Nghiên cứu quá trình tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – Fe(EDTA)

1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sắt kim loại phổ biến có nhiều ứng dụng đời sống ngày Ngày nay, sắt kim loại sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất giới Sự kết hợp giá thành thấp có đặc tính tốt chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho trở thành thay được, đặc biệt ứng dụng sản xuất ôtô, thân tàu thủy lớn, khung cho công trình xây dựng Ngoài sắt có vai trò cần thiết thể sống Đối với người, sắt khoáng chất quan trọng Sắt nguyên liệu để tổng hợp nên hemoglobin, chất có mặt tế bào hồng cầu làm cho hồng cầu có màu đỏ, có vai trò vận chuyển oxy máu đến với mô thể Sắt thành phần myoglobin, có vân, có tác dụng dự trữ oxy cho hoạt động vân, chúng kết hợp với chất dinh dưỡng khác để giải phóng lượng cho co Sắt thành phần cấu tạo số loại protein enzyme, có vai trò trình giải phóng lượng oxy hóa chất dinh dưỡng ATP Đối với trồng, sắt có vai trò không Tuy thành phần cấu trúc chlorophyll tác nhân hỗ trợ thành phần xây dựng hệ enzyme Nhất enzyme oxy hóa khử tham gia dây chuyền sinh tổng hợp sắc tố Sắt đóng góp trình chuyển điện tử, trình phân ly nước, phosphoryl hóa quang hợp Đồng thời, có vai trò quan trọng hô hấp, thành phần bắt buộc hàng loạt enzyme oxy hóa khử hệ cytochrome, peroxydase, catalase Các hệ enzyme chứa sắt thành phần quan trọng dây chuyền vận chuyển điện tử từ nguyên liệu hô hấp đến O2 không khí Thế nhưng, sử dụng hợp chất sắt vô đơn giản Fe(NO3)3 làm phân bón cho tạo kết tủa với hợp chất khác dung dịch photphat Để tránh điều này, ta cần sử dụng phức sắt dạng chelat dễ dàng cung cấp sắt cho trồng Đây hướng nghiên cứu có nhiều ứng dụng phức chất việc sản xuất phân bón vi lượng cung cấp cho trồng Vì lý trên, chọn đề tài “Nghiên cứu trình tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – [Fe(EDTA)]-” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu trình tạo phức để đưa quy trình tổng hợp tối ưu ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – [Fe(EDTA)]3 Nhiêm vụ nghiên cứu Tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – [Fe(EDTA)]- Tiến hành khảo sát trình tạo ion phức Xác định thành phần phức phổ UV-VIS, phổ IR Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tham khảo tài liệu liên quan đến phức chất Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: tổng hợp phức; khảo sát điều kiện tối ưu, … CHƢƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu phức chất 1.1.1 Định nghĩa Phức chất hợp chất sinh ion trung tâm (thường nhiều ion kim loại) kết hợp với nhiều ion hay phân tử khác (phối tử) Trong dung dịch tồn đồng thời ion trung tâm, phối tử phân tử phức 1.1.2 Cấu tạo Phức chất hợp chất có công thức tổng quát : [MLx]Xn Phức chất gồm có hai phần: - Cầu nội hay ion phức [MLx]  Ion trung tâm (M) thường nguyên tố kim loại chuyển tiếp Ví dụ: Co, Cr, Ni, Fe, …  Phối tử (L) ion phân tử với x số phối tử Phối tử ion như: NO2-; CN-; OH-; Cl-; …hoặc phân tử trung hòa : CO, NH3, H2O, …  Các phối tử liên kết với ion trung tâm liên kết hai tâm σ, π, δ liên kết nhiều tâm - Cầu ngoại (Xn) : có tác dụng trung hòa điện tích ion phức Đối với đa số phức, số phối trí có giá trị khác nhau, tùy thuộc vào chất phối tử điều kiện hình thành phức chất Số phối trí thường gặp phức chất Số phối trí 3, 5, gặp đặc biệt số phối trí 1.1.3 Phân loại phức chất Có nhiều cách khác để phân loại phức chất - Dựa vào loại hợp chất người ta phân biệt: axit phức; bazơ phức; muối phức - Dựa vào dấu điện tích ion phức: phức chất cation; phức chất anion; phức chất trung hòa - Dựa theo chất phối tử, người ta phân biệt: phức chất aqua; phức chất amminat; phức chất hidroxo; phức chất hydrua; … - Dựa vào cấu trúc cầu nội phức: phức chất đơn nhân; phức chất đa nhân 1.1.4 Tính chất phức a Sự phân ly phức dung dịch nước Trong dung dịch nước, phức chất phân ly thành ion cầu nội cầu ngoại tương tự hợp chất đơn giản phân ly thành cation anion Sự phân ly phức tạo ion phức tạo ion phức điện ly sơ cấp, ion phức tiếp tục điện ly thành ion trung tâm phối tử Nhưng đại đa số ion phức chất điện ly kém, trình phân ly chủ yếu chuyển dịch phía trái (phía trình tạo phức) b Tính oxi hóa khử phức chất Trong phản ứng oxi hóa khử có cặp oxi-hóa khử liên hợp phản ứng xảy theo chiều cặp oxi hóa khử cao dạng oxi hóa bị khử trước Quy luật với phức khác ion trung tâm bị phối tử bao vây nên khó tham gia phản ứng c Tính axit bazơ phức Theo quan điểm axit-bazơ Bronted: “Axit chất có khả cho proton, bazơ chất có khả nhận proton” tùy theo chất phối tử mà phức thể tính axit hay bazơ nước 1.1.5 Độ bền phức chất Trong dung dịch phức chất thường xuyên phân ly thành cầu nội cầu ngoại tương tự hợp chất đơn giản phân ly thành anion cation [Ni(NH3)6]Cl2 = [Ni(NH3)6]2+ + 2ClRồi ion phức lại phân ly thành ion trung tâm phối tử [Ni(NH3)6]2+ = Ni2+ Hằng số cân trình phân ly : + 6NH3 Hằng số K lớn ion phức phân ly mạnh, nghĩa ion phức bền Bởi vậy, số K độ bền phức gọi số không bền Kkb Đa số, ion phức chất điện ly, trình phân ly chuyển dịch mạnh phía trái, phía trình tạo phức Để khả tạo phức ion trung tâm, người ta dùng số cân trình ngược lại đó, số gọi số bền Kb nghịch đảo Kkb Hằng số Kb lớn, phức chất bền 1.2 Liên kết hóa học phức chất Hiện nay, thuyết liên kết phức chất thuyết electron, tính chất hóa lý phức chất (cấu hình không gian, khả phản ứng, tính chất từ, nhiệt động,quang phổ hấp phụ, ) mang đặc trưng electron, nghĩa phụ thuộc vào cấu trúc electron hệ Sở dĩ trình hóa học hóa lý thường xác định biến đổi lớp vỏ electron nguyên tử phân tử tham gia vào trình Mặt khác, trạng thái electron hệ nguyên tử mô tả đắn nhờ học lượng tử Bởi thuyết electron phức chất phải dựa học lượng tử Hiện có ba thuyết lượng tử giải thích tạo thành, cấu trúc tính chất phức chất 1.2.1 Thuyết liên kết hóa trị (VB) Thuyết liên kết hóa trị áp dụng hiệu giải thích liên kết hóa học chất hữu Năm 1931, L.Pauling áp dụng vào lính vực phức chất kim loại chuyển tiếp Cơ sở thuyết VB :  Liên kết phức chất hình thành cặp electron tự phối tử orbital trống nguyên tử trung tâm liên kết cho-nhận Phối tử chất cho, ion trung tâm chất nhận, mà thực chất xen phủ 1AO có electron hóa trị 1AO trống  Số liên kết phải số phối trí nguyên tử trung tâm  Sự xen phủ orbital lớn liên kết bền Muốn vậy, orbital nguyên tử trung tâm lai hóa để tạo thành liên kết Để tham gia lai hóa AO ban đầu phải có lượng gần  Số phối trí ion trung tâm số AO lai hóa tham gia tạo thành liên kết Tùy thuộc vào kiểu lai hóa mà phức chất có cấu trúc hay cấu trúc khác Các kiểu lai hóa quan trọng cấu hình phức tương ứng Số phối trí Dạng lai hóa Cấu trúc phức Ví dụ sp Đường thẳng [Ag(NH3)2]+ sp2, d2s Tam giác phẳng BCl3 sp3, d3s Tứ diện [Cd(NH3)4]2+ dsp2, sp2d Vuông phẳng [PtCl4]2- dsp3 Lưỡng chop tam giác [Fe(CO)5] d4 s Chóp tứ diện d2sp3, sp3d2 Bát diện d4sp, d5p Lăng trụ tam giác [Co(NH3)6]3+ 1.2.2 Thuyết trường tinh thể Thuyết trường tinh thể lần nhà vật lý sử dụng để giải thích màu từ tính tinh thể muối Mãi đến năm 1950 – 1952 áp dụng để nghiên cứu phức chẩt Thuyết trường tinh thể dựa ba điểm sau : Phức chất vô tồn dược cách bền vững tương tác tĩnh điện ion trung tâm phối tử Cấu hình cân phức chất xác định cân lực hút lực đẩy ion (hoặc ion lưỡng cực) Khi xét ion trung tâm có ý đến cấu trúc electron chi tiết nó, phối tử coi “không có cấu trúc”, mà điện tích điểm (hoặc lưỡng cực điểm) tạo nên trường tĩnh điện bên ion trung tâm (gọi trường phối tử) Các phối tử nằm quanh ion trung tâm đỉnh hình đa diện, tạo nên phức chất có cấu trúc đối xứng định Như vậy, thực chất thuyết trường tinh thể xem xét liên kết ion trung tâm phối tử có chất tương tác tĩnh điện 1.2.3 Thuyết trường phối tử (MO) Thuyết trường phối tử thực chất phương pháp orbital phân tử MO, người ta xem xét cấu trúc chi tiết vỏ electron hóa trị ion trung tâm (M) phối tử (L) tạo phức Theo thuyết MO, xét liên kết orbital phân tử nhiều tâm giải tỏa, nghĩa electron liên kết chuyển động orbital phân tử toàn hệ Theo phương pháp MO : - Đa số electron M L không tham gia tạo thành MO mà quay xung quanh nhân riêng biệt, có electron hóa trị tham gia tạo thành MO - Mỗi hàm sóng phân tử tổ hợp tuyến tính hàm sóng nguyên tử Ci : hệ số : hàm sóng (là AO) thứ i - Sự tổ hợp tuyến tính mà dẫn đến xen phủ sâu, rộng orbital làm mật độ electron tăng lên tạo MOlk liên kết có mức lượng thấp, dẫn đến làm giảm mật độ electron nhân tạo orbital phân tử phản liên kết (MO •) có mức lượng cao 1.3 Vai trò phức chất 1.3.1 Giá trị lý thuyết Phức chất biết đến từ sớm, đóng vai trò quan trọng hóa học lý thuyết Đồng thời, phức chất lĩnh vực rộng lớn quan trọng hóa học Cùng với đời phức chất, thuyết hình thành phát triển Nó giải cấu tạo hợp chất vô Những lý thuyết không gian cấu tạo đưa vào giải thích nhiều tính chất phức 1.3.2 Vai trò phức chất hóa học sống 1.3.2.1 Trong hóa học vô Phức chất lĩnh vực nghiên cứu hóa vô Các nguyên tố nhóm A có khả tạo phức hạn chế, có số kim loại tạo phức Al, Be… Còn kim loại nhóm B có khả tạo phức lớn rộng kim loại nhóm A Đây điểm khác biệt nguyên tố điển hình nguyên tố chuyển tiếp Đặc biệt, dựa vào khả tạo phức mà việc tách kim loại khỏi thuận lợi, nhận biết định tính, định lượng nguyên tố 1.3.2.2 Trong hóa học hữu Hóa học phức chất có quan hệ mật thiết với hóa hữu Đồng thời, lĩnh vực mà nhà hóa học hữu tìm thấy ứng dụng thực tế cho hợp chất họ tổng hợp hay chiết tách Hiện nay, có nhiều phức chất sử dụng làm xúc tác cho nhiều phản ứng lạ tổng hợp hữu cơ, đặc biệt tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa chọn lập thể 1.3.2.3 Trong hóa học phân tích Trong hóa học phân tích, phức chất dùng để nhận biết, định lượng hay hạn chế ảnh hưởng số ion, thay đổi nồng độ chất, hòa tan tách chất 1.3.2.4 Trong lĩnh vực hóa sinh Hóa học phức chất phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hóa sinh lý thuyết ứng dụng Có nhiều thành tựu lĩnh vực hóa sinh vô y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất hệ sinh học Những trình quan trọng sống quang hợp, vận chuyển oxy cacbon đioxit thể, xúc tác enzim dần sáng tỏ nhờ xác định cấu trúc vai trò phức chất đại phân tử 1.3.2.5 Trong công nghiệp hóa học Trong công nghiệp hóa học, xúc tác phức chất làm thay đổi quy trình sản xuất nhiều hóa chất axetandehit, axetic axit, nhiều vật liệu chất dẻo, cao su Những hạt nano phức chất chùm kim loại nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành “hóa học xanh” cho trình sản xuất không 10 gây độc hại cho môi trường tạo vật liệu vô với tính ưu việt so với vật liệu truyền thống 1.3.2.6 Trong công nghiệp hóa dược Trong công nghiệp hóa dược, phức chất chứa phối tử bất đối dùng phổ biến để tổng hợp lựa chọn lập thể dược chất mà phương pháp thông thường tổng hợp 1.3.2.7 Trong mạ điện Nếu sử dụng dung dịch muối đơn lớp mạ có dạng tinh thể lớn bán kính dễ bị tróc Hơn phản ứng xảy không hoàn toàn, giảm chất lượng lớp mạ Trong khi, sử dụng dung dịch phức chất thu lớp mạ mịn, bền 1.3.2.8.Trong chống ăn mòn kim loại Sự có mặt chất tan tan với sản phẩm ăn mòn ảnh hưởng to lớn đến ăn mòn làm cho nhanh chậm lại Sự hình thành phức bền không tan, dính chặt vào kim loại làm chậm hẵn trình ăn mòn Sự hình thành phức bền không tan, bám vào bề mặt kim loại tăng cường ăn mòn Sự biến đổi độ bền phức tạo thành pH dung dịch biến đổi thêm ion tên làm thay đổi độ ăn mòn kim loại 1.3.2.9 Trong sống động thực vật Trong thể động thực vật, phức chất thực chức khác : tích lũy chuyển dịch chất khác nhau, chuyển lượng, trao đổi khóa nhóm chức; tham gia phản ứng oxy hóa khử, hình thành tách liên kết hóa học Hemoglobin đóng vai trò quan trọng thể động vật Nó gồm chất protein globin hợp chất màu hemo Nguyên tử tạo phức hemoglobin sắt Sắt biết tương đối dễ thay đổi số oxi hóa Do đó, hemoglobin dễ có khả phối trí với oxi dễ cung cấp oxi cho mô Hemoglobin giữ chặt cacbon oxit Cacbon oxit đẩy oxi khỏi hemoglobin, độc Clorofin chất 25 dung dịch tạo lớp bột màu vàng ngừng Sau đó, làm lạnh dung dịch thu kết tủa lọc chân không Rửa kết tủa 1-2 nước đá hết ion Fe3+ tự rửa lại rượu etylic hai lần Làm khô tinh thể máy sấy nhiệt độ 600C, lấy tinh thể để nguội đem cân Dựa vào khối lượng để tính hiệu suất 2.4 Khảo sát điều kiện tối ƣu để tổng hợp phức 2.4.1 Khảo sát nồng độ FeCl3 Tổng hợp phức [Fe(EDTA)]- từ 20ml dung dịch Na2H2Y 0.25M với 10ml dung dịch FeCl3 nồng độ là: 0,5M; 0,75M; 1M; 1,25M; 1,5M; 1,75M; 2M theo quy trình mục 2.3 Thu sản phẩm, cân lượng sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng tạo phức theo công thức sau: H%  mtt 100 mlt 2.4.2 Khảo sát nồng độ Na2H2Y Tổng hợp phức [Fe(EDTA)]- từ 10ml dung dịch FeCl3 có nồng độ tối ưu khảo sát trên, thêm 20ml dung dịch Na2H2Y với nồng độ 0,25M; 0,5M; 0,75M; 1M theo quy trình tổng hợp phức mục 2.3 Thu sản phẩm, cân lượng sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng tạo phức 2.4.3 Khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y Từ nồng độ tối ưu FeCl3 Na2H2Y, tiến hành khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y 1:1; 1:2; 1:3; 1:4 theo quy trình tổng hợp phức mục2.3 Thu sản phẩm, cân lượng sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng tạo phức 2.4.3 Khảo sát nhiệt độ tạo phức [Fe(EDTA)]Từ nồng độ FeCl3, Na2H2Y tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y tối ưu, tiến hành khảo sát nhiệt độ tạo phức 500C; 600C; 700C; 800C; 900C; 1000C theo quy trình tổng hợp phức mục 2.3 Thu sản phẩm, cân lượng sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng tạo phức 2.5 Đo phổ tử ngoại khả kiến UV-VIS Pha dung dịch mẫu, cho vào cuvet quét phổ máy Java-V530 26 Quét phổ UV-VIS dung dịch ion trung tâm trước tạo phức, dung dịch FeCl3 0,1M pha từ dung dịch chuẩn Sau quét phổ UV-VIS dung dịch phức vừa tổng hợp nồng độ 0,1M Hình 2.3 Máy UV-VIS Java-V530 2.6 Nghiên cứu phức phổ hồng ngoại Mẫu phức chất sấy nhẹ 50 – 600C để loại bỏ ẩm, sau nghiền mịn cối mã não, rây qua rây có kích thước cực nhỏ khoảng vài µm KBr tinh khiết sấy nhẹ 800C nghiền rây mẫu đo Trộn lượng nhỏ mẫu phức với lượng KBr lớn gấp 10-15 lần Sau chuyển vào ép mẫu, mẫu ép thành dạng viên tròn, dẹt, mỏng Sau đó, viên cho vào cuvet đo phổ IR máy FTIR-8400S 27 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết khảo sát điều kiện tối ƣu 3.1.1 Khảo sát nồng độ FeCl3 Qua khảo sát nồng độ FeCl3 theo quy trình mục 2.3, ta thu kết bảng 3.1 hình 3.1 Bảng 3.1 Kết khảo sát nồng độ FeCl3 Nồng độ FeCl3 mtinh thể lý thuyết mtinh thể thực tế Hiệu suất (M) (g) (g) (%) 0,5M 1.8353 1.2315 67.1 0,75M 1.8353 1.3343 72.7 1M 1.8353 1.4022 76.4 1,25M 1.8353 1.5288 83.3 1,5M 1.8353 1.4793 80.6 2M 1.8353 1.4536 79.2 Biểu đồ khảo sát nồng độ Fe(III) tối ƣu Hiệu suất (%) 100 90 80 H% 70 60 50 0.5 0.75 1.25 1.5 Nồng độ (M) Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào nồng độ FeCl3 28 Qua kết khảo sát trên, dung dịch FeCl3 1.25M đạt hiệu suất tổng hợp phức cao 83.3% nên chọn nồng độ tối ưu FeCl3 tối ưu để tổng hợp phức 1.25M 3.1.2 Khảo sát nồng độ Na2H2Y Từ nồng độ FeCl3 tối ưu 1.25M, ta tiến hành khảo sát nồng độ dung dịch Na2H2Y theo quy trình tổng hợp phức mục 2.3 Ta thu kết bảng 3.2 hình 3.2 Bảng 3.2 Kết khảo sát nồng độ Na2H2Y Nồng độ Na2H2Y mtinh thể lý thuyết mtinh thể thực tế Hiệu suất (M) (g) (g) (%) 0,25M 1.8353 1.4425 78.6 0,5M 3.6705 3.1016 84.5 0,75M 4.5881 3.7944 82.7 1M 4.5881 3.5466 77.3 Biểu đồ khảo sát nồng độ EDTA tối ƣu Hiều suất (%) 100 90 80 H% 70 60 50 0.25 0.5 0.75 Nồng độ (M) Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào nồng độ EDTA Qua kết khảo sát trên, nồng độ dung dịch Na2H2Y 0.5M ta thu phức có hiệu suất cao (84.5%) Vì ta chọn nồng độ Na2H2Y tối ưu để tổng hợp phức 0.5M 29 3.1.3 Khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y Từ nồng độ FeCl3 tối ưu 1.25M Na2H2Y tối ưu 0.5M, ta tiến hành khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y theo quy trình tổng hợp phức mục 2.3 Ta thu kết bảng 3.3 hình 3.3 Bảng 3.3 Kết khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y Tỷ lệ thể tích mtinh thể lý thuyết mtinh thể thực tế Hiệu suất FeCl3/Na2H2Y (g) (g) (%) 1:1 1.8353 1.5123 82.4 1:2 3.6705 3.1529 85.9 1:3 4.5881 3.6842 80.3 1:4 4.5881 3.6475 79.5 Biểu đồ khảo sát tỉ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y 90 Hiệu suất (%) 85 80 75 H% 70 65 60 Tỉ lệ thể tích Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y Qua kết khảo sát trên, tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y 1:2 ta thu phức có hiệu suất cao (84.5%) Vì ta chọn tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y tối ưu để tổng hợp phức 1:2 30 3.1.4 Khảo sát nhiệt độ tạo phức [Fe(EDTA)]Từ điều kiện khảo sát tối ưu trên, ta tiến hành khảo sát nhiệt độ tạo phức theo quy trình mục 2.3 Ta thu kết bảng 3.4 hình 3.4 Bảng 3.4 Kết khảo sát nhiệt độ tạo phức [Fe(EDTA)]Nhiêt độ (0C) mtinh thể lý thuyết (g) mtinh thể thực tế (g) Hiệu suất (%) 50 3.6705 2.9511 80.4 60 3.6705 3.0355 82.7 70 3.6705 3.2043 87.3 80 3.6705 3.1273 85.2 90 3.6705 3.0759 83.8 100 3.6705 3.0135 82.1 Biểu độ khảo sát nhiệt độ tạo phức tối ƣu Hiệu suất (%) 100 90 80 H% 70 60 50 50 60 70 80 Nhiệt độ 90 100 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào nhiệt độ Qua kết khảo sát trên, nhiệt độ 700C tổng hợp phức đạt hiệu suất tổng hợp phức cao (87.3%) Vì ta chọn nhiệt độ tối ưu 700C để tổng hợp phức 31 3.2 Quy trình tổng hợp phức tối ƣu FeCl3 1.25M Na2H2Y 0.5M Tỷ lệ 1:2 Đun hỗn hợp bếp cách thủy t = 700C Tạo hầu hết bột màu vàng ngừng Làm lạnh dung dịch lọc kết tủa Rửa 1-2 lần nước đá Rửa lần rượu etylic Sấy sản phẩm t = 600C Sản phẩm 32 Hình 3.5 Dung dịch phức Hình 3.6 Dung dịch phức bếp cách thủy 33 Hình 3.7 Tạo kết tủa phức màu vàng lọc phễu Buchner Hình 3.8 Tinh thể phức 34 3.3 Phổ UV-VIS Phổ UV-VIS ion trung tâm trước tạo phức max= 438 nm Hình 3.9 Phổ UV-VIS Fe3+ Từ phổ UV-VIS quét được, ta thấy max Fe3+ trước tạo phức 438 nm 35 Phổ UV-VIS ion trung tâm dung dịch phức max= 605.5 nm Hình 3.10 Phổ UV-VIS Fe3+ dung dịch phức Từ phổ UV-VIS quét được, ta thấy max Fe3+ sau tạo phức 605.5 nm 36 3.3 Kết nghiên cứu thành phần phức phổ hồng ngoại Ở phổ này, trục nằm ngang biểu diễn số sóng hay tần số (tính cm-1), trục thẳng đứng biểu diễn cường độ hấp thụ A Dựa vào sơ đồ phổ hồng ngoại phức, ta suy tần số hấp thụ dao động phối tử EDTA Hình 3.11 Phổ IR dung dịch phức 37 Các dao động đặc trưng phức tổng hợp Bảng 3.5 Các dao động đặc trưng ion phức [Fe(EDTA)]νCH 2975 νC=O 1654 νCOO- 1408 νC-N 1097 νC-N 1111 νC-N 1151 νM-O 541 38 KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm nghiên cứu trình tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – [Fe(EDTA)]-, rút số kết luận sau : - Đã khảo sát điều kiện tối ưu để tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III), nồng độ dung dịch FeCl3 Na2H2Y tối ưu, tỷ lệ thể tích ion trung tâm phối tử tối ưu cho tạo phức, nhiệt độ tối ưu Từ rút quy trình tổng hợp ion phức [Fe(EDTA)] :  Pha dung dịch FeCl3 1.25M, dung dịch Na2H2Y 0.5M  Hút xác 20ml dung dịch Na2H2Y 0.5M cho vào cốc thủy tinh 200ml (dung dịch 1)  Hút xác 10ml dung dịch FeCl3 1.25M cho vào cốc thủy tinh 200ml (dung dịch 2)  Cho dung dịch vào dung dịch 2, lắc  Đặt lên bếp cách thủy, điều chỉnh nhiệt độ t = 700C, đun đến tạo hầu hết bột màu vàng ngừng  Làm lạnh hỗn hợp lọc kết tủa máy hút chân không, rửa kết tủa 1-2 lần nước đá Cuối rửa lại phức lần rượu etylic  Làm khô kết tủa máy sấy - Bằng phương pháp đo phổ UV-VIS, phổ hồng ngoại IR xác định thành phần phức chất 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Chí Kiên (2006), Hỗn hợp phức chất, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội [2] Lê Thị Duyên – Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm - Tài liệu lưu hành nội khoa Hóa trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [3] Ngô Thị Mỹ Bình – Giáo trình hóa học vô – Tài liệu lưu hành nội khoa Hóa trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [4] Phan Thảo Thơ (2010), Giáo trình phương pháp quang phổ, tài liệu lưu hành nội khoa Hóa trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [5] Trần Thị Bình, Cơ sở hóa học phức chất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [...]... gồm - Ion trung tâm : Fe3+ - Số phối trí của Fe3+ là 6 - Phối tử : EDTA - Dung lượng phối trí : 6 Ion phức [Fe(EDTA)] - tạo thành dựa vào phản ứng giữa dung dịch Fe3+ và dung dịch muối Na2H2Y theo phương trình sau : Fe3+ + H2Y2-  FeY- + 2 H+ Hình 1.4 Công thức cấu tạo ion phức [Fe(EDTA)] - 16 Hình 1.5 Cấu trúc không gian của ion phức [Fe(EDTA)] 1.8 Các phƣơng pháp tổng hợp phức chất 1.8.1 Tổng hợp phức. .. biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào nhiệt độ Qua kết quả khảo sát ở trên, ở nhiệt độ 700C thì tổng hợp phức đạt hiệu suất tổng hợp phức cao nhất (87.3%) Vì vậy ta chọn nhiệt độ tối ưu là 700C để tổng hợp phức 31 3.2 Quy trình tổng hợp phức tối ƣu FeCl3 1.25M Na2H2Y 0.5M Tỷ lệ 1:2 Đun hỗn hợp trên bếp cách thủy ở t = 700C Tạo hầu hết bột màu vàng thì ngừng Làm lạnh dung dịch và lọc kết tủa... 37.2236 Hình 2.2 Dung dịch Na2H2Y 2.3 Tổng hợp ion phức [Fe(EDTA)] Quy trình tổng hợp :  Pha dung dịch FeCl3  Pha dung dịch Na2H2Y Tổng hợp phức rắn theo phương trình sau : H2Y2- + Fe3+  FeY- + 2H+ Lấy pipet hút chính xác V1(ml) FeCl3 nồng độ CM cho vào cốc thủy tinh 100ml Sau đó lấy V2(ml) Na2H2Y nồng độ CM vào cốc chứa dung dịch FeCl3 trên, lắc đều Đun hỗn hợp dung dịch trên bếp cách thủy ở nhiệt... trí với ion kim loại Do đó, EDTA có khả năng tạo muối nội phức với hầu hết kim loại Ví dụ : EDTA tạo phức với Cu2+ Na2H2Y + Cu2+  Na2CuY + 2H+ 15 CTCT của Na2CuY OOCH2C CH 2COONa N CH2 CH2 N NaOOCH2C CH 2COO + Cu EDTA kết hợp với kim loại bởi 4 nhóm cacboxyl và 2 nhóm amin EDTA tạo phức đặc biệt mạnh với kim loại Mn(II), Cu(II), Fe(III) và Co(III) 1.7 Giới thiệu về ion phức [Fe(EDTA) ]Ion phức [Fe(EDTA)] -... thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào nồng độ FeCl3 28 Qua kết quả khảo sát ở trên, dung dịch FeCl3 1.25M đạt hiệu suất tổng hợp phức cao nhất là 83.3% nên chọn nồng độ tối ưu của FeCl3 tối ưu để tổng hợp phức là 1.25M 3.1.2 Khảo sát nồng độ Na2H2Y Từ nồng độ FeCl3 tối ưu 1.25M, ta tiến hành khảo sát nồng độ dung dịch Na2H2Y theo quy trình tổng hợp phức ở mục 2.3 Ta thu được kết quả ở bảng... 1,25M; 1,5M; 1,75M; 2M theo quy trình mục 2.3 Thu sản phẩm, cân lượng sản phẩm Tính hiệu suất phản ứng tạo phức theo công thức sau: H%  mtt 100 mlt 2.4.2 Khảo sát nồng độ Na2H2Y Tổng hợp phức [Fe(EDTA)] - từ 10ml dung dịch FeCl3 có nồng độ tối ưu được khảo sát ở trên, thêm 20ml dung dịch Na2H2Y với các nồng độ lần lượt là 0,25M; 0,5M; 0,75M; 1M theo quy trình tổng hợp phức mục 2.3 Thu sản phẩm, cân... muối khan của Cr(III) và dung môi không nước thì phản ứng sẽ diễn ra dễ dàng, tạo thành [Cr(En)3]3+ CrCl3 + 3En [Cr(En)3]Cl3 17 1.8.2 Tổng hợp chất dựa vào phản ứng oxi – hóa khử Quá trình điều chế nhiều phức chất kim loại thường kèm theo phản ứng oxi hóa khử, nghĩa là chuyển sang trạng thái oxi hóa trong đó phức chất có tính bền cao hơn Ví dụ, các ion Co2+ và Cr2+ thường tạo thành phức chất linh động... thuộc hiệu suất tổng hợp vào nồng độ EDTA Qua kết quả khảo sát ở trên, tại nồng độ dung dịch Na2H2Y 0.5M ta thu được phức có hiệu suất cao nhất (84.5%) Vì vậy ta chọn nồng độ Na2H2Y tối ưu để tổng hợp phức là 0.5M 29 3.1.3 Khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y Từ nồng độ FeCl3 tối ưu 1.25M và Na2H2Y tối ưu 0.5M, ta tiến hành khảo sát tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y theo quy trình tổng hợp phức mục 2.3 Ta... phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y Qua kết quả khảo sát ở trên, tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y 1:2 ta thu được phức có hiệu suất cao nhất (84.5%) Vì vậy ta chọn tỷ lệ thể tích FeCl3/Na2H2Y tối ưu để tổng hợp phức là 1:2 30 3.1.4 Khảo sát nhiệt độ tạo phức [Fe(EDTA)] Từ các điều kiện khảo sát tối ưu ở trên, ta tiến hành khảo sát nhiệt độ tạo phức cũng theo quy trình mục 2.3 Ta thu... nhau, như : - Công nghiệp tẩy rửa : Tạo phức với ion Ca2+, Mg2+, kết hợp với kim loại nặng - Làm sạch nước : Tạo phức với ion Ca2+, Mg2+ (giảm độ cứng của nước) - Trong nhiếp ảnh : Sử dụng Fe(III)EDTA như là chất oxi hóa - Trong công nghiệp sản xuất giấy : Tạo phức với kim loại nặng trong quá trình tẩy trắng, sự ổn định của hydro peoxit - Công nghiệp dệt : Tạo phức với kim loại nặng, máy tẩy trắng vải ... [Fe(EDTA)] -” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu trình tạo phức để đưa quy trình tổng hợp tối ưu ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – [Fe(EDTA)] 3 Nhiêm vụ nghiên cứu Tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto. .. nghiên cứu trình tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) – [Fe(EDTA)] -, rút số kết luận sau : - Đã khảo sát điều kiện tối ưu để tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III), ... hướng nghiên cứu có nhiều ứng dụng phức chất việc sản xuất phân bón vi lượng cung cấp cho trồng 3 Vì lý trên, chọn đề tài Nghiên cứu trình tổng hợp ion phức etylendiamintetraaxeto ferrat (III) –