Luận văn Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm nặng với L–tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch bằng phương pháp chuẩn độ đo pH

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN THU HIỀN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐƠN, ĐA PHỐI TỬ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG VỚI L – TYROSIN VÀ AXETYL AXETON BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO pH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên - 2013 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  NGUYỄN THU HIỀN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐƠN, ĐA PHỐI TỬ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG VỚI L – TYROSIN VÀ AXETYL AXETON BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO pH Chuyên ngành : Hóa phân tích Mã số : 66.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Hữu Thiềng Thái Nguyên - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Nguyễn Thu Hiền, tôi được công nhận là học viên cao học khóa 19 (2011-2013) của trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Sau thời gian học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu, đến nay tôi đã hoàn thành chương trình học tập theo quy định và hoàn thành luận văn Thạc sĩ. Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài mang tên: “Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của các nguyên tố đất hiếm nặng với L–tyrosin và axetyl axeton trong dung dịch bằng phƣơng pháp chuẩn độ đo pH” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép. Xác nhận của Xác nhận của Học viên Giảng viên hƣớng dẫn BCN Khoa Hóa học Nguyễn Thu Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng - người thầy đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lí đào tạo sau Đại học, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá tình học tập và nghiên cứu đề tài. Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ Hóa – Sinh Trường THPT Chuyên Thái Nguyên đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thu Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục ............................................................................................................... i Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt............................................................. iii Danh mục bảng biểu ......................................................................................... iv Danh mục các hình ........................................................................................... vi MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 3 1.1. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm .................................................................. 3 1.1.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm ........................................... 3 1.1.2. Sơ lược về một số hợp chất chính của NTĐH ở trạng thái hoá trị III ............ 5 1.2. Sơ lược về L-tyrosin, axetyl axeton ................................................................. 7 1.2.1. Sơ lược về L-tyrosin ................................................................................. 7 1.2.2. Sơ lược về axetyl axeton .......................................................................... 8 1.3. Khả năng tạo phức của NTĐH với amino axit ................................................ 9 1.3.1. Đặc điểm chung ........................................................................................ 9 1.3.2. Khả năng tạo phức của các NTĐH với L-tyrosin ................................... 13 1.4. Một số phương pháp nghiên cứu phức chất trong dung dịch ........................ 14 1.4.1. Phương pháp trắc quang UV-Vis ........................................................... 14 1.4.2. Phương pháp chuẩn độ đo pH ................................................................ 14 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 19 2.1. Hoá chất và thiết bị ........................................................................................ 19 2.1.1. Chuẩn bị hoá chất ................................................................................... 19 2.1.2. Thiết bị .................................................................................................... 20 2.2. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+) với L – tyrosin .................................. 20 2.2.1. Xác định hằng số phân li của L – tyrosin ............................................... 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii 2.2.2. Xác định hằng số phân li của axetyl axeton .......................................... 23 2.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các cấu tử đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với L – tyrosin ................................................................................. 25 2.2.4. Ảnh hưởng của lực ion đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với L– tyrosin .................................................................................................... 27 2.2.5. Xác định hằng số bền của phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+) với L – tyrosin ..................... 30 2.3. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+) với axetyl axeton ......................................... 37 2.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các cấu tử đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với axetyl axeton ............................................................................. 37 2.3.2. Ảnh hưởng của lực ion đến sự tạo phức đơn phối tử của honmi với axetyl axeton ............................................................................................. 39 2.3.3. Xác định hằng số bền của phức đơn phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+) với axetyl axeton ................. 42 2.4. Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+) với l – tyrosin và axetyl axeton ........ 45 2.4.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol các cấu tử đến sự tạo phức đa phối tử của honmi với L – tyrosin và axetyl axeton ............................................................ 45 2.4.2. Ảnh hưởng của lực ion đến sự tạo phức đa phối tử của honmi với 3+ + L – tyrosin và axetyl axeton với tỉ lệ mol Ho : H2Tyr : HAcAc = 1: 2: 2 .... 48 2.4.3. Xác định hằng số bền các phức đa phối tử của các ion đất hiếm nặng (Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+) với L – tyrosin và axetyl axeton .......... 51 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 66 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU STT Chữ viết tắt, kí hiệu Chữ viết đầy đủ 1 DTPA Dietylentriamin pentaaxetic 2 HAcAc Axetyl axeton 3 HTyr Tyrosin 4 Ln Lantanit 5 Ln3+ Ion lantanit 6 NTĐH Nguyên tố đất hiếm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang + -3 Bảng 2.1 Kết quả chuẩn độ dung dịch H2Tyr 2.10 M bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ±1 C; I = 0,10 ......................................................... 20 Bảng 2.2 Kết quả chuẩn độ dung dịch HAcAc 2.10-3M bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ±1 C; I = 0,10 .......................................................... 23 0 Bảng 2.3 Các giá trị pK của L – tyrosin và axetyl axeton ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ....... 25 3+ + Bảng 2.4 Kết quả chuẩn độ các hệ Ho : H2Tyr theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, 1:3 -2 0 bằng dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ............................... 26 3+ + Bảng 2.5 Kết quả chuẩn độ hệ Ho : H2Tyr = 1:2 bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C với các giá trị lực ion khác nhau ................... 28 Bảng 2.6 Logarit hằng số bền của phức chất HoTyr2+ ở 30 ± 10C với các giá trị lực ion khác nhau .......................................................................... 29 + 3+ + Bảng 2.7 Kết quả chuẩn độ H2Tyr và các hệ Ln : H2Tyr = 1:2 bằng -2 0 dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C; I = 0,10 ........................................ 31 Bảng 2.8 Logarit hằng số bền của các phức chất LnTyr2+ (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, 0 Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 C; I = 0,10 ........................................................... 35 Bảng 2.9 Kết quả chuẩn độ các hệ Ho3+:HAcAc theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, 1:3 -2 0 bằng dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ............................... 37 Bảng 2.10 Kết quả chuẩn độ hệ Ho3+: HAcAc = 1:2 bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C với các giá trị lực ion khác nhau ................... 39 2+ + Bảng 2.11 Logarit hằng số bền của phức chất HoAcAc và Ho(AcAc) 2 0 ở 30 ± 1 C với các giá trị lực ion khác nhau ........................................... 40 Bảng 2.12 Kết quả chuẩn độ HAcAc và các hệ Ln3+ : HAcAc = 1: 2 bằng -2 0 dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C; I = 0,10 ........................................ 42 2+ + Bảng 2.13 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAc và Ln(AcAc) 2 0 (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 C; I = 0,10 ......................... 44 3+ + Bảng 2.14 Kết quả chuẩn độ hệ Ho :H2Tyr : HAcAc = 1:1:1, 1:1:2, 1:1:3, 1:2:1, 1:2:2, 1:2:3, 1:2:4 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C, I = 0,10 .................................................................................................... 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v 3+ + Bảng 2.15 Kết quả chuẩn độ hệ Ho : H2Tyr : HAcAc = 1: 2: 2 bằng dung -2 0 dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C với các giá trị lực ion khác nhau ........... 49 Bảng 2.16 Logarit hằng số bền của phức chất HoAcAcTyr+ ở 30 ± 10C với các giá trị lực ion khác nhau .......................................................................... 50 3+ + Bảng 2.17 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln : H2Tyr : HAcAc = 1: 2: 2 bằng -2 0 dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ........................................ 52 Bảng 2.18 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAcTyr+ (Ln: Tb, Dy, 0 Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ............................................... 56 3+ + Bảng 2.19 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln : H2Tyr : HAcAc = 1: 2: 4 bằng -2 0 dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ........................................ 58 Bảng 2.20 Logarit hằng số bền của các phức chất Ln(AcAc)2Tyr (Ln: Tb, Dy, 0 Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ............................................... 62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang + -3 Hình 2.1 Đường cong chuẩn độ dung dịch H2Tyr 2.10 M bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ±1 C; I= 0,10 ........................................................... 21 Hình 2.2 Đường cong chuẩn độ dung dịch HAcAc 2.10-3M bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ±1 C; I= 0,10 ........................................................... 24 3+ + Hình 2.3 Đường cong chuẩn độ các hệ Ho :H2Tyr theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, -2 0 1:3 bằng dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ......................... 27 3+ + Hình 2.4 Đường cong chuẩn độ hệ Ho : H2Tyr = 1: 2 bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C với các giá trị lực ion khác nhau ................... 29 Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của logarit hằng số bền vào lực ion của 2+ 0 phức HoTyr ở 30 ± 1 C ........................................................................ 30 + 3+ + Hình 2.6 Đường cong chuẩn độ hệ H2Tyr và các hệ Ln : H2Tyr = 1: 2 bằng -2 0 dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C; I = 0,10 ........................................ 32 2+ Hình 2.7 Sự phụ thuộc lgk01 của các phức chất LnTyr (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tố. .................................................... 36 Hình 2.8 Đường cong chuẩn độ các hệ Ho3+:HAcAc theo các tỉ lệ mol 1:1, 1:2, -2 0 1:3 bằng dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C, I = 0,10 ......................... 38 Hình 2.9 Đường cong chuẩn độ hệ Ho3+ : HAcAc = 1: 2 bằng dung dịch -2 0 KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C với các giá trị lực ion khác nhau ................... 40 Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgk10 vào lực ion của phức 0 ở 30 ± 1 C ............................................................................................... 41 Hình 2.11 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgk20 vào lực ion của phức 0 ở 30 ± 1 C ............................................................................................... 41 Hình 2.12 Đường cong chuẩn độ hệ HAcAc và các hệ Ln3+ : HAcAc = 1: 2 -2 0 bằng dung dịch KOH 5.10 M ở 30 ± 1 C; I = 0,10. .............................. 43 2+ Hình 2.13 Sự phụ thuộc lgk10 của các phức chất LnAcAc (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tố ................................................ 44 + Hình 2.14 Sự phụ thuộc lgk20 của các phức chất Ln(AcAc) 2 (Ln: Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tố ................................................ 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên