Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat(ii)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA MAI THỊ HỒNG NGỌC NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TỔNG HỢP PHỨC AMONI DIOXALATOCOBALTAT (II) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng – 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TỔNG HỢP PHỨC AMONI DIOXALATOCOBALTAT (II) KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Giáo viên hướng dẫn : ThS Ngơ Thị Mỹ Bình Sinh viên thực : Mai Thị Hồng Ngọc Lớp : 11CHP Đà Nẵng - 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA ********* *** NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: MAI THỊ HỒNG NGỌC Lớp: 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II) Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ thiết bị Nguyên liệu - Tinh thể muối CoCl2.6H2O - Tinh thể muối diammonium oxalate (NH4)2C2O4.H2O - Rượu etylic tuyệt đối - Nước cất lần - Nước đá Dụng cụ - Giấy lọc - Đũa thủy tinh - Pipet 5ml, 10ml, 20ml - Bình định mức 50ml, 100ml - Cốc thủy tinh có mỏ 100ml, 250ml - Phễu lọc - Bóp cao su Thiết bị - Tủ sấy MEMMERT - Máy khuấy từ - Bộ lọc chân không - Cân phân tích - Máy đo phổ hồng ngoại FTIR-8400S - Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS Lambda 25 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát điều kiện tối ưu cho trình tổng hợp phức amoni đioxalatocobaltat (II): nồng độ ion trung tâm, tỉ lệ thể tích ion trung tâm phối tử, thể tích rượu etylic thời gian phản ứng - Từ điều kiện nghiên cứu, đưa quy trình tổng hợp phức amoni đioxalatocobaltat (II) - Nghiên cứu xác định thành phần phức tổng hợp phương pháp hấp thụ electron UV-VIS phương pháp phổ hồng ngoại IR Giáo viên hướng dẫn: ThS Ngô Thị Mỹ Bình, cán giảng dạy mơn Hóa vơ cơ- Khoa Hóa- trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng Ngày giao đề tài: Ngày 15 tháng năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày 20 tháng năm 2015 Chủ Nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn (Kí ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày tháng … năm 2015 Kết đánh giá:…… Ngày tháng năm 2015 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Kí ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này, lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo hướng dẫn: Thạc sĩ Ngô Thị Mỹ Bình tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện động viên em suốt trình nghiên cứu khóa luận Em xin cảm ơn Cơ Nguyễn Thị Thy Nga – phụ trách phịng thí nghiệm Hóa Vơ Cơ Cô Nguyễn Thị Tuyết Anh – phụ trách phịng thí nghiệm Hố Phân Tích tạo điều kiện thuận lợi để em tiến hành làm khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo khoa Hóa, trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng trang bị cho em kiến thức kinh nghiệm quý giá trình học tập trường nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành tốt khóa luận Em xin cảm ơn gia đình bạn bè bên em, cổ vũ động viên em lúc khó khăn để vượt qua hồn thành tốt khóa luận Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian có hạn nên đề tài khóa luận tốt nghiệp khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận góp ý thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, 25 tháng năm 2015 Sinh viên thực Mai Thị Hồng Ngọc DANH MỤC CÁC BẢNG STT NỘI DUNG Trang 2.1 Nồng độ dung dịch khối lượng CoCl2.6H2O 22 2.2 Tỉ lệ thể tích dung dịch CoCl2/ (NH4)2C2O4 thể tích 24 cần lấy 3.1 Kết khảo sát nồng độ CoCl2 tối ưu 26 3.2 Kết khảo sát lệ thể tích CoCl2/(NH4)2C2O4 27 3.3 Kết khảo sát lệ thể tích rượu etylic 28 3.4 Kết khảo sát thời gian tạo phức 29 3.5 Các tần số dao động đặc trưng phức (NH4)2[Co(C2O4)2] 33 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ NỘI DUNG STT Trang 1.1 Các mảnh Coban điện phân 11 1.2 Quặng Coban 11 1.3 Thủy tinh có màu xanh coban 12 1.4 Coban clorua 13 1.5 Bức xạ hồng ngoại 18 3.1 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất vào nồng độ 26 CoCl2 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất vào tỉ lệ thể 27 tích CoCl2/ (NH4)2C2O4.H2O 3.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất vào thể tích 28 rượu etylic 3.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất vào thời 29 gian tạo phức 3.5 Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS muối Coban 31 3.6 Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Co2+ dung dịch 31 phức 3.7 Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS muối Co2+và phức 32 3.8 Phổ IR phức amoni dioxalatocobaltat (II) 33 3.9 Dung dịch CoCl2 34 3.10 Dung dịch (NH4)2C2O4 bão hòa 35 3.11 Phức khuấy máy khuấy từ 35 3.12 Tinh thể phức xuất 36 3.13 Dung dịch phức làm lạnh 36 3.14 Phức lọc phễu Buchner 37 3.15 Phức sau lọc phễu Buchner 37 3.16 Sấy phức tủ sấy 38 3.17 Phức sau sấy khô 38 3.18 Máy quang phổ UV – VIS Lambda 25 39 3.19 Máy hồng ngoại FTIR – 8400S 39 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .1 Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu phức chất 1.1.1 Ion phức, ion trung tâm phối tử .3 1.1.2 Cầu nội – cầu ngoại phức 1.1.3 Sự phối trí, số phối trí – dung lượng phối trí .4 1.1.4 Phân loại phức chất 1.1.5 Tính chất phức .6 1.1.6 Nguyên lí tổng hợp phức chất 1.1.7 Ứng dụng phức 1.2 Giới thiệu Coban khả tạo phức Co2+ 10 1.2.1 Một số đặc điểm Coban .10 1.2.2 CoCl2 khả tạo phức Co2+ .12 1.3 Giới thiệu ammonium oxalate .14 1.4 Giới thiệu phức chất amoni dioxalatocobaltat (II) .15 1.5 Các phương pháp tổng hợp phức nghiên cứu xác định thành phần phức chất 15 1.5.1 Phương pháp tổng hợp phức 15 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu xác định thành phần phức chất 15 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Giới thiệu dụng cụ hóa chất 21 2.1.1 Hóa chất 21 2.1.2 Dụng cụ 21 2.1.3 Thiết bị máy móc 21 2.2 Pha dung dịch muối 21 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch CoCl2 21 2.2.2 Chuẩn bị dung dịch (NH4)2C2O4 22 2.3 Khảo sát điều kiện tối ưu để tổng hợp phức 22 2.3.1 Tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II) 22 2.3.2 Khảo sát nồng độ CoCl2 tối ưu 23 2.3.3 Khảo sát tỉ lệ thể tích CoCl2/(NH4)2C2O4 23 2.3.4 Khảo sát thể tích rượu etylic 24 2.3.5 Khảo sát thời gian tạo phức tối ưu 24 2.4 Tổng hợp phức với điều kiện tối ưu khảo sát 24 2.5 Đo phổ tử ngoại khả kiến UV – VIS 24 2.6 Đo phổ hồng ngoại IR 25 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Kết khảo sát điều kiện tối ưu 26 3.1.1 Kết khảo sát nồng độ CoCl2 tối ưu 26 3.1.2 Kết khảo sát tỉ lệ thể tích CoCl2/(NH4)2C2O4 27 3.1.3 Kết khảo sát thể tích rượu etylic .28 3.1.4 Kết khảo sát thời gian tạo phức tối ưu 29 3.2 Quy trình tổng hợp phức tối ưu 30 3.3 Kết nghiên cứu thành phần phức (NH4)2[Co(C2O4)2] phổ hấp thụ electron UV - VIS phổ hồng ngoại IR 31 3.3.1 Kết phổ hấp thụ electron UV – VIS 31 3.3.2 Phổ IR phức amoni dioxalatocobaltat (II) 32 3.4 Một số hình ảnh 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .40 Kết luận .40 Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 3.1.3 Kết khảo sát thể tích rượu etylic Từ điều kiện khảo sát trên, ta tiến hành khảo sát thể tích rượu etylic theo quy trình mục tổng hợp phức mục 2.3.1 Ta thu kết bảng 3.3 hình 3.3 Bảng 3.3 Kết khảo sát lệ thể tích rượu etylic Khối lượng tinh Thể tích rượu Khối lượng tinh thể Hiệu suất thể phức thực tế etylic (ml) (g) phức lý thuyết (g) (%) 1.142 1.4636 78.0268 10 1.246 1.4636 85.1325 15 1.026 1.4636 70.1011 20 0.821 1.4636 56.0946 25 0.738 1.4636 50.4236 100 Hiệu suất (%) 90 80 70 60 50 40 30 10 15 20 25 Thể tích rượu etylic (ml) Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất vào thể tích rượu etylic Qua kết khảo sát trên, với tỉ lệ thể tích rượu etylic 10ml ta thu phức đạt hiệu suất cao Vì vậy, ta chọn tỉ lệ thể tích 10ml để tổng hợp phức 28 3.1.4 Kết khảo sát thời gian tạo phức tối ưu Từ điều kiện khảo sát trên, ta tiến hành khảo sát thời gian tạo phức theo quy trình mục tổng hợp phức mục 2.3.1 Ta thu kết bảng 3.4 hình 3.4 Bảng 3.4 Kết khảo sát thời gian tạo phức Thời gian tạo Khối lượng tinh thể Khối lượng tinh thể Hiệu suất phức (phút) phức thực tế (g) phức lý thuyết (g) (%) 15 1.024 1.4636 69.9645 30 1.235 1.4636 84.3810 45 1.305 1.4636 89.1637 60 1.372 1.4636 93.7415 75 1.239 1.4636 84.6543 90 1.162 1.4636 79.3933 100 95 Hiệu suất (%) 90 85 80 75 70 65 60 55 50 15 30 45 60 75 90 Thời gian tạo phức (phút) Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất vào thời gian tạo phức Qua kết khảo sát trên, với thời gian 60 phút ta thu phức đạt hiệu suất cao Vì vậy, ta chọn thời gian 60 phút để tổng hợp phức 29 3.2 Quy trình tổng hợp phức tối ưu Từ kết khảo sát điều kiện tối ưu trình tạo phức trên, ta đưa quy trình tổng hợp phức sau: Dung dịch CoCl2 1M Dung dịch (NH4)2C2O4 0.36M Tỉ lệ thể tích 1:3 Khuấy dung dịch phản ứng liên tục máy khuấy từ khoảng 15 phút Thêm 10ml rượu etylic ngâm nước đá 60 phút Lọc tinh thể phức phễu Buchner rửa tinh thể nhiều lần rượu etylic Sấy tinh thể phức t0 = 700C Sản phẩm 30 3.3 Kết nghiên cứu thành phần phức (NH4)2[Co(C2O4)2] phổ hấp thụ electron UV - VIS phổ hồng ngoại IR 3.3.1 Kết phổ hấp thụ electron UV – VIS - Phổ UV-VIS ion trung tâm trước tạo phức 0.300 0.28 -0 1 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16 A 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 m u o i Co b a n 0.02 0.000 400.0 450 500 550 600 nm 650 700 750 800.0 Hình 3.5 Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS muối Coban Từ phổ UV-VIS quét được, ta thấy max Co2+ trước tạo phức 510.76 nm - Phổ UV-VIS ion trung tâm sau tạo phức 0.800 0.75 0.70 0.65 9 -0 0.60 0.55 p h u c c o b a n o x a la t 0.50 0.45 0.40 A 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.000 400.0 450 500 550 600 nm 650 700 750 Hình 3.6 Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Co2+ dung dịch phức 31 800.0 Từ phổ UV-VIS quét được, max ion Co2+ sau tạo phức với phối tử C2O42- 531.99 nm 0.800 0.75 0.70 0.65 9 -0 0.60 0.55 p h u c c o b a n o x a la t 0.50 0.45 0.40 A 0.35 0.30 -0 1 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 m u o i c o b a n c lo ru a 0.000 400.0 450 500 550 600 nm 650 700 750 800.0 Hình 3.7 Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS muối Co2+và phức Nhận xét: Qua hình 3.7 ta thấy có mặt ion C2O42- max phức có dịch chuyển khơng đáng kể so với max ion Co2+ muối Điều chứng tỏ ion Co2+ có mặt phức 3.3.2 Phổ IR phức amoni dioxalatocobaltat (II) Ở phổ này, trục nằm ngang biểu diễn số sóng hay tần số (cm-1), trục thẳng đứng biểu diễn cường độn hấp thụ A Dựa vào phổ hồng ngoại phức, ta suy tần số hấp thụ dao động phối tử C2O42- 32 Hình 3.8 Phổ IR phức amoni dioxalatocobaltat (II) Các tần số dao động đặc trưng phức amoni dioxalatocobaltat (II) - phức (NH4)2[Co(C2O4)2] tổng hợp trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Các tần số dao động đặc trưng phức (NH4)2[Co(C2O4)2] Dao động Tần số dao động (cm-1) OH (axit) 3375.88 C=O 1626.77 C-O 914.17 C-C 824.24 Co-O 589.12 Nhận xét: Trong anion C2O42- tồn liên kết C=O, C-O, C-C Qua hình 3.8 bảng 3.5, ta thấy xuất tần số dao động đặc trưng tương ứng với liên kết anion C2O42- Chứng tỏ anion C2O42- có mặt phức Kết luận: Bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS phương pháp phổ hồng ngoại IR, ta thấy phức amoni dioxalatocobaltat (II) tổng hợp thành cơng 33 3.4 Một số hình ảnh Hình 3.9 Dung dịch CoCl2 34 Hình 3.10 Dung dịch (NH4)2C2O4 bão hịa Hình 3.11 Dung dịch phức khuấy máy khuấy từ 35 Hình 3.12 Tinh thể phức xuất Hình 3.13 Dung dịch phức làm lạnh 36 Hình 3.14 Phức lọc phễu Buchner Hình 3.15 Phức sau lọc phễu Buchner 37 Hình 3.16 Sấy phức tủ sấy Hình 3.17 Phức sau sấy khơ 38 Hình 3.18 Máy quang phổ UV – VIS Lambda 25 Hình 3.19 Máy hồng ngoại FTIR – 8400S 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết thực nghiệm nghiên cứu trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II), ta rút số luận sau: - Đã khảo sát điều kiện tối ưu để tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II) sau: nồng độ dung dịch CoCl2 1M, tỉ lệ thể tích ion trung tâm phối tử 1:3, thể tích rượu 10ml, thời gian tạo phức 60 phút Từ rút quy trình tối ưu để tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II): + Pha dung dịch CoCl2 1M, dung dịch (NH4)2C2O4 bão hịa + Hút xác 30 ml dung dịch (NH4)2C2O4 bão hòa 0,36M cho vào cốc thủy tinh 100ml + Tiếp tục hút xác 10ml dung dịch CoCl2 1M cho vào cốc lắc + Đặt lên máy khuấy từ khuấy 15 phút + Thêm 10ml dung dịch rượu etylic tuyệt đối khuấy Làm lạnh hỗn hợp sau lọc tinh thể máy hút chân không + Rửa kết tủa 02 lần rượu etylic + Mẫu làm khô nhiệt độ 70oC - Bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS, phương pháp phổ hồng ngoại IR xác định thành phần phức chất - Phức tổng hợp dạng bột mịn, màu hồng phấn, tan nước, tan nhiều muối oxalat Kiến nghị Do thời gian cịn hạn chế nên tơi chưa nghiên cứu nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp phức áp suất, nhiệt độ… Thời gian tới có điều kiện tơi tiếp tục mở rộng nghiên cứu thêm diều kiện để tổng hợp phức chất bền, đẹp ứng dụng cho đời sống 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Chí Kiên, Hỗn Hợp Phức Chất (2006), Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội [2] Ngơ Thị Mỹ Bình, Bài Giảng Hóa Vơ Cơ, tài liệu lưu hành nội khoa Hóa trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng, năm 2007 [3] Trần Thị Bình, Cơ sở Hóa Học Phức Chất (2006), Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Hà Nội [4] Phạm Thị Hà, Bài Giảng Các Phương Pháp Phân Tích Quang Học (2008), tài liệu lưu hành nội khoa Hóa, trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [5] Phan Thảo Thơ, Giáo Trình Các Phương Pháp Quang Phổ (2010), tài liệu lưu hành nội khoa Hóa, trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [6] Nguyễn Phan Thị Lộc, Nghiên cứu tổng hợp phức chất axit stearit, oleic, lauric với Coban (II) (2014), Luận văn tốt nghiệp, tài liệu lưu hành nội khoa Hóa, trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [7] Bùi Xuân Vững, Giáo trình phân tích cơng cụ hóa học, tài liệu lưu hành nội khoa Hóa, trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng Các trang web: http://vi.wikipedia.org/wiki/Coban http://daitudien.net/hoa-hoc/hoa-hoc-ve-coban-clorua.html http://vi.swewe.net/word_show.htm/?68618_1&Amoni_oxalat http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonium_oxalate http://baigiang.violet.vn/present/same/entry_id/2694532 http://123doc.org/document/1787204-luan-van-tot-nghiep-dai-hoc-chuyennganh-ho-a-hoc-nghien-cuu-phan-ung-tao-phuc-giua-niken-vadimethylglyoxime-so-sanh-khanang-dinh-luong-niken-bang-ph.htm http://luanvan.co/luan-van/de-tai-nghien-cuu-ung-dung-phuc-chat-cua-feco-ni-cr-va-ti-voi-mot-vai-axit-cacboxylic-tao-mau-trang-tri-cho-gom-su-45/ http://www.dncustoms.gov.vn/data/Bieuthue/V_Hs/V2827.htm 41 42 ... ? ?Nghiên cứu trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II)” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II) để đưa quy trình tổng hợp phức tối ưu Nhiệm vụ nghiên. .. Các phương pháp tổng hợp phức nghiên cứu xác định thành phần phức chất [1], [4], [5], [7] 1.5.1 Phương pháp tổng hợp phức - Tổng hợp phức chất từ kim loại - Tổng hợp phức chất từ hợp chất đơn giản... phức tối ưu Nhiệm vụ nghiên cứu - Khảo sát điều kiện cho trình tổng hợp ion phức amoni dioxalatocobaltat (II) - Từ điều kiện nghiên cứu, đưa quy trình tổng hợp ion phức amoni dioxalatocobaltat (II)