Xem mẫu
T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (4), Tr. 479 - 482, 2004
Tæng hîp vµ nghiªn cøu tÝnh chÊt cña mét sè phøc chÊt cña nguyªn tè ®Êt hiÕm víi axit DL-2-amino-n-butyric
§Õn Tßa so¹n 8-6-2004
Lª ChÝ Kiªn1, §Æng ThÞ Thanh Lª2, Ph¹m §øc Ron3 1Khoa Hãa häc, Tr!êng §HKHTN, §HQG H’ Néi
2Bé m«n Khoa häc c¬ b¶n, Tr!êng §¹i häc Giao th«ng vËn t¶i 3Khoa Hãa häc, Tr!êng §HSP H’ Néi
Summary
The complexes of some rare earths with DL-2-amino-n-butyric acid were synthesized. The solid complexes have the general formula [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Pr, Nd, Sm, Eu, Gd and Hbu: CH3CH2CHNH2COOH]. The structure of the complexes have been recognised by the basic of elemental analysis, conductivity measurements, IR spectra and thermal analysis methods. It was found that the DL-2-amino-n-buryic acid utilized amino nitrogen and carboxyl oxygen for bonding.
C¸c phøc chÊt cña nguyªn tè ®Êt hiÕm (NT§H) víi aminoaxit tõ l©u ®& ®’îc nghiªn cøu réng r&i. C¸c phøc chÊt n,y ®& ®’îc øng dông trong mét sè lÜnh vùc nh’ n«ng nghiÖp v, y häc [3]. Phøc chÊt cña NT§H víi axit DL-2-amino-n-butyric cßn Ýt ®’îc nghiªn cøu. Trong c«ng tr×nh n,y, chóng t«i tæng hîp phøc chÊt r¾n cña mét sè NT§H nhÑ víi Hbu v, nghiªn cøu tÝnh chÊt cña chóng b»ng ph’¬ng ph¸p ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn ph©n tö, phæ IR v, ph©n tÝch nhiÖt.
I - Thùc nghiÖm
§Êt hiÕm (III) clorua LnCl3 ®’îc ®iÒu chÕ tõ oxit Ln2O3 lo¹i 99,9% t’¬ng øng. Trén 2 mmol LnCl3 v, 8 mmol Hbu ë d¹ng r¾n trong b×nh cÇu nhá, sau ®ã cho 40 ml etanol v,o thu ®’îc hçn hîp ë d¹ng huyÒn phï. §un håi l’u c¸ch thñy hçn hîp ph¶n øng trong 8 giê ë 70oC - 80oC. Sau v,i giê hçn hîp ph¶n øng trë nªn trong suèt v, kÕt tña phøc chÊt cã m,u ®Æc tr’ng cña ion
®Êt hiÕm sÏ xuÊt hiÖn tõ tõ. Läc v, röa kÕt tña b»ng etanol tuyÖt ®èi. L,m kh« s¶n phÈm trong b×nh hót Èm. HiÖu suÊt tæng hîp ®¹t xÊp xØ 85%.
H,m l’îng ®Êt hiÕm ®’îc x¸c ®Þnh b»ng ph’¬ng ph¸p oxalat [2]. H,m l’îng clo ®’îc x¸c ®Þnh b»ng ph’¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi l’îng d’íi d¹ng kÕt tña AgCl. H,m l’îng C, N ®’îc x¸c ®Þnh trªn m¸y Inca Enregi (Anh). Phæ IR ®’îc ghi trªn m¸y Nicolet-AVATA 360 FT IRE.S.P (Thôy SÜ), mÉu ®’îc Ðp viªn víi KBr. Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt ®’îc ghi trªn m¸y Shimadzu DTA-50 trong kh«ng khÝ, thang nhiÖt ®é ®’îc ghi ®Õn 800oC, tèc ®é n©ng nhiÖt 10oC/phót. §é dÉn ®iÖn ®’îc ®o trªn m¸y CDM
210 Conductivity Meter. ¶nh tinh thÓ c¸c phøc chÊt ®’îc chôp trªn m¸y jeol-jsm-5600LV Scanning Electron Microcope.
II - KÕt qu¶ v) th¶o luËn
1. Thnh phÇn ph©n tö cña phøc chÊt
C¸c phøc chÊt thu ®’îc cã m,u gièng m,u
479
cña ion ®Êt hiÕm, dÔ ch¶y r÷a trong kh«ng khÝ Èm, tan tèt trong n’íc, kh«ng tan trong etanol.
¶nh tinh thÓ cña phøc praze®im ®’îc tr×nh b,y trªn h×nh 1.
KÕt qu¶ ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn ph©n tö ®’îc tr×nh b,y ë b¶ng 1.
So s¸nh c¸c sè liÖu vÒ h,m l’îng nguyªn tè tÝnh theo lý thuyÕt víi sè liÖu ph©n tÝch ®èi víi tõng nguyªn tè trong mçi phøc chÊt, cã thÓ kÕt luËn r»ng c¸c phøc chÊt thu ®’îc cã th,nh phÇn phï hîp víi c«ng thøc ph©n tö nªu trong b¶ng 1.
§é dÉn ®iÖn ph©n tö cña c¸c phøc chÊt víi nång ®é 10-3 M ®’îc ®o ngay sau khi pha cã gi¸ trÞ tõ 342 ®Õn 362 -1.cm2.mol-1. Tõ c¸c gi¸ trÞ
®ã, theo [4] th× ®©y l, c¸c phøc ®iÖn ly ra 4 ion trong dung dÞch n’íc.
H×nh 1: ¶nh tinh thÓ cña [Pr(Hbu)4]Cl3
B¶ng 1: KÕt qu¶ ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn ph©n tö cña c¸c phøc chÊt
C«ng thøc Khèi STT cña phøc l’îng
chÊt ph©n tö
1 PrCl3.4Hbu 659,5
2 NdCl3.4Hbu 662,5
3 SmCl3.4Hbu 668,5
4 EuCl3.4Hbu 670,5
5 GdCl3.4Hbu 675,5
% Ln LT (TN) 21,38 (21,46) 21,74 (22,98) 22,44 (22,64) 22,67 (22,85) 23,24 (23,60)
% Cl LT (TN) 16,15 (15,60) 16,08 (15,72) 15,93 (15,40) 15,88 (15,32) 15,77 (15,25)
% C % N LT LT (TN) (TN)
29,11 8,49 (31,45) (8,61) 28,98 8,45 (30,18) (9,17) 28,72 8,38 (29,85) (8,41) 28,04 8,35 (28,18) (9,21) 28,42 8,29 (28,85) (9,42)
§é dÉn ®iÖn ph©n tö, -1.cm2.mol-1
354
362
346
342
344
Tõ c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm trªn, chóng t«i ®’a ra c«ng thøc cña phøc chÊt l, [Ln(Hbu)4]Cl3, víi Ln l, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd; Hbu l, CH3CH2CHNH2COOH.
2. Nghiªn cøu phæ hång ngo¹i cña phøc chÊt
H×nh 2 l, phæ IR cña phèi tö Hbu tù do v, cña mét phøc chÊt ®¹i diÖn l, [Pr(Hbu)4]Cl3.
TÇn sè (cm-1) cña c¸c d¶i hÊp thô chÝnh trong phæ IR cña c¸c phøc chÊt ®’îc tr×nh b,y ë b¶ng 2. C¸c phæ IR cña 5 phøc chÊt nghiªn cøu ®Òu cïng d¹ng, chøng tá cÊu tróc cña c¸c phøc chÊt gièng nhau. ViÖc ph©n ®Þnh c¸c gi¶i hÊp thô trong phæ IR cña c¸c phøc chÊt dùa trªn viÖc so s¸nh phæ IR cña c¸c phøc chÊt víi phæ IR cña phèi tö tù do Hbu.
Trong phæ IR cña Hbu tù do d¶i ë 3073 cm-1
480
thuéc vÒ dao ®éng cña nhãm NH3+ trong Hbu tån t¹i ë d¹ng ion l’ìng tÝnh CH3CH2CHCOO [2]. NH3
Thùc tÕ d¶i NH3+ xuÊt hiÖn ë vïng thÊp h¬n d¶i NH2 b×nh th’êng quan s¸t ®’îc (3400 cm-1) trong axit amin tù do [1] l, do cã sù t’¬ng t¸c gi÷a nhãm NH3+ v, COO- trong ion l’ìng tÝnh. Trªn phæ IR cña c¸c phøc chÊt d¶i NH xuÊt
hiÖn ë vïng 2973 - 2980 cm-1. VÞ trÝ cña d¶i n,y trong phøc chÊt thÊp h¬n d¶i NH trong phèi tö tù do (3400 cm-1), chøng tá nhãm NH2 trong Hbu ®& tham gia phèi trÝ víi ion kim lo¹i trong phøc chÊt. D¶i xuÊt hiÖn ë vïng 3382 - 3395 cm-1 trong phæ IR cña c¸c phøc chÊt kh«ng cã ë
phæ IR cña phèi tö, d¶i n,y ®’îc g¸n cho OH cña nhãm COOH. Trong phæ cña phèi tö tù do
(a) (b) Sè sãng, cm-1
H×nh 2: Phæ IR cña Hbu (a) v, [Pr(Hbu)4]Cl3 (b)
B¶ng 2: TÇn sè (cm-1) cña c¸c d¶i hÊp thô chÝnh trong phæ IR
STT Hîp chÊt OH NH3+ 1 Hbu - 3073 2 [Pr(Hbu)4]Cl3 3394 -
3 [Nd(Hbu)4]Cl3 3388 -4 [Sm(Hbu)4]Cl3 3395 -5 [Eu(Hbu)4]Cl3 3393 -
6 [Gd(Hbu)4]Cl3 3382 -
NH2 a(COO-) - 1526
2976 1572 2980 1575 2973 1584 2977 1587
2979 1579
as(COO-) 1419 1495 1500 1512 1504
1509
cã 2 d¶i ë 1526 cm-1 v, 1419 cm-1 t’¬ng øng víi a(COO-) v, as(COO-). Nh’ng trong phæ IR cña phøc chÊt d¶i a(COO-) di chuyÓn vÒ vïng 1572 - 1587
cm-1, d¶i as(COO-) di chuyÓn vÒ vïng 1495 - 1512 cm-1 l, nh÷ng vïng cã tÇn sè cao h¬n.
Nh’ vËy Hbu ®& phèi trÝ víi ion kim lo¹i qua nguyªn tö N cña nhãm amin v, nguyªn tö O cña nhãm cacboxylat.
3. Nghiªn cøu gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt
KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt cña c¸c phøc chÊt ®’îc ®’a ra ë b¶ng 3 v, h×nh 3 tr×nh b,y gi¶n ®å cña phøc chÊt ®¹i diÖn [Pr(Hbu)4]Cl3.
Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña c¸c phøc chÊt cã d¹ng gièng nhau, chøng tá chóng cã cÊu tróc
t’¬ng tù nhau. Trªn gi¶n ®å n,y còng cho thÊy, ë nhiÖt ®é d’íi 200oC kh«ng cã hiÖu øng nhiÖt còng nh’ hiÖu øng mÊt khèi l’îng, chøng tá trong th,nh phÇn cña chóng kh«ng cã n’íc tham gia phèi trÝ. KÕt qu¶ n,y ho,n to,n phï hîp víi c¸c d÷ liÖu phæ IR ë trªn. Trªn gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña c¸c phøc chÊt ®Òu cã hai hiÖu øng thu nhiÖt kÐp v, mét hiÖu øng táa nhiÖt m¹nh. Hai hiÖu øng thu nhiÖt kÐp n»m trong kho¶ng tõ 221oC ®Õn 295oC, cßn hiÖu øng táa
nhiÖt n»m trong kho¶ng 471oC ®Õn 503oC. øng víi c¸c hiÖu øng nhiÖt n,y ®Òu cã hiÖu øng gi¶m khèi l’îng trªn ®’êng DTG. Sù ph©n hñy nhiÖt v, ®èt ch¸y phÇn h÷u c¬ cña c¸c phøc chÊt ®Òu x¶y ®Õn cïng t¹o th,nh Ln2O3. Khèi l’îng Ln2O3 cßn l¹i tÝnh theo lý thuyÕt v, thùc nghiÖm t’¬ng ®èi phï hîp.
481
B¶ng 3: KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt
STT Hîp chÊt
1 Hbu
2 [Pr(Hbu)4]Cl3
3 [Nd(Hbu)4]Cl3
4 [Sm(Hbu)4]Cl3
5 [Eu(Hbu)4]Cl3
6 [Gd(Hbu)4]Cl3
NhiÖt ®é cña hiÖu øng nhiÖt, oC
251,14 275,79; 290,07 471,16 259,81; 286,27 474,59 221,27; 276,69 485,40 231,26; 265,00 432,21 240,00; 261,78
502,45
HiÖu øng nhiÖt
Thu nhiÖt Thu nhiÖt Táa nhiÖt Thu nhiÖt Táa nhiÖt Thu nhiÖt Táa nhiÖt Thu nhiÖt Táa nhiÖt Thu nhiÖt
Táa nhiÖt
Khèi l’îng oxit Ln2O3 cßn l¹i (%) LT (TN)
25,02 (28,72)
25,36 (29,11)
26,03 (28,34)
26,10 (26,15)
26,75 (21,97)
NhiÖt ®é, oC
H×nh 3: Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña [Pr(Hbu)4]Cl3
III - KÕt luËn T)i liÖu tham kh¶o
§& tæng hîp ®’îc c¸c phøc chÊt cña ion Ln3+ víi axit DL-2-amino-n-butyric. C¸c chÊt r¾n t¹o th,nh cã c«ng thøc [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Pr, Nd, Sm, Eu, Gd].
§& nghiªn cøu c¸c phøc chÊt thu ®’îc b»ng ph’¬ng ph¸p ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn ph©n tö, phæ IR v, ph©n hñy nhiÖt. KÕt qu¶ cho thÊy Hbu ®& tham gia phèi trÝ víi Ln3+ qua nguyªn tö N cña nhãm amin v, nguyªn tö oxi cña nhãm cacboxylat.
1. NguyÔn §×nh TriÖu. C¸c ph’¬ng ph¸p vËt lý øng dông trong hãa häc. Nxb. §¹i häc Quèc gia H, Néi (1999).
2. P. Indrasenan, M. Lakshmy. Indian Journal of Chemistry Vol. 36A, P. 998 - 1000 (1997).
3. Song, Disheng. Journal of Northwest University, Vol. 22, No. 3, P. 293 -298(1992).
4. Zamiatkina. Hîp chÊt trong dÊu mãc vu«ng. Nxb. Khoa häc v, Kü thuËt H, Néi (1980).
482
483
...
- tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn