Nghiên cứu sự tạo phức của mg2+ với eriocrom đen T(ET 00) bằng phương pháp trắc quang

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
mở đầu
1. lý do chọn đề tài
Magie là nguyên tố phổ biến chiếm 1,7% tổng số nguyên tố trong vỏ trái đất,
nó có nhiều trong chất diệp lục của lá cây, trong các mô động vật và trong nước
biển. Các hợp kim của Magie được dùng nhiều trong công nghiệp ôtô, máy bay,
công nghệ chế tạo máy vì có tính chất cơ lí tốt. Trong tự nhiên Mg tồn tại ở dạng
hợp chất trong các khoáng vật như: khoáng Cacnalit (KCl.MgCl2.6H2O), Magiezit
(MgCO3), Đolomit (MgCO3.CaCO3), đặc biệt là Amiăng ([Mg6Si4O11(OH)6.H2O])
được ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống.
Để xác định hàm lượng nguyên tố Magie cũng như các nguyên tố khác, các
chất và hợp chất, người ta sử dụng phương pháp phân tích lí hóa mà phổ biến là
phương pháp trắc quang. Đây là phương pháp phân tích quang học dựa trên việc
đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của một chất xác định ở một vùng phổ nhất
định (sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc
vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại). Phương pháp này có ưu điểm là độ
nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc khá cao mặt khác thiết bị cần dùng lại đơn giản,
dễ tự động hoá nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều phòng thí nghiệm nghiên
cứu khoa học, phòng thí nghiệm nhà máy…
Hiện nay rất ít tài liệu nghiên cứu một cách đầy đủ và chi tiết về khả năng tạo
phức của Eriocrom đen T với các kim loại. Các thông tin đưa ra đôi khi chưa có
độ tin cậy cao, như: logarit hằng số bền tạo phức của Zn với Eriocrom đen T theo
tỉ lệ 1:2 là 200 (sách “Hoá học phân tích” tập III, Nguyễn Tinh Dung).

===================================================
1
Nguyễn Phương Linh

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Từ những thực tế trên, em đã chọn Eriocrom đen T làm thuốc thử để nghiên
cứu sự tạo phức với Magie bằng phương pháp trắc quang với mục đích dùng để
xác định nồng độ Magie và làm cơ sở nghiên cứu nước cứng.
2. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài.
Luận văn đã nghiên cứu được những vấn đề sau đây:
 Hiệu ứng tạo phức của Mg với Eriocrom đen T.
 Xác định điều kiện tạo phức tối ưu (ph, ở, thời gian)
 Thành phần của phức và các tham số định lượng ồ của phức.
Từ đó có thể dùng kết quả đó ứng dụng trong phân tích các nguyên tố khi
nồng độ của chúng rất nhỏ bằng phương pháp trắc quang.
3. ý nghĩa:
Việc xác định thành phần của phức để ứng dụng trong từng ngành, trong
từng lĩnh vực cụ thể là một trong những hướng đi chính của phức chất. Nó giúp ta
phát hiện sự có mặt của các ion kim loại có trong phức ngay cả khi tồn tại ở nồng
độ nhỏ. Ngày nay việc ứng dụng phương pháp trắc quang trong phân tích hóa học
khá phổ biến. Đề tài chỉ nghiên cứu một lĩnh vực nhỏ nhưng giúp ta có cơ sở tiếp
cận với phương pháp hoá lý hiện đại.

===================================================
2
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================

===================================================
3
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Phần 1: tổng quan
i. thuốc thử Eriocrom đen T
1. Eriocrom đen T
Năm 1948 Svarsenbac và Biderman (Nga) đã giới thiệu chất màu chỉ thị có
trong thành phần của nó nhóm nitro. Đây cũng là lần đầu tiên Eriocrom đen T (ET
- 00) được ứng dụng xác định độ cứng của nước bằng phương pháp Complexon.
ET - 00 là dẫn xuất của 0,0’- đioxy azo naphtalin có công thức cấu tạo như
sau:
HO

OH
N

N

NaO3S

NO2

- Công thức phân tử : C20H12N3NaO7S
- Khối lựơng phân tử: 461,38 đvC
- Tên quốc tế

:3-hidroxy-4-(1-hydroxy-2naphtylazo)-7-nitro-1naphtalen sunfonat natri.

- Kí hiệu

: H2In-

ET - 00 tồn tại dạng rắn màu nâu tím, tan được rất ít trong nước,tan tốt trong
rượu. Dung dịch ET - 00 với nồng độ >10-4 M có tính keo.

===================================================
4
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Phụ thuộc vào pH của dung dịch hoà tan nó mà ET - 00 có màu khác nhau.
Trong dung dịch ET - 00 phân ly như sau:
H3In → H2In- + H+

pH<7

H2In- ↔ HIn2-+ H+

pK2 = 6,3

HIn2- ↔ In3- + H+

pK3 =11,6

: dung dịch có màu đỏ nho (dạng H2In-)

pH=7Ă11: dung dịch có màu xanh da trời (dạng HIn2-)
pH>12

: dung dịch có màu vàng cam (dạng In3-)

ET - 00 trong dung dịch bị oxi hóa chậm bởi các chất oxi hóa đặc biệt khi có
mặt Mn hoặc Cs chất chỉ thị mất màu rất nhanh.
2. Khả năng tạo phức với kim loại
Eriocrom đen T tạo phức màu với gần 30 nguyên tố tuy nhiên chỉ một số
trường hợp được ứng dụng trong chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA đó là: Mg, Cd,
Zn, Pb. Thường các phức chất tạo thành chứa ion kim loại và ET - 00 theo tỉ lệ 1:1
ngoài ra người ta cũng đã xác định các nguyên tố Mn, Co, Ni, Zn, Cu còn có thể
tạo phức theo tỉ lệ 1:2.
Bằng nhiều phương pháp khác nhau người ta đã sử dụng ET - 00 để xác định
nhiều kim loại cũng như ứng dụng xác định hàm lượng các chất hữu cơ khác. Cụ
thể như sau:
Xác định hàm lượng Mg, Ca trong nước ở điều kiện pH =11,6 môi trường
đệm amoniac có mặt trietanolamin bằng phương pháp trắc quang:
ởmax = 520 nm, ởCaIn = 2,36.104, ởMgIn =2,39.104, khoảng tuân theo định luật
Bia là 0Ă20 mg/25 ml và 0Ă15mg/25 ml, độ lệch tương đối là: 1,2Ă2,2%.

===================================================
5
Nguyễn Phương Linh

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Cũng sử dụng phương pháp trên người ta xác định được lượng Mg, Ca trong
da người bị bệnh vảy nến cho kết quả thấp hơn 3 lần người bình thường giới hạn
đo là: 0,1Ă5 mg/ml, ởmax (MgIn) = 520 nm, ởmax (CaIn) = 516 nm.
Phương pháp động học trắc quang xúc tác định lượng vết Ag(I) với kết quả
ở= 535 nm, khoảng xác định 2Ă2000 ng/ml với giới hạn đo 1,5 ng/ml (ở pH=2,5
Ag (I) xúc tác cho quá trình oxi hóa ET - 00 bởi Kalipesunfat có mặt 1,10phenattholin) áp dụng để xác định Ag(I) trong nước rửa phim chụp ảnh.
Phương pháp trên cũng áp dụng cho xác định Zn(II) trong quá trình nấu chảy
puxin, nước thải mạ điện; xác định lượng vết Mn(II) trong nước thải, tóc, lá trà
cho kết quả ở max = 630 nm; khoảng tuyến tính là: 0 Ă0,25 mg/ml và 0,3Ă2mg/ml,
giới hạn đo: 1Ă2 ng/ml (pH =10,8 có mặt H2O2 hoặc surfactact).
Bằng phương pháp điện thế người ta cũng đã nghiên cứu hằng số phân ly của
ET - 00 ở các nhiệt độ khác nhau, ở các thành phần dung môi hữu cơ - nước khác
nhau. Hằng số tạo phức của Fe(III), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II),
Pb(II) với ET - 00 được đánh giá trong môi trường 50% rượu etylic. Cá biệt có
phức của Ni(II) với ET - 00 với tỉ lệ: 1:1 ; 1:2 đã được nghiên cứu bằng phương
pháp đo điện lượng sóng vuông cho kết quả hằng số bền phức Ni-ET - 00 1:1 và
1:2 tương ứng là 8,17 và 11,7.
Sử dụng ET - 00 đã xác định được bằng phương pháp triết trắc quang lượng
nifedipine trong dược phẩm với độ nhạy và độ chính xác cao. Dựa trên sự hình
thành của cặp ion phức của dẫn xuất amino với nifedipine và ET - 00 trong môi
trường axit sản phẩm màu được chiết với clorofom và đo quang ở ởmax =520 nm.
Khoảng tuân theo định luật Bia là: 4,5Ă22,5 ỡg/ml, hệ số hấp thụ phân tử:

===================================================
6
Nguyễn Phương Linh

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
7,69.103 độ lệch chuẩn tương đối là 0,68%. Phương pháp này đã thu được thành
công khi phân tích ma túy trong các sản phẩm dược hóa học.
Với vai trò là chất thử sự phân tán tia cộng hưởng ET - 00 đã được sử dụng
để xác định lượng protein trong sơn tường màu, giới hạn đo là 55 mg/l, độ lệch
chuẩn 2,7%.
ET - 00 còn được sử dụng để xác định Tm trong hợp kim Tm-Cu-Ge (giới
hạn đo thấp nhất là 1,34mg/ml), làm cột chất lỏng trong sắc ký ion định lượng các
nguyên tố đát hiếm( giới hạn đo dưới 7Ă17ng). Ngoài ra, ET - 00 cũng được dùng
làm thuốc thử trong chuẩn độ trắc quang xác định các nguyên tố kim loại kiềm thổ
sau khi tách chia bằng sắc ký giấy, hàm lượng nhỏ nhất xác định được là 0,5ỡm.
Một số các thông số lgõ của phức kim loại và ET - 00 được tóm tắt dưới đây:
Ca (ET – 00) : 5,4

Mg(ET – 00) : 7

Mn(ET – 00) : 9,6

Mn(ET - 00)2 : 17,6

Ba(ET – 00) : 3

Cu(ET – 00) : 21,38

Zn(ET – 00) : 12,9

Zn(ET - 00)2 : 200

Tuy nhiên nghiên cứu chi tiết về phức KL- ET - 00 chưa được công bố nhiều.
II. Nguyên tố Magie:
1. Magie:
Magie là kim loại kim thổ thuộc nhóm IIA của BTH các nguyên tố.
Số thứ tự nguyên tử : 12
Cấu hình electron : 1s22s22p63s2
Năng lượng ion hóa : I1=7,64 (eV), I2=15,03 (eV), I3= 80,21 (eV)
Thế điện cực chuẩn : -2,37 (V)
1.1. Tính chất lí học

===================================================
7
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Mg là kim loại có màu trắng bạc, trong không khí vẫn giữ được màu ánh kim.
Khối lượng nguyên tử

: 24,305 đvC

Bán kính nguyên tử

: 1,6 Å

Bán kính ion

: 0,74 Å

Khối lượng riêng

: 1,74g/cm3

Nhiệt độ nóng chảy

: 6500C

Nhiệt độ sôi

: 11000C

Độ cứng (so với kim cương =10) : 2,5
: 25.104 Ω-1.cm-1

Độ dẫn điện riêng

Mg có kiến trúc tinh thể mạng lục phương. ở nhiệt độ thường, Mg có tính
chất cơ học tốt do có thể rát mỏng và kéo sợi được.
Mg tạo được hợp kim quan trọng với các kim loại khác, thông dụng là:
 Macnhali chứa 10-30% Mg và 30-70% Al, cứng và bền hơn nhôm tinh
khiết nhưng dễ chế hóa và bào nhẵn hơn.
 Electron chứa 83% Mg, 10% Al, 5% Zn và 2% Mn, có tính chất cơ lí
tốt, tỉ khối bé (≈1,8), bền với không khí.
1.2. Tính chất hóa học
Mg là kim loại hoạt động.Trong các phản ứng thể hiện tính khử:
 ở áp suất lớn của khí H2 (200atm), nhiệt độ là 5700C, có mặt MgI2, Mg kết
hợp với H2 tạo thành MgH2:

XT

Mg + H2 → MgH2
T0,P

 Khi đốt nóng, Mg cháy phát ra ánh sáng chói và giàu tia tử ngoại tạo MgO:

===================================================
8
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
T0

2Mg +O2 → 2MgO

ÄH0= -610 kJ / mol

 Khi đun nóng, Mg phản ứng mãnh liệt với các halogen, N, S, P, C, Si.
 Do có ái lực lớn với oxi nên khi đun nóng, Mg có thể khử được oxit bền của
các nguyên tố như: B2O3,, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3…


Mg không tan trong nước lạnh nhưng tan chậm trong nước nóng:
T0C

Mg +2H2O → Mg(OH)2+H2

1.3. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế
1.3.1. Trạng thái tự nhiên:
Mg là nguyên tố phổ biến chiếm 1,7% tổng số nguyên tố trong vỏ trái đất. Mg
tồn tại ở dạng hợp chất chủ yếu là Silicat, Cacbonat và Sunfat:
 Khoáng vật quan trọng của Mg là: Cacnalit (KCl.MgCl2.6H2O), Magiezit
(MgCO3), Đolomit (MgCO3.CaCO3)…
 Khoáng vật silicat của Mg là: Đá tan (talc) [Mg3Si4O10(OH)], Amiăng
[Mg6Si4O11(OH)6.H2O]
Mg còn có trong chất diệp lục của lá cây, trong các mô động vật và có nhiều
trong nước biển.
1.3.2. Điều chế:
 Trong công nghiệp: Điện phân Cacnalit hoặc hỗn hợp muối clorua của Mg ở
700 -7500C trong thùng điện phân làm bằng thép,dùng dòng khí H2 đi vào thùng.
 Dùng than cốc khử MgO chế từ Magiezit hay dùng ferosilic khử hỗn hợp
MgO và CaO chế từ Đolomite ở nhiệt độ cao và trong chân không:
20000C

===================================================
9
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
MgO + C → Mg + CO
15000C

CaO+2MgO+Si → 2Mg+ CaO.SiO2
2. Các hợp chất của Mg:

2.1. Oxit MgO:
MgO là chất bột xốp, khi nấu chảy trong lò điện rồi để nguội thì là dạng tinh
thể. MgO tan ít và rất chậm trong nước: MgO+ H2O → Mg(OH)2
ở nhiệt độ cao, MgO có thể bị kim loại kiềm, Al, Si khử đến kim loại.
Điều chế: Nhiệt phân muối cacbonat, nitrat hoặc hidroxit kim loại kiềm thổ.
2.2. Peoxit MgO2:
Mg chỉ tạo nên peoxit ở dạng hidrat có lẫn peoxit MgO2. Dung dịch peoxit có
phản ứng kiềm và có tính chất của dung dịch H2O2
Điều chế: Người ta nung nóng ở nhiệt độ 100-1300C làm mất nước của
MgO2.8H2O, được tạo nên khi cho H2O2 tác dụng với Mg(OH)2:
Mg(OH)2 + H2O2+ 6H2O → MgO2.8H2O
MgO2.8H2O → MgO2+ 8H2O
2.3. Hidroxit Mg(OH)2:
Mg(OH)2 khan ở dạng bột màu trắng, ít tan trong nước kết tinh thường ở dạng
tinh thể hidrat không màu.
Mg(OH)2 không bền với nhiệt, khi đun nóng mất nước ở nhiệt độ 1500C biến
thành oxit. Trong dung dịch nước, Mg(OH)2 là bazơ trung bình.
Mg(OH)2 hấp thụ CO2 thành cacbonat, dễ tan trong axit tạo thành muối.
Điều chế: Cho kiềm (không phải là dung dịch amoniac) tác dụng với dung dịch
muối tương ứng:

MgCl2+ 2NaOH→ Mg(OH)2+ 2NaCl

===================================================
10
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học

==================================================
2.4. Muối của Mg:
2.4.1. Muối MgCl2:
MgCl2 khan là hợp chất tinh thể lục phương, không màu, vị đắng, hút ẩm
mạnh, dễ tan trong nước và rượu.
Trong nước tạo được một số hidrat (bền nhất là hexanhidrat MgCl2.6H20), kết
tinh được từ dung dịch ở nhiệt độ thường.
5000C

MgCl2.6H20 → MgO + 2HCl
Trạng thái tồn tại: có trong nước biển, một số nước khoáng và khoáng vật như:
Bisofit MgCl2.6H20 và Cacnalit.
Điều chế :
+ Trong PTN:

Mg + Cl2 → MgCl2

Hoặc đun nóng hỗn hợp MgCl2.6H2O và NH4Cl trong chân không.
+ Trong CN: tách MgCl2 từ nước biển hoặc khai thác trực tiếp từ bisofit.
2.4.2. Muối MgSO4:
Tan nhiều trong nước, độ tan tăng lên trong H2SO4 đặc do tạo thành hợp chất
kép dễ tan MgSO4.H2SO4.
Tạo nên với sunfat kim loại kiềm M’2SO4 muối kép có CT chung M’M(SO4)2.
2.4.3. Muối MgCO3:
Có dạng tinh thể, tan tốt trong nước, không bền với nhiệt.
3. Khả năng tạo phức của Mg:
Trong kim loại nhóm IIA, Mg là nguyên tố có khả năng tạo phức nhiều nhất
với các hợp chất vô cơ và hữu cơ.

===================================================

11
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Các phức chất của Mg2+ thường rất ít bền như: phức với sunfat, florua, axetat,
clorua, amoniac… Sự nghiên cứu bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân đã
chỉ ra rằng: trong dung dịch nước, axeton và metanol ion Mg2+ có số phối trí 6,
mặc dù trong amoniac nó bằng 5.
Một số phức tương đối bền: MgP2O72-(lgõ =7,2); MgC2O4(lgõ = 3,43). Phức
với EDTA (lgõ=8,69), với Eriocrom đen T (lgõ=7) được ứng dụng trong chuẩn độ
xác định nồng độ ion Mg2+
4. ứng dụng của nguyên tố:
Magie được ứng dụng trong công nghệ chế tạo máy bay do có tính nhẹ của kim
loại và tính bền trong không khí, rất được các nhà chế tạo hàng không ưu chuộng.
Trong kỹ thuật tên lửa, trong khi bộ phận tên lửa trải qua những phút nóng nhất thì
hợp kim Magie vẫn còn nóng ít hơn nhiều so với thép, điều này có được là do
nhiệt dung của Magie rất lớn.
Trong luyện kim, Magie thay Cacbon làm nhiệm vụ khử trong các phản ứng
điều chế một số kim loại như: Vanađi, Crom, Titan, Ziriconi.
Magie cũng có vai trò quan trọng trong đời sống của động, thực vật. Nếu không
có Mg thì không có chất diệp lục (Clorofin) tức là không có sự sống của cây cối.
Với con người để tránh được bệnh xơ cứng động mạch và suy tim cần bổ sung các
thực phẩm giàu Mg trong khẩu phần thức ăn hàng ngày, ví dụ: nên ăn bốn quả
chuối/ngày để bổ sung nhu cầu Mg trong cơ thể (0,3- 0,5g). Ngoài ra, theo các nhà
sinh học người Pháp, Mg còn giúp cho thầy thuốc chữa bệnh kiệt sức.
III. Các phương pháp trắc quang để xác định thành phần của phức trong
dung dịch.

===================================================
12
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
1. Phương pháp tỉ số mol (Phương pháp đường cong bão hòa):
Phương pháp dựa trên việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của mật độ quang A
(∆A) vào sự biến thiên nồng độ của một trong hai cấu tử trong khi nồng độ của hai
cấu tử kia không đổi. Nếu phức bền thì đồ thị thu được gồm hai đường thẳng cắt
nhau, tỉ số nồng độ CM/CR hoặc CR/CM tại điểm cắt chính là tỉ số của hệ số tỉ lượng
các cấu tử tham gia tạo phức (đường 1). Trong trường hợp phức kém bền ta sẽ thu
được đường cong (đường 2). Phương pháp này được tiến hành trong trường hợp:
a, Khi CM = const, CR biến đổi.
b, Khi CR = const, CM biến đổi.
∆A

b
)

a
)

CM

CR
Hình 3.1. Đồ thị phương pháp tỉ số mol

2. Phương pháp hệ đồng phân tử gam (Phương pháp biến đổi liên tục hay
phương pháp Oxtromưlenco - Job):
Phương pháp dựa trên việc xác định dãy dung dịch có tổng nồng độ CM+ CR =
const nhưng tỉ số CM/CR biến thiên. Dãy đồng phân tử gam được chuẩn bị như sau:

===================================================
13
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Pha các dung dịch gốc có nồng độ mol/l như nhau rồi trộn chúng theo các tỉ lệ
khác nhau nhưng tổng thể tích là không đổi. Ví dụ: lấy 1ml dd M và 9ml dd R, lấy
2ml dd M và 8ml dd R…sau đó đem đo mật độ quang của các dung dịch ở các
bước sóng đã chọn, lực ion không đổi, pH hằng định.
Sau đó xây dựng đồ thị phụ thuộc giữa A(∆A) vào tỉ lệ nồng độ hay tỉ lệ thể
tích của hai cấu tử của hai hệ dồng phân tử gam.
∆A = f(CR/CM); ∆A = f(VM/VR) hay ∆A = (CR/CM + CM)

Ccc

Hình 3.2.Đồ thị hệ đồng phân tử gam

Các đường cong đều có cực đại, đối với phức bền hai đường thẳng cắt nhau,
đối với phức kém bền thì đồ thị là đường cong, lúc này ta phải ngoại suy để tìm
một điểm cực đại bằng cách kéo dài hai đường thẳng của hai nhánh đường, điểm
cắt nhau chính là điểm cực đại.

Tại điểm cực đại ứng với tỉ lệ giữa các hệ số tỉ lượng của hai cấu tử trong phức.
IV. Phương pháp Cama để xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức.

===================================================
14
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Giả sử phản ứng tạo phức xảy ra theo phương trình:
M + qHR ↔ MRq + qH

Kcb

(1)

Trong thí nghiệm xác định hệ số hấp thụ phân tử gam nồng độ ban đầu của các
cấu tử luôn thay đổi tuân theo điều kiện.
Các nồng độ ban đầu của các cấu tử M và HR tuân theo tỉ lệ hằng định C HR=
q.CM
Nhiệt độ, pH, lực ion, bề dày cuvet và bước sóng không đổi, xét trường hợp
thuốc thử và phức đều có màu (tức là cùng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng đang
xét). Ta dùng các kí hiệu sau:
CM= C, CHR = qC, [MRq] = x, [M] = C -x, [HR] = q(C-x), [H] = h
ồHR, ồMRq : là hệ số hấp thụ phân tử gam của thuốc thử và phức. Đối với thí
nghiệm thứ i theo định luật tác dụng khối lượng áp dụng cho cân bằng (1).
Ta có:
Kcb

MR .h
=

q

q

MHR 

xi 

q



xihq
Ci  x i qCi  x i q

(2)

q q K cb
C i  x i q1
q
h

(3)

Theo định luật hấp thụ ánh sáng và định luật cộng tính ta có:
Ai aAi = ồHR [HR].l + ồMRq.[MRq].l

(4)

Trong đó: Ai- mật độ quang điện của dung dịch trong thí nghiệm
l - bề dày cuvet
Ai = (ồHR.q(Ci - xi) + ồMRq.xi).l

(5)

Từ (5) ta suy ra:

===================================================
15
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
xi 

Ai  qlε HRCi
ε MRql  qlε HR

(6)

Thay x i từ (6) vào (3) ta có:
q
 lε C  Ai 
Ai  qlε HRCi  q 


   .K cb . HR i

ε MRql  qlε HR  h 
 ε MRq  qε HR l 

q 1

(7)

Tương tự thí nghiệm thứ k ta có:
q
 lε C  A ki 
A ki  qlε HRCki  q 

   .K cb . HR ki

ε MRql  qlε HR  h 
 ε MRq  qε HR l 

q 1

(8)

Chia (7) cho (8) ta được:
1

qlε HR Ci  A i  A i  qlε HR Ci  q 1
 B


ε MRqlCk  A k  A k  qlε HR Ck 

(9)

B xác định được vì q, l, ồHR, Ak , Ai, Ci, Ck đều biết và Ci = n. Ck từ (9) ta có:
ồMRq (l. Ci – B.l.Ck) = Ai – B.Ai

 ε MRq 

Ai  B.A i
lCi  BCk 

Các giá trị ồMRq tính được là giá trị trung bình từ một số cặp thí nghiệm với
nồng độ Ci và Ck của kim loại thay đổi.
Các số liệu, các thông số định lượng được xử lý thống kê theo phương pháp
thống kê phân tích hoá học.

===================================================
16
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================

Phần 2:

kỹ thuật thực nghiệm
i. hóa chất, dụng cụ

1. Máy móc, dụng cụ
- Bình định mức: 10ml, 25ml, 50ml, 100ml, 250ml, 500ml, 1l
- Cốc chịu nhiệt: 25ml, 50ml, 100ml, 500ml.
- Chai, lọ thủy tinh, pipet, cuvet, buret các loại.
- Cân, bình tia, eclen, công tơ hút, ống nghiệm nhỏ.
- Máy pH met, máy đo quang Genesys - 10 (Mỹ), máy quang phổ UV- VIS.
- Cân phân tích.
2. Hóa chất
2.1. Dung dịch
2.1.1. Dung dịch Eriocrom đen T 10-3 M
Cân chính xác 0,46138 gam Eriocrom đen T (ứng với nồng độ và thể tích cần
pha) trên cân phân tích. Hòa tan thuốc thử bằng dung dịch đệm amoniac (pH = 10)
và cồn tuyệt đối, chuyển vào bình định mức 1000ml tới vạch định mức bằng nước
cất 2 lần ta được dung dịch ET-00 10-3 M.

===================================================
17
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
2.1.2. Dung dịch Mg2+ 10-3 M
Cân chính xác 0,2033 gam MgCl2.6H2O trên cân phân tích rồi cho vào cốc chịu
nhiệt. Nhỏ thêm từ 1 - 2 ml dung dịch HCl, dùng đũa thuỷ tinh khuấy đều cho đến
khi tan hoàn toàn rồi cho vào bình định mức đến 1000ml bằng nước cất 2 lần được
dung dịch Mg2+ 10-3 M.
2.1.3. Dung dịch KCl 1 M
Cân chính xác 74,5 gam KCl ứng với nồng độ 1M trên cân phân tích. Hòa tan

và định mức 1000 ml bằng nước cất 2 lần đồng thời lắc đều ta được dung dịch KCl
1M.
2.1.4. Dung dịch HCl
2.1.5. Dung dịch KOH
2.1.6. Dung dịch H2O2
II. Phương pháp nghiên cứu
Các dung dịch nghiên cứu được giữ lực ion không đổi (= 0,1) bằng dung dịch
KCl 1M. Sau khi chuẩn bị dung dịch nghiên cứu, ta tiến hành tìm hiểu điều kiện
tối ưu cho sự tạo phức như: ởmax, khoảng pH tối ưu, thời gian tối ưu. Các phép đo
sau được nghiên cứu trong điều kiện tối ưu.
III. Kỹ thuật thực nghiệm
1. Dung dịch Eriocrom đen T.
Dùng pipet hút chính xác một thể tích dung dịch ET-00 10-3M. Cho vào cốc,
thêm chính xác dung dịch KCl 1 M (duy trì lực ion 0,1), thêm nước cất 2 lần đặt
lên máy pH met. Dùng dung dịch HCl và dung dịch NH3 thích hợp để điều chỉnh

===================================================
18
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
pH cần thiết, chuyển vào bình định mức, thêm nước cất đã chỉnh pH để tráng điện
cực và định mức tới vạch, lắc đều.
2. Dung dịch phức.
Hút một lượng chính xác thể tích Mg2+ ứng với lượng tính toán vào cốc, thêm
một lượng thuốc thử ET - 00 cần thiết vào cốc, cho dung dịch KCl 1M vào để duy
trì lực ion (0,1). Thêm nước cất 2 lần vào, đưa lên máy pH mét để điều chỉnh pH

cần thiết nhờ dung dịch HCl và dung dịch NH3. Tráng điện cực và định mức tới
vạch bằng dung dịch NH3 – NH4Cl có cùng pH, đồng thời lắc đều. Tiến hành đo
mật độ quang trên máy đo quan
Phần 3:

Kết quả và thảo luận
I. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức.
1. Phổ hấp thụ điện từ của thuốc thử và phức Mg2+ với ET- 00
- Hút 1ml Mg2+ 10-3M cho vào cốc, thêm vào cốc 2ml ET-00 10-3M, 2,5ml KCl
1M, thêm nước để ngập (nhưng nhỏ hơn 25ml) bầu điện cực của máy pH met
dùng dung dịch NH3 và HCl để điều chỉnh pH = 10, chuyển vào bình định mức
25ml, tráng điện cực và cốc bằng dung dịch đệm NH3 – NH4Cl có pH = 10. Định
mức tới vạch và lắc đều.
- Dung dịch so sánh được chuẩn bị như trên nhưng không có Mg2+. Tiến hành
đo phổ hấp thụ điện từ của các dung dịch trên máy đo quang, ta thu được kết quả
sau đây:

===================================================
19
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================

Hình 3.1.Phổ hấp thụ điện từ của ET-00 và Mg2+ - ET- 00
CMg2+ = 4.10-5 M, CET-00 = 8.10-5 M ở pH = 10.
So sánh đường (1) và đường (3) trên hình 3.1 ta thấy có sự dịch chuyển bước
sóng cực đại hấp thụ từ 524 nm đến 612nm. Ta có: ∆ở = 612 – 524 = 88 nm.

Như vậy, có thể kết luận sơ bộ rằng có sự tạo phức ET- 00 với Mg2+ ở pH = 10.
Bước sóng tại đó có sự tạo phức lớn nhất là 612 nm.
2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian.
Chuẩn bị dung dịch phức với các cấu tử có nồng độ như sau:
CET-00 = 8.10-5 M
CMg2+ = 4.10-5 M
CKCl = 0,1 M

===================================================
20
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Tại pH = 10: Đo mật độ quang của dung dịch ở bước sóng 612 nm theo thời
gian so với phông là dung dịch có: CET-00 = 8.10-5 M, CKCl = 0,1 M ở pH = 10.
Các kết quả được ghi trong bảng sau:
Bảng 3.1.Kết quả sự phụ thuộc mật độ quang theo thời gian.
t(phút) 5
∆A

10

0,476 0,476

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,754 0,474 0,471 0,468 0,466 0,463 0,460 0,456 0,454

Hình 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Mg2+ với ET-00 theo thời gian ở
pH = 10, ở= 612 nm.
Từ bảng 3.1 và hình 3.2 ta thấy phức hình thành nhanh và khá ổn định trong 30
phút đầu tiên, sau đó mật độ quang của phức giảm dần theo thời gian. Vì vậy trong
điều kiện thí nghiệm chúng tôi tiến hành đo mật độ của dung dịch phức nghiên
cứu sau t = 5-10 phút điều chỉnh pH và định mức vào bình, lắc đều.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ của phức.

===================================================
21
Nguyễn Phương Linh

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
Chuẩn bị dung dịch có nồng độ: CMg

2+

= 4.10-5 M, CET-00 = 8.10-5 M, lực ion

được giữ không đổi (0,1) nhưng có pH thay đổi liên tục. Các dung dịch đều được
đo ở bước sóng 612 nm và so với phông là dung dịch ET-00 ở cùng điều kiện
nhưng không có ion kim loại.
Kết quả được biểu diễn trên bảng 3.2 và hình 3.3.
Bảng 3.2.Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH

pH

2

3

4

5

6

7

8

9

∆A

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,015

0,045

0,324

pH

9,5

9,8

10

10,5

11

11,5

12

12,5

∆A

0,464

0,472

0,475

0,470

0,468

0,445

0,365

0,105

===================================================
22
Nguyễn Phương Linh

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================

Hình 3.3.Mật độ quang phụ thuộc vào pH
Qua bảng 3.2 và 3.3 ta thấy khoảng pH tối ưu cho sự tạo phức giữa ion Mg 2+
với ET-00 là 9,5-11.
 Phức bắt đầu tạo thành ở pH= 8 và giảm nhanh khi pH = 12.
 pH từ 8- 9,5 mật độ quang tăng nhanh tương ứng với sự tăng của nồng độ
thuốc thử và ion kim loại đi vào tạo phức.
 pH từ 9,5- 11 mật độ quang của phức cao và ít bị ảnh hưởng bởi sự tăng
pH.
 pH > 11 đặc biệt khi pH > 12: mật độ quang giảm nhanh, có sự cạnh tranh
giữa phức hidroxo và phức nghiên cứu. Khi pH càng tăng thì phức hidroxo càng
nhiều, nồng độ phức Mg2+ với ET- 00 giảm, do đó mật độ quang giảm.
Vì vậy, trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của
dung dịch nghiên cứu ở pHtư = 10.

===================================================
23
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
II. Xác định thành phần của phức
1. Phương pháp tỉ số mol

Tại pH = 10, chúng tôi chuẩn bị dãy dung dịch có nồng độ Mg 2+ không đổi và
nồng độ của ET-00 thay đổi:
Dãy 1: CMg2+ = 2.10-5 M
Dãy 2: CMg2+ = 3.10-5 M
Các dung dịch phức so với phông là lượng dư thuốc thử ở pH = 10. Đo các
dung dịch ở bước sóng ở = 612 nm.
Kết quả thu được như sau:
Bảng 3.3.Kết quả khảo sát sự phụ thuộc ∆A = f(CET-00/ CMg2+) với Mg2+ = const
theo phương pháp tỉ số mol
CET-00.105M

CET-00/
CMg2+

∆A

CET5
00.10 M

CET-00/ CMg2+

∆A

0,4

0,2

0,080

0,5

0,5/3

0,101

0,8

0,4

0,161

1,0

1/3

0,200

1,2

0,6

0,239

1,5

0,5

0,299

1,6

0,8

0,319

2,0

2/3

0,396

2,0

1,0

0,389

2,5

2,5/3

0,491

2,4

1,2

0,394

3,0

1

0,563

2,8

1,4

0,398

3,5

3,5/3

0,594

===================================================
24
Nguyễn Phương Linh


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa Hoá học
==================================================
3,2

1,6

0,400

4,0

4/3

0,599

3,6

1,8

0,400

5,0

5/3

0,600

4,0

2,0

0,401

6,0

2

0,601

Hình 3.4.Kết quả khảo sát sự phụ thuộc ∆A = f(CET-00/ CMg2+) với CMg2+= const
theo phương pháp tỉ số mol.
1. CMg2+ = 2.10-5 M
2. CMg2+ = 3.10-5 M
Để có một kết quả tin cậy, chúng tôi tiến hành phương pháp tỉ số mol cố định
nồng độ Eriocrom đen T, thay đổi nồng độ Mg2+. Chúng tôi chuẩn bị dãy dung
dịch:

CET-00 = 2.10-5 M
CET-00 = 3.10-5 M

Các dung dịch đo so với phông là lượng dư thuốc thử Eriocrom đen T ở pH =
10, bước sóng ở = 612 nm, CMg2+ thay đổi.

===================================================
25
Nguyễn Phương Linh