tổng hợp phức chất isobutyrat của một số kim loại chuyển tiếp và nghiên cứu tính chất của chúng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRỊNH THỊ THỦY TỔNG HỢP PHỨC CHẤT ISOBUTYRAT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên – Năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM Trịnh Thị Thủy TỔNG HỢP PHỨC CHẤT ISOBUTYRAT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Hiền Lan Thái Nguyên – Năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu khoa học là một chặng đường đầy khó khăn và thử thách. Sau hơn một năm làm luận văn, tôi đã trải nghiệm được rất nhiều điều, rút ra được những bài học bổ ích cho cuộc sống. Công trình được hoàn thành bên cạnh sự cố gắng của cá nhân là sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, của đồng nghiệp, của bạn bè và những người thân. Trước tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới cô giáo TS. Nguyễn Thị Hiền Lan – người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành bản luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Hóa học, các cán bộ kỹ thuật viên phòng thí nghiệm - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm thí nghiệm. Xin chân thành cảm ơn Sở Giáo dục và đào tạo Hà Giang, Trường THPT Vị Xuyên, cùng gia đình và đồng nghiệp đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu. Thái Nguyên, tháng 08 năm 2011 Tác giả Trịnh Thị Thủy Luận văn đã được chỉnh sửa theo góp ý của hội đồng bảo vệ luận văn ngày 02/10/2011 tại trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Trưởng khoa Hóa học Lê Hữu Thiềng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Mở đầu…………… …………………………………………………… …1 Chƣơng 1: Tổng quan tài liệu 2 1.1. Giới thiệu chung về các kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức của chúng…………………………………………………………………………… 2 1.1.1.Giới thiệu chung về kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức của chúng… 2 1.1.2.Sơ lược về mangan và khả năng tạo phức của mangan……………………….3 1.1.3.Sơ lược về coban và khả năng tạo phức của coban………………………… 4 1.1.4.Sơ lược về niken và khả năng tạo phức của niken…………………………….6 1.1.5.Sơ lược về đồng và khả năng tạo phức của đồng…………………………… 7 1.1.6.Sơ lược về kẽm và khả năng tạo phức của kẽm………………………………9 1.2. Axit monocacboxylic và cacboxylat kim loại ………………………….10 1.2.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của axit monocacboxylic …10 1.2.2. Các cacboxylat kim loại …………………………………………… 11 1.3. Một số phương pháp hóa lí nghiên cứu các cacboxylat kim loại chuyển tiếp………………………………………………………………… 15 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại……………………………… 15 1.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt………………………………………….18 1.3.3. Phương pháp phổ khối lượng…………………………………………21 Chƣơng 2: Đối tƣợng, mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu………… 24 2.1. Đối tượng nghiên cứu………………………………………………… 24 2.2. Mục đích, nội dung nghiên cứu…………………………………………25 2.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… 25 2.3.1. Phương pháp xác định hàm lượng ion kim loại trong phức chất…… 25 2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại……………………………… 27 2.3.3. Phương pháp phân tích nhiệt………………………………………….27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.4. Phương pháp phổ khối lượng……………………………………… 27 2.3.5. Phương pháp thăng hoa trong chân không………………………… 27 Chƣơng 3: Thực nghiệm, kết quả và thảo luận………………………… 29 3.1. Dụng cụ và hóa chất…………………………………………………….29 3.1.1. Dụng cụ……………………………………………………………….29 3.1.2. Hóa chất……………………………………………………………….29 3.2. Chuẩn bị hóa chất……………………………………………………….30 3.2.1. Dung dịch MnSO 4 1M ……………………………………………….30 3.2.2. Dung dịch Co(NO 3 ) 2 1M …………………………………………….30 3.2.3. Dung dịch NiCl 2 1M………………………………………………… 30 3.2.4. Dung dịch CuSO 4 1M. ……………………………………………… 30 3.2.5. Dung dịch Zn(NO 3 ) 2 1M. …………………………………………….30 3.2.6. Dung dịch Na 2 CO 3 1M……………………………………………… 31 3.2.7. Dung dịch NaOH 1M. ……………………………………………… 31 3.2.8. Dung dịch đệm amoni có pH~10. …………………………………….31 3.2.9. Chỉ thị ETOO…………………………………………………………31 3.2.10. Chỉ thị Murexit. …………………………………………………… 31 3.2.11. Pha dung dịch EDTA 10 -3 M……………………………………… 31 3.3. Tổng hợp phức chất của isobutyrat kim loại chuyển tiếp. …………… 32 3.3.1. Tổng hợp phức chất của mangan, coban, niken, kẽm với axit isobutyric. ………………………………………………………………32 3.3.2. Tổng hợp phức chất của đồng với axit isobutyric. ………………… 33 3.4. Phân tích xác định hàm lượng ion kim loại chuyển tiếp trong các phức chất………………………………………………………………… 34 3.5. Nghiên cứu các sản phẩm thu được bằng các phương pháp hóa lý. ……35 3.5.1. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại………………………………… ………………………………35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.5.2. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt. ………39 3.5.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng. …… 44 3.5.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp thăng hoa trong chân không. ……………………………………………………………………….51 Kết luận . ………………………………………………………………… 53 Tài liệu tham khảo. ………………………………………………………….54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT NTCT: Nguyên tố chuyển tiếp KLCT: Kim loại chuyển tiếp HTTH: Hệ thống tuần hoàn NTĐH: Nguyên tố đất hiếm AO: Obitan nguyên tử Hal: Halogen HPiv: Axit pivaloic (CH 3 ) 3 CCOOH py: Pyridin dmg: Đimetylglyoxim en: Etylenđiamin THF: Tetrahydrofuran HIsb: Axit isobutyric (CH 3 ) 2 CHCOOH EDTA: Etylendiamintetraaxetat ETOO: Chỉ thị Eriocromden T DTA: Differential thermal analysis ( Phân tích nhiệt vi phân) TGA: Thermogravimetry or Thermogravimetry analynis ( Phân tích trọng lượng nhiệt) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1. Màu sắc của các phức chất isobutyrat kim loại 34 Bảng 3.2.Hàm lượng ion trung tâm trong các phức chất isobutyrat kim loại 34 Bảng 3.3. Các số sóng hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của các hợp chất (cm -1 ) 38 Bảng 3.4. Các hiệu ứng nhiệt và phần trăm mất khối lượng của các phức chất isobutyrat kim loại 42 Bảng 3.5. Các mảnh ion giả thiết trong phổ khối lượng(+MS 1 ) của các phức chất isobutyrat kim loại 47 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát khả năng thăng hoa của các phức chất isobutyrat kim loại 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị thăng hoa trong chân không…………………… 28 Hình 3.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của axit isobutyric (HIsb)……………….35 Hình 3.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất mangan isobutyrat…… 35 Hình 3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất coban isobutyrat……… 36 Hình 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất niken isobutyrat……… 36 Hình 3.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất đồng isobutyrat………… 37 Hình 3.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất kẽm isobutyrat………… 37 Hình 3.7. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất mangan isobutyrat……… 40 Hình 3.8. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất coban isobutyrat………….40 Hình 3.9. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất niken isobutyrat………….41 Hình 3.10. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất đồng isobutyrat…………41 Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất kẽm isobutyrat………….42 Hình 3.12. Phổ khối lượng của phức chất mangan isobutyrat…………… 45 Hình 3.13. Phổ khối lượng của phức chất coban isobutyrat…………………45 Hình 3.14. Phổ khối lượng của phức chất niken isobutyrat…………… ….46 Hình 3.15. Phổ khối lượng của phức chất đồng isobutyrat……………… 46 Hình 3.16. Phổ khối lượng của phức chất kẽm isobutyrat………………… 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU Hóa học phức chất của các cacboxylat kim loại đang là một lĩnh vực được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm do các cacboxylat kim loại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như phân tích, tách, làm giàu và làm sạch các nguyên tố, là chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ, chế tạo các vật liệu mới như vật liệu từ, vật liệu siêu dẫn, vật liệu phát huỳnh quang. Trên thế giới, có nhiều công trình nghiên cứu các cacboxylat thơm và tiềm năng ứng dụng của chúng trong khoa học vật liệu để tạo ra các chất siêu dẫn, các đầu dò phát quang trong phân tích sinh học, vật liệu quang điện. Bên cạnh đó, các cacboxylat có cấu trúc kiểu polime mạng lưới cũng thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu vì chúng có các tính chất quý như: từ tính, xúc tác và tính dẫn điện. Đặc biệt, việc phát hiện ra khả năng thăng hoa của các pivalat đất hiếm đã được ứng dụng để tách đất hiếm khỏi uran, thori, stronti và bari. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ trong lĩnh vực chế tạo vật liệu mới thì hướng nghiên cứu các cacboxylat kim loại có khả năng thăng hoa tốt lại càng có giá trị. Các phức chất này là những chất đầu tốt trong kỹ thuật lắng đọng hơi hợp chất cơ kim (MOCVD) nhằm chế tạo các màng mỏng có nhiều tính chất quý báu. Ở Việt Nam, hóa học phức chất của các cacboxylat kim loại chuyển tiếp đã được hình thành và nghiên cứu. Tuy nhiên phức chất isobutyrat của kim loại chuyển tiếp chưa có nhiều công trình đề cập tới. Do đó chúng tôi tiến hành ''Tổng hợp phức chất isobutyrat của một số kim loại chuyển tiếp và nghiên cứu tính chất của chúng ”. [...]... loại chuyển tiếp còn ít được nghiên cứu Do đó chúng tôi tiến hành tổng hợp phức chất isobutyrat của một số kim loại chuyển tiếp và nghiên cứu tính chất của chúng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 2.2 Mục đích, nội dung nghiên cứu Với mục đích hướng nghiên cứu vào lĩnh vực tổng hợp và nghiên cứu tính chất của các isobutyrat kim loại chuyển tiếp, bản luận...2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về các kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức của chúng 1.1.1 Giới thiệu chung về các kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức của chúng Nguyên tố chuyển tiếp (NTCT) là các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có electron cuối cùng được xếp vào phân lớp d Trong hệ thống tuần hoàn (HTTH), các NTCT được xếp vào các chu kỳ 4, 5, 6 và 7, mỗi chu kỳ... nguyên tố này Nhiều cacboxylat tan tốt trong một số dung môi không phân cực như n-hexan, clorofom,…ở nhiệt độ thường nên được dùng để tách chiết một số kim loại từ quặng hay hỗn hợp kim loại, oxit kim loại Cacboxylat của các kim loại chuyển tiếp tuy chưa được nghiên cứu nhiều, nhưng khả năng ứng dụng của chúng không ít Trong lĩnh vực xúc tác, các cacboxylat kim loại có nhiều ứng dụng quan trọng Năm 1993,... thành phức chất cacbonyl và phức chất với hidrocacbon không no, nói chung là các phức chất với các phối tử  Đây là dấu hiệu quan trọng nhất chứng tỏ rằng kẽm không thể hiện tính chất của một kim loại chuyển tiếp, do có phân lớp d đã chứa đầy electron (d10) [1, 6] 1.2 Axit monocacboxylic và cacboxylat kim loại 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của axit monocacboxylic Axit monocacboxylic là hợp. .. nhiệt của phức chất cũng tăng lên khi giảm bán kính ion kim loại và tăng điện tích của ion kim loại Ngoài ra khi so sánh nhiệt độ phân hủy của các phức chất tương tự chứa nhóm tạo vòng và nhóm không tạo vòng thì sự tạo vòng làm tăng độ bền nhiệt của hợp chất Nhờ phương pháp phân tích nhiệt, người ta còn nghiên cứu được các hiện tượng biến đổi đa hình, xác định được nhiệt độ mất nước của phức chất từ... 1 Tổng hợp các isobutyrat của Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) 2 Nghiên cứu các phức chất thu được bằng phương pháp phân tích hàm lượng ion kim loại, phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt và phương pháp phổ khối lượng 3 Nghiên cứu khả năng thăng hoa trong chân không của các phức chất 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng ion kim loại trong phức. .. + nCO2 Tùy thuộc vào điều kiện tổng hợp mà các cacboxylat thu được ở dạng khan hay hiđrat có thành phần khác nhau Theo tác giả [16, 29], khi tổng hợp phức chất pivalat của ion Cu2+ từ dung dịch Cu2+ và HPiv thu được các phức chất pivalat có thành phần khác nhau tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol của các chất phản ứng và bản chất của dung môi Nếu cho Cu2+ và HPiv phản ứng với nhau theo tỉ lệ hợp thức trong benzen... Dạng phối trí của nhóm -COOH phụ thuộc vào bản chất gốc R và ion đất hiếm Khác với các cacboxylat của nguyên tố đất hiếm, các phức chất của các cacboxylat của kim loại chuyển tiếp còn có khả năng tạo thành phức đa nhân Trong các phức đó, phối tử đóng vai trò cầu nối giữa các nguyên tử kim loại; ví dụ như kiểu tam giác ba nhân [M3X(O2CR)6L3]n±: Tác giả [14] đã chỉ ra phức chất cacboxylat của Fe(III) với... ứng với một màu xác định Màu mà ta nhìn thấy là màu phụ với màu mà chất hấp phụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Một đặc trưng cơ bản nhất của KLCT là khả năng tạo phức mạnh, đây là điểm khác biệt lớn giữa các NTCT và các nguyên tố họ s và họ p Số phức chất của KLCT lớn gấp nhiều lần so với số hợp chất đơn giản của chúng Vì vậy hóa học nghiên cứu về KLCT... được phức chất ở dạng khan hay dạng hiđrat Các phức chất cacboxylat kim loại còn ít được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt Các kết quả thu được cho thấy tùy thuộc vào cấu tạo của gốc hiđrocacbon R của axit cacboxylic mà quá trình phân huỷ nhiệt của các cacboxylat kim loại xảy ra khác nhau Phần lớn các cacboxylat kim loại bị phân huỷ cho sản phẩm cuối cùng là các oxit kim loại Chẳng hạn, các Số . PHẠM Trịnh Thị Thủy TỔNG HỢP PHỨC CHẤT ISOBUTYRAT CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ. Do đó chúng tôi tiến hành '&apos ;Tổng hợp phức chất isobutyrat của một số kim loại chuyển tiếp và nghiên cứu tính chất của chúng ”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái. 3.3. Tổng hợp phức chất của isobutyrat kim loại chuyển tiếp. …………… 32 3.3.1. Tổng hợp phức chất của mangan, coban, niken, kẽm với axit isobutyric. ………………………………………………………………32 3.3.2. Tổng hợp phức