Nghiên cứu sự tạo phức vòng càng giữa al iii với xylenol da cam bằng phương pháp trắc quang

DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH
KHOA HOA HOC
ama

KHOA LUAN TOT NGHIEP
_CUNHANHOAHQC

-

CHUYEN NGANH: HOA PHAN TICH

Đề tài :

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC VÒNG CÀNG
GIỮA Al(II) VOI XYLENOL DA CAM BANG
PHUONG PHAP TRAC QUANG

Người hướng dẫn khoa học : Th.S LÊ NGỌC TỨ
Người thực hiện

:§.V HỒNG THỊ THU HÀ
`

Thành phố Hồ Chí Minh , tháng 05 năm 2007


¡13

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, em xin chân thành
cam on:

“

Thay LE NGOC TU da tan tình giúp đỡ, chí bảo và hướng dẫn cho

em thực hiện tốt khố luận này.
* Các thảy, cơ trong tơ bộ mơn Hố Phân Tích „ và ban chủ nhiệm
Khoa Hóa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt khố
luận nảy.

%

Cùng với tất cả những người bạn đã động viên, khuyến khích, ủng
hộ em rất nhiẻu.

Bên cạnh đó, trong thời gian nghiên cửu em đã học tập được rất nhiều
kinh nghiệm không chỉ trong lý thuyết mà cả trong thực nghiệm.
Em xin chan thanh cam ơn!

Sinh viên thực hiện
Hoang Thi Thu Ha


DANH MUC CAC TU VIET TAT VA KI HIEU
TU VIET TAT
Từ ngun

Viết tắt

Xylenol da cam

XO

Nhơm

AI

CÁC KÍ HIỆU
A —

: độ hắp thụ hay mật độ quang

AA„„. : độ hap thu cuc dai

AA

: hiệu độ hắp thụ, A = A - AR (R : thuốc thử)

AA„

: hiệu độ hắp thụ cức đại

i

> bude song

Jona

2 DUGE SOng tai do dO hap thy cye dai

hope

: bước sóng tối ưu

fh

: hãng số bên của phức

*ƒ

: hãng số cân bằng của phản ứng tạo phức hidroxo của ion kim loại

E

: hệ số hắp thụ mol phân tử

K, — :hằng số axit
I

; lực lon


DANH MUC BANG
Bang 5.1. Pha dung dịch kháo sát thuốc thử nồng độ 2.10 M......................-:--5-55- 43
Bang 5.2. Pha dung dịch khảo sát phức AI (II) - XO nông độ 2.10” M................. 43
Bang 5.3. Gia tri dé hap thụ cực đại và bước sóng cực đại của thuốc thử( xylenol
Gb SAIS) Ø cá DET KH

Bang
Bang

Bảng
Bảng

5.4.
5.5.
5.6.
5.7.

Giá
Giả
Pha
Anh

KT

06c

2000000 G622 0620206220202 44

trị độ hắp thụ cực đại của phức AI (II) - XO............................. 44
trị độ hấp thụ cực đại của phức AI (III) - XO.................................-.. 44
dung dịch khảo sát phức AI (II) - XỎ nông độ 2.10 M................... 47
hưởng của pH đến sự tạo phức AI (II) — XO nông độ 3.10 M......47

Bang 5.8. Pha dụng dịch khảo sát phức AI (HH) - XO nông độ 2. I0`M................... 49

Bang 5.9. Pha dung dịch khảo sát phức Al(111)-XO nông độ 2.10” M....................... 49
Bang 5.10. Kết quá xác định thành phân phứcAl(I11) - XO theo phương pháp tí số
ghi ở 0n dỗ 210 Mu ccceeaeeseaeecoeoouiooi00020464100406G0)6/014440/6)924620cgs6A $0

Bảng 5.11. Pha dung địch khảo sát phức Al(I1)-XO nồng độ 10 `M........................ $Ị
Bang 5.12.

Két quá xác định thành phần phứcAI(1H1) - XO theo phương pháp ui so

mol ở nồng độ 10 Ÿ M........................
. - 2 2 2S 112351121115111111211111111113131111121 111i size D2
Bang 5.13. Pha dung dịch khảo sát phức Al(H1)-XO nông độ 2. Ma

$4

Bảng S.14. Sự phụ thuộc của —-lgB vào pH ( lẳn 1)...........................--2-5-52 5525csScszse+ 55
Bảng 5.15. Pha dung dịch khảo sát phức Al(I11)-XO nông độ 10” M....................... 56
Bang 5.16. Sir phy thude cla -IgB vao pH ( lan 2 )...cccccseccscssessessesessonseeeeneeneeses
sex 56
Bang 5.17. Kết quả tính Kụ¿, của phức Al(IIE) - XÔ ............................---522257c+
eneee 58
Bảng 5.18. Pha dung dịch thuốc thứ XO khảo sát ở nông 46 2.10° M; 10° M .......59
Bảng 5.19. Giá trị £x¿; ở điều kiện khảo sắt,......................
2 5561 EE Ex1511211 232201262 59
Bảng 5.20.

GO ÑGo

Pha dung dịch phức AI (IH) - XO

khảo sắt ở nông độ 2. 10° M 60

to o0adiarstbdisdtataioiiiiidpatieltiinisatiissiisaxekosbgitángsaiecgecea 60

Bảng 5.21. Giá trị AA của phức AI - XO ở các nông độ khác nhau ......................... 6l
Bang 5.22. Giá trị ep của phức AI - XO theo Komar....................................c{càề
so 6l


DANH MUC HINH VE
Hinh 3.2. Sur phu thudc cua A vao thanh phan cua day dong phan tu gam ................. 20

Hình 3.2. Đường cong bão hỏa : Ì- phức bẻn. 2- Phức kẻm hẻn...............................-- 2|
Hình 3.3. Xác định ty số hệ số tỉ lượng bằng phương pháp tỷ số độ dốc.................... 22

Hình 3.4. Các đường cong hiệu suất tương đổi được xây dựng đổi với các tô hợp bắt
kỷ m và n ở nông độ hãng định của cầu tử M (C¿¿¡= eonst)..............................o-c555------.--23

X

u.as

cv.

Hình 3.5. Đỏ thị biểu điện

CỐ.
4

vá

`

CN

213 1À6662/262y2eidqee 26

Hình 5.1. Phỏ hắp thu của phức Al(HL) - XO nông độ 2.0” M ở các pH.................. 4§
Hình 5.2. Phó hắp thu của phức Al(H1) - XO và thuốc thứ XO nông độ 2.10 M ở
pH = Š. . .

2 G2211 1292111721711 11021 71130115 1511111515111 11111 1515 11 3 cv chư cưng 45

Hình 5.3. Anh hướng của thời gian đến độ háp thu của phức Al(II) - XO ............... 4ó
Hình 5.4. Anh hưởng của pH dén sy tạo phức AI (II) - XO ....................................- 48

Hình 5.6.Đỏ thị thành phản phức Al(I11)- XO theo phương pháp tí số mol khi
Ơi m TT. M: G0 0016000012XGGG0GL20AAG.áG23G301ãádA000i0Äã006404010016
014 53
Hình 5.7. Sự phụ thuộc của -lgB vào pH ( lẳn T )..cccccccccsecsescessesnssvereennenssnsneseceneneserens 55
Hình 5.8. Sự phụ thuộc của -lgB vào pH ( lẫn 2 )......ccccccecssssessesonseeseenesnsesnensensrevsonees $7

Hình 5.9. Phỏ của phức Al(IIE) - XO (2.107 M ) ở các pH khác nhau....................... 57


MUC

LUC

LOI MO DAU
PHAN I

TONG QUAN

Chuong |
1.1.

DAI CUONG VE PHUC CHAT

KHAINIEM CHUNG VE PHUC CHAT

Bist: InHNNBĂN


cece

[L1

PRẩn TORE INNS CEM

1.2.

SU TAO PHUC VOI THUOC THU HỮU CƠ

nana

2

ca ao ccŸopiiicicicooiclaioiceoddissoavedaesee 2

1.2.1. Các thuốc thủ hữu cơ dùng trong phân tích .................................-..--2-52
SD.

I3.

BORG a bêu C0 HH

Ga

niiieieeiieeeieereeesearnesesnereeree 5

ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHÁT.............................................................. 7

1.4.

CAC YEU TO ANH HUONG DEN CAN BANG TAO PHUC

1.4.1,

Anh hưởng của pH đến sự tạo phức..............................-.¿2-2226 St re. 9

I.42,

Ảnh hướng của nhiệtđộ

I.4.3.

Anh hưởng của sự tạo phức cạnh tranh

4A4:

AnhiươngcÀilErÍOn

............................................................................ I
...................................................... II

ccccc¿s\ 0262026260246
4@

II

Chuong 2 NHOM VA THUOC THU XYLENOL DA CAM
2.1.
2.1.1,
2.1.2.

_NHOM VA MOT SO PHUONG PHAP PHAN TICH NHOM
Nhôm .....................................
St HH 1209111 1121002102210 1111717111151 7111121711 l3
Một số phương pháp định tính ion AÏ””......................5-52 25 52 323515121 51235237 14

2.1.3. Một số phương pháp định lượng ion AP? ....cc.cccccccecccecesccsscscesvesseeneesvenseensee 15
2.2.
THUOC THU XYLENOL DA CAM VA UNG DUNG TRONG PHAN
TICH
2.2.1

GiGi thiéu vé thude thir xylemol da CaM woccccccccccssscsccsessssesscsssnsceseereenseesessveneees 16

2.2.2

Cơ chê tạo phức của xylenol đa cam.................................

óc SG SH
I8


Chương 3

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC BẢNG PHƯƠNG

PHÁP TRÁC QUANG
3.1.

ĐỊNH

3.2.

CAC PHUONG PHAP XAC DINH THANH PHAN CUA PHUC

3.2.1.

Phương pháp đãy đồng phân tử gam (hay phuong phap bién đôi liên

HH

PCS

v66

nh t nh

6206

T00

0n

cá 6c

co

27700) 7020 177101. 19

426642209640)020/2140 420025 G2c05G40/20166642240040G1)40024660).
40623002: 19

3.2.2.

Phương pháp đường bão hỏa (phương pháp tỷ số mol)................................. 20

3.2.3.

Phương pháp tỷ số độ đốc..........................-.
ó5 5c ó1 1121 11011112112171171111 551 x22
21

3.2.4.

Phương pháp hiệu suất tương đổi của Staric - Bacbanel..............................
22

3.2.5.

Phương pháp của Frank

~ Osvand_............................................................... 34

3.3.

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HANG SỐ KHÔNG BÉN TỪNG NÁC...27

3.4.

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƠ CHẾ TẠO PHỨC............................... 29

3.5...

PHƯƠNG PHÁP XÁC DiNH HE SO HAP THU PHAN TU GAM

CUA PHUC

3.5.1.

Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam theo giản đồ đồng phân tử gam

và đường cong Đo KH
2¬

St

000G GA 6GGGGSCbliossisoeeg 34

Piercing pled NT EUOOANAAN cá

2i-ccGkoccdeoekcectoss,¿ea 35

PHAN I
Chương 4

sát

THUC NGHIEM
KĨ THUẬT VÀ QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

4.1. MAY MOC, THIET BI

ác111.

Máy ERG CHIMING
iiss cess

iisiicitiiienniterrenmans
ana
RSG

E12

bw che Si Bhi SEER

4.2.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TRONG MỎI BƯỚC CỦA QUI TRÌNH 4!

40


Chuong 5

NGHIÊN CỨU SU TẠO PHỨC GIỮA AL(IID
VỚI XYLENOL DA CAM

§.1.

XÁC ĐỊNH CÁC ĐIÊU KIỆN TĨI ƯU CHO SỰ TẠO

PHUC (2,

VA pH.)

....................... 43

S2...

KHẢO SÁT ANH HƯỚNG CỦA THỜI GIAN ĐẾN SỰ TAO PHUC ....46

5.3...

KHẢO SÁT ÁNH HƯỚNG CỦA pH ĐẾN SỰ TẠO PHỨC.................... 46

5.4.

XAC DINH THANH PHAN CUA PHUC CHAT

Š.4.1. Xác định thành phần của phức Al(II1)-XO ở nông độ thuốc thử XO
3Ù XẾ G6 cice4601001600G006)3)1054400Á63560/0520841014440/000X090420446461;
03x 49
Š.4.2.

Xác định thành phân của phức Al(HI)-XO ở nông độ thuốc thử

XỔ (TM ((G1200LG00GLG00000031G0A40
G000 Ag,i3006ã02031(A%4ã30.0261 51
5.5.

XAC DINH CO CHE TAO PHUC

5.5.I. Xác định cơ chẻ tạo phức( lân 1) ........cccsssssescecsesecssssssesssessesesssscsecseeseceesqevescnse 54
5.5.2. Xde dinh co ché tao phite bain 2). ....:.s.eccssssssssssssssscsessecsecssesecsecsecnsenecs
enveneeaes 56
5.6.

XAC DINH HANG SO KHONG BEN CUA PHỨC ............................... 58

5.7.

XAC DINH HE SO HAP THU PHAN TU GAM

5.7.1.

Xác định hệ số hấp thu phân tử gam của thuốc thử .....................................- 59

5.7.2.

Xác định hệ số hấp thu phân tử gam của phức Al(III) - XO ....................... 60

KET LUẬN .......................................
222222 27EEtt.2717111272771777..72222217E x7
63
TAL LIEU THAM KHẢO..........................
2221222222200
re 64


LOI MO DAU
Hóa học phân tích là ngành khoa học ứng dụng tông hợp các thành tựu của
các ngành khoa học khác cỏ liên quan : hóa học, tốn học - tin học, vật lý,... Đây

là

một ngành khoa học có sự tích hợp cao của nhiều ngành khoa học tự nhiên mà mục

đích cuỗi cùng của nó là đem lại lợi ích tơi đa cho khoa học. đời sống vả sự phát
triển cúa con người.
Các phương pháp của hóa phân tích có thê chia làm hai loại : định lượng va
định tính.

Phân tích trắc quang là một phương pháp phản tích hóa lý phơ biển và quan
trọng đẻ xác định hàm lượng các nguyên tổ, các chất và hợp chất trong nhiều đổi
tượng phản tích khác nhau.
Xylenol da cam

là một chat chi thị máu kim loại cho rat nhiều ion kim loại,

no được dùng làm chất chỉ thị trong chuẩn độ tạo phức đẻ xác định Hg, Bi, Th,
Ca....

Việc nghiên cứu sự tạo phức vịng càng cúa AI” với xenol da cam của
nhiều tác giả thì vẫn chưa đây đủ và một số điểm chưa thống nhất. Trong đề tài
nghiên cứu này, chúng tôi xác định thành phân, cơ chế tạo phức, hằng số bẻn, hệ số

hấp thụ mol phân tử của phức chất chi thị kim loại của Al(111) với xylenol đa cam.


t2

PHAN I

TONG QUAN

Chương | DAI CUONG VE PHUC CHAT
1.1. KHAI NIEM CHUNG VE PHUC CHAT
1.1.1 Định nghĩa { 3]. [ 7{.|9|
Phức chất là phân tử ( ion hay phân tứ ) được tạo ra từ các ion đơn giản và
chúng có khả năng tỏn tại độc lập.
Sự tạo phức có thẻ xảy ra giữa proton, cation kim loại với các ion tích điện
ầm, các phân tử trung hịa điện hoặc giữa các cation với nhau. Vị vậy, phức tạo
thành có thê trung hịa điện. hoặc tích điện âm hay đương.
Vị dụ :
Cu

+ 4NH,

Cd*

+ 2Cl

>Cu(NH.,);

= CdCl,

CdCl, +Cl

>CdCI,

CdCl, + Ch

=>CdCI}

Trong trường hợp tông quát hai dạng M và L củng tôn tại trong đung dịch có

khả năng tương tác với nhau đề tạo ra một hoặc một số phức chất :
pM

+ ql =

ML_

(p.q: nguyên)

M : nhóm trung tâm của phức chất ( chất tạo phức )

L. : phối tử

1.1.2. Phân loại phức chất{3|. (9|
a)

Phân loại theo hợp chất

¥ Axit phirc : H,[SiF,] . H[AuCl,]


Bazơ phức :[Ag(NH,), ]OH, [Co(En), ](OH),
Muối phức : K,[Fe(CN),]. K; [HẹI,]
b)

Phân loại theo điện tích của ion phức

Phức cation : [Co(NH,), |” C1,. [Zn(NH,), |” CI,

Phức anion :K, [Be(CO,), |”. K, [PtCl,(OH), `
Phức trung hòa : [P1(NH,),CI,|. [Co(NH, ),CI,
c)

Phân loại phức chất theo bản chất của các phối tử

Phức amoniacat : phức cỏ phối tử là amoniae NH; như [Cu(NH;),|SO, ,

[Co(NH;},|C]: ....

Phức aminat : phức có phối tử là các phân tử amin như metylamin CH;NH;,
ctylamin C›H:NH;, etilendiamin (en) (CH¡ạ - NH);....
Phức acido : phức có phối tử là những anion của các acid.
Ví dụ : phức oxalat K›[Ni(CyO¡¿)|, phức cacbonat K;[Be(CO;);|” . phức

halogen K›{CuC];], ...

Phức aquo có phối tử là nước (H;O)
Ví dụ : [Cr(H;O);]Ch, [Zn(H;O}¿]Ÿ"....
Phức hidroxo cỏ phối tử là nhóm hidroxo

Ví dụ : [Zn(OH)¿]”, K:{Al(OH}¿}....

d)

Phân loại theo câu trúc bên trong của phức chất

Theo số lượng nhân ( nguyên tử trung tâm) tạo nên phức chat :
+

Phức đa nhân : phức trong thành phần của nó có chứa nhiều hơn một ion
trung tâm (M„R„ hay M;R„R'„).

Vi dụ : [Cr;(En);(OH);|Cl, , CoạL”,....
+

Phức đơn nhân : là phức trong thành phần cúa chúng chí chứa một ion
kim loại trung tâm (MR,) hoặc (MR„R`'„).
Vị dụ : HgCIBr , HgISCN , ...


Y

Theo sé lugng phdi tr tao nén phire chat :
+

Phire don ligan : là loại phức trong thành phản của nó chỉ chửa ion kim
loại trung tâm vả mội loại ligan nao dé (ML,).

Vị dụ : Cr(H,O)j`, Cu(NH,)}",...
+

Phức đa ligan : là các phức trong thành của nó có chứa ton kim loại trung
tâm và ít nhất hai loại ligan khác nhau

Vị dụ : [PuNH,),CI,| . [Co(NH,),CI,]....
đ)

Phức với các phối tử ở bầu phối trí trong: phức có 2 hay nhiều phối

tử khác nhau năm phơi trí ở bầu phỏi trí của ion trung tâm.
e)

Phúc liên hợp ion: được tạo nẻn giữa một ion tích điện dương hay

âm với các ion tích điện trái dấu như: {(ML,`)(R] hay [(ML,RH`)|.
&)

Phức vịng càng và phức khơng vịng cảng

Thơng thường. khicó sự tương tử vẻ sẽ phối trí và loại liên két phối trí
thi phức vịng cảng bền hơn phức khơng vịng cảng do xảy ra hiệu ứng
entropy (tức hiệu ứng chelat).

Ví dụ : ion [Co(NH;);]'” có hằng số khơng bèn là Kụ¿ = 7.10”

lon [Co(en)›]'” có Kụy = 2.107”
Hãy so sảnh hai phản ứng tạo phức sau :

a) Co(H,O);,

+ 6NH, =Co(NH,)/

7 phan tir

b) Co(H,O)jˆ

+ 6H,O

7 phan tu

+ 3en =—Cofen)y

+ 6H,O

4 phản tử
7 phan tr
Ta thấy phản ứng b có ASlớn hon phan img a . trong khi đó AH của quả
trình lả xắp xí nhau.
Vi AG=AH-TAS

va AG=

- RTlnK nẻn rõ rằng là đại lượng AS trong phức

vòng cảng đã tạo ra phức có hằng số bên K cao hơn.

1.2.

SU TAO PHUC VOI THUOC THỨ HỮU CƠ

1.2.1. — Các thuốc thử hữu cơ dùng trong phân tích [3|
>

Thuốc thứ tạo được hidroxit hoặc muỗi khó tan

Trong dung dịch nước. các bazơ hữu cơ như
CH¿N có phản ứng bazơ :

piridin C;H:N

C,H.N+H,O

: #z- pycolin

C,H,NH' +OH'

Anion của một số axit hữu cơ như oxalat C,O}, tatrat C,H,O} tạo được muối it
tan với một số ion kim loại :

C,O} +Ca'””

CaC,O,

4

> Các thuốc thử oxi hóa - khử
Một số thuốc thứ hữu cơ có khả năng phản ứng oxi hóa - khử với ion kim loại
đẻ tạo ra sản phâm có màu đặc trưng. Ví dụ benzidin:

un-{ )—< )- NH)
là một bazơ hữu cơ có thê bị Ee'” hoặc một số chất oxi hóa khác oxi hỏa tạo ra
diphenylbenzidin có màu xanh tím.

> Thuốc thử tạo phức với ion kim loại
Là loại thuốc thử cỏ nhiều ứng dụng quan trọng nhất. Ở đây có thẻ phân lảm hai
loại :

Thuốc thử tạo phức thường (vi dụ PbhCH;COO”)
4% Thuốc thử tạo hợp chất nội vòng.
1.2.2.

Một số thuốc thử hữu cơ thường gặp|{3]

> Các bazơ Nitơ : có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại, được sử
dụng để điều chỉnh pH. dùng làm chất che. Các chất thường dùng là piridin C;H;N
; œ~ pycolin C;H;N, tạo được nhiều phức bẻn với Ag`, CuỶ", Cd””,...


>

Axit ctvlendiamintetraaxetic (EDTA) : thường gọi la complexon II (H;Y)

là một axit 4 chức :

HOOC— CH;_
xCH;— COOH
_ N= CH)= CH) — Nv
CH, — COOH
CH;
HOOC —
Có khả năng tạo phức bên với rất nhiều ion kim loại. trong đa số trường hợp
phức tạo thành theo tỉ lệ l:Ì:

M>” +Y“

MY””

EDTA được dùng phỏ biến đẻ chuân độ các ion kim loại, che các ion cân trở,
Người ta dùng nó dưới đạng Na;H;Y;› còn gọi là complexon III hay trilon B.
z

Dimetylglyoxim chứa 2 nhỏm oxim :
CH; —

C—C—CH,
no
on

HON

Là một axityếêu HDim

=

NOH

H" + Dim’

K,=8.10"

Thuốc thử tạo phức cảng ít tan trong nước, màu đỏ cảnh sen với ion Ni”
( môi trường đệm axetat). phức màu đỏ tan trong nước với Fe'( môi trường

đệm NH;). tạo phức màu vàng với Pd”`( môi trường axit).
>

Oxin hay 8 - Oxiquinolin tạo được phức cảng với khá nhiều ion kim

loại có khá nang tạo hidroxit khó tan. Các phức hình thành cũng ít tan trong nước,
tan trong các dung môi hữu cơ.

> Điphenylthiocacbazon (đithizon) là dẫn xuất của thioure :
\ >

N=

TA

HN

NH

=

2

Đithizon tạo được nhiều địthizonat kim loại có màu, ít tan trong nước, nhưng
tan trong các dung môi hữu cơ (CC|¿. CHC];).


> Thuốc thứ tạo thành “sơn” màu
Một số thuốc thử hữu cơ bị hắp thụ vào bẻ mặt các hidroxit kim loại ít tan va
thay đối màu. bản chất của sự hap thy nay 1a sy tao phức cảng giữa thuốc thứ vả ion

kim loại năm trong hidroxit.
Vi dy, Alizarin do S tao voi nhém hidroxit “son” mau do

1.3.

UNG DUNG CUA PHUC CHAT [3},[7]
Sự phân tích các chất có thể được tiến hành với mục đích xác định thành

phần định tỉnh hoặc định lượng của chúng.
> Xác định định tính các chất :
* Các phản ửng màu đặc trưng thường sử dụng

Phức của ion kim loại với amoniac màu xanh đậm dùng đề phát hiện ion CuỶ”,
Phức thioxianat kim loại có màu đỏ máu đặc trưng dùng đẻ phát hiện Fe`”,...
Nhiều cation kim loại nặng tạo với hexaxianocobanat(III) một muỗi it tan mau
sảng mảu xanh lá cây
Các thuốc thử hữu cơ phát hiện ion kim loại khá phong phú :phát hiện

Fe” băng ø - phenantrolin, Al”” bằng aluminol hay alizarin đỏ S.
>

Xác định định lượng các ion kim loại :

Chuẩn độ phức chất là phương pháp phân tích được sử dụng nhiều nhất.


Thường dùng :

EDTA chuẩn độ kim loại với tư cách là ion trung tâm. Đề xác định điểm
cuối chuân độ ( vì MY khơng màu } người ta dùng chất chỉ thị màu kim loại. Đó là
chất hữu cơ tạo phức mau đặc trưng với ion kim loại với mảu khác với máu chi thi.
Phản ứng màu nay được dùng đẻ định lượng trắc quang hoặc chiết trắc quang các

ion kim loại. Ví dụ định lượng PbỶ" bằng dithizon. Fe`” bang SCN’.
>

Che các ion can tra:

Trong nhiều trường hợp người ta dùng phương pháp tạo phức đẻ che các ion
ngăn căn quả trỉnh xác định. Chẳng hạn, néu theo quá trình phân tích. các ion Fe””
ngắn

can sự phát

hiện các ton khác, người

ta che

Fe’

bằng cách

thêm

axit

photphoric, amoniflorua, natrioxalat hoặc tatrac vào dung dịch phân tích. ion Fe”

sẽ tạo với các chất đỏ thành các ion phức bẻn vững không màu: [Fe(HPO,)]',

[Fe(H;PO,)Jˆ". [FeF„]”. [Fe(CsO,):}”. [Fe(C,H.O,):]”. Khi đó các anion phức được
tạo thánh bẻn vừng đén nỗi ngay ca những thuốc thư nhạy với Fe” ( như amoni
thioxianat) cũng không tác dụng rõ rệt với Fe””.
>

Hịa tan các kết tủa khó tan, tách các ion :

Nhiều thuốc thử tạo phức đề hỏa tan kết tủa, ví dụ AgCIl tan trong NH3 do
tạo phức

Ag(NH,);. Cu(OH); tan trong NH;C| do tạo phức Cu(NH,)}ˆ.... cùng do

đặc tính này mà người ta sử dụng các thuốc thử tạo phức đề tách các ion.

Ví dụ : dùng NH; dư đẻ tách hỗn hợp Fe”, Al'", Cu**, do Fe”, AI?” chuyển
vào kết tủa hidroxit Fe(OH):. Al(OH); còn CuŸ” được giữ lại trong dung dịch do tạo

phức Cu(NH,)/'.
Trong phương pháp trắc quang người ta thường dùng một phối tử tao phức
hẻn và có màu đậm ở PH... do do hắp thụ A ớ bước sóng thích hợp. nhờ đó sẽ xác

định chính xác nơng độ ion đến 10M.


Trong phương pháp điện phân, có thê sử dụng các ligand đẻ tách điện phân
các ion kim loại trong hỗn hợp. Ngoài ra nẻu điện phân từ các dung dịch phức thì

két túa thu được ở catot sẽ rất mịn. đính chặt.
Bên cạnh đó, phức chất cịn được sử dụng trong sắc kí trao đơi ion. Bằng

cách dùng ligan ở pH thích hợp, nó sẽ tạo phức có độ bên khác nhau với một số ion,
Do đó ta có thẻ tách hỗn hợp nhiều ion có tính chất giống nhau như các lantanoid
dựa trên phản ứng trao đôi với các ionit.

Hâu hết các phức chelat tạo thành đều dễ tan trong dung mơi hữu cơ và khó
tan trong nước, nên rất thuận lợi cho việc phân tích bằng phương pháp chiết.
Ngày nay, phức chất được ứng dụng rất nhiều dé lam giàu chất phân tích,
loại bớt matrix trong các phương pháp phân tích hiện đại như sắc ki lỏng hiệu năng

cao. sắc kí ion, quang phơ hấp thu, phát xạ nguyên tử....

1.4.

oat YEU
PHUC

TO ANH

HUONG

DEN

CAN

BANG

TAO

Cân bằng tạo phức chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tơ khác nhau. trước hết nó

phụ thuộc vào bản chất của chất tạo phức và phóói từ. ngồi ra cón các yếu tơ thực

nghiệm khác như : pH của môi trường. sự tạo phức cạnh tranh khi có mặt của các

phối tử khác và ion trung tâm khác, lực ion, dung môi, nhiệt độ....

1.4.1.
Ảnh hưởng của pH đến sự tạo phức|9|
Quá trình tạo phức thường xảy ra kèm theo sự tạo phức hidroxo của ton kim

loại va su proton hóa của phối tứ, vì vậy phản ứng phụ thuộc vảo pH.

Giả sử trong dung dịch chứa ion kim loại M và phối tử A là một bazơ yếu có
các q trình sau:
Tạo phức hidroxo của ion kim loại:

M +iH,O

3 M(OH)

Proton hoá các phối từ:
A +jH

5 HA

+iH`

*ÿ,
Kj

Tao phức giữa M vả A:
pM

+qAÁ

5

M;A,

B


tú

Hang số bẻn điều kiện của phức:

IMpAa) |

;

(1.1)

“IM Pia}

B =

[MaAa]

aN 1;

N

a

IMIPIAIf[I¬ 5 spa]
mg

B =p-

TT

Fl

5

J

]

—q =PSM%A

| i+ SK "|

[1+ Spin
iat

ụ SK

Ì

4

(1.2)

g3)

Fl

!

œ: số proton tơi đa có thẻ kết hợp vào bazơ A.
N; số phối trí cực đại trong phức chất hidroxo của ion kim loại M.

Khi tăng pH thi sự tạo phức hidroxo xảy ra mạnh, sự proton hỏa phối tử

giam, ngược lại khi giảm pH thì quá trình sau lại chiếm ưu thẻ so với q trình thứ

nhất. Do đó phản ứng tạo ra phức thường xáy ra với hiệu suất cao ở một giá trị pH
tôi ưu (PHops).

Giả trị pH tôi ưu (pH,„) là giả trị pH mà tại đỏ mẫu số là cực tiêu, nghĩa là sự

tạo phức M„A, đạt hiệu suất cao nhát. Muôn vậy đạo hàm riêng phản cua j theo h
phải bằng 0. Nghĩa là:

= [+

ga]

1+ Ơ Khi

:

= 0

(1.4)

Foon
tụi u.

|i+ Đ Kj eqs Senin] $ cnt

Thay các giá tri p, q, “B,, K, vao phuong trình ta sẽ tính được h và suy ra pH
Trường hợp đơn giản a = p=q=N = |

-

c

(1+Kh)*B/h*= (1+*B/h)K

thi:

hỶ= *B/K = *B.K,
`

*

pHụ, = 'ẾCTE Ê „ Fếa “PP
igk

K

(K, =K"')i

(1.5)

Đối với các hệ phức tạp việc tinh pHopt doi hỏi phải giải các phương trình bậc
cao kha cong kénh và pH„„, thường phải được xác định bằng thực nghiệm.


II

1.4.2. — Ảnh hưởng của nhiệt độ[9]
Mỗi quan hệ giữa năng lượng tự do và hang số hẻn của phức chất được mô tả

bởi hiểu thức sau:

AG=-2.303RTIp.

(1.6)

AG=AH -TAS

(1.7)

Mặt khác năng lượng tự đo có thẻ biêu điển qua đại lượng entanpi vả entropi:
Như vậy, sự biển đôi âm của entanpi và biến đổi dương của entropi sẽ tạo điều

kiện cho sự tạo phức.

Sự thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng đến tắt cả các yếu tơ bên ngồi và vì vậy

ảnh hưởng của nhiệt độ là rất phức tạp.

1.4.3.
Ảnh hưởng của sự tạo phức cạnh tranh{9|
Khi trong dung dịch hoặc có những phối tử khác cũng tạo phức với ion trung

tâm kháo sát, hoặc nếu có những ion trung tâm khác cũng tạo phức với phối tử thì

sẽ xảy ra sự tạo phức cạnh tranh. Đây lả vẫn đề phức tạp, chi có thẻ giải quyết trong
từng trường hợp cụ thẻ.

1.4.4.

Ảnh hướng của lực ion|3|.|9|

xả

.

.

£

sÀ

os

*

Trong biêu thức tính hãng số bên điều kiện:

IMpAg

6 =—,———

|

IM ƒ1A ƒ

(1.8)

Hệ số hoạt độ có liên quan chặt chẽ đến các yếu tô như tương tác giữa các ion,

sự liên hợp ion, sự đây giữa các ion...

Ta đã sử dụng giả trị nồng độ của các ion với giả thuyết nồng độ gần đúng

hoạt độ. Thực tẻ, trong dung dịch luôn Xảy ra các quá trình tương tác tĩnh điện giữa
các ion, giá trị hoạt độ của các Ion chỉ băng nồng độ khi nồng độ ¡on tổng cộng rất
nhỏ (dung dịch rất loãng), tức là lực ion 1-0.
Mỗi quan hệ giữa hoạt độ và nông độ:

PSfS

( f: hệ số hoạt độ)

Hệ số hoạt độ có liên quan chặt chẽ đến các yếu tổ như tương tác giữa các ion,

sự liên hợp ion, sự đây giữa các ion...

Khi chấp nhận kiến trúc của khí quyển ion tuân theo định luật phân bố
Boltzmann va chấp nhận các ion như những điện tích điểm, ta đi tới phương trình
Debye-Huckel dạng sơ khởi :

-lgf. =A.z4 vÌ

(1.9)

—-

> A: hằng số phụ thuộc bản chất dung môi, nhiệt độ. Trong dung dịch nước ở

25C, A=0.5115.

-lgfa =0,5lz2vI

(khil<0,001)

(1.10)


Khi chap nhận ion A tổn tại ở dạng hidrat hố và có bản kính hidrat hố là
œa(đơn vị nm), ta đi đến phương trình Dehye-Huckel mở rộng :
0.51z} v1

~Igf, =—— A“
a

-lgf,

P4

I+3.3a, vI

~—

= 0.51z} A‘ vI -0,.21

11s

7

L

(kh 0,001<1<0,1
(khi I>0,1

L

(1.11
(1.12

Trong thực nghiệm, người ta không thẻ xác định hệ số hoạt độ của riêng anion
hay cation, ma chỉ xác định được hệ số hoạt độ trung bình : f””" =fƒ,"fy°,