Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của Europi và Gadolini với l-serin

Nội dung text: Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của Europi và Gadolini với l-serin

1. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 19, Số 4/2014 TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT CỦA EUROPI VÀ GADOLINI VỚI L-SERIN Đến tòa soạn 15 - 2 - 2014 Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Hƣơng Giang Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên SUMMARY SYNTHESIC STUDY OF THE COMPLEX OF EUROPIUM AND GADOLINI WITH L-SERINE The complex of Europium and Gadolini with L-Serine were separated in solid form. The complexes structure was studied based on the methos of elementary analysis, infra red absorption spectroscopy, thermal analysis ans electrical conductivity measurements. Solid complex substance contains the component Eu(Ser)3Cl3.3H2O, Gd(Ser)3Cl3.3H2O. L-Serine which has ionicbond to Eu3+, Gd3+ through the oxygen atom of carboxyl group and the nitrogen atom of amino group. 1. MỞ ĐẦU 2. THỰC NGHIỆM Trong những năm gần đây có nhiều công Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu trình nghiên cứu tổng hợp phức chất của đều là loại tinh khiết phân tích. các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) với các EuCl3 và GdCl3 đƣợc chuẩn bị từ Eu2O3 amino axit và khảo sát hoạt tính sinh học và Gd2O3 loại 99,99% (Nhật Bản), L- của chúng [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Các phức Serin, etanol, HCl của hãng Merck chất thu đƣợc thƣờng là phức vòng càng (Cộng hòa Liên bang Đức). và một số có hoạt tính thuốc. Bài báo 2.1. Tổng hợp phức chất này trình bày kết quả tổng hợp và nghiên Hòa tan riêng rẽ EuCl3 (GdCl3) và L- cứu phức chất của Europi (Eu), Gadolini Serin trong dung môi hỗn hợp (Gd) với L-Serin (Ser) bằng các phƣơng nƣớc:etanol = 1:1, sau đó trộn 2 dung pháp phân tích nguyên tố, quang phổ hấp dịch này theo tỉ lệ mol EuCl3 thụ hồng ngoại, phân tích nhiệt và đo độ (GdCl3):Ser = 1:3. Đun và khuấy hỗn dẫn điện. hợp phản ứng trên máy khuấy từ gia 10
2. nhiệt ở 600C, thời gian 6 giờ. Khi hỗn máy Truspec-CNS Leco (Mỹ). hợp xuất hiện váng bề mặt thì ngừng - Hàm lƣợng clo đƣợc xác định theo đun. Sau khoảng 1 tuần phức sẽ tách ra. phƣơng pháp Mohr, dung dịch chuẩn Lọc, rửa phức chất 2  3 lần bằng axeton AgNO3 0,01M, chỉ thị K2CrO4 5%. và bảo quản trong bình hút ẩm [5]. Phức - Giản đồ nhiệt của các phức chất ghi chất tan trong nƣớc, kém tan trong các trong không khí ở khoảng nhiệt độ 30 dung môi hữu cơ nhƣ etanol, axetol 8000C, tốc độ nâng nhiệt 100C/phút trên 2.2. Nghiên cứu thành phần, cấu tạo máy DTG-60H Shimadzu (Nhật Bản). của phức chất - Phổ hồng ngoại đƣợc ghi trên máy - Hàm lƣợng Eu, Gd đƣợc xác định bằng Mangna IR 760 Spectrometer ESP cách: Nung một lƣợng xác định phức Nicinet (Mỹ), trong vùng tần số 400 chất ở 9000C trong 1 giờ. Ở nhiệt độ này 4000cm-1, mẫu đo ở dạng ép viên với các phức chất bị phân hủy chuyển về KBr. dạng oxit tƣơng ứng Eu2O3, Gd2O3. Hòa - Độ dẫn điện riêng đƣợc đo trên máy tan các oxit thu đƣợc bằng HCl 1N. Cô FIGURE 7 (Mỹ). Từ độ dẫn điện riêng cạn dung dịch trên bếp cách thủy, hòa tính ra độ dẫn điện phân tử. tan bằng nƣớc cất 2 lần và định mức đến 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN thể tích cần thiết. Chuẩn độ ion Eu3+, 3.1. Xác định thành phần của các Gd3+ bằng dung dịch chuẩn DTPA 10-3M, phức chất chỉ thị asenazo III 0,1%, đệm pH = 4,2. Kết quả phân tích thành phần của các - Hàm lƣợng C, N đƣợc xác định trên phức chất đƣợc chỉ ra ở bảng 1. Bảng 1: Thành phần (%)các NTĐH, C, N, Cl của các phức chất NTĐH C N Cl Công thức giả thiết (TN/LT) (TN/LT) (TN/LT) (TN/LT) Eu(Ser)3Cl3.3H2O 23,96/24,21 16,94/17,22 6,53/6,69 16,76/16,94 Gd(Ser)3Cl3.3H2O 24,25/24,56 16,81/17,08 6,43/6,64 16,67/16,80 Từ bảng 1 ta nhận thấy: Hàm lƣợng nƣớc xác định bằng thực nghiệm theo nguyên tố (Eu, Gd, C, N, Cl) theo thực phƣơng pháp phân tích nhiệt ở phần sau. nghiệm (TN) khá phù hợp với kết quả tính 3.2. Nghiên cứu các phức chất bằng theo công thức giả thiết (LT). Trong công phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại thức giả thiết của các phức chất số phân tử Các tần số hấp thụ đặc trƣng của L-Serin và các phức chất đƣợc chỉ ra ở và bảng 2. 11
3. Bảng 2: Các tần số hấp thụ đặc trưng (cm-1) của L-Serin và các phức chất COO- COO- COO- Hợp chất OH NH3    as  s  as-s L-Serin - 2739,75 1614,75 1417,75 197,71 Eu(Ser)- 3421,55 2921,96 1678,17 1441,17 236,66 3Cl3.3H2O Gd(Ser)- 3471,28 2953,52 1686,88 1448,92 237,96 3Cl3.3H2O (-) Không xác định Hình 1,2 là các phổ hấp thụ hồng ngoại của L-Serin và phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O Hình 1: Phổ hấp thụ hồng ngoại Hình 2: Phổ hấp thụ hồng ngoại của của L-Serin phức Eu(Ser)3Cl3.3H2O Kết quả ở bảng 2 cho thấy: trên phổ so với nhóm amin tự do, chứng tỏ L- hồng ngoại của các phức chất nghiên Serin đã liên kết với ion Eu3+, Gd3+ qua nguyên tử nitơ của nhóm amin. Ngoài ra cứu có sự tăng các tần số của và trên phổ của các phức chất Eu(Ser)- so với nhóm cacboxyl tự do (đối 3Cl3.3H2O và Gd(Ser)3Cl3.3H2O còn xuất hiện dải hấp thụ đặc trƣng của với phổ của L-Serin), chứng tỏ nhóm nhóm OH- của H O ở tần số tƣơng ứng COO- đã liên kết với ion Eu3+, Gd3+. Sự 2 3421,55cm-1; 3471,28cm-1, chứng tỏ chênh lệch tần số và ( trong thành phần của các phức chất có chứa nƣớc. Điều này đƣợc xác định rõ ) của các phức chất cao hơn so thêm theo phƣơng pháp phân tích nhiệt. với của L-Serin tự do, chứng tỏ L-Serin 3.3. Nghiên cứu các phức chất bằng đã liên kết với ion Eu3+, Gd3+ qua phƣơng pháp phân tích nhiệt nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl. Tần Giản đồ nhiệt và kết quả phân tích nhiệt của phức chất đƣợc chỉ ra ở bảng 3 và số của các phức chất tăng mạnh hình 3,4. 12
4. Bảng 3: Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất Sản phẩm sau Phức chất Nhiệt độ (0C) m, % Mất nƣớc Phân hủy phân hủy Píc/ T TN/LT kết tinh TN/LT 99,57/80-150 8,04/8,61 3H O - 2 Eu(Ser)- 398,24/150-470 43,96/44,78 - 2Ser 2Cl Eu O Cl .3H O 2 3 3 3 2 493,60/470-800 20,84/22,39 - 1Ser 1Cl 27,16/28,04 101,41/80-150 8,82/8,54 ~3H O - 2 Gd(Ser)- 397,58/150-470 43,50/44,41 - 2Ser 2Cl Gd O Cl .3H O 2 3 3 3 2 495,16/470-800 21,74/22,20 - 1Ser 1Cl 25,94/28,39 T: Khoảng nhiệt độ m: Độ giảm khối lƣợng (Hai thông số T và m xác định theo giản đồ nhiệt) Hình 3: Giản đồ nhiệt của phức Hình 4: Giản đồ nhiệt của phức Eu(Ser) Cl .3H O 3 3 2 Gd(Ser)3Cl3.3H2O Trên giản đồ phân tích nhiệt của các ứng 398,240C; 493,600C và 397,580C; 0 phức chất Eu(Ser)3Cl3.3H2O, Gd(Ser)- 495,16 C trên đƣờng DTA, kèm theo sự 3Cl3.3H2O ở hiệu ứng thu nhiệt tƣơng giảm khối lƣợng trên đƣờng TGA trong ứng 99,570C và 101,410C trên đƣờng các khoảng nhiệt độ 150 4700C và 470 DTA, kèm theo sự giảm khối lƣợng trên 8000C ứng với sự phân hủy 2Ser 2Cl đƣờng TGA trong khoảng nhiệt độ 80  và 1Ser 1Cl. Ở nhiệt độ trên 8000C giả 1500C ứng với sự mất nƣớc kết tinh. thiết có sự hình thành các oxit tƣơng ứng Khối lƣợng nƣớc kết tinh theo kết quả Eu2O3 và Gd2O3. thực nghiệm và tính theo công thức giả 3.4. Nghiên cứu phức chất bằng thiết tƣơng đối phù hợp (xấp xỉ 3H2O). phƣơng pháp đo độ dẫn điện Ở các hiệu ứng tỏa nhiệt thứ nhất, thứ Độ dẫn điện phân tử của dung dịch L- hai của các phức chất Eu(Ser)- Serin, các phức chất và muối tƣơng ứng 3Cl3.3H2O và Gd(Ser)3Cl3.3H2O tƣơng đƣợc chỉ ra ở bảng 4. 13
5. Bảng 4: Độ dẫn điện phân tử (  ) của L-Serin, các phức chất và muối ở 25 10C -3 Dung dịch 10 M (  1 cm2 mol-1) L-Serin 0,00 Eu(Ser)3Cl3.3H2O 413 EuCl3 453 Gd(Ser)3Cl3.3H2O 412 GdCl3 463 Từ bảng 4 ta nhận thấy độ dẫn điện phân glutamic acid. Journal of Molecular tử của các dung dịch phức chất khác với Structure 660, 99 – 106 (2003). tổng độ dẫn điện của dung dịch L-Serin 3. Moamen S.Refat, Sabry A.El- và các muối tƣơng ứng một lần nữa Korashy, Ahmed S.Ahmed. Preparation, chứng tỏ các phức chất đã đƣợc hình structural characterization and biological thành. Ở nồng độ 10-3M các phức chất evaluation of L-Tyosinate metal ion tan trong nƣớc tạo dung dịch dẫn điện. complexes. Journal of Molecular 4. KẾT LUẬN Structure 881, 28 - 45 (2008). Kết hợp các dữ liệu về phân tích thành 4. T.S. Martins, A.A.S. Aráujo, M.P.B.M. Aráujo, P.C. Isolani, phần, phổ hấp thụ hồng ngoại, phân tích nhiệt và đo độ dẫn điện cho phép kết G.Vicentini. Synthesis, characterization luận: and thermal analysis of lanthanide - Đã tổng hợp đƣợc các phức chất của picrate complexes with glycine. Journal Eu và Gd với L-Serin. of Alloys and Compounds 344, 75 – 79 - Phức chất có thành phần Eu(Ser)- (2002). 5. T.S. Martins, J.R. Matos, G. Vicentini 3Cl3.3H2O và Gd(Ser)3Cl3.3H2O. - Trong các phức chất ion Eu3+ (Gd3+) and P.C Isolani. Synthesis, liên kết đồng thời với nguyên tử oxi của chacracterization, spectroscopy and nhóm cacboxyl và nguyên tử nitơ của themal analysis of rare earth picrate nhóm amin. complexes with L-Leucine. Journal of - Các phức chất chứa nƣớc kết tinh. Thermal Analysis and calorimetry. Vol. - Khi tan trong nƣớc các phức chất tạo 86, 2, 351 – 357 (2006). 6. Yang Yuetao, Zhang Shuyi. dung dịch dẫn điện. Photoacoustic spectra of complexes of phenylalanine with La3+, Nd3+, Sm3+ and TÀI LIỆU THAM KHẢO 3+ Tb . Journal of Molecular structure 1. Hao Xu, Liang Chen. Study on the 646, 103 – 109 (2003). complex site of L-Tyrosine with rare - 7. Zhang, Zhong - Hai KU, Zong - Jun earth element Eu3+. Spectrochimica Acta LIU, Yi QU, Song - Sheng. Study on Part A 59, 657 – 662 (2003). thermochemistry and themal 2. Julia Torres, Carlos Kremer, Helena decomposition kinetics of Pardo, Leopoldo Suescun, Alvado Dy(Tyr)(Gly)3Cl3.3H2O. Chinese Mombrú, Jorge Castiglioni, Sixto Journal of Chemistry 23, 1146 – 1150 Domínguez, Alfredo Mederos, Eduardo (2005). Kremer. Preparation and crystal structure of new samarium complexes with 14