Nghiên cứu sự tạo phức của zn (II) với murexit bằng phương pháp trắc quang

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

********

NGÔ THỊ THANH

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA
Zn(II) VỚI MUREXIT BẰNG
PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hoá học phân tích

HÀ NỘI - 2012


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
********

NGÔ THỊ THANH

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA
Zn(II) VỚI MUREXIT BẰNG
PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hoá học phân tích

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. VŨ THỊ KIM THOA

HÀ NỘI - 2012


Lời cảm ơn
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.s Vũ Thị Kim Thoa đã tận
tình chỉ bảo, hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài
khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trung tâm Khoa học & Công
nghệ Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 và tổ Phương pháp - Phân tích,
Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho em trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ
và động viên em hoàn thành đề tài.

Hà Nội, tháng 05 năm 2012
Sinh viên
Ngô Thị Thanh


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài khóa luận: Nghiên cứu sự tạo phức của Zn(II)
với thuốc thử Murexit bằng phương pháp trắc quang là nghiên cứu do tôi
thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.s Vũ Thị Kim Thoa. Nếu sai tôi xin chịu
mọi trách nhiệm.

Hà Nội, tháng 05 năm 2012
Sinh viên

Ngô Thị Thanh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3
1.1. Kẽm............................................................................................................ 3
1.1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố kẽm. ....................................................... 3
1.1.2. Tính chất vật lý của kẽm. ........................................................................ 4
1.1.3. Tính chất hóa học của kẽm. .................................................................... 5
1.1.4. Khả năng tạo phức của kẽm. ................................................................... 8
1.1.5. Một số phương pháp xác định kẽm. ........................................................ 9
1.1.6. Vai trò sinh học và ứng dụng của kẽm. ................................................. 12
1.2. Thuốc thử Murexit. ................................................................................ 13
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của Murexit. ......................................................... 13
1.2.2. Khả năng tạo phức của Murexit. ........................................................... 14
1.2.3. Ứng dụng của Murexit. ......................................................................... 15
1.3. Các phƣơng pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch. 15
1.3.1. Phương pháp tỷ số mol.......................................................................... 15
1.3.2. Phương pháp hệ đồng phân tử............................................................... 16
1.4. Các phƣơng pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức. ........... 18
1.4.1. Phương pháp Komar. ............................................................................ 18
1.4.2. Phương pháp đường chuẩn.................................................................... 20
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................... 21
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu. ........................................... 21
2.1.1. Hóa chất................................................................................................. 21
2.1.2. Dụng cụ. ................................................................................................ 21
2.1.3. Thiết bị nghiên cứu. .............................................................................. 21
2.2. Kỹ thuật thực nghiệm. ........................................................................... 21
2.2.1. Pha hóa chất. ......................................................................................... 21

2.2.2. Cách tiến hành. ...................................................................................... 22
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 24
3.1. Nghiên cứu các điều kiện tối ƣu của sự tạo phức. ............................... 24
3.1.1. Khảo sát phổ hấp thụ của phức Zn(II) – MUR. .................................... 24
3.1.2. Khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. ...................................... 25
3.1.3. Khảo sát khoảng thời gian tối ưu hình thành phức Zn(II)–MUR. ........ 27
3.2. Xác định thành phần của phức Zn(II) – MUR.................................... 28
3.2.1. Phương pháp tỷ số mol.......................................................................... 28
3.2.2. Phương pháp hệ đồng phân tử............................................................... 30
3.3. Khoảng nồng độ của phức Zn(II) –MUR tuân theo định luật Beer. . 33
3.4. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn(II) –MUR. ............ 34
3.4.1. Xác định hệ số hấp thụ phân tử của thuốc thử MUR tại λ = 468 nm. .. 34
3.4.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn(II) - MUR theo phương
pháp Komar. .................................................................................................... 35
3.4.3. Xác định hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn(II) - MUR theo phương
pháp đường chuẩn. .......................................................................................... 36
3.5. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các cation đến sự tạo phức của Zn(II) với
MUR. .............................................................................................................. 37
3.5.1. Ảnh hưởng của ion Cu2+. ...................................................................... 38
3.5.2. Ảnh hưởng của ion Ni2+ ........................................................................ 38
3.5.3. Ảnh hưởng của ion Mg2+....................................................................... 39
KẾT LUẬN .................................................................................................... 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1. Một số hằng số vật lý quan trọng của kẽm. ......................................... 4
Bảng 2. Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. ................................................. 26

Bảng 3. Sự phụ thộc mật độ quang vào thời gian. .......................................... 27
Bảng 4. Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(II) –MUR vào tỷ số
nồng độ CMUR/CZn(II) của dãy 1a ...................................................................... 28
Bảng 5. Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang của phức Zn(II) –MUR vào tỷ số
nồng độ CZn(II)/CMUR của dãy 1b. ..................................................................... 29
Bảng 6. Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
của dãy 2a. ....................................................................................................... 31
Bảng 7. Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
của dãy 2b........................................................................................................ 32
Bảng 8. Kết quả khảo sát nồng độ phức tuân theo định luật Beer. ................. 33
Bảng 9. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của Murexit tại bước sóng
468 nm. ............................................................................................................ 35
Bảng 10. Kết quả xác định hệ số hấp thụ phân tử của phức Zn(II)-MUR theo
phương pháp Komar. ....................................................................................... 36
Bảng 11. Sự ảnh hưởng của Cu2+ đến sự tạo phức Zn(II) –MUR. ................. 38
Bảng 12. Sự ảnh hưởng của Ni2+ đến sự tạo phức Zn(II) –MUR. .................. 39
Bảng 13. Sự ảnh hưởng của Mg2+ đến sự tạo phức Zn(II) –MUR. ................. 39


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1. Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỷ số mol... 16
Hình 2. Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử.
......................................................................................................................... 17
Hình 3. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức. .......................... 20
Hình 4. Phổ hấp thụ của phức Zn(II)- MUR. .................................................. 24
Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào pH. ....................... 26
Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian......... 27
Hình 7. Sự phụ thuộc ∆A vào tỷ số nồng độ CMUR/CZn(II) của dãy 1a............ 29
Hình 8. Sự phụ thuộc ∆A vào tỷ số nồng độ CZn(II)/CMUR của dãy 1b. .......... 30
Hình 9. Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử

của dãy 2a. ....................................................................................................... 31
Hình 10. Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử
của dãy 2b........................................................................................................ 32
Hình 11. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức Zn(II) - MUR............... 34
Hình 12. Đường chuẩn của phức Zn(II) – MUR. ........................................... 37


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỞ ĐẦU
Kẽm là nguyên tố kim loại phổ biến trên trái đất, nó có vai trò quan
trọng trong đời sống con người, trong công nghiệp và sự sinh tồn của các loài
động thực vật. Kẽm và hợp chất của nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau. Một lượng lớn kẽm được dùng mạ sắt để bảo vệ sắt khỏi gỉ, trên
bề mặt của lớp mạ có phủ một lớp mỏng cacbonat bazơ (ZnCO3.3Cu(OH)2)
bảo vệ cho kim loại. Một phần kẽm dùng điều chế hợp kim như hợp kim với
đồng. Một số hợp chất của kẽm dùng trong y khoa như ZnO làm thuốc giảm
đau dây thần kinh, chữa eczema, chữa ngứa… ZnSO4 dùng làm thuốc gây
nôn, thuốc sát trùng, dung dịch 0,1-0,5% làm thuốc nhỏ mắt chữa đau kết
mạc. Kẽm clorua được dùng làm chất khử mùi và bảo quản gỗ. Kẽm còn dùng
để sản xuất pin khô…
Trong cơ thể động thực vật kẽm là một nguyên tố vi lượng có vai trò
quan trọng. Kẽm là nguyên tố không thể thiếu trong đời sống của động thực
vật, nó đứng thứ hai sau sắt trong các nguyên tố cần thiết với tổng lượng kẽm
là 2- 3 gam ở người trưởng thành. Kẽm là nguyên tố vi lượng có trong nhiều
enzym quan trọng, nhất là enzym tham gia tổng hợp ARN, protein, kích thích
tố sinh trưởng (auxin); kẽm cần thiết cho thị lực, giúp cơ thể chống lại bệnh
tật. Nhu cầu về kẽm hàng ngày khoảng 10-15 mg đối với người trưởng thành,

tuy nhiên việc thu nạp quá nhiều kẽm của cơ thể có thể sinh ra sự thiếu hụt
các khoáng chất khác trong dinh dưỡng. Thiếu kẽm để lại những hiệu ứng rõ
nét trong việc tăng trọng của động vật, gây ra các dị tật ở mắt, xương, tim,
não, gây ra sự hoạt động không bình thường của các cơ quan thị giác, vị giác,
khứu giác và trí nhớ. Do đó việc nghiên cứu về nguyên tố kẽm là rất cần thiết.
Murexit là thuốc thử hữu cơ được dùng trong phép chuẩn độ
complexon. Nó có khả năng tạo phức tốt với nhiều cation kim loại như: Zn2+,

Ngô Thị Thanh

1

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Cu2+, Cd2+, Ca2+… do đó một ứng dụng quan trọng của Murexit là làm thuốc
thử trong phép phân tích trắc quang
Ngày nay, việc xác định kẽm trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm,
nước… bằng phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp phân
tích hiện đại, đơn giản, hiệu quả và cho độ chính xác tương đối cao. Đã có
nhiều công trình nghiên cứu sự tạo phức của kẽm với các thuốc thử như
Methyl thymol xanh, Xilen da cam, PAR, PAN… Tuy nhiên sự nghiên cứu về
phức của kẽm với Murexit thì chưa nhiều. Chính vì vậy trong khóa luận này
tôi chọn đề tài: Nghiên cứu sự tạo phức của kẽm Zn(II) với Murexit bằng
phương pháp trắc quang.
Trong khóa luận này tôi tiến hành nghiên cứu sự tạo phức của Zn(II)

với Murexit bằng phương pháp trắc quang nhằm xác định: bước sóng tối ưu
(λtư) của phức Zn2+ - MUR, các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo phức (thời gian,
pH, các ion cản trở); khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer; xác
định thành phần và hệ số hấp thụ phân tử (ε) của phức Zn2+ - MUR.
Ngày nay việc sử dụng phương pháp trắc quang trong phân tích hóa học
là khá phổ biến. Đề tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức của kẽm với Murexit
nhưng nó rất cần thiết để xác định kẽm Zn(II) và có thể tiến hành nghiên cứu
tương tự với các nguyên tố khác; giúp tôi có cơ hội tiếp cận khoa học thực
nghiệm và các phương pháp hóa lí hiện đại.

Ngô Thị Thanh

2

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Kẽm
1.1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố kẽm.
Kẽm Zn(Zincum) là nguyên tố họ d thuộc nhóm IIB


STT:

30



Cấu hình electron:

1s22s22p63s23p63d104s2



Nguyên tử khối:

65,37

Nguyên tử kẽm có các obitan d đã điền đầy đủ 10 electron, tuy nhiên
cấu hình electron (n-1)d10 tương đối bền nên electron hóa trị của kẽm chỉ là
electron s. Nguyên nhân là do năng lượng ion hóa thứ 3 của kẽm rất cao đã
làm cho năng lượng solvate hóa hay năng lượng tạo thành mạng lưới tinh thể
không đủ để làm bền cho trạng thái oxi hóa +3. Vì thế trạng thái oxi hóa đặc
trưng và cao nhất của kẽm là +2.
Trong vỏ quả đất, kẽm ở dạng các khoáng vật chủ yếu là quặng blen
kẽm (ZnS), calami (ZnCO3), phranclinit hay ferit kẽm (Zn(FeO2)2), ngoài ra
còn có zincit (ZnO). Trong tự nhiên, các khoáng vật của kẽm đều có lẫn
khoáng vật của Pb, Ag, Cd. Kẽm chiếm 0,005% khối lượng vỏ quả đất.
Trong nước đại dương (tính trung bình với 1lít nước biển) có 0.01mg
kẽm ở dạng Zn2+(ZnSO4). Trong cơ thể động vật hoặc thực vật có chứa kẽm
với hàm lượng bé, trong sò hến có khoảng 12% ; trong cơ thể con người có
khoảng 0.001% có nhiều ở răng, hệ thần kinh.
Kẽm có 15 đồng vị, trong đó có các đồng vị thiên nhiên là:
(48.89%),

66

Zn (27.81%),

67

Zn (4,11%),68Zn (18.56%),

70

64

Zn

Zn (0,62%). Trong

các đồng vị phóng xạ thì bền nhất là 65Zn có chu kì bán hủy là 245 ngày đêm;
còn đồng vị 61Zn chu kì bán hủy chỉ là 90 giây.
Kẽm được biết đến dưới dạng hợp kim với đồng (đồng thau) từ thế kỉ
XIV đến thế kỉ X TCN ở Palestin với 23% kẽm trong thành phần hợp kim;

Ngô Thị Thanh

3

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

việc sản xuất đồng thau được người La Mã biết đến từ khoảng 30 năm TCN.
Vào thế kỉ X việc nấu chảy và phân lập kẽm nguyên chất đã được người Ấn
Độ và Trung Quốc thực hiện. Mãi đến thế kỉ XIII ở Ấn Độ người ta mới sản
xuất kẽm trên quy mô lớn; trong khi đến tận cuối thế kỉ XVI người châu Âu
mới biết đến kẽm. Nhà hóa học người Đức Andreas Sigismund Marggraf
được cho là người có công tạo ra kẽm kim loại tinh khiết (năm 1746). Công
trình của Luigi Galvani và Alessandro Volta đã phát hiện ra các đặc tính điện
hóa của kẽm (năm 1800). Ngày nay kẽm được sản xuất rộng rãi trên khắp thế
giới; Úc, Mỹ, Trung Quốc, Peru, Ấn Độ là những nước sản xuất kẽm hàng
đầu. Mỗi năm ước tính thế giới sản xuất và tiêu thụ khoảng 12 triệu tấn kẽm.
1.1.2. Tính chất vật lý của kẽm.
Ở dạng đơn chất kẽm có màu trắng bạc, nhưng để trong không khí ẩm
bị phủ một lớp oxit mỏng.
Một số hằng số vật lý quan trọng của kẽm được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Một số hằng số vật lý quan trọng của kẽm.
Kẽm (Zn)
Khối lượng riêng (g/cm3)

7,14

Nhiệt độ nóng chảy(Tnc, oC)

419

Nhiệt độ sôi (Ts, oC)

907

Độ dẫn điện (so với Hg = 1)

16

Độ âm điện

1,6

Nhiệt thăng hoa (KJ/ mol)

140

Bán kính nguyên tử (A0)

1,39

Thế ion hóa (eV)

9,391

Ngô Thị Thanh

4

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Vì ở nhiệt độ thường, Zn khá ròn, nên không kéo dài được, nhưng khi
đun nóng đến 100-1500C lại dẻo và dai, khi đung nóng đến 200 0C lại có thể
tán được thành bột.
Về độc tính, Zn ở trạng thái rắn không độc, nhưng hơi của ZnO lại rất
độc, còn các hợp chất khác của Zn lại không độc.
1.1.3. Tính chất hóa học của kẽm.
1.1.3.1. Kẽm đơn chất.
Kẽm là nguyên tố kim loại trung bình, khi đốt nóng kẽm tham gia nhiều
phản ứng.
Phản ứng với oxi khi bị đun nóng, tạo ra kẽm oxit
t0C

2Zn + O2

2ZnO

Phản ứng với các phi kim như lưu huỳnh, selen, telu, halogen tạo muối
tương ứng
t0C

Zn + S

Zn + Cl2 →

ZnS
ZnCl2

Khi nung kẽm trong luồng hơi nước tạo ra kẽm oxit
t0C

Zn + H2O (hơi)

ZnO + H2

Kẽm tan trong dung dịch kiềm đặc nóng tạo ra zincat
Zn + 2NaOH →

Na2ZnO2 + H2
Natri zincat

Các zincat chỉ tồn tại trong dung dịch kiềm dư vì Na 2ZnO2 bị thủy phân
mạnh như NaAlO2, do đó trong dung dịch nước không phải là Na2ZnO2 mà là
Na[Zn(OH)3], Na2[Zn(OH)4], Na2[Zn(OH)6]. Các hợp chất này đã được tách
ra ở trạng thái rắn.
Kẽm tan trong axit không có tính oxi hóa như HCl, H 2SO4 loãng tạo ra
khí hiđro H2.

Ngô Thị Thanh

5

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2
→ ZnCl2

Zn + 2 HCl
Zn

+ H2↑

+ H2SO4 (loãng) → ZnSO4 + H2↑

Với H2SO4 đặc nóng, Zn phản ứng tạo SO2 và S, còn H2SO4 đặc nguội
tạo H2S.
t0C

+ 2H2SO4 (đặc)

Zn

t0C

3Zn + 4H2SO4 (đặc)
4Zn + 5H2SO4 (đặc)

→

ZnSO4 + SO2↑ + 2H2O
3ZnSO4 + S

+

4H2O

4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O

Kẽm tác dụng với HNO3 đặc ngoài tạo NO2 hay NO còn tạo N2O, nếu
là HNO3 loãng tạo muối amoni.
Zn

+ 4HNO3 (đặc) → Zn(NO3)2 + 2NO2↑

4Zn + 10 HNO3

+ 2H2O

→ 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Ion NO3- đóng vai trò là chất oxi hóa, trong môi trường axit tạo ra ion
NH4+, còn trong môi trường kiềm, ion NO3- sẽ bị kẽm khử thành amoniac.
4Zn + NO3- + 7OH- → 4ZnO22- + NH3↑ + 2H2O
1.1.3.2.Một số hợp chất của kẽm.
Kẽm oxit ZnO.
Kẽm oxit màu trắng, khi đun nóng đến 2500C chuyển sang màu vàng
chanh, khi để nguội lại trở về màu ban đầu, nung đến 19500C thì bị phân hủy
thành nguyên tố. Hơi ZnO rất độc.
2ZnO

19500C

2Zn + O2 ↑

Kẽm oxit là chất lưỡng tính, trong dung dịch axit tạo muối clorua,
sunfat, còn trong dung dịch kiềm dư tạo zincat.
ZnO + H2SO4 → ZnSO4

+ H2O

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O
Kẽm oxit bị hiđro hoặc cacbon khử thành kim loại ở nhiệt độ cao.

Ngô Thị Thanh

6

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2
3000C

ZnO + H2

3000C

ZnO + C

Zn + H2O
Zn

+ CO↑

ZnO được điều chế bằng cách nung muối cacbonat, nitrat kẽm trong

không khí.
ZnCO3

t0C

ZnO + CO2↑

Kẽm hiđroxit Zn(OH)2.
Kẽm hiđroxit là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước, có tính
lưỡng tính, tan trong axit và kiềm.
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2KOH → K2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 tan trong dung dịch amoniac do tạo ra phức chất.
Zn(OH)2 + 4NH3 → [Zn(NH3)4](OH)2
Zn(OH)2 được tạo ra khi cho dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch
muối kẽm, kết tủa tan trong kiềm dư.
ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + Na2SO4
Một số muối kẽm.
ZnCl2 khan là chất bột trắng, rất háo nước, được điều chế bằng cách
đun nóng muối kép ZnCl3.3NH4Cl trong luồng khí hiđro clorua khô.
ZnCl3.3NH4Cl

t0C

ZnCl2 + 3NH4Cl

ZnS là chất rắn màu trắng, được tạo ra khi cho H2S qua dung dịch muối
kẽm trong môi trường kiềm.
Na2ZnO2 + 2H2S → Na2S + ZnS↓ + 2H2O
ZnS được dùng để chế tạo sơn khoáng màu trắng thường dùng dưới

dạng hỗn hợp với BaSO4 gọi là litopon. Loại sơn này không bị hóa đen bởi
H2S và được điều chế theo phản ứng.

Ngô Thị Thanh

7

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

ZnSO4 + BaS → BaSO4↓ + ZnS↓
ZnSO4 là tinh thể màu trắng, dễ tan trong nước, được điều chế bằng
cách cho vỏ bào kẽm tan trong dung dịch H2SO4 loãng, hoặc nung ZnS trong
không khí.
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
t0C

ZnS + 2O2

ZnSO4

1.1.3.3. Tính chất của cation Zn2+.
Dung dịch nước của ion Zn2+ không màu, có phản ứng axit yếu.
Zn2+ + H2O

ZnOH+

H+

lg*β = -7,7

Zn2+ + 2H2O

Zn(OH)2

+ 2H+

lg*β = -16,8

Zn2+ + 3H2O

[Zn(OH)3]-

+

3H+

lg*β = -28,3

Zn2+ + 4H2O

[Zn(OH)4]2- + 4H+

lg*β = -41,0

+

Khi kiềm hóa dung dịch Zn2+ 0,1M đến pH = 6 sẽ có kết tủa trắng
Zn(OH)2 tan trong kiềm dư ở pH = 14 cho ion ZnO22- không màu. Thực tế để
kết tủa được Zn(OH)2 từ dung dịch Zn2+ 0,1M thì COH- > 10-8 hay pH > 6.
Khi kiềm hóa dung dịch Zn2+ bằng NH3 thì mới đầu có kết tủa trắng
của hiđroxit sau đó kết tủa tan do tạo phức amin Zn(NH3)42+.
Zn2+ + 2NH3 + 2H2O → Zn(OH)2 ↓ + 2NH4+
Zn(OH)2 + 2NH4 + + 2NH3 →

Zn(NH3)42+ + 2H2O

1.1.4. Khả năng tạo phức của kẽm.
Zn2+ tạo được nhiều phức chất khác nhau:
Phức ít bền: phức với axetat, clorua, florua, thioxianat, tatrat.
Phức tương đối bền với oxalat, xitrat, sunfoxalixilat, axetyl axeton,
etilenđiamin, amoniac.
Phức rất bền với EDTA (lgβZnY2- = 16,7); với CN- (lgβ2

- 4

= 11,07;

16,05; 19,66)

Ngô Thị Thanh

8

K34C - Hóa

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Zn2+ tạo hợp chất nội phức có màu với nhiều thuốc thử hữu cơ được
dùng trong định lượng trắc quang Zn2+: o-phenantrolin, PAN, PAR, 2naphtol, Murexit, Đithizon, Xilen da cam, Metyl thymol xanh, Eriocrom đen
T…
Một số phức của kẽm với thuốc thử hữu cơ được dùng trong phân tích
trắc quang:
Cation kẽm có khả năng tạo phức tỷ lệ 1:2 với Eriocrom đen T, khoảng
pH tối ưu là 8,5 ÷ 11, bước sóng cực đại của phức Zn(II) – EBT: 553 nm,
khoảng nồng độ kẽm tuân theo định luật Beer: (0,2 ÷ 6,4).10-5M.
Cation kẽm tạo phức tỷ lệ 1:1 với Xilen da cam ở pH = 5,7 ÷ 6 môi
trường axetat, bước sóng cực đại là: 570 nm, khoảng nồng độ kẽm tuân theo
định luật Beer: (0,98 ÷ 1,38).10-6M.
1.1.5. Một số phƣơng pháp xác định kẽm.
Có nhiều phương pháp phân tích để xác định kẽm:
Phương pháp hóa học: Phương pháp phân tích khối lượng, phương
pháp phân tích thể tích (phương pháp chuẩn độ oxi hóa - khử, phương pháp
chuẩn độ complexon, phương pháp chuẩn độ kết tủa …)
Phương pháp phân tích công cụ:
Phương pháp phân tích điện hóa: Phương pháp cực phổ, phương pháp
Von – ampe hòa tan, phương pháp Von – ampe hòa tan hấp thụ.
Phương pháp quang học: Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
AES, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS, phương pháp trắc
quang.
Phương pháp chiết và sắc kí.
Các phương pháp hóa học chỉ cho kết quả chính xác khi hàm lượng
kẽm đủ lớn. Để xác định các nguyên tố vi lượng thì phương pháp phân tích

công cụ tỏ ra hữu hiệu hơn. Các phương pháp phân tích điện hóa, phương

Ngô Thị Thanh

9

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

pháp quang phổ, … có độ chon lọc cao, độ nhạy cao, cho kết quả phân tích tốt
nhưng đòi hỏi trang thiết bị giá thành lớn và kĩ thuật phân tích cao. Phương
pháp trắc quang dễ tiến hành hơn với những trang thiết bị thông thường và
cũng cho kết quả có độ chính xác khá cao, nên nó trở thành phương pháp phổ
biến để định lượng các nguyên tố.
1.1.5.1. Phƣơng pháp hóa học.
Có nhiều phương pháp hóa học để xác định kẽm, dưới đây tôi trình bày
hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất.
Phương pháp chuẩn độ complexon.
Dựa vào phản ứng tạo phức của EDTA với các ion kim loại để định
lượng các kim loại đó. Để xác định điểm dừng trong chuẩn độ complexon,
thường dùng các chất chỉ thị màu kim loại (Eriocrom đen T, PAR, PAN,
Xilen da cam, Murexit…) đó là các thuốc nhuộm hữu cơ tạo được với ion kim
loại phức có màu đặc trưng, khác với màu của chất chỉ thị. Điểm dừng chuẩn
độ được xác định dựa vào sự đổi màu của phức chất sang màu của chất chỉ
thị.
Chuẩn độ dung dịch Zn2+ với EDTA chỉ thị Eriocrom đen T trong môi

trường đệm NH4Cl + NH3 ở pH = 9, tại điểm tương đương dung dịch chuyển
từ màu đỏ vang của phức sang màu xanh của chỉ thị Eriocrom đen T.
Phương pháp chuẩn độ kết tủa.
Dựa vào phản ứng kết tủa của ion kim loại với thuốc thử để định lượng
kim loại đó.
Xác định Zn2+ bằng kali feroxianua K4[Fe(CN)6] trong môi trường
trung tính hay axit yếu, chỉ thị điphenylamin và một ít kali ferixianua
K3[Fe(CN)6].
3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]4- + 2K+ → K2Zn3[Fe(CN)6]2↓

Ngô Thị Thanh

10

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

ở đây cặp ferixianua- feroxianua quyết định thế của hệ
[Fe(CN)6]3- + e

[Fe(CN)6]4 -

E0 = 0,36 V

Trước điểm tương đương nồng độ feroxianua thấp, thế của hệ lớn,
điphenylamin tồn tại dưới dạng oxi hóa có màu xanh. Sau tương đương khi có

dư feroxianua thế của hệ giảm và điphenylamin chuyển sang dạng khử không
màu.
1.1.5.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ.
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS là một trong những phương
pháp hiện đại được ứng dụng phổ biến trong các phòng thí nghiệm phân tích.
Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào khả năng hấp thụ bức xạ đặc
trưng của các nguyên tử ở trạng thái hơi tự do. Phương pháp này xác định
được hầu hết các kim loại trong mẫu sau khi đã chuyển chúng về dạng dung
dịch. Ưu điểm là có độ nhạy và độ chọn lọc rất cao, được dùng rộng rãi để xác
định lượng vết các kim loại; đặc biệt là trong phân tích các nguyên tố vi lượng
trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp và kiểm tra các hợp
chất có độ tinh khiết cao. Nhược điểm là cần trang bị hệ thống máy móc rất
đắt tiền, yêu cầu người thực hiện có kỹ thuật phân tích cao, dung cụ hóa chất
dùng trong phép đo phải có độ tinh khiết cao. Nhược điểm chính của phương
pháp này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân
tích mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu. Kẽm
được xác định bằng AAS trong ngọn lửa không khí - axetilen ở bước sóng
213,9 nm.
Phương pháp trắc quang.
Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào khả năng tạo phức màu
của các nguyên tố cần xác định với thuốc thử thích hợp và đo độ hấp thụ
quang của phức đó. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong

Ngô Thị Thanh

11

K34C - Hóa

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

các phương pháp phân tích hóa lí. Bằng phương pháp này có thể định lượng
nhanh chóng, đơn giản với độ nhạy và độ chính xác khá cao, giới hạn phát
hiện lên đến 10-6 ÷ 10-7M.
Xác định Zn(II) bằng thuốc thử PAR ở pH = 8 trong môi trường mixen
trung tính là chất hoạt động bề mặt Triton X-100. Phức có cực đại hấp thụ ở
493 nm, hệ số hấp thụ phân tử của phức ε = 77728 l/mol.cm. Khoảng tuyến
tính của Zn(II) là 0,18-2,0 μg/μl. Phương pháp này đã được ứng dụng thành
công để xác định Zn(II) trong mẫu thuốc nhỏ mắt và mẫu insulin với kết quả
tốt.
1.1.6. Vai trò sinh học và ứng dụng của kẽm.
1.1.6.1. Vai trò sinh học của kẽm.
Kẽm là nguyên tố cần thiết để duy trì sự sống của con người và động
thực vật. Kẽm chỉ đứng sau sắt trong số những nguyên tố vi lượng cần thiết
cho cơ thể con người. Nó tham gia vào việc tạo trên 200 enzym khác nhau và
phần lớn những enzym này đều đóng vai trò quan trọng đối với các hoạt động
của cơ thể - điều hòa chuyển hóa lipit, ngăn ngừa mỡ hóa gan, tham gia vào
chức phận tạo máu; kẽm đặc biệt cần thiết cho sự ổn định màng và biệt hóa tế
bào. Kẽm không chỉ là khoáng chất cần thiết cho mọi chức năng hoạt động
của cơ thể mà nó còn giúp ngăn ngừa mụn, bệnh Alzheimer, động kinh, vẩy
nến. Không có kẽm thì tất cả các chức năng của cơ thể sẽ khó hoạt động.
Thiếu kẽm gây mất cân bằng lượng đường trong máu, tỷ lệ trao đổi chất diễn
ra chậm, nhận thức kém về mùi vị, hương vị; sự phân chia tế bào, tổng hợp
DNA và sao chép tế bào bị suy yếu, tốc độ hấp thu các axit amin giảm và quá
trình tổng hợp trytophan của cơ thể cũng bị ảnh hưởng.
Kẽm giúp tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể với bệnh cảm

lạnh, các nhà nghiên cứu cho rằng thuốc kẽm có thể giúp cắt giảm sự tồn tại
của một số virus xuống một nửa. Ở các nghiên cứu khác nhau kẽm cũng được

Ngô Thị Thanh

12

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

sử dụng trong điều trị vết thương, ngăn ngừa tiêu chảy và làm chậm thoái hóa
điểm vàng.
Kẽm bắt đầu gây ngộ độc khi nồng độ vượt quá 1 ppm, gây mất cân
bằng tiêu hóa, ảnh hưởng tới dạ dày, gan và hệ bài tiết.
1.1.6.2. Ứng dụng của kẽm.
Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm,
đồng. Nó được sử dụng để mạ kim loại như thép chống gỉ, làm các hợp kim
như đồng thau, sử dụng trong đúc khuôn, kẽm cuộn dùng làm vỏ pin…
Các hợp chất của kẽm cũng có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong
công nghiệp. Kẽm oxit được sử dụng rộng rãi nhất: tạo nền trắng trong sản
xuất sơn, làm chất hoạt hóa trong công nghiệp ô tô, làm thuốc mỡ, thuốc
chống nắng bôi da… Clorua kẽm làm chất khử mùi và bảo quản gỗ. Sulfua
kẽm được sử dụng làm chất lân quang để phủ lên kim đồng hồ hay các đồ vật
khác cần phát sáng trong bóng tối. Methyl kẽm (Zn(CH3)2) dùng trong phản
ứng tổng hợp hữu cơ. Stearat kẽm làm chất độn trong sản xuất chất dẻo từ dầu
mỏ….

1.2. Thuốc thử Murexit.
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của Murexit.
Công thức phân tử: C8H4O6N5.NH4
Công thức cấu tạo:
O
NH
O

O-

C

C
C

C
NH

N

NH

C

C

C

C

O

O

O

NH4+

NH

Murexit (MUR) có tên gọi là amino purpurate, amino axit purpurate.
Khối lượng phân tử: M = 284,19 (đv.C)

Ngô Thị Thanh

13

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MUR là tinh thể dạng bột màu đỏ tía, có màu xanh sáng khi bị ánh sáng
chiếu vào. Nó không bị nóng chảy cũng như không bị phá vỡ ở nhiệt độ dưới
300oC. Dung dịch với nước có màu đỏ tía, bị phai nhanh. MUR tan trong
nước lạnh và etylen glycol, tan nhiều trong nước nóng và không tan trong
ancol hay ete.
Phương trình phân ly:

H4In-

H3In2- + H +

Đỏ tím

tím

H3In2-

H2In3- + H+

Tím

xanh tím

pK2 = 9,2
pK3 = 10,9

Ở các pH khác nhau dung dịch MUR có màu khác nhau:
pH < 9: màu đỏ tím
pH = 9 ÷ 11: màu tím
pH > 11: màu xanh tím
1.2.2. Khả năng tạo phức của Murexit.
Trong dung dịch trung tính hoặc dung dịch kiềm ion purpurate hình
thành phức màu chelate với các ion kim loại như: Ca2+, Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+,
Ag+…
O

O

M
NH
O

C

C
C

C
NH

N

NH

C

C

C

C

O

O

O

NH

M là ion kim loại.
Màu của phức phụ thuộc vào pH của dung dịch và bản chất ion kim
loại.
Phức Ca2+ - MUR; Ag+ - MUR: màu đỏ.

Ngô Thị Thanh

14

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phức Cu2+ - MUR; Co2+ - MUR; Ni2+- MUR; Zn2+- MUR: màu vàng.
1.2.3. Ứng dụng của Murexit.
Murexit được dùng làm chỉ thị kim loại trong chuẩn độ EDTA:
Người ta chuẩn độ Ca2+ bằng EDTA, dùng MURlàm chỉ thị ở pH = 12;
quá trình chuẩn độ kết thúc khi màu chuyển từ đỏ của phức Ca-MUR sang
màu xanh tím của chất chỉ thị MUR.
Chuẩn độ trực tiếp Ni2+ bằng EDTA, dùng MUR làm chất chỉ thị ở
pH>10; quá trình chuẩn độ kết thúc khi màu chuyển hẳn từ màu vàng của
phức Ni- MUR sang màu tím của chất chỉ thị MUR.
Một ứng dụng quan trọng của Murexit là dùng làm thuốc thử trong
phân tích trắc quang, do có khả năng tạo phức với nhiều cation của các kim

loại như: Ca, Zn, Ni, Co, Cu, La, Tb... Phức Ca(II)-MUR có màu đỏ ở
pH = 11,3 với bước sóng cực đại là 506 nm.
1.3. Các phƣơng pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch.
1.3.1. Phƣơng pháp tỷ số mol.
Phương pháp tỷ số mol còn được gọi là phương pháp bão hòa, thường
được dùng để xác định thành phần của phức bền hay phức tương đối bền. Bản
chất của phương pháp là xây dựng đồ thị phụ thuộc mật độ quang của phức
vào sự biến đổi nồng độ của một trong hai cấu tử khi nồng độ của cấu tử kia
không đổi.
Giả sử có phản ứng tạo phức: mM + nR

MmRn

Đầu tiên ta chuẩn bị hai dãy dung dịch phức:
Dãy 1: CM = const, CR biến đổi.
Dãy 2: CR = const, CM biến đổi.
Ta tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức trong hai dãy trên ở
điều kiện tối ưu. Sau đó xây dựng đồ thị phụ thuộc của mật độ quang vào tỷ
số CR/CM hoặc CM/CR.

Ngô Thị Thanh

15

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

∆A
(2)

(1)

CR/CM

Hình 1. Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỷ số mol.
(1) - phức bền

(2) – phức kém bền

Nếu phức bền thì đồ thị thu được là hai đường thẳng cắt nhau (đường 1hình 1) tỷ số nồng độ CM/CR hoặc CR/CM tại điểm cắt chính là hệ số tỷ lượng
của các cấu tử tham gia phản ứng; trong đó CM là nồng độ kim loại, CR là
nồng độ thuốc thử. Nếu phức kém bền thì đồ thị thu được là một đường cong
(đường 2- hình 1) để xác định thành phần ta vẽ hai tiếp tuyến với hai nhánh
của đường cong cho cắt nhau. Điểm cắt nhau tương ứng với tỷ số mol trong
phản ứng tạo phức.
1.3.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử.
Phương pháp hệ đồng phân tử còn được gọi là phương pháp biến đổi
liên tục; dựa trên việc xác định tỷ số nồng độ của các chất tác dụng tương ứng
với hiệu suất cực đại của phức. Giả sử có phản ứng tạo phức:
mM + nR

MmRn

thì một điểm cực trị xác định được sẽ ứng với nồng độ cực đại có thể có của
phức MmRn còn vị trí trục hoành của nó có liên quan đến cách xác định các hệ
số tỷ lượng m và n.

Ngô Thị Thanh

16

K34C - Hóa


Khóa luận tốt nghiệp đại học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Để tiến hành phép xác định người ta chuẩn bị dung dịch kim loại và
thuốc thử có nồng độ ban đầu như nhau CM0 = CR0 , sau đó trộn chúng theo
các tỷ lệ khác nhau nhưng vẫn giữ tổng nồng độ hoặc tổng thể tích không đổi,
tức là C = CM + CR = const hoặc V = VM + VR = const. Đo mật độ quang của
dãy dung dịch trong điều kiện lực ion, pH hằng định và bước sóng tối ưu. Xây
dựng đồ thị phụ thuộc của mật độ quang vào tỷ số C R/CM hoặc VR/VM hoặc
CR/(CR + CM).
∆A

∆A
(1)

(2)
(3)
X max

CR/CM

Hình 2. Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử.
(1) – phức bền

(2) – phức kém bền

(3) – phức rất kém bền

Nều phức bền ta thu được đồ thị là hai đường thẳng cắt nhau (đường 1hình 2) giao điểm chính là điểm cực đại. Nếu phức kém bền ta thu được đồ thị
là một đường cong (đường 2- hình 2), điểm cực đại được xác định bằng cách
kẻ hai tiếp tuyến với hai nhánh của đường cong, giao điểm của hai tiếp tuyến
chính là điểm cực đại. Điểm cực đại sẽ ứng với hệ số tỷ lượng của phản ứng
tạo phức.
Phương pháp này chỉ áp dụng trong trường hợp: hệ chỉ tạo một phức
bền, các cấu tử M, R không phân ly, không thủy phân và không tạo các hợp

Ngô Thị Thanh

17

K34C - Hóa