Luận văn thạc sĩ hóa lý thuyết và hóa lý nghiên cứu tổng hợp thức ln glutamate ln la3 nd3 từ quặng monazite bình định ứng dụng làm phân bón cho cây dược liệu

Luận văn nghiên cứu tổng hợp phức Ln-Glutamate từ quặng Monazite Bình Định (Ln=La3+, Nd3+), ứng dụng làm phân bón cho cây dược liệu. Hóa lý thuyết và hóa lý.

• Tác giả: Trương Đoàn Thuật
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Liễu
• Trường học: Trường Đại học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Hóa lí thuyết và hóa lí
• Đề tài: Nghiên cứu Tổng hợp Phức Ln – Glutamate (Ln= La3+, Nd3+) Từ Quặng Monazite Bình Định Ứng Dụng Làm Phân Bón Cho Cây Dược Liệu
• Loại tài liệu: Luận văn
• Địa điểm: Quy Nhơn

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• Lý do chọn đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Nghiên cứu lý thuyết
• Nghiên cứu thực nghiệm
• Nội dung nghiên cứu
• Cấu trúc của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
• 1.1. Tổng quan về đất hiếm và phức chất đất hiếm
• 1.1.1. Các nguyên tố đất hiếm
• 1.1.1.1. Khái niệm về các nguyên tố đất hiếm
• 1.1.1.2. Phân loại các nguyên tố đất hiếm và các tính vật lý, hóa học
• 1.1.2. Nguyên tố đất hiếm La và Nd
• 1.1.2.1. Nguyên tố đất hiếm Lantan
• 1.1.2.2. Nguyên tố đất hiếm Neodymium
• 1.1.3. Phức chất đất hiếm
• 1.1.3.1. Giới thiệu chung về phức chất đất hiếm
• 1.1.3.2. Một số hợp chất của các nguyên tố đất hiếm
• 1.1.3.2.1. Hiđroxit đất hiếm
• 1.1.3.2.2. Oxalat của nguyên tố đất hiếm
• 1.2. Trữ lượng đất hiếm trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Các nguồn cung cấp nguyên tố đất hiếm ở các nước trên thế giới
• 1.2.2. Quặng đất hiếm ở Việt Nam
• 1.2.2.1. Tổng quan về khoáng vật monazite
• 1.2.2.2. Đất hiếm trong monazite mỏ Nam Đề Gi
• 1.3. Lĩnh vực ứng dụng của phức chất đất hiếm
• 1.3.1. Ứng dụng các nguyên tố đất hiếm đối với nông nghiệp
• 1.3.2. Ứng dụng của các nguyên tố đất hiếm đối với các ngành kỹ thuật – Công nghệ cao
• 1.3.2.1. Xúc tác khí thải ô tô
• 1.3.2.2. Xúc tác crăckinh dầu mỏ
• 1.3.2.3. Khử màu cũng như tạo màu trong các vật liệu thủy tinh
• 1.3.2.4. Vật liệu gốm
• 1.3.2.5. Vật liệu từ
• 1.3.2.6. Vật liệu phát quang
• 1.4. Giới thiệu về cây Bảy lá một hoa
• 1.5. Sơ lược về Natri glutamat
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu phức chất
• 2.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.1.2. Phương pháp phân tích nhiệt
• 2.1.3. Phương pháp phổ khối
• 2.2. Thiết bị và dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Sử dụng phương pháp thủy luyện bằng axit sunphuric để nghiên cứu quá trình thu nhận tổng oxit các NTĐH từ monazite mỏ Nam Đề Gi
• 2.3.2. Sử dụng phương pháp thủy luyện vi sóng với H2SO4 để nghiên cứu quá trình thu nhận tổng oxit các NTĐH
• 2.3.2.1. Phương pháp vi sóng để thực hiện các phản ứng hóa học
• 2.3.2.2. Sử dụng phương pháp thủy luyện vi sóng với axit H2SO4 để nghiên cứu quá trình thu nhận tổng oxit các NTĐH từ monazite mỏ Nam Đề Gi
• 2.3.2.3. Tiến hành thí nghiệm
• 2.3.2.4. Sử dụng phương pháp thủy luyện bằng H2SO4 để nghiên cứu quá trình thu nhận tổng oxit các NTĐH từ monazite mỏ Nam Đề Gi
• 2.3.3. Tổng hợp phức Ln – Glutamate (Ln= La3+, Nd3+)
• 2.3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hệ vật liệu đến khả năng sinh trưởng của cây Bảy lá một hoa
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ phân hủy tinh quặng monazite bằng phương pháp axit sunphuric
• 3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
• 3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ quặng và axit
• 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ các axit đến hiệu suất thu hồi tổng oxit đất hiếm
• 3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt quặng đến hiệu suất thu hồi tổng oxit NTĐH
• 3.1.6. Nghiên cứu quy trình giải chiết La và Nd
• 3.1.7. Tách Lantan (III) ra khỏi Neodium (III) bằng tác nhân chiết axit naphthenic
• 3.2. Nghiên cứu điều kiện tối ưu tổng hợp phức chất Nd-glutamate
• 3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit glutamic đến hiệu suất kết tinh của phức chất Nd-glutamate
• 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất tổng hợp phức chất Nd-glutamate
• 3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ mol giữa Neodymium và axit glutamic đến hiệu suất kết tinh phức chất Nd-glutamate
• 3.3. Nghiên cứu điều kiện tối ưu tổng hợp một số phức chất La-glutamate
• 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit glutamic đến hiệu suất kết tinh của phức chất La-glutamate
• 3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi phức chất La-glutamate
• 3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ mol La/axit glutamic đến hiệu suất kết tinh phức chất La-glutamate
• 3.4. Xác định thành phần của phức chất Nd – Glutamate
• 3.4.1. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích thành phần và phổ khối lượng phức chất Nd – Glutamate
• 3.4.2. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt
• 3.4.3. Nghiên cứu phức chất bằng phổ hồng ngoại
• 3.5. Xác định thành phần của phức chất La – Glutamate
• 3.5.1. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích thành phần và phổ khối lượng phức chất La– Glutamate
• 3.5.2. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt
• 3.5.3. Nghiên cứu phức chất bằng phổ hồng ngoại
• 3.6. Nghiên cứu sử dụng hệ phức La(HGlu)3.3H2O làm phân bón cho cây Bảy lá một hoa
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Phức La Nd Glutamate Dược Liệu 58 ký tự

Bài viết này sẽ trình bày tổng quan về nghiên cứu tổng hợp phức La/Nd-Glutamate từ quặng Monazite, một hướng đi đầy tiềm năng trong việc cung cấp phân bón cho dược liệu. Chúng ta sẽ khám phá tầm quan trọng của việc tận dụng nguồn tài nguyên quặng Monazite sẵn có, đồng thời đánh giá hiệu quả phân bón của phức chất mới này đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây dược liệu. Theo nghiên cứu từ Trương Đoàn Thuật, việc ứng dụng nguyên tố đất hiếm làm phân bón đã được quan tâm trong thời gian gần đây ở Việt Nam. Bài viết đi sâu vào quy trình tổng hợp phức La/Nd-Glutamate và những lợi ích vượt trội mà nó mang lại so với các loại phân bón truyền thống. Đặc biệt, sẽ xem xét ứng dụng thực tiễn trên cây dược liệu, mang lại giá trị kinh tế cao. Hiểu rõ hơn về vấn đề này, đồng thời mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực ứng dụng nông nghiệp.

1.1. Giới thiệu về quặng Monazite và thành phần 49 ký tự

Quặng Monazite là một nguồn tài nguyên đất hiếm quan trọng, chứa nhiều nguyên tố La (Lanthanum) và Nd (Neodymium). Việc tận dụng quặng Monazite không chỉ giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung đất hiếm nhập khẩu mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách xử lý các chất thải công nghiệp. Thành phần chính của quặng Monazite bao gồm các phosphate của nguyên tố đất hiếm như cerium, lanthanum, neodymium và thorium. Phân tích thành phần quặng Monazite là bước quan trọng để xác định hàm lượng La (Lanthanum) và Nd (Neodymium), từ đó điều chỉnh quy trình chiết tách và tổng hợp phức La/Nd-Glutamate một cách hiệu quả nhất.

1.2. Vai trò của phức La Nd Glutamate với dược liệu 50 ký tự

Phức La/Nd-Glutamate có vai trò quan trọng trong việc cung cấp các nguyên tố đất hiếm cần thiết cho sự phát triển của dược liệu. Các nguyên tố đất hiếm này có khả năng kích thích quá trình quang hợp, tăng cường khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng và cải thiện sức đề kháng của cây dược liệu đối với các tác nhân gây bệnh. Sử dụng phân bón cho dược liệu từ phức La/Nd-Glutamate giúp tăng năng suất, cải thiện chất lượng dược tính và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Theo Trương Đoàn Thuật, bón phân đất hiếm cho thấy hiệu quả rõ rệt, năng suất tăng so với khi không sử dụng.

II. Thách Thức Trong Tổng Hợp Phức La Nd Glutamate 57 ký tự

Mặc dù tiềm năng ứng dụng rất lớn, quá trình tổng hợp phức La/Nd-Glutamate từ quặng Monazite đối mặt với nhiều thách thức. Việc chiết tách La (Lanthanum) và Nd (Neodymium) từ quặng Monazite đòi hỏi quy trình phức tạp và sử dụng các hóa chất có thể gây ảnh hưởng đến môi trường. Chi phí sản xuất cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét để đảm bảo tính khả thi về mặt kinh tế của quy trình này. Trương Đoàn Thuật đã chỉ ra rằng mặc dù các NTĐH đóng vai trò quan trọng đối với quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật. Ngoài ra, việc đảm bảo độ an toàn của phân bón đối với cây trồng và người sử dụng cũng là một ưu tiên hàng đầu. Cần có những nghiên cứu sâu rộng về tính chất của phức La/Nd-Glutamate và ảnh hưởng của nó đến hệ sinh thái.

2.1. Vấn đề chiết tách La Nd từ quặng Monazite 51 ký tự

Việc chiết tách La/Nd từ Monazite là một quá trình phức tạp, đòi hỏi phải sử dụng các phương pháp hóa học và vật lý phù hợp. Các phương pháp chiết tách truyền thống thường sử dụng các axit mạnh hoặc kiềm để hòa tan quặng Monazite, sau đó tách La (Lanthanum) và Nd (Neodymium) bằng phương pháp trao đổi ion hoặc chiết dung môi. Quá trình này có thể tạo ra các chất thải độc hại và đòi hỏi chi phí đầu tư lớn. Cần có những nghiên cứu để tìm ra các phương pháp chiết tách hiệu quả hơn, thân thiện với môi trường và có chi phí hợp lý.

2.2. Đảm bảo độ an toàn của phức La Nd Glutamate 48 ký tự

Để đảm bảo độ an toàn của phân bón, cần phải tiến hành các nghiên cứu đánh giá tác động của phức La/Nd-Glutamate đến môi trường và sức khỏe con người. Cần xác định nồng độ tối ưu của phức La/Nd-Glutamate trong phân bón để đạt được hiệu quả cao nhất mà không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào. Ngoài ra, cần kiểm soát chặt chẽ quy trình sản xuất để đảm bảo phức La/Nd-Glutamate không chứa các tạp chất độc hại.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Phức La Nd Glutamate Hiệu Quả 56 ký tự

Nghiên cứu này tập trung vào phương pháp tổng hợp phức La/Nd-Glutamate từ quặng Monazite bằng quy trình thủy luyện. Đầu tiên, quặng Monazite được xử lý bằng axit sulfuric để hòa tan các nguyên tố đất hiếm. Sau đó, La (Lanthanum) và Nd (Neodymium) được chiết tách và kết hợp với Glutamate để tạo thành phức La/Nd-Glutamate. Quy trình này được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao, giảm thiểu chất thải và đảm bảo độ an toàn của phân bón. Cụ thể hơn, bài viết đi sâu vào quy trình tổng hợp và những cải tiến so với phương pháp truyền thống.

3.1. Sử dụng phương pháp thủy luyện tối ưu hóa 52 ký tự

Phương pháp thủy luyện là một quy trình chiết tách kim loại sử dụng dung dịch nước để hòa tan các kim loại mong muốn từ quặng. Trong trường hợp quặng Monazite, phương pháp thủy luyện có thể sử dụng axit sulfuric để hòa tan La (Lanthanum) và Nd (Neodymium). Ưu điểm của phương pháp này là có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu phát thải khí độc hại. Tuy nhiên, cần tối ưu hóa các yếu tố như nồng độ axit, nhiệt độ và thời gian phản ứng để đạt được hiệu suất cao nhất.

3.2. Chiết tách La Nd bằng phương pháp chọn lọc 50 ký tự

Sau khi hòa tan quặng Monazite, cần phải chiết tách La (Lanthanum) và Nd (Neodymium) từ dung dịch. Có nhiều phương pháp chiết tách khác nhau, bao gồm trao đổi ion, chiết dung môi và kết tủa chọn lọc. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào thành phần của dung dịch và yêu cầu về độ tinh khiết của sản phẩm. Việc lựa chọn phương pháp chiết tách phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và chi phí sản xuất.

IV. Ứng Dụng Phức La Nd Glutamate Phân Bón Cho Dược Liệu 55 ký tự

Phức chất La/Nd-Glutamate được ứng dụng làm phân bón cho dược liệu, đặc biệt là cây Bảy lá một hoa. Nghiên cứu cho thấy phân bón này giúp tăng cường sự phát triển của rễ, cải thiện khả năng hấp thụ dinh dưỡng và tăng năng suất dược liệu. Việc sử dụng phân bón cho dược liệu từ phức La/Nd-Glutamate không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học. Theo Trương Đoàn Thuật, việc chế tạo phân bón phức đất hiếm-hữu cơ sẽ đem lại năng suất sinh học cho cây trồng và hƣớng đến sự phát triển bền vững. Cần có thêm những nghiên cứu sâu rộng về ảnh hưởng đến sinh trưởng dược liệu.

4.1. Tác động của phân bón đến cây Bảy lá một hoa 51 ký tự

Nghiên cứu cho thấy phân bón chứa phức La/Nd-Glutamate có tác động tích cực đến sự phát triển của cây Bảy lá một hoa. Cụ thể, phân bón này giúp tăng chiều cao cây, số lượng lá và trọng lượng rễ. Ngoài ra, phân bón còn giúp cải thiện hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây, từ đó nâng cao giá trị dược liệu. Cần có thêm những nghiên cứu để xác định nồng độ tối ưu của phân bón để đạt được hiệu quả cao nhất.

4.2. So sánh với phân bón hóa học truyền thống 54 ký tự

Phân bón chứa phức La/Nd-Glutamate có nhiều ưu điểm so với phân bón hóa học truyền thống. Thứ nhất, phân bón này cung cấp các nguyên tố đất hiếm cần thiết cho sự phát triển của cây, trong khi phân bón hóa học chỉ cung cấp các nguyên tố đa lượng như nitơ, photpho và kali. Thứ hai, phân bón chứa phức La/Nd-Glutamate có khả năng giải phóng dinh dưỡng chậm, giúp cây hấp thụ dinh dưỡng một cách từ từ và liên tục, giảm thiểu sự thất thoát dinh dưỡng.Thứ ba, phân bón chứa phức La/Nd-Glutamate ít gây ô nhiễm môi trường hơn phân bón hóa học.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Hiệu Quả Phân Bón La Nd Glutamate 59 ký tự

Kết quả nghiên cứu cho thấy phức La/Nd-Glutamate là một loại phân bón tiềm năng cho dược liệu. Việc sử dụng phân bón này giúp tăng năng suất và cải thiện chất lượng cây trồng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng phức La/Nd-Glutamate có thể được sản xuất từ quặng Monazite với chi phí sản xuất hợp lý. Theo kết quả thu đƣợc của nhóm nghiên cứu Trương Đoàn Thuật về việc chế tạo phân bón đất hiếm, đồng thời bƣớc đầu thử nghiệm trên một số loại cây trồng nhƣ cam, ớt, bơ,… cho thấy miền Trung và Tây Nguyên có hiệu quả rõ rệt. Cần có những nghiên cứu tiếp theo để tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của phức La/Nd-Glutamate trong nông nghiệp.

5.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế và môi trường 53 ký tự

Việc sử dụng phức La/Nd-Glutamate làm phân bón mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường. Về mặt kinh tế, phân bón này giúp tăng năng suất cây trồng, từ đó tăng thu nhập cho người nông dân. Về mặt môi trường, phân bón này giúp giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất và nước. Tuy nhiên, cần có những đánh giá chi tiết hơn về hiệu quả kinh tế và môi trường của quy trình sản xuất và sử dụng phức La/Nd-Glutamate.

5.2. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động 52 ký tự

Để hiểu rõ hơn về tác động của phức La/Nd-Glutamate đến cây trồng, cần có những nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động của các nguyên tố đất hiếm đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. Cần xác định các gen và protein liên quan đến quá trình hấp thụ và vận chuyển các nguyên tố đất hiếm trong cây. Việc hiểu rõ cơ chế tác động sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng phức La/Nd-Glutamate và phát triển các loại phân bón hiệu quả hơn.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu Phức La Nd Glutamate Từ Monazite 54 ký tự

Nghiên cứu về tổng hợp phức La/Nd-Glutamate từ quặng Monazite mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn trong việc phát triển các loại phân bón mới, thân thiện với môi trường và có hiệu quả cao. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp, giảm thiểu chi phí sản xuất và mở rộng ứng dụng của phức La/Nd-Glutamate cho nhiều loại cây trồng khác nhau. Trương Đoàn Thuật đề xuất đề tài nhằm tạo ra một hệ phân bón có hoạt t nh vƣợt trội giúp tăng năng suất và chất lƣợng cây trồng, góp phần phát triển bền vững cây dƣợc liệu vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và người nông dân là rất quan trọng để đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn.

6.1. Phát triển quy trình sản xuất quy mô công nghiệp 55 ký tự

Để đưa phức La/Nd-Glutamate vào sử dụng rộng rãi, cần phát triển quy trình sản xuất quy mô công nghiệp. Quy trình sản xuất này cần đảm bảo tính ổn định, hiệu quả và chi phí sản xuất hợp lý. Cần có sự đầu tư vào các thiết bị và công nghệ hiện đại để đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tác động đến môi trường. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học và doanh nghiệp là rất quan trọng để phát triển quy trình sản xuất phù hợp.

6.2. Mở rộng ứng dụng cho các loại cây trồng khác 54 ký tự

Ngoài cây Bảy lá một hoa, cần mở rộng ứng dụng của phức La/Nd-Glutamate cho nhiều loại cây trồng khác, đặc biệt là các loại cây có giá trị kinh tế cao như cây ăn quả, cây công nghiệp và rau màu. Cần tiến hành các nghiên cứu đánh giá hiệu quả phân bón của phức La/Nd-Glutamate trên các loại cây trồng khác nhau và điều chỉnh công thức phân bón cho phù hợp với từng loại cây. Việc mở rộng ứng dụng sẽ giúp tăng giá trị kinh tế của phức La/Nd-Glutamate và góp phần vào sự phát triển của ngành nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên khoáng sản đất hiếm phong phú với trữ lượng ước tính hàng triệu tấn, phân bố tập trung tại các mỏ vùng Tây Bắc và dải sa khoáng ven biển miền Trung kéo dài từ Quảng Ninh đến Bình Thuận. Riêng tại khu vực Nam Đề Gi thuộc tỉnh Bình Định, hàm lượng khoáng vật nặng đạt tới 93,30% ilmenit, 3,30% zircon và 1,00% monazite, trong đó tinh quặng monazite chứa hàm lượng tổng oxit đất hiếm (REO) lên đến 58,70%. Tuy nhiên, việc khai thác sa khoáng trong nước thời gian qua chủ yếu dừng lại ở dạng xuất thô hoặc tuyển rửa cơ bản, chưa phát huy được giá trị gia tăng của các nguyên tố nhóm lantanit như Lantan (La) chiếm 18,10% và Neodym (Nd) chiếm 20,00% tổng oxit.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là xây dựng quy trình công nghệ thủy luyện quặng monazite Bình Định, phân chia chọn lọc các ion kim loại La3+ và Nd3+, từ đó tổng hợp thành công phức chất hữu cơ Ln - Glutamate (Ln = La3+, Nd3+) định hướng ứng dụng làm phân bón vi lượng chuyên dụng. Mục tiêu cụ thể là làm chủ quy trình phân hủy quặng bằng axit sunphuric, tối ưu hóa các thông số phản ứng tạo phức và đánh giá hoạt tính sinh học của chế phẩm đối với khả năng sinh trưởng của cây Bảy lá một hoa (Paris polyphylla).

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Quy Nhơn và các khu vực trồng thử nghiệm tại tỉnh Bình Định. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc nâng cao giá trị tài nguyên nội địa, tạo ra dòng phân bón thế hệ mới giúp tăng khả năng hấp thụ N, P, K của thực vật thêm 8,5% đến 16,4%, kích thích tổng hợp diệp lục và nâng cao năng suất sinh khối từ 10% đến 15% cho các loài dược liệu quý có giá trị kinh tế cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng hóa học phối trí của các nguyên tố đất hiếm và lý thuyết dinh dưỡng khoáng vi lượng thực vật. Các nguyên tố lantanit có số hiệu nguyên tử từ 57 đến 71 sở hữu cấu hình electron phân lớp 4f đặc trưng, mức oxy hóa bền vững +3 và bán kính ion giảm dần do hiện tượng co lantanit. Do các orbital 4f bị che chắn mạnh bởi các lớp electron ngoài cùng (5s2 5p6), liên kết phối trí giữa ion Ln3+ và các phối tử mang bản chất tĩnh điện ion chiếm ưu thế, cho phép hình thành số phối trí linh hoạt từ 6 đến 12.

Phối tử axit L-glutamic (axit amin tự nhiên) chứa hai nhóm carboxyl (-COOH) và một nhóm amino (-NH2), tạo ra khả năng phối trí đa càng (chelat) bền vững với các ion La3+ và Nd3+ nhờ hiệu ứng tăng entropy khi tạo vòng càng. Khung lý thuyết này kết hợp chặt chẽ với cơ chế sinh học phân tử: các ion đất hiếm dạng phức chelat hữu cơ thâm nhập nhanh qua màng tế bào thực vật, đóng vai trò đồng yếu tố kích hoạt enzyme chuyển hóa protein, tăng cường chu trình quang hợp và kích thích sự kéo dài của tế bào mô phân sinh rễ và thân.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm sử dụng mẫu tinh quặng monazite tuyển từ sa khoáng Nam Đề Gi với cỡ hạt kiểm soát trong dải 0,10 mm đến 0,25 mm. Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nghiêm ngặt quy trình lấy mẫu quặng đại diện theo tiêu chuẩn ngành, bảo đảm tính đồng nhất về thành phần khoáng vật học. Nghiên cứu thực hiện phân hủy quặng bằng phương pháp thủy luyện axit sunphuric đậm đặc kết hợp gia nhiệt tự động và bức xạ vi sóng, sau đó tách chiết chọn lọc La3+ và Nd3+ bằng dung môi axit naphthenic (NAP) nồng độ 0,6 M được amoni hóa 90%.

Các phức chất tổng hợp được xác định cấu trúc và đặc trưng hóa thông qua hệ thống phân tích hóa lý hiện đại:

• Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) trong dải sóng 400 - 4000 cm-1 nhằm nhận diện sự dịch chuyển của các vân dao động carboxylate và liên kết Ln-O, Ln-N tại vùng tần số 300 - 600 cm-1.
• Phân tích nhiệt đồng thời (TG/DTA) từ nhiệt độ phòng đến 900 °C để khảo sát độ bền nhiệt và xác định số phân tử nước kết tinh.
• Phương pháp phổ khối lượng (MS) và phổ huỳnh quang tia X (XRF) để kiểm chứng khối lượng phân tử và độ tinh khiết hóa học đạt trên 98,0%.

Thử nghiệm nông học trên cây Bảy lá một hoa được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với các công thức bón đối chứng (ĐC) và công thức bổ sung phức La-Glutamate (ĐH1-La), Nd-Glutamate (ĐH2-Nd) theo đúng quy chuẩn khảo nghiệm của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập thành công hệ thống thông số công nghệ tối ưu cho toàn bộ chu trình từ chế biến khoáng sản đến tổng hợp phân bón vi lượng:

• Quá trình phân hủy quặng monazite bằng H2SO4 đạt hiệu suất thu hồi tổng oxit đất hiếm trên 88,5% khi vận hành ở nhiệt độ 220 - 240 °C trong thời gian 3,5 giờ với tỷ lệ khối lượng axit/quặng là 2,5:1.
• Quá trình chiết tách bằng dung môi NAP 0,6 M (amoni hóa 90%) cho phép phân chia triệt để phân nhóm nhẹ, tách riêng La3+ và Nd3+ với hệ số phân chia cao, tạo nguồn nguyên liệu oxit sạch đạt độ tinh khiết trên 98,5%.
• Tổng hợp thành công phức chất rắn Nd-Glutamate và La-Glutamate với hiệu suất kết tinh đạt từ 78,6% đến 84,2% ở điều kiện tỷ lệ mol Ln:axit glutamic là 1:3, nồng độ phối tử 0,15 M và thời gian phản ứng 120 phút. Phân tích nhiệt và phổ khối khẳng định công thức phức chất tạo thành là La(HGlu)3.3H2O và Nd(HGlu)3.3H2O.
• Kết quả thử nghiệm sinh học cho thấy chế phẩm La(HGlu)3.3H2O làm tăng chiều cao thân chính của cây Bảy lá một hoa từ 18,3% đến 24,6% so với mẫu đối chứng không xử lý sau chu kỳ theo dõi 60 ngày.

Thảo luận kết quả

Các số liệu thực nghiệm thu được có thể được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ đường biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi oxit đất hiếm theo nhiệt độ và tỷ lệ axit, cùng biểu đồ cột so sánh tốc độ tăng trưởng chiều cao thân cây giữa các công thức đối chứng và bón phức đất hiếm.

Nguyên nhân tạo phức hiệu quả được giải thích do ion La3+ (bán kính 0,104 nm) và Nd3+ (bán kính 0,099 nm) có mật độ điện tích phù hợp để tương tác phối trí đồng thời với nguyên tử oxy của nhóm carboxylate (-COO-) và nguyên tử nitơ của nhóm amino (-NH2), tạo nên cấu trúc vòng càng 5 cạnh bền vững. So với các dạng muối vô cơ đơn thuần như Ln(NO3)3 hay LnCl3, phức Ln-Glutamate không bị kết tủa trong dịch bào và dịch đất ở dải pH sinh lý (5,5 - 6,8), giúp cây hấp thu dinh dưỡng một cách an toàn mà không gây cháy lá hoặc ngộ độc rễ. Sự gia tăng hàm lượng diệp lục và sinh khối của cây Bảy lá một hoa là minh chứng cho thấy các ion lantanit đã tham gia thúc đẩy quá trình phosphoryl hóa quang hợp và hỗ trợ vận chuyển đường nội bào.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp mang tính khả thi cao nhằm ứng dụng công nghệ vào thực tiễn sản xuất:

• Chuẩn hóa quy trình công nghệ chế biến quặng monazite quy mô pilot: Các viện nghiên cứu và Trường Đại học Quy Nhơn cần hoàn thiện thiết kế dây chuyền thủy luyện khép kín công suất 50 - 100 kg/mẻ trong vòng 12 tháng tới, nâng tỷ lệ thu hồi tổng REO đạt đích 90,0% và tái sinh trên 80,0% lượng dung môi hữu cơ.
• Mở rộng khảo nghiệm đồng ruộng và tối ưu hóa liều lượng phân bón: Sở Khoa học & Công nghệ phối hợp cùng các Hợp tác xã dược liệu triển khai thử nghiệm phun qua lá nồng độ 50 - 100 ppm cho cây Bảy lá một hoa tại các vùng trồng chuyên canh Hà Giang, Lào Cai và Lâm Đồng, đặt mục tiêu tăng năng suất củ thương phẩm từ 15% đến 20% trong giai đoạn 2024 - 2026.
• Đăng ký công nhận lưu hành phân bón vi lượng thế hệ mới: Nhóm tác giả cần hoàn thiện hồ sơ khảo nghiệm chất lượng theo đúng quy định tại Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT và TCVN liên quan, hoàn thành đăng ký tiêu chuẩn cơ sở trong thời gian 9 tháng để sớm thương mại hóa sản phẩm.
• Tích hợp kiểm soát an toàn phóng xạ và bảo vệ môi trường: Doanh nghiệp khai thác sa khoáng tại Bình Định cần áp dụng quy trình xử lý tách triệt để Thori (ThO2 chiếm khoảng 5,0%) và Urani trong bã thải quặng, kiểm soát mức độ hoạt xạ môi trường dưới ngưỡng 0,5 mSv/năm theo tiêu chuẩn an toàn bức xạ quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và ứng dụng sâu rộng, là nguồn tài liệu hữu ích cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Cán bộ nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Hóa lý thuyết, Hóa vô cơ và Khoa học vật liệu: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về cơ chế tạo phức kim loại chuyển tiếp họ f, kỹ thuật phân tích cấu trúc phức chất (FTIR, TGA, MS) và công nghệ chiết lỏng - lỏng phân chia các nguyên tố đất hiếm.
• Doanh nghiệp sản xuất phân bón và hóa chất nông nghiệp: Nắm bắt bí quyết công nghệ sản xuất phân bón vi lượng hữu cơ - khoáng hoạt tính cao từ nguồn sa khoáng sẵn có, tạo lợi thế cạnh tranh về giá thành so với phân bón nhập khẩu.
• Nhà quản lý, chuyên gia bảo tồn và phát triển cây dược liệu quý: Ứng dụng chế phẩm dinh dưỡng đất hiếm nhằm rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của cây Bảy lá một hoa (Paris polyphylla) - loài thực vật nằm trong Sách Đỏ đang đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng do khai thác quá mức.
• Cơ quan quản lý khoáng sản và hoạch định chính sách: Có thêm luận cứ khoa học để xây dựng chiến lược chế biến sâu nguồn sa khoáng titan - monazite ven biển miền Trung, hướng tới phát triển kinh tế tuần hoàn và bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Quặng monazite Bình Định có ưu điểm gì trong chế tạo phân bón đất hiếm? Monazite Nam Đề Gi chứa hàm lượng REO cao tới 58,70%, rất giàu các nguyên tố nhóm nhẹ như CeO2 (48,20%), La2O3 (18,10%) và Nd2O3 (20,00%). Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào, chi phí khai thác thấp từ bã thải tuyển sa khoáng ilmenit, giúp hạ giá thành sản xuất phân bón đáng kể.

Vì sao phức chất Ln-Glutamate lại vượt trội hơn muối đất hiếm vô cơ thông thường? Muối vô cơ dễ bị thủy phân tạo kết tủa hydroxide ở pH trung tính hoặc liên kết chặt với khoáng sét trong đất làm cây khó hấp thu. Phức chelat Ln-Glutamate có độ tan tốt, bền nhiệt tới hơn 200 °C và vận chuyển dinh dưỡng dễ dàng qua cutin lá vào tế bào chất.

Chế phẩm La-Glutamate tác động như thế nào đến cây Bảy lá một hoa? Chế phẩm kích thích phân chia tế bào mô phân sinh, tăng cường sinh tổng hợp chlorophyll từ 10% đến 20%, giúp thân cây vươn cao nhanh hơn 18,3% đến 24,6% và củng cố hệ thống rễ củ tích lũy hoạt chất saponin đặc hữu của dược liệu.

Việc sử dụng phân bón đất hiếm có gây tích lũy độc hại trong nông sản không? Khi sử dụng đúng liều lượng khuyến nghị ở mức vi lượng (từ 50 đến 150 mg/L), các nguyên tố đất hiếm kích thích sinh trưởng mà không gây tích lũy độc hại. Các quy trình rửa giải và tinh chế đã loại bỏ triệt để tạp chất phóng xạ thori trước khi phối trộn phân bón.

Dung môi nào được sử dụng để tách riêng Lantan và Neodym trong luận văn? Tác giả sử dụng axit naphthenic (NAP) nồng độ 0,6 M được amoni hóa 90% trong môi trường dung môi hữu cơ. Hệ chiết này tạo ra sự khác biệt rõ rệt về hệ số phân bố giữa ion La3+ và Nd3+, cho phép tách chọn lọc đạt độ sạch trên 98,5%.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện thành phần tinh quặng monazite Nam Đề Gi (Bình Định) với hàm lượng tổng REO đạt 58,70%, khẳng định tiềm năng to lớn của sa khoáng ven biển miền Trung.
• Xác lập thành công quy trình thủy luyện bằng axit sunphuric phân hủy quặng đạt hiệu suất thu hồi trên 88,5% và chiết tách chọn lọc La3+, Nd3+ bằng dung môi axit naphthenic.
• Tổng hợp và đặc trưng hóa đầy đủ hai phức chất tinh khiết La(HGlu)3.3H2O và Nd(HGlu)3.3H2O với hiệu suất kết tinh đạt tới 84,2%.
• Chứng minh hiệu lực nông học rõ rệt của chế phẩm La-Glutamate, giúp tăng chiều cao thân cây Bảy lá một hoa lên 24,6% và kích hoạt khả năng hấp thu khoáng chất của cây trồng.
• Đóng góp giải pháp khoa học công nghệ thiết thực kết nối giữa khai thác khoáng sản bền vững và nông nghiệp công nghệ cao.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung hoàn thiện thử nghiệm diện rộng và nâng cấp quy mô sản xuất thử nghiệm trong 12 - 24 tháng tới. Quý đối tác, viện nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm có thể tiếp cận toàn văn công trình để cùng hợp tác chuyển giao công nghệ, mở rộng ứng dụng phân bón đất hiếm cho các vùng trồng dược liệu trọng điểm trên toàn quốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chƣơng 1. Tổng quan lý thuyết Chƣơng 2. Phƣơng pháp thực nghiệm Chƣơng 3. Kết quả và thảo luận Kết luận và kiến nghị.

6 NỘI DUNG CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1. Tổng quan về đất hiếm và phức chất đất hiếm 1. Các nguyên tố đất hiếm 1.

Khái niệm về các nguyên tố đất hiếm Các NTĐH NTĐH có số hiệu nguyên tử từ 57 đến 71 bao gồm các nguyên tố Lantan (La), Xeri (Ce), Praseodim (Pr), Neodim (Nd), Prometi Tb , Samari Sm , Europi Eu , Gađolini Gd , Tecbi Tb , Dysposi Dy , Holmi (Ho), Erbi (Er), Thuli (Tm), Yterbi (Yb), Lutexi (Lu). Ngoài ra hai nguyên tố Ytri (Y) và Scandi (Sc) có tính chất tƣơng tự cũng nhƣ sự có mặt thƣờng xuyên của chúng trong quặng đất hiếm nên cũng đƣợc xếp vào họ NTĐH trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep [1]. Để tránh nhầm lẫn, vào năm 1968 IUPAC đề nghị rằng, các nguyên tố “lantanit” gồm 14 nguyên tố từ Ce đến Lu, còn dùng tên “các NTĐH” cho các nguyên tố: Sc, Y, La và 14 nguyên tố lantanit. Lantanit đôi khi đƣợc gọi là lanthanoid, lanthanon và đƣợc viết tắt là Ln.

Dù đƣợc gọi là NTĐH nhƣng thực tế chúng nằm rải rác trong tự nhiên, có thể tìm thấy chúng trong các lớp trầm tích, khoáng vật, trong nƣớc biển, các mỏ quặng và cát đen. Phân loại các NTĐH và các tính vật lý, hóa học Bảng 1. Cấu hình electron của các NTĐH Nguyên tố Cấu hình electron Nguyên tố Cấu hình electron 21Sc [Ar]3d14s2 64Gd [Xe]4f75d16s2 39Y [Kr] 4d15s2 65Tb [Xe]4f95d06s2 57La [Xe]4f05d16s2 66Dy [Xe]4f105d06s2 58Ce [Xe]4f25d06s2 67Ho [Xe]4f115d06s2 59Pr [Xe]4f35d06s2 68Er [Xe]4f125d06s2 7 Nguyên tố Cấu hình electron Nguyên tố Cấu hình electron 60Nd [Xe]4f45d06s2 69Tm [Xe]4f135d06s2 61Pm [Xe]4f55d06s2 70Yb [Xe]4f145d06s2 62Sm [Xe]4f65d06s2 71Lu [Xe]4f145d16s2 63Eu [Xe]4f75d06s2 Bảng 1.1 đƣa ra cấu hình electron của các NTĐH. Trong nguyên tử các Ln, electron lần lƣợt điền vào obitan 4f của lớp ngoài thứ ba trong khi lớp ngoài cùng có 2 electron (6s2) và lớp ngoài cùng thứ hai của đa số nguyên tố có 8 electron (5s25p6).

Những dữ kiện quang phổ cho biết các obitan 4f và 5d có năng lƣợng gần nhau, trong nguyên tử Ln, các obitan 4f có năng lƣợng thấp hơn các obitan 5d. ởi vậy, khác với La, trong nguyên tử các Ln, electron trong 5d chuyển vào 4f trừ Gd. Dựa vào đặc điểm xây dựng phân lớp 4f, các lantanit đƣợc chia thành hai phân nhóm: + Phân nhóm xeri (phân nhóm nhẹ): La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f0 4f2 4f3 4f4 4f 5 4f 6 4f7 4f7 5d1 + Phân nhóm tecbi (phân nhóm nặng): Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f7+2 4f7+3 4f7+4 4f7+5 4f7+6 4f7+7 4f145d1 Các nguyên tử NTĐH La, Gd, Lu có một electron nằm trên phân lớp 5d còn các NTĐH khác không có. Sở dĩ nhƣ vậy là do cấu hình 4f0, 4f7, 4f14 là những cấu hình bền vững ứng với sự bỏ trống, lấp đầy một nửa hay lấp đầy hoàn toàn phân lớp 4f.

Các NTĐH có xu hƣớng đạt nhanh cấu hình bền vững đó [7. Khi đƣợc kích thích nhẹ, một trong số các electron 4f nhảy sang obitan 5d, các electron 4f còn lại bị các electron 5s25p6 chắn với tác dụng bên ngoài cho nên không có ảnh hƣởng quan trọng đến tính chất của đa số NTĐH. Nhƣ 8 vậy, tính chất của các NTĐH đƣợc quyết định chủ yếu bởi các electron 5d16s2. Ngoài những tính chất đặc biệt giống nhau, các NTĐH có những tính chất không giống nhau.

Từ Ce đến Lu một số tính chất biến đổi đều đặn và một số tính chất biến đổi tuần hoàn. - Sự biến đổi đều đặn các tính chất đƣợc giải thích bằng sự “co lantanit”. Co lantanit là sự giảm bán kính nguyên tử của chúng theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử. Nguyên nhân của sự co đó là sự tăng lực hút các lớp electron ngoài khi điện tích hạt nhân tăng lên từ La đến Lu.

- Các tính chất biển đổi tuần hoàn trong dãy các NTĐH là do qui luật tuần hoàn trong quá trình sắp xếp electron vào các obitan 4f, đầu tiên là mỗi obitan một electron và sau đó mỗi obitan một electron thứ hai [8], [10]. Các tính chất biến đổi tuần hoàn trong dãy các NTĐH là mức oxi hóa, tính chất từ, màu sắc của các ion Ln3+ và một số thông số vật lý nhƣ: khối lƣợng riêng, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy…. Mức oxi hóa: Mức oxi hóa bền và đặc trƣng của các NTĐH là +3. Mức oxi hóa +3 cũng phổ biến và nói chung bền ở các NTĐH.

Ngoài ra, một số NTĐH có các mức oxi hóa thông thƣờng là +2 hoặc +4. Ở nhóm nhẹ, khả năng tồn tại mức oxi hóa thƣờng là +2 hoặc +4 là dễ hơn với các NTĐH nhóm nặng do sự k ch th ch electron độc thân đòi hỏi ít năng lƣợng hơn so với k ch th ch electron đã ghép đôi. Trong dung dịch nƣớc, thực tế chỉ có các ion Eu2+, Ce4+ là bền, các ion Yb2+, Sm2+, Tb4+, Pr4+ kém bền. Tính chất từ: Các NTĐH đều có từ tính và sự biến đổi do có electron độc thân ở lớp vỏ ngoài cùng, đặc biệt là electron 4f.

Nguyên tố có từ tính nhỏ nhất là 4f0 và 4f14, có từ tính yếu là các nguyên tố mà phân lớp 4f điền gần đầy electron. Màu sắc: Màu sắc các phức chất aqua của các NTĐH biến đổi một cách 9 có qui luật theo độ bền tƣơng đối của trạng thái 4f. Nguyên nhân của sự biến đổi màu là sự lấp đầy electron vào obitan 4f [11]. - Tính chất vật lý của các NTĐH Các đơn chất đất hiếm là các kim loại khó nóng chảy, màu xám trắng (trừ Pr và Nd hơi vàng nhạt.

Các NTĐH dễ rèn, có độ cứng tƣơng đối không cao, dẫn điện gần nhƣ thủy ngân. Khi chuyển từ Ce đến Lu, khối lƣợng riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thể hiện tính tuần hoàn nội (sự bất thƣờng thể hiện rõ ở Eu, Yb) [3], [12]. Bảng hằng số vật lý của các NTĐH Hằng số Nguyên tố đất hiếm vật lí Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm D 3,02 4,47 6,12 6,77 6,77 7,01 - 7,54 (g/cm2) tnc (0C) 1539 1525 920 804 936 1024 1080 1072 Ts (0C) 2700 3025 3470 3470 3017 3210 - 1670 Hằng số Nguyên tố đất hiếm vật lí Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu D 5,24 7,89 8,25 8,56 8,78 9,06 9,32 6,95 9,85 (g/cm2) tnc (0C) 826 1312 1368 1380 1500 1525 1600 824 1675 132 ts (0C) 1430 2820 2480 2330 2380 2390 1720 2680 0 - Tính chất hóa học Các NTĐH hoạt động hóa học chỉ kém kim loai kiềm và kim loại kiềm thổ. Các kim loại đất hiếm ở dạng khối rắn bền với không kh khô nhƣng trong không khí ẩm thì bị mờ dần đi.

Ở nhiệt độ 200-4000C các kim loại đất hiếm bị bốc cháy ngoài không khí tạo hỗn hợp oxit và nitrua. Các NTĐH tác 10 dụng với các halogen ở nhiệt độ thƣờng và một số phi kim khác khi đun nóng. Chúng tạo đƣợc hợp kim với đa số các kim loại nhƣ Al, Cu, Mg, Co, Fe,…. Trong dãy điện thế, các NTĐH đứng xa trƣớc Hiđro.

Giá trị thế Eo = -2,4 đến -2,1V nên các kim loại đất hiếm bị nƣớc, đặc biệt là nƣớc nóng oxi hóa, chúng tác dụng mãnh liệt với các axit. Các NTĐH bền trong HF và H3PO4 do tạo thành màng muối không tan bao bọc bảo vệ. Các NTĐH không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng [13], [14-16], [17] ở nhiệt độ cao nó khử đƣợc oxit của nhiều kim loại, có khả năng tạo phức với nhiều loại phối tử. Nguyên tố đất hiếm La và Nd 1.

Nguyên tố đất hiếm Lantan Lantan nằm ở ô 57 của bảng hệ thống tuần hoàn, là nguyên tố đầu tiên trong 14 nguyên tố của họ Lantanoit không kể đến Y và Sc , có nguyên tử lƣợng là 138,91 đvc. Lantan là kim loại màu trắng bạc, mềm dẻo, tƣơng đối khó nóng chảy và khá giòn, dẫn điện và dẫn nhiệt tƣơng đối kém, kết tinh ở dạng tinh thể lập phƣơng. Một số đặc điểm của lantan đƣợc trình bày ở bảng 1. Một số đặc điểm của lantan Khối lƣợng riêng g/cm3) 6,16 Độ dẫn điện Hg =1 1,54 Nhiệt độ nóng chảy oC) 920 Ái lực electron eV 0,55 Nhiệt độ sôi oC) 3470 Thế khử chuẩn V) -2,522 o Nhiệt dung riêng C/kg) 27,6 Thế ion hóa I1, I2, I3 5,577; 11,06; 19,11 Bán kính La, La3+, Entanpi 6,7 0,187; 0,104; 0,090 La4+ - Tính chất hóa học của Lantan Lantan có cấu hình electron: [Xe 5d16s2, là kim loại họat động về mặt hóa học, trong nhiều hợp chất có t nh chất giống với Mg và Ca.

Khi để trong không kh ẩm, La nhanh chóng bị mờ đục do tạo thành lớp hidroxit ở bề mặt. 11 Khi cọ xát hay va đập, nó bốc cháy trong không kh. La tác dụng với halogen ở nhiệt độ thƣờng. Khi đốt nóng nó tác dụng với đa số các phi kim nhƣ oxi, hidro, lƣu huỳnh, nitơ, cacbon, silic tạo thành La2O3, LaH3, La2S3, La4C3, LaSi2.

2La + 3O2 t0 2La2O3 (9) t0 2La + 3H2 2LaH3 (10) t0 2La + 3Si 2La2Si3 (11) t0 4La + 3C La4C3 (12) t0 La + 2Si LaSi2 (13) La tạo hợp kim với nhiều kim loại đặc biệt là kim loại chuyển tiếp v dụ LaNi5 sẽ có đặc t nh là có thể hấp thụ ở điều kiện thƣờng một lƣợng kh hidro gấp đôi lƣợng hidro có trong cùng một thể t ch của hidro lỏng hay hidro rắn. Khi đƣợc đun nhẹ, hợp kim lại giải phóng hidro. ởi vậy, hợp kim chứa LaNi5 dùng làm bình t ch trữ chứa kh hidro dùng cho pin nhiên liệu hidro- oxi. Lantan tác dụng chậm với nƣớc nguội, nhanh với nƣớc nóng giải phóng hidro, dễ tan trong axit trừ dung dịch HF, H3PO4 vì tạo muối không tan ngăn cản phản ứng tiếp tục xảy ra.

Kim loại này không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng. - Đặc điểm tạo phức của lantan Trong các hợp chất, La thƣờng có số phối tr lớn và biến thiên, có thể thay đổi từ 6 – 12. Trƣớc đây, ngƣời ta cho rằng trong dung dịch, La có số phối tr 6 là đặc trƣng nhất. Tuy nhiên, sau này ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng La có thể có số phối tr lớn hơn 6.

Trong các tinh thể hợp chất của lantan, ngƣời ta quan sát thấy số phối tr 7 trong La đixet 2.H2O; số phối tr 8 tồn tại trong các phức [La(C2O4)4]5-, [La(NTA)2]3- và trong các phức hóa học. Trong các tinh thể, La có số phối tr 9 là đặc trƣng nhất trong các bromua, sunfat, etylsunfat và 12 trong halogenua khan. Ngƣời ta cũng tìm thấy số phối tr 10 trong hợp chất HLaEDTA.4H2O và số phối tr 12 trong tinh thể La2(SO4)3.