Luận văn Nghiên cứu sự tạo phức màu của một số kim loại nặng với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích đánh giá môi trường

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế, khoa học kĩ thuật và công nghệ, đời sống vật chất của con người ngày càng được nâng cao thì ngược lại, môi trường sống càng trở nên ô nhiễm. Chính vì vậy mà nghiên cứu về ô nhiễm môi trường và các biện pháp bảo vệ môi trường là một việc làm rất cần thiết. Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe con người từ các nguồn: khí thải, nước thải, các chất thải rắn. Trong các loại ô nhiễm đó thì ô nhiễm kim loại nặng trong nước đóng một vai trò đáng kể. Chính vì vậy việc xác định hàm lượng kim lọai nặng trong nước để từ đó tìm biện pháp hạn chế sự ô nhiễm là rất cần thiết. Để xác định hàm lượng kim loại trong nước có nhiều phương pháp khác nhau như: trắc quang, chiết trắc quang, phổ hấp thụ nguyên tử, cực phổ Von-Ampe hoà tan. Một trong những phương pháp phân tích dùng để xác định kim loại ở nồng độ thấp là phương pháp trắc quang, một phương pháp được sử dụng nhiều vì phương pháp này tuy chưa phải hoàn toàn ưu việt nhưng xét về nhiều mặt có những ưu điểm nổi bật như: có độ lặp lại cao, độ chính xác và độ nhạy đạt yêu cầu của phép phân tích. Mặt khác, phương pháp này với các phương tiện máy móc không quá đắt, dễ bảo quản và sử dụng, cho giá thành phân tích rẻ, phù hợp yêu cầu cũng như điều kiện của các phòng thí nghiệm trong nước hiện nay. Xuất phát từ những vấn đề trên, luận văn này với mục tiêu xác định hàm lượng mangan và sắt trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang với giá thành rẻ, tiện lợi, dễ thực hiện trong các phòng thí nghiệm nhằm đóng góp, làm phong phú thêm những công trình nghiên cứu trong lĩnh vực xác định vi lượng mangan, sắt trên cả hai phương diện nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn. Từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức màu của một số kim loại nặng với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích đánh giá môi trường” Trong khuôn khổ một luận văn thạc sĩ hóa học, những nhiệm vụ cơ bản được đặt ra cho đề tài này là: 1- Nghiên cứu một cách có hệ thống sự tạo phức trong các hệ Mn(II)-PAR; Fe(III)-H2 SS -(axit sunfosalixilic) như: các điều kiện tạo phức tối ưu, thành phần phức, khoảng nồng độ tuân theo theo định luật Bia. 2- Xác định hàm lượng Mn(II) trong một số mẫu nước giếng khoan bằng phương pháp phân tích trắc quang. 3- Ứng dụng của phức đã nghiên cứu để xác định hàm lượng của Fe(III) trong nước giếng khoan bằng phương pháp phân tích trắc quang. Do điều kiện thực nghiệm và thời gian có hạn, mặc dù có nhiều cố gắng, song luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn đồng nghiệp.

pdf96 trang | Chia sẻ: ngatran | Lượt xem: 2611 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu sự tạo phức màu của một số kim loại nặng với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích đánh giá môi trường, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ----------------------------------- TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG NGHIấN CỨU SỰ TẠO PHỨC MÀU CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG VỚI THUỐC THỬ HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ----------------------------------- TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG NGHIấN CỨU SỰ TẠO PHỨC MÀU CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG VỚI THUỐC THỬ HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa phân tích Mã số : 60.44.29 Cán bộ hướng dẫn khoa học PGS.TS. TRẦN THỊ HỒNG VÂN Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang Bảng danh mục các bảng biểu............................................................................... 1 Bảng danh mục các hình vẽ................................................................................... 3 Mở đầu................................................................................................................... 4 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................... 6 1.1. Mangan và hợp chất của Mangan............................................................... 6 1.1.1. Mangan......................................................................................................... 6 1.1.2. Các hợp chất của mangan ........................................................................... 6 1.1.3. Ứng dụng của Mangan................................................................................. 9 1.1.4. Sự xuất hiện của Mangan và khả năng gây ô nhiễm của mangan trong nước ngầm............................................................................................................. 9 1.2. sắt và hợp chất của sắt.................................................................................. 10 1.2.1. Sắt................................................................................................................. 10 1.2.2. Một số hợp chất của sắt................................................................................ 12 1.2.3. Vai trò của sắt đối với cơ thể con người...................................................... 16 1.3. Thuốc thử PAR và các tham số định lƣợng của thuốc thử PAR ............. 17 1.4. Axit sunfosalixilic.......................................................................................... 19 1.4.1. Đặc điểm của thuốc thử H3SS ................................................................... 19 1.4.2. Ứng dụng của thuốc thử H3SS để xác định các nguyên tố........................... 21 1.5. Các phƣơng pháp xác định Mn(II) và Fe(III)............................................ 22 1.5.1. Xác định Mn(II) bằng phương pháp trắc quang .......................................... 22 1.5.2. Các phương pháp xác định sắt..................................................................... 27 1.6. Các phƣơng pháp xác định thành phần của phức..................................... 35 1.6.1. Phương pháp tỷ số mol................................................................................. 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.6.2. Phương pháp hệ đồng phân tử gam............................................................. 36 1.6.3. Phương pháp Staric – Bacbanel................................................................... 36 1.7. Các bƣớc phân tích phức màu trong phân tích trắc quang...................... 38 1.7.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức..................................................................... 38 1.7.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức tối ưu.................................................... 39 1.7.3. Xác định thành phần của phức..................................................................... 40 1.7.4. Khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia........................................ 40 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM........................................................................................................... 41 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 41 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................. 41 2.2.1. Nghiên cứu sự tạo phức giữa Mn(II) với PAR bằng phương pháp trắc quang 41 2.2.2. Xác định hàm lượng Mn(II) trong nước dựa vào màu của ion MnO4 - ........ 41 2.2.3. Xác định hàm lượng Fe(III) trong nước bằng thuốc thử axit sunfosalixilic 41 2.3. Kỹ thuật thực nghiệm................................................................................... 42 2.3.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu..................................................... 42 2.3.2. Cách tiến hành thực nghiệm......................................................................... 44 2.3.3. Xử lý kết quả thực nghiệm........................................................................... 45 2.3.4. Cách lấy mẫu, xử lý mẫu.............................................................................. 45 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN.......................... 47 3.1. Nghiên cứu sự tạo phức của Mn(II) với thuốc thử PAR........................... 47 3.1.1. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Mn(II) – PAR................. 47 3.1.2. Xác định thành phần của phức .................................................................... 51 3.1.3. Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia của phức........................ 57 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion gây cản................................................ 59 3.2. Xác định Mn(II) bằng phƣơng pháp trắc quang dựa vào màu của ion MnO4 - 60 3.2.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu....................................................................... 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của ion lạ đối với màu của dung dịch MnO4 - .............. 64 3.2.3. Xác định hàm lượng Mn(II) trong nước giếng khoan.................................. 66 3.2.4. Đánh giá sự chính xác của phương pháp và giới hạn phát hiện của máy đo quang. 71 3.3. Nghiên cứu sự tạo phức của Fe(III) với H2SS - trong vùng kiềm (pH = 8 – 11,5) và xác định hàm lƣợng Fe(III) trong nƣớc giếng khoan...................... 73 3.3.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu....................................................................... 73 3.3.2. Khoảng nồng độ của Fe3+ tuân theo định luật Bia....................................... 77 3.3.3. Xác định hàm lượng Fe(III) trong nước giếng khoan.................................. 78 3.3.4. Đánh giá sự chính xác của phương pháp và giới hạn phát hiện của máy đo quang. 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………... 88 LÝ LỊCH KHOA HỌC........................................................................................ 91 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 BẢNG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Số bảng Tên bảng Trang 1 1.1 Vùng tồn tại và các đặc trưng quang học của PAR 19 2 1.2 Hằng số phân li axit của PAR 19 3 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian 49 4 3.2 Sự phụ thuộc của mật độ quang của phức Mn(II) - PAR vào pH 50 5 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 51 6 3.4 Kết quả phụ thuộc ∆A vào nồng độ thuốc thử với CMn(II) = 3.10 -5 M. 52 7 3.5 Kết quả phụ thuộc ∆A vào nồng độ Mn(II) với CPAR = 4.10 -5 M. 52 8 3.6 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (CPAR + CMn(II) =10 -4 M) 53 9 3.7 Kết quả xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (CPAR + CMn(II) =6.10 -5 M) 54 10 3.8 Sự phụ thuộc ∆Ai/CPAR vào ∆Ai/∆Agh 55 11 3.9 Sự phụ thuộc ∆Ai/CMn(II) vào ∆Ai/∆Agh 56 12 3.10 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ Mn(II) 57 13 3.11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Pb2+ 58 14 3.12 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+ 58 15 3.13 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Al3+ 58 16 3.14 Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch MnO4 - vào thời gian 61 17 3.15 Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch 4MnO  vào thể tích axit H2SO4 1:1 62 18 3.16 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích chất oxi hóa K2S2O8 63 19 3.17 Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch 4MnO  vào nồng độ Fe3+. 64 20 3.18 Khảo sát khả năng che Fe(III) bằng dung dịch H3PO4 1:4 65 21 3.19 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Mn(II) 66 22 3.20 Kết quả phân tích Mn(II) trong các mẫu giả 67 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 23 3.21 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả 1 67 24 3.22 Xử lý thống kê kết quả phân tích mẫu giả 2 68 25 3.23 Hàm lượng Mn(II) trong các mẫu thực 70 26 3.24 Kết quả xác định hàm lượng Mn(II) bằng phương pháp trắc quang và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. 72 27 3.25 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian 74 28 3.26 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 75 29 3.27 Sự phụ thuộc của mật độ quang của phức vào nồng độ H2SS - 76 30 3.28 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Fe(III) 77 31 3.29 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Pb2+ 78 32 3.30 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Mn2+ 78 33 3.31 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Al3+ 78 34 3.32 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Fe(III) khi có mặt của các ion gây cản 79 35 3.33 Xác định Fe(III) trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn 80 36 3.34 Hàm lượng Fe(III) xác định trong mẫu giả theo phương pháp thêm chuẩn. 80 37 3.35 Kết quả xác định hàm lượng Fe(III) trong nước giếng khoan bằng phương pháp thêm chuẩn 81 38 3.36 Hàm lượng Fe trong nước giếng khoan theo phương pháp thêm chuẩn 84 39 3.37 Kết quả xác định hàm lượng Fe(III) bằng phương pháp trắc quang và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. 86 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1 1.1 Đồ thị phương pháp tỉ số mol 36 2 1.2 Đồ thị phương pháp hệ đồng phân tử gam 36 3 1.3 Các đường cong hiệu suất tương đối 38 4 3.1 Phổ hấp thụ điện tử của dung dịch phức Mn(II) – PAR 48 5 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thời gian 49 6 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH 50 7 3.4 Sự phụ thuộc của A vào nồng độ của PAR (CMn(II) = 2.10 -5 M) 51 8 3.5 Sự phụ thuộc của A vào nồng độ của PAR (CMn(II) = 3.10 -5 M) 52 9 3.6 Sự phụ thuộc của A vào nồng độ của Mn(II)(CPAR = 4.10 -5 M) 53 10 3.7 Kết quả XĐ thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (CMn(II) + CPAR = 10 -4 M) 54 11 3.8 Kết quả XĐ thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (CMn(II) + CPAR = 6. 10 -5 M) 55 12 3.9 Sự phụ thuộc ∆Ai/CPAR vào ∆Ai/∆Agh 55 13 3.10 Sự phụ thuộc ∆Ai/CMn(II) vào ∆Ai/∆Agh 56 14 3.11 Sự phụ thuộc của mật độ quang của phức vào nồng độ Mn(II) 57 15 3.12 Khoảng nồng độ của Mn(II) tuân theo định luật Bia 57 16 3.13 Phổ hấp thụ của dung dịch Pemanganat. 60 17 3.14 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian 61 18 3.15 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích axit H2SO4 1:1 62 19 3.16 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích chất oxi hóa K2S2O8 63 20 3.17 Đường chuẩn xác định hàm lượng Mn(II) 66 21 3.18 Phổ hấp thụ electron của phức Fe(III) – H2SS - so sánh với nước 73 22 3.19 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào thời gian 74 23 3.20 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào pH 75 24 3.21 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ thuốc thử 76 25 3.22 Khoảng nồng độ của Fe3+ tuân theo định luật Bia 77 26 3.23 Đường chuẩn khi có mặt các ion gây cản 79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế, khoa học kĩ thuật và công nghệ, đời sống vật chất của con người ngày càng được nâng cao thì ngược lại, môi trường sống càng trở nên ô nhiễm. Chính vì vậy mà nghiên cứu về ô nhiễm môi trường và các biện pháp bảo vệ môi trường là một việc làm rất cần thiết. Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe con người từ các nguồn: khí thải, nước thải, các chất thải rắn... Trong các loại ô nhiễm đó thì ô nhiễm kim loại nặng trong nước đóng một vai trò đáng kể. Chính vì vậy việc xác định hàm lượng kim lọai nặng trong nước để từ đó tìm biện pháp hạn chế sự ô nhiễm là rất cần thiết. Để xác định hàm lượng kim loại trong nước có nhiều phương pháp khác nhau như: trắc quang, chiết trắc quang, phổ hấp thụ nguyên tử, cực phổ Von-Ampe hoà tan... Một trong những phương pháp phân tích dùng để xác định kim loại ở nồng độ thấp là phương pháp trắc quang, một phương pháp được sử dụng nhiều vì phương pháp này tuy chưa phải hoàn toàn ưu việt nhưng xét về nhiều mặt có những ưu điểm nổi bật như: có độ lặp lại cao, độ chính xác và độ nhạy đạt yêu cầu của phép phân tích. Mặt khác, phương pháp này với các phương tiện máy móc không quá đắt, dễ bảo quản và sử dụng, cho giá thành phân tích rẻ, phù hợp yêu cầu cũng như điều kiện của các phòng thí nghiệm trong nước hiện nay. Xuất phát từ những vấn đề trên, luận văn này với mục tiêu xác định hàm lượng mangan và sắt trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang với giá thành rẻ, tiện lợi, dễ thực hiện trong các phòng thí nghiệm nhằm đóng góp, làm phong phú thêm những công trình nghiên cứu trong lĩnh vực xác định vi lượng mangan, sắt trên cả hai phương diện nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn. Từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu sự tạo phức màu của một số kim loại nặng với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích đánh giá môi trường” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Trong khuôn khổ một luận văn thạc sĩ hóa học, những nhiệm vụ cơ bản được đặt ra cho đề tài này là: 1- Nghiên cứu một cách có hệ thống sự tạo phức trong các hệ Mn(II)-PAR; Fe(III)-H2SS - (axit sunfosalixilic) như: các điều kiện tạo phức tối ưu, thành phần phức, khoảng nồng độ tuân theo theo định luật Bia. 2- Xác định hàm lượng Mn(II) trong một số mẫu nước giếng khoan bằng phương pháp phân tích trắc quang. 3- Ứng dụng của phức đã nghiên cứu để xác định hàm lượng của Fe(III) trong nước giếng khoan bằng phương pháp phân tích trắc quang. Do điều kiện thực nghiệm và thời gian có hạn, mặc dù có nhiều cố gắng, song luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn đồng nghiệp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.1. MANGAN VÀ HỢP CHẤT CỦA MANGAN 1.1.1. Mangan [8] Mangan là nguyên tố thuộc phân nhóm phụ nhóm VII trong bảng HTTH của Menđeleep - Khối lượng nguyên tử: 54,938 - Tỷ trọng: 7,44 - Nhiệt độ nóng chảy: 12440C - Nhiệt độ sôi: 21200C - Cấu hình electron lớp ngoài cùng: 3d54s2 - Mangan có các trạng thái oxi hóa từ +2 đến +7 Trong thiên nhiên Mn là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ 3 trong số các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lượng của Mn trong vỏ trái đất là0,032%. Mangan không tồn tại ở trạng thái tự do mà tồn tại chủ yếu trong các khoáng vật. Khoáng vật chính của Mn là hausmanit( Mn3O4 ) chứa khoảng 72% Mn, pirolusit(MnO2) chứa khoảng 63% Mn, braunit (Mn2O3) và manganit MnO2.Mn(OH)2. Nước ta có mỏ pirolusit lẫn hemantit ở Yên Cư và Thanh Tứ ( Nghệ An), mỏ pirolusit lẫn hêmantit ở Tốc Tác và Bản Khuôn (Cao Bằng). Trong cơ thể con người Mn có khoảng 4.10-10% nằm trong tim, gan và tuyến thượng thận, ảnh hưởng đến sự trưởng thành của cơ thể và sự tạo máu. Mangan có nhiều đồng vị từ 49Mn đến 55Mn trong đó chỉ có 55Mn là đồng vị thiên nhiên chiếm 100%. Đồng vị phóng xạ bền nhất là 53Mn có chu kì bán hủy là 140 năm, và kém bền nhất là 49Mn có chu kì bán hủy là 0,4s. [18] 1.1.2. Các hợp chất của mangan [1] 1.1.2.1. Hợp chất của Mn(II) Đa số hợp chất Mn(II) dễ tan trong nước, ít tan là MnO, MnS, MnF 2, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 Mn(OH)2, MnCO3 và Mn3(PO4)2. Khi tan trong nước các muối Mn(II) phân li tạo phức aquơ kiểu [Mn(OH2)6] 2+ làm cho dung dịch có màu hồng. Khi tác dụng với các chất oxi hóa các hợp chất Mn(II) thể hiện tính khử. Trong môi trường kiềm Mn(OH)2 bị O2 của không khí oxi hóa. 6Mn(OH)2 + O2 → 2Mn2MnO4 + 6H2O ( Đây là một phản ứng dùng để định lượng oxi hòa tan trong nước) Trong môi trường kiềm mạnh, Mn2+ có thể bị oxi hóa thành MnO4 2- 3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH → 3K2MnO4 + 2KCl + 3K2SO4 + 6H2O Trong môi trường axit những chất oxi hóa mạnh như PbO2 oxi hóa Mn 2+ thành MnO4 - . 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O 1.1.2.2. Hợp chất của Mn(III) Mn(III) oxit Mn2O3 tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật braunit. Mn(III) hiđroxit được kết tủa từ dung dịch nước không có thành phần ứng đúng Mn(OH)3 mà là hiđrat Mn2O3.xH2O. Ở 100 0C hiđrat này mất nước tạo thành mono hiđrat Mn2O3.H2O thường được biểu diễn là MnOOH và tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật Manganit. Những muối Mn(III) đơn giản và tương đối thông dụng là: MnF3, Mn2(SO4)3, Mn(CH3COO)3. Trong dung dịch Mn 3+ dễ bị phân hủy theo phản ứng: 2Mn 3+ + 2H2O  MnO2 + Mn 2+ + 4H + Tuy nhiên Mn 3+ tồn tại bền hơn khi ở các trạng thái phức chất. Ví dụ M3[Mn(CN)6] trong đó M là Na + , K + , NH4 + 1.1.2.3. Hợp chất của Mn(IV) Đối với Mn(IV) hợp chất bền là MnO2 và Mn(OH)4, các muối Mn(IV) không có nhiều và cation Mn4+ bị thủy phân mạnh trong dung dịch nước tạo thành MnO2. MnO2, Mn(OH)4 là những hợp chất vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử, không tan trong nước. Khi tác dụng với chất khử chúng đóng vai trò chất oxi hóa, Ví dụ: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 Khi tác dụng với chất oxi hóa chúng đóng vai trò chất khử, sản phẩm là những hợp chất Mn(VI), Mn(VII) 3MnO2 + KClO3 + 6KOH → 3K2MnO4 + KCl + 3H2O 2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O 1.1.2.4. Hợp chất của Mn(VI) Mn(VI) chỉ được biết trong ion manganat (MnO4 2-) có màu lục thẫm. Người ta đã tách được tinh thể muối manganat của kim loại kiềm, amôni, kim loại kiềm thổ, chì, cacđimi. MnO4 2- chỉ tồn tại trong dung dịch có dư kiềm, trong trường hợp ngược lại chúng thủy phân theo phương trình: 3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH K2MnO4 + H2SO4 → H2MnO4 + K2SO4 ( 3H2MnO4 → 2HMnO4 + MnO2 + 2H2O) Các hợp chất Mn(VI) là những chất oxi hóa mạnh, tuy nhiên khi tác dụng với các chất oxi hóa mạnh hơn thì sẽ thể hiện tính khử: 2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl 1.1.2.5. Hợp chất của Mn(VII) Anhiđric pemanganic Mn2O7 là chất lỏng nhờn, màu đen xanh, không bền. Người ta điều chế nó bằng cách tác dụng H2SO4 đặc lên KMnO4 2KMnO4 + H2SO4 → Mn2O7 + K2SO4 + H2O Mn2O7 là hợp chất oxit axit điển hình, tác dụng mạnh với nước theo phản ứng: Mn2O7 + H2O → 2HMnO4 Ion MnO4 - có màu đỏ tím tồn tại nhiều dưới dạng muối. KMnO4 là chất oxi hóa mạnh và được dùng rộng rãi trong phòng thí nghiệm. Sản phẩm khử pemanganat được tạo thành tương ứng với tính chất của môi trường. Trong môi trường axit mạnh: MnO - 4 + 5e + 8H + → Mn2+ + 4H2O 2 4 0 /MnO Mn E   = 1,51 V Trong môi trường acid yếu, trung tính: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 MnO - 4 + 4H + + 3e → MnO2 + 2H2O 4 2 0 /MnO MnO E  = 1,231 V Môi trường kiềm: MnO4 - + e → MnO4 2- E 0 = 0,56 V 1.1.3. Ứng dụng của Mangan [8] Gần 95% Mn được sản xuất là dùng để chế thép trong ngành luyện kim. Mn có khả năng loại oxi, loại lưu h