Nghiên Cứu Tính Chất Phức Chất Hỗn Hợp Phối Tử Axetylsalixylat và 2,2’-Dipyridin N,N'-Dioxit

• Tác giả: Nguyễn Thị Dự
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Hiền Lan
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Phức Chất Hỗn Hợp Phối Tử Axetylsalixylat và 2,2’-Dipyridin N,N'-Dioxit
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Hóa Học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố đất hiếm và khả năng tạo phức của chúng
• 1.1.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH)
• 1.1.2. Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm
• 1.2. Axit cacboxylic và cacboxylat kim loại
• 1.2.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của các axit monocacboxylic
• 1.3. Phức chất của nguyên tố đất hiếm với axit cacboxylic
• 1.4. 2,2'-dipyridin N,N'-dioxit và khả năng tạo phức
• 1.5. Phức chất của nguyên tố đất hiếm với 2,2'-dipyridin N,N'-dioxit
• 1.6. Phức chất của nguyên tố đất hiếm với hỗn hợp phối tử cacboxylat và 2,2'-dipyridin N,N'-dioxit
• 1.7. Một số phương pháp hóa lí nghiên cứu phức chất
• 1.7.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
• 1.7.2. Phương pháp phân tích nhiệt
• 1.7.3. Phương pháp phổ khối lượng
• 1.7.4. Phương pháp phổ phát xạ huỳnh quang
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Dụng cụ và hóa chất
• 2.1.1. Chuẩn bị hóa chất
• 2.1.2. Các dung dịch LnCl3 (Ln: Sm, Eu, Gd). Dung dịch EDTA 10-2M
• 2.1.3. Dung dịch Arsenazo III ~ 0,1%
• 2.1.4. Dung dịch đệm axetat có pH ≈ 5
• 2.2. Tổng hợp các phức chất
• 2.3. Phân tích hàm lượng ion đất hiếm trong các phức chất
• 2.4. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.5. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt
• 2.6. Nghiên cứu các phức chất bằng phương pháp phổ khối lượng
• 2.7. Nghiên cứu khả năng phát huỳnh quang của các phức chất
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Phức Chất Axetylsalixylat Giới Thiệu

Hóa học phức chất đã có những bước phát triển vượt bậc, đóng góp quan trọng vào nhiều lĩnh vực khoa học và công nghiệp. Đặc biệt, phức chất của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) với phối tử hữu cơ thu hút sự quan tâm lớn nhờ các tính chất độc đáo như từ tính, xúc tác, và khả năng phát quang. Nghiên cứu phức chất hỗn hợp phối tử của đất hiếm mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong vật liệu siêu dẫn, đầu dò phát quang sinh học, và nhiều lĩnh vực khác. Mục tiêu của nghiên cứu này là tổng hợp và nghiên cứu tính chất của phức chất hỗn hợp phối tử axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit của một số NTĐH nhẹ, góp phần vào sự phát triển của lĩnh vực này. Các kết quả thu được sẽ cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc và tính chất của các phức chất mới.

1.1. Vai Trò Của Phức Chất Axetylsalixylat Trong Nghiên Cứu

Phức chất axetylsalixylat đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, đặc biệt trong lĩnh vực y học và xúc tác. Axetylsalixylat, hay aspirin, có khả năng tạo phức với các ion kim loại, tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học tiềm năng. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá khả năng tạo phức của axetylsalixylat với các NTĐH, mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các dược phẩm và vật liệu chức năng. Việc hiểu rõ cơ chế hình thành và tính chất của các phức chất này là rất quan trọng để tối ưu hóa ứng dụng của chúng.

1.2. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Phức Chất Hỗn Hợp Phối Tử

Phức chất hỗn hợp phối tử có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ y học đến công nghệ vật liệu. Khả năng kết hợp các phối tử khác nhau cho phép điều chỉnh tính chất của phức chất, tạo ra các vật liệu có tính năng đặc biệt. Ví dụ, phức chất hỗn hợp phối tử có thể được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hóa học, hoặc làm vật liệu phát quang trong các thiết bị điện tử. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá các ứng dụng tiềm năng của phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit trong các lĩnh vực này.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Tính Chất Phức Chất Đất Hiếm Nhẹ

Nghiên cứu tính chất phức chất của các nguyên tố đất hiếm nhẹ (Sm, Eu, Gd) đặt ra nhiều thách thức. Các NTĐH có cấu hình electron tương đồng, dẫn đến tính chất hóa học tương tự, gây khó khăn trong việc phân tách và tinh chế. Khả năng tạo phức của các NTĐH cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, và nồng độ phối tử. Việc xác định cấu trúc và tính chất của các phức chất đòi hỏi các phương pháp phân tích hiện đại như phổ IR, UV-Vis, và phân tích nhiệt (TGA/DSC). Nghiên cứu này tập trung vào việc vượt qua những thách thức này để thu được các phức chất có độ tinh khiết cao và đặc trưng rõ ràng.

2.1. Khó Khăn Trong Tổng Hợp Phức Chất Đa Nhân

Việc tổng hợp phức chất đa nhân của các NTĐH là một thách thức lớn do sự phức tạp trong cơ chế hình thành và khả năng tạo thành nhiều sản phẩm phụ. Các yếu tố như tỷ lệ phối tử, pH, và nhiệt độ cần được kiểm soát chặt chẽ để thu được sản phẩm mong muốn. Ngoài ra, việc xác định cấu trúc của phức chất đa nhân cũng đòi hỏi các phương pháp phân tích phức tạp như nhiễu xạ tia X đơn tinh thể. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện tổng hợp để thu được phức chất đa nhân có cấu trúc xác định.

2.2. Vấn Đề Ổn Định Của Phức Chất Trong Dung Dịch

Độ bền phức chất trong dung dịch là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ứng dụng của chúng. Các phức chất có thể bị phân hủy hoặc thay đổi cấu trúc trong dung dịch do tác động của các yếu tố như pH, nhiệt độ, và sự có mặt của các ion khác. Việc nghiên cứu độ bền phức chất đòi hỏi các phương pháp phân tích động học và nhiệt động học. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá độ bền phức chất của các phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit trong các điều kiện khác nhau.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Phức Chất Hỗn Hợp Phối Tử Hiệu Quả

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp dung dịch để điều chế phức chất hỗn hợp phối tử axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit của Sm, Eu, Gd. Các muối clorua của NTĐH được sử dụng làm tiền chất, và các phối tử được thêm vào dung dịch theo tỷ lệ thích hợp. pH của dung dịch được điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình tạo phức. Các phức chất được kết tủa, lọc rửa, và sấy khô để thu được sản phẩm tinh khiết. Các phương pháp phân tích như phổ IR, UV-Vis, và phân tích nhiệt được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của các phức chất.

3.1. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Phản Ứng Tạo Phức Chất

Việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng là rất quan trọng để thu được phức chất có hiệu suất cao và độ tinh khiết cao. Các yếu tố như tỷ lệ phối tử, pH, nhiệt độ, và thời gian phản ứng cần được điều chỉnh để đạt được kết quả tốt nhất. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thiết kế thực nghiệm để xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit.

3.2. Sử Dụng Phổ IR Để Xác Định Cấu Trúc Phức Chất

Phổ IR phức chất là một công cụ mạnh mẽ để xác định cấu trúc của các phức chất. Các dao động đặc trưng của các nhóm chức trong phối tử và ion kim loại có thể được sử dụng để xác định sự phối trí của phối tử với ion kim loại. Nghiên cứu này sử dụng phổ IR phức chất để xác định sự phối trí của axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit với các ion Sm, Eu, Gd.

IV. Phân Tích Tính Chất Quang Của Phức Chất Đất Hiếm Mới

Một trong những tính chất quan trọng của phức chất đất hiếm là khả năng phát quang. Các ion đất hiếm có các mức năng lượng đặc trưng, và khi được kích thích, chúng có thể phát ra ánh sáng ở các bước sóng cụ thể. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích tính chất quang của phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit của Sm, Eu, Gd. Phổ phát xạ huỳnh quang được sử dụng để xác định các bước sóng phát xạ và cường độ phát xạ của các phức chất.

4.1. Nghiên Cứu Phổ UV Vis Của Phức Chất Hỗn Hợp

Phổ UV-Vis phức chất cung cấp thông tin về sự hấp thụ ánh sáng của các phức chất. Các đỉnh hấp thụ có thể được sử dụng để xác định các chuyển dời electron trong phức chất và để đánh giá nồng độ của phức chất trong dung dịch. Nghiên cứu này sử dụng phổ UV-Vis phức chất để nghiên cứu sự hấp thụ ánh sáng của phức chất hỗn hợp axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit.

4.2. Đánh Giá Hoạt Tính Phát Huỳnh Quang Của Phức Chất

Hoạt tính sinh học phức chất là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực y học. Các phức chất có thể có hoạt tính kháng khuẩn, kháng ung thư, hoặc có thể được sử dụng làm chất đánh dấu huỳnh quang trong các xét nghiệm sinh học. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hoạt tính sinh học phức chất của các phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phức Chất Axetylsalixylat Trong Y Học

Ứng dụng phức chất axetylsalixylat trong y học rất đa dạng. Aspirin, một dẫn xuất của axetylsalixylat, được sử dụng rộng rãi làm thuốc giảm đau, hạ sốt, và chống viêm. Các phức chất của axetylsalixylat với các kim loại khác có thể có hoạt tính sinh học cao hơn so với aspirin. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá các ứng dụng phức chất tiềm năng của phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit trong y học.

5.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Xúc Tác Của Phức Chất Mới

Ứng dụng xúc tác của các phức chất kim loại là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong hóa học. Các phức chất có thể được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ và vô cơ, giúp tăng tốc độ phản ứng và giảm năng lượng hoạt hóa. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ứng dụng xúc tác của phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit trong các phản ứng khác nhau.

5.2. Ứng Dụng Phức Chất Trong Nông Nghiệp Bền Vững

Ứng dụng phức chất trong nông nghiệp có thể giúp cải thiện năng suất cây trồng và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Các phức chất có thể được sử dụng làm phân bón vi lượng, giúp cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá ứng dụng phức chất tiềm năng của phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit trong nông nghiệp.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Phức Chất Tương Lai

Nghiên cứu này đã tổng hợp và nghiên cứu tính chất phức chất của phức chất hỗn hợp phối tử axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit của Sm, Eu, Gd. Các kết quả thu được cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc và tính chất của các phức chất mới. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hình thành và hoạt tính sinh học phức chất, cũng như khám phá các ứng dụng phức chất tiềm năng trong y học, công nghệ vật liệu, và nông nghiệp.

6.1. Nghiên Cứu Cơ Chế Hình Thành Phức Chất Chi Tiết

Cơ chế hình thành phức chất là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng để hiểu rõ quá trình tạo phức và để tối ưu hóa điều kiện tổng hợp. Nghiên cứu này đề xuất việc sử dụng các phương pháp phân tích động học và nhiệt động học để nghiên cứu cơ chế hình thành phức chất của phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit.

6.2. Phát Triển Vật Liệu Phát Quang Từ Phức Chất Đất Hiếm

Tính chất quang của phức chất đất hiếm là một lĩnh vực nghiên cứu đầy tiềm năng. Nghiên cứu này đề xuất việc phát triển các vật liệu phát quang từ phức chất axetylsalixylat và 2,2’-dipyridin N,N’-dioxit, có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử và cảm biến.