Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của một số isobutyrat đất hiếm

TAP CHl KHOA HỌC ĐHQGHN, KHTN & CN, T XIX, Sò 1, 2003 T Ổ N G H Ợ P v n g h i ê n c ứ u t í n h C H A T C Ủ A M Ộ T SỐ I S O B U T Y R A T D A T HI ÊM T r i ê u T h ị N g u y ệ t, T r i n h Ngọc C h â u K h o a I lo học, Đ i học Khoa học T ự nhiên, D H Q G I N ội M đ ẩ u Các c a c b o x v la t có ứ n g d ụ n g rộng rãi tr o n g lìn h vự c k h ác n h a u n h p h â n tíc h , tá ch v m sạ ch cá c n g u y ê n tố, c h ê tạ o v ậ t liệ u mới, m c h ấ t phụ gia đế g iảm k h n ă n g kích n ổ c ù a đ ộ n g đốt tr o n g [ ] Tác g iả [2] đ ã tổ n g hợp m ột s ô p iv a la t đất h iế m v xác đ ịn h tính t h n g hoa r ấ t đ ịn h lượng c ù a c h u n g A x it p iv a lo ic (CH.iXtC-COOH phôi tử cồng k ề n h n ên tạ o phức vối ion đất h iế m có k h n ă n g m g iả m bớt qu trình p o lim e hoá c ủ a p iv a la t đ ấ t h iế m v q u y ế t đ ịn h tín h th ă n g hoa cua c h ú n g Lợi d ụ n g tín h c h ấ t n y m người ta tách đ ấ t h iếm khỏi n g u y ê n tô Ba, Ca, Sr, u v Th b ằn g ph n g pháp th ă n g hoa [3,4,5] T u y ca c b o x y la t dược n g h iê n cứu n h iề u n h n g iso b u ty t đ ấ t h iếm n g h iên cử u cịn A x it is o b u ty r ic (H isb ) có c ấ u tạ o tư ng tự a xit pivaloic h 3c H3C CH -CO O H N ê n có th ể chd đợi is o b u ty r a t d ấ t h iế m c ù n g có n h ữ n g tín h c h ấ t tư n g tự c c p iv a la t đ ấ t h iế m Đ ể d ó n g góp v lình vực n g h iê n cửu n y c h ú n g tiế n hành tổ n g hợp v n g h iê n u tín h c h ấ t c ủ a s ÌRobutyrat đ ấ t h iề m T h ự c n g h i ệ m Các is o b u t y r a t đ ấ t h iê m tổn g hợp p h ỏng th eo phư ng p h p tổng hợp p iv a la t đ ấ t h iế m ỏ tà i liệ u [ ]: c â n ch ín h xác m ột lượng ox it đ ấ t h iế m ( mol) cho v o hình c ầ u đáy trò n T h ê m v o bình ml a x it iso b u ty ric (10'" rnol) õm l nước cấ t Đ un hổi lưu h ổ n hợp c h o tới x u ấ t h iê n kết tủa bám v ò n g q u a n h t h n h bình lư ợ ng o x it đ ấ t h iế m đáy bìn h đà ta n hết n gừ n g đ u n (k h o ả n g 2*3 giờ) Đổ n g u ộ i, lọc, rửa kêt t ủ a b ằ n g đ ie ty le te Làm khô sả n p h ẩ m tr o n g b ìn h hút ẩm s ả n p h ẩ m th u d n g bột m ịn , có m àu s ắ c đặc trư n g c ủ a io n đất h iế m H iệ u su ấ t tổ n g hợp g ầ n 80% S ả n p h ẩ m ta n tốt tro n g cloroíorm , e ta n o l, a x e to n , nước tan tr o n g đ ie tv le te 50 Tóĩỉị* hơp nghiên cửu 51 Phổ h ổ n g ngoại g h i tr ê n m áy q u a n g p h ổ S h im a đ /.u ER /IR 1 M c u a N h ậ t M ầu ép v iê n với KBr G iàn (lồ p h ân tích n h iệ t ghi tr ê n m áy S h im a d z u TGA- 5011 N h t, c, với tr o n g dòng kh í N đồn 0 tốc độ đốt 10 /p h ú t Hàm lư ợ ng ion đ ấ t h iê m Ln'1* xá c địn h b ằ n g phương p h p c h u ấ n (lộ c om p lex o n với c h í th ị a s e n a z o III [6 ] H m lượng c acb o n xác (lịnh t.rỏn máy p h â n tích tự dộng K ôt q u ả v t h ả o l u ậ n Kêt p h ân tích n g u y ê n tơ, ph ổ h n g ngoại p h â n tích n h iệ t c ủ a c ác s n ph ẩm đưa ỏ bàn g , B ả n g Kết ph ân tích n gu y ên tô Công thửc dự k iê n TT Ln '* (%) c (%) T ín h to n T hực n g h iệ m T ín h to n T hự c n g h iệ m Y (Isb ),.3 H ,0 ,2 ,õ 3,05 13,41 Pr (Isb)|.3H vO 32 ,2 ,0 0,9 11,10 Nd (Isb) ,.3HvO 31,4 31,1 0,45 10,50 Sm (Isb),j.3H , 32,3 2,6 10,31 10,52 Eu (Isb) |.3H ;0 ,5 ,2 ,2 0,35 Gd ( I s b ) , H , 3,3 33,1 ,1 10,3-1 Er ( I s b ) ,.3 ir o 34,6 ,7 ,9 10,22 Từ kêt quà p h â n tích hàm lượng L n 3* c a cb o n c h ú n g chia còng thức giả th iế t s a n p h ẩ m tổ n g hợp (b ả n g ) Đỏ quv k ế t dải ph ổ hấp th ụ h ổ n g n g o i, c h ú n g tỏi so s n h ph ổ sản phẩm tạ o t h n h với ph ổ phôi tử tự H ls b T ro n g p h ổ h ồn g n g o i axit iso lu ty r ic , dài v ù n g 29 77 - c m quy c h o d a o độn g biên d n g nhóm CH ị Các dải n ằ m vùng 05 cm quy cho dao đ ộ n g hoá trị c ủ a n h ó m -COO dải có , cường độ y ế u c h n g tỏ ax it iso b u ty ric có c ấ u tạ o đ im e tạ o liên kết hiđro [5] T rong ph ổ h n g ngoại c ủ a s ả n p h ẩ m is o b u t y r a t đ ấ t h iê m có dái rộng, có cường độ m ạnh tr o n g v ù n g sơ sóng 0 - 0 c m \ dài n y quy cho (lao dộng hố trị nhóm OH tro n g p h ân tử nưốc Đ iể u c h ứ n g tồ tr o n g s ả n ph ẩm có H Các dải d v ù n g 1535 - 154 l c m thuộc vê dao d ộ n g h o trị n h ó m -C = , dải ỏ vùng - c m quy cho dao độn g biến d n g c ủ a n h óm CH j So với phó ix it ìéobutyric, dải c h u y ể n v ê v ù n g có sơ s ó n g th ấ p Đ i ế u (!ó có Triều Thị Nguyêt, Trịnh Ngọc Châu 52 th ể giải th ích rằ n g tạ o t h n h iso b u ty t đất h iế m , m ộ t cỉộ e lec tr o n tr o n g liê n k ế t c = o đà bị g iả m t o th ành liên kỏt cho n h ậ n o -» Ln, tức c a cb o xy l liê n k ẻ t vói đ ấ t h iế m d n g a n io n R-COO - LrT v liên kết th ự c h iệ n qua n g u y ên từ oxy c ủ a n h ó m ca cb o y l Giả th iê t n y xác n h ậ n qua dải V(-Ị| p h ổ c ủ a s ả n p h m dà c h u y ê n dịch s a n g v ù n g có sơ só n g lớn so với tr o n g phổ lỉlsb Các kêt qu ả th u tr ê n ch n g tỏ trinh tổ n g hợp tạ o t h n h sà n ph àm mới, tr o n g t h n h p h ầ n c ủ a sản ph ẩm có nước liê n k ết - c o o - M dược thực h iện qua n g u y ê n tử o xv c ủ a n h ó m cacboxyl ch ủ y ế u m a n g tín h ion B ả n g c ác tần sô* hấp thụ đặc trứng phổ hồng ngoại (cm l) V'c=0 ỗch3 VCH H ls b 1705 77 809 Y (Isb),.3HX> 1541 72 857 3441 Pr (Isb) t.3H 53 2970 852 3371 N d (Isb >,.3H ,() 1536 2971 853 3386 Sm (Isb ) 3H , 1535 2972 854 3380 Eu (Isb) 3.3H20 1536 2971 853 3365 Gd ( I s b ) , Ỉ L 38 2971 853 3386 Er (Isb/;,.3H20 1548 97 857 3379 Phức c h ấ t v OH B an g Kết phân tích nh iệt Độ g iảm khôi Phức: c h â t N h iê t ỉ ỉ i ê u ứng Cấu tử Sàn phẩm độ(°C) n h iệ t tách lại lượng(*ỉo) T ính t.oán N đ (Isb).,.3 11 ,0 1 ,5 T h u nhiệt H aO 342-363 T ỏa n h iệt Phân Nd(Isb):i hủv N d ,(C O ,), Thựr n gỉ 1,8 ,5 ,8 ,4 11,2 10,1 39,1 ,4 m cháy Er (Isb) j.3H aO 38,8 T h u nhiệt H ,0 379 T ỏa n h iệt Phân E r(Isb)a húy E r ,( C O , ) cháy T rên già n đổ p h â n tích n h iệ t phức c h ấ t cùa N d Er có h iệ u ứng th u n h iệ t 14 ,5 nC v ,5 c tương ứng hiệu ứ n g toa n h iệ t m n h 342 - Tông hơp nghiên cửu 53 c (vói s ả n p h ẩ m Nd) “C (vối s ả n p h ẩ m c ủ a Er) T ương ứ ng vói hai h iệ u ứng n h iệ t n y hai hiệu ng m ấ t khôi lưring tr ê n cỉưdng DTG (b ản g 3) C h ú n g tô i g iả th iêt h iệ u ứng thu n h iệ t ứ n g vỏi tách nước tr o n g s ả n p h ẩm N h iệ t độ tá ch 114,5 - 38 ,8 ° c c h ứ n g tỏ nưỗc th a m gia phơi trí N h c ô n g thức c h u n g c ủ a s ả n p h ẩ m L n(Isb)j.3H o S a u kh i tách nước, s ả n ph ẩm tr u n g g ia n tạ o th n h Ln(Isb)j K êt quà nàv h o n to n phù hợp với dử liệu ph ổ hấp thụ h n g n g oạ i H iệu ứ n g toả n h iệ t m ạnh - c ứ n g với khỏi lượng bị m ất 43,4% (với s ả n p h ẩ m c ủ a N d) v 41,4% (vối sà n ph ẩm c ủ a Er) C h ú n g g iả th iê t n h iệ t độ n y x ả y trình phân h u y ch áy c ủ a L n(Isb) i v tạo t h n h Lrv,(CO,):Ị.Vì hai trình n y x ả y n h iệt độ gán n h a u n ê n tr ê n đường DTA q u an s t pic v c ũ n g có h iệ u ứng m ấ t khôi lượng K ết n y tư ng tự kết th u n g h iê n cửu ph ân hủy n h iệ t c ú a m ột sỏ n -b u ty r a t đ ấ t h iế m [7] Với g iả th iế t c h ú n g th ấ y % m ấ t khôi lượng th e o tín h to n phù hợp vói sơ liệ u th ự c n g h iệ m (bảng 3) Q ua c h ú n g g iả th iế t sơ đồ ph ản hu ỷ n h iệ t c ủ a is o b u ty r a t đất h iếm sau: Ln(Isb)3.nHjO —> Ln(Isb )3 —> Ln 2(C 3)3 Các kết ph ân tích n g u y ê n tơ", phổ h n g n g o i v p h â n tích n h iệ t , đểu k h ẳn g định phức c h ấ t thu đêu có nưỏc t h a m g ia phơi trí T ương tự cốc piva la t đất Ln(Isb) n H 20 h iế m nói riên g [2] c a c b o x y la t đ ề u tan tr o n g nước HjO th a m gia khác nói chung [5], v o cẨu phơi trí Sơ" p h ân tử H 20 thay đôi tu ỳ th u ộ c v o c h ấ t c ủ a n g u y ê n tô đ ấ t h iế m đ iề u k iệ n tổ n g hợp phức (0,5 < n < 5) C h ú n g hy vọng rằn g is o b u ty r a t đất h iế m c ũ n g có n h n g đặc tín h quí g iá tương tự n h p iv a la t đất h iế m K ết l ú ậ n Đ ả tổ n g hợp dược is o b u ty r a t Y, Pr, N d , S m , Eu, Gd Er dạr.g rắn L n (Isb )3.n H Đ â n g h iê n cửu sả n p h ẩ m bằn g phương p h p p h ổ h ồn g n g o i, th ấ y rằ n g trorg th n h p h ầ n s ả n phẩm có H 20 th a m gia phối trí liê n k ế t -COO-Ln đưọ: th ự c h iệ n qu a n g u y ê n tử oxy v c h ủ y ê u m a n g tín h ion Đ ã n g h iê n cứu sả n p h ẩ m ph ng p h p p h â n tích n h iệ t giả thiẻt sơ đồ p h â n hu ý nhiệt Ln(Isb);, nH20 -> Ln(Isb);j —> Ln 2(C 03);j Triệu Thi Nguyệt, Trịnh Ngoe Châu 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO riHCapCBKHH A n , MapTblHCHKO Jì M “KapÕOKCH.lTbl, (UIKOKCHiỊbl M p -JIỊÌKCTOHílTbl BHCMyra (III)”, Koopị XĨLUUH, Tom 20, Ng 5(1994), C.324 - 349, KviBMHHa H J MapTbiHCHKO J1 H “riHBa-iaTbi pe^K03CM.ibHbix 3J1CMCHT0B(III)’\ /K neopr XUMUU, Tom 39, Nụ 4(1994), c 538 - 546, Paul R c Singh G Gotra T S , “Carboxylatcs o f prascodymium (III), neodynium (I I)? and samarium (III)1’, Ind J Chem., Ng l 1(1973), p 294, Acmqhob ĩl A , H oh ob MOHOKapÕOHOBblX B M KitcKÕacB KHCHOTaX R C O O H H , Ị\ , “O B.1 HHHHH H a CTCpCOXHMHMCCKHC ỘỴHKUHH r p y n n B KapõoKCH.iaTax P 3 ” , K o o p XUMUX, Tom 2, N (l (1 ), c p&aHKO-iOB B KapÕOKCH.TbHblX 1674 - 16X0, LIIk.iobcp J1 I I n iío m e H B E , ‘OopMnaTbi THvKc.ibix / ì a H T a m u o B ’, ỹA’ n eope XILMUU Tom 10 N “ 10(1965), c 1121-1125, r Lilap.io, Memoỏbi anaiucmuvecKOù XUMUU H A B O , “X hm hh”, M 1969 ilorHHOBa B E., /J,BOpHHKOB3 ĩì M , XaiOB J1 A , PyÕHHiiiTCHH A ỘH3HKO-XHMHMCCKMX CBOHCTB ÕỴTHpaTOB HCKOTOpblX c “Mcc;ie;iOBaHne p e a K C M C lb H b IX 3neM C H TO B ’\ / K neope XUMUU, Tom 20, N° 4(1975), c 895-900, VNU JO U R N A L OF S C IEN C E Nat , S a , & Tech., T XIX, NọỊ, 2003 S Y N T H E S I S A N D C H A R A C T E R I Z I N G O F S O M E R A R E -E A R T H ISOBƯTYRATERS T r i e u T h i N g u y e t, T r i n h Ngoe C h a u D e p a r tm e n t o f C h em ica l, College o f Science, V N U Ln (Isb) n H 20 (Ln: r a r e -e a r th elem en t; Isb : I so b u ty r a te ion) vvere prepared by th e t r e a t m e n t o f L n > | w ith H ls b Tho IR stu d y a n d th e r m a l a n a ly s is data r ev e a l th a t th e r a r e -e a r th is o b u t y r a t e s c o n ta in H 20 and th e b on đ in g betvvecn Ln * a n d Isb h a s ion c h a r a te r ... tổ n g hợp phức (0,5 < n < 5) C h ú n g hy vọng rằn g is o b u ty r a t đất h iế m c ũ n g có n h n g đặc tín h quí g iá tương tự n h p iv a la t đất h iế m K ết l ú ậ n Đ ả tổ n g hợp dược... t khôi lượng th e o tín h to n phù hợp vói sơ liệ u th ự c n g h iệ m (bảng 3) Q ua c h ú n g g iả th iế t sơ đồ ph ản hu ỷ n h iệ t c ủ a is o b u ty r a t đất h iếm sau: Ln(Isb)3.nHjO —> Ln(Isb... u (!ó có Triều Thị Nguyêt, Trịnh Ngọc Châu 52 th ể giải th ích rằ n g tạ o t h n h iso b u ty t đất h iế m , m ộ t cỉộ e lec tr o n tr o n g liê n k ế t c = o đà bị g iả m t o th ành liên kỏt