Tổng hợp, nghiên cứu tính chất Salixylat của một số nguyên tố đất hiếm và phức chất hỗn hợp của chúng o Phenantronlin

75 577 0
Tổng hợp, nghiên cứu tính chất Salixylat của một số nguyên tố đất hiếm và phức chất hỗn hợp của chúng o Phenantronlin

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN THỊ PHƢỢNG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT SALIXYLAT CỦA MỘT SỐ NGUN TỐ ĐẤT HIẾM VÀ PHỨC CHẤT HỖN HỢP CỦA CHÚNG VỚI o-PHENANTROLIN C C h h u u y y ê ê n n n n g g à à n n h h : : H H ó ó a a v v ơ ơ c c ơ ơ M M ã ã s s ố ố : : 60.44.0113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỐ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Hiền Lan Thái Ngun, năm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa có ai cơng bố trong một cơng trình nào khác. Xác nhận của giáo viên hƣớng dẫn Khoa học TS.Nguyễn Thị Hiền Lan Thái Ngun, tháng 04 năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Phượng Xác nhận của Trƣởng khoa Hóa Học TS.Nguyễn Thị Hiền Lan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng thành kính, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới cơ giáo - TS. Nguyễn Thị Hiền Lan - người hướng dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn Em xin trân trọng cảm ơn các thầy, cơ giáo trong bộ mơn Hóa Vơ Cơ, khoa Hóa Học, khoa Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm Thái Ngun đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hồn thành bản luận văn này Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới BGH, bạn bè, đồng nghiệp trường THPT Lý Thường Kiệt, sở GD & ĐT tỉnh n Bái, cùng những người thân u trong gia đình đã ln giúp đỡ, quan tâm, động viên, chia sẻ và tạo mọi điều kiện giúp tơi hồn thành tốt khóa học Thái Ngun, tháng 04 năm 2012 Tác giả Nguyễn Thị Phượng i MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục i Các kí hiệu viết tắt ii Danh mục các bảng iii Danh mục các hình iv MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2 1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố đất hiếm và khả năng tạo phức của chúng 2 1.1.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) 2 1.1.2. Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm 4 1.2. Axit cacboxylic và cacboxylat kim loại 7 1.2.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của các axit monocacboxylic . 7 1.2.2. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của o-phenantrolin. 9 1.2.3. Các cacboxylat kim loại 10 1.3. Một số phương pháp hoá lí nghiên cứu phức chất 13 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 13 1.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt 16 1.3.3. Phương pháp phổ khối lượng 18 1.3.4. Phương pháp phổ huỳnh quang 21 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, MỤC ĐÍCH VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1. Đối tượng nghiên cứu 23 2.2. Mục đích, nội dung nghiên cứu 23 ii 2.3. Phương pháp nghiên cứu 23 2.3.1. Phương pháp xác định hàm lượng ion đất hiếm trong phức chất 23 2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 25 2.3.3. Phương pháp phân tích nhiệt 25 2.3.4. Phương pháp phổ khối lượng 25 2.3.5. Phương pháp phổ huỳnh quang 25 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1. Dụng cụ và hoá chất 26 3.1.1. Dụng cụ 26 3.1.2. Hóa chất 26 3.2. Chuẩn bị hoá chất 27 3.2.1. Dung dịch LnCl 3 0,1M 27 3.2.2. Dung dịch EDTA 10 -3 M 27 3.2.3. Dung dịch đệm axetat có pH ≈ 5 27 3.2.4. Dung dịch Asenazo III ~ 0,1% 28 3.2.5. Dung dịch NaOH 0,5M 28 3.3. Tổng hợp các phức chất salixylat đất hiếm 28 3.4. Tổng hợp các phức chất hỗn hợp của phức chất salixilat đất hiếm với o- phenantrolin 29 3.5. Phân tích hàm lượng của ion đất hiếm trong phức chất 29 3.6. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 30 3.6.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất salixylat đất hiếm 30 3.6.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của các phức chất hỗn hợp giữa salixylat đất hiếm với o-phenantrolin 35 3.7. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt 38 3.7.1. Giản đồ phân tích nhiệt phức chất salixylat đất hiếm 38 iii 3.7.2. Giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất hỗn hợp giữa salixylat đất hiếm với o-phenantrolin 43 3.8. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng 47 3.8.1. Phổ khối lượng của các phức chất salixylat đất hiếm 47 3.8.2. Phổ khối lượng của các phức chất hỗn hợp salixylat đất hiếm với o-phenantrolin 51 3.9. Nghiên cứu khả năng phát huỳnh quang của các phức chất 54 3.9.1. Nghiên cứu khả năng phát huỳnh quang của các phức chất bậc hai 54 3.9.2. Nghiên cứu khả năng phát huỳnh quang của các phức chất hỗn hợp 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 ii CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT HSal - : Salixylat Ln : Nguyên tố lantanit NTĐH : Nguyên tố đất hiếm EDTA : Etylendiamintetraaxetat Phen : o-phenantrolin Hfac : Hecxafloroaxeylaxetonat Leu : L – Lơxin iii DANH MỤC CÁC BẲNG Bảng 3.1. Hàm lượng ion kim loại trong các phức chất salixylat đất hiếm và các phức chất hỗn hợp của chúng với o-phenantrolin 30 Bảng 3.2. Các số sóng hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử và phức chất salixylat đất hiếm (cm -1 ) 33 Bảng 3.3. Các số sóng hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử và phức chất hỗn hợp (cm -1 ) 37 Bảng 3.4. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất salixylat đất hiếm 41 Bảng 3.5. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất hỗn hợp 45 Bảng 3.6. Các mảnh ion giả thiết trong phổ khối lượng của các phức chất salixylat đất hiếm 49 Bảng 3.7.Các mảnh ion giả thiết trong phổ khối lượng của các phức chất Ln(HSal) 3 .Phen 53 iv DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của axit H 2 Sal 31 Hình 3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Tb(HSal) 3 .3H 2 O 31 Hình 3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ho(HSal) 3 .3H 2 O 32 Hình 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Er(HSal) 3 .3H 2 O 32 Hình 3.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Yb(HSal) 3 .3H 2 O 33 Hình 3.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của o-phenantrolin 35 Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ho(HSal) 3 .Phen.H 2 O 36 Hình 3.8. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Er(HSal) 3 .Phen.H 2 O 36 Hình 3.9. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Yb(HSal) 3 .Phen.H 2 O 37 Hình 3.10. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Tb(HSal) 3 .3H 2 O 39 Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Ho(HSal) 3 .3H 2 O 39 Hình 3.12. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Er(HSal) 3 .3H 2 O 40 Hình 3.13. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Yb(HSal) 3 .3H 2 O 40 Hình 3.14. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Ho(HSal) 3 .Phen.H 2 O . 43 Hình 3.15. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Er(HSal) 3 .Phen.H 2 O 44 Hình 3.16. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Yb(HSal) 3 .Phen.H 2 O . 44 Hình 3.17. Phổ khối lượng của phức chất Tb(HSal) 3 .3H 2 O 47 Hình 3.18. Phổ khối lượng của phức chất Ho(HSal) 3 .3H 2 O 48 Hình 3.19. Phổ khối lượng của phức chất Er(HSal) 3 .3H 2 O 48 Hình 3.20. Phổ khối lượng của phức chất Yb(HSal) 3 .3H 2 O 49 Hình 3.21. Phổ khối lượng của phức chất Ho(HSal) 3 .Phen.H 2 O 51 Hình 3.22. Phổ khối lượng của phức chất Er(HSal) 3 .Phen.H 2 O 52 Hình 3.23. Phổ khối lượng của phức chất Yb(HSal) 3 .Phen.H 2 O 52 (HSal) 3 .3H 2 O 56 (HSal) 3 .3H 2 O 56 (HSal) 3 .3H 2 O 57 (HSal) 3 .3H 2 O 57 (HSal) 3 .Phen.H 2 O 58 (HSal) 3 .Phen.H 2 O 58 (HSal) 3 .Phen.H 2 O 59 1 MỞ ĐẦU Trên thế giới, hơn hai mươi năm trở lại đây, hóa học phức chất của các cacboxylat phát triển rất mạnh mẽ. Sự đa dạng trong kiểu phối trí (một càng, vòng - hai càng, cầu - hai càng, cầu - ba càng) và sự phong phú trong ứng dụng thực tiễn đã làm cho phức chất cacboxylat kim loại giữ một vị trí đặc biệt trong hóa học các hợp chất phối trí. Các cacboxylat kim loại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như phân tích, tách, làm giàu và làm sạch các nguyên tố, là chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ, chế tạo các vật liệu mới như vật liệu từ, vật liệu siêu dẫn, vật liệu phát huỳnh quang. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ trong lĩnh vực chế tạo vật liệu mới thì hướng nghiên cứu các vật liệu phát quang, đặc biệt là các cacboxylat kim loại có khả năng phát quang ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước trong việc tổng hợp, nghiên cứu tính chất và khả năng ứng dụng. Thực tế, các phức chất này có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong khoa học vật liệu để tạo ra các chất siêu dẫn, các đầu dò phát quang trong phân tích sinh học, đánh dấu huỳnh quang sinh y, trong vật liệu quang điện, trong khoa học môi trường, công nghệ sinh học tế bào và nhiều lĩnh vực khoa học kĩ thuật khác . Với những lý do trên, việc tổng hợp, nghiên cứu tính chất của các phức chất cacboxylat, đặc biệt là các phức chất salixylat của đất o-phenantrolin có khả năng phát huỳnh quang là rất có ý nghĩa cả về mặt khoa học và thực tiễn. Do đó chúng tôi đã tiến hành "T o-phenantrolin”. [...]... ) và số phối trí 12 trong phức chất Ce 2 (SO4)3 9H 2 O [9] Số phối trí cao và thay đổi của các nguyên tố đất hiếm phụ thuộc v o nhiều nguyên nhân khác nhau như bán kính của ion đất hiếm, đặc trưng hình học của phối tử và kiểu phân bố electron trên phân lớp 4f của các nguyên tố đất hiếm Một trong những nguyên nhân chủ yếu làm cho các nguyên tố đất hiếm có số phối trí thay đổi là do các ion đất hiếm. .. đầy một phần cầu phối trí của ion đất hiếm, phần còn lại của cầu phối trí có thể bị chiếm bởi những phối tử khác như H 2 O, OH - [9] Tính không b o hoà và không định hướng của liên kết ion cùng với bán kính lớn và đặc điểm có nhiều obital hoá trị của ion đất hiếm làm cho số phối trí của chúng trong phức chất thường cao và thay đổi Một đặc trưng rất quan trọng của các phức chất đất hiếm là: hằng số bền... cacboxylic và cacboxylat kim loại 1.2.1 Đặc điểm cấu t o và khả năng t o phức của các axit monocacboxylic Axit monocacboxylic: Axit monocacboxylic là hợp chất hữu cơ có công thức cấu t o chung: O R C H O Như vậy, phân tử axit gồm hai phần: Nhóm chức cacboxyl (-COOH) và gốc hiđrocacbon (-R) Nhóm cacboxyl là tổ hợp của hai nhóm cacbonyl C =O và hiđroxyl -OH Hai nhóm này tác động qua lại lẫn nhau do có... trong nhóm cacboxylat –COO-, nguyên tử oxi có khả năng cho electron Nhóm cacboxyl quyết định tính chất hóa học đặc trưng của axit cacboxylic Axit salixylic có khả năng t o phức tốt với ion kim loại, trong đó nguyên tử kim loại thay thế nguyên tử hyđro trong nhóm –COOH và liên kết kim loại-phối tử được thực hiện qua nhóm –COO- t o nên phức chất vòng Tuy nhiên phức chất salixylic đất hiếm còn ít được nghiên. .. t o phức của các ion đất hiếm là có số phối trí cao và thay đổi Số phối trí đặc trưng của chúng là 6, ngoài ra còn có các 5 số phối trí lớn hơn như 7, 8, 9 thậm chí là 10, 11 và 12 Ví dụ, Ln 3+ có số phối trí 8, trong các phức chất Ln(Hfac) 3 3H 2 O; số phối trí 9 trong phức chất NH 4 Y(C 2 O4 )2 H2 O; số phối trí 10 trong phức chất HLnEDTA.4H 2 O; số phối trí 11 trong phức chất Ln(Leu) 4 (NO 3 ) và. .. nguyên tố đất hiếm So với các nguyên tố họ d, khả năng t o phức của các nguyên tố đất hiếm kém hơn do có các electron f bị chắn mạnh bởi các electron ở lớp ngoài cùng và các ion đất hiếm Ln 3+ có kích thước lớn làm giảm lực hút tĩnh điện giữa chúng với các phối tử Bán kính của ion đất hiếm (0,99 ÷ 1,22 Å) lớn hơn của các nguyên tố họ d (0,85 ÷ 1,06 Å) do đó, khả năng t o phức của các nguyên tố đất hiếm. .. được nghiên cứu Do đó chúng tôi tiến hành tổng hợp phức chất salixylat đất hiếm và nghiên cứu tính chất của chúng 1.2.2 Đặc điểm cấu t o và khả năng t o phức của o- phenantrolin O- phenantrolin là một bazơ hữu cơ dị vòng, có công thức phân tử C12H8N2.H 2O (M = 198,22 đvC) Công thức cấu t o là: N N O- phenantrolin là chất bột màu trắng, kết tinh ở dạng monohiđrat Phen khó tan trong nước (100g nước hoà tan 0,3g... axit cacboxylic phân cực hơn so với trong ancol và chúng dễ bị proton hoá hơn các ancol Tuy nhiên, chúng đều là các axit yếu (K a  10-5) và tính axit giảm khi mạch cacbon của gốc R càng dài hoặc càng phân nhánh Nhờ tính linh động của nguyên tử H trong nhóm -OH và khả năng cho electron của nguyên tử oxi trong nhóm C =O nên các axit cacboxylic t o phức tốt với nhiều kim loại, đặc biệt là khả năng t o nên... ba từ ngoài v o, lớp này ít ảnh hưởng đến tính chất hóa học của các nguyên tố nên tính chất hóa học của các nguyên tố lantanit rất giống nhau Tuy có tính chất giống nhau nhưng do có sự khác nhau về số electron trên phân lớp 4f nên ở mức độ n o đó các nguyên tố lantanit cũng có một số tính chất không giống nhau Từ Ce đến Lu, một số tính chất biến đổi đều đặn và một số tính chất biến đổi tuần hoàn Sự... liên hợp giữa electron  ở liên kết đôi của nhóm C =O và electron p tự do của nguyên tử O trong nhóm -OH Do đó, liên kết O- H ở phân tử axit phân cực hơn ở phân tử ancol và liên kết hiđro cũng mạnh hơn Vì vậy, các axit có thể t o những đime vòng: O R H O C C O H R O hoặc các polime dạng: O H O O C H R O C R Do đó các axit cacboxylic có nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ sôi của các dẫn xuất halogen và ancol . nhiên phức chất salixylic đất hiếm còn ít được nghiên cứu. Do đó chúng tôi tiến hành tổng hợp phức chất salixylat đất hiếm và nghiên cứu tính chất của chúng. 1.2.2. Đặc điểm cấu t o và khả. với oxit của kim loại kiềm thổ; chúng bền với nhiệt và khó nóng chảy. 1.1.2. Khả năng t o phức của các nguyên tố đất hiếm So với các nguyên tố họ d, khả năng t o phức của các nguyên tố đất hiếm. trí 11 trong phức chất Ln(Leu) 4 (NO 3 ) và số phối trí 12 trong phức chất Ce 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O [9]. Số phối trí cao và thay đổi của các nguyên tố đất hiếm phụ thuộc v o nhiều nguyên nhân

Ngày đăng: 19/11/2014, 19:43

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan