TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM (Y, La, Tb) VỚI AXIT DL-2-AMINO-N-BUTYRIC

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 50 (1) (2012) 117-122 TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM (Y, La, Tb) VỚI AXIT DL-2-AMINO-N-BUTYRIC Đặng Thị Thanh Lê* Bộ mơn Hố học, Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội * Email: thanhledang@yahoo.com Đến Tòa soạn ngày: 5/3/2011; Nhận đăng ngày: 9/6/2011 TÓM TẮT Phức chất Y, La Tb với axit DL-2-amino-n-butyric (Hbu) tổng hợp nghiên cứu phương pháp phân tích nguyên tố, độ dẫn điện phân tử, phổ IR phân huỷ nhiệt Phức chất rắn tạo thành có cơng thức [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Y, La, Tb], phức chất Hbu tham gia phối trí với Ln3+ qua ngun tử N nhóm amin nguyên tử O nhóm cacboxyl Từ khóa phức chất đất hiếm, axit DL-2-amino-n- butyric, tổng hợp, phân tích nguyên tố, độ dẫn điện, phổ hồng ngoại, phân tích nhiệt MỞ ĐẦU Nghiên cứu tạo phức nguyên tố đất (NTĐH) amino axit có ý nghĩa mặt lí thuyết thực tiễn [3].Trong cơng trình [1] chúng tơi tổng hợp nghiên cứu phức chất rắn số nguyên tố đất nhẹ (Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) với axit DL-2-amino-nbutyric (Hbu) Trong cơng trình [2] tổng hợp nghiên cứu phức chất rắn số nguyên tố đất nặng (Dy, Ho, Er, Yb) với Hbu Trong cơng trình tổng hợp, nghiên cứu phức chất rắn Y, La Tb với Hbu THỰC NGHIỆM Đất (III) clorua LnCl3 điều chế từ oxit Ln2O3 loại 99,9 % tương ứng Trộn mmol LnCl3 mmol Hbu dạng rắn bình cầu nhỏ, sau cho 40 ml etanol vào hỗn hợp dạng huyền phù Đun hồi lưu cách thuỷ hỗn hợp phản ứng 8h 70 – 80 0C Sau vài hỗn hợp phản ứng trở nên suốt kết tủa phức chất có màu đặc trưng ion đất Đặng Thị Thanh Lê xuất từ từ Lọc,rửa kết tủa etanol tuyệt đối Làm khơ sản phẩm bình hút ẩm Hiệu suất tổng hợp đạt xấp xỉ 85% Hàm lượng đất xác định phương pháp oxalat [6] Hàm lượng clo xác định phương pháp phân tích khối lượng dạng kết tủa AgCl Hàm lượng C, N xác định máy Inca Enregi (Anh) Phổ IR ghi máy Nicolet-AVATA 360 FT IRE.S.P (Thuỵ Sỹ), mẫu ép viên với KBr Giản đồ phân tích nhiệt ghi máy Shimadzu DTA-50 khơng khí, thang nhiệt độ ghi đến 700 0C với tốc độ nâng nhiệt 10 0C/phút Độ dẫn điện đo máy CDM 210 Conductivity Meter KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1.Thành phần phân tử phức chất Các phức chất thu có màu giống màu ion đất hiếm, dễ chảy rữa khơng khí ẩm, tan tốt nước, không tan etanol Kết phân tích nguyên tố,độ dẫn điện phân tử đưa bảng So sánh số liệu hàm lượng nguyên tố tính theo lí thuyết với số liệu phân tích nguyên tố phức chất kết luận phức chất thu có thành phần phù hợp với cơng thức phân tử nêu bảng Độ dẫn điện phân tử phức chất với nồng độ 10-3 M đo sau pha có giá trị từ 322 ÷ 331 om-1.cm2.mol-1 Từ giá trị đó, theo [5] phức chất điện li ion dung dịch nước Bảng Kết phân tích nguyên tố, độ dẫn điện phân tử phức chất STT Công thức KL phân %Ln phức chất tử Lt(Tn) %Cl %C %N Lt(Tn) Lt(Tn) Lt(Tn) 14,65 17,53 31,60 9,22 (33,46) (8,40) 29,20 8,52 (29,96) (9,54) 28,34 8,27 (29,35) (8,54) YCl3 4Hbu 607,5 LaCl3 4Hbu 657,5 TbCl3 4Hbu 677,5 (14,68) (15,19) 21,14 16,20 (21,46) (16,82) 23,47 15,72 (23,18) (14,95) Độ dẫn điện phân tử (om-1 cm2 mol-1) 331 330 322 Từ kết thực nghiệm đưa công thức phức chất [Ln(Hbu)4]Cl3 (với Ln La, Y, Tb; Hbu CH3-CH2- CH-COOH)  NH2 3.2 Nghiên cứu phổ hồng ngoại phức chất 116 Tổng hợp nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất (Y, La, Tb) với axit … Hình đưa phổ IR phối tử Hbu tự phức chất đại diện [La(Hbu)4]Cl3 Bảng đưa tần số (cm-1) dải hấp thụ phổ IR phức chất Bảng Tần số (cm-1) dải hấp thụ phổ IR STT Hợp chất nOH n NH3+ nNH2 nas(COO-) ns(COO-) Hbu - 3077 - 1606 1417 [Y(Hbu)4]Cl3 3393 - 2976 1570 1512 [La(Hbu)4]Cl3 3365 - 2983 1568 1495 [Tb(Hbu)4]Cl3 3375 - 2982 1573 1500 a) b) Hình Phổ IR của: a) Hbu; b) [La(Hbu)4]Cl3 Các phổ IR phức chất nghiên cứu có dạng, chứng tỏ cấu trúc phức chất giống Việc quy kết dải hấp thụ phổ IR phức chất dựa việc so sánh phổ IR phức chất với phổ IR phối tử tự Hbu.Trong phổ IR Hbu tự 117 Đặng Thị Thanh Lê dải 3077 cm-1 thuộc dao động nhóm NH3+ Hbu tồn dạng ion lưỡng tính CH3CH2-CH-COO – [6] Thực tế dải nNH3+ xuất vùng thấp dải nNH2 bình thường quan sát NH3+ (3400 cm-1) axit amin tự [5] có tương tác nhóm NH3+ COO – ion lưỡng tính Trong phổ IR phức chất dải nNH2 xuất vùng 2976 ÷ 2983 cm-1 Vị trí dải nNH2 phức chất thấp dải NH2 phối tử tự (3400 cm-1), chứng tỏ nhóm NH2 Hbu tham gia phối trí với ion kim loại phức chất Dải xuất vùng 3365 ÷ 3393cm-1 phổ IR phức chất khơng có phổ IR phối tử , dải quy cho nOH nhóm COOH Trong phổ phối tử tự có dải 1606 cm-1 1417 cm-1 tương ứng với nas(COO-) ns(COO-) Nhưng phổ IR phức chất dải nas(COO-) di chuyển vùng có tần số thấp (1568 ÷ 1573 cm-1), dải ns(COO-) di chuyển vùng có tần số cao (1495 ÷ 1512 cm-1) Những chuyển dịch Hbu tham gia phối trí với ion Ln3+ qua nguyên tử oxi nhóm cacboxyl Như Hbu phối trí với ion kim loại qua nguyên tử N nhóm amin nguyên tử O nhóm cacboxyl 3.3 Nghiên cứu giản đồ phân tích nhiệt phức chất Hình đưa giản đồ phân tích nhiệt phức chất đại diện [La(Hbu)4]Cl3 Bảng đưa kết phân tích nhiệt phức chất Hình Giản đồ phân tích nhiệt [La(Hbu)4]Cl3 Giản đồ phân tích nhiệt phức chất có dạng giống nhau, chứng tỏ chúng có cấu trúc tương tự Trên giản đồ phân tích nhiệt phức chất, 2000C khơng có hiệu ứng nhiệt hiệu ứng khối lượng, chứng tỏ thành phần chúngkhơng có nước tham gia phối trí Kết hồn tồn phù hợp với liệu phổ IR Trên giản đồ phân tích nhiệt phức chất có hai hiệu ứng thu nhiệt kép hiệu ứng toả nhiệt mạnh Hai hiệu ứng thu nhiệt kép nằm khoảng 2000C ÷ 2950C, cịn hiệu ứng toả nhiệt nằm khoảng 4700C ÷ 5600C Ứng với hiệu ứng nhiệt có hiệu ứng giảm khối lượng đường DTG Sự phân huỷ nhiệt đốt cháy phần hữu phức chất xảy đến 118 Tổng hợp nghiên cứu phức chất số nguyên tố đất (Y, La, Tb) với axit … tạo thành Ln2O3 Khối lượng Ln2O3 cịn lại tính theo lí thuyết thực nghiệm tương đối phù hợp Bảng Kết phân tích nhiệt TT (*) Nhiệt độ hiệu ứng nhiệt (0C) Hợp chất Hbu [Y(Hbu)4]Cl3 [La(Hbu)4]Cl3 [Tb(Hbu)4]Cl3 Hiệu ứng nhiệt 251,14 Thu nhiệt 228,16;287,13 Thu nhiệt 555,16 Toả nhiệt 245,76; 269,39 Thu nhiệt 478,33 Toả nhiệt 276,03; 294,88 Thu nhiệt 506,22 Toả nhiệt Khối lượng oxit Ln2O3 lại (%) Lt(Tn) _ 18,60 (20,63) 24,49 (26,97) 27,01 (29,11) (*) Đối với Tb oxit Tb4O7 KẾT LUẬN Đã tổng hợp phức chất ion Ln3+ với axit DL-2-amino-n-butyric Phức chất rắn tạo thành có cơng thức [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Y, La, Tb] Đã nghiên cứu phức chất thu phương pháp phân tích nguyên tố, độ dẫn điện phân tử, phổ IR phân huỷ nhiệt Kết cho thấy Hbu tham gia phối trí với Ln3+ qua nguyên tử N nhóm amin nguyên tử O nhóm cacboxyl TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Chí Kiên, Đặng Thị Thanh Lê, Phạm Đức Roãn - Tổng hợp nghiên cứu tính chất số phức chất nguyên tố đất nhẹ với axit DL-2-amino-n-butyric, Tạp chí Hố học 42 (4) (2004) Lê Chí Kiên, Đặng Thị Thanh Lê, Phạm Đức Roãn - Tổng hợp nghiên cứu tính chất số phức chất nguyên tố đất nặng với axit DL-2-amino-n-butyric, Tạp chí Hố học 44 (1) (2006) Đặng Vũ Minh, Lưu Minh Đại - Nghiên cứu thử nghiệm phân vi lượng cho lúa Tuyển tập báo cáo Viện khoa học vật liệu – Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia, Hà Nội, 1995 Nguyễn Đình Triệu - Các phương pháp vật lí ứng dụng hoá học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 1999 Zamiatkina - Hợp chất dấu móc vng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1980 P Indrasenan, M Lakshmy - Indian Journal of Chemistry 36A (1997) 998-1000 119 Đặng Thị Thanh Lê SUMMARY SYNTHESIS AND STUDY ON THE COMPLEXES OF SOME RARE EARTHS (Y, La, Tb) WITH DL-2-AMINO-N-BUTYRIC ACID The complexes of some rare earths with DL-2-amino-n-butyric acid were synthesized These solid complexes have the general formula [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Y, La, Tb and Hbu: CH3CH2-CH-COOH ] The structure of the complexes have been recognised on the basic of elemental  NH2 analysis,conductivity measurements, IR spectra and thermal analysis methods It was found that the DL-2-amino-n-butyric acid utilized amino nitrogen and carboxyl oxygen for bonding Keywords complexes rera earths, DL-2-amino-n-butyric acid, synthesis elemental analysis, conductivity measurements, IR spectra,thermal analysis 120