Nghiên cứu sự tạo phức đa-Ligan trong hệ ho(III) - 4- (2- pyridylazo) - rezoxin (par) - ccl3cooh bằng phương pháp trắc quang

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 12, 2002 NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐA-LIGAN TRONG HỆ Ho(III) - 4- (2- PYRIDYLAZO) - REZOXIN (PAR) - CCl3COOH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Nguyễn Đình Luyện Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế MỞ ĐẦU Trong các công trình nghiên cứu trước [1, 2], chúng tôi đã thông báo các kết quả nghiên cứu sự tạo phức đa- ligan trong các hệ nguyên tố đất hiếm (Gd3+, Nd3+) với PAR và axit tricloaxetic (CCl3COOH) bằng phương pháp trắc quang. Tiếp theo trong công trình này chúng tôi thông báo kết quả nghiên cứu sự tạo phức đối với hệ Ho(III)- PAR- CCl3COOH. THỰC NGHIỆM Dung dịch nguyên tố đất hiếm Ho(III) được điều chế từ hóa chất Ho2O3 có độ tinh khiết PA bằng cách cho tác dụng với CCl3COOH. Nồng độ của Ho(III) được xác định bằng phương pháp chuẩn độ complexon dùng dung dịch chuẩn là dietylen triamin pentaaxetic (DTPA) chỉ thị là asenazo (III). Các dung dịch loãng được pha chế từ dung dịch gốc. Các dung dịch PAR, CCl3COOH, NaOH ... cũng được điều chế từ hóa chất tinh khiết phân tích. pH của dung dịch được đo trên máy pH meter RE 357 (Thụy Sỹ). Mật độ quang của các dung dịch được đo trên máy UV. 1201 SHIMADZU (Nhật). Phức đa-ligan được điều chế bằng cách hút một thể tích chính xác dung dịch Ho3+, dung dịch PAR, CCl3 COOH và dung dịch KCl 2M để thiết lập lực ion cố định cho vào cốc. Thêm nước cất đến gần 8ml, đo PH trên máy PH meter rồi dùng KOH hoặc HNO3 để điều chỉnh PH thích hợp. Chuyển vào bình định mức 10 ml, thêm nước cất đến vạch, lắc kỹ. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Hiệu ứng tạo phức đa- ligan trong hệ Ho (III) - PAR- CCl3COOH Phổ hấp phụ electron của dung dịch PAR, phức đơn- ligan Ho3+-PAR và phức đa-ligan Ho3+- PAR- CCl3COOH được biểu diễn trên hình 1. Qua hình 1 cho thấy PAR có lmax = 415nm; khi có mặt của CCl3COOH là phối tử thứ hai thì lmax của phức chuyển từ 500nm đến 510nm và mật độ quang tăng đáng kể, phức của Ho3+- CCl3COOH không màu. Vậy đã xảy ra sự tạo phức đa-ligan Ho3+- PAR- CCl3COOH. A 1,0 0,75 0,50 0,25 (2) (3) (1) l(nm) 500 450 400 550 Hình 1: Phổ hấp phụ electron của các dung dịch màu (1): PAR ; (2): Ho3+- PAR ; (3): Ho3+- PAR- CCl3COOH 2. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian và pH Phức đa-ligan Ho3+- PAR- CCl3COOH có độ bền tương đối, mật độ quang ổn định trong thời gian 60 phút sau khi pha chế. Khoảng pH tối ưu của sự tạo phức là 9¸10. 3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ CCl3COO- Các thí nghiệm được tiến hành với CHo3+= 10- 5M; CPAR= 2.10- 5M trong các điều kiện tối ưu, còn nồng độ CCl3COO- biến đổi. Kết quả được biểu diễn trên hình 2. Qua hình 2 cho thấy, mật độ quang của phức đạt cực đại khi nồng độ CCl3COO- gấp 800 lần nồng độ Ho3+.  A 1,0 0,5 10- 2 2.10- 2 CCCl3COO- Hình 2: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Ho3+- PAR- CCl3COOH vào nồng độ CCl3COO 4. Xác định thành phần của phức Ho3+- PAR- CCl3COOH a. Xác định tỷ lệ Ho3+: PAR CPAR/CHo3+ A 1,0 0,5 2,0 3,0 0,5 1,0 Dùng phương pháp hệ đồng phân tử gam, phương pháp tỷ số mol (hình 3), phương pháp Staric- Bacbanen [3] để xác định tỷ lệ Ho3+: PAR. Kết quả thực nghiệm đều cho thấy, tỷ lệ Ho3+: PAR= 1: 2 và phức là đơn nhân. Hình 3: Xác định tỷ lệ Ho3+: PAR theo phương pháp tỷ số mol b. Xác định tỷ lệ Ho3+ : Cl3COO- Dùng phương pháp chuyển dịch cân bằng để xác định tỷ lệ Ho3+ : Cl3COO-. Kết quả được biểu diễn trên hình 4. Qua hình 4 cho thấy, tga »1, vậy tỷ lệ Ho3+ : Cl3COO- = 1:1. Như vậy, bằng các phương pháp xác định thành phần phức khác nhau, chúng tôi đã xác định được thành phần của phức đa-ligan: Ho3+: PAR: CCl3COOH = 1: 2:1 Ai Agh - Ai lg - 2,5 - 3 - 2 - 1,5 - 0,2 0,0 0,2 0,4 a lgCCCl3COO - Ai Agh - Ai Hình 4: Đồ thị phụ thuộc lg vào lgCCCl3COO - 5. Xác định hệ số hấp thụ phân tử gam và xây dựng đường chuẩn Hệ số hấp thụ phân tử gam của phức (e) được tiến hành theo phương pháp Cama [3, 4]. Kết quả thu được e = (5,11 ± 0,04).104. Đường chuẩn sau khi xử lý thống kê [5] có dạng: DA = 5,11.104.CHo3+ + 0,17 (ở đây nồng độ là mol/l) 6. Nghiên cứu cơ chế tạo phức, tính hằng số bền của phức Chúng tôi đã sử dụng phương pháp nghiên cứu cơ chế tạo phức đa- ligan [3, 6] đối với hệ Ho3+- PAR- CCl3COOH, kết quả cho thấy: dạng kim loại đi vào phức là Ho(OH)2+, thuốc thử PAR đi vào phức dạng R2- và dạng axit đi vào phức là CCl3COO-. Từ đó chúng tôi giả định sự tạo phức Ho3+- PAR- CCl3COOH có cấu trúc như sau: N N N N N N O- O O CCl3 C O Ho(OH)2+ H2O (OH -, X - ) O O- Kết quả tính hằng số không bền của phức được ghi ở bảng 1. Sau khi xử lý bằng thống kê được - lgKkb = 24,30 ± 0,15. Vậy lgb = 24,30 ± 0,15 do đó phức khá bền. pH Ck.106 [Ho(OH)2+].107 [R2- ].1012 [CCl3COO- ] Kkb.1026 - lgKkb 5,05 3,44 4,96 1,64 0,23 8,44 25,07 5,15 3,72 6,10 2,43 0,23 21,18 24,67 5,25 4,01 7,47 3,58 0,23 52,19 24,28 5,35 4,29 9,13 5,19 0,23 125,92 23,89 5,45 4,57 11,10 7,46 0,23 296,53 23,53 Bảng 1: Kết quả tính hằng số không bền của phức Ho3+- PAR- CCl3COOH KẾT LUẬN Đã nghiên cứu sự tạo phức đa-ligan trong hệ Ho3+- PAR- CCl3COOH bằng phương pháp trắc quang. Xác định được điều kiện tạo phức tối ưu, thành phần của phức, cơ chế tạo phức cũng như xác định hệ số hấp thụ phân tử gam (e), hằng số bền (b) của phức. Kết quả: Tỷ lệ Ho3+: PAR : CCl3COO- = 1: 2: 1 e = (5,11 ± 0,04).104 lgb = 24,30 ± 0,15 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Luyện, Nghiên cứu sự tạo phức đa-ligan trong hệ Gd3+- PAR- CCl3COOH bằng phương pháp trắc quang, Thông báo khoa học ĐHSP Huế, số 1 (34), tr. 115- 119 (2000). Nguyễn Đình Luyện, Nguyễn Văn Phúc, Nghiên cứu sự tạo phức đa-ligan trong hệ Nd3+- 4- (2- pyridylazo) - rezoxin (PAR) - CCl3COOH bằng phương pháp trắc quang. Tuyển tập công trình khoa học - Hội nghị khoa học phân tích hóa, lý và sinh học Việt Nam lần thứ nhất, tr. 150- 153 (2000). Hồ Viết Quý, Phức chất trong hóa học, tr. 57- 83, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội (1999). N.P. Cama. J. Analit Khimi, T5, N0 3, X 139 (1950). Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung, Các phương pháp phân tích hóa-lý, tr. 222- 224, Trường ĐHSP Hà Nội I (1991). Hồ Viết Quý, Nghiên cứu cơ chế tạo phức giữa ion kim loại và thuốc thử hữu cơ (phức đa phối), Thông báo khoa học- ĐHSP Hà Nội I, số 1, tr. 28- 30 (1992). A STUDY ON THE MULTI - LIGAND COMPLEX SYSTEM OF Ho3+- 4- (2- PYRIDYLAZO) - RESORCINOL (PAR) - CCL3COOH BY SPECTROPHOTOMETRIC METHOD Nguyen Dinh Luyen College of Pedagogy, Hue University SUMARY The multi- ligand complex formation in the system of rare earth element (Ho3+) - 4- (2- pyridylazo) - resorcinol (PAR) - tricloacetic acid (CCl3COOH) has been studied by spectrophotomatric method. The composition, mechanism of the multi- ligand complex formation have been established. The molar absorptivity and conditional stablity constant of multi- ligand complex have been determined.