Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim

Khoỏ lun tt nghip i hc Trng i hc Vinh Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === Nguyễn Thị giang Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Chuyên ngành: Hoá vô cơ Vinh 2010 Nguyn Th Giang Lp 47A_Hoỏ 1 Khoỏ lun tt nghip i hc Trng i hc Vinh Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Chuyên ngành: Hoá vô cơ Giỏo viờn hng dn: TS. Phan thị hồng tuyết Sinh viờn thc hin: Nguyễn Thị giang Lp: 47A- Hoỏ Vinh 2010 Nguyn Th Giang Lp 47A_Hoỏ 2 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khoá luận này em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới: T.S Phan Thị Hồng Tuyết đã giao đề tài, chỉ đạo, hướng dẫn tận tình, động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khoá luận Các thầy cô giáo trong tổ Hoá vô cơ – khoa hoá, các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm khoa Hoá, phòng thí nghiệm phân tích I - trường Đại học Vinh Xin chân thành cảm ơn phòng phổ khối lượng (Viện hoá hoá học) đã giúp em thực hiện một số thực nghiệm về đặc trưng mẫu. Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ, tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này. Vinh, tháng 5 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Thị Giang Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 3 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh CÁC KÍ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG KHOÁ LUẬN H 2 thđi: thiosemicacbazon điaxetylmonoxim Cu(H 2 thđi) 2 : phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 4 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn………………………………………………………………………… 1 Các kí hiệu sử dụng trong luận văn……………………………………………….2 Mục lục………………………………………………………………………………3 Mở đầu………………………………………………………………………………5 Chương 1: Tổng quan………………………………………………………………6 I.1. Giới thiệu về kim loại đồng, hợp chất và khả năng tạo phức của đồng………….6 I.1.1. Đồng kim loại……………………………………………………………… .6 I.1.2. Các hợp chất của đồng……………………………………………………… 7 I.1.3. Khả năng tạo phức của đồng………………………………………………… .9 I.2. Thiosemicacbazit, thiosemicacbazon: tính chất và khả năng tạo phức……… .12 I.2.1. Thiosemicacbazit…………………………………………………………… 12 1.2.2. Thiosemicacbazon……………………………………………………………13 I.3. Hoạt tính sinh học của thiosemicacbazit, thiosemicacbazon và phức chất của chúng……………………………………………………………………………… 17 I.4. Các phương pháp nghiên cứu………………………………………………… 21 I.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại……………………………………………… .21 I.4.2. Phổ hấp thụ electron………………………………………………………….24 I.4.3. Phổ khối lượng (MS)…………………………………………………………25 I.4.4. Phương pháp phân tích hàm lượng kim loại………………………………….27 Chương II. Thực nghiệm………………………………………………………….29 II.1. Chuẩn bị máy móc, hoá chất và dung dịch thí nghiệm……………………… 29 II.1.1. Chuẩn bị hóa chất……………………………………………………………29 II.1.2. Dụng cụ, máy móc………………………………………………………… .29 II.1.3. Dung dịch thí nghiệm……………………………………………………… 29 II.2. Tiến hành thí nghiệm………………………………………………………… 30 II.2.1. Tổng hợp thiosemicacbazon điaxetylmonoxim…………………………… .30 Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 5 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh II.2.2. Tổng hợp phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim… 31 II.2.3. Xác định hàm lượng Cu trong phức chất……………………………… .31 II.3. Kỹ thuật thực nghiệm………………………………………………………….32 Chương 3: Kết quả và thảo luận………………………………………………….34 III.1. Phổ khối lượng………………………………………………………… .… .34 III.1.1. Phối tử thiosemicacbazon điaxetylmonoxim……………………………….34 IIII.1.2. Phức chất Cu(II) với phối tử thiosemicacbazon điaxetylmonoxim……… 36 III.2. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại……………………………………… 37 III.3. Phổ hồng ngoại…………………………………………………………… 38 III.4. Phổ hấp thụ electron………………………………………………………… 40 Kết luận…………………………………………………………………………… 42 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………… 43 Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 6 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh MỞ ĐẦU Hoá học các hợp chất phối trí là một trong những ngành phát triển nhanh của hoá học nói chung và hoá học vô cơ nói riêng. Việc nghiên cứu cấu trúc của các ion kim loại chuyển tiếp với các phối tử hữu cơ ngày càng được chú ý bởi chúng có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như hoá học, sinh học, y học, nông nghiệp… Những năm gần đây nhiều công trình nghiên cứu về chất kháng khuẩn tổng hợp đã được công bố. Trong lĩnh vực tìm kiếm kháng thể mới, thiosemicacbazon và một số phức kim loại của nó đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu rộng rãi. Kết quả của những công trình đó cho thấy: thiosemicacbazon và các phức chất kim loại của nó có nhiều hoạt tính sinh học quý giá như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm, diệt tế bào ung thư, kháng virus… Do vậy nên chúng tôi chọn đề tài: “ Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim ” làm khoá luận tốt nghiệp đại học. Nhiệm vụ của đề tài: - Tổng hợp phối tử thiosemicacbazon điaxetylmonoxim. - Tổng hợp phức chất giữa Cu(II) với phối tử thiosemicacbazon điaxetylmonoxim. - Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của phức chất thu được bằng các phương pháp phân tích vật lí và hoá lí. Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 7 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1. GIỚI THIỆU VỀ KIM LOẠI ĐỒNG, HỢP CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA ĐỒNG I.1.1. Đồng kim loại [10] Cu (Z = 29): [Ar]3d 10 4s 1 Đồng (Cuprum) là nguyên tố kim loại thuộc nhóm IB, chu kì 4 của bảng hệ thống tuần hoàn. Nguyên tử khối: M = 63,564g Bán kính nguyên tử: r Cu = 1,28 0 A Năng lượng ion hoá: I 1 = 7,72 eV; I 2 = 20,29 eV; I 3 = 36,9 eV Thế điện cực chuẩn: E Cu +2 /Cu = +0,337 V Do có 1 electron ở lớp vỏ ngoài cùng nên cũng giống như các kim loại kiềm đồng cũng có khả năng tạo phân tử gồm 2 nguyên tử Cu 2 có năng lượng liên kết là 174,3 kJ/mol lớn hơn rất nhiều các phân tử K 2 , Cs 2 , Rb 2 (≈ 40kJ/mol). Điều này được giải thích là do sự liên kết π giữa những cặp electron d và obitan p trống của đồng. Khác với kim loại kiềm trong hợp chất chỉ thể hiện số oxi hoá duy nhất là +1, đồng ngoài trạng thái oxi hoá +1 còn có các trạng thái oxi hoá +2, +3. Điều này được giải thích là do sự gần nhau về năng lượng của các obitan 3d và 4s. Trạng thái oxi hoá đặc trưng nhất của Cu là +2 được thể hiện qua sơ đồ thế oxi hoá - khử sau: Cu 3+ Cu 2+ Cu + Cu Đồng là kim loại nặng, kết tinh ở dạng tinh thể lập phương tâm diện, màu đỏ, có ánh kim, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và nhiệt thăng hoa cao (t nc = 1083 0 C, t s = 2543 0 C, t th = 339,6 kJ/mol), tỉ khối lớn (d = 8,94g/cm 3 ). Đồng là kim loại có tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 8 +1,8 +0,153 +0,521 +0,337 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh Trong thiên nhiên đồng có 2 đồng vị bền là: 63 Cu (70, 13%), 65 Cu (29, 87%). Về mặt hoá học đồng là kim loại rất kém hoạt động. Đồng tác dụng chậm với oxi không khí, trong không khí ở nhiệt độ thường đồng bị bao phủ một màng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit: 2Cu + O 2 + 2H 2 O → 2Cu(OH) 2 Cu(OH) 2 + Cu → Cu 2 O + H 2 O Nếu trong không khí có mặt khí CO 2 , đồng bị bao phủ bởi 1 lớp cacbonat bazơ Cu(OH) 2 CO 3 (rỉ đồng này thường được gọi là tanh đồng). Khi đun nóng trong không khí ở nhiệt độ 130 0 C, đồng tạo nên trên bề mặt một lớp màng Cu 2 O, ở 200 0 C tạo nên lớp gồm hỗn hợp oxit Cu 2 O và CuO, ở nhiệt độ nóng đỏ đồng cháy tạo nên CuO và cho ngọn lửa màu lục. Ở nhiệt độ thường, đồng không tác dụng với với flo bởi vì màng CuF 2 được tạo nên rất bền sẽ bảo vệ đồng. Khi đun nóng, đồng tác dụng với Cl 2 , S, C, P… Đồng tan trong các dung dịch axit HNO 3 và H 2 SO 4 đặc, HCN đậm đặc, HI, không tan trong các axit loãng. Khi có mặt oxi không khí, đồng có thể tan trong dung dịch HCl, NH 3 đậm đặc, dung dịch xianua kim loại kiềm. 2Cu + 4HCN → 2H[Cu(CN) 2 ] + H 2 2Cu + 4HCl + O 2 → 2CuCl 2 + 2H 2 O 2Cu + 8NH 3 + O 2 + 2H 2 O → 2[Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 Trong tự nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến. Đồng có trong các dạng hợp chất sunfua. Quan trọng là trong quặng cancosin Cu 2 S (79,8% Cu), cuprit Cu 2 O (88, 8% Cu), covelin CuS (66,5% Cu), cancopirit CuFeS 2 (34,57% Cu) và malachit CuCO 3 .Cu(OH) 2 . I.1.2. Các hợp chất của đồng. [10] I.1.2.1. Hợp chất của Cu(I) +) Oxit Cu 2 O Cu 2 O là chất bột, màu đỏ, rất bền nhiệt, nóng chảy ở 1240 0 C. Cu 2 O ít tan trong nước nhưng tan trong dung dịch kiềm đặc tạo thành cuprit Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 9 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường đại học Vinh Cu 2 O + 2NaOH + H 2 O → 2Na[Cu(OH) 2 ] (natri hiđroxocuprit) Trong dung dịch NH 3 đậm đặc, Cu 2 O tan tạo thành phức chất amoniacat. Cu 2 O + 4NH 3 + H 2 O → 2[Cu(NH 3 ) 2 ]OH Cu 2 O tan trong dung dịch HCl đặc tạo thành phức chất H[CuCl 2 ] +) Hiđroxit CuOH CuOH là kết tủa màu vàng, không bền, phân huỷ tạo Cu 2 O +) Muối Cu(I) Đa số muối Cu(I) dạng tinh thể đều ít tan trong nước. Tuy có cấu hình 3d 10 nhưng ở trong nước muối Cu(I) tự phân huỷ: 2Cu + Cu + Cu 2+ E 0 = + 0,38V I.1.2.2. Hợp chất Cu(II) +) Đồng (II) oxit: CuO CuO là chất bột màu đen, nóng chảy ở 1026 0 C CuO không tan trong nước nhưng dễ tan trong dung dịch axit tạo thành muối Cu(II) và trong dung dịch NH 3 tạo thành phức chất amoniacat: CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O CuO + 4 NH 3 + H 2 O → [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 Khi đung nóng với dung dịch SnCl 2 , FeCl 2 , đồng (II) oxit bị khử thành muối đồng(I): 2CuO + SnCl 2 → 2CuCl + SnO 2 Khi đun nóng, CuO dễ bị các khí H 2 , CO, NH 3 khử thành Cu kim loại. CuO + CO → Cu + CO 2 CuO thể hiện tính lưỡng tính khi tan trong dung dịch kiềm nóng chảy tạo thành cuprit: M 2 CuO 2 , M 2 CuO 3 và MCuO 2 . +) Đồng (II) hiđroxit: Cu(OH) 2 Cu(OH) 2 là kết tủa bông màu lam, dễ mất nước biến thành oxit khi đun nóng trong dung dịch. Nguyễn Thị Giang Lớp 47A_Hoá 10 . “ Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim ” làm khoá luận tốt nghiệp đại học. Nhiệm vụ của đề tài: - Tổng. Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === Tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc phức chất của Cu(II) với thiosemicacbazon điaxetylmonoxim KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI