Nghiên cứu sự phức đơn, đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm nặng với L Tyrosin và Axetyl Axeton bằng phương pháp chuẩn đo PH

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN THU HIỀN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐƠN, ĐA PHỐI TỬ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG VỚI L – TYROSIN VÀ AXETYL AXETON BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO pH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên - 2013 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  NGUYỄN THU HIỀN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐƠN, ĐA PHỐI TỬ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG VỚI L – TYROSIN VÀ AXETYL AXETON BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO pH Chuyên ngành : Hóa phân tích Mã số : 66.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Hữu Thiềng Thái Nguyên - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Nguyễn Thu Hiền, tôi được công nhận là học viên cao học khóa 19 (2011-2013) của trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Sau thời gian học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu, đến nay tôi đã hoàn thành chương trình học tập theo quy định và hoàn thành luận văn Thạc sĩ. Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài mang tên: “Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm nặng với L–tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch bằng phƣơng pháp chuẩn độ đo pH” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép. Xác nhận của Xác nhận của Học viên Giảng viên hƣớng dẫn BCN Khoa Hóa học Nguyễn Thu Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng - người thầy đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lí đào tạo sau Đại học, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá tình học tập và nghiên cứu đề tài. Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ Hóa – Sinh Trường THPT Chuyên Thái Nguyên đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thu Hiền i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục i Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt iii Danh mục bảng biểu iv Danh mục các hình vi MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm 3 1.1.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm 3 1.1.2. Sơ lược về một số hợp chất chính của NTĐH ở trạng thái hoá trị III 5 1.2. Sơ lược về L-tyrosin, axetyl axeton 7 1.2.1. Sơ lược về L-tyrosin 7 1.2.2. Sơ lược về axetyl axeton 8 1.3. Khả năng tạo phức của NTĐH với amino axit 9 1.3.1. Đặc điểm chung 9 1.3.2. Khả năng tạo phức của các NTĐH với L-tyrosin 13 1.4. Một số phương pháp nghiên cứu phức chất trong dung dịch 14 1.4.1. Phương pháp trắc quang UV-Vis 14 1.4.2. Phương pháp chuẩn độ đo pH 14 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM 19 2.1. Hoá chất và thiết bị 19 2.1.1. Chuẩn bị hoá chất 19 2.1.2. Thiết bị 20 2.2. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L – tyrosin 20 2.2.1. Xác định hằng số phân li của L – tyrosin 20 ii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.2. Xác định hằng số phân li của axetyl axeton 23 2.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các cấu tử đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với L – tyrosin 25 2.2.4. Ảnh hưởng của lực ion đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với L– tyrosin 27 2.2.5. Xác định hằng số bền của phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L – tyrosin 30 2.3. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với axetyl axeton 37 2.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các cấu tử đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với axetyl axeton 37 2.3.2. Ảnh hưởng của lực ion đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với axetyl axeton 39 2.3.3. Xác định hằng số bền của phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với axetyl axeton 42 2.4. Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với l – tyrosin và axetyl axeton 45 2.4.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các cấu tử đến sự tạo phức đa phối tử của honmi với L – tyrosin và axetyl axeton 45 2.4.2. Ảnh hưởng của lực ion đến sự tạo phức đa phối tử của honmi với L – tyrosin và axetyl axeton với tỉ lệ mol Ho 3+ : H 2 Tyr + : HAcAc = 1: 2: 2 48 2.4.3. Xác định hằng số bền các phức đa phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L – tyrosin và axetyl axeton 51 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 69 iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU STT Chữ viết tắt, kí hiệu Chữ viết đầy đủ 1 DTPA Dietylentriamin pentaaxetic 2 HAcAc Axetyl axeton 3 HTyr Tyrosin 4 Ln Lantanit 5 Ln 3+ Ion lantanit 6 NTĐH Nguyên tố đất hiếm iv Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 Kết quả chuẩn độ dung dịch H 2 Tyr + 2.10 -3 M bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ±1 0 C; I = 0,10 20 Bảng 2.2 Kết quả chuẩn độ dung dịch HAcAc 2.10 -3 M bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ±1 0 C; I = 0,10 23 Bảng 2.3 Các giá trị pK của L – tyrosin và axetyl axeton ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 25 Bảng 2.4 Kết quả chuẩn độ các hệ Ho 3+ : H 2 Tyr + theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, 1:3 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 26 Bảng 2.5 Kết quả chuẩn độ hệ Ho 3+ : H 2 Tyr + = 1:2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 28 Bảng 2.6 Logarit hằng số bền của phức chất HoTyr 2+ ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 29 Bảng 2.7 Kết quả chuẩn độ H 2 Tyr + và các hệ Ln 3+ : H 2 Tyr + = 1:2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C; I = 0,10 31 Bảng 2.8 Logarit hằng số bền của các phức chất LnTyr 2+ (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 0 C; I = 0,10 35 Bảng 2.9 Kết quả chuẩn độ các hệ Ho 3+ :HAcAc theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, 1:3 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 37 Bảng 2.10 Kết quả chuẩn độ hệ Ho 3+ : HAcAc = 1:2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 39 Bảng 2.11 Logarit hằng số bền của phức chất HoAcAc 2+ và Ho(AcAc) + 2 ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 40 Bảng 2.12 Kết quả chuẩn độ HAcAc và các hệ Ln 3+ : HAcAc = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C; I = 0,10 42 Bảng 2.13 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAc 2+ và Ln(AcAc) + 2 (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 0 C; I = 0,10 44 Bảng 2.14 Kết quả chuẩn độ hệ Ho 3+ :H 2 Tyr + : HAcAc = 1:1:1, 1:1:2, 1:1:3, 1:2:1, 1:2:2, 1:2:3, 1:2:4 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 46 v Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.15 Kết quả chuẩn độ hệ Ho 3+ : H 2 Tyr + : HAcAc = 1: 2: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 49 Bảng 2.16 Logarit hằng số bền của phức chất HoAcAcTyr + ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 50 Bảng 2.17 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln 3+ : H 2 Tyr + : HAcAc = 1: 2: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 52 Bảng 2.18 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAcTyr + (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 56 Bảng 2.19 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln 3+ : H 2 Tyr + : HAcAc = 1: 2: 4 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 58 Bảng 2.20 Logarit hằng số bền của các phức chất Ln(AcAc) 2 Tyr (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 62 vi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Đường cong chuẩn độ dung dịch H 2 Tyr + 2.10 -3 M bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ±1 0 C; I= 0,10 21 Hình 2.2 Đường cong chuẩn độ dung dịch HAcAc 2.10 -3 M bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ±1 0 C; I= 0,10 24 Hình 2.3 Đường cong chuẩn độ các hệ Ho 3+ :H 2 Tyr + theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, 1:3 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 27 Hình 2.4 Đường cong chuẩn độ hệ Ho 3+ : H 2 Tyr + = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 29 Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của logarit hằng số bền vào lực ion của phức HoTyr 2+ ở 30 ± 1 0 C 30 Hình 2.6 Đường cong chuẩn độ hệ H 2 Tyr + và các hệ Ln 3+ : H 2 Tyr + = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C; I = 0,10 32 Hình 2.7 Sự phụ thuộc lgk 01 của các phức chất LnTyr 2+ (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tố. 36 Hình 2.8 Đường cong chuẩn độ các hệ Ho 3+ :HAcAc theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, 1:3 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C, I = 0,10 38 Hình 2.9 Đường cong chuẩn độ hệ Ho 3+ : HAcAc = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C với các giá trị lực ion khác nhau 40 Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgk 10 vào lực ion của phức ở 30 ± 1 0 C 41 Hình 2.11 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgk 20 vào lực ion của phức ở 30 ± 1 0 C 41 Hình 2.12 Đường cong chuẩn độ hệ HAcAc và các hệ Ln 3+ : HAcAc = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10 -2 M ở 30 ± 1 0 C; I = 0,10. 43 Hình 2.13 Sự phụ thuộc lgk 10 của các phức chất LnAcAc 2+ (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tố 44 Hình 2.14 Sự phụ thuộc lgk 20 của các phức chất Ln(AcAc) + 2 (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tố 45 [...]... histidin, L - l xin, L – tryptophan, L – glutamic, L phenylalanin, và ph c chất đa ph i tử của nguyên tố đất hiếm với các aminoaxit – axetyl axeton Tuy nhiên số công trình nghiên cứu về ph c đơn ph i tử, đa ph i tử của các nguyên tố đất hiếm với L – tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch còn rất ít đặc biệt l đối với các nguyên tố đất hiếm nặng Trên cơ sở đó chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu sự. .. trong các tài liệu [1], [26] Từ đó chứng tỏ ph ơng ph p nghiên cứu và thiết bị thí nghiệm l tin cậy 2.2.3 Ảnh hƣởng của tỉ l mol các cấu tử đến sự tạo ph c đơn ph i tử của honmi với L – tyrosin Để nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ l mol các cấu tử, l c ion đến sự tạo thành ph c đơn, đa ph i tử của các nguyên tố đất hiếm với L – tyrosin và axetyl axeton chúng tôi chọn nghiên cứu đại diện nguyên tố honmi Chuẩn. .. tăng l n của các ph i tử khác loại l m bền cùng một cấu trúc hình học của ph c tạo điều kiện cho sự tạo ra các ph c đa ph i tử Kích thước vòng chelat cũng ảnh hưởng l n sự l m bền các ph c đa ph i tử - Sự tạo ra các liên kết π Việc tạo ra các ph c đa ph i tử ở mức độ đáng kể ph thuộc vào cácdạng liên kết của ion trung tâm với các ph i tử Nếu hai ph i tử tạo được hoặc liên kết σ hoặc liên kết π thì các. .. các ph c đa ph i tử được tạo thành Nhưng nếu ph i tử được liên kết π tổ hợp với các ph i tử của liên kết σ thì ph c này không bền… Trong những năm gần đây đã có rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu ph c chất đa ph i tử Kết quả cho thấy có sự tạo thành ph c chất của một số nguyên tố đất hiếm với ph i tử thứ nhất l các amino axit như L – alanin, L – phenylalanin, L – l xin và ph i tử thứ hai l các. .. tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 NTĐH nặng (Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) với L – tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch bằng ph ơng ph p chuẩn độ đo pH (khảo sát các điều kiện tối ưu cho sự tạo ph c, xác định hằng số bền của các ph c đơn, đa ph i tử) 1.4 Một số ph ơng ph p nghiên cứu ph c chất trong dung dịch Có nhiều ph ơng ph p khác nhau để nghiên cứu sự tạo ph c trong... tiếp và tyrosin bằng ph ơng ph p trắc quang Tác giả [7] cũng sử dụng ph ơng ph p trắc quang để nghiên cứu sự tạo ph c trong hệ Nd3+ – 4 – (2 – pyriđylazo) – Rezoxim (PAR) – CCl3COOH,… 1.4.2 Ph ơng ph p chuẩn độ đo pH Cơ sở của ph ơng ph p: Giả thiết M l ion tạo ph c, HL l ph i tử khi có sự tạo ph c giữa ion kim loại với ph i tử có sự giải ph ng ion H+: M + HL     ML + H+ (bỏ qua sự cân bằng điện... ưu cho sự tạo ph c (tỉ l các cấu tử, l c ion); xác định hằng số bền của ph c tạo thành + Nghiên cứu sự hình thành ph c đa ph i tử trong hệ Ln(III) – H2Tyr+ – HAcAc; tìm các điều kiện tối ưu cho sự tạo ph c (tỉ l các cấu tử, l c ion); xác định hằng số bền của ph c tạo thành + Qua thực nghiệm, theo giá trị hằng số bền của ph c đơn, đa ph i tử chỉ ra độ bền của ph c với L – tyrosin và axetyl axeton. .. dịch như: ph ơng ph p trắc quang, ph ơng ph p trao đổi ion, ph ơng ph p điện thế, ph ơng ph p cực ph , ph ơng ph p đo độ tan, ph ơng ph p chuẩn độ đo pH 1.4.1 Ph ơng ph p trắc quang UV-Vis Nguyên tắc: ph ơng ph p trắc quang dựa vào việc đo cường độ dòng sáng còn l i sau khi đi qua dung dịch bị chất ph n tích hấp thụ một ph n Nếu dung dịch ph n tích trong suốt có màu thì gọi l ph ơng ph p đo màu Nếu... sự tạo ph c đơn, đa ph i tử của các nguyên tố đất hiếm nặng với L tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch bằng ph ơng ph p chuẩn độ đo pH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 Mục tiêu nghiên cứu những vấn đề sau: + Nghiên cứu sự hình thành ph c đơn ph i tử trong hệ Ln(III) – H2Tyr+, Ln(III) – HAcAc (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu); tìm các điều kiện tối ưu... bipyridin, axetyl axeton, EDTA Từ đó xác định được hằng số bền của ph c chất với tỉ l các cấu tử khác nhau Các kết quả nghiên cứu cho thấy các amino axit khác nhau có độ bền khác nhau do gốc R của các ph i tử khác nhau, khả năng tạo ph c khác nhau, ph c đa ph i tử bền hơn nhiều so với ph c chất đơn ph i tử [14], [19] Nhiều tác giả nghiên cứu sự tạo ph c đa ph i tử trong dung dịch bằng ph ơng ph p trắc . cứu sự tạo ph c đơn, đa ph i tử của các nguyên tố đất hiếm nặng với L tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch bằng ph ơng ph p chuẩn độ đo pH l công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu. sự tạo ph c đa ph i tử của honmi với L – tyrosin và axetyl axeton 45 2.4.2. Ảnh hưởng của l c ion đến sự tạo ph c đa ph i tử của honmi với L – tyrosin và axetyl axeton với tỉ l mol Ho 3+ . histidin, L - l xin, L – tryptophan, L – glutamic, L phenylalanin, và ph c chất đa ph i tử của nguyên tố đất hiếm với các aminoaxit – axetyl axeton. Tuy nhiên số công trình nghiên cứu về ph c đơn ph i