ứng dụng phức chất trong chiết tách lam gia

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ
KHOA KÝ THUẬT PHÂN TÍCH


Bài tiểu luận
ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG TÁCH CHIẾT VÀ LÀM GIÀU

Sinh viên thực hiện: Ngô Thị Thảo
Lớp :Pt 1Đ12

1


MỞ ĐẦU
Ngày nay việc khai thác và sử dụng kim loại quý hiếm đang là một hướng đi quan
trọng trong công nghệ hóa học, một trong số đó là kĩ thuật phân tích thu hồi kim loại quý
như bạch kim……………………..vv
Các kim loại quý hiếm thường có tính bền vững, không bị phá hủy trong nhiều môi
trường, và giữ được vẻ đẹp lâu dài với màu sắc sáng bóng lấp lánh.nhu cầu sử dụng bạch
kim trong các ứng dụng công nghệ cao tăng lên nhanh chóng.
Các đặc tính của các kim loại quý làm cho nhiều lĩnh vực công nghiệp phụ thuộc vào các
kim loại này. Các sản phẩm có yêu cầu cao đều cần sử dụng kim loại quý như: lọc hóa
dầu, màn hình LCD, kính mắt, thuốc chống ung thư, sơn, ổ đĩa cứng, cáp sợi quang và
chất nổ trang sức ,mĩ nghệ……………….vv.
Do đó phân tích thu hồi các kim loại quý từ những nguyên liệu tự nhiên hoặc các vật liệu
phế thải hoặc tách chúng từ hợp kim là hướng đi quan trọng và rất cần thiết.

2


Nội dung

A- Chiết
Phương pháp này cho phép làm việc với các nồng độ rất nhỏ của các kim loại, điều
đó cho phép nghiên cứu các phức của các kim loại đặc trưng cho sự tạo ra các phức đa
nhân.
- Kỹ thuật thực nghiệm của sự chiết rất đơn giản. Điều quan trọng làm sao cho hai
chất lỏng phải được bão hoà lẫn nhau trước khi chiết. Để đánh giá hằng số cân bằng thì sự
phân bố của chất cần phải được xác định phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ của các cấu tử
của phản ứng chiết.
II/ Các trường hợp chiết
1, Chiết các hợp chất nội phức:
- Các hợp chất nội phức còn đượ gọi là các hợp chất vòng càng cua hay các chelat.
Các thuốc thử hữu cơ tạo vòng càng có công thức chung là HR. Cân bằng chiết được biểu
diễn bằng phương trình sau:
nHR + Mn+  MRn + nH+
(dung môi) (nước)

(dung môi) (nước)

Cân bằng chiết này phụ thuộc vào pH của dung dịch.
Một trong các thuốc thử hữu cơ thường được sử dụng để chiết là :
 Dithizone
- Dithizone được hình thành bởi phản ứng của phenylhydrazine với carbon
disulfide .
- Dithizone hình thức phức hợp với các ion kim loại nặng hình thức phức hợp ổn
định mà không tan trong nước nhưng tan trong carbon tetrachloride.
Đithizonates có một màu đặc trưng:
- Dựa trên stoichiometry nhuộm và cố định trên đo màu hoặc trắc quang cách để xác định
chất và lượng.
3

- Căn cứ vào solubilities khác nhau của các ion kim loại và kim loại phức dithizone trong
chuẩn độ khai khoáng được sử dụng.
- Sự hình thành dithizonates phục vụ như một phương pháp phân tích rất nhạy cảm để xác
định dấu vết của các ion kim loại nặng khác nhau. Các giới hạn phát hiện chì là at 4:10 -8 g
ở nồng độ ngưỡng lệ 1:1 250 000
 8-hiđroxiquinolin. Nhiều phức kim loại của 8-hiđroxiquinolin được chiết rất thuận lợi
vào dung môi hữu cơ. Có thể diễn tả quá trình chiết bằng phương trình:
2HQ(hc) + M(n)2+  MQ2(hc) + 2H+(n)
Có thể thấy cân bằng chiết phụ thuộc vào pH, vì vậy ta có thể tách các ion kim loại thông
qua sự điều chỉnh pH của pha nước.
 Tartrates: Tartrat là các muối và este của axit tartaric. Các tartrat natri kali, ngoài đồng
sunfat , một thuốc thử trong thử nghiệm của Fehling cho việc giảm đường.
một phản ứng hình thành phức tạp với đồng (II) muối trong dung dịch kiềm để chứng
minh:
2C4H4O62- + Cu2+ + 2OH-  [Cu(C4H3O6)2]4- + 2H2O
Ion tartrate, đồng (II) các ion và các ion hydroxit phản ứng với Ditartratocuprat ion phức
tạp (II), xuất hiện xanh, và nước
 Cupferron: là một thuốc thử chung cho các complexation của các ion kim loại. Công
thức của nó là NH4[C6H5N (O)NO].
- Cupferron được chuẩn bị từ phenylhydroxylamine và NO + nguồn:
C6H5NHOH + C4H9ONO + NH3 → NH4[C6H5N(O)NO] + C4H9OH
2, Chiết các ion liên hợp:
Để chiết anion, người ta cố gắng chọn cation có màu và ngược lại, để chiết cation, người
ta chọn các anion có màu, vì chọn như vậy hợp chất tạo thành sẽ có màu và sau khi chiết
có thể định lượng chúng trong dung môi hữu cơ bằng phương pháp trắc quang.
Ví dụ: xanh metylen (R) cho phản ứng:

R +

+

H +

(dung môi) (nước)
4

BF4

-

ƒ

(RH)BF4
(dung môi)


3, Chiết các hợp chất vô cơ:
- các chất vô cơ :brom, iot, nhiều phức chất không bền trong các dung dịch nước
,đều tan được trong các dung môi hữu cơ. Độ tan của các chất đó trong các dung môi hữu
cơ đôi khi rất lớn, vì vậy có thể chiết một lượng lớn ra khỏi dung dịch nước.
4, Chiết các muối nitrat: Các muối nitrat bị chiết lựa chọn bằng đietylete cũng như bằng
các dung môi hữu cơ khác.
Ví dụ: có thể chiết uran (VI) rất thuận lợi khỏi các nguyên tố khác như chì và thori
bằng ete từ dung dịch nước bão hòa amoni nitrat và có nồng độ axit nitric khoảng 1,5M
Bismut (III) và sắt (III) nitrat cũng bị chiết đến một mức độ nhất định ở những điều kiện
như thế.
5, Các dung môi chính dùng để chiết:
- Các ete, xeton , este , rượu, dung môi trơ,dung môi trộn lẫn với nước
•

Chiết là một phương pháp có ý nghĩa cực kỳ to lớn, phương pháp chiết có ưu điểm
so với các phương pháp tách khác ở chỗ tốc độ chiết lớn, đôi khi chỉ trong vài phút
cân bằng đã đạt được, tướng này tách khỏi tướng kia rất nhanh, tránh được hiện
tượng như hấp phụ, cộng kết.
- Ngoài ra bằng phương pháp chiết còn có thể làm giàu lượng vết các nguyên tố một
cách dễ dàng.
6,Có các loại phương pháp chiết như sau:
- Chiết trắc quang: sau khi chiết tách sẽ dùng phương pháp trắc quang để định lượng
- Chiết huỳnh quang: sau khi chiết tách sẽ dùng phương pháp phổ huỳnh quang phân
tử để định lượng
- Chiết hấp thụ nguyên tử: sau khi chiết tách sẽ dùng phương pháp phổ hấp thụ
nguyên tử (AAS) để định lượng
- Chiết phát xạ nguyên tử: sau khi chiết tách sẽ dùng phương pháp phổ phát xạ
nguyên tử (AES) để định lượng

5


- Chiết huỳnh quang nguyên tử: sau khi chiết tách sẽ dùng phương pháp phổ huỳnh
quang nguyên tử để định lượng
- Chiết hóa - phóng xạ: sau khi chiết tách sẽ dùng phương pháp các phương pháp
phân tích phóng xạ như phổ Röntgen (tia X) bao gồm:
+ Phổ phát xạ tia X
+ Phổ huỳnh quang tia X
+ Phổ nhiễu xạ tia X
B/ Phức chất dùng tách bằng phương pháp sắc ký
II- Phân loại – Nguyên tắc:
1, Định nghĩa:
- Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích trên
hai pha: một pha thường đứng yên có khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha tĩnh, một

pha di chuyển qua pha tĩnh gọi lạ pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác
nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.
2, Phân loại các phương pháp tách sắc ký
a/ Phân loại theo hệ pha
sắc ký khí (sk khí –rắn ,sk khí –lỏng )sác kí lỏng (sk HPLC ,sk phẳng)
b/ Phân loại theo cơ chế tách:
Sắc ký hấp thụ:
Sắc ký phân bố lỏng - lỏng
Sắc ký ion ( trao đổi ion)
- Sắc ký rửa giải có ứng dụng nhiều trong lĩnh vực phân tích do hiệu quả tách cao
Một số thuốc thử dung trong chiết tách và sắc kí alizarin complexon

6


 Phản ứng tạo phức và các tính chất của phức.
Các ion kim loại tạo phức màu với Alizarin Complexone có thể được chia thành 2
nhóm. Nhóm thứ nhất là các ion kim loại tạo phức đỏ (MHL) ở pH = 4.3 - 4.6, ở pH này
chỉ thị tự do có màu vàng. Nhóm thứ hai là các ion kim loại tạo phức đỏ -tím (ML) tại pH
= 10, ở pH này chỉ thị tự do có màu đỏ.
+ Nhóm 1: Ba, Ca, Cd, Mg, Mn(II), Ni, Sr.
+ Nhóm 2: Al, Cd, Ce(III), Co(II), Cu(II), Fe(III), Ca, Hg(II), In, La, Mn(II), Ni, Pb,
Th, Ti(III)(IV), Zn, Zr, và Đất hiếm.
 Các ứng dụng phân tích.
- Alizarin Complexone được sử dụng trong phương pháp trắc quang để xác định các ion
kim loại như: Al (pH = 4.1 - 4.3, λ = 455nm), Cu(II) (pH = 3.5), Mn(II) (trong kiềm, λ =
570nm), Co(II), Ni(II) (pH = 4.5, λ = 500nm), V(IV) (pH = 10.3 - 10.8, acid ascorbic,
CPC).
- Nó cũng được sử dụng như là một chỉ thị kim loại trong phép chuẩn độ tạo phức
của Co (II), Cu(II), In, Pb, và Zn, nhưng trong các trường hợp này dùng Xylenol dacam và

Methyl Thymol xanh thị tốt hơn.
MUREXID




phản ứng tạo phức: Trong dung dịch trung tính hoặc dung dịch kiềm ion
purpurate hình thành phức màu chelate với các ion kim loại như Ca, Cu(II), Co(II), Ni và Zn
…Màu của chelates tuỳ thuộc vào bản chất của kim loại và pH của dung dịch
Tính chất của phức: Chelates của Cu (II), Ni(II), Co(II) có màu vàng và chelate của Zn Ca
thị có màu vàng cam
8 - HYDROXYLQUINOLINE
 Sử dụng trong phân tích:
- Như là một thuốc thử để tách chiết, chiết trắc quang, và là chất tạo tủa cho nhiều ion
kim loại ngoại trừ các cation hoá trị một. Độ chọn lọc có thể được cải thiện bằng cách
chọn giá trị pH thích hợp và dùng những tác nhân che.
 Ứng dụng trong phân tích:

 Dùng như một chất chiết và quang trắc:
7


- Là một chất chiết thích hợp của nhiều oxinate kim loại trong hệ thống nước –
chroloform được tổng hợp ở bảng 3. Những điều kiện cho sự chiết của những ion kim loại
có thể cũng được tìm thấy trong bảng 5 nó được tổng hợp những ứng dụng của oxine như
là một tác nhân của trắc quang. Sự chọn lựa giá trị pH phù hợp cho quá trình chiết và việc
che những tác nhân thì rất cần thiết cho việc tăng độ chọn lọc. Chloroform là dung môi
được ưu tiên nhất cho quá trình chiết. Độ nhạy của việc xác định trắc quang của nhiều kim
loại thì không cao, do phân tử gam hấp thu trong khoảng 10 3 đến 104, nhưng oxine vẫn
tiếp tục hữu dụng là tác nhân trắc quang vì nó được ứng dụng rộng rãi.

 Dùng như một chỉ thị kết tủa:
- Từ những thông tin về oxine như là một chất phân tích bởi Berg năm 1927, trong
những năm đầu nó được dùng chủ yếu như là một tác nhân tạo tủa cho việc tách và phân
tích trọng lượng để xác định những ion kim loại. Sự tạo tủa với nhiều oxinate kim loại
cũng có thể được xác định phương pháp đo thể tích. Oxine phản ứng dễ dàng và định
lượng với bromine tạo thành 5,7 – dibromoxine. Những oxinate kim loại được hoà tan
trong HCl ấm và được xử lý bằng KBr và dung dịch KBrO 3 dư. Sau đó thêm KI, bromate
dư được xác định bằng cách chuẩn độ iodine thoát ra bằng dung dịch Na2S2O3 tiêu chuẩn.
- PFSH (Kết tủa từ dung dịch đồng thể) kỹ thuật được giới thiệu cho sự chuẩn bị
oxinate kim loại những chất nặng hơn, dễ dàng lọc hơn, và ít nhiễm bẩn hơn với ligand dư
và những nguyên tố thêm vào được chuẩn bị bằng quá trình cũ.
- Trong phương pháp PFSH, oxinev được tạo ra bởi sự thuỷ phân 8 –
acetoxyquinoline (mp 56.2 đến 6.50) để kết tủa với (AlL, BiL3, CuL2, GaL3, InL3, MgL2,
SbOL.2HL, ThL4.HL, UO2L2.HL hoặc (UO2L2)2.HL, và dung dịch chứa oxine, ion kim
loại, và urea (AlL3, BeL2, CrL3, MgL2 và NbOL3). Nếu urease được thêm vào trong hỗn
hợp, phản ứng có thể tiến hành tại nhiệt độ phòng.
- Phương pháp sắc ký được dùng để kiểm tra nhanh một số oxinate kim loại trong
một vài lĩnh vực nhỏ. Những oxinate kim loại có thể được tách trong cột hoặc trong lớp
mỏng. Ion kim loại cũng có thể tách trên giấy lọc với oxine, thêm vài hạt silica để cố định
oxine, hoặc trên chất cao phân tử có nhóm chức oxine.

8


VÍ DỤ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG KĨ THUẬT TÁCH
CÁC KIM LOẠI HỌ PLATIN
I PHƯƠNG PHÁP THU HỒI PLATIN TỪ QUẶNG HAY HỢP KIM
Hợp kim Platin với các kim loại khác chỉ có thể hòa tan trong nước cường thủy. Quá
trình hòa tan tốt nhất nếu lượng bạc trong hợp kim nhỏ hơn 5%. Trong trường hợp lượng

bạc lớn hơn 5% ta phải tiến hành làm giảm lượng bạc xuống nhỏ hơn 5% bằng cách thêm
bột đồng đỏ vào hợp kim.
Nấu chảy hợp kim Platin bằng đèn xì acetylene, có thêm một lượng đáng kể chất
chảy là Na2CO3 hoặc K2CO3 hoặc hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3, rồi cho từng lượng nhỏ
đồng đỏ vào hợp kim đã chảy lỏng với số lượng thích hợp.
Sau khi chuẩn bị hợp kim để phân tích. Ta đem cán mỏng, cắt đoạn khoảng 1cm, cho vào
bình phân tích
Rót acid HCl và HNO3 theo tỷ lệ thể tích 3:1 sao cho đủ ngập hoàn toàn hợp kim
Đun nóng bình phân tích bằng đèn cồn, thì hợp kim sẽ tan chảy
3Pt + 12HCl + 4HNO3 → 3PtCl4 + 4NO + 8H2O
PtCl4 + 2HCl → H2[PtCl6]
Niken, đồng, Bạc, vàng nếu có trong hợp kim cũng bị hòa tan
Au + HNO3 + 4HCl → H[AuCl4] + NO + H2O
Nếu trong hợp kim ban đầu có rodi, Inridi, Osmi, Ruteni sẽ không hòa tan và lắng
xuống đáy bình dưới dạng bột đen.
Sau khi quá trình hòa tan kết thúc ta tiếp tục đun nhẹ cho acid HCl và HNO3 còn dư
bay hơi hết.
Pha loãng dung dịch khoảng 50mL- 60mL bằng nước cất, để yên cho toàn bộ cặn
lắng xuống đáy.
Lọc để tách cặn và thu được phần dịch lọc có chứa H2PtCl6, H2PdCl6 và HAuCl
1. Tách kim loại Vàng
dung dịch H2PtCl6, H2PdCl6 và HAuCl4 được giữ lại để tiến hành tách Platin,Paladi
và vàng. đầu tiên ta cô cạn dung dịch, cho vào dung dịch trên muối Fe2+ có thể dùng FeCl2
hoặc muối mohr, khi đó Au sẽ bị Fe đẩy ra khỏi dung dịch, lọc kết tủa ta sẽ thu được vàng.
Còn phức H2[PdCl6] bị phân hủy tạo thành H2[PdCl4]
HAuCl4 + 3FeCl2 → Au + 3FeCl3 +HCl
H2[PdCl6] → H2[PdCl4] + Cl
9

2.

Tách kim loại Platin

Dịch lọc thu được chứa H2[PtCl6] và H2[PdCl4]. Cho dung dịch NH4Cl vào dịch này
thì H2[PtCl6] sẽ kết tủa dưới dạng (NH4)2[PtCl6]
H2[PtCl6] + 2NH4Cl → (NH4)2[PtCl6] + 2HCl
Lọc kết tủa và nung ở 3000C sẽ thu được Pt ở dạng bột
(NH4)2[PtCl6] → Pt + 2NH4Cl + 2Cl2
3.

Tách kim loại paladi

Dịch lọc còn lại chứa H2[PdCl4]. Cho dung dịch NH3 vào, sau đó thêm dư HCl sẽ
thu được kết tủa [Pd(NH3)2Cl2]
Lọc và nung kết tủa trong khí quyển H2 thu được Pd
[Pd(NH3)2Cl2] → Pd + 2NH3 + 2Cl2
Cặn thu được chứa clorua bạc và bột kim loại quý hiếm không tan trong nước
cường thủy có thể gồm Osmi, Inridi, rodi, ruteni
4. Tách kim loại Bạc
Để tách bạc clorua ta dùng dung dịch ammoniac, rót ngập NH3 đậm đặc vào cặn thu
được, đợi cho bạc clorua tan hoàn toàn trong ammoniac, lọc lấy dung dịch rồi đem phân
tích bạc.
AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl
Dùng Zn để đẩy Ag ra trong môi trường H2SO4.
Nếu còn có cặn đen đó là bột kim loại quý hiếm gồm Rh, Ru. Os, Ir , rửa sạch
Nấu chảy hỗn hợp với NaHSO4 thì Rh tan ra dưới dạng dung dịch Rh3+, lọc lấy dung dịch
thu được phần cặn không tan chứa các kim loại Ru, Os, Ir
5. Tách Kim loại Rodi
Dịch lọc chứa Rh3+ được kiềm hóa bằng NaOH đặc thu được kết tủa Rh(OH)3

Rh3+ + OH- → Rh(OH)3
Hòa tan kết tủa đó trong HCl đậm đặc dư, rồi thêm NaNO2 vào để chuyển về dạng
kết tủa (NH4)3Rh(NO2)6
Rh(OH)3 + 6HCl → H3[RhCl6] + 3H2O
10


H3[RhCl6] + NaNO2 → (NH4)3Rh(NO2)6
Acid hóa (NH4)3Rh(NO2)6 bằng HCl, cô cạn rồi nung kết tủa trong H2 thu được Rh
tinh khiết.
(NH4)3Rh(NO2)6 + HCl → (NH4)3RhCl6
(NH4)3RhCl6 → Rh + NH3 + Cl2
6.

Tách kim loại Inridi

Phần cặn còn lại chứa Ru, Os và Ir được nấu chảy với NaNO2 rồi hòa tan trong
nước thì thu được bã rắn IrO2 và dung dịch gồm Na2RuO4, Na2OsO4(OH)2
Phần IrO2 được hòa tan trong nước cường thủy và NH4Cl thu được kết tủa
(NH4)3IrCl6, nung kết tủa này trong khí quyển H2 thu được Ir tinh khiết.
Tách kim loại Osmi
Dung dịch chứa Na2RuO4, Na2OsO4(OH)2 được clo hóa để chuyển thành các oxit
OsO4 dạng hơi và RuO4 dạng rắn, OsO4 đẽ bay hơi được thu vào bình chứa dung dịch rượu
và NaOH tạo thành dung dịch Na2OsO2, cô cạn và nung trong khí quyển H2 thu được Os
tinh khiết.
Tách Kim loại Ruteni
Hòa tan RuO4 trong HCl đặ nóng thu được H3[RuCl6], thêm NH4Cl thu được kết tủa
(NH4)3RuCl6, nung trong khí quyển H2 thu được Ru tinh khiết.

11

Trích quặng kim loại Platin có chứa Ag, Au

Nước cường thủy (HCl, HNO3, 3:1)
Dung dịch H2[PtCl6], H2[PdCl6], H[AuCl4]

Bã rắn không tan chứa Ru, Os, Ir, Rh, AgCl

Muối Fe2+( FeCl2 hoặc FeSO4)
Dung dịch H2[PtCl6], H2[PdCl4]

Au

nước
Kết tủatan
(NHtrong
4)2PtCl6

Pt

NH4Cl
Zn
4 và
Dung dịchHH22SO
[PdCl
4]

dung dịch NH3 đậm đặc
Bã rắn chứa Ru, Os, Ir, Rh

Dung dịch [Ag(NH3)2]Cl

nấu chảy với NaHSO4 rồi hòa
Dung dịch Rh3+

Bã rắn chứa Ru, Os, Ir

Ag

Nung
NH3 rồi HCl
nấu chảy với NaNO2 rồi hòa tan trong nước
NaOH
Dd Na2RuO4, Na2OsO4(OH)2
Kết tủa [Pd(NH3)2Cl2]
Kết tủa Rh(OH)3
Bã rắn IrO2

Nung trong H2
HCl

Pd

Kết tủa
(NH4)3IrCl6

cường thủy với NH4Cl
OsO4 dễ
bay hơi

Thêm HCl đặc
thu dung dịch
H3RuCl6

Cl2
Dung dịch H3[RhCl6]

NaNO2 rồi HCl
Kết tủa (NH4)3Rh(NO3)6

nung
Ir

trong H2

NH4Cl
Thu hơi
OsO4
trong rượu
và NaOH
được
Na2OsO2(
OH)4

Kết tủa (NH4)3RhCl6
Kết tủa
(NH4)3RuCl6

nung trong H2

12

Cô cạn rồi nung
Rh

Cô cạn và nung trong H2

Os

HCl

Ru