TRƯỜNG ĐẠI HỌC su' PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC

PHẠM THỊ THƠ

NGHIÊN CỨU Sự TẠO PHỨC
CỦA Ni 2+ YỚI MUREXIT (MUR) B ẰNG
PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Hóa học phân tích

Người hướng dẫn khoa học ThS.
NGUYỄN THỊ HUYỀN

Hà Nội-2015


LỜI CĂM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Thị Huyền đã tận tình chỉ
bảo, hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trung tâm Khoa học & Công nghệ
Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên trong cùng nhóm làm khóa luận đã
cùng trao đổi, đóng góp những ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành khóa luận này.
Hà Nội, ngày 08 thảng 5 năm 2015 Sinh viên
Phạm Thị Thơ


MỤC LỤC


nhiều. Một trong những hướng giải quyết tốt nhiệm vụ này là sử dụng phức chất. Nó
giúp ta phát hiện ra ion kim loại khi chúng tồn tại ở nồng độ nhỏ. Chính vì vậy, trong
khóa luận này tôi chọn đề tài: Nghiên cún sự tạo phức của Ni(II) vói Murexit bằng
phương pháp trắc quang.

4


Đe tiến hành đề tài, tôi nghiên cứu sự tạo phức của Ni(II) với thuốc thử Murexit
trong dung dịch nước, nhằm xác định: bước sóng tối ưu(^tư) của phức Ni(II)-MUR,
các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo phức (pH, các ion cản trở), khảo sát khoảng nồng độ
tuân theo định luật Beer, xác định thành phần và hệ số hấp thụ phân tử (s) của phức
Ni(II)-MUR.
Đe tài này chỉ nghiên cứu sự tạo phức của Ni(II) với
thuốc thử Murexit nhưng nó là rất cần thiết để xác định
Ni(II) và có thể nghiên cún tương tự với các nguyên tố
khác, giúp chúng ta có cơ hội tiếp cận với những phương
pháp hóa lý hiện đại.
CHƯƠNG 1. TỐNG QUAN
1.1.Niken
1.1.1.

Giói thiệu chung về Niken

Ngay từ đầu thế kỷ XIX, niken đã được coi là một kim loại quý. Việc khai thác
niken gặp những khó khăn lớn, và số niken ít ỏi sản xuất được đã lọt vào tay những
người thợ kim hoàn tân thời.
Con người đã biết đến niken từ nhiều thế kỷ truớc. Chẳng hạn, ngay từ thế kỷ
thứ II trước công nguyên, người Trung Hoa cổ đại đã nấu luyện được thứ họp kim của
niken với đồng và kẽm, gọi là “bạch đồng”, được nhiều nước ưa chuộng: Nó cũng


kim Ni là chịu được NƯỚC mặn và nhiệt độ đến 1000°c.
Trong bảng tuần hoàn của Mendeleev, Ni là nguyên tố d thuộc nhóm VIII B,
chu kì 4.
STT: 28
Khối lượng nguyên tử: 58,71
Cấu hình e hóa trị: 3d84s2 Bán
kính nguyên tử (A0): 1,24 BÁN
KÍNH ION

M2+ (A0): 0,74

Năng lượng ion hóa (eV): I| = 7,5; h = 16,4; I3 = 35,16 Thế
điện cực chuẩn: £(№2+/№) - -0,23
1.1.2.

Tính chất yật lý

Niken có hai dạng thù hình: Ni a lục phương bền ở 250°c. Niken là kim loại có ánh kim, màu trắng bạc, tương đối

6


mềm, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi và có từ tính: Ni bị nam châm hút và dưới tác dụng của
dòng điện Ni trở thành nam châm (nguyên nhân của tính từ không phải là chỉ ở
nguyên tử hay ion mà chủ yếu ở mạng lưới tinh thế của chất).
Các hằng số vật lý của Ni:
Nhiệt độ nóng chảy (°C): 1453
Nhiệt độ sôi (°C): 3185

tan nhanh trong HNO3 loãng.

1.1.4.

Trạng thái tự nhỉên

Trong tự nhiên khoáng vật quan trọng của Ni là: Nikenin-NiAs; Milerit- NiS;
Penlarit-(FeNi)9S8...và thường lẫn với những khoáng vật của Zn, Cu, Fe.
Các nước giàu quặng Niken là: Cuba, Nga, Indonexia, Canada, Philipin, Australia.
Trong vỏ trái đất, hàm lượng niken chưa đến một phần vạn.
Khác hẳn trái đất, nơi mà chỉ gặp niken cùng với các nguyên tố khác, trên nhiều
thiên thể lại có niken nguyên chất.Niken vũ trụ đã rơi xuống hành tinh chúng ta với số
lượng khá lớn. Theo ước tính của các nhà bác học, mỗi năm, cứ một kilômet vuông
trên đại dương có đến 250 gam niken rơi xuống ở dạng thiên thạch. Tưởng chừng như
vậy cũng không nhiều nhặn gì. Nhưng chính đại dương lại có diện tích rất lớn, nên
lượng niken tích lũy được cũng rất lớn. Những số liệu mới nhất do các vệ tinh nhân
tạo thu thập được đã cho biết rằng, khí quyển trái đất hàng năm thu hút hon một triệu
tấn bụi vũ trụ (ngoài ra, trong thời gian xảy ra các trận “mưa rào” thiên thạch, “lớp
bụi” này tăng lên hàng trăm lần), mà như chúng ta đều biết, hàm lượng niken trong
bụi đó rất cao.
Trong thiên thạch đá có 0,145% Ni (nguyên tử), trong thiên thạch sắt có 8,5%
Ni. Trong nước biển chứa 0,002mg Ni 2+/lit, trong mẫu đá ở mặt trăng có 2.10'4G/LG
mẫu đá...
1.1.5.

Một số họp chất quan trọng của Niken

1.1.5.1.

Niken oxit

N1CI2: Ket tinh dạng N1CI2.6H2O dễ tan trong nước, rượu có màu hung vàng,
được điều chế trực tiếp từ các đơn chất.
NiS: Màu đen, dễ tan trong các axit vô cơ loãng.

N1 SO4 : Màu vàng chanh, bền với nhiệt, thủy phân ở 84°c dễ hút ẩm, dễ tan
trong nước. Ket tinh từ dung dịch nước dạng N 1SO4.7H2O màu lục bền trong không
khí, có khả năng tác dụng với kim loại kiềm và amoni tạo muối kép.
№(N03)2: Được điều chế bằng cách hòa tan Ni, N1 CO3 trong dung dịch HNO3.
Kết tinh Ni(NƠ3)2.6H20 màu lam ngọc bích. №(N 03)2 dễ chảy rũa trong không khí
ẩm bị phân hủy ở 300°c.
N1CO3: Ket tinh dạng Ni(C03)2.6H20 màu hồng nhạt, được điều chế bằng cách
cho NaHCƠ3tác dụng với N1CI2:

NiCỈ 2 + 2NaHC0 3 -> NiCO ì i +2NaCl + C0 2 T +H 2 0
Ni(CN)2i Ket tủa màu xanh sáng, điều chế bằng cách cho KCN tác dụng với
muối Ni2+, nếu dư KCN tạo phức chất màu vàng K 2[Ni(CN)4]2' chuyển thành màu đỏ
tạo [Ni(CN)6]4+:
K2[Ni(CN)J + 2KCN -> K4[Ni(CN)6]

1


[Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích (Phần II)- Các phản úng ion trong
dung dịch nước, trang 109-113].
1.1.6.

ứng dụng của Niken và họp chất của Niken

Khoảng 80% Ni được luyện từ quặng CuS-NiS, ngoài Cu, Ni còn có chứa Co,
Au, Pt...dùng để sản xuất thép đặc biệt có tính chất ưu việt, độ bền cơ học cao, chịu

với chất béo. Rồi họ lại thử pha thêm nhiều chất khác nữa, song đều vô hiệu. Chỉ đến
khi các nhà hóa học dùng bột niken rất mịn làm chất xúc tác thì mới đạt được mục
đích.Chất béo đông cứng điều chế bằng cách đó đã được sử dụng vào việc sản xuất
macgarin.Ngày nay, niken là một trong nhũng “nhà hoạt động” chủ yếu trong hóa học
xúc tác.
Trong số các hợp chất khác của niken, oxit của nó có một ý nghĩa công nghiệp
quan trọng.Chất này được sử dụng để sản xuất ăcquy kiềm sắt - niken mà nhà bác học
danh tiếng người Mỹ là Alva Edison phát minh ra.Loại ăcquy này tuy kém ăcquy chì
về sức điện động, nhưng lại nhẹ hơn, có tuổi thọ cao hơn và sử dụng đơn giản hơn.
NiO: Được dùng làm chất xúc tác, bột màu trong sản xuất thủy tinh và gốm (tạo
màu xanh).
Ni(S04)2: tạo muối kép (NÍỈ4)S04. N1SO4.6H2O màu xanh lục dùng làm chất mạ
niken.
№(N03)2: khi phân hủy ở 300°c tạo thành NÌ2O3 và NiO. NÌ2 O3 là chất bột
màu xám hoặc đen, do đó người ta dùng №(N 03)2 để tạo màu xám trong công nghiệp
đồ gốm.
1.1.7.

Khả năng tạo phức của Ni(II)

Ni(II) có khả năng tạo phức với nhiều chất ứng với số phối trí 4 và 6, tạo phức
kém bền với Cl\ CH3COO, F\ Tạo phức tương đối bền với NH3, oxalate, thioinat,
suníòxalixilat, pirophotphat... Tạo phức bền với CN\ EDTA....
Ni(II) tạo được các hợp chất có nội phức với nhiều thuốc thử hữu cơ như: 1,10phenatrolin, a-a dipiridin, dithizol, natri dithizol dithio cacbonat, PAN, PAR,
dimetylglioxin, nioxin, glixin naphtol, eriocrom đen T, Eriocrom đỏ B, murexit... có
màu đặc trung được dùng để xác định định tính và định lượng Ni 2+. Cụ thể là:

1
2


12,7(1:1)

[Ni(II)(phen)]BH

6,5

12,6(1:2)

(Dm
etylaxetat)
5
(Dm clorofom)
436

Ni(II)-Dietyl dithio cacbominat

3,9

Ni(II)-xilen da cam

0^6

La-Ni-Aliazin xanh da trời

550

Ni(II)-dimetyl glioxin

445



Cấu tạo và tính chất của Murexit

Công thức phân tử: C8H4O6H5.NH4

1
4


Công thức cấu tạo:

Murexit (MUR) có tên gọi là
amino purpurate,

amino axit purpurate. Khối lượng

phân tử : M=284,19

(đv.C)

MƯR là tinh thể

dạng bột màu đỏ tía, có màu xanh sáng

khi bị ánh sáng chiếu vào.

Nó không bị nóng chảy cũng như không

bị phá vỡ ở nhiệt độ dưới 300°c. Dung dịch với nước có màu đỏ tía, bị phai nhanh.
MUR tan trong nước lạnh và etylen glycol, tan nhiều trong nước nóng và không tan


0

M là ion kim loại.

■
0

NH4+

1
5


Màu của phức phụ thuộc vào pH

của dung dịch và bản chất ion kim loại.

Phức Ca2+ - MƯR , Ag+ - MUR :

màu đỏ

Phức Cu2+ - MƯR , Co2+ - MUR

, Ni2+ - MƯR ,

Zn2+ - MƯR

:


Đầu tiên ta chuẩn bị hai dãy dung dịch phức:
Dãy 1: CM = const, CR biến đổi
Dãy 2: CR = const, CM = biến đổi
Ta tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức trong hai dãy trên ở điều kiện
tối ưu. Sau đó xây dựng đồ thị phụ thuộc của mật độ quang vào tỉ số CIV[/CHOẶC
CR/CM.

Hình 1: Đồ thị xác định thành phần của phức theo phương pháp tỉ số mol.
(1) - phức bền
(2) -phức kém bền
Neu phức bền thì đồ thị thu được là hai đường thẳng cắt nhau (đường 1hình 1 ) tỉ số nồng độ Cm/Cr hoặc Cr/Cm tại điểm cắt chính là hệ số tỉ lượng của
các cấu tử tham gia phản ứng, trong đó Cm là nồng độ kim loại, Cr là nồng độ
thuốc thử. Neu phức kém bền thì đồ thị thu được là một đường cong (đường 2 -

1
7


hình 1 ) đế các định thành phần ta vẽ hai tiếp tuyến với hai nhánh của đường cong
cho cắt nhau. Điểm cắt nhau tương ứng với tỉ số mol trong phản ứng tạo phức.
[Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích lý hóa, trang 6870].
1.3.2.

Phương pháp hệ đồng phân tử

Phương pháp hệ đồng phân tử còn được gọi là phương pháp biến đổi liên tục,
dựa trên việc xác định tỉ số nồng độ của các chất tác dụng tương ứng với hiệu suất
cực đại của phức. Giả sử có phản ứng tạo phức:
mM + nR —► MmRn thì một điếm cực trị xác định
được sẽ ứng với nồng độ cực đại có thể có của phức M mRn còn vị trí trục hoành của



Phương pháp này cho
hệ số hấp thụ phân tử s và hằng

phép các định chính xác
Y



nghiệm thứ 1, theo

K.,. =

định luật tác dụng khối lượng áp dụng cho phản ứng ( 1)

ta có:

MM

X■
=

xrhq
(C,. - x i ) . [ q . ( C ị -X,]"

í , , V'


£
MRq-l-Ck ~

HR -i-Ọ'Cj
9+1

£

. HR -1-Q’Ck

Trong đó:

8HR, Ci,

AA;

Ck, AAi, AAk được
.l.q.Cị 9+

Đặt fí = .^■k ^HR-l-QCk

xác định từ thực nghiệm.

1

«.(AA, Ci
- B.AAk
= nCk
£ MRq




Cách tiến hành như sau : Đo mật độ quang của dãy dung dịch nghiên cứu theo tỉ
lệ NỒNG độ ion trung tâm và thuốc thử tăng dần, nồng độ ban đầu của các cấu tử bằng
nhau, đo ở pH, thời gian và bước sóng tối iru.

2
2


CHƯƠNG 2. THỤC NGHIỆM

2.1.Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
2.1.1.

Hóa chất

Thuốc thử Murexit loại PA Muối NÌCI2.6H2O loại PA
Muối KNO3 Muối C11SO4.5H2O Muối C0SO4.7H2O
Muối Pb(N03)2
Dung dịch HNO3 , NaOH để điều chỉnh pH Muối
MgCl2.6H20 Nước cất hai lần
2.1.2.

Dụng cụ

Pipet: 0,5ml, 2ml, 5ml, lOml
Bình định mức: 25ml, 50ml, lOOml, 250ml
Đũa thủy tinh, cốc thủy tinh, quả bóp, bình cầu tia
2.1.3.

Dung dịch Co2+1.10‘3M: Cân chính xác 0,14055g C0SO4.7H2O hòa tan bằng nước
cất hai lần và định mức đến 500ml.
Dung dịch MgChl.lO'3M: Cân chính xác 0,0203g MgƠ 2.6H20 hòa tan bằng nước
cất hai lần và định mức đến 250ml.
Dung dịch РЬ(Ж)з)2 0,1M: Cân chính xác 3,3121g Pb(N 03)2 cho vào
MỨC

BÌNH ĐỊNH

100ML RỒI AXIT HÓA BẰNG DUNG DỊCH HNO3 0,0IM CHO TAN HẾT, sau đó định

mức đến vạch, ta được dung dịch Pb2+ ОДМ.
4- Pha 250ml dung dịch Pb2+1.103M từ dung dịch Pb2+ 0,1M: Hút 2,5ml dung dịch

Pb2+ ОДМ cho vào bình định mức 250ml sau đó định mức bằng dung dịch HNO 3 0,0IM.
2.2.2.

Cách tiến hành

Dung dịch Murexit
Dùng pipet hút chính xác một thể tích MUR 10' 3 cho vào cốc, thêm chính xác dung
dịch KNO3 IM, thêm nước cất hai lần. Đặt lên máy đo pH meter, dùng dung dịch HNO3
hoặc NaOH để điều chỉnh pH cần thiết. Chuyển vào bình định mức, thêm nước cất đã

chỉnh pH để tráng điện cực và định mức tới vạch, lắc đều.
Dung dịch phức
Dung dịch phức được chuẩn bị như sau: Hút một lượng chính xác dung dịch Ni 2+
10'3 vào cốc, thêm một lượng dung dịch MUR 10 '3 cần thiết vào cốc, thêm một lượng
dung dịch KNO3 IM để cố định lực ion. Thêm nước cất 2 lần, đưa lên máy đo pH chỉnh
tói pH cần thiết nhờ dung dịch HNO3 hoặc NaOH. Tráng điện cực và định mức đến

Đường (1): Phổ hấp thụ của MUR so với nước cất

Đường (2): Phổ hấp thụ của phức Ni(II)-MUR so với nước cất
Đường (3): Phổ hấp thụ của phức Ni(II)-MƯR so với MƯR.
Từ hình ta thấy:
Có sự tạo phức giữa Ni(II)-MUR. Bước sóng hấp thụ cực đại của Ni(II)- MƯR là
476nm.

2
5