Tổng hợp nghiên cứu tính chất phức chất 2 phenoxybenzoat của một số nguyên tố đấ

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.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. Nguyễn Thị Hiền Lan THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.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.vn/ LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng thành kính, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến cô giáo - PGS. 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.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. i CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT.

ii DANH MỤC BẢNG .iii DANH MỤC HÌNH. iv MỞ ĐẦU. 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Giới thiệu chung về các nguyên tố đất hiếm và khả năng tạo phức của chúng.

Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH). Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm. Axit cacboxylic và cacboxylat kim loại. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của các axit monocacboxylic.

Các cacboxylat kim loại. Một số phương pháp hoá lí nghiên cứu phức chất. 11 Chƣơng 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tượng nghiên cứu.

Mục đích, nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp phân tích thể tích xác định hàm lượng ion Ln3+. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại.

Phương pháp phân tích nhiệt. Phương pháp phổ khối lượng. Phương pháp phổ huỳnh quang. 23 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Dụng cụ và hoá chất. 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Chuẩn bị hoá chất. Dung dịch LnCl3 0,1M.

Dung dịch EDTA 10-2M. Dung dịch đệm axetat có pH ≈ 5. Pha dung dịch Asenazo III ~ 0,1%. Dung dịch NaOH 1M.

Tổng hợp các phức chất 2- phenoxybenzoat đất hiếm. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích thể tích. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt.

Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phổ huỳnh quang. 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.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.vn/ DANH MỤC BẢNG Bảng 3.

Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong các phức chất. Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất. Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất 2-phenoxybenzoat đất hiếm. 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.vn/ DANH MỤC HÌNH Hình 3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của axit Hpheb. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Tb(Pheb)3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Dy(Pheb)3.

Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Ho(Pheb)3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất Yb(Pheb)3. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Tb(Pheb)3. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Dy(Pheb)3.

Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Ho(Pheb)3. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Yb(Pheb)3. Phổ khối lượng của phức chất Tb(Pheb)3. Phổ khối lượng của phức chất Dy(Pheb)3.

Phổ khối lượng của phức chất Ho(Pheb)3. Phổ khối lượng của phức chất Yb(Pheb)3. Phổ huỳnh quang của phức chất Dy(Pheb)3. Phổ huỳnh quang của phức chất Yb(Pheb)3.

Phổ huỳnh quang của phức chất Ho(Pheb)3. Phổ huỳnh quang của phức chất Tb(Pheb)3. 44 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.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.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về các nguyên tố đất hiếm và khả năng tạo phức của chúng 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. Như vậy các nguyên tố đất hiếm thuộc nhóm IIIB và chu kỳ 6 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Cấu hình electron của các nguyên tố đất hiếm có thể biểu diễn bằng công thức chung: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2. Trong đó: n có giá trị từ 0÷14 m nhận giá trị 0 hoặc 1 Dựa vào đặc điểm xây dựng electron trên phân lớp 4f mà các lantanit được chia thành hai phân nhóm [6]: Phân nhóm nhẹ (phân nhóm xeri) gồm 7 nguyên tố, từ Ce đến Gd: Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f75d1 Phân nhóm nặng (phân nhóm tecbi) gồm 7 nguyên tố, từ Tb đến Lu: Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu 4f7+2 4f7+3 4f7+4 4f7+5 4f7+6 4f7+7 4f7+75d1 Các nguyên tố lantanit có phân lớp 4f đang được xây dựng và có số electron lớp ngoài cùng như nhau (6s2). Theo các dữ kiện hóa học và quang phổ, phân lớp 4f và 5d có mức năng lượng gần nhau, nhưng phân lớp 4f thuận lợi hơn về mặt năng lượng. Vì 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.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 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 được giải thích là do sự tăng lực hút hạt nhân đến lớp vỏ electron khi điện tích hạt nhân tăng dần từ La đến Lu [9]. Tính chất tuần hoàn của các lantanit được thể hiện trong việc sắp xếp electron vào obitan 4f; mức oxi hóa và màu sắc của các ion. Số oxi hóa bền và đặc trưng của đa số các lantanit là +3.

Tuy nhiên, một số nguyên tố có số oxi hóa thay đổi như Ce (4f25d0) ngoài số oxi hóa +3 còn có số oxi hóa đặc trưng là +4; Pr (4f36s2) có thể có số oxi hóa +4 nhưng kém đặc trưng hơn Ce; Eu (4f76s2) ngoài số oxi hóa +3 còn có số oxi hóa +2 do mất hai electron ở phân lớp 6s; Sm (4f66s2) cũng có số oxi hóa +2 nhưng kém đặc trưng hơn so với Eu. Điều tương tự cũng xảy ra trong phân nhóm tecbi: Tb, Dy có thể có số oxi hóa +4, còn Yb, Tm có thể có số oxi hóa +2. Tuy nhiên, các mức oxi hóa +2 và +4 đều kém bền và có xu hướng chuyển về mức oxi hóa +3. Màu sắc của ion lantanit trong dãy La - Gd được lặp lại trong dãy Tb - Lu.

La3+ (4f0) không màu Lu3+ (4f14) không màu Ce3+ (4f1) không màu Yb3+ (4f13) không màu Pr3+ (4f2) lục vàng Tm3+ (4f12) lục nhạt Nd3+ (4f3) Tím Er3+ (4f11) hồng Pm3+ (4f4) hồng Ho3+ (4f10) vàng đỏ Sm3+ (4f5) trắng ngà Dy3+ (4f9) vàng nhạt Eu3+ (4f6) hồng nhạt Tb3+ (4f8) hồng nhạt Gd3+(4f7) không màu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full