1
Khoa công nghệ hóa học
Môn: Cơ sở lí thuyết các hợp chất phức

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA Bi VỚI XILEN DA
CAM (XO)
BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG
GVHD : Nguyễn Quốc Thắng
Mã lớp HP: 210420801
SVTT: Hoàng Thị Thu Thảo
MSSV: 12031041
2
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài tiểu luận này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường đại
học công nghiệp thành phố hồ chí minh đã luôn quan tâm tạo điều kiện cơ sở vật chất, cũng như công tác
đào tạ giảng dạy để em có điều kiện học tập tốt.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Công nghệ hóa đã tạo cơ hội và điều kiện để em có cơ hội học
tập tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích. Và em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Thắng đã
hướng dẫn tận tình để em hoàn thành bài tiểu luận này.
Thông qua nghiên cứu, tìm hiểu và làm bài tiểu luận đã giúp em hiểu thêm nhiều kiến thức mới về
ứng dụng của việc tạo phức giữa thuốc thử hữu cơ và kim loại trong phân tích.
Mặc dù đã cố gắng hết sức hoàn thành bài tiểu luận theo hướng hoàn chỉnh nhất nhưng vì còn
chưa có kiến thức chuyên môn sâu rộng cũng như tầm nhìn còn hạn chế nên bài tiểu luận của em sẽ không
tránh khỏi những thiếu xót, vì vậy rất mong nhận được sự cảm thông và ý kiến đóng góp của thầy, các bạn
và những người quan tâm.
Em xin chân thành cảm ơn!
3
MỤC LỤC
MỞ
Đ
ẦU

1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut……
7
1.1.2. Tính chất của Bitmut
……… 7
1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác định Bitmut …
10
1.1.4. Một số ứng dụng của Bitmut…….
14
1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng …….

15
1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO)
15
1.2.2. Khả năng tạo phức của
XO

16
1.2.3. Ứng dụng của
XO

16
4
PHẦN
2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất ………

18
2.2. Kĩ thuật thực nghiệm


)

30
3.5. Phương trình đường chuẩn của phức
B
i
(III)-XO32
KẾT LUẬN ……………………………………………………………………………… 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.
35
5
Mở đầu
1. Lí do chọn đề tài
Bitmut là nguyên tố tương đối phổ biến trong tự nhiên (chiếm 2.10
-6
% các
nguyên tố trong vỏ trái đất). Ngày nay, Bitmut được 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, …
đ
ặc
biệt trong những năm đầu thập niên 90, các nghiên cứu đã đánh giá Bitmut có
thể thay thế được chì trong nhiều ứng dụng vì tính không độc hại của nó.
đ
ây
chính là

Bi(III)- XO.
3.
Đối
tượng nghiên cứu: phức Bi(III)- XO
4. Phương pháp nghiên
c
ứ
u
- Nghiên cứu giáo trình
- Tự nghiên cứu
PHẦN 1
GIỚI THIỆU VỀ BIMUT
VÀ XILEN DA CAM
1.1. Sơ lược về nguyên tố Bitmut
1.1.1. Vị trí cấu tạo và trạng thái tự nhiên của Bitmut
Bitmut là kim loại thuộc nhóm VA, chu kì 6 trong bảng hệ thống tuần
hoàn
Kí hiệu: Bi
Z =83
Phân loại
kim loại yếu
Khối lượng nguyên tử 208,98040 đ.v.C
Bán kính nguyên tử (calc.) 160 pm
Bán kính cộng hoá trị
146 pm
Cấu hình electron
[Xe]4 f
14
5 d
10

4
, I
5
có giá trị rất lớn nên dễ dàng bức 3e ra khỏi nguyên tử,
do đó 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 khoáng vật
sunfua (Bi
2
S
3
). Ngoài ra nó thường nằm lẫn trong khoáng vật với các kim loại khác.
1.1.2. Tính chất của Bitmut
- Tính chất vật lý
Bitmut giòn, 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 hoàn như Chì, Tali và Antimon.
Thông thường, nó cũng được coi là nguyên tố có đồng vị ổn định nặng nhất, nhưng
hiện nay người ta đã biết rằng điều này không hoàn toàn đúng. Không 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 2000
0
C, trong phân tử Bitmut
có cân bằng:
Bi
4
2Bi

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
Nnnn
đ
ộ
âm điện
2,02 (
thang Pauling
)
Nhiệt dung riêng
25,52
J
/
(kg
·
K)
đ

, H
2
SO
4
loãng, bị thụ động trong
HNO
3
đặc:
Bi + HNO
3
→ Bi(NO
3
)
3
+ NO + H
2
O
2Bi + 6H
2
SO
4
→ Bi
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H

3
+ NO + 2H
2
O
1.1.3. Khả năng tạo phức và một số phương pháp xác định Bitmut
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:
Ion
pH
tu
max
(nm)
.10
4
lg
Bi:R
Bi
3+
3,0 4,0
530
1,54 0,04
1 : 1
6,0 6,5
540
2,98 0,10
1 : 2
2,8 4,0
520
0,78 0,10

ng
Xuân Thư, Lisicki N.M và các cộng sự, Bimut có khả năng tạo phức màu da
cam với iotdua ở
max
= 460 nm ,trong môi trường H
2
SO
4
0,5M.
Zhang .G với các cộng sự đã sử dụng phản ứng màu với iotdua và phản ứng tạo
phức liên hợp giữa ion Bi
3+
- I
-
với các phẩm nhuộm chứa Nitơ hay Bi
3+
- I
-
-
Rodamine- 6G hay khi có mặt chất hoạt động bề mặt như gomarabic. Phức tạo thành
có hệ số hấp thụ phân tử gam = 6,9.10
5
l.mol
-1
.cm
-1
ở
max
= 560 nm hoặc rượu
polivinylic, phức tạo thành có hệ số hấp thụ phân tử = 6,9.10

cation khác bằng phương pháp trắc quang, chiếc trắc quang hay chuẩn độ 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- (2-
pyridylazo)- 2 Napthol (PAN) theo tỉ lệ 1 : 1 trong môi trường HNO
3
pH = 3,2 ÷ 3,6 có
hệ số hấp thụ phân tử = 1,37.10
4
l.mol
-1
.cm
-1
ở
max
= 560 nm.
Subrahmnyam và các cộng sự, đã nghiên cứu khả năng chiếc phức PAN- Bi(III)-
SCN bằng dung môi metyl isobutyl xeton trong môi trường HNO
3
0,02M phức cho
màu bền trong 15 giờ, hệ số hấp thụ phân tử = 1,88.10
4
l.mol
-1
.cm
-1
ở
max
= 560 nm.
Có thể xác định được từ lượng lớn các ion cản, nhưng không xác định được khi có mặt

còn 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
= 5,13.10
4
l.mol
-1
.cm
-1
ở
max
= 540 nm.
* Khả năng tạo phức với nhóm hợp chất triphenyl metan
Bitmut tạo phức màu đỏ 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 HNO
3
ở pH = 1 ÷ 3, phức màu hồng với oxihidroquinon-
sunfophtalein ở pH = 2,4 ÷ 3,0
Khả năng tạo phức của Bitmut với các hợp chất phtalein cũng đã được nghiên
cứu. Bitmut tạo phức màu xanh với Gallein (4, 5- dioifluoretxein) hay màu đỏ vàng với
2, 7- dioxifluoretxein trong môi 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
max

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 toàn 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 độ âm điện cao nhất), vật
chuyên chở các nhiên liệu U
235
hay U
233
cho các lò phản ứng hạt nhân.
Bitmut cũng được dùng trong các que hàn. Một thực tế là Bitmut và nhiều hợp
kim của nó giãn nở ra khi chúng đông 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 đôi khi được dùng trong sản xuất các viên đạn. Ưu thế của nó so với chì là
nó không độc, vì thế nó là hợp pháp tại Anh để săn bắn các loại chim vùng đầm lầy.
Những năm đầu thập niên 1990, các nghiên cứu bắt đầu đánh giá Bitmut là sự
thay thế không độc hại cho chì trong nhiều ứng dụng: dùng trong các thiết bị chế biến
thực phẩm, một thành phần trong đồng đỏ, 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 bôi trơn. vật liệu
nặng thay chì trong các chì lưới của lưới đánh cá.
1.2. Thuốc thử Xilen da cam (XO) và ứng dụng
1.2.1. Tính chất của Xilen da cam (XO)
Xilen da cam (XO) được tổng hợp đầu tiên vào năm 1956, có công thức nguyên là
C
31
H
32
O
13

6,4;
pK
5
= 10,46; pK
6
= 12,8)
Trong dung dịch nước màu XO thay đổi:
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
Nồng độ càng cao, pH càng lớn thì cường độ màu càng lớn. Sự thay đổi màu sắc
của XO được 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, được 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 60
0
C đến 80
0
C 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),…

HNO
3
HNO
3
HNO
3
đ
ệm
axetat
đ
ệm
axetat
đ
ệm
axetat
đ
ệm
axetat
đ
ệm
axetat
đ
ỏ
- vàng
Tím – xanh
đ
ỏ
- vàng
đ
ỏ

4
l.mol
-1
.cm
-1
, phương pháp được áp dụng để định lượng Zn
2+
có độ
đúng phù hợp, độ lệch chuẩn tương đối tốt (<2%).
XO là một trong những chất chỉ thị màu kim loại đầy hứa hẹn nó đã được nhiều
tác giả sử dụng trong nhiều công trình nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên độ 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.
PHẦN 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C
Ứ
U
2.1. Các phương pháp nghiên cứu phức chất
2.1.1. Các phương pháp trắc quang xác định thành phần của
ph
ứ
c
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 độ thành phần kia cố định.
- Cách tiến hành:
Với phản ứng tạo phức:
m M
n +
+ n R

Phức không bền
x
C /C
(C /C )
R M M R
Hình 2.1.
đ
ồ
thị biểu diễn sự phụ thuộc A vào C
R
/C
M
(C
M
/C
R
)
Ta có: x = C
R
/C
M
= n/m hay x = C
M
/C
R
= m/n
2.1.1.2. Phương pháp đồng phân tử gam
- Nguyên tắc: phương pháp dựa trên việc xác định tỉ số các nồng độ đồng phân tử
của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất cực đại của phức tạo thành.
- Cách tiến hành:

) hoặc A = f(C
M
/C
R
)
A
Phức bền
Phức kém bền
x
V
M
/(V
M
+V
R
)
Hình 2.2.
đ
ồ
thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ A vào V
M
/(V
R
+V
M
)
2.1.1.3. Phương pháp hiệu suất tương đối ( Staric- Barbanel)
- Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên phương trình tổng đại 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 đại của các nồng độ sản phẩm phản

n

1
- Cách tiến hành:
+ Chuẩn bị hai dãy dung dịch
Dãy 1: C
M
= const,C
R
thay đổi
Dãy 2: C
R
= const, C
M
thay đổi
+
đ
o
mật độ quang của các dung dịch đã chuẩn bị và xác định độ lệch mật độ
quang ra khỏi cộng tính (nếu ở bước sóng đã chọn không có cấu tử nào của hệ ngoài
phức hấp thụ ánh sáng thì A =A
hh
)
+ Tìm A
gh
: giá trị cực đại A tương ứng với các giá trị giới hạn của nồng độ của
phức tạo được)
C

Kgh

A
gh
= const m
1
1-
A
A
gh
C

K
v
à
C

K
(hoặc
A
và
A
) ở C
= const
C
M
C
gh
C
M
A
gh

A
gh
m 1
m n 1
(ở C
R
= const và
A
= max)
C
M
C
K
(
A
)
C
R
C
R
M
3
R
2
MR
2
MR
3
M
2

- Khi xác định thành phần của phức M
m
R ta chỉ xây dựng đường cong thực
nghiệm hiệu
suất tương đối
biểu diễn sự
phụ thuộc
A
vào
A
ở C
= const, lúc đó
n
1
1-
A A
gh
M
(ở
A
= max)
C
R
C
R
A
gh
- Khi xác định thành phần phức M
m
R thì tương tự ta dùng đường cong hiệu suất

- Các loại bình định mức, bình tam giác, pipet, ….
2.2.2. Hóa
ch
ấ
t:
- HNO
3
65%
- Dung dịch NH
3
loãng
- NaOH
- KNO
3
để điều chỉnh lực ion µ = 0,1.
- Bi(NO
3
)
3
- XO
2.2.3. Cách tiến hành thí nghiệm
Pha chế dung dịch gốc XO (10
-3
M)
Dung dịch XO được pha từ dạng muối loại PA Trung Quốc. Cân chính xác một
lượng thuốc thử XO (C
31
H
28
O