Các phƣơng pháp nghiên cứu

2.3.1. Xác định hàm lƣợng đất hiếm trong các phức chất

Hàm lƣợng của Ln trong các phức chất đƣợc xác định bằng phƣơng pháp chuẩn độ complexon.

Cách tiến hành: cân chính xác một lƣợng phức chất rồi đem nung ở 1000⁰C trong vòng 1,5h. Cân lƣợng oxit thu đƣợc và hòa tan bằng axit HCl 1N đƣợc dung dịch LnCl₃, cô cạn dung dịch đƣợc muối LnCl3 khan, sau đó

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

cho vào bình định mức thu đƣợc 100ml dung dịch LnCl3. Tiến hành chuẩn độ

xác định nồng độ dung dịch LnCl₃ bằng dung dịch chuẩn DTPA 10^-3M với chất chỉ thị asenazo(III) 0,1%. Hàm lƣợng % Ln đƣợc tính theo công thức: 3 Ln M(LnCl ) phuc M .C .V %Ln = .100% m Trong đó:

m_phức: khối lƣợng phức chất đem nung MLn: khối lƣợng phân tử của NTĐH C_{M(LnCl )3} : nồng độ muối LnCl3

V = 0,1(l).

Lặp lại thí nghiệm hai lần với khối lƣợng phức chất khác nhau rồi lấy kết quả trung bình. Kết quả xác định hàm lƣợng % Ln trong phức chất theo phƣơng pháp chuẩn độ complexon đƣợc trình bày ở bảng 2.1.

Bảng 2.1: Kết quả xác định hàm lƣợng % Ln trong phức chất Công thức các phức chất mphức(g) moxit(g) %Ln TN1 TN2 TN1 TN2 TN1 TN2 Pr(Ala)3Cl3.3H2O 0,0531 0,0512 0,0153 0,0146 24,18 24,48 Nd(Ala)3Cl3.3H2O 0,1026 0,0505 0,0172 0,0148 25,15 25,19 Sm(Ala)3Cl3.3H2O 0,1071 0,0582 0,0332 0,0178 26,72 26,36 Eu(Ala)3Cl3.3H2O 0,0501 0,0504 0,0151 0,0151 26,08 25,81 Gd(Ala)3Cl3.3H2O 0,0503 0,0504 0,0154 0,0155 26,52 26,44

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.3.2. Độ dẫn điện của các phức chất

Chuẩn bị dung dịch alanin và các dung dịch phức chất ở nồng độ

10^-3M trong dung môi nƣớc, sau đó tiến hành đo độ dẫn điện riêng của các

dung dịch trên. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng 2.2.

Bảng 2.2: Độ dẫn điện riêng (𝛘, om-1.cm-1.10-6) của các dung dịch ở 25⁰C

Dung dịch ( 10^-3M ) 𝛘 (om-1.cm-1.10-6) Alanin 3,7 Pr(Ala)3Cl3.3H2O 362 Nd(Ala)3Cl3.3H2O 417 Sm(Ala)3Cl3.3H2O 390 Eu(Ala)3Cl3.3H2O 378 Gd(Ala)3Cl3.3H2O 381

2.3.3. Thăm dò tác dụng kháng một số chủng vi khuẩn của các phức chất

Chúng tôi tiến hành thử tác dụng kháng một số chủng vi khuẩn của năm phức chất rắn thu đƣợc [Ln(Ala)3]Cl3.3H2O (Ln: Pr, Nd, Sm, Eu và Gd); năm muối clorua LnCl₃ tƣơng ứng và alanin.

Việc thử nghiệm đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp khuếch tán trong thạch [3] tại Phòng Xét nghiệm Vi sinh - Sinh học phân tử - Trƣờng Đại học Y - Dƣợc - Đại học Thái Nguyên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Cách tiến hành:

 Bƣớc 1: Pha hỗn dịch vi khuẩn thuần chủng nồng độ 106

vi khuẩn/ml

 Bƣớc 2: Ria cấy vi khuẩn lên bề mặt thạch, để trong tủ ấm 370

C khoảng 20 phút.

 Bƣớc 3: Đục giếng thạch (các giếng cách nhau ít nhất 2cm và cách thành đĩa ít nhất 1,5 cm) và đánh dấu vị trí các chất thử. Cho chất thử vào từng giếng và để trong tủ ấm 37⁰C trong vòng 24h.

 Bƣớc 4: Đọc kết quả: nếu xung quanh giếng thạch không xuất hiện một

vòng tròn trong suốt thì mẫu thử không ức chế khả năng sống của vi khuẩn, nếu xung quanh giếng thạch xuất hiện một vòng tròn trong suốt thì mẫu thử đã ức chế khả năng sống của vi khuẩn. Tiến hành đo đƣờng kính vùng ức chế.

Kết quả thăm dò tác dụng kháng khuẩn của các chất đƣợc trình bày tại các bảng 3.6, 3.7; các hình 3.7, 3.8 và phụ lục 3.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả tổng hợp các phức chất rắn

Qua tra cứu tài liệu chúng tôi tiến hành tổng hợp phức chất từ chất ban đầu là LnCl3 với tỷ lệ mol LnCl3 : Ala tƣơng ứng là 1 : 3 nhiệt độ phản ứng là 40⁰C thời giản phản ứng là 8h. Kết quả tổng hợp các phức chất đƣợc trình bày ở bảng 3.1. Bảng 3.1: Kết quả tổng hợp các phức chất rắn S T T LnCl3 (g) Ala (g) Khối lƣợng sản phẩm (g) Dạng bề ngoài của sản phẩm Hiệu suất 1 PrCl3 0,2287 0,2438 0,4301 Bột, xanh 90% 2 NdCl₃ 0,1937 0,2065 0,2922 Bột, tím 68% 3 SmCl₃ 0,1410 0,1465 0,2696 Bột, trắng 85% 4 EuCl₃ 0,2480 0,2564 0,4231 Bột, trắng 83% 5 GdCl₃ 0,2506 0,2539 0,4780 Bột, trắng 86%

Các sản phẩm đƣợc coi trên kính hiển vi để quan sát dạng bề ngoài và tính đồng nhất của các tinh thể. Hiệu suất tổng hợp các phức chất đƣợc xác định theo khối lƣợng phức chất rắn thu đƣợc và khối lƣợng theo công thức giả thiết [Ln(Ala)3]Cl3.3H2O.

Các phức chất thu đƣợc có màu giống màu của ion đất hiếm tƣơng ứng, dễ chảy rữa trong không khí ẩm, tan tốt trong nƣớc, tan ít trong metanol. Hiệu suất tổng hợp phức chất của Pr³⁺ đạt cao nhất đạt 90% và của Nd³⁺ đạt thấp nhất (68%).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.2. Xác định thành phần, cấu tạo các phức chất rắn thu đƣợc

3.2.1. Hàm lƣợng đất hiếm trong các phức chất

Kết quả phân tích hàm lƣợng Ln trong các phức rắn tƣơng ứng đƣợc trình bày ở bảng 3.2.

Bảng 3.2: Hàm lƣợng % Ln trong các phức chất

STT Công thức của phức chất Khối lƣợng phân tử

%Ln LT TN 1 Pr(Ala)3Cl3.3H2O 568,5 24,78 24,33 2 Nd(Ala)3Cl3.3H2O 571,8 25,22 25,17 3 Sm(Ala)3Cl3.3H2O 577,9 26,02 26,54 4 Eu(Ala)3Cl3.3H2O 579,6 26,22 25,94 5 Gd(Ala)3Cl3.3H2O 584,8 26,89 26.48

So sánh các số liệu về hàm lƣợng % nguyên tố tính theo công thức giả định và số liệu phân tích đối với từng nguyên tố trong mỗi phức chất có thể kết luận rằng các phức chất thu đƣợc có thành phần phù hợp với công thức giả định [Ln(Ala)₃].Cl3.3H2O. Việc phân tích kết quả của các phƣơng pháp nghiên cứu tiếp theo sau đây cho phép chúng ta khẳng định lại nhận định này và rút ra các nhận xét chi tiết hơn và cấu tạo của các phức chất nghiên cứu.

3.2.2. Nghiên cứu độ dẫn điện của các phức chất

Từ các kết quả đo độ dẫn điện riêng 𝛘 (om-1.cm-1.10-6) đã đƣợc trình bày tại bảng 2.2 chúng tôi tính độ dẫn điện mol μ (om^-1.cm².mol^-1) của các dung dịch ở nồng độ 10^-3M. Kết quả đƣợc đƣa ra ở bảng 3.3.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Theo kết quả ở bảng 3.3, độ dẫn điện mol của alanin trong dung dịch ở nồng độ 10^-3M là 3,7 om^-1.cm².mol^-1. Từ giá trị này, theo lí thuyết thì alanin là phân tử trung hòa, không điện ly trong nƣớc [4]. Thực tế alanin tồn tại dạng ion lƣỡng cực [11], [10]:

Ở đây, điện tích + và – bị triệt tiêu nên có thể coi alanin nhƣ là phân tử trung hòa. Với giá trị độ dẫn điện mol của alanin ở trên có thể suy luận rằng alanin tồn tại dạng ion lƣỡng cực. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với các dữ liệu đã nêu ở phần tổng quan.

Bảng 3.3: Độ dẫn điện mol (μ, om^-1.cm².mol^-1) của các dung dịch ở 25⁰C

Dung dịch (10-3

M) μ (om-1

.cm².mol^-1) Số lƣợng ion trong dung dịch Alanin 3,7 0 Pr(Ala)₃Cl₃.3H₂O 362 4 Nd(Ala)₃Cl₃.3H₂O 417 4 Sm(Ala)₃Cl₃.3H₂O 390 4 Eu(Ala)₃Cl₃.3H₂O 378 4 Gd(Ala)₃Cl₃.3H₂O 381 4 Độ dẫn điện mol (μ, om-1

.cm².mol^-1) của các phức chất đƣợc đo ngay sau khi pha ở nồng độ 10^-3 M có giá trị từ 362÷417. Từ các giá trị đó theo [4] thì đây là phức chất điện ly ra 4 ion trong dung dịch nƣớc. Quá trình phân li phức chất trong dung dịch có thể giả thiết nhƣ sau:

[Ln(Ala)3]Cl3⇌ [Ln(Ala)3]³⁺ + 3Cl^-

Bằng chứng là cả ba ion Cl^- nằm ở cầu ngoại phức và đều bị kết tủa

dƣới dạng AgCl khi thêm AgNO₃ vào dung dịch phức chất.

C

H₃ CH

N H₃ ⁺

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Các kết quả thực nghiệm đã trình bày ở trên chỉ ra rằng alanin tồn tại dƣới dạng ion lƣỡng cực, phức chất tổng hợp đƣợc là phức cation và phân ly

thành 4 ion trong dung dịch nƣớc, cả ba ion Cl^- đều nằm ở cầu ngoại. Công

thức của phức chất giả thiết ban đầu Ln(Ala)3Cl3.3H2O là đúng. Điều này sẽ đƣợc xác nhận thêm khi phân tích các kết quả của phƣơng pháp phổ IR và phân tích nhiệt của phức chất.

3.2.3. Nghiên cứu phổ IR của các phức chất

Hình 3.1, 3.2 và 3.3 trình bày phổ IR của phối tử alanin ở trạng thái tự do và hai phức chất đại diện là Eu(Ala)3Cl3.3H2O và Sm(Ala)3Cl3.3H2O. Phổ IR của các phức chất còn lại đƣợc trình bày ở phụ lục 1. Tần số (cm^-1) của một số dải hấp thụ chính trong phổ IR của phối tử và các phức chất đƣợc đƣa ra ở bảng 3.4.

Hình dạng và vị trí các tần số đặc trƣng trong phổ IR của alanin tƣơng đối phù hợp với các kết quả của các tác giả [11], [10], [20], [15] khi nghiên cứu về phổ IR của alanin tự do và tác giả [14] khi nghiên cứu sự tạo phức của alanin với Pt(II) và Pd(II).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.2: Phổ IR của phức chất Eu(Ala)3Cl3.3H2O

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Phổ IR của các phức khác so với phổ IR của alanin ở trạng thái tự do cả về hình dạng cũng nhƣ vị trí các tần số hấp thụ. Điều này khẳng định sự tạo phức đã xẩy ra giữa Ln³⁺ và alanin.

Phổ IR của các phức chất Ln(Ala)3Cl3.3H2O (các hình 3.2, 3.3 và phụ lục 1) đều có cùng dạng, chứng tỏ các phức chất đều có cùng kiểu cấu trúc.

Việc quy kết các dải hấp thụ trong phổ IR của alanin tự do dựa theo các tài liệu [1], [14], [22], [27], [29]. Tác giả [22] khi nghiên cứu về phức chất Ln(Ala)3Cl3.3H2O (Ln: Nd, Er) đã qui kết tần số 3090 cm-1

thuộc dao động của nhóm NH3⁺_{, các dải ở 1592 cm}-1

và 1412 cm^-1 thuộc về tần số dao động hóa trị bất đối xứng νas,COO- và tần số dao động đối xứng νs,COO-. Nhƣ vậy trƣớc khi tham gia tạo phức alanin tự do tồn tại dạng ion lƣỡng cực CH₃CH(⁺NH₃)COO^-. Các tài liệu [27], [29] cũng đƣa ra kết luận tƣơng tự.

Trong phổ IR của alanin tự do không có các dải đặc trƣng cho nhóm - COOH (tần số νC=O trong vùng 1730÷1700 cm^-1) và nhóm -NH2 (tần số νN-H

trong vùng 3500÷3300 cm^-1), chứng tỏ alanin trong trạng thái tinh thể tồn tại dƣới dạng ion lƣỡng cực. Trong phổ IR của alanin tự do dải ở 3085 cm-1

thuộc về dao động của nhóm NH3

+

tồn tại ở dạng ion lƣỡng cực. Ở đây dải

NH3+ xuất hiện ở vùng thấp hơn so với dải NH2 bình thƣờng quan sát đƣợc (~3400 cm^-1) có lẽ là do có sự tƣơng tác giữa nhóm NH₃⁺ và COO^- trong ion lƣỡng cực [1]:

Việc qui kết các dải hấp thụ trong phổ IR của các phức chất đƣợc nghiên cứu ở đây dựa trên việc so sánh phổ IR của các phức chất với phổ IR của phối tử alanin tự do.

C

H₃ CH

N H₃ ⁺

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Trong phổ IR của các phức xuất hiện một dải hấp thụ mạnh ở vùng 3442÷3529 cm^-1, dải này không có ở phổ IR của phối tử, đƣợc qui cho ν_OH của nƣớc trong phức chất, sự qui kết này tƣơng tự sự qui kết của tác giả [6] khi nghiên cứu phổ IR của phức chất nguyên tố đất hiếm với L-phenylalanin. Trong phổ IR của các phức xuất hiện một dải ở vùng 2971÷2894 cm^-1, có thể giả thiết rằng khi tạo phức với Ln³⁺, ion H⁺ trong NH3⁺ đã chuyển sang nhóm COO^-. Nhƣ vậy, trong phức chất alanin tồn tại dạng phân tử trung hòa:

C

H₃ CH

N H₂

COOH

Nhƣ vậy, dải hấp thụ ở vùng 2971÷2894 cm^{- 1} trong phổ của phức chất rõ ràng là thuộc về dao động hoá trị của nhóm NH2, tƣơng tự sự qui kết của các tác giả [14], [22], [29]. Vị trí của dải νNH2 trong phức thấp hơn dải NH2

bình thƣờng quan sát đƣợc (3400 cm-1) chứng tỏ nhóm NH₂ của alanin đã tham gia phối trí với ion Ln3+

trong phức chất.

Trong phổ của alanin tự do có hai dải 1594 cm-1

và 1407 cm^-1 tƣơng ứng với tần số dao động hóa trị bất đối xứng νas,COO- và tần số dao động đối xứng νs,COO-. Nhƣng trong phổ IR của phức chất dải asCOO- di chuyển về vùng (16001648 cm^-1), dải sCOO- di chuyển về vùng (14251430 cm^-1), là những vùng có tần số cao hơn. Những sự chuyển dịch này chỉ ra rằng alanin đã tham gia phối trí với ion Ln³⁺ qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl.

Ngoài ra, trong phổ của các phức chất còn xuất hiện dải ở vùng 1653÷1689 cm^-1 (dải này cũng không xuất hiện ở phổ IR của phối tử tự do alanin), dải đƣợc qui cho ν_C=O của nhóm COOH phối trí. Vị trí của dải ν_C=O trong các phức chất đều thấp hơn dải C=O trong axit tự do (17301700 cm^-1). Những sự thay đổi này chứng tỏ rằng nguyên tử oxi trong nhóm C=O của alanin đã tham gia phối trí với ion Ln³⁺. Những nhận xét trên tƣơng tự nhận

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

xét của tác giả [5] khi nghiên cứu phổ IR của một số phức chất đất hiếm với Hbu.

Dựa vào những điều trình bày ở trên, chúng tôi qui kết các dải hấp thụ trong phổ IR của alanin và của các phức chất nhƣ ở bảng 3.4.

Bảng 3.4: Tần số (cm^-1) của các dải hấp thụ chính trong phổ IR

Hợp chất OH- NH3+ NH2 ν_C=O ν_as,COO- ν_s,COO-

Alanin - 3085,5 - - 1594 1407 Pr(Ala)₃Cl₃.3H₂O 3479 - 2971 1670 1600 1425 Nd(Ala)₃Cl₃.3H₂O 3529 - 2894 1672 1608 1430 Sm(Ala)₃Cl₃.3H₂O 3430 - 2960 1653 1628 1428 Eu(Ala)₃Cl₃.3H₂O 3442 - 2896 1683 1648 1427 Gd(Ala)₃Cl₃.3H₂O 3487 - 2917 1689 1627 1425 Các kết quả phân tích trên cho thấy alanin đã phối trí với ion Ln3+

qua nguyên tử nitơ của nhóm amin và nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl. Phức chất thu đƣợc có chứa nƣớc, để xác định sự tồn tại của nƣớc và số lƣợng phân tử nƣớc trong phức chất chúng tôi dựa vào kết quả nghiên cứu giản đồ phân tích nhiệt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.2.4. Nghiên cứu giản đồ nhiệt của các phức chất

Hình 3.4, 3.5 và 3.6 trình bày giản nhiệt của phối tử alanin và hai phức đại diện là Eu(Ala)3Cl3.3H2O và Sm(Ala)3Cl3.3H2O. Giản đồ nhiệt của các phức chất còn lại đƣợc trình bày ở phụ lục 2.

Kết quả phân tích giản đồ nhiệt của alanin và các phức chất đƣợc trình bày tại bảng 3.5.

Giản đồ nhiệt của alanin chỉ có một hiệu ứng phân hủy (thu nhiệt) ở

274,39⁰C ứng với độ mất khối lƣợng 99,867%. Điều này nói lên rằng phối tử

alanin đem dùng có đủ độ tinh khiết.

Giản đồ nhiệt của các phức chất có dạng giống nhau, chứng tỏ chúng có cấu trúc tƣơng tự nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.5: Giản đồ nhiệt của phức chất Eu(Ala)₃Cl₃.3H₂O

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Bảng 3.5: Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất

Phức chất ^{Nhiệt độ} hiệu ứng(0 C) Hiệu ứng nhiệt Độ giảm khối lƣợng, % Dự đoán cấu tử tách ra hoặc phân hủy Dự đoán sản phẩm cuối cùng LT TN Ala 274,39 ^Thu nhiệt ^{100 99,867 - -} Pr(Ala)₃Cl₃.3H₂O 85,34;127,7 ^Thu nhiệt ^{9,450 8,775 3H2O} Pr₂O₃ 280,67 ^Thu nhiệt - 35,671 394,72 ^Tỏa nhiệt - 12,616 Nd(Ala)₃Cl₃.3H₂O 78,45;128,09 ^Thu nhiệt ^{9,447 10,227 3H2O} Nd₂O₃ 287,4 ^Thu nhiệt - 38,562 405,63 ^Tỏa nhiệt ^11,58 Sm(Ala)3Cl3.3H2O 144,55 ^Thu nhiệt ^{9,349 9,166 3H2O} Sm2O3 286,55 ^Thu nhiệt ^{- 38,384} 493,61 ^Tỏa nhiệt ^{- 14,757} Eu(Ala)₃Cl₃.3H₂O 98,02;140,49 ^Thu nhiệt ^{9,317 10,127 3H2O} Eu₂O₃ 291,41 ^Thu nhiệt - 39,54 581,2 ^Tỏa nhiệt - 13,48 Gd(Ala)3Cl3.3H2O 91,97;138,45 ^Thu nhiệt ^{9,232 8,221 3H2O}