điều chế glutamat neodym và thử nghiệm ảnh hưởng năng suất cây cà chua

MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa .i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục .1 Danh mục bảng .3 Danh mục hình vẽ Danh mục từ viết tắt luận văn .5 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN NTĐH : Nguyên tố đất Glu-Nd : Phức Glutamat neodym MỞ ĐẦU .7 Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA NEODYM VÀ CÁC NTĐH 1.1.1 Đặc điểm NTĐH Các NTĐH chiếm vị trí 57 đến 71 bảng hệ thống tuần hoàn bao gồm nguyên tố Lantan (La), Xeri (Ce), Praseodim (Pr), Neodym (Nd), Prometi (Tb), Dysprosi (Dy), Holmi (Ho), Erbi (Er), Thuli (Tm), Yterbi (Yb), Lutexi (Lu) Hai nguyên tố Ytri (Y) - vị trí 39 Scandi (Sc) - vị trí 21 có tính chất tương tự nên xếp vào họ NTĐH .9 1.1.2 Một số hợp chất nguyên tố đất 10 1.1.2.1 Oxit 10 1.1.2.2 Hiđroxit đất 11 1.1.3 Phức chất NTĐH 11 1.1.4 Số phối trí 11 1.1.5 Giới thiệu Neodym 12 1.1.5.1 Trạng thái tự nhiên – đồng vị 13 1.1.5.2 Tính chất hóa học 13 1.1.5.3 Khả tạo phức Nd 14 1.1.6 Ứng dụng NTĐH 14 1.1.6.1 Trong nông nghiệp 14 1.1.6.2 Trong công nghiệp 15 1.2 AXIT GLUTAMIC 16 1.2.1 Giới thiệu axit Glutamic 16 1.2.2 Ứng dụng axit Glutamic hợp chất 16 1.3 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CÀ CHUA 18 Cà chua la trồng thuộc họ cà (Solannaceae),có tên khoa học Lycopersicon, esculentum Mill, cà chua có nhiều tên gọi khác nhaunhư: Lycopersicum, S.lycopersicon, L.kort… Có nguồn gốc từ Nam Mỹ, loại rau ăn Cà chua dài ngày, tự thụ phấn Quả cà chua mọng có chứa nhiều vitamin C nên có vị chua, chín có màu vàng đỏ, có nhiều hình dạng: trịn, dẹt, có cạnh, có múi… 18 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT .23 1.4.1 Phương pháp phổ hồng ngoại .23 1.4.3 Phương pháp phân tích nhiệt 26 Chương 28 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM .28 2.1 THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ 28 2.2 HÓA CHẤT 28 2.3 THỰC NGHIỆM 28 Để ứng dụng phức Glutamat neodym điều chế vào lĩnh vực Nông nghiệp, tiến hành thực nghiệm tác động phức Glutamat neodym trình sinh trưởng, phát triển suất cà chua Thí nghiệm tiến hành theo phương pháp trồng cà chua đồng ruộng Sau thăm dò ảnh hưởng ứng với khoảng nồng độ dung dịch: Neodym clorua, axit Glutamic phức Glutamat neodym thông qua việc theo dõi tỷ lệ (%) nảy mầm hạt cà chua thực cốc gieo chậu thí nghiệm để tìm nồng độ thích hợp loại chất nghiên cứu Tiếp tục dùng dung dịch chất nghiên cứu với điều kiện thích hợp để phun lên cà chua trồng ngồi ruộng thí nghiệm, giai đoạn ba lá, năm bắt đầu hoa 29 Chương 33 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 TỔNG HỢP GLUTAMAT NEODYM 33 3.1.1 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo phức 33 3.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tạo phức .34 3.1.3 Ảnh hưởng tỉ lệ H2Glu / Nd3+ đến hiệu suất tạo phức 35 3.1.4 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tạo phức 36 3.2 XÁC ĐỊNH SỰ HÌNH THÀNH PHỨC GLUTAMAT NEODYM .37 3.2.1 Phổ hồng ngoại phức chất Glutamat neodym 37 3.2.3 Phân tích nhiệt 41 3.3 THỬ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA GLUTAMAT NEODYM LÊN CÂY CÀ CHUA .42 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hằng số vật lý nguyên tố đất Bảng 1.2 Giá trị pH bắt đầu kết tủa Ln(OH)3 .9 Bảng 1.3 Một số giá trị số vật lý axit Glutamic 14 Bảng 1.4 Tần số đặc trưng số nhóm nguyên tử 21 Bảng 1.5 Tần số hấp thụ số liên kết thường gặp 22 Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm theo ANOVA chiều 29 Bảng 2.2 Bảng phân tích phương sai 29 Bảng 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tạo phức .31 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo phức 32 Bảng 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ H2Glu/Nd3+ phản ứng đến hiệu suất tạo phức 33 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tạo phức 34 Bảng 3.5 Số sóng hấp thụ hợp chất phổ hồng ngoại 37 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd lên tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua 40 Bảng 3.7 Bảng ANOVA .40 Bảng 3.8 Ảnh hưởng dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd nồng độ khác đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua 43 Bảng 3.9 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến trọng lượng tươi khô 15 mầm (g) cà chua sau 10 ngày .44 Bảng 3.10 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến chiều cao (cm) 44 Bảng 3.11 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến kích thước (cm) 45 Bảng 3.12 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến thời điểm hoa số hoa/cây .46 Bảng 3.13 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến số quả/cây, trọng lượng quả/cây .48 Bảng 3.14 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến trọng lượng 100 (kg) 48 Bảng 3.15 Năng suất cà chua sau thu hoạch (tấn/ sào) 48 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ảnh Neodym 11 Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tạo phức 31 Hình 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo phức 32 Hình 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ H2Glu/Nd3+ phản ứng đến hiệu suất tạo phức 33 Hình 3.4 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tạo phức 34 Hình 3.5 Ảnh tinh thể Glutamat Neodym kính hiển vi .35 Hình 3.6 Phổ hồng ngoại axit Glutamic 36 Hình 3.7 Phổ hồng ngoại phức Glutamat neodym 37 Hình 3.8 Phổ khối lượng phức Glutamat neodym 38 Hình 3.9 Sơ đồ phân mảnh phức Glutamat neodym 38 Hình 3.10 Giản đồ phân tích nhiệt DSC TG Glutamat neodym 39 Hình 3.11 Đồ thị ảnh hưởng dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd đến tỷ lệ (%) nảy mầm hạt cà chua 41 Hình 3.12 Ảnh chụp hạt cà chua nảy mầm có xử lý dung dịch Nd3+, H2Glu, H[Nd(Glu)2] 42 Hình 3.13 Ảnh cà chua giai đoạn năm .45 Hình 3.14 Ảnh cà chua giai đoạn bắt đầu hoa 46 Hình 3.15 Ảnh chụp cà chua thời điểm hoa .47 Hình 3.16 Ảnh ruộng cà chua bắt đầu thu hoạch 47 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN NTĐH : Nguyên tố đất Glu-Nd : Phức Glutamat neodym MỞ ĐẦU Trong lịch sử ngành hóa học, việc nghiên cứu nguyên tố đất (NTĐH) vấn đề Thế ứng dụng mạnh mẽ NTĐH hợp chất chúng thật phát triển thập niên gần Đặc biệt thời gian này, với giá trị lợi ích khoa học kỹ thuật, kinh tế, môi trường mà NTĐH hợp chất chúng mang lại, khoa học công nghệ đất trở thành ngành khoa học mũi nhọn tương lai Với tính chất đặc biệt, NTĐH ứng dụng hầu hết lĩnh vực khoa học kỹ thuật làm xúc tác cơng nghiệp hóa dầu, tổng hợp hữu cơ, làm nguyên liệu, phụ gia công nghệ hạt nhân, luyện kim, vật liệu từ, công nghiệp thủy tinh màu thủy tinh quang học, chế tạo gốm, vật liệu composit, thiết bị laze… Đối với ngành nơng nghiệp, phân bón vi lượng đất đề tài thu hút ý nhà khoa học nói chung nhà nơng học nói riêng chúng có tác dụng làm tăng hàm lượng diệp lục, tăng q trình quang hóa, tăng hấp thu chất dinh dưỡng đa lượng vi lượng, tăng khả chống chịu thời tiết cây, không làm ảnh hưởng đến môi trường, cho suất trồng cao… Nhưng thực tế, hàm lượng NTĐH đất ít, chí số nơi khơng có NTĐH Hơn nữa, NTĐH đất trồng lại bị rửa trôi nước mưa, lũ lụt hao hụt dần qua trình sử dụng thực vật Do đó, việc cung cấp bổ sung NTĐH cho trồng yêu cầu thiết đặt Trong thời gian gần đây, hóa học phức chất NTĐH thơng qua ứng dụng rộng rãi ngày phát triển khẳng định vai trò quan trọng khoa học đời sống Các NTĐH có khả tạo phức với nhiều phối tử vô lẫn hữu Nhiều phối tử hữu có khả tạo phức tốt với NTĐH nghiên cứu hợp chất màu azo, hợp chất hữu chứa photpho, hợp chất hữu đa chức,… Một phối tử hữu đáng ý amino axit Các cơng trình khoa học phức chất NTĐH với amino axit hoạt tính sinh học đặc biệt chúng khả ức chế phát triển loại vi trùng Aspartat đất hiếm, ảnh hưởng Glutamat Europi đến sinh tổng hợp Protein enzim chủng nấm mốc, khả kích thích tăng trưởng NTĐH với trồng [25] Hiện nay, số cơng trình nghiên cứu tạo phức NTĐH với axit L-Glutamic cịn chưa đầy đủ với tất nguyên tố Đây loại amino axit tự nhiên có khả ức chế hoạt động thần kinh, ảnh hưởng đến phát triển trí tuệ người Vì vậy, nghiên cứu sâu phức chất thực vấn đề thú vị đáng quan tâm Xuất phát từ lí trên, chúng tơi chọn đề tài luận văn là: “Điều chế Glutamat Neodym thử nghiệm ảnh hưởng suất cà chua” Nội dung đề tài tập trung vào phần sau: Khảo sát ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ, pH, thời gian, tỉ lệ axit Glutamic/ Neodym đến hiệu suất phản ứng tạo Glutamat Neodym Từ đó, tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng Sử dụng phương pháp: phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phân tích nhiệt để đánh giá tạo thành phức Tiến hành thử nghiệm ảnh hưởng Glutamat neodym đến suất cà chua Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA NEODYM VÀ CÁC NTĐH 1.1.1 Đặc điểm NTĐH Các NTĐH chiếm vị trí 57 đến 71 bảng hệ thống tuần hoàn bao gồm nguyên tố Lantan (La), Xeri (Ce), Praseodim (Pr), Neodym (Nd), Prometi (Tb), Dysprosi (Dy), Holmi (Ho), Erbi (Er), Thuli (Tm), Yterbi (Yb), Lutexi (Lu) Hai nguyên tố Ytri (Y) - vị trí 39 Scandi (Sc) - vị trí 21 có tính chất tương tự nên xếp vào họ NTĐH - Cấu tạo điện tử Các nguyên tử NTĐH có cấu hình electron hóa trị 4f 0-12 5d0-2 6s2, lớp 4f lớp thứ ba từ vào Năng lượng tương đối obitan 4f 5d giống nhạy cảm nên electron dễ chiếm obitan Cấu hình electron cation Re+: [Xe] 4fn 5d0 6s0 đặn Do tính chất hóa học ngun tố hóa học định electron phân lớp nên NTĐH có tính chất giống giống tính chất ngun tố nhóm IIIB (Sc, Y, La, Ac) [7], [31] - Tính chất chung Do “co lantanoit” cấu hình lớp ngồi NTĐH giống nên NTĐH có khác biến đổi tuần hoàn dãy NTĐH Các tính chất biển đổi tuần hồn dãy NTĐH qui luật tuần hoàn trình xếp điện tử vào obitan 4f, sau Các tính chất biến đổi tuần hoàn dãy NTĐH mức oxi hóa, tính chất từ, màu sắc ion Ln 3+ số thông số vật lý như: khối lượng riêng, nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy… - Mức oxi hóa Mức oxi hóa đặc trưng nhóm IIIB +3 Mức oxi hóa +3 phổ biến nói chung bền NTĐH Ngồi ra, số NTĐH có mức oxi hóa thơng thường +2 +4 Ở nhóm nhẹ, khả tồn mức oxi hóa thường +2 +4 dễ với NTĐH nhóm nặng kích thích electron độc thân địi hỏi lượng so với kích thích electron ghép đơi Trong dung dịch nước, thực tế có ion Eu2+, Ce4+ bền, ion Yb2+, Sm2+, Tb4+, Pr4+ bền - Tính chất từ Các NTĐH có từ tính biến đổi có electron độc thân lớp vỏ cùng, đặc biệt electron 4f Ngun tố có từ tính nhỏ 4f 4f14, có từ tính yếu ngun tố mà phân lớp 4f điền gần đầy electron - Màu sắc Màu sắc phức chất aqua NTĐH biến đổi cách có qui luật theo độ bền tương đối trạng thái 4f Nguyên nhân biến đổi màu lấp đầy electron vào obitan 4f - Tính chất vật lý NTĐH Bảng 1.1 Bảng số vật lý NTĐH Sc D(g/cm ) o Tnc; C 1539 o Ts; C 2700 Y 4,47 1525 3025 La 6,12 920 3470 Ce 6,77 804 3470 Pr 6,77 936 3017 Nd 7,01 1024 3210 Pm 1080 - Sm 7,54 1072 1670 Các đơn chất đất kim loại khó nóng chảy, màu xám trắng (trừ Pr Nd vàng nhạt) Các NTĐH dễ rèn, có độ cứng tương đối không cao, dẫn điện gần thủy ngân Khi chuyển từ Ce đến Lu, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi thể tính tuần hồn nội (sự bất thường thể rõ Eu Yb) - Tính chất hóa học Chỉ kim loại kiềm kim loại kiềm thổ Các kim loại đất dạng khối rắn bền với khơng khí khơ khơng khí ẩm bị mờ dần Ở nhiệt độ 200-400 oC kim loại đất bị bốc cháy ngồi khơng khí tạo hỗn hợp oxit nitrua Các nguyên tố đất tác dụng với halogen nhiệt độ thường đốt nóng chúng tác dụng với N2, C, S, P, H2,… Chúng tạo hợp kim với đa số kim loại Al, Cu, Mg, Co, Fe,… [7] Trong dãy điện thế, NTĐH đứng xa trước Hiđro Giá trị E o = -2,4 đến -2,1 nên kim loại đất bị nước, đặc biệt nước nóng oxi hóa, chúng tác dụng mãnh liệt với axit Các NTĐH bền HF H 3PO4 tạo thành màng muối không tan bao bọc bảo vệ Các NTĐH không tan kiềm [7] 1.1.2 Một số hợp chất nguyên tố đất 1.1.2.1 Oxit Các oxit đất Ln2O3 điều chế cách nung đỏ hiđroxit đất Ln(OH)3, cacbonat đất Ln2(CO3)3 oxalat Ln2(C2O4)3 800-1200oC 10 Glu-Nd.KBr Hình 3.7 Phổ hồng ngoại Glutamat neodym Bảng 3.5 Số sóng hấp thụ hợp chất phổ hồng ngoại Công thức ν NH H2Glu - Glu-Nd 3304 ν NH 3+ + NH δ as ν COO as − 3098,98 2074,7 1669,21 - - δ sNH - 1611,42 1569,61 + δ sNH3 COO νs − 1501 1411,0 - 1353,79 Từ hình 3.6, 3.7, cho thấy phổ hồng ngoại axit Glutamic khác với phổ hồng ngoại phức chất Glutamat neodym hình dạng vị trí dải hấp thụ đặc trưng, kết hợp với bảng 3.5 rút số nhận xét sau: - Trong phổ phối tử axit Glutamic có số sóng 3098,98cm-1, 2074,7cm-1, + 1501cm-1, tương ứng với dao động hóa trị nhóm NH , dao động biến dạng + + bất đối xứng nhóm NH , dao động biến dạng đối xứng nhóm NH Nhưng phổ hồng ngoại phức Glutamat neodym dải dịch chuyển phía có số sóng cao ứng với dao động hóa trị bất đối xứng nhóm NH 2, dao động biến dạng đối xứng nhóm NH2 3304 cm-1, 1569,61 cm-1 , + dải dao động biến dạng bất đối xứng nhóm NH với số sóng 2074,7cm-1 cho thấy có tạo liên kết phối trí nhóm amin với ion Nd3+ [6], [24], [26], [36] 39 - Trong phổ hồng ngoại axit Glutamic có tồn số sóng 1669,21cm -1 1411,0cm-1 ứng với dao động đối xứng bất đối xứng nhóm COO - Trong phổ hồng ngoại phức Glutamat neodym có dịch chuyển giảm giá trị ứng với hai số sóng đến 1611,42 cm -1 1353,79cm-1 Chứng tỏ phức Glutamat neodym khơng cịn nhóm – COOH [6], [24], [26], [36] Điều phù hợp với dự đoán chúng tơi, phối tử H2Glu có ba tham gia liên kết với ion trung tâm ba Như vậy, axit Glutamic tạo liên kết phối trí với ion Nd 3+ qua nguyên tử N nhóm amin nguyên tử O nhóm cacboxylat, với tỷ lệ H 2Glu: Nd3+ 2:1 3.2.2 Phổ khối lượng phức chất Glutamat neodym Để khẳng định lại công thức phức chất dự đoán trên, tiến hành đo phổ phức máyLC- MSD- Trap- SL viện Hóa học, viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Quy kết xác cụm pic phổ việc làm cần thiết giải thích loại phổ Sự quy kết trước hết dựa số khối phải phù hợp quy luật phân mảnh phân tử bị bắn phá Ngoài xác suất xuất pic cụm phải phù hợp lý thuyết với thực nghiệm [6], [24], [26] Phổ khối lượng phức H[Nd(Glu)2] trình bày hình 3.8 Hình 3.8 Phổ khối lượng phức Glutamat neodym 40 Phổ khối lượng phức H[Nd(Glu)2] = Nd(C10H15O8N2) xuất cụm pic với m/z = 437,9, phù hợp với số khối phân tử Trong phổ khối lượng cịn xuất pic có m/z = 289,9 ứng với ion H[Nd(Glu)]+ = [Nd(C5H8O4N)]+ phối tử Ngồi cụm pic có m/z = 148,2; 130,1; 102,2 phân mảnh từ ion phối tử tương ứng với mảnh ion sau: [HGlu]+ = [C5H8O4N]+, [C5H7O3N]+, [C4H7O2N]+ Sơ đồ phân mảnh phức Glutamat neodym đưa hình3.9 [Nd(C10H15O8N2)]+ [C5H8O4N]+ [Nd(C5H8O4N)]+ [C5H7O3N]+ [C4H7O2N]+ Hình 3.9 Sơ đồ phân mảnh phức Glu-Nd Như vậy, qua phổ khối lượng, công thức phức H[Nd(Glu)2] nH2O đề nghị hợp lý 3.2.3 Phân tích nhiệt Phổ phân tích nhiệt đo máy Shimadzu DTA-50, Shimadzu 50 H Khoa Hóa học ĐHKHTN ĐHQG- Hà Nội.Giản đồ phân tích nhiệt DSC TG phức Glutamat neodym trình bày hình 3.8 Figure: Experiment:Phuc Glutamat Neodim Crucible:PT 100 µl Atmosphere: Air 12/05/2010 Procedure: RT > 1000C (10C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 29.71 TG/% HeatFlow/µV Peak :602.39 °C 60 dTG/% /min Exo -10 10 40 -20 20 -30 Peak :138.37 °C -30 -70 -20 Mass variation: -38.44 % -40 -40 -110 Mass variation: -28.46 % -60 100 200 300 400 500 41 600 700 800 -50 Furnace temperature /°C Hình 3.10 Giản đồ phân tích nhiệt DSC TG Glutamat neodym Giản đồ DSC – TG phức trình bày hình 3.8 kết cho thấy rằng: - Ở nhiệt độ 138.370C đường DSC xuất pic thu nhiệt rõ rệt, hiệu ứng theo chúng tơi hiệu ứng thu nhiệt phức H[Nd(HGlu)2].n H2O Tuy nhiên q trình có hiệu ứng khối lượng đường TG với khoảng 38,44% Do nước kết tinh phức xảy theo phản ứng sau: H[Nd(Glu)2].n H2O H[Nd(Glu)2] + n H2O Quá trình tính tốn cho thấy số phân tử nước 15 phân tử, gây nên hiệu ứng khối lượng, độ giảm khối lượng lý thuyết 38,29% - Ở 6020C đường DSC xuất pic tỏa nhiệt Đây hiệu ứng trình đốt cháy chất hữu phối tử axit Glutamic, phản ứng xảy sau: H[Nd(Glu)2] + 25 O2 Nd2O3 + 20 CO2 + 31 H2O + N2 Qúa trình xảy với khối lượng đường TG 28,46% Như phần khối lượng chất rắn lại sau nung chiếm 100% - 38,44% - 28,46% = 33,1% Phần khối lượng gần tương ứng khối lượng Nd 2O3 sinh trình phân hủy phức H[Nd(Glu)2] Kết phân tích nhiệt cho thấy thành phần phức chất tổng hợp vừa có mặt H2Glu ( chất hữu cơ), vừa có mặt Nd kết tính tốn cho thấy tỷ lệ ion trung tâm phối tử tỷ lệ 1:2 Từ kết thu ba phương pháp phân tích trên, chúng tơi dự đốn cơng thức phân tử phức chất điều chế H[Nd(Glu)2].15H2O 3.3 THỬ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA GLUTAMAT NEODYM LÊN CÂY CÀ CHUA 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ NdCl 3, axit glutamic, phức Glutamat Neodym đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua Để tìm nồng thích hợp vi lượng Nd 3+, axit glutamic, phức Glutamat Neodym phun cho cà chua đồng ruộng chúng tơi tiến hành thí nghiệm theo dõi ảnh hưởng dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua cốc thủy tinh: Các thí nghiệm tiến hành mẫu (8 mẫu thử nghiệm mẫu đối chứng) Ngâm hạt 10 ml dung dịch Glu-Nd có nồng độ khác (0 ppm, 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, 100 ppm, 125 ppm, 150 ppm, 175 ppm 200 ppm), thời gian ngâm 30 phút, lấy hạt đặt 2-3 lớp giấy thấm vào cốc thủy tinh có sẵn dung 42 dịch Glu-Nd Đặt lên lớp giấy thấm ướt dung dịch phức hạt Cà chua Sau đó, đặt lên hạt Cà chua lớp giấy khác Làm tương tự thí nghiệm với trường hợp thứ hai dung dịch Nd 3+ trường hợp thứ ba dung dịch H 2Glu, thí nghiệm ba trường hợp lặp lại ba lần Đánh giá kết thí nghiệm theo ANOVA yếu tố cho ảnh hưởng nồng độ Nd3+, H2Glu, Glu-Nd lên tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua trình bày bảng 3.6, bảng 3.7 hình 3.9, 3.10 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd lên tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua Nồng độ dung dịch, (ppm) Tỷ lệ (%) nảy mầm hạt cà chua Nd3+ H2Glu Glu-Nd 25 50 79,2 83,3 79,2 79,2 75 100 125 150 175 200 83,3 83,3 70,8 70,8 70,8 70,8 66,7 79,2 83,3 83,3 87,5 87,5 79,2 78,8 75,0 79,2 79,2 83,3 91,7 95,8 87,5 79,2 75 2 Lập bảng phân tích phương sai: Tính S TN & S ∑ (với k = 9, n = 3) từ ta tính S A : 2 Dung dịch Nd3+ cho kết tính: STN = 63,6574; S ∑ =3,2443; S = 127,315 A 2 Dung dịch H2Glu cho kết tính: STN =104,167; S ∑ = 100,16; S = 91,1458 A 2 Dung dịch Glu-Nd cho kết tính: S TN =57,8704; S ∑ = 84,135; S = 143,229 A Bảng 3.7 Đánh giá theo ANOVA S2 F tinh= 2A STN Nd3+ H2Glu Glu-Nd F tra bảng f1 = k - f2 = k(n - 1) 18 2,1 2,1 2,1 P 0,95 0,875 2,475 Kết bảng cho thấy dung dịch Nd 3+, H2Glu có giá trị Ftính < Flý thuyết nên ta chấp nhận giả thiết Ho; nghĩa giá trị trung bình xi không khác nhau, 43 hay ảnh hưởng nồng độ chất lên tỷ lệ (%) nảy mầm hạt cà chua không khác Dung dịch Glu-Nd cho kết F tính = 2,475 > Flý thuyết = 2,1 nên ta bác bỏ giả thiết Ho; nghĩa giá trị trung bình x i khác hay nồng độ vi lượng GluNd có ảnh hưởng đáng kể lên tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua Tính đại lượng độ lệch nhỏ (LSD) có ý nghĩa mặt thống kê ∆ = tk ( n −1) STN ε =± 2 = 2,1 × 7,98 × = 13,04 (LSD = 13,04) n t ( p =0.95; f =18) S TN n =± t ( p =0.95; f =18) n STN =± 2,1 63.6574 = ±9.22 → X 125 = 95.83 ± 9.22( 0 ) Hình 3.11 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd đến tỷ lệ (%) nảy mầm hạt cà chua 44 (a) (b) a (c) b c Hình 3.12 Ảnh chụp hạt cà chua nảy mầm có xử lý dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd (a) Ảnh hưởng Nd3+ đến tỷ lệ (%) nảy mầm cà chua (b) Ảnh hưởng H2Glu đến tỷ lệ (%) nảy mầm cà chua (c) Ảnh hưởng Glu-Nd đến tỷ lệ (%) nảy mầm cà chua Qua bảng 3.6, 3.7, hình 3.11, 3.12 kết xử lý số liệu cho thấy phức Glu-Nd có ảnh hưởng mạnh đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua Ở nồng độ 125ppm vi lượng Glu-Nd có tác dụng rõ so với đối chứng công thức khác Ở nồng độ 125ppm tỷ lệ (%) nảy mầm đạt 95,83%, tăng so với đối chứng 21,05% Để có kết luận xác hơn, tiếp tục chọn thang nồng độ dung dịch Glu-Nd 100, 125, 150ppm, Nd3+ 25, 50, 75ppm, H2Glu 75, 100, 125ppm làm nồng độ xử lý cho cà chua trồng chậu thí nghiệm kết hợp với việc xử lý số liệu tìm nồng độ thích hợp loại chất nghiên cứu để phun lên cà chua đồng ruộng 3.3.2 Ảnh hưởng dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd nồng độ khác đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua trồng chậu thí nghiệm Hạt giống chọn hạt có kích thước nhau; hạt ngâm vào dung dịch Glu-Nd nồng độ 100, 125, 150ppm; Nd 3+ nồng độ 25, 50, 75ppm; H2Glu nồng độ 75, 100, 125ppm mẫu đối chứng ngâm nước, thời gian ngâm 30 phút Sau ngâm ủ, tạo điêu kiện thuận lợi cho giai đoạn đầu thời kỳ nảy mầm, gieo mẫu hạt vào chậu thí nghiệm, thí nghiệm lặp lại ba lần Kết số liệu tỷ lệ nảy mầm (%) hạt cà chua ảnh hưởng dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd với thang nồng độ khác trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng dung dịch Nd3+, H2Glu, Glu-Nd nồng độ khác đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua Nồng độ vi lượng loại chất nghiên cứu, (ppm) Đối Chỉ tiêu chứn g Nd3+ 25 50 Glu-Nd H2Glu 75 75 100 45 125 100 125 150 X±ε 83.3 84,7 84,1 88,86± 3,25 95,8± 3,25 90,23± 3,25 % so ĐC 100 101,6 103,3 93,3 101,6 103,3 101, 6 106.67 115 108,32 86,1 77,8 84,7 86,1 Kết thu bảng 3.8 lần cho thấy dung dịch Glu-Nd nồng độ có tác dụng lên nảy mầm cà chua Ở nồng độ 125ppm có tác dụng rõ so với đối chứng thang nồng độ khác Ở nồng độ 125ppm tỷ lệ (%) nảy mầm đạt 95.8%, tăng so với đối chứng đến 15% Vậy thang nồng độ Glu-Nd chọn 125ppm làm nồng độ xử lý cà chua tiêu nghiên cứu sau 3.3.3 Kết nghiên cứu đồng ruộng Hạt giống chọn hạt có kích thước nhau; hạt ngâm vào dung dịch Glu-Nd nồng độ 100, 125, 150ppm mẫu đối chứng ngâm nước, thời gian ngâm 30 phút Sau ngâm ủ, tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn đầu thời kỳ nảy mầm, gieo mẫu hạt vào ô đất đồng ruộng chuẩn bị Phun vi lượng lá, lúc ba lá, năm lúc bắt đầu hoa Mỗi thí nghiệm lặp lại ba lần vào ngày trồng cà chua cụ thể sau: Lần 1: trồng ngày / / 2010 Lần 2: trồng ngày 31 / /2010 Lần 3: trồng ngày 28 / / 2010 3.3.3.1 Ảnh hưởng Glu-Nd đến sinh trưởng cà chua Kết khảo sát ảnh hưởng phức Glutamat neodym đến sinh trưởng cà chua Được trình bày bảng 3.9, 3.10, 3.11, 3.12 hình 3.13, 3.14, 3.15 Bảng 3.9 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến trọng lượng tươi khô 15 mầm (g) cà chua sau 10 ngày tuổi Chỉ tiêu Đối chứng Trọng lượng tươi khô X±ε % so ĐC 14,2± 0,19 100,0 1,23± 0,06 100,0 Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 Trọng lượng tươi khô 18,2± 0,29 128,3 1,46± 0,06 118,0 125 Trọng lượng tươi khô 20,2± 0,19 142,2 1,63± 0,06 132,4 150 Trọng lượng tươi khô 17,6± 0,19 123,9 1,4± 0,06 115,3 Kết phân tích cho thấy cà chua xử lý vi lượng Glu-Nd có ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng phát triển kết tìm thể tiêu 46 nghiên cứu sinh trưởng trọng lượng tươi trọng lượng khô mầm hạt Trọng lượng tươi mầm tăng từ 23,88% đến 42,20 %, trọng lượng khô mầm tăng từ 15,26% đến 32,42% so với đối chứng, với ý nghĩa thống kê (p < 0,95) Bảng 3.10: Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến chiều cao (cm) cà chua Xử lý nước Giai đoạn Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 125 150 X±ε 11,7±0,75 10,7±0,75 100,0 115,7 125,0 114,3 17,5±1,17 20,6±1,17 24,0±1,17 20,7±1,17 % so ĐC 100,0 117,5 137,1 118,1 X±ε 29,33±2,17 33±2,17 36,34±2,17 32±2,17 % so ĐC Ra hoa 10,8±0,75 X±ε 9,3±0,75 % so ĐC 100 112,5 123,87 109,09 Hình 3.13 Ảnh cà chua giai đoạn năm Bảng 3.11 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến kích thước (cm) Giai đoạn Đối chứng Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 Chiều dài Chiều rộng Chiều dài Chiều rộng 47 125 Chiều dài Chiều rộng 150 Chiều dài Chiều rộng X± ε 5,8± 0,47 4,6± 0,38 6,7± 0,47 5,2± 0,38 7,8± 0,47 5,5± 0,38 6,4± 0,47 4,9± 0,38 % so ĐC 100,0 100,0 114,2 114,6 133,1 119,7 109,7 108,0 X± ε 12,3± 0,58 9,4± 0,64 13,6± 0,58 10,5± 0,64 14,7± 0,58 11,3± 0,64 13,5± 0,58 10,8± 0,64 % so ĐC 100,0 100,0 110,0 111,7 119,5 120,6 109,5 115,2 Ra X ± ε ho a % so ĐC 20,3± 1,25 16,8± 0,95 22,3± 1,25 18,0± 0,95 25,0± 1,25 21,0± 0,95 21,8± 1,25 17,3± 0,95 100,0 100,0 109,8 107,4 123,0 125,2 107,4 103,4 lá 48 Hình 3.14 Ảnh cà chua giai đoạn bắt đầu hoa Sinh trưởng phát triển tổng hợp trình trao đổi chất Phức Glu-Nd ảnh hưởng đến enzim, catalaza, amilaza, lipaza làm cho trình trao đổi chất lượng tăng, làm tỷ lệ nảy mầm tăng, sinh trưởng tốt hơn, qua kết bảng 3.9, 3.10, 3.11 hình 3.13, 3.14 cho thấy phát triển giai đoạn tăng so với đối chứng, đặc biệt giai đoạn bắt đầu hoa phát triển mạnh chiều cao tăng từ 9,09% đến 23,87%, dài tăng từ 9,7% đến 33,1% rộng tăng từ 8% đến 19,7% so với đối chứng, với ý nghĩa thống kê (p < 0,95) Bảng 3.12 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến thời điểm hoa số hoa/cây Chỉ tiêu X±ε % so ĐC Đối chứng Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 125 150 Thời Số Thời Thời Thời Số hoa điểm hoa điểm điểm Số hoa điểm Số hoa hoa hoa hoa hoa (7 (ngày (7 (ngày (ngày (7 ngày) (ngày (7 ngày) ngày) thứ) ngày) thứ) thứ) thứ) 6± 47,66± 7,33± 45± 8,66± 48,66± 6,66± 50±1,8 1,8 0,94 1,8 0,94 1,8 0,94 0,94 100 100 95,33 122,22 49 90 144,44 97,33 111,11 Hình 3.15 Ảnh chụp cà chua thời điểm hoa số hoa/cây Quá trình sinh trưởng thuận lợi nên trình hoa chúng khác so với đối chứng, lần trồng thứ thời điểm hoa ô ruộng đối chứng 50 ngày, ruộng có xử lý phức sớm từ đến ngày Vào lần trồng thứ đối chứng hoa trồng 48 ngày, có xử lý phức sớm từ đến ngày Vào lần trồng thứ ba đối chứng hoa trồng 52 ngày, có xử lý phức sớm từ đến ngày Ở ba lần trồng cà chua đồng ruộng, thấy thí nghiệm phun Glu-Nd nồng độ 125ppm có thời điểm hoa sớm So với đối chứng sớm 10% thời gian, với ý nghĩa thống kê (p < 0,95) 3.3.3.2 Ảnh hưởng Glu-Nd đến yếu tố cấu thành suất cà chua Qua trình nghiên cứu phun thử nghiệm phức cà chua chúng tơi nhận thấy phức Glu-Nd có ảnh hưởng tốt đến suất cà chua, kết thu hoạch suất tương đối cao Phân tích yếu tố sau: Số quả/ cây,trọng lượng quả/cây, trọng lượng 100 suất Kết trình bảng 3.9, 12 Hình 3.16 Ảnh ruộng cà chua bắt đầu thu hoạch 50 Bảng 3.13 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến số quả/cây, trọng lượng quả/cây Chỉ tiêu Trọng Số quả/cây X±ε % so ĐC Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 125 150 Trọng Trọng Đối chứng Số lượng quả/cây(kg) Trọng lượng Số lượng Số lượng quả/cây quả/cây(kg) quả/cây quả/cây quả/cây quả/cây 61,6± 5,15± 68,3± 5,56± 71± (kg) 6,2± 67.0± (kg) 5,65± 2,3 0,96 2,3 0,96 2,3 0,96 2,3 0,96 100,0 100,0 110,9 107,9 115,26 120,34 109,8 109,7 Số liệu phân tích bảng 3.13 cho thấy ruộng cà chua có xử lý Glu-Nd cho số trọng lượng tăng so với đối chứng Số tăng từ 9,8% đến 15,26 trọng lượng tăng từ 7,9% đến 20,34% Bảng 3.14 Ảnh hưởng vi lượng Glu-Nd đến trọng lượng 100 (kg) Chỉ tiêu Đối chứng Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 X±ε 7,6±0,3 125 150 8,3±0,3 9±0,3 8,2±0,3 % so ĐC 100,0 109,2 118,42 107,4 Sau thu hoạch ruộng Cà chua kết bảng 3.15 (các số liệu qui cho sào = 500 m2) Bảng 3.15 Năng suất cà chua sau thu hoạch (tấn/ sào) Chỉ tiêu Đối chứng Xử lý vi lượng Glu-Nd nồng độ ppm 100 X±ε 1,545±0,07 125 150 1,67±0,07 1,86±0,07 1,695±0,07 % so ĐC 100,0 107,9 120,34 109,7 Qua bảng 3.13, 3.14, 3.15 hình 3.16 kết cho thấy phức Glu-Nd có ảnh hưởng đến suất cà chua Kết có phối hợp nhịp nhàng hoạt động sinh lý cà chua, số liệu phân tích cho thấy yếu tố cấu thành suất tăng ruộng cà chua có xử lý Glu-Nd, số lượng quả/ cây, trọng lượng quả/cây trọng lượng 100 thí nghiệm cao so với đối chứng Từ đưa đến suất cà chua tăng từ 10,6% đến 20,34%, thí nghiệm phun Glu-Nd nồng độ 125ppm có hiệu cả, tăng đến 20,34%, với ý nghĩa thống kê (p < 0,95) 51 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu điều chế phức Glutamat Neodym, thu số kết sau đây: Đã tìm điều kiện thích hợp mơi trường, pH, nhiệt độ, thời gian tỉ lệ chất tham gia phản ứng để tổng hợp phức chất tạo thành Neodym (III) axit L-Glutamic sau: Thời gian : Nhiệt độ : 60oC pH :6 Tỉ lệ H2Glu : Nd3+ (mol/mol) : 2:1 Qua trình phân tích phổ hồng ngoại, phổ khối lượng giản đồ phân tích nhiệt, chúng tơi nhận thấy Nd3+ tham gia phản ứng với axit Glutamic tạo phức Glutamat neodym ứng với công thức phân tử H[Nd(Glu)2].15H2O Đã tiến hành thử nghiệm ảnh hưởng phức Glutamat neodym đến suất Cà chua nồng độ từ ppm đến 200 ppm, đồng ruộng thôn Một, Buôn Đung, đường A số nhà 63 Châu Sơn thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh ĐakLak, cho thấy phức Glutamat neodym có ảnh hưởng rõ rệt đến trình sinh trưởng phát triển cà chua, làm tăng tỷ lệ nảy mầm, trọng lượng mầm, chiều cao cây, thời gian hoa sớm hơn, trình phát triển thuận lợi nên làm cho yếu tố cấu thành suất: số quả/cây, trọng lượng quả/cây, trọng lượng 100 quả, tăng so với đối chứng Đặc biệt, mẫu thử nghiệm có nồng độ 125 ppm phức Glutamat neodym cho suất cao tăng từ khoảng 20% so với trường hợp không phun vi lượng phức Glutamat neodym, với ý nghĩa thống kê (p< 0,95) 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tiếng Việt Lê Viết Ánh (2005), Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc thăm dị hoạt tính sinh học phức cacbon với 4-phenylthiosemicacbazonisatin, Luận văn Thạc sĩ Hóa học,Trường ĐHSP- ĐH Huế Võ Văn Chi (2003), Từ điển thực vật thông dụng (tập 1), Nxb Khoa học Kỹ thuật tr 470 Tạ Thị Cúc (2004), Kỹ thuật trồng Cà chua, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh (1999), Nghiên cứu thử nghiệm vi lượng đất cho lúa Báo cáo tổng kết đề tài thuộc chương trình vật liệu Kco5, Viện khoa học vật liệu Trung tâm khoa học tài nguyên rừng công nghệ Quốc gia, Hà Nội Lưu Minh Đại cộng (1999), Ứng dụng vi lượng đất nông nghiệp, giải pháp kinh tế phục vụ công nghiệp đại hóa nơng thơn, Nxb Đà Nẵng Dương Văn Đàn (1994), Nguyên tố vi lượng phân vi lượng, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 7.Nguyễn Thị Bích Đào (2004), Nghiên cứu chiết số nguyên tố đất hỗn hợp tributylphotphat, axit đi-(2-etylhexyl)photphoric từ môi trường axit axetic, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường ĐHSP- ĐH Huế Nguyễn Hữu Đỉnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục, Hà Nội tr 36 - 52, 68 - 73, 302 - 304, 321 - 333 Trần Thị Hòa (1996), Nghiên cứu tạo phức đơn đa phối từ hệ Lantan (III) - - (2-pyridilazo) - Lantan (III) - Axit axetic dẫn xuất Luận văn Thạc sĩ Hóa học,Trường ĐHSP-ĐH Huế 10 Nguyễn Thanh Hồng (2007), Các phương pháp phổ hóa học hữu Nxb Khoa học kỹ thuật Hà Nội 11 Nguyễn Thanh Hùng (1999), Một số loại phân bón cách sử dụng, Nxb Tp Hồ Chí Minh 12 Nguyễn Thị Hương (2005), Nghiên cứu thu nhận Lantan từ tổng đất monazit Thừa Thiên Huế phương pháp trao đổi ion, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường ĐHSP-ĐH Huế 53 ... chất điều chế H[Nd(Glu)2].15H2O 3.3 THỬ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA GLUTAMAT NEODYM LÊN CÂY CÀ CHUA 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ NdCl 3, axit glutamic, phức Glutamat Neodym đến tỷ lệ nảy mầm hạt cà chua. .. ? ?Điều chế Glutamat Neodym thử nghiệm ảnh hưởng suất cà chua? ?? Nội dung đề tài tập trung vào phần sau: Khảo sát ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ, pH, thời gian, tỉ lệ axit Glutamic/ Neodym đến hiệu suất. .. NGHIỆM ẢNH HƯỞNG PHỨC GLUTAMAT NEODYM ĐẾN NĂNG SUẤT CÂY CÀ CHUA Để ứng dụng phức Glutamat neodym điều chế vào lĩnh vực Nông nghiệp, tiến hành thực nghiệm tác động phức Glutamat neodym trình sinh