bài 6 tổng hợp thuốc nhuộm quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
---o0o---

BÁO CÁO THỰC HÀNH
GVHD:
SVTH:
MSSV:

LỚP: DHHO8A

NHÓM:

TỔ:

HỌC KỲ:

NĂM HỌC: 2015-2016

Tháng năm 2015


MỤC LỤC

6.1 Mục đích thí nghiệm
Hiểu về phản ứng ghép đôi azo để tổng hợp thuốc nhuộm azo orang II và methyl orange.
Kiểm tra và phân tích các thông số đặc trưng của hai loại thuốc nhuộm điều chế được ( mật độ
quang, bước sóng cực đại,..)

2

6.2 Tiến hành thí nghiệm
6.2.1 Lý thuyết
Thuốc nhuộm, hay còn gọi là phẩm nhuộm, là tên gọi chung của các hợp chất hữu cơ mang
màu (có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp) và rất đa dạng về màu sắc cũng như chủng loại.
Chúng có khả năng nhuộm màu nghĩa là có khả năng bắt màu hay gắn màu trực tiếp.
Thuốc nhuộm được dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ xơ thiên nhiên (bông, lanh, gai, len,
tơ tằm...), xơ nhân tạo (vixco, axetat, polyno,...) và xơ tổng hợp (polyamit, polyeste,
polyacrylonitrin, polyvinylic, polyolefin...). Ngoài ra chúng còn được dùng để nhuộm cao su,
chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng; để chế tạo mực in trong công nghiệp in ấn, để chế tạo văn
phòng phẩm, vật liệu làm ảnh màu dùng làm chất tăng và giảm độ nhạy với ánh sáng.
Để nhuộm các loại vật liệu dệt ưa nước người ta dùng những lớp thuốc nhuộm hoà tan trong
nước, chúng khuếch tán và gắn màu vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hoá lý, liên kết ion hoặc
liên kết đồng hoá trị với thuốc nhuộm hoạt tính. Để nhuộm các loại vật liệu dệt ghét nước và
nhiệt dẻo (xơ axetat và xơ tổng hợp) người ta dùng loại thuốc nhuộm không tan trong nước,
sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao gọi là thuốc nhuộm phân tán, nó bắt màu vào xơ sợi theo
cơ chế hoà tan (xơ sợi là dung dịch rắn) hoặc phân bố sâu trong hệ thống mao quản của xơ.
Có nhiều lớp thuốc nhuộm trong đó thuốc nhuộm azo là một trong những lớp quan trong nhất.
Khoảng 1 nửa thuốc nhuộm trong công nghiệp là thuốc nhuộm azo, nó có cấu trúc cơ bản :
Ar-N=N-Ar’, trong đó Ar, Ar’ là hợp chất vòng thơm.
Nhóm chưa liên kết đôi N=N gọi là nhóm azo, bản chất của nhóm thể trên hai nhánh của nhóm
azo quyết định tới màu sắc của hợp chất azo cũng như khả năng hòa tan tốt của thuốc nhuộm
và cách thuốc nhuộm liên kết với từng loại vải cụ thể.

3


Sự hấp thụ ánh sáng của dd màu: Dung dịch có màu là do bàn thân dd đã hấp thụ một phần
quang phổ(một vùng phổ) của ánh sáng trắng, phần còn lại ló ra cho ta màu của dung dịch,
chính là màu phụ của phần ánh sáng trắng đã bị hấp thụ (vùng quang phổ còn lại) . Ví dụ: dd

Fe(SCN)3 ta nhìn thấy màu đỏ là do khi ánh sáng chiếu vào dd, dd này hấp phụ mạnh bức xạ
đơn sắc màu xanh và xanh lá cây, vùng quang phổ còn lại ló ra cho ta màu đỏ.
Sự hấp thụ bức xa đơn sắc của dd còn lại phụ thuộc vào nồng độ củ chất hấp thụ. Dd
Fe(SCN)3 có nồng độ càng lớn thì sự hấp thụ càng mạnh, biểu hiện ở màu của dd càng đậm.
Đễ xác định bước sóng cực đại,xác định độ hấp thu quang A ta thường sử dụng phương pháp
quang phổ khả kiến-tử ngoại UV-Vis. Một số ít nhóm chức có thể xác định nhờ phổ UV-Vis,
nhưng đặc biệt hiệu quả khi xác định sự có mặt và giải thích bản chât của nhóm liên họp có
vòng.

4


Các chất có màu là do trong phân tử của các chất có chứa nhiều nhóm nối đôi hay nối ba như
C=C, C=O, C=N, -NO2, N=N,… Do vậy chúng được gọi chung là các nhóm mang màu. Nếu
trong phân tử có nhiều nhóm mang màu liên hợp tạo thành mạch càng dài thì dd sẽ càng đậm.
Các chất đậm màu khi đo phổ tử ngoại khả kiến cho λmax nằm ở vùng có bước sóng dài. Như
vậy trong vùng khả kiến 400-800 nm, mỗi màu được đặc trưng bằng một bước sóng hấp thu
cực đại λmax.

6.2.2 Sơ đồ khối

5


6


7

6.3 Kết quả thí nghiệm
6.2.1 Số liệu

Xác
định
bước
sóng
Mật
hấp
độ
phụ
quang
cực
A
đại của
Orang
e II

Mẫ
u
1
2
3
4

560

580

600

Bước sóng hấp phụ (nm)
620 640 660 680 700

1.835 0.763 0.617 0.607 0.563

720

740

760

0.52 0.541 0.551 0.562 0.498 0.532

0.606 0.467 0.475 0.335 0.447 0.008 0.437 0.434 0.355 0.325 0.299
0.035 0.026 0.019 0.019 0.018 0.016 0.016 0.012 0.012 0.016 0.011
0.096 0.322 0.301 0.346 0.313 0.314

0.43 0.501

0.44 0.352 0.019

 Bảng 6.1: Xác định bước sóng hấp phụ cực đại của Orange II

Hình 6.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang và bước sóng hấp thụ
(orange II)

8

 Bảng 6.2: Xác định bước sóng hấp phụ cực đại của Methyl Orange

Hình 6.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang và bước sóng hấp
thụ
( methyl orange)
6.2 Kết quả đạt được
Orange II

Methyl orange

( Xác định bước sóng cực đại và đo mật độ quang A)

6.3 Nhận xét và bàn luận
Chất màu azo là loại màu chiếm tỷ lệ nhiều nhất trong các màu hữu cơ. Trong phân tử của nó
có thể có một nhóm azo (monoazoic - N = N), hai nhóm azo (biazoic hoặc diazoic), hoặc 3
9


nhóm azo... Phẩm màu được tạo thành từ 2 phản ứng: phản ứng diazo hóa và phản ứng ghép
đôi.
Phản ứng diazo hóa: là phản ứng giữa acid nitrơ và muối của amin thơm bậc 1 tạo thành hợp
chất diazonium.
ArNH3X + HNO2 → ArN2X + 2H2O (Ar là gốc aryl, X là gốc acid vô cơ).
ArNH2 + NaNO2 + 2HX → ArN2 + X - + 2H2O + NaX.
Trong thực tế, lượng acid vô cơ cần dùng nhiều hơn lý thuyết, thiếu acid vô cơ có thể xảy ra
phản ứng: ArN2X + H2N - Ar → Ar - N = N - NH - Ar + HX. Hàm lượng acid cho thừa nhiều
hay ít phụ thuộc vào bản chất các amin. Các hợp chất amon dễ diazo hóa là các chất dẫn xuất
amin của benzen, của naphthalen, antraquinin, amino benzen, sunfuamic, amino naphthalen
sunfuamic. Ví dụ: anilin, toluidin, p - nitroanilin, α - β naphtylamin, acid Sunfanilic... Các
amin này có thể diazo hóa trong acid HCl hoặc H 2SO4. Các amin nào khó tan có thể dùng hỗn

hợp 2 acid trên hoặc cho thêm CH3COOH hoặc rượu ở nhiệt độ thấp.
Phản ứng diazo hóa thường được thực hiện ở nhiệt độ thấp từ 0 → 10°C. Dựa vào phương
trình phản ứng diazo hóa, tính toán hàm lượng amin, acid vô cơ, muối NaNO 2. Hòa tan amin
trong acid vô cơ, cho vào thiết bị phản ứng. Hòa tan muối NaNO2 trong lượng nước vừa đủ
tan, rồi cho từ từ vào hỗn hợp amin acid vô cơ. Ở nhiệt độ không quá 0 → 10°C. Sau khi cho
hết muối NaNO2 tiếp tục cho phản ứng ở nhiệt độ qui định từ 30 → 60'. Hợp chất diazo bên
trong dung dịch ở nhiệt độ thấp. Nó không bền với nhiệt độ và ánh sáng, không bền trong môi
trường kiềm, bền trong môi trường acid, ở nhiệt độ cao, nó phân hủy:
ArN2 +X - + H2O → ArOH + N2 + HX
Trong môi trường kiềm mạnh: ArN ≡ N - ArN = N - OH → ArN = N – O- .
Ta phải pha loãng mẫu đo phổ UV-Vis tốt hơn là mẫu đậm đặc vì để xác định được khoảng
rộng của bước sóng λ lơn hơn, đo được độ hấp thụ, mật độ quang chính xác hơn. Hơn nữa để
tránh vượt quá khoảng cho phép của bước sóng cần xác định. Kết quả nhận được của bước
sóng cực dại nhận được tương đối đúng, λmax= 640 đối với thuốc nhuộm orange II và 620 đối
với thuốc nhuộm mythyl orange. Nó nằm trong phạm vi cho phép của khoảng bươc sóng màu
cam 500-760nm.
Ta phải lọc rửa với dd NaCl bão hòa thay vì rửa bằng nước lọc tại vì: để cố định lại các nhóm
chức, trung hòa các acid còn dư trong quá trình tổng hợp phẩm nhuộm, và thúc đẩy định hình
cố định lại ion Na+…

10