Nghiên cứu sự tạo phức của Cu2+ với eriocrom đen t bằng phương pháp trắc quang

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
2 KHOA HÓA HỌC

********

NGUYỄN THỊ PHƢỢNG

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA
2+

Cu VỚI ERIOCROM ĐEN T BẰNG
PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG

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

HÀ NỘI - 2012
Nguyễn Thị Phượng

1

Lớp: K34 - CN Hóa


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

********

NGUYỄN THỊ PHƢỢNG

NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC CỦA
2+

Cu VỚI ERIOCROM ĐEN T 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
Nguyễn Thị Phượng

2

Lớp: K34 - CN Hóa


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khoá luận này trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc tới cô giáo hướng dẫn Vũ Thị Kim Thoa đã tạo điều kiện tốt nhất và
hướng dẫn tôi tận tình trong suốt quá trình xây dựng và hoàn thiện khoá luận.
Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo cùng các
bạn sinh viên trong khoa Hoá học Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã động viên và

giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận.
Do điều kiện thực nghiệm và thời gian có hạn nên khóa luận không
tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp của các thầy cô và các bạn sinh viên.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Nguyễn Thị Phượng

Nguyễn Thị Phượng

3

Lớp: K34 - CN Hóa


Nguyễn Thị Phượng

4

Lớp: K34 - CN Hóa


LỜI CAM ĐOAN

Khóa luận này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa học
phân tích Khoa Hóa học và phòng Khoa học & Công nghệ Trường ĐHSP
Hà Nội 2.
Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp với đề tài: ''Nghiên cứu sự tạo
2+

phức của Cu với Eriocrom đen T bằng phương pháp trắc quang'' là công
trình nghiên cứu của riêng tôi. Tuy đề tài không phải hoàn toàn mới nhưng
kết quả nghiên cứu của đề tài này không trùng với kết quả của một số tác giả
khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Sinh viên
Nguyễn Thị Phượng



DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Đồ thị xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân
tử.....................................................................................................................25
Hình 2: Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỷ số mol..
26 Hình 3: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức......................29
Hình 4: Phổ hấp thụ điện tử của EBT và Cu

2+

- EBT.....................................32

Hình 5: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu

2+

- EBT vào pH ...

33 Hình 6: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức theo thời gian.........35
Hình 7: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ C C …..36
2

Hình 8: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ C
Hình 9: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ
lệ

u

2

......37

Cu

C C 2 /CEBT......38
u

Hình 10: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ C

2

C
u

2+

....39

Hình 11: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Cu .....40

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Một số hằng số quan trọng của đồng..................................................4
Bảng 2: Hàm lượng đồng trung bình trong nước sông ở các lục địa khác
nhau...................................................................................................................7
Bảng 3: Giá trị giới hạn cho phép của đồng trong một số đối tượng khác
nhau.................................................................................................................10
2+

Bảng 4: Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu - EBT vào
pH ở λ = 615nm..............................................................................................33
Bảng 5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu

2+

- EBT vào thời gian.....34

Bảng 6: Xác định thành phần của phức bằng phương pháp hệ đồng phân tử
gam..................................................................................................................36
Bảng 7: Xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol.............38
2+

Bảng 8: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Cu ..................40
Bảng 9: Xử lý thống kê tìm đường chuẩn của phức Cu
Bảng 10: Xác định

2+

- EBT.....................41
3

C
u

2

- EBT

bằng phương pháp Komar (εEBT = 6,5.10 ).....42

Bảng 11: Ảnh hưởng của ion Me
Cu

2+

2+

2+

2+

2+

(Ni , Zn , Mg ) đến sự tạo phức

- EBT ở pH = 9,5; λ = 615nm................................................................43



MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.......................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................... 3
1.1.Giới thiệu chung về nguyên tố đồng........................................................3
1.1.1. Vị trí, tính chất, cấu tạo của đồng.....................................................3
1.1.1.1. Vị trí, cấu tạo........................................................................3
1.1.1.2. Tính chất vật lý của đồng...................................................3
1.1.1.3. Tính chất hóa học của đồng................................................. 4
1.1.2. Trạng thái tự nhiên, ứng dụng của đồng...........................................6
1.1.3. Tác dụng hóa sinh của đồng............................................................. 9
1.1.4. Tính chất chung của các hợp chất của đồng...................................10
1.1.4.1. Tính chất axit, bazơ............................................................10
1.1.4.2. Tính chất tạo phức..............................................................11
1.1.4.3. Tính chất oxy hóa - khử..................................................... 12
1.1.4.4. Các hợp chất ít tan………..................................................12
2+

1.1.4.5. Các phản ứng phát hiện ion Cu ....................................... 13
1.1.5. Các phương pháp xác định hàm lượng đồng ở nồng độ thấp.........13
1.1.5.1. Các phương pháp phân tích hóa học.................................. 13
1.1.5.2. Các phương pháp phân tích công cụ.................................. 15
1.2. Giới thiệu chung về thuốc thử Eriocrom đen T (EBT).........................21
1.2.1. Tính chất.........................................................................................21
1.2.2. Khả năng tạo phức..........................................................................22
1.2.3. Ứng dụng........................................................................................23



1.3. Các phương pháp trắc quang xác định thành phần của phức trong dung
dịch 24
1.3.1. Phương pháp hệ đồng phân tử........................................................24

1.3.2. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp bão hòa)..............................25
1.4. Các phương pháp xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức.........26
1.4.1. Phương pháp Komar.......................................................................26
1.4.2. Phương pháp đường chuẩn……………….....................................28
CHƢƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM.........................................30
2.1. Dụng cụ, máy móc……........................................................................30
2.2. Hóa chất................................................................................................30
-3

2.2.1. Pha chế dung dịch EBT 10 M........................................................30
-3

2.2.2. Pha chế dung dịch đồng (II) 10 M.................................................30
2.2.3. Các hóa chất khác….......................................................................30
2.3. Chuẩn bị các dung dịch nghiên cứu......................................................31
2.3.1. Dung dịch EBT…...........................................................................31
2.3.2. Dung dịch phức……......................................................................31
2.3.3. Dung dịch so sánh…………...........................................................31
2.4. Phương pháp nghiên cứu……………………………..........................31
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM............................................32
2+

3.1. Nghiên cứu sự tạo phức trong hệ Cu - EBT…...................................32
2+

3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Cu và EBT…......................33
2+

3.1.2. Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu -EBT vào pH
của dung dịch...............................................................................................33

3.1.3. Khảo sát độ bền của phức theo thời gian........................................34
3.1.4. Xác định thành phần của phức........................................................35
3.1.4.1. Phương pháp hệ đồng phân tử gam..........................................35
3.1.4.2. Phương pháp tỉ số mol..............................................................37



3.1.5. Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer........................39
2+

3.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Cu - EBT..................41
2+

2+

2+

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion Ni , Zn , Mg đến sự tạo phức của
2+

Cu - EBT...................................................................................................42
KẾT LUẬN................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................46



MỞ ĐẦU
Ngày nay, trong nền kinh tế thị trường, hóa học đang được ứng dụng
trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống. Việc nghiên cứu và ứng dụng các
thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong đời sống và sản xuất có tầm quan trọng

rất lớn trong việc phát trển nền kinh tế nước ta. Hiện nay, phức chất đang
được nghiên cứu rất nhiều vì nó có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác
nhau của cuộc sống.
Vì vậy, việc nghiên cứu để tách và xác định thành phần của các
nguyên tố trong phức chất còn là vấn đề cần tập trung nghiên cứu, nhằm tìm
những thuốc thử nhạy, các phương pháp xác định nhanh, chính xác tổng số
cũng như riêng lẻ các nguyên tố.
Có nhiều phương pháp độc lập nghiên cứu thành phần của phức. Để
tăng độ nhạy, độ chọn lọc người ta dùng phương pháp che tách, điều chỉnh
pH.
Eriocrom đen T (viết tắt là EBT) là một thuốc thử hữu cơ thuộc họ
Azo, được dùng rất phổ biến trong phân tích thể tích, đặc biệt là phương pháp
chuẩn độ Complexon. Trong phương pháp phân tích thể tích - chuẩn độ
Complexon, Eriocrom đen T được dùng như một chất chỉ thị, do khả năng tạo
được phức màu với nhiều ion kim loại. Điểm tương đương được nhận biết
qua sự chuyển màu từ phức màu kim loại - Eriocrom đen T sang màu của
thuốc thử tự do.
Như vậy, Eriocrom đen T được dùng làm thuốc thử trong việc định
lượng ion kim loại bằng phương pháp chuẩn độ Complexon khi phức của ion
kim loại với Eriocrom đen T tương đối bền, nhưng phải kém bền hơn phức
kim loại - EDTA thì sự chuyển màu mới rõ ràng, phức ion kim loại -



Eriocrom đen T phải diễn ra nhanh và thuận nghịch. Và phương pháp này chỉ
sử dụng để định lượng các ion kim loại ở nồng độ tương đối cao trong Hóa
-3

-3

học phân tích (≥ 10 M). Đối với nồng độ ion kim loại nhỏ (< 10 M) phương
pháp này hầu như không áp dụng được vì gây sai số lớn.
Phương pháp phân tích trắc quang dựa trên sự đo độ hấp thụ ánh sáng
của các phức màu được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả cao trong Hóa học
phân tích, đặc biệt là trong việc định lượng các ion kim loại ở nồng độ nhỏ
-3

(< 10 M). Do khả năng tạo phức màu với nhiều ion kim loại nên việc nghiên
cứu ứng dụng của thuốc thử Eriocrom đen T vào việc định lượng các ion
bằng phương pháp trắc quang là rất có ý nghĩa trong Hóa học.
Vì vậy, trong phạm vi một khóa luận tốt nghiệp đại học, tôi tiến hành
2+

nghiên cứu sự tạo phức của Cu với Eriocrom đen T trong dung dịch nước
nhằm xác định các điều kiện tối ưu (pH, λ, t), thành phần của phức, tham số
định lượng của phức (hệ số hấp thụ phân tử ε), khoảng nồng độ tuân theo định
luật Beer, ảnh hưởng của các ion cản trở đến sự tạo phức bằng phương pháp
trắc quang. Bước đầu làm quen với việc sử dụng máy móc, thiết bị và nghiên
cứu khoa học thực nghiệm.



CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu chung về nguyên tố đồng.

1.1.1. Vị trí, tính chất, cấu tạo của đồng.
1.1.1.1.

Vị trí, cấu tạo.

Kí hiệu hóa học: Cu.
Khối lượng nguyên tử: M = 63,54.
Số thứ tự: 29.
10

Cấu hình electron: [Ar]3d 4s

1

Thuộc chu kỳ 4, phân nhóm phụ nhóm I.
o

Bán kính nguyên tử: 1,28A
2+

o

Bán kính ion của Cu : 0,98A
1.1.1.2. Tính chất vật lý của đồng.

Đồng là kim loại màu đỏ (đồng tấm có màu đỏ, đồng vụn có màu đỏ
gạch), mềm, dẻo, dễ kéo dài, dễ cán thành lá mỏng. Đồng kết tinh ở dạng lập
phương tâm diện, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Đồng tinh khiết có độ dẫn
điện cao, nhưng độ dẫn điện của đồng cũng giảm rất mạnh khi có tạp chất.
63

65

Đồng tự nhiên có hai đồng vị bền: Cu và Cu.
Các hằng số vật lý của đồng được tóm tắt trong bảng 1.



Bảng 1: Một số hằng số quan trọng của đồng.
o

Nhiệt độ nóng chảy

1083 C

Nhiệt độ sôi

2543 C

Nhiệt thăng hoa

339,6 KJ/mol

Tỷ khối

8,93 g/cm

Độ cứng

3 (kim cương = 10)

Độ dẫn điện

57 (thủy ngân = 1)

Độ dẫn nhiệt

36( thủy ngân = 1)

Năng lượng ion hóa thứ nhất

7,72 eV

Năng lượng ion hóa thứ hai

20,29 eV

o

2+

Thế điện cực( Cu /Cu)

0,337 eV

Độ âm điện

1,9

3

Đồng dễ tạo hợp kim với nhiều kim loại. Những hợp kim quan trọng
của đồng như: Bronzơ hay đồng thiếc chứa 5 - 10% Sn, 2 - 10% Zn; đồng đen

chứa 10% Zn; đồng thau chứa 20 - 30% Zn;…
1.1.1.3. Tính chất hóa học của đồng.
Về mặt hóa học, đồng là kim loại rất kém hoạt động.
▪ Với phi kim:
Đồng tác dụng trực tiếp với các phi kim như: Oxy, lưu huỳnh, flo, clo,
photpho, silic.
Với oxy: Đồng tác dụng với oxy không khí. Ở nhiệt độ thường và
trong không khí, đồng bị bao phủ bởi một màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng
(I) oxit:
2Cu + O2 + H2O → Cu(OH)2
Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O



Khi nung trong điều kiện thiếu không khí tạo ra Cu2O, dư không khí
o

tạo ra CuO.

o

t

t

4Cu + O2 → 2Cu2O

2Cu + O2 → 2CuO

Trong không khí khô, đồng không bị biến đổi nhưng trong không khí

ẩm có chứa CO2 thì đồng bị bao phủ một lớp mỏng màu xanh của muối
cacbonat bazơ Cu2(OH)2CO3 (gỉ đồng này thường được gọi là tanh đồng).
o

Khi đun nóng trong không khí ở nhiệt độ 130 C, đồng tạo nên ở trên
bề mặt một màng Cu2O và CuO, và ở nhiệt độ nóng đỏ đồng cháy tạo nên
CuO và cho ngọn lửa màu lục.
Ở nhiệt độ thường, đồng không tác dụng với Flo bởi vì màng CuF2
được tạo nên rất bền sẽ bảo vệ đồng. Đồng tác dụng với Clo khi đun nóng tạo
nên muối CuCl2:
Cu + Cl2 → CuCl2
Đồng không tác dụng trực tiếp với N2, H2, C.
▪ Với H2O:
Đồng không bị nước và hơi nước ăn mòn. Đồng chỉ phản ứng với
nước ở nhiệt độ nung nóng trắng.
▪ Với axit:
Đồng đứng ngay sau hyđro trong dãy hoạt động hóa học nên nó không
tan trong các axit thông thường như HCl, H2SO4 loãng. Tuy nhiên, khi có lẫn
các chất oxy hóa nó có thể bị hòa tan. Như trong không khí Cu tan trong HCl
đặc và H2SO4 do:
E o O2

4H / 2 H2
O

= 1,23V; Eo Cu

2Cu + 2H2SO4 + O2
2Cu + 4 HCl + O2
CuCl2 + Cl

CuCl3

−

/
Cu

= 0,34V

2

−

+ Cl

→
−

→

→ 2CuSO4 + 2H2O
→ 2CuCl2 + 2H2O

[CuCl3]

−

[CuCl4]

2−