Nghiên cứu tương tác của azocalixaren với ion kim loại trong hóa phân tích

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về Calixaren

1.2. Tính chất vật lý của calixaren

1.3. Tổng hợp calixaren

1.4. Tính chất tạo phức của calixaren tan trong nước

1.5. Phức của khách thể là cation

1.6. Phức của khách thể là anion

1.7. Phức của khách thể là phân tử

1.8. Ứng dụng của hợp chất calixaren

1.9. Giới thiệu về azocalixaren

1.10. Tổng hợp azocalixaren

1.11. Một số đặc trưng phân tích của hợp chất azocalixaren

1.12. Các ứng dụng phân tích của hợp chất azocalixaren

1.13. HỢP CHẤT VÀ PHỨC CHẤT HOST – GUEST

1.14. MỘT VÀI ĐẶC ĐIỂM CỦA XERI VÀ CHÌ

1.15. Nguyên tố xeri . Nguyên tố chì

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ

2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

2.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC PHỨC

2.3.1. Phần mềm ArgusLab

2.3.2. Các dạng phổ dùng xác định cấu trúc phức

2.3.3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ BỀN VÀ HỆ SỐ HẤP THỤ MOL CỦA PHỨC

2.3.4. PHƯƠNG PHÁP LUẬN CỦA LUẬN ÁN

3. CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. KHẢO SÁT SỰ TƯƠNG TÁC CỦA THUỐC THỬ BAPC VỚI CÁC ION KIM LOẠI

3.1.1. Khảo sát tương tác của thuốc thử BAPC trong các dung môi

3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến phổ hấp thụ của BAPC

3.1.3. Khảo sát tương tác của BAPC với ion kim loại trong môi trường axit và trung tính

3.1.4. Khảo sát tương tác của BAPC với các ion kim loại trong môi trường bazơ

3.1.5. KHẢO SÁT THÀNH PHẦN PHỨC

3.1.5.1. Xác định thành phần phức theo phương pháp dãy đồng số mol

3.1.5.2. Xác định thành phần phức theo phương pháp biến đổi liên tục một hợp phần

3.1.5.3. XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ BỀN VÀ HỆ SỐ HẤP THỤ QUANG CỦA PHỨC

3.2. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC PHỨC

3.2.1. Dự đoán cấu trúc bằng phần mềm ArgusLab 4.1

3.2.2. Tối ưu hóa cấu trúc phân tử BAPC

3.2.3. Tính toán điện tích cân bằng của các nhóm chức

3.2.4. Khảo sát hướng xâm nhập và dạng ion kim loại đi vào phức

3.2.5. Khảo sát vị trí của ion Ce(IV), Pb(II) trong phân tử BAPC

3.2.6. Phổ khối ESI-MS của thuốc thử và phức chất

3.2.7. Phổ hồng ngoại của thuốc thử và phức chất

3.2.8. Đề xuất cơ chế tạo phức

3.3. NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ BAPC VỚI Ce(IV), Pb(II) VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU

3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo các hệ BAPC-Ce(IV) và BAPC-Pb(II)

3.3.2. Khoảng tuân theo định luật Bouguer–Lambert-Beer

3.3.3. Ảnh hưởng của thuốc thử dư

3.3.4. Khảo sát độ bền của phức theo thời gian

3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố cản

3.3.6. XÂY DỰNG QUY TRÌNH ỨNG DỤNG PHỨC BAPC-Ce(IV), BAPC-Pb(II) VÀO MỤC ĐÍCH PHÂN TÍCH

3.3.6.1. Xác định Pb(II) trong mẫu giả

3.3.6.2. Xác định Pb(II) trong mẫu thật

3.3.6.3. Xác định Ce(IV) trong mẫu giả

3.3.6.4. Xác định Ce(IV) trong mẫu thật

3.3.6.5. Đề xuất quy trình phân tích Pb(II), Ce(IV) bằng thuốc thử BAPC và áp dụng phân tích trong một số mẫu thực tế

3.3.6.6. Quy trình phân tích Pb(II) trong mẫu thực vật

3.3.6.7. Quy trình phân tích Ce(IV) trong mẫu đất

KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN

DỰ KIẾN NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về azocalixaren

Azocalixaren là một trong những dẫn xuất của calixaren, được biết đến với khả năng tạo phức với các ion kim loại. Hợp chất này được tổng hợp từ phản ứng giữa calixaren và các nhóm azo, tạo ra cấu trúc có khả năng tương tác mạnh với các ion kim loại. Việc nghiên cứu azocalixaren không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của nó mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong hóa phân tích. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng azocalixaren có thể tạo phức với nhiều ion kim loại khác nhau, từ đó ứng dụng trong việc phát hiện và phân tích các ion này trong môi trường. Đặc biệt, tương tác hóa học giữa azocalixaren và các ion kim loại như Pb(II) và Ce(IV) đã được chứng minh là có tính chọn lọc cao, điều này rất quan trọng trong việc phát triển các phương pháp phân tích mới.

1.1 Tính chất hóa học của azocalixaren

Tính chất hóa học của azocalixaren chủ yếu liên quan đến khả năng tạo phức với các ion kim loại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng azocalixaren có thể tạo ra các phức chất ổn định với nhiều ion kim loại khác nhau, nhờ vào cấu trúc đặc biệt của nó. Cấu trúc này cho phép azocalixaren tương tác với các ion kim loại thông qua các liên kết ion, liên kết hydro và các tương tác kỵ nước. Việc xác định các hằng số bền của phức chất cũng như các điều kiện tối ưu để tạo phức là rất quan trọng trong hóa phân tích. Các phương pháp như phổ hấp thụ UV-Vis và phổ khối có thể được sử dụng để xác định các đặc tính này, từ đó giúp tối ưu hóa quy trình phân tích ion kim loại trong mẫu thực tế.

II. Tương tác của azocalixaren với ion kim loại

Nghiên cứu tương tác hóa học giữa azocalixaren và các ion kim loại như Pb(II) và Ce(IV) đã chỉ ra rằng các ion này có khả năng tạo phức với azocalixaren trong nhiều điều kiện khác nhau. Các thí nghiệm cho thấy rằng pH của dung dịch có ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo phức. Trong môi trường axit, khả năng tạo phức của azocalixaren với các ion kim loại tăng lên, điều này có thể do sự tăng cường khả năng ion hóa của các nhóm chức trong cấu trúc azocalixaren. Hơn nữa, việc khảo sát các dung môi khác nhau cũng cho thấy rằng azocalixaren có thể hoạt động hiệu quả hơn trong một số dung môi nhất định, từ đó mở ra khả năng ứng dụng trong hóa phân tích.

2.1 Ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức

Nghiên cứu cho thấy rằng pH của dung dịch có ảnh hưởng đáng kể đến sự tạo phức giữa azocalixaren và các ion kim loại. Khi pH tăng, khả năng tạo phức của azocalixaren với ion Pb(II) và Ce(IV) cũng tăng lên. Điều này có thể giải thích bởi sự thay đổi trong trạng thái ion hóa của các nhóm chức trong azocalixaren. Các thí nghiệm cho thấy rằng ở pH thấp, sự cạnh tranh giữa các ion H+ và ion kim loại có thể làm giảm khả năng tạo phức. Ngược lại, ở pH cao, các ion kim loại có thể dễ dàng tương tác với azocalixaren, dẫn đến sự hình thành phức chất ổn định hơn. Điều này cho thấy rằng việc kiểm soát pH là rất quan trọng trong quy trình phân tích ion kim loại bằng azocalixaren.

III. Ứng dụng của azocalixaren trong hóa phân tích

Việc nghiên cứu azocalixaren không chỉ dừng lại ở việc tìm hiểu tính chất hóa học mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn trong hóa phân tích. Các phức chất được tạo ra từ azocalixaren và các ion kim loại có thể được sử dụng để phát hiện và định lượng các ion này trong mẫu thực tế. Đặc biệt, azocalixaren có thể được ứng dụng trong việc phân tích các mẫu môi trường như nước, đất và thực phẩm, nơi mà việc phát hiện các ion kim loại nặng như Pb(II) và Ce(IV) là rất quan trọng. Các phương pháp phân tích sử dụng azocalixaren có thể mang lại độ nhạy và độ chọn lọc cao, từ đó giúp cải thiện chất lượng phân tích trong các lĩnh vực khác nhau.

3.1 Quy trình phân tích ion kim loại

Quy trình phân tích ion kim loại bằng azocalixaren thường bao gồm các bước như chuẩn bị mẫu, thêm thuốc thử azocalixaren, và đo lường độ hấp thụ quang. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng azocalixaren có thể tạo ra các phức chất có màu sắc đặc trưng với các ion kim loại, cho phép xác định nồng độ của chúng thông qua phương pháp quang phổ. Việc tối ưu hóa các điều kiện như pH, nồng độ thuốc thử và thời gian phản ứng là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác. Hơn nữa, việc áp dụng azocalixaren trong phân tích môi trường có thể giúp phát hiện sớm ô nhiễm kim loại nặng, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời.

Luận án tiến sĩ: Tương tác của thuốc thử azocalixaren với ion kim loại và ứng dụng trong hóa phân tích