BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HÒ CHÍ MINH KHOA HÓA 4% (0 * (0 # x CUA ION KIM LOẠI CHUYEN TIEP VOI AXIT LACTIC Người hướng dẫn khoa học: TS. LE PHI THUY Người thực hiện: TRAN NGỌC HA [ THU'VIỆN. " | Trưởng Đạt-Học Su-Pngm TP.
_HO-CHIMING — THANH PHO HO CHi MINH Tháng 5 năm 2009 MỤC LỤC Trang CHÚ THÍCH CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BANG VÀ CÁC HÌNH LỜI MỞ ĐÀU PHAN MỘT - TONG QUAN 1.1:TÖNG GUAN VỀPHỨCCHAT =6 1.1-SỰ PHÁT TRIEN HÓA HỌC PHỨC CHÁT.2- CÁC PHƯƠNG PHÁP TONG HỢP PHỨC CHÁT.3-MỘT SO PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHÁT.5-TINH HINH NGHIEN CUU PHUC CHAT CUA KIM LOAI CHUYEN yy DS Ce 4 |a 1.2-KHAO SAT UNG DUNG TINH PHO DAO DONG CUA PHAN MEM GAUSSIAN 03W DOI VỚI MOT SO PHUC CHÁT.1-XÂY DỰNG FILE *.GIF TRÊN GAUSSVIEW 3.2-PHÉP TINH TAN SO DAO DONG TREN GAUSSIAN.3-Ý NGHĨA MOT SO PHÉP TINH TREN GAUSSIAN. 28 Trang ï PHAN HAI - THỰC NGHIỆM VÀ BIEN LUẬN KET QUA 0.1:THUCNGHIỆN¡G G21 cöc gia G66 E860 8665 nnssnas-30 2:1.4-TONG HOP GAC PHÚC CHẤT.2-QUAN SAT BEN NGOÀI CAC PHỨC CHÁT.3-PHÂN TÍCH HAM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TÓ.4-ĐO PHÔ HAP THU ELECTRON.5-DO PHÔ HÔNG NGOẠII.15-PHẨN TÍCH NHIỆT:.———————— 51 PRADA yf || Z71:PHOHAPTHUBLECTHON.2-PHÔ HAP THU HÔNG NGOẠI.3-ĐỘ DAN ĐIỆN CUA CÁC PHỨC CHÁT.5-XÁC ĐỊNH CÔNG THUC PHAN TỬ.6-DỰ DOAN CÔNG THỨC CAU TẠO.7-KET QUA TÍNH TOÁN PHO DAO ĐỘNG TREN PHAN MEM GAUSSIAN 03W. „65 PHAN BA - KET LUẬN VÀ ĐÈ XUẤT CÀ D1 oi |, ae TH NT a Trang 2 CHÚ THÍCH CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN CuL : phức đồng lactat. FeL : phức sắt lactat.
MnL: phức mangan lactat. T : sự biến đổi nhiệt độ của mẫu nghiên cứu theo thời gian. TG : biến thiên trọng lượng mẫu nghiên cứu theo nhiệt độ. DSC: phân tích nhiệt vi phân xác định hiệu ứng nhiệt, diện tích các pic tỉ lệ với sự thay đổi entapi.
Trang 3 DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ CÁC HÌNH Bảng | : Điều kiện tổng hợp phức đồng lactat từ đồng (II) oxit. Bảng 2 : Điều kiện tổng hợp phức đồng lactat từ đồng cacbonat bazơ. Bảng 3 : Điều kiện tổng hợp phức đồng lactat từ đồng (II) hidroxit. Bảng 4 : Điều kiện tổng hợp phức sắt lactat từ sắt (II) oxit.
Bảng 5 : Điều kiện tổng hợp phức sắt lactate từ sắt (III) hidroxit. Bảng 6 : Điều kiện tổng hợp phức mangan lactat từ mangan cacbonat. Bảng 7 : Hàm lượng các nguyên tố của các phức nghiên cứu. Bảng 8 : Một số van hap thụ trên phổ electron của phối tử và phức chất.
Bảng 9 : Quy kết một số vân phổ IR quan trọng của phối tử và các phức chat. Bảng 10: Kết quả đo độ dẫn điện của các phức nghiên cứu. Bang 11: Kết quả phân tích nhiệt của các phức nghiên cứu. Hìnha : Phổ dao động của axit lactic.
Hìnhb : Phổ dao động của đồng lactat. Hìnhc : Phổ dao động của mangan lactat. Hìnhd : Phổ dao động của sắt lactat. Trang 4 LOI MỞ DAU Tổng hợp phức chat tir lâu là đề tài được các nhà hóa học quan tâm bởi tính hấp dẫn của nó về mặt lý thuyết lẫn thực nghiệm.
Khi nghiên cứu các phức chất, các nhà hóa học đã phát hiện ra nhiều van dé về liên kết hóa học, cấu trúc không gian,. vốn là vấn đề phức tạp, chưa có học thuyết nào dé cập một cách đầy đủ, trọn vẹn. Do đó, quá trình nghiên cứu các phức chất đã góp phần bổ sung, mở rộng và làm phong phú thêm cho lý thuyết hóa học. Việc sử dụng các phối tử hữu cơ đã cho hoá học phức chất một không gian phát triển vô tận và đầy hứa hẹn.
Phức chất của kim loại chuyển tiếp với axit hữu cơ đang được quan tâm nghiên cứu và tìm ra những ứng dụng trong thực tế, bởi số lượng các axit là rất lớn, khả năng tạo phức rất đa dạng (phức vòng, phức đơn nhân, phức đa nhân. Mặt khác, phức của kim loại chuyển tiếp nói chung và phức của mangan, sắt, đồng với axit lactic có màu, độ nhạy cao, nên được sử dụng nhiều trong hóa học phân tích và nhiều ngành kĩ thuật. Với mong muốn tìm hiểu thêm về hóa học thực nghiệm nói chung, và hóa học nghiên cứu các phức chất nói riêng, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự tạo phức của ion kim loại chuyển tiếp với axit lactic” với mục đích: e Tìm điều kiện tổng hợp các phức của mangan, sắt, đồng với axit lactic. e Xác định công thức phân tử, dự đoán công thức cấu tạo và nghiên một số tính chất của các phức đã tạo được.
e Khảo sát ứng dụng tính phổ dao động của phần mềm Gaussian 03W đối với một số phức chất. Trang Š PHAN MOT TONG QUAN 1.1 - TONG QUAN VE PHỨC CHAT.1 - SỰ PHÁT TRIEN HÓA HỌC PHUC CHAT. Những phức chất đã được biết đến và nghiên cứu đầu tiên chính là phức chất của kim loại chuyển tiếp. Xanh Beclin có thành phần KCN.Fe(CN); do Diesbach (người Đức) điều chế đầu tiên vào đầu thế ki VXIII để làm bột màu là phức chất được biết đến và sử dụng lần đầu tiên.
Phức chất thứ hai được biết đến bởi Tassaert (người Pháp) năm 1789 là hợp chất màu nâu đỏ tạo nên khi ammoniac kết hợp với quặng kim loại coban. [9] Vào đầu thế ki XIX, nhiều amonicat của coban được điều chế, chúng có màu đẹp và có tên gọi gắn liền với màu của chúng, ví dụ như amoniacat CoCl;.5SNH; màu đỏ được gọi là muối puapurêo, amoniacat CoCl;.H;O có màu hồng được gọi là muối rozêo. Đến cuối thế ki, nhiều amoniacat của crom và platin được điều chế. Tuy nhiên, gần một thế ki trôi qua, chưa có một lí thuyết nào giải thích thỏa đáng sự tạo thành những amoniacat đó.
[9] Ngày nay, hoá học phức chất đang phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hoá sinh cả về lí thuyết và ứng dụng [23]: rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hoá sinh vô cơ và trong y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất trong các hệ sinh học. Những quá trình quan trọng nhất của sự sống như sự quang hợp, sự vận chuyển oxi và cacbon đioxit trong cơ thể, sự xúc tác enzim đã dần được sáng tỏ nhờ xác định được cấu trúc và vai trò của các phức chất đại phân tử. Trong những năm gần đây hoá học phức chất phát triển một cách mạnh mẽ không những trong nghiên cứu hàn lâm mà cả trong nghiên cứu ứng dụng vào công nghiệp. Trong công nghiệp hoá học, xúc tác phức chất đã làm thay đổi cơ bản qui trình sản xuất nhiều hoá chất cơ bản như axetanđehit, axit axetic, và nhiều loại vật liệu như chất dẻo, cao su.
Những hạt nano phức chất chùm kim loại đang được nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành "hoá học xanh" sao cho có được các quá trình sản xuất không gây độc hại cho môi trường, cũng như cho việc tạo lập các vật liệu vô cơ mới với những tính năng ưu việt so với các vật liệu truyền thống.2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP TÔNG HỢP PHỨC CHÁT [7]: Đối với các phức chất của ion kim loại và phối tử là axit hữu cơ, nhìn chung có thể tổng hợp theo các cách sau: 1.1 - Phương pháp hidroxi hóa. Cho muối tan chứa ion kim loại cần nghiên cứu tác dụng với dd NH; hay dd NaOH để chuyển toàn bộ kim loại trong muối thành kết tủa M(OH),. Sau đó rửa kết tủa với nước cất đến không còn các ion lạ. Dem kết tủa sấy khô ở nhiệt độ thích hợp, thu được M(OH), rắn tinh khiết.
Dùng axit hữu cơ vừa đóng vai trò là phối tử, vừa đóng vai trò là chất phá hủy hidroxit kim loại. Cho thêm một chất có tính kiềm để điều chỉnh pH phù hợp, khuấy dung dịch thu được trong thời gian thích hợp rồi cho dung môi vào để tách phức chất ra khỏi dung dịch. Quá trình trên có thể được mô tả bằng sơ đồ: NaOH Phối tử M°" <“__ ”—> M(OH), ——> Phức chất NH; Phương pháp trên có ưu điểm là: phức thu được rất tinh khiết có thé không cần kết tinh lại, nhưng mất nhiều thời gian để rửa lượng hidroxit ban đầu.2-Phương pháp cacbonat hóa. Hòa tan muối chứa ion kim loại cần nghiên cứu vào nước, tạo thành dung dịch, cho dd NaHCO; hay Na;CO; vào để chuyển toàn bộ lượng kim loại thành kết tủa cacbonat bazơ.
Dem rửa sạch kết tủa bằng nước cat, thử nước rửa bằng hóa chất thích hợp dé kiểm tra độ sạch của kết tủa. Khi kết tủa đã sạch cho axit hữu cơ vào, vừa đóng vai trò phối tử vừa đóng vai trò chất hủy cacbonat bazơ. Dùng dung dịch NaOH điều chỉnh pH của dung dịch hỗn hợp. Khuấy toàn bộ trong thời gian thích hợp, cho dung môi để tách phức khỏi dung dịch.
Sơ đồ mô tả quá trình điều chế như sau: Trang 7 Na2CO; Wis cy MTM <<. ———> Muối cacbonat bazơ - ôi th, Phức chất NaHCO; Phương pháp này có ưu điểm tương tự với phương pháp hidroxit hóa.3 - Phương pháp khác. Chọn một muối tan có chứa ion kim loại cần khảo sát, hòa tan trong nước thành dung dịch. Mặt khác, cho phối tử là axit hữu cơ tác dụng với dung dịch kiềm mạnh là NaOH đẻ chuyển từ dạng axit thành dạng muối.
Sau đó cho 2 dung dịch này trộn lẫn với nhau và khuấy trong thời gian nhất định. Chọn dung môi thích hợp đẻ tách phức ra mà không tách các muối khác trong dung dịch. Quá trình được mô tả như sau: MTM Paths +NeOH. Phức chất thô NHAN Phức tinh khiết Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, nhưng phải tốn nhiều thời gian và dung môi để kết tỉnh lại.
Ngoài ra, đối với một số phức chất khác, còn có các phương pháp đặc thù, phức tạp hơn để tổng hợp chúng.3 - MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHÁT [4]: 1.1 - Phương pháp hoá học. Phương pháp hoá học được áp dụng để xác định thành phần của ion phức. Đầu tiên, người ta xác định thành phần của phức tổng hợp được, sau đó dựa trên nghiên cứu các phản ứng trao đổi giữa phức chất với các thuốc thử khác nhau để rút ra kết luận cần thiết cho việc xác định công thức của phức chất. + Ví dụ: Để xác định thành phần, công thức của muối Luteo, bằng phương pháp phân tích hoá học người ta biết được muối Luteo có thành phần CoCl;.
Nhưng khi pha chất này thành dung dịch, lần lượt thử với: Trang 8 — Dung dịch muối cacbonat và photphat: không thấy kết tủa tách ra. — Dung dịch AgNO:: thấy xuất hiện kết tủa trắng AgCl, lượng kết tủa này ứng với tất cả clo có trong thành phần của muối. Lọc lấy kết tủa, đem nước lọc màu vàng cho bay hơi thì được tinh thé màu vàng có thành phan Co(NO;);.