Để xác định hàm lượng ion đất hiếm, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu theo quy trình như sau:
Cân một lượng chính xác mẫu nghiên cứu (0,020 ÷ 0,040) gam 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 tới khi có khí SO2 bay ra. Để nguội, thêm 1 ÷ 2 ml H2O2 30%, tiếp tục đun nóng cho tới khi 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.
Hàm lượng ion đất hiếm Ln3+ được xác định dựa trên phản ứng tạo phức bền của Ln3+
với EDTA ở pH ≈ 5, chất chỉ thị là Asenazo III. Tại điểm tương đương dung dịch chuyển màu từ xanh biếc sang đỏ nho.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 22
- Nguyên tắc:
Dựa trên phản ứng tạo phức bền của ion Ln3+
với EDTA. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:
Ln 3+ + H2Ind LnInd ++ 2H+ LnInd+ + H2Y2- LnY- + H2Ind (H2Ind: Chất chỉ thị, H2Y2-: EDTA)
- Cách tiến hành cụ thể như sau: Dùng pipet lấy chính xác V(ml) dung dịch Ln3+
cho vào bình nón 100 ml. Thêm khoảng 5 ml dung dịch đệm axetat có pH = 5. Thêm tiếp vào đó 2 ÷ 3 giọt chất chỉ thị Asenazo III, dung dịch có màu xanh. Đun nóng nhẹ dung dịch rồi sau đó chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 10-2 M, khi dung dịch có màu đỏ nho thì ngừng chuẩn độ.
Ghi số ml EDTA đã tiêu tốn, làm thí nghiệm 3 lần, sau đó lấy kết quả trung bình.
Hàm lượng ion Ln3+
được tính theo công thức sau:
3 3 3 3 3 DTA DTA DTA DTA 3 5. . . . 50 1 % . . . .100% 10 . E E Ln E E Ln Ln Ln V C M V C Ln M V m m V (%) Trong đó:
VEDTA là thể tích dung dịch EDTA đã dùng chuẩn độ (ml). CEDTA là nồng độ mol/l của dung dịch EDTA (M).
MLn 3+
là khối lượng mol của ion Ln3+(Ln3+: Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+(g/mol)). m là khối lượng mẫu đem phân tích (g).
VLn3+ là thể tích dung dịch Ln3+ đem chuẩn độ (ml).
2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Để nghiên cứu cấu tạo của các phức chất, chúng tôi sử dụng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại. Phổ hấp thụ hồng ngoại của các chất được ghi trên máy Impact 410 hãng Nicolet (Mỹ) trong vùng từ (400 ÷ 4000) cm-1
. Mẫu được chế tạo bằng cách nghiền nhỏ và ép viên với KBr ép ở 5 tấn, thực hiện tại phòng đo phổ hồng ngoại, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 23
2.3.3. Phương pháp phân tích nhiệt
Nghiên cứu tính bền nhiệt của các phức chất chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích nhiệt. Giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất được ghi trên máy DTG-60H-Shimadzu của Nhật trong môi trường không khí. Nhiệt độ được nâng từ nhiệt độ phòng đến 8000C với tốc độ đốt nóng 100C/phút, thực hiện tại khoa Hóa học, Trường Đại học sư phạm 1 Hà Nội.
2.3.4. Phương pháp phổ khối lượng
Phương pháp phổ khối lượng được sử dụng để nghiên cứu dạng tồn tại, thành phần pha hơi và độ bền các ion mảnh của các phức chất. Phổ khối lượng của các phức chất được ghi trên máy UPLC-Xevo-TQMS-Waters-Mỹ. Phức chất được hòa tan trong dung môi nước nóng. Áp suất khí phun 30 psi, nhiệt độ ion hoá 3250C, khí hỗ trợ ion hoá: N2, thực hiện tại phòng phổ khối, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
2.3.5. Phương pháp phổ huỳnh quang
Để mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài trong lĩnh vực ứng dụng của các picolinat đất hiếm, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng phát quang của các phức chất tổng hợp được trong điều kiện nhiệt độ phòng. Các phép đo được tiến hành trên quang phổ kế huỳnh quang Horiba iHR 550 được trang bị với cuvet thạch anh, thực hiện tại phòng quang phổ, Viện vật liệu - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 24
Chƣơng 3
THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN