Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H2O2 của phức chất giữa Mn2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường docx

Đồ án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H 2 O 2 của phức chất giữa Mn 2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường Đồ án tốt nghiệp 1 “Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H 2 O 2 của phức chất giữa Mn 2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường” CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Thành phần, cấu tạo, cơ chế hoạt động của phức chất xúc tác Có một số ion kim loại ở dạng tự do không là chất xúc tác nhưng khi chuyển sang dạng phức lại thể hiện hoạt tính xúc tác. Tuy nhiên, không phải phức nào cũng có khả năng xúc tác. Người ta thấy rằng, trong số phức của nhiều ion kim loại thì phần lớn phức của các ion kim loại chuyển tiếp là những chất xúc tác. Phức xúc tác được hình thành chủ yếu nhờ liên kết cho nhận giữa ion kim loại và phối tử : ion kim loại có obitan trống còn phối tử đóng góp những cặp điện tử không phân chia của những nguyên tử như oxi và nitơ. Nhiều xúc tác phức đã được tổng hợp, nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Sự tạo thành phức xúc tác phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như bản chất ion kim loại, bản chất các phối tử (ligan), các chất cùng tương tác trong môi trường phản ứng, các điều kiện nhiệt độ, áp suất, pH… Trong đó, bản chất của ion kim loại và phối tử là hai yếu tố quan trọng nhất quyết định hoạt tính xúc tác của phức. I.1.1 Đặc điểm về cấu trúc điện tử của các kim loại chuyển tiếp Các kim loại chuyển tiếp nhóm d được phân bố trong các chu kỳ lớn của hệ thống tuần hoàn và ở giữa các nguyên tố s và p. Trong các nguyên t ố này, các điện tử được điền vào các obitan d ở lớp cận ngoài cùng. Các orbitan dz 2 , dx 2 -y 2 , dxy, dyz, dxz còn trống và định hướng tốt nên có khả năng nhận electron (thí dụ: Mn 2+ , Fe 2+ ,…). Các kim loại chuyển tiếp có đặc điểm [4]: `+ Hầu hết các obitan d chưa được lấp đầy ở bất kỳ trạng thái oxy hoá nào của kim loại và các điện tử trên obitan (n-1)d có thể được chuyển nhượng. + Năng lượng của các orbital ns, np, (n-1)d xấp xỉ nhau nên khả năng lai hóa giữa các obitan lớn. Đồ án tốt nghiệp 2 Vì vậy, theo phương pháp obitan phân tử (MO), khi tương tác phối trí với ligan (L) hoặc cơ chất có tính chất ligan (S L ) thì ion kim loại chuyển tiếp M z+ có thể nhận vào obitan trống d(x 2 -y 2 ) các elctron được chuyển đến từ L (hoặc S L ) để hình thành lien kết σ . Đồng thời, M z+ còn cho electron của mình – chuyển ngược electron từ obitan π * phản liên kết của L (hoặc S L ) tạo thành liên kết π ngược giữa M z+ và L(S L ) [1]. Kết quả là sự tạo phức làm yếu liên kết hóa học trong phân tử các chất này tương tự như quá trình hoạt hóa bằng các xúc tác sinh học. Điều này đã giải thích khả năng hoạt hóa các phức chất xúc tác, làm cho phản ứng xúc tác oxy hóa – khử có thể diễn ra ở điều kiện mềm (nhiệt độ và áp suất thường) với tốc độ và độ chọn lọc cao.[1], [2]. Để minh họa cho hai loại liên kế t trên ta xét trường hợp hoạt hóa phân từ C 2 H 4 bằng phức chất [PtCl 3 ] - (hình 1.1) [1]. Hình 1.1: Liên kết phối trí giữa Pt 2+ và C 2 H 4 a: Liên kết σ b: Liên kết π ngược Sơ đồ trên mô phỏng qúa trình phân bố lạI điện tử trên phân tử phức [PtCl 3 C 2 H 4 ] - : điện tử dịch chuyển từ obitan π của C 2 H 4 sang obitan d(x 2 -y 2 ) của Pt 2+ tạ thành liên kết σ . Đồng thời, Pt z+ còn cho electron từ obitan dxy của mình sang obitan π * của C 2 H 4 tạo thành liên kết π ngược giữa pt z+ và C 2 H 4 . Sự phân bố lại điện tử làm cho liên kết C = C yếu đi: Độ giảm tần số dao động trong phổ d x 2 -y 2 M Z+ + + + + - - - - + + + - - - a b b x d xy y Đồ án tốt nghiệp 3 hồng ngoại của nó là Δν C=C ≈ 200 cm -1 , độ dài liên kết tăng từ1,38A o đến 1,54A o , độ bội liên kết giảm từ 2 xuống 1 tương ứng vớI sự lai hóa của nguyên tử C từ sp 2 sang sp 3 . Sự xen phủ giữa các obitan tương ứng của M z+ và L(S L ) phải tuân theo quy tắc bảo toàn tính đối xứng các obitan sao cho xem phủ cực đại, đảm bảo cho sự vận chuyển electron dễ dàng, tạo điều kiện thuận lợi cho cho hoạt hóa và các quá trình biến đổi tiếp theo trong quá trình xúc tác. Tóm lại, đặc điểm cấu trúc điện tử của các kim loại chuyển tiếp tạo nên những thuận lợi cho quá trình tạo phức xúc tác. Chúng có thể hoạt hoá được nhiều phân tử ở điều kiện ít khắc nghiệt hơn khi dùng xúc tác kim loại I.1.2 Đặc điểm các trạng thái oxy hoá của các kim loại chuyển tiếp Do có cấu tạo điện tử đặc biệt nên các kim loại chuyển tiếp có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hoá khác nhau và hầu hết chúng có khả năng tạo phức bền ở các trạng thái oxy hoá đó. Hơn nữa khi trong hệ có mặt những điều kiện oxy hoá hoặc khử thì chúng có thể bị oxy hoá hoặc khử phụ thuộc vào từng trạng thái của các ion kim loại. Các trạng thái này có thể chuyển hoá lẫn nhau. Điều này cho phép thực hiện những chu trình oxy hoá khử thuận nghịch, phục hồi trạng thái xúc tác nên duy trì được chức năng xúc tác của hệ. Ví dụ: Khử olefin bằng H 2 xúc tác bởi phức RhClL 2 , L = P(C 6 H 5 ) 3 = PPh 3 . Trong quá trình phản ứng, trạng thái oxy hoá của Rh đã biến đổi từ Rh + → Rh 3+ → Rh + theo một chu trình kín: Rh + ClL 2 2 H+ → Rh 3+ H 2 ClL 2 2 RCH CH+= → Rh 3+ H(RCH 2 CH 2 )ClL 2 23 RCH CH− → Rh + ClL 2 Trong các hệ xúc tác kiểu này, dưới tác dụng của các tác nhân oxy hoá khử khác nhau, đã xảy ra quá trình chuyển hoá thuận nghịch giữa các trạng thái hoá trị của các ion kim loại. Tuy nhiên, mức độ thuận nghịch của mỗi chu trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bản chất của ion kim loại, phối tử, chất oxy hoá, chất khử, thành phần cấu tạo và độ bền, thế oxy hoá khử…của các phức chất được t ạo thành và các điều kiện phản ứng. I.1.3 Đặc điểm phối trí của các ligan Đồ án tốt nghiệp 4 Do khả năng lai hoá lớn nên các kim loại chuyển tiếp có khả năng phối trí cao. Ion kim loại có khả năng phối trí với nhiều chất phản ứng, ligan. Thường gặp phối trí là 4 hoặc 6. Do những chuyển động quay hay tịnh tiến của một hoặc nhièu nguyên tử (hoặc một nhóm nguyên tử) sao cho có lợi hơn về mặt năng lượng, nên trong quá trình phản ứng mà một số phức trung gian được hình thành với số phối trí khác nhau ứng với cùng một ion trung tâm. Sự biến đổi số phối trí linh hoạt như trên còn phụ thuộc bản chất từng loại ligan như: đặc điểm của tương tác tĩnh điện, kích thước- yếu tố không gian của các ligan. Các ligan có thể là phân tử trung hoà hay các ion, trong đó có chứa các nhom chức như: -NH 2 , =NH, -COOH, -OH, … những hợp chất chứa liên kết đôi, liên kêt ba,… hoặc có thể chứa nhiều nhóm chức cùng loại hoặc khác loại (đa chức). Dưới tác động của điều kiện phản ứng , các ligan sẽ thể hiện khả năng bị proton hoá hay deproton hoá khác nhau, đặc biệt là các ligan có chứa các nhóm chức axit và amin. Do đó, khi pH môi trường thay đổi sẽ cho ta các ligan với các đặc tính phối trí khác nhau và khi tạo phức sẽ tạo được các phức có những tính chất đặc trưng khác nhau. I.1.4 Ảnh hưởng sự tạo phức chất đến tính xúc tác của M z+ Trong phức chất luôn có sự vận chuyển electron từ ion kim loại chuyển tiếp M z+ đến ligan L hay các chất phản ứng – substrate S L và ngược lại. Điều quan trọng là sự xen phủ giữa các orbital tương ứng của M z+ và L (S L ) phải tuân theo qui tắc bảo toàn đối xứng các orbital sao cho xen phủ đạt cực đại, đảm bảo cho sự vận chuyển electron dễ dàng, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt hoá và biến đổi các giai đoạn tiếp theo trong quá trình xúc tác. Sự phối trí không chỉ gây ra sự thay đổi tính chất đối với L(S L ) mà còn ở ion tạo phức M z+ . Điều kiện để một phức chất LM z+ có thể trở thành xúc tác là nó chưa bão hòa phối trí. 1. Tăng tính bền thuỷ phân của ion kim loại Trong dung dịch nước, khi pH tăng ion các kim loại chuyển tiếp M Z+ sẽ chuyển vào các dạng phức chất hydromonome: M z+ + H 2 O = MOH + + H + (I.1) Đồ án tốt nghiệp 5 Hoặc dime M 2 (OH) 2 2+ , …, polyme, hydroxyt trung hoà M(OH) 2 ở dạng kết tủa hoặc ở dạng dung dịch keo làm giảm nồng độ của M 2+ trong môi trường đồng thể và do đó tốc độ các phản ứng được xúc tác bằng M 2+ sẽ bị giảm theo. Độ bền thuỷ phân của ion các kim loại – xúc tác được giới hạn trong khoảng pH = 3 ÷ 5. Nếu cho ligan L vào dung dịch của M 2+ và tăng pH như trên (giả thiết L có hai nhóm chức tạo phức, M 2+ có số phối trí lớn nhất bằng 6 thì sẽ quan sát được các trường hợp sau đây: Ở pH thấp, trong dung dich tồn tại ion M z+ (chưa tạo phức với L) và các dạng proton hoá của L là LH + , LH 2 2+ : L + 2H + → LH + + H + → LH 2 2+ (I.2) Theo chiều tăng pH, các dạng proton hoá của ligan bị phân ly do chuyển dịch các cân bằng : LH 2 2+ ⎯⎯ →⎯ + −H LH + ⎯⎯ →⎯ + −H L (I.3) Nếu ligan là axit, thí dụ axit xitric kí hiệu H 4 L thì phương trình phân ly có dạng: H 4 L ⎯⎯ →⎯ + −H H 3 L - ⎯⎯ →⎯ + −H H 2 L 2- ⎯⎯ →⎯ + −H HL 3- ⎯⎯ →⎯ + −H L 4- (I.4) Nhờ vậy mà một phần ion M 2+ được liên kết vào các dạng phức chất: M z+ + L ↔ LM z+ ↔ L 2 M z+ ↔ L 3 M z+ (I.5) Trong đó L có thể là phân tử trung hoà hoặc ở dạng các anion. Các dạng phức chất của M 2+ cũng bị thuỷ phân tạo thanh các phức chất hydroxo: LM z+ + H 2 O ↔ LMOH + + H + (I.6) L 2 M z+ + H 2 O ↔ L 2 MOH + + H + (I.7) Đồ án tốt nghiệp 6 2LMOH + ↔ L 2 M 2 (OH) 2 2+ (I.8) Điều khác cơ bản so với trường hợp thuỷ phân M 2+ là sự thuỷ phân của các phức chất diễn ra ở pH cao hơn và rõ ràng là hằng số bền của các phức chất càng lớn thì tính chất đồng thể của dung dịch được bảo toàn ở pH càng cao. Nhờ đó mà quá trình xúc tác bằng phức chất có thể diễn ra trong dung dich với pH cao hơn nhiều, có thể tới pH = 12, so với quá trình xúc tác bằng ion M z+ . Các cân bằng (I.1) ÷ (I.8) cho thấy: Phụ thuộc vào pH mà M z+ có thể tồn tại ở nhiều dạng phức chất có thành phần khác nhau. Bằng cách biến thiên pH có thể làm cho cân bằng dịch chuyển về phía tạo thành dạng phức chất đóng vai trò chất xúc tác có thành phần xác định tương ứng với một giá trị pH xác định, tại đó tốc độ quá trình xúc tác đạt giá trị cực đại. 2. Thay đổi thế oxy hoá - khử của ion kim loại Như đã biết, do tương tác ph ối trí với ligan mà cấu trúc electron của ion kim loại chuyển tiếp M 2+ bị thay đổi làm cho thế oxy hoá - khử của nó cũng thay đổi theo. Giữa thế oxy hoá - khử và hằng số bền được liên hệ bằng biểu thức: φ LnM (z+1)+ /LnM z+ = φ(M (z+1)+ /M z+ ) - F RT ln + ++ z )1z( LM LM K K (I.9) Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến các hằng số bền chung K và do đó đến thế oxy hoá - khử ϕ của các phức chất LM z+ và LM (z+1)+ (n = 1,2,3,… là số phân tử ligan), như các hiệu ứng: tĩnh điện, trường ligan, không gian, biến thiên entropy, … Quan trọng hơn cả là trạng thái oxy hoá của các ion kim loại và độ phân cực (độ âm điện) của ligan, cả hai yếu tố này đều làm cho ++ )1z( LM K> +z LM K và do đó theo (I.9) ta có ϕ (LM (z+1)+ /LM z+ ) < ϕ (M (z+1)+ /M z+ từ đó chứng tỏ sự tạo phức đã làm ổn định trạng thái oxy hoá cao của ion kim loại M (z+1)+ (dạng oxy hoá ). Điều này chỉ xảy ra khi ligan chỉ tạo liên kết σ với ion kim loại. Đồ án tốt nghiệp 7 Thí dụ: ϕ (Fe(CN) 6 3- /Fe(CN) 6 4- ) = 0,36V < ϕ (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,771V, nghĩa là ion Fe 3+ được ổn định trong phức chất Fe(CN) 6 3- vì ligan CN - là một σ - donor mạnh, thuận lợi cho sự tạo thành phức với Fe 3+ hơn (hình 1.2). Hình 1.2: Liên kết phối trí giữa Fe 3+ và CN - Ngược lại, nếu ligan tạo liên kết π ngược với ion kim loại thì trạng thái oxy hoá thấp M z+ (dạng khử) sẽ được ổn định, nghĩa là K LM (z+1)+ < K LM z+ và theo (I.9) suy ra: ϕ (LM (z+1)+ /LM z+ ) > ϕ (M (z+1)+ /M z+ ). Thí dụ: L = o-phenantrolin (phen) có tác dụng ổn định tốt Fe 2+ trong dung dịch nước, vì K(Fe 2+ (phen) 3 ) > K(Fe 3+ (phen) 3 ) hay theo (I.9) ta thấy: ϕ ( Fe 3+ (phen) 3 / Fe 3+ (phen) 3 ) = 1,196V > ϕ (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,771V. Như vậy, có thể thay đổi giá trị thế oxy hoá - khử của cặp ion M (z+1)+ /M z+ trong khoảng rộng bằng cách chọn ligan thích hợp để tạo các phức chất tương ứng. Vì sự thay đổi đó gắn liền với sự vận chuyển (cho và nhận) electron nên tốc độ các quá trình xúc tác oxy hoá - khử phụ thuộc vào ϕ của phức chất - xúc tác. Các kết quả nghiên cứu cho thấy: hoạt tính xúc tác đạt giá trị cực đại chỉ ở một giá trị xác định (tối ưu) về thế oxy hoá - khử, do đó phức chất xúc tác cũng phải có độ bền tối ưu, nếu độ bền quá nhỏ phức chất bị thuỷ phân, nếu độ bền quá lớn phức chất mất hoạt tính xúc tác. Mặ t khác, ta thấy chỉ có các kim loại thoả mãn điều kiện: ϕ 0 M (z+1)+ /M z+ << ϕ 0 O 2 /H 2 O 2 = 0,69V (hoặc ϕ 0 M (z+1)+ /M z+ << ϕ 0 H 2 O 2 /OH = 0,71V) mới có khả năng tương tác với O 2 (hoặc H 2 O 2 ).[4] Trong thực tế, tương tác với O 2 (hoặc H 2 O 2 ) chính là phức chất của các ion kim loại với thế oxy hoá - khử thấp hơn ion các kim loại tương ứng rất nhiều bằng các phối trí với các ligan thích hợp (ligan – donor). σ Đồ án tốt nghiệp 8 Như vậy, thế oxy hoá - khử của phức chất sẽ là một tiêu chuẩn đáng tin cậy để lựa chọn loại phức chất xúc tác (do mỗi phức chất có hoạt tính lớn nhất tại, một giá trị xác định về thế oxy hoá - khử). Tuy nhiên, hiện nay chỉ có thể tìm được các giá trị thế oxy hoá - khử của các phức chất bão hoà phối trí, còn việc xác định giá trị tối ưu về thế oxy hoá của phức chất gặp rất nhiều khó khăn. Điều này đã hạn chế việc tìm kiếm và lựa chọn phức chất xúc tác. I.1.5 Chu trình oxy hoá - khử thuận nghịch Trong quá trình xúc tác oxy hoá - khử bằng phức chất của ion các kim loại chuyển tiếp I n M z+ có sự biến đổi các trạng thái oxy hoá của các ion trung tâm : Khi cho chất oxy hoá (Ox) vào dung dịch phức chất xúc tác I n M z+ (trong đó M z+ có tính khử) thì ion M z+ của phức sẽ bị oxy hoá thành dạng có trạng thái oxy hoá cao hơn (I n M (z+1)+ , L n M (z+2)+ …). Nếu trong hệ xúc tác có mặt chất khử (Red) thì các ion ở trạng thái oxy hoá cao sẽ được khử về trạng thái oxy hoá ban đầu – quá trình phục hồi xúc tác. Như vậy, trong hệ xúc tác khi đồng thời có mặt các phức chất của ion kim loại chuyển tiếp với các trạng thái oxy hoá khác nhau, chất oxy hoá và chất khử thì có thể tồn tại chu trình oxy hoá - khử thuận nghịch: Ox Re d L n M z+ L n M z+1 ( L n M z+2 ) (I.10) Mức độ thuận nghịch của chu trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của ion kim loại, ligan, chất oxy hoá, chất khử, thành phần và độ bền của các phức chất được tạo thành, các đại lượng thế oxy hoá - khử của phức chất và chất oxy hoá, chất khử, điều kiện phản ứng … Nghiên cứu chu trình oxy hoá - khử thuận nghịch và nâng cao tính thuận nghịch của nó là m ột phần quan trọng trong việc xác định cơ chế của quá trình xúc tác oxy hoá - khử. Đồng thời điều này còn có ý nghĩa thực tiễn như tăng Đồ án tốt nghiệp 9 cường hiệu quả xúc tác trong các quá trình xúc tác oxy hoá - khử có lợi, kéo dài thời gian làm việc của xúc tác, cũng như hạn chế các quá trình xúc tác có hại bằng cách loại trừ sự hoạt động của chu trình oxy hoá - khử thuận nghịch. I.1.6 Cơ chế vận chuyển electron Trong xúc tác đồng thể oxy hóa – khử bằng phức chất, quá trình vận chuyển electron có vai trò rất quan trọng. Trong nhiều trường hợp, sự vận chuyển electron giữa các chất phản ứng và phức chất – xúc tác xác định tốc độ và chiều của quá trình xúc tác oxy hóa khử. Sự vận chuyển electron có thể diễn ra theo cơ chế nội cầu hoặc ngoại cầu [1], [2]: * Cơ chế nội cầu: Trong phức chất trung gian hoạt động, thí dụ [L n M z+ S 1 S 2 ], các chất phản ứng S 1 , S 2 liên kết trực tiếp với ion trung tâm M z+ của phức chất – xúc tác chưa bão hòa phối trí tạo thành MO chung của phức chất trung gian hoạt động bằng cách xem phủ cực đại các obitan của chúng với các obitan của M z+ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển electron từ S 1 qua M z+ sang S 2 ( hoặc ngược lại) trong nội cầu của phức L n M z+ . Quá trình vận chuyển này tương tự như trong xúc tác men nên được gọi là cơ chế nội cầu. Cơ chế nội cầu là một trong những ưu việt của xúc tác phức được thừa hưởng từ công nghệ chế tạo theo mô hình xúc tác men. Ưu điểm của cơ chế là quá trình hoạt hóa mang tính chọn lọc cao, tốc độ lớn và ít sản phẩm phụ. * Cơ chế ngo ại cầu: Trong một số trường hợp, mặc dù phức chất đã bão hòa phối trí nhưng do các ligan vẫn còn khả năng dẫn điện tử (ligan có chứa các liên kết π liên hợp) và tương tác với các chất phản ứng nhờ sự hình thành các liên kết hydro, liên kết cho nhận… tạo thành phức chất trung gian hoạt động. Do đó sự vận chuyển [L n M z+ S H 2 O 2 ] → L n M z+ + P ne ne ne [...]... hoạt động xúc tác của LnMz+ 20 Đồ án tốt nghiệp Điều kiện phản ứng: quy luật động học và cơ chế của các qua trình xúc tác đồng thể oxy hoá - khử bằng phức chất không những chỉ phụ thuộc vào cấu tạo, tính chất của Mz+, S, L, H2O2, … mà còn vào điều kiện tiến hành quá trình xúc tác (tương quan nồng độ giữa các chất tham gia phản ứng, pH dung dịch…), bởi vì các tiểu phân của các chất nói trên đồng thời... dựa vào đồ thị -lgW phụ thuộc vào –lgCo,i 32 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1 Sự tạo phức xúc tác trong các hệ nghiên cứu Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sự tạo phức giữa ion Mn2+ và các ligan với nhiều mục đích khác nhau như phân tích định lượng, phân tích vi lượng, chiết tách… Do mục đích trong nghiên cứu này là sử dụng phức chất xúc tác cho phản ứng phân hủy. .. hủy H2O2 và oxy hóa các hợp chất hữu cơ nên việc xác định và chứng minh khả năng tạo phức chất xúc tác có độ bền thích hợp giữa Mn2+ và ligan trong điều kiện phản ứng là rất quan trọng Nếu phức chất quá bền hoặc không bền đều không có hoạt tính xúc tác Phần này tôi sẽ chứng minh có sự tạo phức xúc tác giữa Mn2+ và axetyl axeton III.1.1 Nghiên cứu sơ bộ quá trình catalaza trong các hệ: H2O - AA - H2O2. .. sang phức chất LM2+ thì cả tốc độ và cơ chế của quá trình xúc tác phân huỷ H2O2 có thể bị thay đổi cơ bản do tác dụng đặc thù của phức chất xúc tác Cơ chế nguyên tắc của quá trình xúc tác phân huỷ H2O2 bằng phức chất ion các kim loại chuyển tiếp được thiết lập trên cơ sở xác định sự tạo thành và khả năng phản ứng của các tiểu phân trung gian hoạt động trong quá trình xúc tác: phân tử ion, phức chất. .. axeton và Mn2+ không có khả năng xúc tác Còn ở hệ (3) thì khi cho hỗn hợp Axetyl axeton và Mn2+ thì thể tích khí thoát ra là rất mạnh so với hai hệ đầu Điều đó chứng tỏ giữa Axetyl axeton và Mn2+ đã tạo thành phức chất có khả năng xúc tác cho phản ứng phân hủy H2O2 nên tốc độ phản ứng tăng và tốc độ thoát khí O2 lớn III.1.2 Nghiên cứu sự tạo phức giữa Mn2+ và axetyl axeton Để chứng minh sự hình thành phức. .. CHƯƠNG II: CƠ SỞ THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Hệ xúc tác được chọn để nghiên cứu Để khảo sát động học và nghiên cứu về phức chất xúc tác, các hệ sau đã được chọn để nghiên cứu: H2O – Mn2+ – Axetyl Axeton – H2O2 H2O – Mn2+ – Axetyl Axeton – Hydroquinon – H2O2 (1) (2) H2O – Mn2+ – Axetyl Axeton – Axit Ascorbic – H2O2 (3) Trong đó: II.1.1 Ion kim loại chuyển tiếp: Mn2+ Mangan là kim loại... bản: khả năng tương tác phối trí của phức chất xúc tác với các chất phản ứng và ảnh hưởng của tương tác này đến khả năng phản ứng của chúng trong quá trình xúc tác 13 Đồ án tốt nghiệp I.2 Quá trình catalaza Phản ứng xúc tác phân huỷ H2O2: xt 2H2O2 ⎯⎯→ 2H2O + O2 (I.18) Trong đó chất xúc tác là ion các kim loại chuyển tiếp Mz+ = Mn2+, Fe2+,Co2+, Ni2+, Cu2+, … chủ yếu là ở dạng phức chất LnMz+ [4] được... ligan) đối với quá trình xúc tác Các trường hợp trên không có nghĩa là hoạt tính xúc tác của phức chất giảm khi số vị trí phối trí tự do giảm Kết quả nghiên cứu [1] cho thấy hoạt tính xúc tác của các phức chất Mn2+ với L = o-phenantrolin (phen) và Dipyridin (Dipy): Mn2+( Phen)2 và Mn2+( Dipy)2 trong các quá trình catalaza và peroxydaza cao hơn nhiều so với các phức chất Mn2+( Phen) và Mn2+( Dipy), mặc dù số... có vai trò quan trọng Do vậy, trong xúc tác oxy hoá - khử đồng thể bằng phức chất đòi hỏi cả về nồng độ phức chất xúc tác và khả năng của nó trong tương tác phối trí với các chất phản ứng Trong trường hợp này, mối liên hệ giữa các đại lượng nhiệt động của sự tạo phức chất và động học không còn đơn giản mà liên quan đến tính chất cho và nhận electron của phức chất xúc tác Và mối liên hệ này được xác định... lầm về động học và cơ chế của các quá trình xúc tác Trường hợp thường gặp là một trong các dạng phức chất được tạo thành có hoạt tính xúc tác rất cao đến mức có thể bỏ qua hoạt tính xúc tác của các dạng phức chất khác cũng tồn tại trong hệ xúc tác Để xác định dạng phức chất đóng vai trò chất xúc tác, cần phải tính phần tỷ lệ nồng độ αm của mỗi dạng phức chất [1]: αm [M Lm] = K [L] = [M ] 1 + K [L] . Đồ án Tốt Nghiệp Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H 2 O 2 của phức chất giữa Mn 2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường Đồ án tốt nghiệp 1 Nghiên. Đồ án tốt nghiệp 1 Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H 2 O 2 của phức chất giữa Mn 2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường CHƯƠNG I: TỔNG QUAN