Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN QUỲNH GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC CHẤT 2-PHENOXYBENZOAT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN QUỲNH GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC CHẤT 2-PHENOXYBENZOAT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Thái Nguyên, tháng 04 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Quỳnh Giang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng thành kính, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến cô giáo - PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan - người hướng dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Em xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Hóa Vô Cơ, khoa Hóa Học, khoa Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, cùng những người thân yêu trong gia đình đã luôn giúp đỡ, quan tâm, động viên chia sẻ và tạo mọi điều kiện giúp tôi hoàn thành tốt khóa học. Thái Nguyên, tháng 04 năm 2014 Tác giả Nguyễn Quỳnh Giang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ii DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC 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 6 1.2.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của các axit monocacboxylic 6 1.2.2. Các cacboxylat kim loại 7 1.2.3. Một số phương pháp hoá lí nghiên cứu phức chất 11 Chƣơng 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Đối tượng nghiên cứu 20 2.2. Mục đích, nội dung nghiên cứu 20 2.3. Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1. Phương pháp phân tích thể tích xác định hàm lượng ion Ln 3+ 21 2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 22 2.3.3. Phương pháp phân tích nhiệt 22 2.3.4. Phương pháp phổ khối lượng 22 2.3.5. Phương pháp phổ huỳnh quang 23 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1. Dụng cụ và hoá chất 24 3.1.1. Dụng cụ 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.1.2. Hóa chất 24 3.2. Chuẩn bị hoá chất 25 3.2.1. Dung dịch LnCl 3 0,1M 25 3.2.2. Dung dịch EDTA 10 -2 M 25 3.2.3. Dung dịch đệm axetat có pH ≈ 5 25 3.2.4. Pha dung dịch Asenazo III ~ 0,1% 26 3.2.5. Dung dịch NaOH 1M 26 3.3. Tổng hợp các phức chất 2- phenoxybenzoat đất hiếm 26 3.4. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích thể tích 27 3.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 27 3.6. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt 31 3.7. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng 35 3.8. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ huỳnh quang 40 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT HPheb : Axit 2 - Phenoxybenzoic Ln : Nguyên tố lantanit NTĐH : Nguyên tố đất hiếm EDTA : Etylenđiamintetraaxetat Hfac : Hexafloroaxetylaxeton Leu : Lơxin Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất 27 Bảng 3.2. Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất 30 Bảng 3.3. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất 2-phenoxybenzoat đất hiếm 34 Bảng 3.4. Các mảnh ion giả thiết trong phổ khối lượng của các phức chất 2-phenoxybenzoat đất hiếm 38 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của axit Hpheb 28 Hình 3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Tb(Pheb) 3 28 Hình 3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Dy(Pheb) 3 29 Hình 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ho(Pheb) 3 29 Hình 3.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Yb(Pheb) 3 30 Hình 3.6. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Tb(Pheb) 3 32 Hình 3.7. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Dy(Pheb) 3 32 Hình 3.8. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Ho(Pheb) 3 33 Hình 3.9. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Yb(Pheb) 3 33 Hình 3.10. Phổ khối lượng của phức chất Tb(Pheb) 3 36 Hình 3.11. Phổ khối lượng của phức chất Dy(Pheb) 3 36 Hình 3.12. Phổ khối lượng của phức chất Ho(Pheb) 3 37 Hình 3.13. Phổ khối lượng của phức chất Yb(Pheb) 3 37 Hình 3.14. Phổ huỳnh quang của phức chất Dy(Pheb) 3 41 Hình 3.15. Phổ huỳnh quang của phức chất Yb(Pheb) 3 42 Hình 3.16. Phổ huỳnh quang của phức chất Ho(Pheb) 3 43 Hình 3. 17. Phổ huỳnh quang của phức chất Tb(Pheb) 3 44 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 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. 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 có khả năng phát quang ngày càng thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước về lĩnh vực 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, trong vật liệu quang điện, trong công nghệ sinh học tế bào và nhiều lĩnh vực khoa học kĩ thuật khác. Với mục đích góp phần nghiên cứu vào lĩnh vực cacboxylat kim loại, chúng tôi tiến hành: ''Tổng hợp, nghiên cứu tính chất phức chất 2-phenoxybenzoat của một số nguyên tố đất hiếm ”. Chúng tôi hy vọng các kết quả thu được sẽ góp một phần nhỏ vào lĩnh vực nghiên cứu phức chất của kim loại với các axit monocacboxylic. [...]... Ln3+ có số phối trí 8, trong các phức chất Ln(hfac)3.3H2O; số phối trí 9 trong phức chất NH4Y(C2O4)2.H2O; số phối trí 10 trong phức chất HLnEDTA.4H2O; số phối trí 11 trong phức chất Ln(Leu)4(NO3) và số phối trí 12 trong phức chất Ce2(SO4)3.9H2O [9] Số phối trí cao và thay đổi của các nguyên tố đất hiếm phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân khác nhau như bán kính của ion đất hiếm, đặc trưng hình học của phối... 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 -COOtạo nên phức chất vòng càng Tuy nhiên phức chất phenoxybenzoat đất hiếm còn ít được nghiên cứu Do đó chúng tôi tiến hành tổng hợp phức chất phenoxybenzoat đất hiếm và nghiên cứu tính chất của chúng 2.2 Mục đích, nội dung nghiên cứu Với mục đích hướng vào việc tổng hợp và nghiên cứu. .. cùng với bán kính lớn và đặc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 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 của các phức chất được tạo bởi các ion đất hiếm có khuynh hướng tăng cùng với sự tăng số thứ tự nguyên tử của chúng Hiện tượng này thường... thể phức chất từ từ tách ra Lọc, rửa phức chất bằng nước cất trên phễu lọc thủy tinh xốp Làm khô phức chất trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi Hiệu suất tổng hợp đạt 80 ÷ 85% Các phức chất thu được có màu đặc trưng của ion đất hiếm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phức chất của Tb(III) có màu trắng Phức chất của Dy(III) có màu trắng Phức chất của Ho(III) có màu vàng Phức. .. 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 có bán kính lớn nên các phối tử đa phối trí chỉ lấp 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 H2O, OH- [9] Tính không bão hoà và không định hướng của liên kết ion cùng...Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về các nguyên tố đất hiếm và khả năng tạo phức của chúng 1.1.1 Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bao gồm Sc, Y, La và các nguyên tố họ lantanit Họ lantanit (Ln) gồm 14 nguyên tố 4f có số thứ tự từ 58 đến 71 trong bảng tuần hoàn Menđêlêep [1]: Xeri (58Ce),... năng tạo phức của ion đất hiếm và độ bền của phức chất tăng do bán kính ion giảm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Tuy nhiên, các nguyên tố đất hiếm có khả năng tạo các phức chất vòng càng bền với các phối tử hữu cơ (đặc biệt là các phối tử có dung lượng phối trí và điện tích âm lớn) Độ bền của phức chất phụ thuộc vào bản chất của ion đất hiếm và phối tử tạo phức, tăng lên khi đi... nhau nhưng do có sự khác nhau về số electron trên obital 4f nên ở mức độ nào 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 biến đổi đều đặn tính chất hóa học của các lantanit gây ra bởi “sự co lantanit” Đó là sự giảm bán kính nguyên tử và ion theo chiều tăng số thứ tự từ La đến Lu Điều này... thể khử được oxit của nhiều kim loại, ví dụ như sắt oxit, mangan oxit,… Công thức chung của các oxit đất hiếm là Ln2O3 Tuy nhiên, một vài oxit có dạng khác là: CeO2, Tb4O7, Pr6O11,…Oxit Ln2O3 giống với oxit của kim loại kiềm thổ; chúng bền với nhiệt và khó nóng chảy 1.1.2 Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm So với các nguyên tố họ d, khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm kém hơn do có... vậy, trong nguyên tử của các lantanit, các electron ở phân lớp 5d dễ chuyển sang phân lớp 4f Sự khác nhau về cấu trúc nguyên tử của các nguyên tố trong họ chỉ thể hiện ở lớp thứ ba từ ngoài vào, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 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 . THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN QUỲNH GIANG TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHỨC CHẤT 2-PHENOXYBENZOAT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: . đích góp phần nghiên cứu vào lĩnh vực cacboxylat kim loại, chúng tôi tiến hành: '&apos ;Tổng hợp, nghiên cứu tính chất phức chất 2-phenoxybenzoat của một số nguyên tố đất hiếm ”. Chúng. chung về các nguyên tố đất hiếm và khả năng tạo phức của chúng 1.1.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bao gồm Sc, Y, La và các nguyên tố họ lantanit.