Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phức chất đa nhân của đất hiếm và kim loại chuyển tiếp với một số phối tử hữu cơ đa càng

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tham khảo luận văn "Phức chất đa nhân của đất hiếm và kim loại chuyển tiếp với một số phối tử hữu cơ đa càng" của học viên Vũ Thị Kim Thoa sau đây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phức chất đa nhân của đất hiếm và kim loại chuyển tiếp với một số phối tử hữu cơ đa càng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Kim Thoa PHỨC CHẤT ĐA NHÂN CỦA ĐẤT HIẾM VÀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI MỘT SỐ PHỐI TỬ HỮU CƠ ĐA CÀNG Luận văn thạc sĩ khoa học
Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Kim Thoa PHỨC CHẤT ĐA NHÂN CỦA ĐẤT HIẾM VÀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VỚI MỘT SỐ PHỐI TỬ HỮU CƠ ĐA CÀNG Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60 44 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học TS. NGUYỄN HÙNG HUY
Hà nội 2012 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Hùng Huy đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Em cũng xin chân thành cảm ơn PGS. TS Triệu Thị Nguyệt đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành luận văn này. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo và các cô chú kĩ thuật viên trong bộ môn Hóa Vô Cơ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình làm thực nghiệm. Tôi cũng xin cảm ơn NCS Phạm Chiến Thắng, các anh, chị và các bạn trong phòng phức chất đã giúp đỡ tận tình, đóng góp nhiều ý kiến quí báu để bản luận văn này hoàn thiện hơn. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và người thân đã tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này. Hà Nội, Ngày 15 tháng 12 năm 2012 Học viên
Vũ Thị Kim Thoa
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu về các phối tử N.N 1.1. 2 điankylN’ aroylthioure Giới thiệu về phối tử aroyl 1.2. 5 bis(N.N điankylthioure) 1.3. Giới thiệu về 7 Phối tử 2,6 pyriđinđicacbonyl bis(N,N diankylthioure) 1.4 Khả năng tạo 8 phức của Ni(II) 1.5 Khả năng tạo 10 phức của kẽm 1.6 Khả năng tạo 11 phức của các nguyên tố đất hiếm 1.7 Các phương pháp 13 hóa lý nghiên cứu phức chất 1.7.1. Phương pháp 13 phổ hồng ngoại 1.7.2. Phương 15 pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1.7.3. Phương 16 pháp phổ khối lượng 1.7.4. Phương 18 pháp nhiễu xạ tia X CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Dụng cụ 21 2.2. Hóa chất 21 2.3. Thực nghiệm Tổng hợp piridin 2.2.1. 2,6đicacboxyl 21 clorua 2.2.2. Tổng hợp phối tử 22 Tổng hợp phức 2.2.3. 22 chất 2.4. Các điều kiện thực nghiệm 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nghiên cứu phối 3.1. 25 tử Nghiên cứu phức 3.2. 29 chất Nghiên cứu phức 3.2.1. chất chứa ion Ni2+ 29 và ion đất hiếm Nghiên cứu phức 3.2.2. chất chứa ion Zn2+ 38 và ion đất hiếm Nghiên cứu phức chất chứa ion Zn2+ 3.2.3. 45 và ion kim loại kiềm thổ 3.3. Nhận xét chung 51 3.3.1. Cấu tạo phối tử 51 3.3.2. Đặc điểm electron 52
của kim loại KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 60
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ A – Bảng biểu Bảng 3.1 Một số dải hấp thụ trong phổ hồng ngoại của phối tử 25 Bảng 3.2 Bảng 3.2 Các pic trên phổ 1HNMR của phối tử 27 Bảng 3.3 Kết quả phân tích nguyên tố của phối tử 27 Bảng 3.4 Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ IR của phối tử và phức chất 30 NiLnL Bảng 3.5 Các pic trên phổ +ESI của các phức NiLnL (Ln = Pr, Eu, Er) 33 Bảng 3.6 Kết quả phân tích nguyên tố của phức chất NiLnL (Ln = Pr, Eu, 34 Er) Bảng 3.7 Một số độ dài liên kết và góc liên kết trong cấu trúc phức chất 34 NiLnL (Ln = Pr, Er, Eu) Bảng 3.8 Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ IR của phối tử và phức chất 39 ZnLnL (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd) Bảng 3.9 Các pic trên phổ 1HNMR của phức chất ZnLaL 41 Bảng 3.10 Một số độ dài liên kết và góc liên kết trong cấu trúc của ZnEuL 44 Bảng 3.11 Các dải hấp thụ đặc trưng trên phổ IR của phối tử & phức chất 46 ZnML (M= Ca, Ba) Bảng 3.12 Dữ kiện liên kết và góc liên kết trong phức ZnBaL 50
B – Hình vẽ Hình 1.1 Cơ chế tạo phức tổng quát của N,NđiankylN’aroylthioure 3 đơn giản Hình 1.2 Cấu trúc phức chất cis [M(LO,S)2] của phối tử benzoylthioure 4 Hình 1.3 Cấu trúc phức chất của phối tử aroyl bis(thioure) với Ni, Pt theo tỉ lệ 6 2:2 Hình 1.4 Cấu trúc phức chất của phối tử aroyl bis(thioure) với Pt theo tỉ lệ 3:3 6 Hình 1.5 Phức chất vòng lớn crown ete và phức bát diện của phối tử H2L 8 Hình 1.6 Định hướng tổng hợp các phức đa kim loại 8 Hình 1.7 Sự tách mức năng lượng của các obitan d và sự sắp xếp electron của 9 ion Ni2+(d8) trong trường đối xứng bát diện, bát diện lệch và vuông phẳng Hình 1.8 Sơ đồ tổng quát cho phương pháp xác định cấu trúc phân tử 19 Hình 3.1 Phổ hồng ngoại của phối tử 25 Hình 3.2 Phổ 1HNMR của phối tử 26 Hình 3.3 Phổ khối lượng +ESI của phối tử 28 Hình 3.4 Phổ hồng ngoại của phức chất NiErL 29 Hình 3.5 Phổ khối lượng + ESI của phức chất NiPrL 31 Hình 3.6 Cụm pic đồng vị của mảnh m/z = 1163,0642 31 Hình 3.7 Phổ khối lượng + ESI của phức chất NiEuL 32 Hình 3.8 Phổ khối lượng + ESI của phức chất NiErL 32 Hình 3.9 Cấu trúc phân tử phức chất NiPrL 36 Hình 3.10 Cấu trúc phân tử phức chất NiEuL 36 Hình 3.11 Cấu trúc phân tử phức chất NiErL 38 Hình 3.12 Phổ hồng ngoại của phức chất ZnLaL 40 Hình 3.13 Phổ hồng ngoại của phức chất ZnPrL 40 Hình 3.14 Phổ khối lượng +ESI của phức chất ZnLaL 41 Hình 3.15 Phổ 1HNMR của phức chất ZnLaL 42 Hình 3.16 Cấu tạo tinh vi của các pic trên phổ 1HNMR của phức ZnLaL 43 Hình 3.17 Cấu trúc phân tử phức chất ZnEuL 45 Hình 3.18 Phổ hồng ngoại của phức ZnCaL 46 Hình 3.19 Phổ hồng ngoại của phức ZnBaL 47 Hình 3.20 Phổ 1HNMR của phức chất ZnCaL 48 Hình 3.21 Cấu tạo tinh vi của các pic trên phổ 1HNMR của phức ZnCaL 48 Hình 3.22 Cấu trúc phân tử phức chất ZnCaL 49 Hình 3.23 Cấu trúc phân tử phức chất ZnBaL 50
MỞ ĐẦU Mấy chục năm gần đây nhiều nhà Hoá học trên Thế giới quan tâm đến việc tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo và tính chất của các phức chất chứa những phối tử có hệ vòng phức tạp, chứa nhiều nguyên tử cho có bản chất khác nhau, có khả năng liên kết đồng thời nhiều nguyên tử kim loại để tạo thành một hệ phân tử thống nhất. Các phức chất này được gọi là các phức chất vòng lớn (macrocyclic complexes). Việc tổng hợp và nghiên cứu các hợp chất này có vai trò quan trọng trong việc tạo ra những mô hình để nghiên cứu nhiều quá trình hoá sinh vô cơ quan trọng như quang hợp, cố định nitơ, xúc tác sinh học…hay những quá trình hoá học siêu phân tử (supramolecular chemistry) như sự nhận biết nhau của các phân tử, sự tự tổ chức và tự sắp xếp của các phân tử trong các mô cơ thể, cơ chế của phản xạ thần kinh v.v… Việc tổng hợp các phức chất có hệ vòng lớn này thường được thực hiện nhờ một loạt những hiệu ứng định hướng của các ion kim loại và phối tử như kích thước ion kim loại, tính axitbazơ của các hợp phần, kích thước của các mảnh tạo vòng, hoá lập thể của ion kim loại v.v… Đây là loại phản ứng rất phức tạp. Việc kiểm tra thành phần và cấu tạo của các sản phẩm được tạo thành chỉ có thể thực hiện nhờ sự giúp đỡ của các phương pháp vật lý hiện đại, đặc biệt là phương pháp nhiễu xạ tia X. Để làm quen với đối tượng nghiên cứu mới mẻ này, đồng thời trau dồi khả năng sử dụng các phương pháp nghiên cứu mới, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu trong luận văn này là “Phức chất đa nhân của đất hiếm và kim loại chuyển tiếp với một số phối tử hữu cơ đa càng”
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về các phối tử N.NđiankylN’aroylthioure N.NđiankylN’aroylthioure là dẫn xuất của thioure trong đó, hai nguyên tử H của một nhóm NH2 bị thay thế bởi hai gốc ankyl R1, R2, và một nguyên tử H của nhóm NH2 còn lại bị thay thế bởi nhóm một aroyl R 3 như benzoyl, picolinoyl, furoyl … Các N.NđiankylN’aroylthioure đầu tiên được tổng hợp bởi Douglass và Dains [7] dựa trên phản ứng giữa aroylclorua, NH4SCN và các amin bậc hai: Một phương pháp điều chế N’aroylthioure thông dụng khác được giới thiệu bởi Dixon và Taylor [5,6] là dựa trên phản ứng ngưng tụ giữa clorua axit với các dẫn xuất N,Nthế của thiourea khi có mặt một amin bậc ba (như trietylamin): Trong phân tử Naroylthioure, nhóm imin –NH nằm giữa hai nhóm hút điện tử CO và CS nên liên kết NH trở nên linh động. Vì vậy, dung dịch của các Naroylthioure có tính axit yếu. Giá trị pKa của một số Nbenzoyl thioure trong dioxan nằm trong khoảng 7,5 10,9 [37]. Các nghiên cứu cấu trúc đơn tinh thể của Naroylthioure cho thấy ở trạng thái rắn, nguyên tử H thường liên kết với nguyên tử N của nhóm imin. Tuy nhiên, ở trong dung dịch, người ta đã phát hiện được cân bằng tautome hóa giữa ba dạng imin, ancol và thiol của aroylthioure. Trong đó, dạng imin là bền nhất còn dạng thiol thường kém bền hơn cả.
Do đó, khi tác dụng với các bazơ mạnh, các Naroylthioure tách loại một proton tạo nên anion Naroylthioureat. Điện tích âm trong Naroylthioureat không chỉ định cư trên nguyên tử N mà được giải tỏa một phần trên các nguyên tử O và S. Phức chất của N,NđiankylN’aroylthioure (HL1) Mặc dù Naroylthioure được biết đến từ khá sớm, các phức chất của nó với kim loại chuyển tiếp mới được nghiên cứu trong khoảng bốn thập niên trở lại đây. Hóa học phối trí của Naroylthioure được khởi đầu bằng công trình của L. Beyer và cộng sự năm 1975 [39], sau đó nó đã thu nút được sự quan tâm của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới. Cho đến nay, người ta đã biết một lượng lớn các phối tử Naroylthioure [28]. Phức chất của chúng với hầu hết các kim loại chuyển tiếp đã được nghiên cứu [439]. Trong các phức chất đã biết cấu trúc, đa phần Naroylthioure tạo phức chất vòng càng với nguyên tử trung tâm qua hai nguyên tử cho là O và S [35,38,39,45]. Quá trình tạo phức chất thường đi kèm với sự tách photon của phối tử. Điện tích âm được giải tỏa đều trong vòng chelat và làm bền hóa phức chất [39]. Hình 1.1 Cơ chế tạo phức tổng quát của N,NđiankylN’aroylthioure đơn giản Trong rất ít phức chất vòng càng, đặc biệt là của kim loại hóa trị thấp như {ReI(CO)3}, Naroylthioure đóng vai trò là phối tử hai càng trung hòa [15,19]. Đối với các cation kim loại hóa trị (II) d8, d9 như Ni(II), Pd(II), Pt(II) và Cu(II) các N aroylthioure có xu hướng tạo phức chất vuông phẳng bischelat [M(LO,S) 2] ở dạng đồng phân cis [4,19,22,24].
Hình 1.2 Cấu trúc phức chất cis [M(LO,S)2] của phối tử benzoylthioure Cho đến nay, người ta mới chỉ phân lập được một số ít đồng phân trans [M(LO,S)2] bởi chúng không bền nhiệt động. Dưới tác dụng của ánh sáng, đồng phân trans của Naroylthioure với Pt(II) chuyển hóa nhanh tạo thành dạng đồng cis [15]. Với các cation hóa trị III như Cr(III), Co(III), Fe(III), Ru(III) và Rh(III), Naroylthioure ưu tiên tạo thành phức chất bát diện trischelat [M(LO,S)2] ở dạng đồng phân fac [35,38]. Trong các phức chất của Cu(I), Ag(I) và Au(I), phối tử Naroylthioure còn có thể đóng vai trò là phối tử một càng, tạo liên kết phối trí với nguyên tử trung tâm chỉ qua S [23,45,46]. Khả năng tạo phức chất của các Naroylthioure hầu như không thay đổi cho dù trong nhóm aroyl không có nguyên tử cho như benzoyl hay có thêm nguyên tử cho N như picolinoyl hay S như furoyl. Ta có thể giải thích điều này bởi khả năng tạo phức chất vòng càng {O,S} với độ bền vượt trội khi so với việc tạo phức qua các nguyên tử N, S dị vòng. Ứng dụng của N.NđiankylN’aroylthioure và phức chất của nó N.NđiankylN’aroylthioure được ứng dụng nhiều trong việc tách và tinh chế kim loại quí [24]. Một ứng dụng quan trọng khác của N’aroylthioure và phức chất N’aroylthioureato kim loại là dựa vào hoạt tính sinh học của chúng. Thioure nói chung và N’aroylthioure nói riêng cùng với phức chất kim loại của
chúng là những tác nhân kháng khuẩn và chống trị nấm rất tốt. Hai phối tử N benzoylN’,N’butylmetyl thioure (1) và NbenzoylN’, N’etylisopropyl thioure (2) cùng một số hợp chất với Ni(II), Co(III), Pt(II) ức chế sự phát triển Penicillium digitatum và men Saccharomyecs cerevisiae rất cao. Chúng là những đối tượng tiềm năng cho việc phát triển các loại thuốc kháng sinh mới. Nhiều phối tử N’ aroylthioure khác có khả năng kháng virus [33], ức chế tế bào ung thư [35] khá tốt. 1.2. Giới thiệu về phối tử aroylbis(N.Nđiankylthioure) Trong vài năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tăng dung lượng phối trí của aroylthioure bằng cách đưa thêm một nhóm thiourea vòng càng tạo nên các aroyl bis(N.Nđiankylthioure). Trong đó được nghiên cứu nhiều nhất là các phtaloyl bis(N.Nđiankylthioure) (H2L2) [36,42,43]. Khả năng tạo phức chất của các aroyl bis(N.Nđiankylthioure) khá giống với các N’aroylthioure đơn giản, tạo phức chất vuông phẳng với các cation kim loại hóa trị (II) d8, d9 như Ni(II), Pd(II), Pt(II) và Cu(II). Do có hai nhóm thiourea vòng càng nên các aroyl bis(N.N điankylthioure) có xu hướng tạo phức chất với hai nguyên tử trung tâm khác nhau. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu thú vị về tổng hợp các phức chất đa kim loại, các polymer phối trí hoặc các hợp chất siêu phân tử. Các phối tử aroyl bis(thioure) là có khả năng tạo với ion kim loại chuyển tiếp những phức chất trung hòa kiểu hợp chất vòng lớn chứa kim loại (metallomacrocyclic). Kích thước vòng lớn phụ thuộc vào vị trí các nhóm thế trên gốc phenyl cũng như hóa học phối trí của ion trung tâm. Hệ vòng lớn 16 cạnh tạo nên khi phối tử 1,3phtaloyl bis (N.Nđiankylthioure) tạo phức chất với tỉ lệ phối tử : kim loại là 2:2 [13]. Phối tử 1,4phtaloylbis (N.Nđiankylthioure) có xu
hướng tạo phức chất với tỉ lệ phối tử : kim loại là 3:3 và tạo nên hệ vòng lớn 27 cạnh [21,41,43]. Hình 1.3 Cấu trúc phức chất của phối tử aroyl bis(thioure) với Ni, Pt theo tỉ lệ 2:2 Hình 1.4 Cấu trúc phức chất của phối tử aroyl bis(thioure) với Pt theo tỉ lệ 3:3
1.3. Giới thiệu về phối tử 2,6Pyridinđicacbonyl bis(N,Ndiankylthioure) (H2L) Phối tử 2,6pyriđinđicacbonyl bis(N,Ndiankylthioure) được tổng hợp đầu tiên bởi L. Beyer và các cộng sự vào năm 2000. Hệ phối tử này hứa hẹn nhiều tính chất lí thú bởi nó có cấu tạo khá giống với 1,3phtaloyl bis (N.N điankylthioure) nhưng có thêm một nguyên tử cho N dị vòng. Điều này dẫn đến các hệ vòng lớn được tạo thành có khả năng phối trí giống như các hệ crown ete. Tuy nhiên, các tác giả này đã phát hiện khả năng tạo phức chất của phối tử này lại rất khác so với 1,3phtaloyl bis (N.Nđiankylthioure). Họ đã không thể phân lập được hợp chất vòng lớn giữa 2,6pyriđinđicacbonyl bis(N,N diankylthioure) và các cation hóa trị II. Cho đến nay, chỉ duy nhất một phức chất polime của 2,6pyriđinđicacbonyl bis(N,Ndiankylthioure) với Ag(I) được công bố[33]. Điều này có thể được giải thích bởi sự cạnh tranh tạo phức chất với các ion kim loại của phần thioure ở hai bên và phần khung pyriđin ở trung tâm. Đối với các cation hóa trị (II) thông dụng như Ni2+, Cu2+, Co2+, Fe2+, Zn2+ là các axit có độ cứng trung bình nên có thể tạo phức chất tốt với hợp phần trung tâm và tạo nên các phức chất bát diện (II). Trong trường hợp này, hợp phần thioure trở nên không đồng phẳng và chúng không thể tạo tiếp phức chất giống như hợp phần thioure trong 1,3 phtaloyl bis (N.Nđiankylthioure) (I). Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với việc tạo thành phức chất dạng polime giữa 2,6pyriđinđicacbonyl bis(N,N diankylthioure) và Ag(I) bởi vì Ag(I) chỉ ưa tạo phức chất đường thẳng với bazơ mềm (S trong nhóm thioure) nên không tham gia tạo phức chất ở phần trung tâm. Hình 1.5 Phức chất vòng lớn crown ete và phức bát diện của phối tử H2L
Từ những phân tích ở trên, ý tưởng của chúng tôi là nếu muốn định hướng các cation hóa trị (II) như Ni2+, Cu2+, Co2+, Fe2+, Zn2+ tạo phức chất với hợp phần thioure thì phải ‘khóa’ phần trung tâm bằng một cation kim loại có xu hướng tạo phức chất với N, O tốt hơn. Bên cạnh đó, các cation này phải có kích thước đủ lớn để có thể giữ hai phân tử phối tử đồng phẳng. Các cation kim loại kiểm thổ, đất hiếm là những cation phù hợp với các yêu cầu này. Vậy ý tưởng tổng hợp các phức chất đa kim loại kiểu này được tóm tắt trong hình sau: Hình 1.6 Định hướng tổng hợp các phức đa kim loại 1.4. Khả năng tạo phức chất của niken (II) Niken là kim loại thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4, có cấu hình electron là [Ar]3d84s2. Ở trạng thái đơn chất, niken có màu trắng bạc. Trong tự nhiên nó có năm đồng vị bền là: 58Ni (67,76%), 60Ni(26,16%), 61Ni(1,25%), 62Ni(3,67%), 64 Ni(1,16%). Niken là kim loại hoạt động hóa học trung bình. Trong các hợp chất, niken có số oxi hóa +2 và +3, trong đó trạng thái oxi hóa +3 kém bền[1]. Ion Ni2+ có cấu hình electron [Ar]3d8 tạo thành một số lượng lớn phức chất với số phối trí thay đổi từ 3 đến 6 và dạng hình học thay đổi từ tam giác, tứ diện, vuông phẳng, chóp đáy vuông, lưỡng chóp tam giác đến bát diện, trong đó số phối trí đặc trưng là 6 và 4 tương ứng với cấu hình bát diện và cấu hình vuông phẳng hoặc tứ diện. Các phức chất bát diện của Ni(II) đều thuận từ được tạo bởi các phối tử trường yếu và trung bình, trong đó nguyên tử Ni ở trạng thái lai hóa sp3d2, ví dụ: [Ni(H2O)6, [Ni(NH3)6, … Ngoài ra, số phối trí 6 còn đặc trưng cho các tinh thể hợp chất bậc hai của Ni(II) như NiO, NiF2,…[2] Hầu hết các phức chất với số phối trí 4 của Ni2+ có cấu hình vuông phẳng, nghịch từ được tạo bởi các phối tử trường mạnh, ví dụ [Ni(CN) 4]2, Ni[dmg]2
(dmg: dimetylglioxim)… Chỉ có một số ít được tạo bởi các phối tử trường yếu và có cấu hình tứ diện, ví dụ [NiCl4]2… Hình 1.7 Sự tách mức năng lượng của các obitan d và sự sắp xếp electron của ion Ni2+ (d8) trong trường đối xứng bát diện, bát diện lệch và vuông phẳng. Ở trạng thái cơ bản, ion Ni2+ chứa hai electron độc thân, khi tạo phức chất vuông phẳng thì hai electron đó được ghép đôi, làm giảm năng lượng của hệ và làm bền phức chất. Do vậy, so với phức bát diện của Ni 2+ thì phức vuông phẳng là thuận lợi hơn về mặt năng lượng. Ngoài các phối tử vô cơ, Ni2+ có khả năng tạo phức chất vòng càng bền với nhiều phối tử hữu cơ, như các aminoaxit, điamin, β – dixetonat … nhờ liên kết giữa ion trung tâm với các nguyên tử oxi và nitơ của phối tử: 1.5. Khả năng tạo phức chất của kẽm (II) Kẽm là nguyên tố kim loại thuộc chu kì 4, nhóm IIB, số thứ tự là 30 với cấu hình electron là [Ar]3d104s2, nhờ sự hoàn chỉnh của lớp electron sát lớp ngoài
cùng 3d10 mà kẽm thể hiện mức oxi hóa duy nhất là +2. Trong tự nhiên kẽm có 5 đồng vị bền là 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, 70Zn, trong đó 64Zn chiếm tỷ lệ 50,9%[1]. Phức chất ở dạng cation và anion đều đặc trưng với Zn 2+. Số phối trí đặc trưng của Zn2+ là 4, trong đó ion Zn2+ ở trạng thái lai hóa sp3. Ion Zn2+ có khả năng tạo nhiều phức chất có số phối trí 4 với nhiều phối tử vô cơ như NH 3, X (X là halogen), CN… và các hợp chất vòng càng bền với các phối tử hữu cơ như axetylaxeton, đioxanat, aminoaxit… Trong đó, liên kết giữa ion trung tâm với các phối tử cũng được thực hiện qua nguyên tử O và N, nguyên tử N dễ nhường điện tử hơn nguyên tử O. Các phức chất của Zn2+ với số phối trí 6 ít gặp hơn và không đặc trưng, ví dụ [Zn(H2O)6](NO3)2, [Zn(H2O)6](BrO3)2. Trong số các phức chất anino của kẽm thì các phức chất xyanua kiểu M2[Zn(CN)4] là bền nhất, ví dụ như K2[Zn(CN)4]. Ngoài ra còn có những phức cation khác, trong đó bền vững nhất là các phức ammin dạng [Zn(NH3)4]2+ [2]. Nhờ cấu hình eletron bền 3d10, các phức chất của ion Zn2+ đều không có màu. Đó là do mỗi obitan d đã được điền đủ hai electron nên không có sự chuyển dời electron giữa các obitan 3d có phân mức năng lượng khác nhau. 1.6. Khả năng tạo phức chất của đất hiếm Ln(III). Các nguyên tố đất hiếm bao gồm Sc, Y, La và dãy Lantanit gồm 14 nguyên tố từ Ce đến Lu (số thứ tự từ 58 đến 71 trong bảng hệ thống tuần hoàn). Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) chiếm khoảng 0,015% khối lượng vỏ trái đất tức là không hề kém hơn những nguyên tố như iot, antimon, hay đồng nhưng chúng rất phân tán trong thiên nhiên. Người ta đã biết được hơn 250 khoáng vật có chứa các lantanit, các lantanit có số thứ tự chẵn phổ biến hơn các lantanit có số thứ tự lẻ. Trong thiên nhiên các NTĐH luôn ở cùng nhau chủ yếu dưới dạng photphat, florua, cacbonat, silicat và các kiểu hợp chất khác.