Hình 7. Ảnh hưởng của nồng độ đệm đến tốc độ phản ứng ở 80oC

Từ hình vẽ trên cho thấy, ở nhiệt độ 25^oC tốc độ giảm màu gần như ổn định với nồng độ đệm trong khoảng 0,03 – 0,6M. Ở nhiệt độ 80^oC tốc độ giảm màu gần như ổn định với nồng độ đệm trong khoảng 0,03 – 0,36M, sau đó tốc độ bắt đầu giảm khi nồng độ đệm tăng. Đó có thể là do khi nồng độ đệm tăng, lực ion trong dung dịch tăng gây cản trở các chất tham gia phản ứng làm tốc độ phản ứng giảm.

Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ đệm tối ưu là 0,15M.

3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng

Theo thí nghiệm sơ bộ, tốc độ phản ứng ở nhiệt độ 25^oC rất chậm khi sử dụng phen- 5.10^-5M và gần như không phản ứng khi sử dụng phen- 10^-5M. Khi nâng nhiệt độ lên, tốc độ phản ứng tăng khi sử dụng phen- 10^-5M và tăng mạnh khi sử dụng phen- 5.10^-5M. Nếu để thời gian phản ứng càng dài thì độ hấp thụ quang giảm. Vì vậy chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến tốc độ phản ứng.

Pha 2 dãy bình định mức 10ml sau:

Dãy 1: RhB 8.10^-6M; đệm pH = 3,8 có nồng độ đệm axetat 0,15M; phen- 10^-5M; Mn(II) 3ng/ml; KIO₄ 6.10^-4M.

Dãy 2: có nồng độ các chât như trên nhưng không có Mn(II).

Giữ các dãy bình phản ứng ở nhiệt độ 80⁰C trong vòng từ 2 phút – 2 giờ. Làm nguội dung dịch. Đo độ hấp thụ quang của dung dịch nền và dung dịch có Mn(II) xúc tác. Tính được A. Kết quả thể hiện ở bảng 13 và biểu diễn tốc độ trên hình 9.

Từ hình vẽ cho thấy, trong khoảng thời gian từ 2 – 8 phút dung dịch mất màu nhanh. Từ 8 – 10 phút, dung dịch vẫn tiếp tục mất màu nhưng tốc độ mất màu không nhanh. Để phân tích ổn định và tránh mất nhiều thời gian, chọn thời gian phản ứng tối ưu là 8,5 phút.

Nếu kéo dài thời gian phản ứng trong 2 giờ thì toàn bộ màu hồng của RhB bị biến mất, chỉ còn màu vàng của dạng oxi hóa RhB (màu vàng này có _max = 480 nm). Để khống chế ảnh hưởng của thời gian sau khi làm nguội dung dịch, theo tài liệu [39], KSCN là chất ức chế tốt nhất khi cho vào dung dịch sau khi phản ứng. Ứng dụng điều đó, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sử dụng chất ức chế SCN^- .

Pha dãy bình định mức 10ml sao cho nồng độ các chất trong dung dịch là RhB 8.10^-6M; đệm pH = 3,8 có nồng độ đệm axetat 0,15M; phen- 10^-5M; KIO₄ 6.10^-4M. Tiến hành phản ứng các dung dịch khi không và có sử dụng chất ức chế theo quy trình xác định 2.3.1.2.

Đường 1

Đường 2

Hình 10. Ảnh hưởng của chất ức chế theo thời gian

Đường 1: không có chất ức chế SCN^-.

Đường 2: có chất ức chế SCN^-.

Từ hình vẽ cho thấy, sau thời gian 10 phút, độ hấp thụ quang của mẫu không có chất ức chế SCN^- giảm theo thời gian có A = 0,02. Độ hấp thụ quang của mẫu có chất ức chế không bị ảnh hưởng theo thời gian. Điều này có thể là do Mn(II) tạo phức với SCN^- bền hơn nên không có trạng thái Mn^*, Mn(II) không còn tác dụng xúc tác nữa. Vì vậy, trong các thí nghiệm sau chúng tôi có cho chất ức chế để độ hấp thụ quang không bị ảnh hưởng bởi thời gian.

3.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ KIO₄

Theo mục 2.1, giả sử phản ứng (3) xảy ra nhanh nên tốc độ giảm màu của RhB nhanh. Tốc độ phản ứng chung phụ thuộc vào tốc độ phản ứng (2). Vận tốc phản ứng (2) phụ thuộc vào nồng độ IO₄^- và Mn(II). Vì vậy, khảo sát ảnh hưởng của nồng độ KIO₄ đến tốc độ phản ứng là rất cần thiết.

Lấy vào dãy bình định mức 10ml để có RhB 8.10^-6M; đệm pH = 3,8 có nồng độ đệm 0,15M; phen- (5.10^-5M ở 25^oC và 10^-5M ở 80^oC) ; Mn(II) (5ng/ml ở 25^oC và 3ng/ml ở 80^oC); KIO₄ 6.10^-4M.

Dãy 2 (đường nền): có nồng độ các chất như trên nhưng không có Mn(II).

Từ hình vẽ cho thấy, khi KIO₄ tăng từ (1 – 6).10^-4M, tốc độ phản ứng tăng nhanh. Đạt cực đại tại nồng độ 6.10^-4M, sau đó tốc độ phản ứng chậm dần. Vì vậy, chọn giá trị nồng độ KIO₄ tối ưu là 6.10^-4M.

3.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt hoá xúc tác phen-

Từ thí nghiệm sơ bộ cho thấy, khi không có phen- nhưng có Mn(II) xúc tác, phản ứng xảy ra với tốc độ chậm. Nếu có phen-, phản ứng xảy ra nhanh hơn. Hiện tại vẫn chưa có tài liệu nào giải thích vai trò của phen-. Có thể lí giải như sau: Mn(II) tạo phức với phen- thành dạng [Mn(phen)₃]²⁺, IO₄^- tác dụng với phức này tạo thành phức trung gian. Trong phức trung gian này có sự chuyển dịch electron từ Mn²⁺ sang IO₄^- (chuyển dịch nội phân tử), chuyển Mn²⁺ lên Mn³⁺ (trạng thái kích thích). Phức trung gian này phản ứng với RhB và chuyển về dạng phức của Mn²⁺ với phen-. Dạng phức này phụ thuộc vào nồng độ của phen-. Vì vậy cần khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phen- đến tốc độ phản ứng.

Lấy vào dãy bình định mức 10ml để có RhB 8.10^-6M; đệm pH = 3,8 có nồng độ đệm 0,15M; phen- có nồng độ thay đổi từ 2.10^-6 – 10^-4M ; Mn(II) (5ng/ml ở 25^oC và 3ng/ml ở 80^oC); KIO₄ 6.10^-4M.

Dãy 2 (đường nền): có nồng độ các chất như trên nhưng không có Mn(II).