế. 18 Phần II :THỰC NGHIỆM VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢ 2,1. Điển chế các phe chit: sic noe ee 21 2. Quan sát dang bên ngoài, màu sắc các phức chất.

Phân tích hàm lượng nguyên tỐ. Bo độ da điệu OUR TẾ: so. Do phổ hap thụ hồng ngoai. Pù ge hà thị 6ðCHÓN: i00 0242242022 )6 22266 32 AUF PAR RID TE REREU ncaa corcses sanceanar ysoicrantienis vatesmngss aasbwaehs Vissusnaash sa vesnossisnians 32 2.

Biện luận kết quả 35 7BEA Ud HC CON +1 GRAN PEERS RSE SONS c6 26ã) 04 60201466640) 604 Q68 i0 SE RRR lóc 35 tua ANS GHI 022540066 04214066(( 009,4. 36 725BỊ EMILE 8ẮjẮjmmm xa. 38 Fy Rea TI NỤINNN qu¿t6x166662ã0016696ctoemasiso6xìviiÀásannrdtusinssese 39 2. Nghiên cứu và dự đoán quá trình phân hủy nhiệt các phức nghiên cứu 41 cvun.

Te 04 Mihi Thin Trano 2 SVTH: Wein Wai Bana Rhao sát sự tuo phức của mật số ion him loại uới axit Malic 2.c coi GGCe0c06( 66660 000c6ceseeinnoioeeooosnseeỞ 41 2525 PROC CUMS ier Be ee nents 42 2/33.4, Phúc NIMAÌ eo.eeeeeễveễeễễeeễseễsễenễỶseeeenneenneieeeeeeeeeeeeeeseeenseeereeeeeeeeeeee 44 Phần HI : KẾT LUẬN VA ĐỀ XUẤT 1L KHIỂN vá tao sss6entiesocsesotrdzeennireenegtttieseaeosssel 47 3. Về điều chế các phức chất .c<ccescsce 47 3:12; Gấu tg cua các DHẾC isis ice icc iain aaa 47 chet (17 hh eT eT ELLE hờn NTK 50 TAI LIEU THAM KHAO PHU LUC VN: TS Đa Mhi Thin Trane 3 SVTH: Grin Wai Bana Bhao sát sự tạo phức của một sử ion kìm loại bới axit Malic GHI CHÚ CÁC KÝ HIỆU SỬ ĐỤNG H;Mai: axit malic CoMal: muối malat của kim loại Co NiMal: muối malat của kim loại Ni CuMal: muối malat của kim loại Cu MnMal: muỗi malat của kim loại Mn Ir: sự biến đối nhiệt độ của mẫu nghiên cứu theo thời gian 1G: biến thiên trong lượng mẫu nghiên cứu theo nhiệt độ DIA: phân tích nhiệt vi phân xác định hiệu ứng nhiệt, điện tích các peak tỉ lệ với sự thay đổi entanpi AAS: quang phô hâp thụ nguyên tử VN: TS 22 Died Thin Trane 4 SVTH: Dein Wadi Bana Bhao sát sự tạo phức rủa mat số ion him loại vidi axit Malic MỞ ĐÀU Hóa học phức chat là dé tải rất được các nha khoa học quan tâm, đặc biệt lả phức chất giữa kim loại chuyén tiếp với các axit hữu cơ, trong đó có phức của coban, niken, mangan, đồng với axit malic. Phức của kim loại — axit hữu cơ. nhất là axit đa chức vả tạp chức còn chưa được nghiên cứu nhiêu, bởi lẽ sô lượng của các axit nay rất lớn, khả năng tạo phức rất đa dạng (phức vòng, phức đơn nhân, phức da nhan.

Mặt khác phức chat của kim loại chuyển tiếp nói chung và phức chất của coban, niken, mangan, đồng với axit malic nói riêng thường có mau, độ nhạy cao nên được sử đụng nhiều trong hoá học phân tích vả nhiều ngành kĩ thuật. Vi vậy, việc nghiên cứu các phức chất trên không những có ý nghĩa về mat lý thuyết mà còn đem lại nhiều ứng dụng trong thực tiễn như: > Dùng làm chat tạo màu trong công nghiệp gốm sứ. : >» Giúp cho việc phân tích hợp kim va xác định các nguyên tô vi lượng trong sinh vật. Với mong muốn được góp phần vào việc nghiên cứu các phức chất tôi chọn luận văn này với mục đích: > Nghiên cứu sự tạo phức của coban, niken, đồng, mangan — axit malic, » Xác định công thức của các phức tổng hợp được.

> Khảo sát một số tính chất của phức tông hợp được. TS £24 Ohi Thein Trane § SVTH: Grin Hai Bana Rhao sát sự tạo phức cha mat số ion kìm logi wii axit Malic _——=—~~~~~—~—~—~—~———————————————————~~—~~~~—~~~~~~~~~~* GVHD: TS .Óê Dhi Thaiu Trane 6 SVTH: Grin Hai Bang Bhao sát sự tạo phức của một số ion kìm loại vai axit Malic 1.1 MOT SO PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHUC CHAT 1.1 Phuong pháp hóa học: Phương pháp hóa học được áp dụng để xác định thành phan của ion phức. Đầu tiên người ta dùng phép phân tích hoá học để xác định thành phan tổng cộng của phức tng hợp được, sau đó dựa trên việc nghiên cứu các phản ứng trao đôi giữa giữa phức chất với các thuốc thử khác nhau dé rút ra kết luận cần thiết cho việc xác định công thức của phức chât. Ví dụ: Muốn xác định thành phần và công thức muỗi Luteo, bằng phương pháp phân tích hoá học người ta đã biết rằng muối L.uteo có thành phần ứng với công thức kinh nghiệm CoCl;.

Nhưng khi pha muỗi này thành dung dịch rồi sau đó cho tác dụng với các thuốc thứ khác nhau: thử dung dịch với giây chỉ thị quỷ thì thấy dung dịch có phản ứng trung tính —+ vậy dung địch musi đó không thé có NH; tự do. Hơn nữa khi cho mudi đó tác dụng với kiểm thi không thấy NH; thoát ra, NH; chi thoát ra khi đun sôi muối đó, đồng thời từ lúc nay dung dich sẽ tách ra Co;O;. Phản ứng thử ion coban bằng $* cũng không thu được kết quả. Mặt khác khi cho AgNO; vao dung dịch thì thấy xuất hiện kết tủa trắng, lượng kết tủa này ứng đúng với tit cả clo có trong mudi.

Lọc bỏ kết tủa lấy nước lọc màu vàng cho bay hơi thì được tinh thể màu ving có thành phần Co(NO;);. Qua các kết qúa trên có thé kết luận rằng, trong hợp chất đang nghiên cứu không có amoniac và ion coban tự do, còn clo thì tồn tại ở dạng ion CT. Mặt khác khi cho muối trên tác dung với H;SO; đặc thì có khí HCI bay ra chứ không không có kết tủa muối Coban-sunfat. Điều đó chứng tỏ liên kết giữa coban và NH, không bị phá hủy.

Vậy công thức của mudi Luteo phải là Co(NHs3)¢-Cls.2 Phương pháp do độ dẫn điện: Phương pháp đo độ dẫn điện là phương pháp được ứng dụng rộng rãi để nghiên cứu phức chất, Vecne đã sử dụng phương pháp này để chứng minh cho thuyết phối trí của mình. Nguyên tắc của phương pháp là có thể xác lập một trị số trung bình mà độ dẫn điện phân tử của phức chất dao động xung quanh chúng. Độ dẫn điện phân tử là độ dẫn điện của dung dịch chứa một phần tử gam hợp chất, nêu ở độ pha loãng nhất định, lượng chất đó nằm giữa 2 điện cực cách nhau | cm. Độ dẫn điện phân tử được tính theo công thức : p= a.1000 a: độ dẫn điện của | cm’ dung địch V: thể tích trong đó hoa tan một phân tử gam hợp chat Độ dẫn điện phân tử cỏ thứ nguyên là: @ “em mof" CVUD- TS £4 Dh? Thin Trane 7 SVTH: Fran Wai Bana Rhio sát sự tao phức cia mat số ion kim loại uới axit Malic wee eee eee eee Chang hạn nếu lay một dung địch chứa một phân tử gam phức chat trong 1000 lit dung dich thi ở 25°C, những phức chất phân ly thành 2 ion sé cho độ dẫn điện gân 100, những phức chất phân ly thành 3, 4, 5 ion sẽ cho độ dẫn điện tương ứng khỏang 250, 400, 500, ; Sở di có được sự tương ứng đơn giản đó giữa kiêu phân ly của phức chat và đại lượng độ dẫn điện phân tử vì mọi định luật đặc trưng cho chất điện giải mạnh cũng được áp dụng cho phức chất.

Trong các dung địch loãng, các muối tan có thể coi như điện ly hoàn toàn cho nên độ dẫn điện phân tử của chúng là tổng số độ dẫn điện của các ion. Các ion có cùng hoá trị thì có độ dẫn điện gần bang nhau. Chính vi vậy mới thiết lập được mối quan hệ giữa độ dẫn điện phan tử với kiểu phân ly ion của mudi phức. Mối quan hệ nay cho phép ta giải quyết nhanh chóng sô ion do phức chat phân ly ra.

Vi dụ: Độ dẫn điện phân tử của dung dich phức {Co(NH;)„}C; là 401, điều đó phủ hợp với ion phân ly ra lả 4. Tuy nhiên, để giải thích đúng các kết quả thu được thì còn phải tính đến điện tích ion. Các trị sô chuân ở trên chỉ áp dụng cho các ion hoá trị I còn các ion khác có sự sai lệch. Ví dụ: Dung dich CdSO, tuy cũng phân ly thành 2 ion nhưng độ dẫn điện của nó bằng 268 (bằng tổng số độ dẫn điện của Cd”" và SO,”) Nếu dung dịch nước của phức chất có phan ứng axit hoặc kiểm thi can số hiệu chỉnh phần tham gia của các ion H’ và OH’ vao đại lượng độ dẫn điện chung.

Đối với ion H”, sô hiệu chính được tìm theo công thức: ‹_ [H']350 H - C: nông độ mol của phức chat 350: độ dẫn điện của ion H” ở 25°C Khi phức chất và dung môi có sự tương tác làm cho số lượng ion tăng lên thì cũng làm sai lệch độ điện so với quy luật nêu trên. Độ dẫn điện phân tử còn phụ thuộc vào bản chất của nguyên tử trung tâm và phối tử, liên kết hoá học càng có tính chất điện hóa trị thì độ din điện sẽ càng lớn. Dung lượng phối trí của phối tử cũng ảnh hưởng đến độ dẫn điện. Ngoài ra, độ dẫn điện còn phụ thuộc vào câu tạo của ion phức, độ dẫn điện của dong phân trans hau như không bị thay đổi theo thời gian va ở thời điểm ban đầu thường lớn hơn so với đồng phân cis một it.

Độ dẫn điện của đồng phân cis thường tăng lên theo thời gian do các phối tử bị thay thé một phan bởi các phân tử dung môi.3 Phương pháp phân tích nhiệt Phương pháp phân tích nhiệt là phương pháp rất thuận lợi để nghiên cứu các tính chat của phức. Dựa vảo hiệu ứng nhiệt có thé nghiên cứu những quá trình phat sinh ra khi đun nông hoặc lam nguội chất. Đối với mục địch nay, hiện nay GVHD: TS .Gê Dhi Fhiia Trang 8 SVTH: Dein Wai Bang Bhao sát sự tạo phức của một số ion kìm loại di axit Malic người ta sử dụng thiết bị Deriv atograph — là thiết bị phân tích nhiệt hiện đại. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này va cách thu giản đô nhiệt được mô tả ở tải Jiệu [6].