2.2.2.1. Xác định hàm lượng (%) NTĐH
Việc xác định hàm lượng của đất hiếm trong phức chất được tiến hành như sau: Cân một lượng xác định phức chất, đem nung ở 900o
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
để chuyển hết về dạng oxit (Ln2O3), hòa tan oxit bằng axit HCl 1N, cô cạn trên bếp cách thủy ở 80oC để đuổi hết axit dư, tiếp tục hòa tan bằng nước cất hai lần và định mức đến thể tích nhất định. Sử dụng phương pháp chuẩn độ complexon để xác định hàm lượng ion Ln3+ trong dung dịch, với chất chuẩn là DTPA 10-3M, thuốc thử asenazo (III) 0,1%, dung dịch đệm pH = 4,2. Hàm lượng đất hiếm được tính theo công thức sau:
%Ln = a V M V C VDTPA DTPA Ln . 100 . . . . 2 1
Trong đó: %Ln: phần trăm khối lượng của đất hiếm trong phức chất CDTPA: nồng độ của dung dịch chuẩn DTPA (M)
VDTPA: thể tích của DTPA đã chuẩn độ (ml)
V1: thể tích dung dịch muối LnCl3 đã định mức (ml) V2: thể tích dung dịch muối LnCl3 đem chuẩn độ (ml) a: khối lượng phức chất đem nung (mg)
2.2.2.2. Xác định hàm lượng (%) cacbon, nitơ
Hàm lượng (%) cacbon, nitơ trong phức chất được phân tích trên máy phân tích nguyên tố Analytik Jena AG, Customer Service, Konrad - zuse - str.1, 07745 Jena (Đức).
Các số liệu phân tích thành phần phức rắn được trình bày trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Kết quả phân tích thành phần (%) các nguyên tố (Ln, C, N) của phức chất Công thức giả thiết Ln C N LT TN LT TN LT TN H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 21,25 20,73 27,20 26,53 15,86 15,47 H3[Yb(His)3Cl3].3H2O 21,66 20,97 27,06 26,20 15,78 15,28 H3[Lu(His)3Cl3].2H2O 21.35 21,03 27,62 25,89 16,10 15,15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nhận xét: Kết quả phân tích thực nghiệm và lí thuyết thành phần (%) các nguyên tố đất hiếm, cacbon, nitơ của các phức chất rắn không có sự khác nhau nhiều. Từ đó sơ bộ kết luận rằng công thức giả thiết của phức chất là phù hợp, riêng hàm lượng (số phân tử) nước xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp phân tích nhiệt.
2.3. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt
Giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất Tm, Yb, Lu với L- histidin được ghi trên ghi trên máy phân tích nhiệt DTG - 60H shimazu (Nhật) (khoa Hóa học - Trường Đại học sư phạm I Hà Nội). Tốc độ nâng nhiệt là 5o
C/phút trong môi trường không khí, khoảng nhiệt độ từ 30oC đến 900o
C.
Kết quả giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất được trình bày trên hình 2.1, 2.2, 2.3 và bảng 2.2.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.2. Giản đồ phân tích nhiệt của phức chất H3[Yb(His)3Cl3].3H2O
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 2.2. Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của các phức chất
Hợp chất Nhiệt độ
(0C)
Hiệu ứng thu nhiệt
Hiệu ứng
tỏa nhiệt Dự đoán
cấu tử tách ra Dự đoán sản phẩm cuối cùng Độ giảm khối lƣợng(%) Độ giảm khối lƣợng (%) LT TN LT TN H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 132,77 270,79 6,800 - 7,754 18,434 - - - - 3H2O Tm2O3 466,49 554,00 - - - - - - 18,291 33,922 H3[Yb(His)3Cl3].3H2O 128,46 255,38 6,730 - 7,620 17,246 - - - - 3H2O Yb2O3 470,67 563,41 - - - - - - 19,672 33,285 H3[Lu(His)3Cl3].2H2O 133,34 275,40 4,533 - 4,807 15,375 - - - - 2H2O Lu2O3 471,15 545,17 - - - - - 34,647 28,647
Trên giản đồ phân tích nhiệt (đường DTA) của các phức chất Ln3+
với L- histidin chúng tôi nhận thấy:
Phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2O (hình 2.1) có hai ứng thu nhiệt tại 132,77oC, 270,79oC hai hiệu ứng tỏa nhiệt tại 466,49oC và 554.00oC.
Phức H3[Yb(His)3Cl3].3H2O (hình 2.2) có hai hiệu ứng thu nhiệt tại 128,46oC và 255,38oC, hai hiệu ứng tỏa nhiệt tại 470,67oC và 563,41oC.
Phức H3[Lu(His)3Cl3].3H2O (hình 2.3) có hai hiệu ứng thu nhiệt tại 133,34oC và 275,40oC, hai hiệu ứng tỏa nhiệt tại 471,15oC và 545,17oC. Nhìn chung giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất có dạng giống nhau, chứng tỏ các phức chất có cấu trúc tương tự nhau.
Khi tính toán độ giảm khối lượng TGA (hình 2.1, 2.2, 2.3) thấy rằng: ở hiệu ứng thu nhiệt thứ nhất có xấp xỉ ba phân tử nước tách ra đối với phức của tuli và ytecbi và có xấp xỉ hai phân tử nước tách ra đối với phức của lutexi. Nhiệt độ tách nước này trong mỗi phức chất (từ 128,46oC đến 133,34oC) thuộc khoảng tách nước kết tinh của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
hợp chất, từ đó chúng tôi kết luận rằng phân tử nước của phức chất là nước kết tinh. Hiệu ứng thu nhiệt thứ hai nằm trong khoảng nhiệt độ 255,38- 277,73o
C; hiệu ứng tỏa nhiệt thứ nhất nằm trong khoảng nhiệt độ 466,49- 471,25oC và hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai 545,17- 563,41oC ứng với quá trình cháy và phân hủy tuần tự các thành phần của còn lại của mỗi phức chất. Ở nhiệt độ cao hơn của hiệu ứng tỏa nhiệt thứ hai đối với mỗi phức chất thì độ giảm khối lượng của chúng không đáng kể, chúng tôi cho rằng sự phân hủy của các phức chất đã xảy ra hoàn toàn và dự đoán sản phẩm cuối cùng là các oxit đất hiếm tương ứng Ln2O3 (Ln: Tm, Yb, Lu). Vì nhiệt độ phân hủy không cao lắm nên chúng tôi cho rằng các phức chất tổng hợp được là kém bền nhiệt.
2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Phổ hấp thụ hồng ngoại của L - Histidin và các phức chất được ghi trên máy quang phổ hồng ngoại Mangna IR 760 Spectrometer ESP Nicinet (Mỹ) (ở Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) trong vùng tần số từ 400 ÷ 4000 cm-1, các mẫu được trộn đều, nghiền nhỏ và ép viên với KBr.
Kết quả phổ hấp thụ hồng ngoại của L- histidin và các phức chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O, H3[Yb(His)3Cl3].3H2O, H3[Lu(His)3Cl3].2H2O được trình bày trên hình 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 và bảng 2.3. Sự gán ghép các dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại của L-histidin và các phức chất dựa theo tài liệu [19].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.5. Phổ hấp thụ hồng ngoại của H3[Tm(His)3Cl3].3H2O
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của H3[Lu(His)3Cl3].2H2O Bảng 2.3. Các tần số hấp thụ đặc trƣng (cm-1) của L- histidin và các phức chất Hợp chất OH NH3 COO as OO C s ∆ OO as C s L - histidin - 3095,01 1583,24 1414,21 169,03 H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 3423,40 3136,70 1627,03 1433,08 193,95 H3[Yb(His)3Cl3].3H2O 3426,30 3179,17 1627,03 1465,91 161,12 H3[Lu(His)3Cl3].2H2O 3432,64 3136,24 1631,49 1444,22 187,27 (-) Không xác định
Trong phổ hồng ngoại của L- histidin dải hấp thụ ở tần số 3095,01 cm-1 quy cho dao động hóa trị của nhóm NH3+. Dải hấp thụ ở 1583,24 cm-1 và 1414,21 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị bất đối xứng và dao động hóa trị đối xứng của nhóm COO-.
Chúng tôi nhận thấy phổ hấp thụ hồng ngoại của các phức chất
H3[Tm(His)3Cl3].3H2O, H3[Yb(His)3Cl3].3H2O, H3[Lu(His)3Cl3].2H2O đều khác với phổ hồng ngoại của L- histidin (hình 2.4) về hình dạng cũng như vị trí của các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
dải hấp thụ. Điều này cho biết sự tạo phức đã xảy ra giữa các ion Tm3+, Yb3+, Lu3+ với L- histidin.
So sánh phổ hồng ngoại các phức chất của Ln3+
với L- histidin và phổ hồng ngoại của L- histidin ở trạng thái tự do thấy dải hấp thụ ở 1585,24 cm-1
đặc trưng cho dao động hóa trị bất đối xứng ( COO
as
) của nhóm COO- trên phổ của
L- histidin tự do dịch chuyển về vùng tần số cao hơn (1627,03 cm-1 ÷ 1631,49 cm-1), dải hấp thụ ở 1414,21 cm-1
đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng ( COO
s
) của nhóm COO-
cũng dịch chuyển về vùng tần số cao hơn (1433,08 cm-1 ÷ 1465,91 cm-1) trên phổ của các phức chất. Điều này chứng tỏ nhóm cacboxyl của
L- histidin đã liên kết với ion Ln3+. Sự chênh lệch ∆ OO as
C s
của phức chất so với L- histidin tự do chứng tỏ L- histidin đã liên kết với Ln3+ qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl. Dải dao động hóa trị (NH3) của nhóm NH3 trên phổ của
L- histidin (3095,01 cm-1) dịch chuyển lên vùng tần số cao hơn (3136,24 cm-1 ÷ 3179,17 cm-1) trên phổ của các phức chất. Chứng tỏ L- histidin cũng đã liên kết với Ln3+ qua nguyên tử nitơ của nhóm amin. Ngoài ra trên phổ của các phức chất còn xuất hiện dải hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm OH- của nước (3423,40 cm-1 ÷ 3432,64 cm-1). Điều này một lần nữa chứng tỏ trong thành phần của phức có chứa nước và hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt ở trên [20].
2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phƣơng pháp đo độ dẫn điện
Độ dẫn điện riêng của dung dịch L- histidin, các dung dịch phức chất H3[Ln(His)3Cl3].nH2O được đo trên máy FIGURE7 của Mỹ (phòng Hóa lí- khoa Hóa học - Đại học sư phạm Thái Nguyên). Chỉnh điện cực của máy bằng dung dịch chuẩn NaCl nồng độ 692 ppm và 7230 ppm (các dung dịch chuẩn có kèm theo máy). Chuẩn bị dung dịch L- histidin, các dung dịch phức chất đều có nồng độ 10-3M trong dung môi nước.
Từ các số liệu độ dẫn điện riêng thu được tính ra được độ dẫn điện mol phân tử. Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.4.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 2.4. Độ dẫn điện mol phân tử (μ) của L- Histidin và các phức chất trong nƣớc ở 25 ± 0,50C Dung dịch (10-3 M ) μ (Ω-1 .cm2.mol-1) Số ion L- histidin 0.0 - H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 372 4 H3[Yb(His)3Cl3].3H2O 383 4 H3[Lu(His)3Cl3].2H2O 398 4 TmCl3 419 - YbCl3 417 - LuCl3 413 -
Kết quả bảng 2.4 cho thấy: độ dẫn điện mol của L- Histidin μ = 0.0 (Ω-1
.cm2.mol-1) chứng tỏ L- histidin là phối tử trung hoà và các phức chất có μ ≠ 0.0 (Ω-1
.cm2.mol-1) chứng tỏ phức chất là phức điện li. Độ dẫn điện mol của các phức chất khác với độ dẫn điện mol của các muối kim loại tương ứng. Trong dung dịch nước mỗi phân tử phức chất phân li thành 4 ion. Từ đó có thể giả thiết cân bằng phân li trong các dung dịch phức chất như sau:
H3[Ln(His)3Cl3] ↔ 3H+
+ [Ln(His)3Cl3]3-
2.6. Bƣớc đầu thăm dò hoạt tính sinh học của Tm(His)3Cl3.3H2O
2.6.1. Hoạt tính kháng khuẩn của phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2O
2.6.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của phức chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O đến vi khuẩn Salmonella, vi khuẩn Shigella; vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus
Mẫu nghiên cứu được tiến hành ở phòng vi sinh, trường Đại học Y - Dược, Đại học Thái Nguyên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.8. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella của phức
H3[Tm(His)3Cl3].3H2O
Hình 2.9. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Shigella của phức
H3[Tm(His)3Cl3].3H2O
Hình 2.10. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli của phức
H3[Tm(His)3Cl3].3H2O
Hình 2.11. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Sta của
Phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2O 1- Nồng độ phức 2 500 μ g/ml
2- Nồng độ phức 5 000 μ g/ml 3- Nồng độ phức 10 000 μ g/ml 4- Nồng độ phức 20 000 μ g/ml
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 2.5. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của phức chất phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2O
STT Nồng độ phức
chất (μ g/ml)
Đƣờng kính vòng vô khuẩn (mm)
Salmonella Shigella E.coli Sta
1 2 500 12 10 13 10
2 5 000 15 14 16 12
3 10 000 17 19 19 15
4 20 000 21 22 23 20
Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 2 500÷ 20 000 μ g/ml, phức chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O có tác dụng ức chế các vi khuẩn kiểm định, sự ức chế thể hiện ngay từ nồng độ đầu 2 500μ g/ml và tăng dần theo nồng độ.
2.6.1.2. So sánh ảnh hưởng của H3[Tm(His)3Cl3].3H2O, TmCl3, L- histidin đến vi khuẩn Salmonella, Shigella; Escherichia coli và Staphylococcus aureus
Để so sánh ảnh hưởng của H3[Tm(His)3Cl3].3H2O, TmCl3, L- histidin đến 4 loại vi khuẩn trên, chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các mẫu:
1- Phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2Onồng độ 10 000 μ g/ml 2- Muối TmCl3 nồng độ 10 000 μ g/ml
3- Phối tử L- histidin nồng độ 30 000 μ g/ml
Hình 2.12. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Salmonella giữa
Tm(His)3Cl3.3H2O, TmCl3 và L- histidin
Hình 2.13. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Shigella giữa
Tm(His)3Cl3.3H2O, TmCl3 và L- histidin
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.14. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn E.coli giữa
Tm(His)3Cl3.3H2O, TmCl3 và L- histidin
Hình 2.15. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn với khuẩn Sta giữa Tm(His)3Cl3.3H2O, TmCl3
và L- histidin
Bảng 2.6. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của
H3[Tm(His)3Cl3].3H2O, TmCl3, L- histidin STT Nồng độ của H3[Tm(His)3Cl3].3H2O, TmCl3, L- histidin Đƣờng kính vòng vô khuẩn (mm)
Salmonella Shigella E.coli Sta
1 Tm(His)3Cl3.3H2O 17 19 19 15
2 TmCl3 23 20 21 22
3 L_histidin 0 0 0 0
Phức chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O và muối TmCl3 đều có hoạt tính kháng khuẩn với cả bốn loại vi khuẩn Salmonella, Shigella, Ecoli và Sta, phức
chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O có hoạt tính kháng khuẩn kém hơn so với muối TmCl3, phối tử L- histidin không có hoạt tính kháng khuẩn.
2.6.2. Thăm dò ảnh hưởng của phức chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O đến sự nẩy mầm và phát triển mầm của hạt ngô nẩy mầm và phát triển mầm của hạt ngô
2.6.2.1. Phương pháp thí nghiệm
Chọn 6 mẫu hạt ngô, mỗi mẫu 50 hạt kích thước tương đối đồng đều (khối lượng 12,57±0,01 g). Ngâm hạt trong các dung dịch phức chất có nồng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
độ 30, 60, 120, 180, 240 ppm (mẫu so sánh ngâm trong nước cất). Thể tích các dung dịch phức chất và nước cất đem ngâm là 100 ml. Sau thời gian 24 giờ vớt ra và ủ hạt trong cốc cỡ 500 ml, được lót dưới và đậy trên bằng giấy lọc và đặt trong tủ ủ ấm ở nhiệt độ 300
C. Các dung dịch ngâm được thu hồi để tưới lại lần sau. Hàng ngày tưới hạt bằng các dung dịch phức và nước cất theo thứ tự các mẫu, ngày tưới 3 lần, mỗi lần 30 phút.
Sau khi mầm hạt phát triển được số ngày tuổi nhất định, chúng tôi tiến hành xác định tỷ lệ nảy mầm của hạt, đo độ dài thân và rễ của từng cây trong các mẫu thí nghiệm. Các thí nghiệm được lặp lại 5 lần [13].
2.6.2.2. Ảnh hưởng của phức chất đến sự nảy mầm của hạt ngô
Sau khi ủ hạt được một ngày, đếm số hạt nảy mầm từ đó tính tỷ lệ nảy mầm của hạt. Kết quả được trình bày ở bảng 2.7.
Bảng 2.7. Ảnh hƣởng của phức chất H3[Tm(His)3Cl3].3H2O đến sự nảy mầm của hạt ngô Mẫu 1 2 3 4 5 6 Nồng độ phức H3[Tm(His)3Cl3].3H2O ppm 0(H2O) 30 60 120 180 240 Tỷ lệ nảy mầm (%) 94,00 96,00 90,00 86,00 82,00 80,00 N 5
Nhận xét: Phức chất có tác dụng ức chế sự nảy mầm của hạt ngô. Sự ức chế làm giảm tỷ lệ nảy mầm của hạt ngô. Sự ức chế rõ rệt và tăng