Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của một số phức chất của nguyên tố đất hiếm với axit DL-2-amino-n-butyric

T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (4), Tr. 479 - 482, 2004<br /> <br /> <br /> <br /> Tæng hîp vµ nghiªn cøu tÝnh chÊt cña mét sè<br /> phøc chÊt cña nguyªn tè ®Êt hiÕm víi<br /> axit DL-2-amino-n-butyric<br /> §Õn Tßa so¹n 8-6-2004<br /> Lª ChÝ Kiªn1, §Æng ThÞ Thanh Lª2, Ph¹m §øc Ro n3<br /> 1<br /> Khoa Hãa häc, Tr!êng §HKHTN, §HQG H' Néi<br /> 2<br /> Bé m«n Khoa häc c¬ b¶n, Tr!êng §¹i häc Giao th«ng vËn t¶i<br /> 3<br /> Khoa Hãa häc, Tr!êng §HSP H' Néi<br /> <br /> <br /> Summary<br /> The complexes of some rare earths with DL-2-amino-n-butyric acid were synthesized. The<br /> solid complexes have the general formula [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Pr, Nd, Sm, Eu, Gd and Hbu:<br /> CH3CH2CHNH2COOH]. The structure of the complexes have been recognised by the basic of<br /> elemental analysis, conductivity measurements, IR spectra and thermal analysis methods. It was<br /> found that the DL-2-amino-n-buryic acid utilized amino nitrogen and carboxyl oxygen for<br /> bonding.<br /> <br /> C¸c phøc chÊt cña nguyªn tè ®Êt hiÕm ®Êt hiÕm sÏ xuÊt hiÖn tõ tõ. Läc v, röa kÕt tña<br /> (NT§H) víi aminoaxit tõ l©u ®& ®'îc nghiªn b»ng etanol tuyÖt ®èi. L,m kh« s¶n phÈm trong<br /> cøu réng r&i. C¸c phøc chÊt n,y ®& ®'îc øng b×nh hót Èm. HiÖu suÊt tæng hîp ®¹t xÊp xØ 85%.<br /> dông trong mét sè lÜnh vùc nh' n«ng nghiÖp v, H,m l'îng ®Êt hiÕm ®'îc x¸c ®Þnh b»ng<br /> y häc [3]. Phøc chÊt cña NT§H víi axit DL-2- ph'¬ng ph¸p oxalat [2]. H,m l'îng clo ®'îc<br /> amino-n-butyric cßn Ýt ®'îc nghiªn cøu. Trong x¸c ®Þnh b»ng ph'¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi<br /> c«ng tr×nh n,y, chóng t«i tæng hîp phøc chÊt l'îng d'íi d¹ng kÕt tña AgCl. H,m l'îng C, N<br /> r¾n cña mét sè NT§H nhÑ víi Hbu v, nghiªn ®'îc x¸c ®Þnh trªn m¸y Inca Enregi (Anh). Phæ<br /> cøu tÝnh chÊt cña chóng b»ng ph'¬ng ph¸p ph©n IR ®'îc ghi trªn m¸y Nicolet-AVATA 360 FT<br /> tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn ph©n tö, phæ IR v, IRE.S.P (Thôy SÜ), mÉu ®'îc Ðp viªn víi KBr.<br /> ph©n tÝch nhiÖt. Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt ®'îc ghi trªn m¸y<br /> Shimadzu DTA-50 trong kh«ng khÝ, thang nhiÖt<br /> I - Thùc nghiÖm ®é ®'îc ghi ®Õn 800oC, tèc ®é n©ng nhiÖt<br /> 10oC/phót. §é dÉn ®iÖn ®'îc ®o trªn m¸y CDM<br /> §Êt hiÕm (III) clorua LnCl3 ®'îc ®iÒu chÕ tõ 210 Conductivity Meter. ¶nh tinh thÓ c¸c phøc<br /> oxit Ln2O3 lo¹i 99,9% t'¬ng øng. Trén 2 mmol chÊt ®'îc chôp trªn m¸y jeol-jsm-5600LV<br /> LnCl3 v, 8 mmol Hbu ë d¹ng r¾n trong b×nh cÇu Scanning Electron Microcope.<br /> nhá, sau ®ã cho 40 ml etanol v,o thu ®'îc hçn<br /> hîp ë d¹ng huyÒn phï. §un håi l'u c¸ch thñy II - KÕt qu¶ v) th¶o luËn<br /> hçn hîp ph¶n øng trong 8 giê ë 70oC - 80oC.<br /> Sau v,i giê hçn hîp ph¶n øng trë nªn trong suèt 1. Th nh phÇn ph©n tö cña phøc chÊt<br /> v, kÕt tña phøc chÊt cã m,u ®Æc tr'ng cña ion C¸c phøc chÊt thu ®'îc cã m,u gièng m,u<br /> 479<br />  cña ion ®Êt hiÕm, dÔ ch¶y r÷a trong kh«ng khÝ ®ã, theo [4] th× ®©y l, c¸c phøc ®iÖn ly ra 4 ion<br /> Èm, tan tèt trong n'íc, kh«ng tan trong etanol. trong dung dÞch n'íc.<br /> ¶nh tinh thÓ cña phøc praze®im ®'îc tr×nh b,y<br /> trªn h×nh 1.<br /> KÕt qu¶ ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn<br /> ph©n tö ®'îc tr×nh b,y ë b¶ng 1.<br /> So s¸nh c¸c sè liÖu vÒ h,m l'îng nguyªn tè<br /> tÝnh theo lý thuyÕt víi sè liÖu ph©n tÝch ®èi víi<br /> tõng nguyªn tè trong mçi phøc chÊt, cã thÓ kÕt<br /> luËn r»ng c¸c phøc chÊt thu ®'îc cã th,nh phÇn<br /> phï hîp víi c«ng thøc ph©n tö nªu trong b¶ng 1.<br /> §é dÉn ®iÖn ph©n tö cña c¸c phøc chÊt víi<br /> nång ®é 10-3 M ®'îc ®o ngay sau khi pha cã gi¸<br /> trÞ tõ 342 ®Õn 362 -1.cm2.mol-1. Tõ c¸c gi¸ trÞ H×nh 1: ¶nh tinh thÓ cña [Pr(Hbu)4]Cl3<br /> <br /> B¶ng 1: KÕt qu¶ ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn ph©n tö cña c¸c phøc chÊt<br /> C«ng thøc Khèi % Ln % Cl %C %N §é dÉn ®iÖn ph©n tö,<br /> STT cña phøc l'îng LT LT LT LT -1<br /> chÊt ph©n tö (TN) (TN) (TN) (TN) .cm2.mol-1<br /> 21,38 16,15 29,11 8,49<br /> 1 PrCl3.4Hbu 659,5 354<br /> (21,46) (15,60) (31,45) (8,61)<br /> 21,74 16,08 28,98 8,45<br /> 2 NdCl3.4Hbu 662,5 362<br /> (22,98) (15,72) (30,18) (9,17)<br /> 22,44 15,93 28,72 8,38<br /> 3 SmCl3.4Hbu 668,5 346<br /> (22,64) (15,40) (29,85) (8,41)<br /> 22,67 15,88 28,04 8,35<br /> 4 EuCl3.4Hbu 670,5 342<br /> (22,85) (15,32) (28,18) (9,21)<br /> 23,24 15,77 28,42 8,29<br /> 5 GdCl3.4Hbu 675,5 344<br /> (23,60) (15,25) (28,85) (9,42)<br /> <br /> Tõ c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm trªn, chóng t«i thuéc vÒ dao ®éng cña nhãm NH3+ trong Hbu<br /> ®'a ra c«ng thøc cña phøc chÊt l, tån t¹i ë d¹ng ion l'ìng tÝnh CH3CH2CHCOO-<br /> [Ln(Hbu)4]Cl3, víi Ln l, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd; [2]. NH3+<br /> Hbu l, CH3CH2CHNH2COOH.<br /> Thùc tÕ d¶i NH3+ xuÊt hiÖn ë vïng thÊp h¬n<br /> 2. Nghiªn cøu phæ hång ngo¹i cña phøc chÊt d¶i NH2 b×nh th'êng quan s¸t ®'îc (3400 cm-1)<br /> H×nh 2 l, phæ IR cña phèi tö Hbu tù do v, trong axit amin tù do [1] l, do cã sù t'¬ng t¸c<br /> cña mét phøc chÊt ®¹i diÖn l, [Pr(Hbu)4]Cl3. gi÷a nhãm NH3+ v, COO- trong ion l'ìng tÝnh.<br /> TÇn sè (cm-1) cña c¸c d¶i hÊp thô chÝnh Trªn phæ IR cña c¸c phøc chÊt d¶i NH2 xuÊt<br /> trong phæ IR cña c¸c phøc chÊt ®'îc tr×nh b,y ë hiÖn ë vïng 2973 - 2980 cm-1. VÞ trÝ cña d¶i n,y<br /> b¶ng 2. C¸c phæ IR cña 5 phøc chÊt nghiªn cøu trong phøc chÊt thÊp h¬n d¶i NH2 trong phèi tö<br /> ®Òu cïng d¹ng, chøng tá cÊu tróc cña c¸c phøc tù do (3400 cm-1), chøng tá nhãm NH2 trong<br /> chÊt gièng nhau. ViÖc ph©n ®Þnh c¸c gi¶i hÊp Hbu ®& tham gia phèi trÝ víi ion kim lo¹i trong<br /> thô trong phæ IR cña c¸c phøc chÊt dùa trªn viÖc phøc chÊt. D¶i xuÊt hiÖn ë vïng 3382 - 3395<br /> so s¸nh phæ IR cña c¸c phøc chÊt víi phæ IR cm-1 trong phæ IR cña c¸c phøc chÊt kh«ng cã ë<br /> cña phèi tö tù do Hbu. phæ IR cña phèi tö, d¶i n,y ®'îc g¸n cho OH<br /> Trong phæ IR cña Hbu tù do d¶i ë 3073 cm-1 cña nhãm COOH. Trong phæ cña phèi tö tù do<br /> 480<br />  (a) (b)<br /> Sè sãng, cm-1<br /> H×nh 2: Phæ IR cña Hbu (a) v, [Pr(Hbu)4]Cl3 (b)<br /> <br /> B¶ng 2: TÇn sè (cm-1) cña c¸c d¶i hÊp thô chÝnh trong phæ IR<br /> <br /> STT Hîp chÊt OH NH3+ NH2 a(COO-) as(COO-)<br /> <br /> 1 Hbu - 3073 - 1526 1419<br /> 2 [Pr(Hbu)4]Cl3 3394 - 2976 1572 1495<br /> 3 [Nd(Hbu)4]Cl3 3388 - 2980 1575 1500<br /> 4 [Sm(Hbu)4]Cl3 3395 - 2973 1584 1512<br /> 5 [Eu(Hbu)4]Cl3 3393 - 2977 1587 1504<br /> 6 [Gd(Hbu)4]Cl3 3382 - 2979 1579 1509<br /> <br /> cã 2 d¶i ë 1526 cm-1 v, 1419 cm-1 t'¬ng øng víi t'¬ng tù nhau. Trªn gi¶n ®å n,y còng cho thÊy,<br /> a(COO-) v, as(COO-). Nh'ng trong phæ IR cña phøc<br /> ë nhiÖt ®é d'íi 200oC kh«ng cã hiÖu øng nhiÖt<br /> còng nh' hiÖu øng mÊt khèi l'îng, chøng tá<br /> chÊt d¶i a(COO-) di chuyÓn vÒ vïng 1572 - 1587<br /> trong th,nh phÇn cña chóng kh«ng cã n'íc<br /> cm-1, d¶i as(COO-) di chuyÓn vÒ vïng 1495 - 1512 tham gia phèi trÝ. KÕt qu¶ n,y ho,n to,n phï<br /> cm-1 l, nh÷ng vïng cã tÇn sè cao h¬n. hîp víi c¸c d÷ liÖu phæ IR ë trªn. Trªn gi¶n ®å<br /> Nh' vËy Hbu ®& phèi trÝ víi ion kim lo¹i ph©n tÝch nhiÖt cña c¸c phøc chÊt ®Òu cã hai<br /> qua nguyªn tö N cña nhãm amin v, nguyªn tö hiÖu øng thu nhiÖt kÐp v, mét hiÖu øng táa nhiÖt<br /> O cña nhãm cacboxylat. m¹nh. Hai hiÖu øng thu nhiÖt kÐp n»m trong<br /> kho¶ng tõ 221oC ®Õn 295oC, cßn hiÖu øng táa<br /> 3. Nghiªn cøu gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt nhiÖt n»m trong kho¶ng 471oC ®Õn 503oC. øng<br /> víi c¸c hiÖu øng nhiÖt n,y ®Òu cã hiÖu øng gi¶m<br /> KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt cña c¸c phøc chÊt khèi l'îng trªn ®'êng DTG. Sù ph©n hñy nhiÖt<br /> ®'îc ®'a ra ë b¶ng 3 v, h×nh 3 tr×nh b,y gi¶n ®å v, ®èt ch¸y phÇn h÷u c¬ cña c¸c phøc chÊt ®Òu<br /> cña phøc chÊt ®¹i diÖn [Pr(Hbu)4]Cl3. x¶y ®Õn cïng t¹o th,nh Ln2O3. Khèi l'îng<br /> Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña c¸c phøc chÊt Ln2O3 cßn l¹i tÝnh theo lý thuyÕt v, thùc nghiÖm<br /> cã d¹ng gièng nhau, chøng tá chóng cã cÊu tróc t'¬ng ®èi phï hîp.<br /> 481<br />  B¶ng 3: KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt<br /> NhiÖt ®é cña hiÖu øng Khèi l'îng oxit Ln2O3 cßn<br /> STT Hîp chÊt HiÖu øng nhiÖt<br /> nhiÖt, oC l¹i (%) LT (TN)<br /> 1 Hbu 251,14 Thu nhiÖt<br /> 275,79; 290,07 Thu nhiÖt<br /> 2 [Pr(Hbu)4]Cl3 25,02 (28,72)<br /> 471,16 Táa nhiÖt<br /> 259,81; 286,27 Thu nhiÖt<br /> 3 [Nd(Hbu)4]Cl3 25,36 (29,11)<br /> 474,59 Táa nhiÖt<br /> 221,27; 276,69 Thu nhiÖt<br /> 4 [Sm(Hbu)4]Cl3 26,03 (28,34)<br /> 485,40 Táa nhiÖt<br /> 231,26; 265,00 Thu nhiÖt<br /> 5 [Eu(Hbu)4]Cl3 26,10 (26,15)<br /> 432,21 Táa nhiÖt<br /> 240,00; 261,78 Thu nhiÖt<br /> 6 [Gd(Hbu)4]Cl3 26,75 (21,97)<br /> 502,45 Táa nhiÖt<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> NhiÖt ®é, oC<br /> H×nh 3: Gi¶n ®å ph©n tÝch nhiÖt cña [Pr(Hbu)4]Cl3<br /> <br /> III - KÕt luËn T)i liÖu tham kh¶o<br /> <br /> §& tæng hîp ®'îc c¸c phøc chÊt cña ion 1. NguyÔn §×nh TriÖu. C¸c ph'¬ng ph¸p vËt lý<br /> Ln3+ víi axit DL-2-amino-n-butyric. C¸c chÊt øng dông trong hãa häc. Nxb. §¹i häc<br /> r¾n t¹o th,nh cã c«ng thøc [Ln(Hbu)4]Cl3 [Ln: Quèc gia H, Néi (1999).<br /> Pr, Nd, Sm, Eu, Gd]. 2. P. Indrasenan, M. Lakshmy. Indian Journal<br /> §& nghiªn cøu c¸c phøc chÊt thu ®'îc b»ng of Chemistry Vol. 36A, P. 998 - 1000<br /> ph'¬ng ph¸p ph©n tÝch nguyªn tè, ®é dÉn ®iÖn (1997).<br /> ph©n tö, phæ IR v, ph©n hñy nhiÖt. KÕt qu¶ cho 3. Song, Disheng. Journal of Northwest University,<br /> thÊy Hbu ®& tham gia phèi trÝ víi Ln3+ qua Vol. 22, No. 3, P. 293 - 298 (1992).<br /> nguyªn tö N cña nhãm amin v, nguyªn tö oxi 4. Zamiatkina. Hîp chÊt trong dÊu mãc vu«ng.<br /> cña nhãm cacboxylat. Nxb. Khoa häc v, Kü thuËt H, Néi (1980).<br /> <br /> 482<br /> 483<br />