CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2. TỔNG HỢP CÁC PHỨC CHẤT
3.2.1. Tổng hợp axetylaxetonat của Ni2+, Cu2+ và Zn2+
Như đã phân tích ở phần 1.2.2, khi tổng hợp các axetylaxetonat theo phương pháp Xtaix, pH có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo phức. Trong quá trình tạo phức, bên cạnh cân bằng tạo phức còn có cân bằng phân li của HA và cân bằng tạo hiđroxit M(OH)n:
Mn+ + nA MAn (1) A- + H+ HA (2) Mn+ + nOH- M(OH)n (3)
Khi pH thấp nghĩa là [H+] cao, cân bằng (2) chuyển dịch sang phía tạo thành HA làm cho nồng độ A- trong dung dịch nhỏ tới mức không kết tủa đƣợc phức chất MAn. Ngƣợc lại, khi pH cao, mặc dù nồng độ A- lớn nhƣng đồng thời với phản ứng tạo phức sẽ xảy ra phản ứng tạo thành hiđroxit kim loại kết tủa (3), vì vậy sản phẩm thu đƣợc không tinh khiết.
Dựa vào tích số tan của các hiđroxit kim loại và nồng độ dung dịch muối kim loại, chúng tôi tính toán đƣợc pH bắt đầu kết tủa hiđroxit và tiến hành tổng hợp axetylaxetonat của Ni2+, Cu2+ và Zn2+ ở các pH nhỏ hơn giá trị pH này một ít để vừa đảm bảo hiệu suất tổng hợp, vừa đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm.
Bảng 3.1 : pH kết tủa hiđroxit và pH tổng hợp các axetylaxetonat
Ion kim loại Cu2+ Ni2+ Zn2+
Tích số tan của hiđroxit 4,8.10-20 5,48.10-15 1,5.10-17
Nồng độ ion kim loại 0,2 0,2 0,2
pH bắt đầu kết tủa
hiđroxit 4,7 7,2 5,9
pH tổng hợp
axetylaxetonat 3 – 4 5 – 6 4 - 5
Các phức chất được tổng hợp theo phương pháp Xtaix [4] như sau:
- Cho từ từ dung dịch NH4A với lƣợng dƣ 50% vào 25ml dung dịch muối M2+ có nồng độ gần đúng 0,2M, vừa thêm vừa khuấy đều và điều chỉnh pH của dung dịch đến giá trị thích hợp bằng dung dịch NH3 loãng hoặc dung dịch HCl loãng.
- Trong dung dịch xuất hiện kết tủa có màu khác nhau của các axetylaxetonat kim loại: màu xanh lục nhạt của đồng(II) axetylaxetonat, màu lam nhạt của niken(II) axetylaxetonat, màu trắng của kẽm(II) axetylaxetonat.
- Hỗn hợp phản ứng đƣợc khuấy đều bằng máy khuấy từ trong khoảng 1 giờ để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc và rửa kết tủa bằng nước cất. Sản phẩm đƣợc làm khô trong không khí, hiệu suất đạt 60-80%.
Crom(III) axetylaxetonat đƣợc tổng hợp dựa trên phản ứng:
CrCl3 + 3HA CrAdun hoi luu 4h 3 + 3HCl
Để hạn chế sự tạo thành Crom(III) hyđroxit trong quá trình tổng hợp phức chất thì muối crom(III) nguyên liệu đem sử dụng phải là muối khan và axetylaxeton phải là tinh khiết (không lẫn nước). Hỗn hợp phản ứng được khuấy và đun hồi lưu trong bình cầu khoảng 4 giờ với một lƣợng dƣ rất lớn axetylaxeton làm dung môi.
Cách tiến hành:
- Cân một lƣợng chính xác m gam muối CrCl3 khan (khoảng 4 – 5g).
Chuyển toàn bộ lƣợng cân vào bình cầu khô 100ml.
- Axetylaxeton đƣợc lấy dƣ từ 5 – 10 lần và chuyển vào bình cầu.
- Hỗn hợp được khuấy hồi lưu trong khoảng 4 giờ, để nguội đến nhiệt độ phòng. Dung dịch thu đƣợc là đồng nhất và có màu tím đậm.
- Chuyển toàn bộ dung dịch ra cốc thủy tinh chịu nhiệt 150ml. Phức chất đƣợc kết tinh lại bằng cách thêm khoảng 10ml toluen và đem cô ở nhiệt độ khoảng 100 – 150oC đến khi lƣợng dung dịch còn lại trong cốc khoảng 20ml. Để nguội đến nhiệt độ phòng. Phức chất kết tinh dưới dạng tinh thể hình kim màu tím thẫm.
- Lọc, rửa kết tủa bằng dung dịch amoniac loãng và ete. Sản phẩm đƣợc làm khô trong không khí. Hiệu suất đạt từ 70 – 80%.
3.2.3. Xác định hàm lƣợng kim loại trong các sản phẩm.
Các sản phẩm đều đƣợc phân tích xác định hàm lƣợng kim loại. Do điều kiện thực tế nên chúng tôi không phân tích xác định hàm lƣợng của C, H trong các sản
phẩm. Phương pháp phân tích hàm lượng kim loại được trình bày trong phần 2.3.1.
Kết quả phân tích đƣợc ghi trong bảng 3.2.
Các kết quả phân tích hàm lƣợng ion kim loại trong các phức chất khá phù hợp với các công thức giả định của các phức chất. Tuy nhiên, để khẳng định về thành phần của các phức chất này cần phải kết hợp với các phương pháp khác. Ở đây chúng tôi tiến hành nghiên cứu các phức chất tổng hợp được bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại và phương pháp phân tích nhiệt.
Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại trong các axetylaxetonat
Nguyên tố
Công thức giả định của phức
chất
Hàm lƣợng ion kim loại trong phức chất
Lý thuyết (%) Thực nghiệm (%)
Cu CuA2
(M = 261,5) 24,43 23,71
Ni NiA2.2H2O
(M = 293) 20,14 19,86
Zn ZnA2.H2O
(M = 281) 23,13 22,76
Cr CrA3
(M = 349) 14,9 14,09
3.3. NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ