Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang

1

MỤC LỤC
Trang phụ bìa .............................................................................................................. i
Lời cam đoan.............................................................................................................. ii
Lời cảm ơn ................................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. 1
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU................................................................. 3
MỞ ðẦU ................................................................................................................... 4
1. Lí do chọn đề tài..................................................................................................... 4
2. Nhiệm vụ................................................................................................................ 5
3. ðối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 5
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 5
5. Lĩnh vực nghiên cứu ............................................................................................... 5
6. Lịch sử nghiên cứu ................................................................................................. 5
chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut ............................................................................... 6
1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut [4, 10]............................... 6
1.1.2. Tính chất của Bitmut [4, 10] ...................................................................... 7
1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác ñịnh Bitmut [10] .............. 9
1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bitmut với thuốc thử PAR .............................. 9
1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bimut với các thuốc thử khác ....................... 10
1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut [10] ............................................................ 13
1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng [3, 9].............................................. 14
1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO) ............................................................ 14
1.2.2. Khả năng tạo phức của XO ...................................................................... 15
1.2.3. Ứng dụng của XO.................................................................................... 15

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::

2

chương 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8] ............................................... 17
2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần của phức .................... 17
2.1.1.1. Phương pháp tỉ số mol....................................................................... 17
2.1.1.2. Phương pháp ñồng phân tử gam ........................................................ 18
2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel)......................... 19
2.1.2. Phương pháp Komar xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức ......... 21
2.2. Kĩ thuật thực nghiệm ......................................................................................... 23
2.2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ................................................................ 23
2.2.2. Hóa chất .................................................................................................. 23
2.2.3. Cách tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 23
chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Bi(III) - XO................................................ 25
3.2. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức Bi(III) - XO vào thời gian ....................... 26
3.3. Sự phụ thuộc mật ñộ quang của phức Bi(III) - XO vào pH ................................ 27
3.4. Xác ñịnh thành phần của phức Bi(III)- XO ........................................................ 28
3.4.1. Phương pháp tỉ số mol ............................................................................. 28
3.4.2. Phương pháp hệ ñồng phân tử gam .......................................................... 29
3.4.3. Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel) ............................... 30
3.5. Phương trình đường chuẩn của phức Bi(III)-XO................................................ 32
3.6. Xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của của phức Bi(III)-XO ........................... 33
3.6.1. Theo phương pháp Komar ....................................................................... 33
3.6.2. Theo phương pháp thực nghiệm............................................................... 34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 36

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


3

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Danh mục các bảng biểu:
Bảng 3.1. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng.............................................. 25
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian. ................................................ 27
Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào pH ......................................................... 28
Bảng 3.4. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào nồng ñộ của XO..................................... 29
Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào VBi(III) và VXO......................................... 30
Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CXO ......................................................... 31
Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) (phương pháp hiệu suất tương ñối) 31
Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) (ñường chuẩn) .............................. 32
Bảng 3.9. Kết quả xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của phức
Bi(III)- XO theo phương pháp Komar .............................................................. 34
Bảng 3.10. Kết quả xác ñịnh hệ số hấp thụ phân tử gam của dung dịch phức Bi(III)XO theo phương pháp thực nghiệm .................................................................. 34
Danh mục các hình vẽ:
Hình 2.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR) ............................... 17
Hình 2.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ A vào VM/(VR+VM) ........................ 18
Hình 2.3. ðường cong hiệu suất tương đối ............................................................... 20
Hình 3.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào bước sóng ...................... 26
Hình 3.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian. ....................... 27
Hình 3.3. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào pH. ................................ 28
Hình 3.4. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào VXO/VBi ......................... 29
Hình 3.5. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào VBi(III)/(VXO+VBi(III)) ....... 30
Hình 3.6. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CXO vào A/Agh ........................................ 31
Hình 3.7. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A/CBi(III) vào A/Agh ..................................... 32

Hình 3.8. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ quang vào CBi(III) ............................. 33

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


4

MỞ ðẦU
1. Lí do chọn đề tài
Bitmut là ngun tố tương ñối phổ biến trong tự nhiên (chiếm 2.10-6 % các
nguyên tố trong vỏ trái ñất). Ngày nay, Bitmut ñược ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực như: y học, mỹ phẫm, sản xuất gang thép, gốm sứ, dùng làm chất xúc tác, dùng
trong các que hàn, …
ðặc biệt trong những năm ñầu thập niên 90, các nghiên cứu ñã đánh giá Bitmut có
thể thay thế được chì trong nhiều ứng dụng vì tính khơng độc hại của nó. ðây chính là
phát hiện quan trọng vừa đáp ứng được nhu cầu của con người vừa hạn chế gây ô
nhiễm môi trường do những tác hại của chì gây ra. Chính vì thế mà vai trị của nó ngày
càng được nâng cao.
Bên cạnh đó Bitmut là ngun tố có chu kì bán rã rất dài. Theo phân rã alpha của
Bi209 là 1,9.1019 năm, điều này có nghĩa là bitmut là một chất phóng xạ rất chậm, với
chu kỳ bán rã gấp cả hàng tỷ lần tuổi vũ trụ. Do chu kỳ bán rã q lớn, Bitmut có thể
coi là ổn định và khơng phóng xạ. Bitmut cũng là chất tương đối bền về mặt hóa học
nên càng ngày phạm vi ứng dụng của Bitmut càng được mở rộng. Chính vì thế mà
Bitmut là đối tượng của nhiều cơng trình nghiên cứu với nhiều lĩnh vực và mục đích
khác nhau. Nghiên cứu phức chất của Bitmut với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp
trắc quang là một trong những phương pháp cho phép xác định Bitmut với độ nhạy, độ
chính xác và ñộ chọn lọc cao, thực hiện ñược nhanh, thuận lợi, thiết bị đơn giản và dễ
tự động hóa. Cùng với Bitmut thì Xilen da cam được đánh giá là thuốc thử phổ biến
dùng ñể xác ñịnh kim loại. ðiều ñáng quan tâm là hai chất này có thể tạo phức màu ñỏ
bền và ñã ñược ứng dụng dùng ñể xác ñịnh Bitmut với ñộ chính xác cao.

Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tơi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tạo phức
giữa Bi(III) với Xilen da cam (XO) bằng phương pháp trắc quang”.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


5

2. Nhiệm vụ
Trong đề tài này chúng tơi tập trung nghiên cứu các vấn ñề sau:
- Nghiên cứu sự tạo phức giữa Bi(III)- XO, xác ñịnh ñiều kiện tạo phức tối ưu cho
việc hình thành phức.
- Xác định thành phần của phức trong hệ Bi(III)- XO.
- Xác định phương trình ñường chuẩn và hệ số hấp thụ phân tử gam của phức
Bi(III)- XO.
3. ðối tượng nghiên cứu: phức Bi(III)- XO
4. Phương pháp nghiên cứu
-

Nghiên cứu giáo trình

-

Tự nghiên cứu

-

Thực hành thí nghiệm

-

Xử lí số liệu theo phương pháp thống kê toán học

5. Lĩnh vực nghiên cứu: Ứng dụng triển khai
6. Lịch sử nghiên cứu
Trước đây đã có nhiều đề tài nghiên cứu về vấn ñề này và ñã ñạt ñược những kết
quả quan trọng: tìm λ tối ưu , hệ số ε , với một số kết quả khác.
ðề tài này chúng tôi cũng nghiên cứu sự tạo phức của Bi(III) với XO nhằm khẳng
định lại những kết quả đó. Mặt khác có thể tìm ra những kết quả mới phù hợp hơn.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


6

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU

1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut
1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut [4, 10]
Bitmut là kim loại thuộc nhóm VA, chu kì 6 trong bảng hệ thống tuần hồn
Kí hiệu: Bi
Z = 83

Phân loại

kim loại yếu

Khối lượng nguyên tử

208,98040 đ.v.C

Bán kính ngun tử (calc.) 160 pm
Bán kính cộng hố trị

146 pm

Cấu hình electron

[Xe]4 f 145 d 106 s 26 p 3

e- trên mức năng lượng

2, 8, 18, 32, 18, 5

Năng lượng ion hóa:

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


7

Mức năng lượng ion hóa

I1

I2

I3

I4

I5

Năng lượng ion hố (eV)

8,0

16,6

25,4

45,1

55,7

So với I1, I2, I3, thì I4, I5 có giá trị rất lớn nên dễ dàng bức 3e ra khỏi nguyên tử,
do ñó Bitmut tồn tại ở dạng số oxi hóa +3.
Trạng thái tự nhiên: Bitmut có tương đối phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 2.10-6
% trong tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Nó tồn tại chủ yếu dưới dạng khống vật
sunfua (Bi2S3). Ngồi ra nó thường nằm lẫn trong khống vật với các kim loại khác.
1.1.2. Tính chất của Bitmut [4, 10]
- Tính chất vật lý
Bitmut giịn, dễ chảy, kết tinh màu trắng ánh hồng và các vết xỉn óng ánh nhiều
màu.
Trong số các kim loại nặng, bitmut là bất thường do độ độc tính của nó thấp hơn
nhiều so với của các nguyên tố kề cận trong bảng tuần hồn như Chì, Tali và Antimon.
Thơng thường, nó cũng ñược coi là nguyên tố có ñồng vị ổn ñịnh nặng nhất, nhưng
hiện nay người ta ñã biết rằng ñiều này khơng hồn tồn đúng. Khơng có kim loại nào
là nghịch từ tự nhiên nhiều hơn Bitmut. Trong số các kim loại, nó có độ dẫn nhiệt kém,

chỉ hơn thủy ngân.
Phân tử ở dạng hơi của Bitmut gồm 4 nguyên tử. Ở 20000C, trong phân tử Bitmut
có cân bằng:
Bi4

2Bi2

4Bi

Khi nhiệt ñộ lớn hơn 2000oC chỉ có phân tử 1 nguyên tử.
Một số thông tin về Bi:

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


8

Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất

rắn

Bề ngồi

trắng ánh hồng

Cấu trúc tinh thể

hình hộp mặt thoi

Khối lượng riêng, ðộ cứng 9.780 kg/m³, 2,25
ðiểm nóng chảy

544,7 K (520,7 °F )

ðiểm sơi

1.837 K (2.847 °F)

Trạng thái trật tự từ

nghịch từ

Thể tích phân tử

21,31 × 10-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi

151 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy

11,3 kJ/mol

Áp suất hơi

100.000 Pa tại 1.835 K

Vận tốc âm thanh

1.790 m/s tại r.t K

ðộ âm ñiện

2,02 ( thang Pauling )

Nhiệt dung riêng

25,52 J/(kg·K)

ðộ dẫn ñiện

7,752x105 /Ω·m

ðộ dẫn nhiệt

7,97 W/(m·K)

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


9

- Tính chất hóa học
Bitmut là ngun tố bền cuối cùng trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác, Bitmut tương tác tạo
nên Bitmutua, bị axit phân hủy dễ dàng:
Bi + Mg

→

Mg3Bi2

Với các kim loại còn lại chúng tạo nên hợp kim
Bi không tan trong HCl, nhưng tan trong HNO3, H2SO4 lỗng, bị thụ động trong
HNO3 đặc:
Bi + HNO3

→

Bi(NO3)3 + NO + H2O

2Bi + 6H2SO4

→

Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Tác dụng với halogen:
2Bi + 5F2
2Bi + 3E2

→

→ 2BiF5

2BiE3

Với E: Cl, Br, I

Tác dụng với oxi: Bitmut cháy với ngọn lửa màu xanh lam và oxit của nó tạo ra
khói màu vàng.
4Bi + 3O2

→

2Bi2O3

Bi + 3HCl(ñ) + HNO3(ñ)

→

BiCl3 + NO + 2H2O

Tác dụng với cường thủy:

1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác ñịnh Bitmut [10]
1.1.3.1. Khả năng tạo phức của Bitmut với thuốc thử PAR
Theo các tài liệu mà chúng tôi thống kê, các thông số về phức Bi(III)- PAR
được trình bày trong bảng sau:

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


10

Ion

pHtu

λmax(nm)

Bi3+

3,0 ÷ 4,0
6,0 ÷ 6,5
2,8 ÷ 4,0
6,0 ÷ 6,7
0,0 ÷ 3,5
3,5 ÷ 5,0
2,8 ÷ 4,0
5,8 ÷ 6,7

530
540
520
540
515
520
520
535

ε.104

1,54 ± 0,04
2,98 ± 0,10
0,78 ± 0,10
2,84 ± 0,02
1,07

1,35 ± 0,04
2,85 ± 0,02

lgβ

Bi:R

18,2
17,2
17,47 ± 0,37
36,81 ± 0,19

1:1
1:2
1:1
1:2
1:1
1:1
1:1
1:2

Các tham số ñịnh lượng về phức ñơn ligan Bi(III)- PAR trong các cơng trình là
khơng giống nhau, ñặc biệt là các giá trị λ max , ε hoặc chưa ñầy ñủ về giá trị hằng số
bền.
1.1.3.2. Khả năng tạo phức của Bimut với các thuốc thử khác
Bitmut có khả năng tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau.
Theo ðặng Xuân Thư, Lisicki N.M và các cộng sự, Bimut có khả năng tạo phức màu da
cam với iotdua ở λmax = 460 nm ,trong môi trường H2SO4 0,5M.
Zhang .G với các cộng sự ñã sử dụng phản ứng màu với iotdua và phản ứng tạo
phức liên hợp giữa ion Bi3+ - I- với các phẩm nhuộm chứa Nitơ hay Bi3+ - I- Rodamine- 6G hay khi có mặt chất hoạt ñộng bề mặt như gomarabic. Phức tạo thành

có hệ số hấp thụ phân tử gam ε = 6,9.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm hoặc rượu
polivinylic, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử

ε

= 6,9.105 l.mol-1.cm-1 ở

λmax = 564 nm.
Bitmut cịn có khả năng tạo phức với Tribrommochloro phosphonazo (TBCPA) ở
pH = 2,4 trong môi trường KNO3 và HNO3, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử

ε

= 1,05.105 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 640 nm

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


11

Theo Lisicki N.M. và các cộng sự, Bimut tạo phức vơi thioure trong mơi trường
axit phức màu vàng có tỉ lệ 1 : 3 ở λmax = 460 nm, việc xác định Bimut bằng thioure
khơng bị cản trở khi có mặt Pb ñến 1%, Zn, Cd, Co, Ni, Cu, As, và Sn đến 0,1%.
Bitmut tạo được nhiều phức vịng càng với các thuốc thử hữu cơ, nhất là khả năng
tạo phức trong mơi trường axit mạnh cho phép xác định chọn lọc Bitmut khi có mặt các
cation khác bằng phương pháp trắc quang, chiếc trắc quang hay chuẩn ñộ trắc quang.
Có thể chia các thuốc thử hữu cơ tạo phản ứng màu với Bitmut thành 3 loại:
* Khả năng tạo phức với nhóm hợp chất màu azo
Subrahmnyam, Eshwar, đã nghiên cứu khả năng tạo phức giữa Bi(III) với 1- (2pyridylazo)- 2 Napthol (PAN) theo tỉ lệ 1 : 1 trong mơi trường HNO3 pH = 3,2 ÷ 3,6 có
hệ số hấp thụ phân tử

ε

= 1,37.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm.

Subrahmnyam và các cộng sự, ñã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAN- Bi(III)SCN bằng dung môi metyl isobutyl xeton trong môi trường HNO3 0,02M phức cho
màu bền trong 15 giờ, hệ số hấp thụ phân tử

ε

= 1,88.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 560 nm.

Có thể xác định được từ lượng lớn các ion cản, nhưng khơng xác định được khi có mặt
CuSO4, CoSO4 hay EDTA. Ngồi ra phức PAN-Bi(III)- SCN cịn có thể chiết bằng
dung mơi tributyl photphat (TBP) trong mơi trường axit.
Lê Thị Thanh Thảo đã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAR- Bi(III)- SCN trong
dung môi rượu n-butylic bão hịa nước trong mơi trường HNO3 (pH = 2,8 ÷ 3,2) phức
bền trong khoảng 3 giờ với hệ số hấp thụ phân tử

ε

= 3,38.104 l.mol-1.cm-1 ở

λmax = 520 nm.
Ngoài ra Bitmut còn tạo khá nhiều phức bền với các hợp chất màu azo trong vùng
axit mạnh có phức màu ñỏ, tím hoặc xanh như phức với 4- (4- nitrophenylazo)- 1, 2dioxibenzen (DHNAB) có màu đỏ hoặc 4- (4- sulfophenylazo)- 1, 2- dioxibenzen
(DHSAB) có màu đỏ vàng trong HNO3 0,1 M. Tơron (APANS) cũng cho phức màu ñỏ
vàng ở pH = 2 ÷ 3,…

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::

12

Mặt khác , theo Salim R. và các cộng sự Bitmut cũng có khả năng tạo phức với
một số nhóm màu azo trong môi trường axit yếu, trung hay kiềm như: tạo phức màu ñỏ
với 2- (5- bromo- 2- pyridylazo)- 5- dimetylaminophenol (5- Br- PADAD) trong dung
dịch ñệm axetat pH= 4,16 có

ε

= 4,9.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 583 nm. Phức này bị

ảnh hưởng khi có mặt ion C2O42- cịn các cation kim loại thường gặp ít gây ảnh hưởng
tới việc xác định Bitmut. Hoặc có thể tạo phức màu đỏ ở pH = 7 với 2- (5- cacboxyl- 1,
3, 4- triazoylazo)- 5- dimetylaminophenol (CTZAPN) có hệ số hấp thụ phân tử

ε

= 5,13.104 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 540 nm.
* Khả năng tạo phức với nhóm hợp chất triphenyl metan
Bitmut tạo phức màu ñỏ vàng với 3, 3’-dibromsunfogalein ở pH = 2 ÷ 3, tạo phức

màu vàng xanh với metylen (3, 3’- bis-“(N, N- dicacboxymety aminometyl)timosunfophtalein, phức màu vàng da cam với pyragalol đỏ, phức màu vàng với
pyrocatein tím trong HNO3 ở pH = 1 ÷ 3, phức màu hồng với oxihidroquinonsunfophtalein ở pH = 2,4 ÷ 3,0
Khả năng tạo phức của Bitmut với các hợp chất phtalein cũng ñã ñược nghiên
cứu. Bitmut tạo phức màu xanh với Gallein (4, 5- dioifluoretxein) hay màu đỏ vàng với
2, 7- dioxifluoretxein trong mơi trường axit có pH = 1 ÷ 4.
* Khả năng tạo phức với nhóm các thuốc thử chứa 1, 2 hoặc 3 vòng benzen
Bitmut tạo với Indoferon, với Dibromphenol indophenolcomplexan (DBPIP), với

Biclophenol indo-o-cresolcoplexan (DCPIC), hay Diclophenol indophenol complexan
(DCPIP) các phức màu tím ở pH = 3,3.
Bitmut tạo phức với metyl thymol xanh (MTB) tại λmax = 548 nm, cho phép ñịnh
lượng Bitmut trong các mẫu dược phẩm với giới hạn phát hiện 1,15 mg/l bằng phương
pháp trắc quang – dòng chảy.
ðặc biệt theo Zhu Z.C, Wang Y.C, Huang J.H , Bitmut tạo phức với Nitrozo- R và
tím tinh thể (CV) dưới dạng CV3RCV3BiR2 ở pH = 9,8, duy trì bằng đệm amoni-

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


13

ammoniac ñược gia nhiệt trong 30 phút ở nhiệt ñộ 90 ÷ 950C. Phức có hệ số hấp thụ
phân tử lên tới

ε

= 3.109 l.mol-1.cm-1 ở λmax = 600 nm.

1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut [10]
Oxyclorua bitmut ñược sử dụng nhiều trong mỹ phẩm. Subnitrat Bitmut và
subcacbonat bitmut ñược sử dụng trong y học. Subsalicylat Bitmut (Pepto-Bismol)
ñược dùng làm thuốc chống bệnh tiêu chảy.
Một số ứng dụng khác là: Nam châm vĩnh cửu mạnh có thể được làm ra từ hợp
kim bismanol (MnBi). Nhiều hợp kim của Bitmut có điểm nóng chảy thấp và được
dùng rộng rãi để phát hiện cháy và hệ ngăn chặn của các thiết bị an tồn cháy nổ.
Bitmut được dùng để sản xuất thép dễ uốn, dùng làm chất xúc tác trong sản xuất sợi
acrylic. Nó cũng dược dùng trong cặp nhiệt điện (Bitmut có ñộ âm ñiện cao nhất), vật
chuyên chở các nhiên liệu U235 hay U233 cho các lò phản ứng hạt nhân.

Bitmut cũng ñược dùng trong các que hàn. Một thực tế là Bitmut và nhiều hợp
kim của nó giãn nở ra khi chúng đơng đặc lại làm cho chúng trở thành lý tưởng cho
mục đích này.
Subnitrat Bitmut là thành phần của men gốm, nó tạo ra màu sắc óng ánh của sản
phẩm cuối cùng.
Bitmut đơi khi được dùng trong sản xuất các viên đạn. Ưu thế của nó so với chì là
nó khơng độc, vì thế nó là hợp pháp tại Anh ñể săn bắn các loại chim vùng ñầm lầy.
Những năm ñầu thập niên 1990, các nghiên cứu bắt ñầu ñánh giá Bitmut là sự
thay thế không ñộc hại cho chì trong nhiều ứng dụng: dùng trong các thiết bị chế biến
thực phẩm, một thành phần trong ñồng ñỏ, thành phần trong thép dễ cắt cho các chi tiết
có độ chính xác cao của máy móc, một thành phần của dầu hay mỡ bơi trơn. vật liệu
nặng thay chì trong các chì lưới của lưới đánh cá.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


14

1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng [3, 9]
1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO)
Xilen da cam (XO) ñược tổng hợp ñầu tiên vào năm 1956, có cơng thức ngun là
C31H32O13N2S, khối lượng phân tử là 672,67 đvC, nóng chảy ở 1950C. Cơng thức cấu
tạo là:
HOOC

CH 2
N

HOOC

CH 2

CH 2

COOH

CH 2

COOH

N
CH 2

CH 2

HO

O

H 3C

CH 3
SO 3H

3,3-bis-[N,N-bis-(cacboxymetyl)amonimetyl]orthorezolsunfophtalein

Thường dùng XO ở ñạng muối Natri: C31H28O13N2SNa4, khối lượng phân tử là
760,59 đvC. XO kết tinh là chất có màu nâu sẫm, đễ tan trong nước dễ hút ẩm, khơng
tan trong rượu etylic.
XO là một axit sáu lần axit H6In (pK1= 1,15; pK2= 2,58; pK3= 3,23; pK4= 6,4;

pK5= 10,46; pK6= 12,8)
Trong dung dịch nước màu XO thay ñổi:
C ≥ 10-3:dung dịch có màu đỏ
C <10-3: dung dịch có màu hồng
pH = 1 ÷ 5: dung dịch có màu vàng
pH > 7: dung dịch có màu đỏ tím

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


15

Nồng độ càng cao, pH càng lớn thì cường độ màu càng lớn. Sự thay ñổi màu sắc
của XO ñược giải thích do sự tách H+ ở các vị trí khác nhau.
1.2.2. Khả năng tạo phức của XO
XO có khả năng tạo phức với nhiều kim loại, ñược chia làm 3 nhóm:
Nhóm 1: Kim loại bị thủy phân ở pH = 1 ÷ 6, tạo phức ở pH = 4 ÷ 6 như: Au, Ag,
Be, A, Se, Ga, In, Th(IV), Zr(IV), Hg, Sn(II,IV), Nb(III), Fe(III), …phản ứng xảy ra
chậm khi nung đến 600C đến 800C tốc độ phản ứng tăng.
Nhóm 2: Kim loại phản ứng với XO ở pH = 0 ÷ 6 nhưng thủy phân ở pH > 6
gồm: Cu(II), Mg, Zn, Hg(II), Pb(II), Mn(II), Fe(II), Ni(II),…
Nhóm 3: Kim loại phản ứng với XO ở pH > 6: Ca, Sr, Ba, Ra,…
Kim loại

pH

Mơi rường

Sự chuyển màu

Th4+

1,7 ÷ 3,5

HNO3

ðỏ - vàng

Fe3+

1,0 ÷ 1,5

HNO3

Tím – xanh

Zr4+

1,7 ÷ 3,5

HNO3

ðỏ - vàng

In3+

3,0 ÷ 3,5

ðệm axetat

ðỏ - vàng

Hg2+, Tl3+

4,0 ÷ 5,0

ðệm axetat

ðỏ - vàng

Pb2+

5,0 ÷ 6,0

ðệm axetat

ðỏ - vàng

Cd2+, Fe2+

5,0 ÷ 6,0

ðệm axetat

Hồng - vàng

Zn2+

5,0 ÷ 6,0

ðệm axetat

ðỏ - vàng

1.2.3. Ứng dụng của XO
XO là thuốc thử truyền thống ñược sử dụng rộng rãi ñể xác ñịnh các kim loại
ðể xác ñịnh nhanh kẽm trong dược phẩm Karel.S and Ivan.J, ñã dùng XO và
xetylpiridinclorua. Dựa trên phản ứng màu của Zn2+ với XO, dùng xetylpiridinclorua
làm cation kim loại hoạt ñộng bề ñể xác ñịnh ñược tỉ lệ ion kim loại: thuốc thử, chất
hoạt ñộng bề mặt là 1: 2 : 4 ở pH = 5,0 ÷ 6,0, hình thành phức bậc 3, bước sóng hấp thụ

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


16

cực ñại λmax = 580 nm. Phản ứng xảy ra nhanh ở nhiệt độ phịng. Hằng số tạo phức
K = 1,05.1010, khoảng tuân theo ñịnh luật Beer là 1- 20mg Zn2+/25ml với hệ số hấp thụ
phân tử gam 1,1.104 l.mol-1.cm-1, phương pháp được áp dụng để định lượng Zn2+ có ñộ
ñúng phù hợp, ñộ lệch chuẩn tương ñối tốt (<2%).
XO là một trong những chất chỉ thị màu kim loại ñầy hứa hẹn nó ñã ñược nhiều
tác giả sử dụng trong nhiều cơng trình nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên ñộ bền
trong nước có hạn, sự phân hủy của nó làm mất dần hoặc mất hẳn tính chất tạo hợp
chất màu với kim loại, đều này có thể quan sát rõ trong các phản ứng màu.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


17

Chương 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất [6, 7, 8]
2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác ñịnh thành phần của phức
2.1.1.1. Phương pháp tỉ số mol
- Nguyên tắc: bản chất của phương pháp là thiết lập sự phụ thuộc A vào nồng độ
của một thành phần nào đó trong khi nồng ñộ thành phần kia cố ñịnh.
- Cách tiến hành:
Với phản ứng tạo phức:

m M

n+

+

nR

m -

M

m

R

n

+ Chuẩn bị dãy dung dịch màu sao cho nồng ñộ CM = const (hoặc CR = const),

CR (hoặc CM) khác nhau và tăng dần ở ñiều kiện tối ưu.
+ ðo mật ñộ quang A của các dung dịch, rồi biểu diễn sự phụ thuộc
A = f(CR/CM) hoặc A = f(CM/CR)
A
Phức bền
Phức khơng bền

x

CR/CM (CM/CR)

Hình 2.1. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào CR/CM (CM/CR)
Ta có: x = CR/CM = n/m hay x = CM/CR= m/n

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


18

2.1.1.2. Phương pháp ñồng phân tử gam
- Nguyên tắc: phương pháp dựa trên việc xác ñịnh tỉ số các nồng ñộ ñồng phân tử
của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực ñại của phức tạo thành.
- Cách tiến hành:
+ Pha các dung dịch M và R có nồng độ ban đầu như nhau.
+ Trộn hai chất đó theo tỉ lệ thể tích khác nhau sao cho tổng thể tích là khơng
đổi (VM+VR= const), do đó CM+CR = const ở ñiều kiện tối ưu.
+ Tiến hành ño mật ñộ quang các dung dịch. Sau ñó xây dựng ñồ thị biễu diễn
sự phụ thuộc:
A = f(VM/(VR+VM)) hoặc A = f(CM/(CM+CR))
A = f(VM/VR) hoặc A = f(CM/CR)

A
Phức bền
Phức kém bền

x

VM/(VM+VR)

Hình 2.2. ðồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật ñộ A vào VM/(VR+VM)

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


19

2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương ñối ( Staric- Barbanel)
- Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên phương trình tổng ñại số các hệ số tỉ
lượng của phản ứng, phương trình này đặc trưng cho thành phần của hỗn hợp cân bằng
trong điểm có hiệu suất tương đối cực đại (tỉ số cực ñại của các nồng ñộ sản phẩm phản
ứng và nồng ñộ ban ñầu biến thiên trong một số chất tác dụng).
Dùng phương pháp này có thể xác ñịnh ñược thành phần của phức tạo ñược theo
bất kì tỉ lệ nào. ðối với phản ứng tạo phức:
mMn+ + nRm-

MmRn

Khi CM = const, CR biến thiên thì phương trình Barbanel có dạng:
CK =

CM
n −1
=
m
m + n −1

- Cách tiến hành:
+ Chuẩn bị hai dãy dung dịch
Dãy 1: CM = const,CR thay ñổi
Dãy 2: CR = const, CM thay ñổi
+ ðo mật ñộ quang của các dung dịch ñã chuẩn bị và xác ñịnh ñộ lệch mật ñộ
quang ra khỏi cộng tính (nếu ở bước sóng đã chọn khơng có cấu tử nào của hệ ngoài
phức hấp thụ ánh sáng thì A =Ahh)
+ Tìm Agh: giá trị cực đại A tương ứng với các giá trị giới hạn của nồng ñộ của
phức tạo ñược)
C Kgh =

CM
C
hayC Kgh = R
m
n

+ Xây dựng các ñường cong biểu diễn mối quan hệ giữa:
CK
C
A
và K ( hoặc
và
C gh

CR
CR

A
1
) ở CM = const m =
A
Agh
1A gh

CK
C
A
A
và K (hoặc
và
) ở CR = const
C gh
Agh
CM
CM

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::


20

+ Sau khi xác định hồnh độ tương ứng với các cực ñại trên ñường cong tương
ñối với 2 dãy thực nghiệm ta tính các hệ số m, n như sau:
CK

A
n −1
A
hoặc
=
(ở CM = const và
= max)
Agh m + n − 1
CR
CR
CK
A
m −1
A
hoặc
=
(ở CR = const và
= max)
C gh
Agh m + n − 1
CM
CK A
(
)
CR CR

M3R2
MR2
M2R2

MR3

M2R3

MR
M2R
0

0,5

1,0

CK A
(
)
Cgh Agh

Hình 2.3. ðường cong hiệu suất tương ñối
Lưu ý:
- Khi xác ñịnh thành phần của phức MmR ta chỉ xây dựng ñường cong thực
nghiệm hiệu suất tương ñối biểu diễn sự phụ thuộc
n=

A
A
vào
ở CM = const, lúc đó
Agh
CR

1
A
(ở
= max)
A
CR
1A gh

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::