Nghiên Cứu Sự Tạo Phức Vòng Giữa Pb(II) và Xylenol Da Cam

Khóa luận nghiên cứu sự tạo phức vòng giữa Pb(II) và xylenol da cam bằng phương pháp trắc quang, cung cấp kiến thức hóa học sâu sắc.

• Tác giả: Tile Tie
• Người hướng dẫn: Thầy Lê Ngọc Tứ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Sự Tạo Phức Vòng Giữa Pb(II) và Xylenol Da Cam
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp Cử Nhân Hóa Học
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ PHỨC CHẤT
• 1.1. Định nghĩa, phân loại phức chất. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng tạo phức. Một số ứng dụng quan trọng của phức chất
• 2. CHƯƠNG 2: THUỐC THỬ XYLENOL DA CAM, CHỈ VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÍ
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH TRẮC QUANG VÀ NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG
• 3.1. Sơ lược về phân tích trắc quang
• 3.2. Tinh chất quang học của chất màu trong dung dịch
• 3.3. Phản ứng màu của các nguyên tố với thuốc thử vô cơ và hữu cơ. Nghiên cứu sự tạo phức bằng phương pháp trắc quang
• 3.3.1. Một số phương pháp xác định thành phần của phức chất
• 3.3.2. Phương pháp hiệu suất tương đối của Staric-Bacbanel
• 3.3.3. Phương pháp H độ ABC
• 3.3.4. Phương pháp chuyển dịch cân bằng
• 3.3.5. Phương pháp xác định cơ chế tạo phức
• 3.3.6. Phương pháp xác định hằng số bền, hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức, hệ số hấp thụ phân tử gam của phức
• 3.3.6.1. Phương pháp dùng dãy đồng phân tử gam và đường cong bảo hòa
• 3.4. Phương pháp xác định hằng số bền từng nấc
• 4. CHƯƠNG 4: KĨ THUẬT, QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU
• 4.1. Cách tiến hành thực nghiệm. Quy trình nghiên cứu sự tạo phức
• 5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA Pb(II) VỚI XYLENOL DA CAM
• 5.1. Khảo sát phổ hấp thụ của thuốc thử và của phức tạo thành
• 5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo phức
• 5.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức
• 5.4. Xác định thành phần của phức chất
• 5.4.1. Xác định thành phần phức Pb(II)-XO ở nồng độ thuốc thử XO bằng 2 phương pháp
• 5.4.2. Xác định thành phần phức Pb(II)-XO ở nồng độ Pb(II) bằng 2 phương pháp
• 5.5. Xây dựng đường hiệu suất tương đối của Staric-Bacbanel
• 5.6. Xác định hằng số không bền của phức
• 5.7. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của thuốc thử XO và phức Pb(II)-XO
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tạo phức vòng giữa Pb II và xylenol da cam

Nghiên cứu về sự tạo phức giữa ion Pb(II) và xylenol da cam đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực hóa học phân tích. Phức chất này không chỉ có ý nghĩa trong việc phát hiện ion chì mà còn trong việc hiểu rõ hơn về cơ chế tương tác giữa các ion kim loại và phối tử hữu cơ. Xylenol da cam, một thuốc thử hữu cơ, có khả năng tạo phức màu với nhiều ion kim loại, trong đó có Pb(II). Việc nghiên cứu này không chỉ giúp phát hiện ion chì trong môi trường mà còn mở ra hướng đi mới trong việc xử lý ô nhiễm chì.

1.1. Định nghĩa và tính chất của phức chất

Phức chất là các phần tử được tạo ra từ sự kết hợp giữa ion kim loại và phối tử. Tính chất của phức chất phụ thuộc vào bản chất của ion trung tâm và phối tử. Đặc biệt, phức chất giữa Pb(II) và xylenol da cam có tính chất quang học đặc biệt, cho phép xác định nồng độ chì trong mẫu nước.

1.2. Ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

Phức chất giữa Pb(II) và xylenol da cam có thể được ứng dụng trong việc phát hiện và định lượng ion chì trong môi trường nước. Điều này rất quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con người và môi trường, đặc biệt là trong các khu vực bị ô nhiễm chì.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu phức chất Pb II và xylenol da cam

Mặc dù nghiên cứu về phức chất Pb(II) và xylenol da cam đã có nhiều tiến bộ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua. Một trong những vấn đề chính là độ bền của phức chất, ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ và nồng độ ion. Ngoài ra, sự cạnh tranh giữa các phối tử khác trong dung dịch cũng có thể làm giảm hiệu quả tạo phức.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của phức chất

Độ bền của phức chất phụ thuộc vào cấu trúc điện tử của ion trung tâm và phối tử. Bán kính ion trung tâm và điện tích cũng ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo phức. Nghiên cứu cần xem xét các yếu tố này để tối ưu hóa điều kiện tạo phức.

2.2. Sự cạnh tranh giữa các phối tử trong dung dịch

Khi có nhiều phối tử khác trong dung dịch, sự cạnh tranh có thể xảy ra, làm giảm khả năng tạo phức giữa Pb(II) và xylenol da cam. Việc hiểu rõ cơ chế cạnh tranh này là rất quan trọng để cải thiện độ nhạy của phương pháp phân tích.

III. Phương pháp nghiên cứu sự tạo phức giữa Pb II và xylenol da cam

Nghiên cứu sự tạo phức giữa Pb(II) và xylenol da cam thường sử dụng phương pháp trắc quang để xác định nồng độ phức chất. Phương pháp này cho phép theo dõi sự thay đổi màu sắc của dung dịch khi phức chất được hình thành. Các điều kiện như pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng cũng cần được tối ưu hóa để đạt được kết quả chính xác.

3.1. Phương pháp trắc quang trong nghiên cứu phức chất

Phương pháp trắc quang là một kỹ thuật phân tích dựa trên sự hấp thụ ánh sáng của phức chất. Khi Pb(II) kết hợp với xylenol da cam, màu sắc của dung dịch sẽ thay đổi, cho phép xác định nồng độ chì trong mẫu.

3.2. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng để tạo phức

Điều kiện phản ứng như pH và nhiệt độ cần được tối ưu hóa để đạt được độ bền cao nhất cho phức chất. Nghiên cứu cho thấy rằng pH tối ưu cho sự tạo phức giữa Pb(II) và xylenol da cam là một yếu tố quan trọng cần được xác định.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của phức chất Pb II và xylenol da cam

Kết quả nghiên cứu cho thấy phức chất giữa Pb(II) và xylenol da cam có độ bền cao và có thể được sử dụng để phát hiện ion chì trong mẫu nước. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn đơn giản, dễ thực hiện, mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi trong phân tích môi trường.

4.1. Kết quả khảo sát phổ hấp thụ của phức chất

Khảo sát phổ hấp thụ cho thấy rằng phức chất Pb(II)-xylenol da cam có các đỉnh hấp thụ đặc trưng, cho phép xác định nồng độ chì trong mẫu nước một cách chính xác.

4.2. Ứng dụng trong phân tích môi trường

Phức chất này có thể được ứng dụng trong việc phát hiện và định lượng ion chì trong nước, giúp kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc áp dụng phương pháp này trong thực tiễn sẽ góp phần nâng cao chất lượng môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu phức chất Pb II và xylenol da cam

Nghiên cứu về phức chất giữa Pb(II) và xylenol da cam đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực hóa học phân tích. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị trong việc phát hiện ion chì mà còn trong việc phát triển các phương pháp phân tích mới. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn hơn nữa.

5.1. Tương lai của nghiên cứu phức chất trong hóa học phân tích

Nghiên cứu phức chất sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong phân tích môi trường và y tế. Việc tìm kiếm các phối tử mới có khả năng tạo phức bền sẽ là một trong những hướng đi quan trọng.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng và phát triển các phương pháp phân tích mới, nhằm nâng cao độ nhạy và độ chính xác trong việc phát hiện ion chì và các kim loại nặng khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

cay ei, Tile Tie. Sit soemel Setiak. Hila Sel Si ie titi Salt ie ee ek ie i eek ti he il Bet Sekt fe Nema Sees eet lk eee See Y{?9-.0UvVCBPF;ÐEO„c2&+_es®Đy©% +*^", TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH KHOA HOÁ > ĐI ~< 2®^À&h8*?+ˆ2AtA^HF&>h®S¿àe KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH: HOÁ PHÂN TÍCH NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC VÒNG CÀNG GIỮA Pb(I) VỚI XYLENOL DA CAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÁC QUANG &Fa+A x LỜI CẢM ƠN Trước tiên, con xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến cha mẹ-người đã sinh thành và duGng duc con nên người. Em xin chân thành cam ơn thầy Lê Ngọc Tứ đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đê tải.

Xin chân thành cam ơn các thầy cô khoa Hoá trường ĐHSP Tp.HCM đã tạo điều kiện, giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm và tìm kiểm tài liệu. Xin cám ơn bạn bè quanh tôi đã luôn động viên, khuyến khích, giúp đỡ tôi thật nhiều. MỤC LỤC PHAN TONG QUAN CHUONG1 — ĐẠI CƯƠNG VE PHUC CHAT 1. Dinh nghĩa, phân loại phức chất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng tạo phức. Một số ứng dụng quan trong của phức chất. Widá0¿24i6uudải 12 CHUONG 2 THUOC THỨ XYLENOL DA CAM, CHỈ VÀ HOP CHAT CUA CHl 2. Thuốc thử xylenol da cam và ứng dụng trong phân tích.l4 tW%U aS | 16 CHƯƠNG 3 PHAN TÍCH TRAC QUANG VÀ NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC BANG PHƯƠNG PHAP TRAC QUANG 3.

Sor lược về phân tích trắc quaing .1 Tinh chất quang học của chất mau trong dung địch.2 Phản ứng màu của các nguyên tế với thuốc thử vô cơ và hữu cơ. Nghiên cứu sự tạo phức bằng phương pháp trắc quang.1 Một số phương pháp xác định thành phần của phức chất. 22 1⁄11 an BH NI ckx~sxseessseessssseeenesneeoe. 22 3212 Phưwongpháp(| TÔ On cseideGobuaaG 25 3.3 Phương pháp hiệu suất tương đối của Staric-Bacbanel.

26 321 Phứướngpháp H độ ABC.5 Phương pháp chuyển dịch cân bằng.2 Phuong pháp xác định cơ chế tạo phức. Phương pháp xác định hằng số bên, hằng số cân bằng của phan ửng tạo phức, hệ số hap thu phân tử gam cúa phức .1 Phương pháp dùng day đồng phân tử gam và đường cong bảo hoa 34 3232 PwwoagaphiipKonuiRSSSSS S222 6262202200600 2000602 35 eSeM LN | (| aa eer ee Se 37 3.4 Phương pháp xác định hằng số bén từng nắc.---ccscccovee 39 PHAN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG4 KĨ THUẬT, QUI TRÌNH NGHIÊN CỨU MSH, ấy mêgt hhh Dịukácccácia6á26602ã6864A25/0S556169880286ả 4) | er 42 4. Cách tiến hành thực nghiệm. Qui trình nghiên cứu sự tao phức.

«ii 43 CHUONG § NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA Pb(H) VỚI XYLENOL DA CAM 5. Khảo sát phổ hấp thụ của thuốc thir và của phức tạo thành. Khao sát ảnh hưởng của thời gian đến sự tạo phức. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức.

Xác định thành phần của phức chấ. _ Xác định thành phần phức Pb(II)-XO ở nồng độ thuốc thử XO bằng 2. Xác định thành phần phức Pb(II)-XO ở nồng độ thuốc thử XO bằng Ung” Reece Rie ERT RES NORCO PURO EEE CON mTOR RUNS ORONO NOT TTT 51 5. Xác định thành phan phức Pb(II)-XO ở nồng độ Pb(II) bằng 2.

Xây dựng đường hiệu suất tương đếi của Staric-Bacbanel.: Xe h cơ CU tees: ph: Gái kGcceeisiesnesisiie táo GŠ 5. Xác định hằng số không bền của phức. Xác định hệ số hấp thy phân tử gam. Xác định hệ số hắp thy phân tử gam của thuốc thử XO.

Xác định hệ số hấp thy phân từ gam của phức Pb(II)-XO. 63 KET LUẬN DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT VA Ki HIỆU TỪ VIET TAT Tu nguyén Viết tắt Xylenol da cam XO Mat độ quang MĐQ CAC Ki HIỆU A: độ hap thy hay mật độ quang Awsx : độ hap thụ cực đại AA: hiệu độ hấp thy, AA =A-Ag (R: thuốc thử) AA„ : hiệu độ hap thụ cực đại x : bước sóng Ama : bước sóng tại đó độ hấp thụ cực đại hog : bước sóng tối ưu B : hằng số bền của phức 'P. : hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức hidroxo của ion kim loại c© : hệ số hấp thụ mol phân tử Kx, : hằng số không bền của phức Ky» : hằng sé không bền điều kiện của phức K, : hang số axit l : lực ion DANH MỤC HÌNH VE Hinh 3. Dòng sáng di qua dung dich chat mảu.

Xác định thành phần phức theo phương pháp dãy đồng phân tử gam. Đường CONG BRO HƠI c«ueesesenesesesrereseieieseeeoeosoeareanooee 26 Hình 3. Các đường cong hiệu suất tương đối với tổ hợp bat kì m và n ở nồng độ lệnh CIARA AG TỪ NI eo code dsxsub-dlbesoivbl6040/244 27 Hình 3. Xác định hệ số tỉ lượng bằng phương pháp ty số độ dốc.

Xác định ex và By’ của phức bằng phương pháp dé thị của Tran CVRRU(2//A61/)410000006%0G120A00GGGGbA20 xi in01Nn 9-6004 38 Hinh 5. Sự phụ thuộc của LA theo A ở pH =Š,5. Pho hap thụ của thuốc thử XO và phức Pb(II)-XO ở pH=5,5. Sự anh hưởng của thời gian đến độ hap thụ của phức Pb(I1)-XO.

Ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức Pb(II)-XO. Đồ thị thành phần phức Pb(H)-XO theo phương pháp tỉ số mol khi Cyc 9N TM G0 G00) SINS 51 Hình 5. Đồ thị thành phần phức Pb(II)-XO theo phương pháp tỉ số mol khi uy TẾ Na y6 60065 aie naa ioe cand eSNG 52 Hình 5. Dé thị thành phần phức Pb(II)-XO theo phương pháp ti số mol khi NV HN Luvriiedeeseieiieaaaeieeserasrrderngesttoeirkm0n000ixxeee 54 Hình 5.

Đường hiệu suất tương đối áp dụng cho phức Pb(II)-XO khi Cu DLP Neoeeensnneeesddsossbvaea2g10224a6/634/đ1L64408066 55 Hình 5. Sự phụ thuộc của -lgB vào pH (lần 1). Sự phụ thuộc của -IgB vào pH (lần 2). Sự phụ thuộc của -lgB vào pH (lần 3).

Phé của phức Pb(II)-XO ở các pH khác nhau.55 5555 60 DANH MỤC BANG Bang 5. Gia trị MĐQ cực đại của thuốc thử và của hỗn hợp ở các pH khác nhau 45 Bang 5. MĐQ cực đại của phức trừ thuộc thử ở các pH khác nhau. Giá trị MĐQ của phức trừ thuốc thử theo thời gian.

Hiệu MĐQ của dung dịch trừ thuốc thử ở các pH khác nhau. Pha dãy dung dịch khảo sát thành phần phức chất khi Cxo= 2. Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp ti số mol khi vi Ta ntyen at ante tư g0 G200 G250941010444010001010000060i600 50 Bang 5. Pha dãy dung dịch khao sát thành phần phức chất khi Cxo=10M.

Kết quả xác định thành phan phức theo phương pháp ti số mol khi Cu TU N60 60060040A 4G. Pha dãy dung dịch khảo sát thành phan phức khi Cpp= 2. Kết quá xác định thành phần phức theo phương pháp tỉ số mol khi HỆ TẾ pg | ee eee030g $3 Bang 5. Đường hiệu suất tương đối áp dụng cho phức Pb(II)-XO khi || .ỷỶ—————————————nễŠ—= 55 Bang 5.

Pha dãy dung dịch phức Pb(II)-XO khi pH thay đổi (lần 1). Pha dãy dung dịch phức Pb(II)-XO khi pH thay đổi (lần 2). Sự phụ thuộc của —IgB vào pH (lần 1). Sự phụ thuộc của -lgB vào pH (lần 2).

Sự phụ thuộc của -ÌgB vào pH (lần 3). Kết quả tính Ig cúa phức Pb(11)-XO. Pha dung dịch thuốc thử XO ở nông độ 2. Giá trị exo ở điều kiện kháo sát.

Pha dãy dung dịch phức Pb(II)-XO với nông độ của phức thay đổi. Giá trị AA của phức trừ thuốc thử ở các nồng độ khác nhau. Giá tri Ep theo Komai. s- cà cà nành H8 11101 2.44 64 LỜI MỞ ĐÀU Hoá học phức chất ngày càng được nghiên cứu mạnh mẽ và hoản thiện hơn.

Nhìn lại lịch sử hod học phức chất, những phức chất được biết đến và nghiên cứu đầu tiên là phức chất của kim loại chuyển tiếp Có lẽ xanh Beclin (KCN.Fe(CN)s) được điều chế vào đầu thế ki 18 là phức chat được biết và sử dụng đầu tiên. Dau thế ki 19, nhiều amoniacat của Coban được điểu chế, chúng cỏ màu đẹp va tên gọi gắn lién với mau sắc của chúng: muối puapureo-CoCl;.SNH; có màu đỏ; mudi rozéo-CoCly. Mau sắc của phức chất được ứng dụng ngày càng nhiều cd trong cuộc sống va trong nghiên cứu. Trong phân tích hoá học, màu sắc của phức chất là cơ sớ của phương pháp đo quang.

Đây là phương pháp phân tích dựa vào hiệu ứng hắp thụ bức xạ điện từ của phân tử vật chất. Xylenol đa cam là thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo phức mảu với nhiều ion kim loại, trong đó có chi -một chất gây ô nhiễm, độc hại đến sự sống của sinh vật. Phức chất giữa chi và xylenol da cam có thé dùng để phát hiện lượng chì có trong mẫu nước, .„ từ đó có biện pháp xử lí thích đáng cũng như hạn chế ảnh hướng của chì đến cuộc sống con người. Hiện nay, ở nước ta việc ứng dụng Xylenol da cam vào phân tích chưa phổ biến do Xylenol da cam chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Trong để tài này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thành phan phức, cơ chế tạo phức, hệ sé hdp thụ mol phân từ, hằng số bén điều kiện của phức chất giữa chi và Xylenol da cam. tw PHAN TONG QUAN CHUONG | DAI CUONG VE PHUC CHAT 1. ĐỊNH NGHĨA, PHAN LOẠI PHUC CHAT 1. Định nghĩa, tính chất của phức chất (4), (10] ĐỊNH NGHĨA: Phức chất là các phần tử (ion hay phân tử) được tạo ra từ các ion đơn giản và chúng có khả năng tổn tại trong dung địch.

Trong dung dịch, các phức chất được tạo thành do sự kết hợp giữa các hợp chat đơn giản với nhau, có khả năng tổn tại độc lập, sự tạo phức có thê xảy ra giữa những ion mang điện tích trái dấu, giữa proton hoặc cation kim loại với các chat trung hoa điện, với các chất cho electron mang điện tích âm. Trường hợp tổng quát, 2 dạng M và L cùng tổn tại trong dung dịch có khả năng tương tác với nhau tạo ra một hoặc một số phức chất: mM+nL = M,L,. M: nhóm trung tâm của phức chất hay chất tạo phức. Số phối tử liên kết với một ion trung tâm gọi là số phối trí của phức chất.

TÍNH CHÁT: Các phức chất có độ bền khác nhau tuỳ thuộc bản chất của ion kim loại và phối tử. Vi dụ: trong dãy các halogen thi độ bền phức tăng từ phức cloro đến iodo: Phức với ion kim loại có số oxi hoá cao thường bén hơn phức với số oxi hoá thấp: Trong dung môi hữu co phức thường bén hơn trong nước. Do tạo thành phức chất bền mà một sé tinh chat cơ ban của kim loại bị thay đồi. Phân loại [5], [10] Có nhiều cách phân loại phức chất theo bản chất, thành phan, tính chất, độ bền vả cấu trúc của chúng.

Sau đây là cách phân loại theo cấu trúc bên trong của phức chit, Phức đơn phối từ: chỉ chứa ion trung tâm và một loại phối tử ML, .Ví dụ:Cu(NHạ);, AuCl;. Phức đa phối tir: chứa ion kim loại trung tâm va ít nhất 2 loại phối tử khác nhau như HgBrl, HgCICN.