Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp, nghiên cứu tính chất và khảo sát khả năng thăng hoa tạo phức chất hỗn hợp của GADOLI, YTECBI với AXIT 2- METYLBUTYRIC và O-PHENANTROLIN
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44) Tp 2/Năm 2007 56 TNG HP, NGHIấN CU TNH CHT V KHO ST KH NNG THNG HOA PHC CHT HN HP CA GADOLI, YTECBI VI AXIT 2-METYLBUTYRIC V O-PHENANTROLIN Nguyn Th Hin Lan (Trng H S phm H Thỏi Nguyờn)- Triu Th Nguyt (Trng H Khoa hc T nhiờn - HQGHN) 1. M u Do cú kh nng thng hoa m nhiu phc cht hn hp ca cỏc nguyờn t t him ó c ng dng trong cỏc lnh vc khỏc nhau. Mt s phc cht hn hp ca cỏc cacboxylat t him ó c nghiờn cu [1,2], tuy nhiờn, cỏc phc cht 2-Metylbutyrat cũn ớt c quan tõm. c bit, phc cht hn hp ca 2-Metylbutyrat t him v O-Phenantrolin thỡ cha cú cụng trỡnh no cp n. Vỡ vy trong cụng trỡnh ny chỳng tụi ó tin hnh tng hp, nghiờn cu tớnh cht phc cht hn hp ca gadoli, ytecbi vi axit 2-Metylbutyric v O-Phenantrolin ng thi kho sỏt kh nng thng hoa ca chỳng. 2. Thc nghim v tho lun kt qu 2.1. Hoỏ cht v mỏy múc - Cỏc hyroxit Ln(OH)3 (Ln: Gd, Yb) c chuNn b t Ln2O3 cú tinh khit 99,99% (Nht Bn) - Axit 2-Metylbutyric cú tinh khit 99,9 % (Merk, c) - O-Phenantrolin cú tinh khit 99,9 % (Merk, c) - Cỏc hoỏ cht khỏc dựng trong quỏ trỡnh thớ nghim cú tinh khit PA - Mỏy o quang ph hng ngoi Magna-IR 760 Spectrometer E.S.T Nicolet (M) - Mỏy phõn tớch nhit Labsys TG/DSC Setaram (Phỏp) - H thng thng hoa chõn khụng (M) 2.2. Tng hp cỏc phc hn hp 2-Metylbutyrat ca gadoli v ytecbi vi O-Phenantroline Trn mt lng chớnh xỏc 2-Metylbutyrat ca gadoli v ytecbi Ln(2-Meb)3 (Ln: Gd, Yb; 2-Meb: 2-Metylbutyrat) vi O-Phenantroline (Phen) theo t l mol 1:1 trong dung mụi cn-nc. Hn hp c un hi lu trong bỡnh cu chu nhit ỏy trũn khong 1,5-2 gi n khi dung dch trong sut v xut hin vỏng trờn b mt. ngui, tinh th phc cht t t tỏch ra. Lc kt ta v lm khụ cỏc sn phNm trong bỡnh hỳt Nm n khi lng khụng i. Hiu sut t 70-80 %. 2.3. Nghiờn cu cỏc phc cht bng phng phỏp phõn tớch nhit Gin phõn tớch nhit c ghi trong khớ quyn nit. Nhit c nõng t nhit phũng n 8000C vi tc nõng nhit 100C/phỳt. Kt qu c ch ra hỡnh 1, 2 v bng 1. Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44) Tp 2/Năm 2007 57 Furnace temperature /C0 100 200 300 400 500 600 TG/%-60-40-200204060d TG/%/min-30-20-100 HeatFlow/àV-15-5515Mass variation: -31.027 %Mass variation: -28.114 %Peak :360.2178 CPeak :482.6664 CPeak :293.4022 CPeak :485.6550 CFigure:02/11/2007Mass (mg):14.76Crucible:PT 100 àlAtmosphere:N2Experiment:Sanphamcong Gd(2-Meb)3 voi O-phenProcedure:30 ----> 800C (10 C.min-1) (Zone 2)Labsys TGExo Furnace temperature /C0 100 200 300 400 500 600TG/%-60-40-200204060dTG/%/min-40-30-20-100HeatFlow/àV-30-20-1001020Mass variation: -21.741 %Mass variation: -37.285 %Peak :235.3628 CPeak :328.8232 CPeak 1 :502.1898 CPeak 2 :529.8812 CFigure:02/11/2007Mass (mg):20.59Crucible:PT 100 àlAtmosphere:N2Experiment:Sanphamcong Yb(2-Meb)3 voi O-phenProcedure:30 ----> 800C (10 C.min-1) (Zone 2)Labsys TGExo Bng 1. Cỏc hiu ng nhit v phn trm mt khi lng ca cỏc phc cht TT Phc cht Nhit Hiu ng nhit Cu t tỏch hoc phõn hy Phn cũn li % mt khi lng Lý thuyt Thc nghim 1 Gd(2-Meb)3.Phen 293,40 Thu nhit Phen Gd(2-Meb)3 27,12 31,02 360,21 Ta nhit 485,65 Thu nhit Phõn hy Gd2O3 56,68 59.13 2 Yb(2-Meb)3.Phen 235,36 Thu nhit Phen Yb(2-Meb)3 26,37 21,74 328,82 Ta nhit 502,18 Thu nhit Phõn hy Yb2O3 56.28 59.02 Hỡnh 1. Gin phõn tớch nhit ca phc cht Gd(2-Meb)3.Phen Hỡnh 2. Gin phõn tớch nhit ca phc cht Yb(2-Meb)3.Phen Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44) Tp 2/Năm 2007 58 Nghiờn cu cỏc gin nhit ca cỏc phc cht thy rng vựng di 2350C khụng xut hin hiu ng nhit, chng t trong thnh phn ca cỏc phc cht khụng cú nc kt tinh v nc phi trớ. Trờn ng DTA ca cỏc phc cht, xut hin hai hiu ng thu nhit khong nhit 235ữ293, 485ữ502 v mt hiu ng ta nhit khong nhit 328ữ360. Cỏc hiu ng nhit ny ng vi hai quỏ trỡnh gim khi lng trờn ng TGA. T phn trm mt khi lng ca cỏc quỏ trỡnh tng ng chỳng tụi gi thit rng: hiu ng thu nhit th nht v hiu ng ta nhit ng vi quỏ trỡnh tỏch Phen, cũn hiu ng thu nhit th hai ng vi quỏ trỡnh phõn hy ca Ln(Isp)3.O-Phen to thnh sn phNm cui cựng l Ln2O3. T ú chỳng tụi gi thit s phõn hy nhit ca cỏc phc cht nh sau: Ln(2-Meb)3.O-Phen C0360235 Ln(2-Meb)3 C0502485 Ln2O3 2.4. Nghiờn cu cỏc phc cht bng phng phỏp ph hp th hng ngoi Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử và cỏc phức chất ghi trong vùng tần số 400ữ4000 cm-1. Mẫu đợc trộn, nghiền nhỏ và ép viên với KBr. Kết quả đợc chỉ ra ở hình 3, 4, 5, 6, và bảng 2. Hỡnh 3. Ph hp th hng ngoi ca axit 2-Metylbutyric Hỡnh 4. Ph hp th hng ngoi ca Phen T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44) Tập 2/N¨m 2007 59 Bảng 2. Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất (ν, cm-1) TT Hợp chất )(COν )(3CHν )(CNν )(OHν 1 2-HMeb 1710 2972 3436 2 Phen.H2O 1423 3391 3 Gd(2-Meb)3.Phen 1588 2974 1426 - 4 Yb(2-Meb)3.Phen 1644 2967 1426 - Cơ sở để quy kết dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại của các sản phNm là dựa trên việc so sánh phổ của các phức chất với phổ của axit 2-Metylbutyric. Trong phổ hấp thụ hồng ngoại của 2-HMeb, vị trí của dải νC=O trong nhóm –COOH có số sóng thấp (1710 cm-1) chứng tỏ 2-HMeb tồn tại ở dạng dime do liên kết hiđro [3]. Trong vùng 3000-3500 cm-1xuất hiện dải hấp thụ yếu ở Hình 5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Gd(2-Meb)3.Phen Hình 6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Yb(2-Meb)3.Phen Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44) Tp 2/Năm 2007 60 s súng 3436 cm-1, chng t trong axit ban u ó cú ln mt ớt nc. Cỏc di vựng 2972 cm-1 thuc v dao ng húa tr ca nhúm CH3. Trong ph hp th hng ngoi ca Phen, di 1423 cm-1 c quy cho dao ng húa tr ca nhúm C=N. Ph hp th hng ngoi ca cỏc phc hn hp cú dng rt ging nhau chng t cỏch phi trớ ca phi t vi cỏc ion t him l nh nhau. Trong ph hp th hng ngoi ca cỏc phc cht, khụng xut hin di vựng 3000-3500 cm-1, chng t khụng cú nc kt tinh v nc phi trớ trong thnh phn cỏc phc hn hp ca gaoli v ytecbi. Kt qu ny hon ton phự hp vi d kin ca gin phõn tớch nhit. Trong ph hng ngoi ca cỏc phc hn hp, di hp th ca C=O dch chuyn v vựng cú s súng cao hn (1585-1644 cm-1) so vi v trớ ca nú trong phc bc hai (1530-1534 cm-1) [4], chng t liờn kt Ln3+-COO- trong cỏc phc hn hp mang c tớnh cng húa tr cao hn so vi cỏc phc cht bc hai. Qua ú cho thy O-Phen ó tham gia phi trớ vi ion kim loi Ln3+ v s tham gia phi trớ ca Phen ó lm cho liờn kt C=O trong phc bc ba bn hn trong phc bc hai. Di C=N ca cỏc phc hn hp nm vựng 1426 cm-1. So vi ph hng ngoi ca 2-HMeb t do, V trớ ca cỏc di 3CH trong ph ca cỏc phc hn hp u b gim cng v dch chuyn khi vựng cú s súng 2972 cm-1, tuy s dch chuyn ny khụng nhiu nhng chng t s to phc ó nh hng n bn liờn kt CH3. 2.5. Nghiờn cu kh nng thng hoa trong chõn khụng ca cỏc phc cht S thng hoa ca cỏc phc cht c thc hin trong h thng thng hoa chõn khụng, nhit c tng t nhit phũng n 3600 . Hm lng Gd3+ v Yb3+ c xỏc nh bng phng phỏp chuNn complexon vi cht ch th Arsenazo III [5]. Kt qu c trỡnh by bng 3. Bng 3. Kt qu kho sỏt kh nng thng hoa ca cỏc phc cht Stt Phc cht Nhit thng hoa Phn thng hoa Phn cn % theo khi lng (*) Hm lng kim loi % theo kim loi (**) % theo khi lng (*) Hm lng kim loi % theo kim loi (**) 1 Gd(2-Meb)3.Phen 350-360 50,65 13,21 29,06 49.35 30,61 65,64 2 Yb(2-Meb)3.Phen 350-360 30,74 14,21 17.02 69,26 30,73 82,98 *) % theo khi lng %100.0mm= **) % theo kim loi %100 .000MMMMCmCmmm== Trong ú: m: l khi lng ca phn thng hoa hoc phn cn (g) 0m: l khi lng mu ban u ly thng hoa (g) Mm: l khi lng kim loi cú trong phn thng hoa hoc phn cn (g) 0Mm: l khi lng kim loi cú trong mu ban u ly thng hoa (g) MC: l hm lng kim loi cú trong phn thng hoa hoc phn cn (%) 0MC: l hm lng kim loi cú trong mu ban u ly thng hoa (%) Kt qu bng 3 cho thy phc cht hn hp ca gadoli cú kh nng thng hoa tt hn ca ytecbi. Cỏc phc hn hp thng hoa tt hn cỏc phc bc hai tng ng [4] . Tuy nhiờn kh nng T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44) Tập 2/N¨m 2007 61thăng hoa của hai phức hỗn hợp này chưa cao. Chúng tôi giả thiết rằng khi bị đốt nóng các phức chất hỗn hợp của gađoli, ytecbi đã bị polime hóa, vì vậy chúng đã bị hạn chế khả năng thăng hoa. 3. Kết luận 1. Đã tổng hợp được hai phức hỗn hợp của Gd, Yb với axit 2-Metylbutyric và O-Phenantrolin. 2. Đã nghiên cứu hai phức hỗn hợp bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, kết quả cho thấy 2-HMeb và O-phen đã tham gia phối trí với Ln3+ và tạo ra các phức chất có công thức chung là Ln(2-Meb)3.Phen (Ln: Gd, Yb; 2-Meb: 2-Metylbutyrat; Phen: O-Phenantrolin. 3. Đã nghiên cứu hai phức chất thu được bằng phương pháp phân tích nhiệt và đã đưa ra sơ đồ phân hủy nhiệt của các phức. 4. Kết quả khảo sát khả năng thăng hoa của các phức chất cho thấy: khả năng thăng hoa các phức hỗn hợp của gađoli và ytecbi đều không cao. Tóm tắt Các phức chất hỗn hợp của gadoli, ytecbi với axít 2-Metylbutyric và O-Phenantrolin đã được tổng hợp và khảo sát khả năng thăng hoa, chúng được nghiên cứu bằng phương pháp phổ hồng ngoại và phương pháp phân tích nhiệt. Các phức hỗn hợp đã tách ra dưới dạng tinh thể. Các phức chất có công thức giả thiết là: Ln(2-Meb)3.Phen (Ln: Gd, Yb; 2-Meb: 2-Metylbutyrat; Phen: O-Phenantroline). Sơ đồ phân hủy nhiệt của các phức chất được giả thiết như sau: Ln(2-Meb)3.Phen → Ln(Meb)3 → Ln2O3 Summary Studies on preparation and sublimation of gadoli and ytecbi complexes with 2-Metylbutyric acid and O-Phenantroline The preparation and sublimation of mixed ytecbi and gadoli complexes with 2-Metylbutyric acid and O-Phenantroline is studied. The synthesized complexes were studied by IR and thermal analysis methods. The adducts were crystallized out from solution. The formula for the complexes is Ln(2-Meb)3.Phen (Ln: Gd, Yb; 2-Meb: 2-Metylbutyrat; Phen: O-Phenantroline). The thermal separation of adducts is supposed as follows: Ln(2-Meb)3.Phen → Ln(Meb)3 → Ln2O3 Tài liệu tham khảo [1]. Pisarevskii A. P., Mitrofanova N., D., Frolovskaia S.N., Matinenko L.I (1995). “Crystal and molecular structure of praseodymium nitrate di-pivalat adduct with α,α/- bipyridil”. J. Coordination chemistry, Vol 21, N0-11, p. 868-871 [2]. Pisarevskii A.P., Mitrofanova N., D., Frolovskaia S.N.(1995)., “Crystal and molecular structure of praseodymium nitrate di-pivalat adduct with o-phenantroline”. J. Coordination chemistry, Vol 21, N0-21, p. 944-948. [3]. Paul R.C, Singh G., Ghotra T. S (1973). “Carboxylates of praseodymium (III), neodymium (III) and samarium (III)’’. Ind.J.Chem, vol 11, p. 2194. [4]. Nguyễn Thị Hiền Lan, Triệu Thị Nguyệt (2007)“Tổng hợp, nghiên cứu tính chất và khảo sát khả năng thăng hoa phức chất 2-Metylbutyrat của gadoli và ytecbi” Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, Số 2 (2007). [5]. Charlot G (1969). Metođư analischitreskoi khimii. Izd-vo “Khimia”. . Các phức chất hỗn hợp của gadoli, ytecbi với axít 2 -Metylbutyric và O-Phenantrolin đã được tổng hợp và khảo sát khả năng thăng hoa, chúng được nghiên cứu. Nguyệt (2007) Tổng hợp, nghiên cứu tính chất và khảo sát khả năng thăng hoa phức chất 2-Metylbutyrat của gadoli và ytecbi Tạp chí Khoa học và Công nghệ