Quy trình tổng hợp các phức chất của NTĐH (Tb, Dy, Tm, Yb) với hỗn hợp phối tử axit axetylsalixylic và 2,2'-dipyridin N,N'-dioxit được mô phỏng theo tài liệu [28]. Cách tiến hành như sau:
Hòa tan hoàn toàn 6.10-4 mol axit axetylsalixylic (0,108 gam) trong 5 ml etanol, thu được dung dịch trong suốt. Hòa tan hoàn toàn 2.10-4 mol 2,2'- dipyridin N,N'-dioxit (0,0376 gam) trong 5 ml etanol ở 600C. Trộn hai dung dịch trên với nhau thu được dung dịch chứa hỗn hợp phối tử là axit axetylsalixylic và 2,2'-dipyridin N,N'-dioxit trong etanol. Đổ từ từ dung dịch chứa 2.10-4 LnCl3 (Ln: Tb, Dy, Tm, Yb) vào dung dịch hỗn hợp phối tử, tỉ lệ mol giữa Ln3+ : axit axetylsalixylic : 2,2'-dipyridin N,N'-dioxit = 1 : 3 : 1. Khuấy hỗn hợp trên máy khuấy từ ở 500C, giữ pH ổn định ở khoảng 4 ÷ 5. Sau 2 giờ thấy có kết tủa tách ra, tiếp tục khuấy hỗn hợp đến khi thấy lượng kết tủa không đổi. Lọc, rửa phức chất bằng nước cất trên phễu lọc thủy tinh xốp, làm khô phức chất đến khối lượng không đổi. Hiệu suất tổng hợp đạt 80 - 85%.
Phức chất hỗn hợp phối tử của các NTĐH với axetylsalixylat và 2,2'- dipyridin N,N'-dioxit đều có màu đặc trưng của ion đất hiếm.
2.4. Phân tích hàm lượng ion đất hiếm trong các phức chất
Để phân tích xác định hàm lượng ion đất hiếm trong các phức chất tổng hợp được, chúng tôi sử dụng phương pháp chuẩn độ complexon với chất chỉ thị Arsenazo III, được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa vô cơ – Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên.
Trước hết, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu: Cân chính xác một lượng (0,02 ÷ 0,04 gam) mẫu chất nghiên cứu trên cân điện tử. Chuyển toàn bộ lượng cân vào bình Kendan. Thấm ướt mẫu bằng vài giọt H2SO4 đặc, sau đó đun trên bếp điện cho khí SO2 bay ra. Để nguội, thêm 1 ÷ 2 ml H2O2, tiếp tục đun nóng cho SO2 bay ra hết. Cứ lặp lại như vậy cho tới khi thu được dung dịch trong suốt có màu đặc trưng của ion đất hiếm. Sau đó, chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 50 ml, thêm nước cất đến vạch định mức và lắc đều.
Sau đó tiến hành chuẩn độ tạo phức, tại thời điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu xanh biếc sang màu đỏ nho.
Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng tạo phức bền của Ln3+ với EDTA
Ln3+ + H2Ind → LnInd+ + 2H+ LnInd+ + H2Y2- → LnY- + H2Ind
(Ln: Tb, Dy, Tm, Yb; H2Ind: chất chỉ thị; H2Y2-: EDTA)
Cách tiến hành chuẩn độ cụ thể như sau: Dùng pipet lấy chính xác
10 ml dung dịch Ln3+ cho vào bình nón 100 ml. Thêm khoảng 5 ml dung dịch đệm axetat có pH ≈ 5. Thêm tiếp vào 2 ÷ 3 giọt chất chỉ thị arsenazo III, dung dịch có màu xanh. Đun nhẹ dung dịch sau đó chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 10-3M, khi dung dịch có màu đỏ nho thì ngừng chuẩn độ. Ghi lại thể tích của EDTA đã dùng, lặp lại thí nghiệm 3 lần, sau đó lấy giá trị trung bình.
Hàm lượng ion Ln3+ được tính theo công thức:
3 3 3 3 EDTA EDTA 3 EDTA EDTA Ln 3 Ln Ln Ln 5.V .C .M V .C 50 1 %Ln M 100% V 10 m m.V
CEDTA là nồng độ mol/l của dung dịch EDTA (M)
3
Ln
M là khối lượng mol của ion Ln3+ (g/mol) m là khối lượng mẫu đem đi phân tích (g)
3
Ln
V là thể tích dung dịch Ln3+ đem đi chuẩn độ (ml)
Kết quả được trình bày ở bảng 2.1. Công thức giả thiết của phức chất đưa ra dựa trên cơ sở kết hợp dữ kiện phổ hấp thụ hồng ngoại, giản đồ phân tích nhiệt và phổ khối lượng của phức chất.
Bảng 2.1. Hàm lượng ion đất hiếm trong các phức chất
STT Công thức giả thiết của các
phức chất
Hàm lượng ion đất hiếm (%)
Lý thuyết Thực nghiệm
1 Tb(AcSa)3(DipyO2) 17,99 18,02
2 Dy(AcSa)3(DipyO2) 18,36 18,40
3 Tm(AcSa)3(DipyO2) 18,90 18,95
4 Yb(AcSa)3(DipyO2) 19,27 19,31
Số liệu ở bảng 2.1 cho thấy hàm lượng ion đất hiếm trong các phức chất xác định bằng thực nghiệm tương đối phù hợp với hàm lượng ion tính theo công thức giả thiết.