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
Cu2+ 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


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
Cu2+ 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


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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
phức của Cu2+ 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

Nguyễn Thị Phượng

4

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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 Cu2+ - 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/ CCu …..36
2

Hình 8: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ CCu ......37
2

Hình 9: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CCu /CEBT......38
2

Hình 10: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CEBT/ CCu ....39
2

Hình 11: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Cu2+ .... 40

Nguyễn Thị Phượng

5

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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
Bảng 4: Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu 2+ - EBT vào
pH ở λ = 615nm............................................................................................... 33
Bảng 5: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu2+ - 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
Bảng 8: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Cu2+ ................. 40
Bảng 9: Xử lý thống kê tìm đường chuẩn của phức Cu2+ - EBT.. .................. 41
Bảng 10: Xác định

Cu 2

- EBT

bằng phương pháp Komar (εEBT = 6,5.103)......42

Bảng 11: Ảnh hưởng của ion Me2+ (Ni2+, Zn2+, Mg2+) đến sự tạo phức
Cu2+ - EBT ở pH = 9,5; λ = 615nm. ............................................................... 43

Nguyễn Thị Phượng

6

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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
1.1.4.5. Các phản ứng phát hiện ion Cu2+ ............................................. 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

Nguyễn Thị Phượng

7

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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
2.2.1. Pha chế dung dịch EBT 10-3M ....................................................... 30
2.2.2. Pha chế dung dịch đồng (II) 10-3M ................................................ 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
3.1. Nghiên cứu sự tạo phức trong hệ Cu2+ - EBT… .................................. 32
3.1.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức giữa Cu2+ và EBT… ..................... 33
3.1.2. Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của phức Cu2+-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

Nguyễn Thị Phượng

8

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

3.1.5. Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ....................... 39
3.2. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam của phức Cu2+ - EBT ................. 41
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion Ni2+, Zn2+, Mg2+ đến sự tạo phức của
Cu2+ - EBT................................................................................................... 42
KẾT LUẬN. ............................................................................................... 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 46

Nguyễn Thị Phượng

9

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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 -

Nguyễn Thị Phượng

10

Lớp: K34 - CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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
học phân tích (≥ 10-3M). Đối với nồng độ ion kim loại nhỏ (< 10-3M) 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
(< 10-3M). 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
nghiên cứu sự tạo phức của Cu2+ 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.

Nguyễn Thị Phượng

11

Lớp: K34 - CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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.
Cấu hình electron: [Ar]3d104s1
Thuộc chu kỳ 4, phân nhóm phụ nhóm I.
Bán kính nguyên tử: 1,28Ao
Bán kính ion của Cu2+: 0,98Ao
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.
Đồng tự nhiên có hai đồng vị bền: 63Cu và 65Cu.
Các hằng số vật lý của đồng được tóm tắt trong bảng 1.

Nguyễn Thị Phượng

12

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1: Một số hằng số quan trọng của đồng.
Nhiệt độ nóng chảy

1083oC

Nhiệt độ sôi

2543oC

Nhiệt thăng hoa

339,6 KJ/mol

Tỷ khối

8,93 g/cm3

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

Thế điện cực( Cu2+/Cu)

0,337 eV

Độ âm điện

1,9

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

Nguyễn Thị Phượng

13

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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

to

to

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).
Khi đun nóng trong không khí ở nhiệt độ 130oC, 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 CuF 2
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 H2O

= 1,23V; E o Cu

2Cu + 2H2SO4 + O2
2Cu + 4 HCl + O2

2

/ Cu

= 0,34V

→ 2CuSO4 + 2H2O
→ 2CuCl2 + 2H2O

CuCl2 + Cl− → [CuCl3] −
CuCl3 − + Cl− →

Nguyễn Thị Phượng

[CuCl4]2−

14

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Dung môi tốt nhất hòa tan Cu là HNO3 loãng. HNO3 đặc và H2SO4 đặc
nóng cũng hòa tan được Cu.
3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cu + 4HNO3 đặc

→ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Cu + 2H2SO4 đặc → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Đồng không tác dụng với dung dịch axit loãng, nhưng tác dụng với
dung dịch HI giải phóng H2 và tạo CuI (ít tan).
2Cu + 2HI → 2CuI ↓ + H2↑
Đồng tác dụng với HCN đậm đặc giải phóng H2 tạo anion phức bền:
2Cu + 4HCN → 2H[Cu(CN)2] + H2↑
▪ Với kiềm:
Đồng không phản ứng với kiềm ngay cả kiềm nóng chảy. Nhưng khi
có mặt của oxy vì E o O

2

2 H 2O / 4OH

= 0,4V nên đồng phản ứng với dung dịch

amoniac tạo ra [Cu(NH3)4]2+.
2Cu + O2 + 8NH3 + 2H2O → 2[Cu(NH3)4](OH)2
▪ Với KCN:
Khi có mặt oxy, Cu có phản ứng tạo ra phức chất:
2Cu + O2 + 8KCN + 2H2O → 2K2[Cu(CN)4] + 4KOH
1.1.2. Trạng thái tự nhiên, ứng dụng của đồng.
Trong thiên nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng
đồng trong vỏ trái đất khoảng 0,01% về khối lượng. Từ cổ xưa con người đã
tiếp xúc với đồng, đồng được dùng để gia công tạo công cụ lao động thay thế
cho đồ đá.
Tên Latinh Cuprum của đồng xuất phát từ Cuprus là tên Latinh của
hòn đảo Kipr, nơi ngày xưa người cổ La Mã đã khai thác quặng đồng và chế
tác đồ đồng. Đồng có thể tồn tại dưới dạng các khoáng vật hay dạng kim loại

tự sinh. Những khoáng vật chính của đồng là: Cancosin (Cu2S) chứa 79,8%

Nguyễn Thị Phượng

15

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Cu, Cuprit (Cu2O) chứa 88,8% Cu, Covelin (CuS) chứa 66,5% Cu, Cancopirit
(CuFeS2) chứa 34,57% Cu và Malachit (CuCO3.Cu(OH)2).
Trong đất, hàm lượng đồng khoảng 2 - 100 mg/kg. Tại một số vùng
trồng nho, cà chua, do sử dụng chất bảo vệ thực vật, hàm lượng đồng có thể
đạt tới 600 mg/kg.
Trong nước tự nhiên, đồng tồn tại ở trạng thái hóa trị I và II, hàm
lượng của nó phụ thuộc vào từng nguồn nước. Nói chung hàm lượng của
đồng trong nước tự nhiên không lớn lắm, thường nhỏ hơn 1 mg/kg. Nếu hàm
lượng cao hơn sẽ làm rối loạn đời sống các sinh vật dưới nước do làm thay
đổi các điều kiện sống. Dưới đây là hàm lượng đồng trong nước sông ở các
lục địa khác nhau.
Bảng 2: Hàm lượng đồng trung bình trong nước sông ở các lục địa khác
nhau.
Lục địa

Hàm lƣợng (µg/l)

Châu Á

18,4

Châu Phi

12,5

Bắc Mỹ

21

Nam Mỹ

7,2

Châu Âu

31,1

Châu Úc

3,9

Trong nước thải công nghiệp, hàm lượng đồng có thể đến 5 - 10 mg/l.
Trong nước biển, hàm lượng đồng là 1 - 5 µg/l.
Đồng tích tụ trong các hạt sa lắng và phân bố lại vào môi trường nước
ở dạng phức chất hữu cơ tự nhiên tồn tại trong nước.
Trong chất sống của động thực vật, tính theo % khối lượng thì có
2.10-4 % đồng. Trong số các động vật thì có một số loài nhuyễn thể như hầu,

Nguyễn Thị Phượng

16

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

bạch tuộc có chứa nhiều đồng nhất. Cơ thể người và các động vật khác, đồng
có trong một số protein, enzym và có tập trung trong gan.
Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ
thuật. Hơn 50% lượng đồng khai thác hàng năm để làm dây điện, loại đồng
này phải có độ tinh khiết cao; trên 30% được dùng để chế tạo hợp kim. Các
hợp kim của đồng có nhiều ứng dụng khác nhau như: Đồng thau dùng trong
ngành chế tạo động cơ vì có độ dẻo cao lại bền hơn đồng; hợp kim constantan
có điện trở cao được dùng để chế tạo các dụng cụ đốt nóng....Hợp kim của
đồng và lượng nhỏ Cadimi làm tăng độ bền và không làm giảm khả năng dẫn
điện nên làm dây dẫn điện tốt. Hợp kim của đồng với thiếc, nhôm, chì….
(gọi là Bronzơ) có độ bền cơ học, tính đàn hồi cao, dùng chế tạo các động cơ
máy bay, tàu thủy, tuốc bin, lò xo cao cấp….Hợp kim đồng và kẽm (đồng
thau) (18 - 40% Zn) rẻ hơn Brozơ, dễ chế hóa cơ học và bền hơn đối với các
hóa chất. Đồng thau chứa thêm nhôm có màu vàng dùng làm huy hiệu, đồ mỹ
nghệ.
Do có tính chất dẫn điện tốt và chịu ăn mòn, đồng là kim loại được
dùng chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế tạo nồi
hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu.

Nhiều hợp chất của đồng có khả năng tạo màu. Đồng (II) oxit được
dùng để tạo màu lục cho thủy tinh và men. Thủy tinh chứa keo đồng có màu
đỏ thắm. Từ các muối đồng chế tạo ra một lượng lớn sơn vô cơ có màu sắc
khác nhau: Lục, xanh, nâu, tím, đen…
Trên thế giới những nước sản xuất đồng là Chilê, Mỹ, Nga, Australia
và Trung Quốc.
Nước ta có các mỏ đồng lớn ở Bản Phúc (Sơn La), Sinh Quyền (Lào
Cai) có thành phần khoáng vật chủ yếu là cancopyrit, manhetit, pirotin….

Nguyễn Thị Phượng

17

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.1.3. Tác dụng hóa sinh của đồng.
Đồng đóng vai trò quan trọng đối với nhiều loại thực vật và động vật.
Đồng tác dụng đến nhiều chức năng cơ bản và một phần cấu thành nên các
enzym quan trọng trong cơ thể. Nó tham gia vào các hoạt động: Sản xuất
hồng cầu, bạch cầu, sinh tổng hợp elastin và myelyn, tổng hợp nhiều hormon
(catecholamin, tuyến giáp, corticoid…), tổng hợp nhiều sắc tố….Như vậy, đối
với cơ thể, đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết. Mỗi ngày, cơ thể người
cần tiếp nhận 1 - 3 mg đồng từ các nguồn thức ăn (trong các loại thức ăn thì
sữa có chứa nhiều đồng). Nếu cơ thể bị thiếu đồng thì quá trình tái tạo
hemoglobin giảm, gây bệnh thiếu máu, ảnh hưởng đến sự phát triển, đặc biệt

đối với trẻ em. Ở trẻ sơ sinh và đang bú mẹ, nếu thiếu đồng dẫn đến thiếu
máu và thiếu bạch cầu trung tính. Tuy nhiên, nếu hàm lượng đồng vượt quá
mức cho phép, đồng lại có thể gây ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe. Sự thừa
đồng trong cơ thể làm suy yếu gan và cũng gây hiện tượng thiếu máu.
Đối với người, 10 g đồng/1kg thể trọng đã gây tử vong; 60 - 100
mg/1kg gây buồn nôn. Việc sử dụng nước có nồng độ đồng vượt quá giới hạn
cho phép trong nhiều năm có thể gây ra những bệnh về gan và thận.
Khi cơ thể người hấp thụ một lượng đồng khá lớn sẽ có biểu hiện bệnh
Wilson. Đây là bệnh do đồng được tích tụ nhiều trong gan, não, da, gây bệnh
đãng trí, thần kinh. Ngoài ra, những người làm công việc thường xuyên tiếp
xúc với đồng dễ gây bệnh ung thư phổi.
Đối với thực vật, đồng cũng là một nguyên tố cần thiết cho sự phát
triển của cây trồng. Nhiều loại cây, nếu được thêm một lượng thích hợp các
hợp chất của đồng thì năng suất thu hoạch sẽ tăng lên. Nhưng mặt khác, trong
một số trường hợp thì nó lại là một nhân tố gây độc khi nồng độ đồng trong
nước tưới đến 0,4 mg/l. Nước tưới nông nghiệp được quy định mức an toàn là
0,2 mg/l.

Nguyễn Thị Phượng

18

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Đồng rất độc đối với cá, đặc biệt khi có thêm các kim loại khác như

kẽm, cadimi và thủy ngân. Trong nước có 0,002 mg Cu/l đã có 50% cá bị
chết. Mức độ độc hại của các kim loại nặng như kẽm, cadimi, chì và đồng tới
đời sống của sinh vật trong nước được xếp theo thứ tự sau: Cu >Pb >Cd >Zn.
Bảng 3: Giá trị giới hạn cho phép của đồng trong một số đối tượng khác
nhau.
Đối tƣợng

Giới hạn cho phép (mg/l)
VN

EU

USA

WHO

0,1

0.01

1

0.1

Dùng làm nguồn nước cấp

0,1

-

-

-

Dùng cho mục đích khác

1

-

-

-

Nước ngầm

1

-

-

-

Nước sinh hoạt
Nước mặt

Nước biển

Bãi tắm

0,02

-

-

-

và ven bờ

Nuôi thủy sản

0,01

-

-

-

Các nơi khác

0,02

-

-

-

Nước thải

Có thể đổ vào các vực nước

0,2

-

-

-

công

dùng làm nguồn nước cấp

nghiệp

Chỉ được đổ vào các vực nước

1

-

-

-

5

-

-

-

dùng cho mục đích khác
Chỉ được phép đổ vào các nơi
quy định
1.1.4. Tính chất chung của các hợp chất của đồng.
1.1.4.1. Tính chất axit, bazơ.
Trong dung dịch nước ion Cu2+ có màu xanh lục, dung dịch có phản
ứng axit:
Cu2+ + H2O

Nguyễn Thị Phượng

Cu(OH)+ + H+

19

*

β1 = 10-8

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Cu2+ + 2H2O

Khóa luận tốt nghiệp
Cu(OH)2 + 2H+

*

β2 = 10-6,8

Dung dịch Cu2+ 10-2M có pH = 5.
Khi kiềm hóa dung dịch:
2Cu2+ + SO4 2- + 2OH−

Cu2(OH)2SO4

Cu2(OH)2SO4 + 2OH−

2Cu(OH)2 + SO4 2−

to

2Cu(OH)2 → CuO + 2H2O
Trong dung dịch kiềm rất mạnh:
Cu(OH)2 + 2OH−

[Cu(OH)4]2−

Màu xanh nhạt
Đồng (I) hyđroxit tách ra ngay từ dung dịch axit và chuyển nhanh
thành Cu2O. Trong dung dịch CuOH tự oxy hóa - khử thành Cu2+, Cu.

2CuOH↓ + 2H+

Cu2+ + Cu↓ + 2H2O
Màu xanh nhạt

1.1.4.2. Tính chất tạo phức.
Các phức chất Cu (I) với Cl−, NH3, CN−, S2O32− đều không màu.
Phức chất của Cu (I) với NH3 tương đối bền (lgβ1 = 5,9; lgβ2 = 10,36).
Phức chất của Cu (I) với CN− rất bền (lgβ2 = 24; lgβ3 = 28,6;
lgβ4 = 30,3) đến mức các muối sunfat của Cu (I) không thể kết tủa khi có CN −
dư.
Các phức của Cu2+ và các phối tử khác thường có màu đặc trưng
(xanh, vàng, nâu).
Phức Cu2+ với NH3 màu xanh đậm, thường dùng để phát hiện Cu2+ khi
nồng độ không quá bé, tuy vậy độ bền của phức không quá lớn.
Các phức tương đối bền của Cu2+: Phức với CN− (lgβ4 = 25), SCN−
(lgβ4 = 6,5), EDTA (lgβ = 18,8).
Các phức với CN−, Br−, F−, CH3COO−… ít bền.

Nguyễn Thị Phượng

20

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.1.4.3. Tính chất oxy hóa - khử.
Cu+ + e

Cu

Eo = 0,52V

Cu2+ + e

Cu+

Eo = 0,153V

Cu2+ + 2e

Eo = 0,34V

Cu

Như vậy, Cu+ không bền: 2Cu+

Cu2+ + Cu

lgK = 6

Ion Cu2+ bị khử thành Cu bởi nhiều chất khử: Al, Fe, Zn, Cd….
Một số chất khử được Cu2+ do sản phẩm khử là Cu (I) tạo hợp chất ít
tan hoặc phức bền:
2Cu2+ + 5I−

2CuI + I3−

2Cu2+ + 4CN−

2Cu(CN)2

lgK = 11
lgK = 71,8

1.1.4.4. Các hợp chất ít tan.
Các muối Cu (I) ít tan, màu trắng: CuCN, CuI, CuSCN, CuCl; đặc biệt
Cu2S màu đen, rất ít tan, kết tủa được từ dung dịch axit và tan trong HCl đặc.
Nhiều muối Cu2+ ít tan (cacbonat, oxalat, cromat, photphat, iodat,
sunphat, feroxianua,…).
Cu2[Fe(CN)6] (lgKs = 15,9) màu đỏ nâu, ít tan trong axit loãng và
được coi là một tính chất đặc trưng của Cu2+:
2Cu2+ + Fe(CN)64ˉ → Cu2[Fe(CN)6]
CuS màu đen (lgKs = - 35,2) tan ít trong HCl đặc, trong HCl 1M tan
rất ít.
CuS + 2H+ + 4Cl−

CuCl42− + H2S

lgK = 9,68

CuS dễ tan trong HNO3 khi đun nóng.
3CuS + 2NO3− + 8H+

3Cu2+ + 3S + 2NO + 4H2O

1.1.4.5. Các phản ứng phát hiện ion Cu2+.
▪ Amoniac: Tạo với Cu2+ phức amin màu xanh đậm, bền (trong
khoảng 6 tuần lễ) rất đặc trưng: Cu2+ + 4NH3 → Cu(NH3)42+

Nguyễn Thị Phượng

21

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Phổ hấp thụ cực đại của phức tại λ = 620 nm. Hệ số hấp thụ phân tử

ε620 = 1,2.102, độ nhạy vào khoảng 10-3 ion gam/l.
Phản ứng này cũng được dùng định lượng Cu2+; các ion Ni2+, Co2+ tạo
phức màu với NH3 gây cản trở phản ứng này.
▪ K4[Fe(CN)6]: Tạo được kết tủa Cu2[Fe(CN)6] màu nâu:
2Cu2+ + Fe(CN)64ˉ → Cu2[Fe(CN)6]
Phản ứng này phải thực hiện ở pH < 7. Kết tủa Cu2[Fe(CN)6] bị NaOH
phân hủy thành hyđroxit:
Cu2[Fe(CN)6] + 4NaOH → 2Cu(OH)2 + Na4[Fe(CN)6]
Khi axit hóa dung dịch thì phức bị phân hủy. Các chất tạo phức như
NH3, CN− cản trở phản ứng.
▪ Amoni mecurithioxianat (NH4)2[Hg(SCN)4] tạo với ion Cu2+ kết tủa
xanh ve Cu[Hg(SCN)4]:
Cu2+ + (NH4)2[Hg(SCN)4] → Cu[Hg(SCN)4] + 2NH4+

Khi có mặt các ion khác (Ni2+, Zn2+, Cd2+, Co2+, Mn2+) sẽ tạo thành
các tinh thể hỗn tạp có màu sắc thay đổi tùy theo quan hệ nồng độ Cu 2+ với
các ion đó.
1.1.5. Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng đồng ở nồng độ thấp.
1.1.5.1. Các phương pháp phân tích hóa học.
a. Phương pháp phân tích trọng lượng.
Phương pháp này dựa trên sự kết tủa định lượng của chất cần phân
tích với loại thuốc thử thích hợp. Kết tủa được tạo thành bắt đầu từ việc cân
chính xác một lượng mẫu (nếu là rắn) rồi chuyển về dạng dung dịch. Còn nếu
mẫu ở dạng dung dịch thì lấy một thể tích chính xác rồi cho kết tủa. Kết tủa sẽ
được lọc, rửa, sấy khô hoặc nung tới khối lượng không đổi ở nhiệt độ thích
hợp rồi cân. Từ khối lượng đó có thể tính lượng chất cần xác định.

Nguyễn Thị Phượng

22

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Mặc dù đây là phương pháp đơn giản nhưng dễ mắc sai số trong quá
trình cân và phải trừ các nguyên tố cùng kết tủa với thuốc thử. Mặt khác, phải
khống chế pH để giữ bền các kết tủa.
Do đó, phương pháp này chỉ sử dụng khi phân tích một lượng lớn chất
cần phân tích.
b. Phương pháp phân tích thể tích.

Đây là một trong những phương pháp phân tích hóa học hay được sử
dụng để xác định nhanh, đơn giản các chất. Tuy nhiên, phương pháp có độ
chọn lọc thấp và có thể sai số do sử dụng chất chỉ thị không thích hợp hoặc do
kỹ thuật chuẩn độ gây ra…
Có thể xác định theo hai phương pháp là: Chuẩn độ tạo phức và chuẩn
độ oxy hóa - khử:
▪ Chuẩn độ tạo phức: Dùng EDTA chỉ thị murexit, môi trường đệm
amoniac (pH = 8), tốt hơn dùng dung dịch NH3 đặc (pH = 11). Phản ứng kết
thúc khi dung dịch chuyển từ màu vàng (cỏ úa) sang màu tím.
Trước chuẩn độ:
Cu2+ + 4NH3

[Cu(NH3)4]2+
xanh đậm

H5In + NH3
[Cu(NH3)4]2+ + H4In−

H4In− + NH4+
Cu(H2In)− + 2NH4+ + 2NH3

xanh

vàng

Khi chuẩn độ:
[Cu(NH3)4]2+ + H2Y2−
Cu(H2In)− + H2Y2ˉ
vàng

Nguyễn Thị Phượng

CuY2− + 2NH4+ + 2NH3
CuY2− + H4In−
tím

23

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

▪ Chẩn độ oxy hóa - khử: Dùng Cu2+ oxy hóa I− trong môi trường
CH3COOH, rồi chuẩn độ I2 thoát ra bằng dung dịch Na2S2O3 đã biết trước
nồng độ (phương pháp oxy hóa - khử iot - thiosunfat ).
Trước chuẩn độ:
2Cu2+ + 5I−

2CuI↓ + I3−

Khi chuẩn độ:
I3− + 2S2O32−

S4O62− + 3I−

Chú ý: Với phương pháp này, ta nên dùng dư dung dịch KI, thêm
Na2CO3 để trong bóng tối 5 - 10 phút hoặc che các ion kim loại cản trở tùy

từng trường hợp.
1.1.5.2. Các phương pháp phân tích công cụ.
a. Phương pháp điện hóa.
▪ Phương pháp cực phổ.
Phương pháp cực phổ là phương pháp dựa trên sự khử các ion kim
loại, xảy ra trên điện cực ở các thế khác nhau (catot Hg hoặc trên catot khác),
nhờ việc theo dõi sự biến đổi giữa cường độ dòng điện và thế trong quá trình
điện phân khi chất phân tích chuyển đến điện cực chỉ bằng khuếch tán. Tín
hiệu thu được (cường độ dòng điện phân) sẽ cho kết quả phân tích định lượng
vì cường độ dòng có quan hệ với nồng độ chất phản ứng điện cực.
Với phương pháp này, ta có thể dùng dung môi nước hoặc khác nước.
Khoảng tối ưu của nồng độ cho phép đo cực phổ là 10 -2 ÷ 10-4M. Các dạng
khác nhau của phép đo cực phổ có thể cho phép xác định các nồng độ ở mức
n.10-3 µg/ml. Thể tích có thể tiến hành phân tích dung dịch là 1 ÷ 2 ml, thậm
chí trong một giọt dung dịch (ứng với sự xác định lượng chất từ một vài
miligam đến vài nanogam). Sai số tương đối từ 2 ÷ 3% (so với các phương
pháp khác). Nói chung, đây là phương pháp có thể dùng rộng rãi, xác định

Nguyễn Thị Phượng

24

Lớp: K34 - CN Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

định tính và định lượng nhiều chất với độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc

cao một cách nhanh chóng, kinh tế.
Việc phân tích định lượng theo phương pháp này dựa theo phương
trình:
Id = 607.n.D1/2.m2/3.t1/6.C
Trong đó:
Id là cường độ dòng khuếch tán giới hạn (µA).
n là số electron tham gia phản ứng điện cực.
D là hệ số khuếch tán (cm2/s).
m là tốc độ chảy của giọt Hg (mg/s).
t là chu kỳ giọt (s).
C là nồng độ chất phân tích (mM).
Trong cùng một điều kiện thí nghiệm thì 607.n.D1/2.m2/3.t1/6 = K, do
đó:
Id = K.C
Phương trình trên là cơ sở của phép phân tích cực phổ.
Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là thiết bị tương đối đơn giản
mà có thể phân tích nhanh nhạy, chính xác hàng loạt hợp chất vô cơ và hữu
cơ mà không cần tách riêng chúng khỏi thành phần hỗn hợp.
Khi tiến hành phương pháp cực phổ định lượng dùng điện cực giọt
Hg, cần chú ý đến các yếu tố: Nền cực phổ (chất điện ly trơ), nhiệt độ của
dung dịch, hằng số mao quản của điện cực (chiều cao và tiết diện), dùng khí
trơ để đuổi oxy…
Để xác định đồng dùng nền NH3, pyriđin, thioxianat và HCl đặc hoặc
nền NH3 2M – NH4Cl 2M.
▪ Phương pháp Von – Ampe.

Nguyễn Thị Phượng

25

Lớp: K34 - CN Hóa