Điều chế xeri(IV) xitrat và ứng dụng kích thích tăng trưởng cho cây cúc vạn thọ luận văn thạc sỹ hóa học

Lí do chọn đề tài: Các nguyên tố đất hiếm NTĐH có những tính chất hết sức đặc biệt, do đóchúng được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật như làm vậtliệu từ, công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LÊ VĂN TUYÊN

ĐIỀU CHẾ XERI(IV) XITRAT VÀ

ỨNG DỤNG KÍCH THÍCH TĂNG TRƯỞNG

CHO CÂY CÚC VẠN THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGHÀNH HÓA HỌC VÔ CƠ

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Võ Quang Mai

Vinh, 2012

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của quý thầy cô, các anh chị và các bạn học viên Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lời cảm

ơn chân thành tới:

Ban Giám Hiệu, khoa Hóa Học, phòng Đào tạo sau đại học trường Đại học Vinh Quý thầy cô trong khoa Hóa Học, đặc biệt là quý thầy cô tổ Hóa vô

cơ trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

PGS.TS Võ Quang Mai, người thầy kính mến đã hết lòng hướng dẫn,

giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

PGS.TS Nguyễn Hoa Du, TS Phan Thị Hồng Tuyết, TS Nguyễn Xuân Dũng khoa Hóa Học trường Đại học Vinh, TS Nguyễn Quốc Thắng

trường Đại học Hà Tĩnh, đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá

trình học tập và động viện giúp đỡ góp ý cho tôi rất nhiều, đặc biệt trong quá trình xây xựng đề cương để tôi có thể hoàn thành được luận văn này.

TS Đào Ngọc Nhiệm Phòng Vật liệu vô cơ, Viện Khoa học Vật liệu,

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình xác định kết quả thực nghiệm.

Ban Giám Hiệu, khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên, cán bộ quản lý phòng thực hành hóa học trường Đại học Sài Gòn đã tạo mọi điều kiện thuận

lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm thực nghiệm để tôi có thể hoàn thành được luận văn.

Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót và những điểm chưa hợp lý Rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô trong toàn thể hội đồng

để luận văn được hoàn chỉnh hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Trang

Danh mục các chữ viết tắt 4

Danh mục các bảng 5

Danh mục các hình 6

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 11

1.1 Một số đặc điểm của các nguyên tố đất hiếm và xeri 11

1.2 Axit xitric 22

1.3 Phương pháp nghiên cứu phức chất 26

1.4 Giới thiệu về cây Cúc Vạn Thọ (Thái Lan) 31

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 34

2.1 Thiết bị và dụng cụ 34

2.2 Hóa chất 34

2.3 Thực nghiệm 34

2.4 Thử nghiệm bón vi lượng xeri(IV) xitrat cho cây Cúc Vạn Thọ 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Nghiên cứu tổng hợp xeri(IV) xitrat 40

3.2 Xác định phức xeri(IV) xitrat 46

3.3 Ứng dụng phức chất xeri(IV) xitrat làm chất kích thích tăng trưởng cho cây Cúc Vạn Thọ 50

KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

3 DTG hoặc DTGA Differential thermogravimetry or

Differential thermogravimetry analysis

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1: Các phân nhóm của nguyên tố đất hiếm 12

2 Bảng 1.2 Một số hằng số vật lý của các NTĐH 14

3 Bảng 1.3 Giá trị pH bắt đầu kết tủa Ln(OH) 3 15

4 Bảng 1.4: Một số tính chất vật lí của axit xitric 23

5 Bảng 1.5: Tần số đặc trưng nhóm của một số nhóm nguyên

6 Bảng 1.6: Tần số hấp thụ của một số liên kết thường gặp 28

7 Bảng 3.1: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất

8 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tạo phức xeri(IV)

: H 3 Cit đến hiệu suất

11 Bảng 3.5: Ảnh hưởng phức xeri(IV) xitrat đến chiều cao thân

12 Bảng 3.6: Đường kính hoa Cúc Vạn Thọ khi đã thử nghiệm

13

Bảng 3.7: Đường kính hoa Cúc Vạn Thọ khi đã thử nghiệm

dung dịch phức xeri(IV) xitrat

55

4 Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất

5 Hình 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tạo phức xeri(IV)

: H 3 Cit đến hiệu suất

8 Hình 3.5: Phổ hồng ngoại của phối tử axit xitric (H 3 Cit) 47

9 Hình 3.6: Phổ hồng ngoại của phức chất xeri(IV) xitrat 48

10 Hình 3.7: Giản đồ phân tích nhiệt DTG và DTGA của phức

11

Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ phức xeri(IV) xitrat đến

chiều cao thân của cây Cúc Vạn Thọ sau khi phun dung dịch

phức xeri(IV) xitrat cuối giai đoạn 1

52

12 Hình 3.9: Cây Cúc Vạn Thọ cuối giai đoạn 1 53

13 Hình 3.10: Cúc Vạn Thọ đã được thử nghiệm dung dịch phức

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài:

Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) có những tính chất hết sức đặc biệt, do đóchúng được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật như làm vậtliệu từ, công nghiệp thủy tinh màu và thủy tinh quang học, làm chất xúc táctrong công nghiệp hóa dầu, tổng hợp hữu cơ, làm nguyên liệu và phụ gia trongcông nghệ hạt nhân, luyện kim, chế tạo gốm, vật liệu composit, chế tạo vật liệuphát quang, chế tạo thiết bị laze… Trong thời gian gần đây, hóa học phức chất

các NTĐH thông qua các ứng dụng rộng rãi của nó đã ngày càng phát triển và

khẳng định vai trò quan trọng trong khoa học và đời sống Các NTĐH có khả

năng tạo phức với nhiều phối tử vô cơ lẫn hữu cơ Nhiều phối tử hữu cơ có

khả năng tạo phức tốt với các NTĐH đã được nghiên cứu như hợp chất màuazo, các hợp chất hữu cơ chứa photpho, các hợp chất hữu cơ đa chức… Mộttrong những phối tử hữu cơ đáng chú ý là các amino axit Các công trình khoahọc mới đây về phức chất của NTĐH với các amino axit đã chỉ ra những hoạttính sinh học đặc biệt của chúng như khả năng ức chế sự phát triển của cácloại vi trùng của Aspartat đất hiếm, ảnh hưởng của các Glutamat Europi đếnsinh tổng hợp Protein và enzim ở chủng nấm mốc, khả năng kích thích tăng

trưởng của các NTĐH với cây trồng [8], [10], [16], [25],[23]

Trong lĩnh vực nông nghiệp các NTĐH là một trong những nguyên tố vi

lượng rất cần thiết cho một số loại cây trồng [5], [6], [18], [22], [27] CácNTĐH tồn tại rất ít ỏi trong đất mới được khai phá lần đầu tiên để trồng trọt,

do đó khi trồng trọt trên loại đất này thì cây phát triển tốt, chất lượng đặc biệt

trong những vụ đầu tiên Nhưng trãi qua vài, ba vụ gieo trồng các NTĐH vàcác chất dinh dưỡng đa lượng cũng như vi lượng bị hao hụt dần qua quá trình

sử dụng của thực vật và bị rửa trôi bởi mưa, lũ Khi đó cần thiết phải bổ sung

các loại phân bón thì cây trồng phát triển tốt [1], [6], [9] Sở dĩ các NTĐH cóthể gây nên những ảnh hưởng nhất định đến dinh dưỡng và năng suất câytrồng là vì chúng tham gia vào thành phần nhiều loại enzim, có khả năng thúc

đẩy sự hoạt động của các loại enzim đó, như khả năng tăng hàm lượng diệp

lục, tăng quá trình quang hoá, tăng sự hấp thu các chất dinh dưỡng đa lượng,

tăng khả năng chống chịu điều kiện thời tiết, môi trường [12], [14], [26] Vì

vậy các NTĐH đều rất cần thiết cho cây trồng, tuy chỉ chiếm một tỷ lệ rấtthấp Nồng độ các NTĐH trong dung dịch đất thấp quá hoặc cao quá, so vớinhu cầu dinh dưỡng của các loại cây trồng, đều có ảnh hưởng rất mạnh đến sự

sinh trưởng và phát triển của cây

Do đó, việc cung cấp và bổ sung các NTĐH từ phức chất của NTĐH cho

cây trồng là một yêu cầu bức thiết đang được đặt ra Các công trình trước đây[12], [13], [14], [15] các tác giả đã nghiên cứu tổng hợp một số phức chất của

các NTĐH với phối tử hữu cơ là axit glutamic… và đã ứng dụng làm chấtkích thích tăng trưởng cho cây thanh trà, cam, chè, cà phê… và đã cho năng

suất thu hoạch đáng kể

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu cho luận

văn là: “Điều chế xeri (IV) xitrat và ứng dụng kích thích tăng trưởng cho

- Phức chất của các NTĐH theo các chuyên gia Trung Quốc cho thấy

tăng hàm lượng diệp lục, tăng khả năng kháng bệnh, tăng cường chịu đựng

thời tiết khắc nghiệt

- Ở Trung Quốc đã sử dụng rộng rãi cho nhiều loại cây trồng trong đó có

cả ngũ cốc, rau, cây ăn quả…

- Ở Châu Úc các nghiên cứu về sử dụng phức các NTĐH cho 50 loại câytrồng khác nhau

Kết quả đã tăng năng suất từ 10-15% cho các loại cây Táo, mía, chuối,hạt tiêu, bắp cải, nhãn…

- Ở Việt Nam, Viện Thổ nhưỡng và Nông hóa đã thử nghiệm phức củacác NTĐH cho cây đậu tương và lạc cho năng suất khoảng 5-8%

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã điều chế chế phẩm vi lượngđất hiếm (Mã số ĐH93) phun cho các loại cây trồng, kết quả đã làm tăng năng

suất cây lúa 7-12%, cây đỗ tương 7-19%, cây lạc 9-14%, cây điều gần 30%.Viện Công nghệ Xạ hiếm cũng đã thử nghiệm loại phức chất này trêncây chè của công ty Chè sông Lô cho thấy năng suất tăng 10-15% và chất

lượng thơm ngon hơn

4 Nhiệm vụ nghiên cứu:

Nghiên cứu cách điều chế phức chất xeri(IV) xitrat đi từ xeri(IV) oxit vàaxit xitric Tìm điều kiện thích hợp (nồng độ, chất phụ gia…) để phun cho câytrồng dễ dàng Thử nghiệm phức chất xeri(IV) xitrat làm chất kích thích sinhtrưởng cho cây Cúc Vạn Thọ

5 Đối tượng nghiên cứu:

Phức chất của NTĐH xeri và sự tăng trưởng của cây Cúc Vạn Thọ

6 Giới hạn, phạm vi nghiên cứu đề tài:

Nghiên cứu các sách, tài liệu, tạp chí (trong nước và quốc tế) Xây dựngquy trình điều chế phức chất của NTĐH xeri trong phạm vi phòng thí nghiệm,

chưa qua giai đoạn pilot và sản xuất thử Thử nghiệm xeri(IV) xitrat làm chất

kích thích cho cây Cúc Vạn Thọ

7 Nội dung nghiên cứu:

Nội dung đề tài tập trung vào các phần sau:

1) Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện: thời gian phản ứng tạo phức,nhiệt độ phản ứng, pH của môi trường phản ứng, tỉ lệ Xeri (IV)/ axit

xitric đến hiệu suất phản ứng tạo phức xeri(IV) xitrat Từ đó, tìm ra

những điều kiện tối ưu cho phản ứng điều chế phức chất xeri(IV) xitrat.2) Sử dụng các phương pháp vật lý hiện đại là phổ hồng ngoại, phân tíchnhiệt để đánh giá sự tạo thành phức chất xeri(IV) xitrat

3) Tiến hành thử nghiệm dung dịch phức chất xeri(IV) xitrat ở nồng độppm làm chất kích thích tăng trưởng cho cây Cúc Vạn Thọ (Thái Lan)trồng thử nghiệm tại phường Long Tâm, thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa –Vũng Tàu

8 Phương pháp nghiên cứu:

Để kiểm tra các sản phẩm phức chất xeri(IV) xitrat thu được và đánh giá

kết quả nghiên cứu, dùng các phương pháp sau:

– Phương pháp chuẩn độ đất hiếm

– Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại

– Phương pháp phân tích nhiệt

9 Sản phẩm của đề tài:

Qui trình điều chế phức chất xeri(IV) xitrat và qui trình phun phức chấtnày cho cây Cúc Vạn Thọ

10 Ý nghĩa, hiệu quả của đề tài:

– Dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên

– Ứng dụng sản phẩm này cho các nhà nông trồng và sản xuất hoa Cúc

Vạn Thọ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM VÀ XERI

1.1.1 Đặc điểm của các nguyên tố đất hiếm

1.1.1.1 Lịch sử phát triển của nguyên tố đất hiếm

Tên đất hiếm đã đưa vào ngành hóa học hơn 100 năm nay Gọi là “đất”

vì trước đây người ta gọi các oxit kim loại là các đất Đặt tên đất hiếm cho cáckim loại (chiếm vị trí 57 đến 71 và Y (vị trí 39), Sc (vị trí 21)) này thực ra

không đúng, không phù hợp vì có một số nguyên tố họ này không hiếm lắm,

thậm chí còn phổ biến hơn cả kẽm, thiếc hay chì

Khởi đầu sự khám phá ra dãy các NTĐH là sự phát hiện rất tình cờ mộtmẫu quặng đen chưa biết vào năm 1787 do viên trung úy quân đội Thụy Điển

– Arrhenius tại vùng mỏ Ytecbi, một vùng dân cư nhỏ bé ở gần Stockholm.Năm 1794, Johan Gadolin, một nhà hóa học Phần Lan (Học viện Hoàng gia

Abo) tách ra từ mẫu thí nghiệm lấy ở quặng này một “đất” mới chưa ai biết(với danh pháp hiện nay là oxit) làm tiền đề cho một chuỗi những sự kiệnnghiên cứu kéo dài cho đến nay Nhà nghiên cứu A G Ekeberg ở Uppsala đềnghị đặt tên cho quặng trên là Gadolinit và “đất” mới do Gadolin tách được là

Yttria vào năm 1797 Sau đó năm 1803, M H Klaproth, nhà nghiên cứungười Đức và Berzelius, nhà hóa học Thụy Điển cùng cộng tác viên của ông

là Wilhelm Hisinger độc lập tách ra từ mẫu quặng tìm thấy lần đầu tiên ở

vùng mỏ Bastnas – Thụy Điển một “đất” nữa tương tự nhưng khác chút ít vềtính chất Đất này được đặt tên là Ceria, sau khi đã phát hiện ra thiên thểCeres và quặng có chứa Ceria gọi là quặng Cerit [12]

1.1.1.2 Đặc điểm của các NTĐH

Các NTĐH chiếm vị trí 57 đến 71 trong bảng hệ thống tuần hoàn bao

gồm các nguyên tố Lantan (La), Xeri (Ce), Praseodim (Pr), Neodym (Nd),Prometi (Pm), Samari (Sm), Europi (Eu), Gadolini (Gd), Terbi (Tb), Dysprosi(Dy), Holmi (Ho), Erbi (Er), Thuli (Tm), Yterbi (Yb), Lutexi (Lu) Hainguyên tố Ytri (Y) - vị trí 39 và Scandi (Sc) - vị trí 21 có tính chất tương tựnên cũng được xếp vào họ NTĐH

Trong lĩnh vực xử lí quặng, các NTĐH thường chia thành hai hoặc banhóm (Bảng 1.1)

Bảng 1.1: Các phân nhóm của nguyên tố đất hiếm

NTĐH nhẹ (Phân nhóm Xeri) NTĐH nặng (Phân nhóm Ytri) NTĐH nhẹ NTĐH trung NTĐH nặng

- Cấu tạo điện tử

Các nguyên tử của NTĐH có cấu hình electron hóa trị là 4f0-125d0-26s2, lớp4f là lớp thứ ba kể từ ngoài vào Năng lượng tương đối của các obitan 4f và 5drất giống nhau và nhạy cảm nên electron dễ chiếm cả 2 obitan này Cấu hìnhelectron của các cation RE3+: [Xe] 4fn 5d0 6s0 rất đều đặn (RE: Rare Earth) Dotính chất hóa học của các nguyên tố hóa học được quyết định bởi các electronphân lớp ngoài nên các NTĐH có tính chất rất giống nhau và giống tính chất cácnguyên tố nhóm IIIB (Sc, Y, La, Ac)

- Tính chất chung

Do sự “co lantanoit” và cấu hình lớp ngoài cùng của các NTĐH giống

nhau nên các NTĐH cũng có khác nhau và biến đổi tuần hoàn hoặc tuần tự

trong dãy các NTĐH Các tính chất biển đổi tuần hoàn trong dãy các NTĐH

là do qui luật tuần hoàn trong quá trình sắp xếp điện tử vào các obitan 4f, đầu

tiên là 1 và sau đó là 2 Các tính chất biến đổi tuần hoàn trong dãy các NTĐH

là mức oxi hóa, tính chất từ, màu sắc của các ion Ln3+ (Ln: lantanoit) và một

số thông số vật lý như: khối lượng riêng, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy…

- Mức oxi hóa

Mức oxi hóa đặc trưng của các nguyên tố nhóm IIIB là +3

Mức oxi hóa +3 cũng phổ biến và nói chung bền ở các NTĐH Ngoài ra,một số NTĐH khác còn có các mức oxi hóa là +2 hoặc +4

Ở nhóm nhẹ, khả năng tồn tại mức oxi hóa thường là +2 hoặc +4 là dễhơn với các NTĐH nhóm nặng do sự kích thích electron độc thân đòi hỏi ítnăng lượng hơn so với kích thích electron đã ghép đôi Trong dung dịch nước,

thực tế chỉ có các ion Eu2+, Ce4+ là bền, các ion Yb2+, Sm2+, Tb4+, Pr4+ kémbền

- Tính chất từ

Các NTĐH đều có từ tính và sự biến đổi từ tính là do các electron độc

thân ở các lớp vỏ ngoài cùng, đặc biệt là electron ở lớp 4f Nguyên tố có từtính 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 có qui luật

theo độ bền tương đối của trạng thái 4f Nguyên nhân của sự biến đổi màu là

sự nhảy electron trong obitan 4f

- Tính chất vật lý của các NTĐH

(trừ Pr và Nd có màu hơi vàng nhạt) Các NTĐH dễ rèn, có độ cứng tương đốikhông cao, dẫn điện gần như thủy ngân Khi chuyển từ Ce đến Lu, khối lượngriêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thể hiện tính tuần hoàn nội (sự bất

thường thể hiện rõ ở Eu và Yb)

chúng tác dụng với N2, C, S, P, H2… Chúng tạo được hợp kim với đa số

các kim loại như Al, Cu, Mg, Co, Fe…

Trong dãy điện thế, các NTĐH đứng xa trước hidro Giá trị thế Eo = -2,4

V đến -2,1 V nên các kim loại đất hiếm bị nước, đặc biệt là nước 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 khôngtan trong kiềm [13]

1.1.1.3 Một số hợp chất của các nguyên tố đất hiếm

Là kết tủa vô định hình, được tạo ra khi cho Ln3+tác dụng với dung dịch

NH3hoặc kiềm Giá trị bắt đầu kết tủa Ln(OH)3 từ 6 - 8,5

Bảng 1.3: Giá trị pH bắt đầu kết tủa Ln(OH) 3

NTĐH La Ce Pr & Nd Sm Gd Dy Yb LupH

Các ion NTĐH có bán kính nhỏ, điện tích lớn, các obitan d và f còn

trống nên khả năng tạo phức mạnh với phối tử vô cơ và hữu cơ Các phối tử

vô cơ tạo phức mạnh với các ion NTĐH là halogenua, cacbonat, sunfat… Cácion NTĐH tạo phức bền với nhiều phối tử hữu cơ khác như các axit: axetic,

xitric, tactric, etylendiamintetra axetic (EDTA)… Độ bền của phức nói chung

tăng lên khi số thứ tự NTĐH tăng [20]

Các ion Ln3+ và Ln4+có khả năng tạo phức mạnh với các phối tử là cáchợp chất hữu cơ photpho trung tính và axit Các hợp chất điển hình cho loạinày là TBP (tri-n-butylphotphat) và HDEHP (axit di (2 etylhexyl)photphoric).

Đối với TBP, phức chất được tạo thành là các hợp chất sonvat trong đó phân

tử TBP thay thế cho các phân tử nước trong cầu phối trí hoặc ở lớp vỏ hidrathóa thứ cấp Ở vùng nồng độ axit thấp, phức chất tạo thành đối với các

NTĐH(III) có dạng LnX3 3TBP Ở vùng nồng độ axit cao là HxLnX3+x nTBP(n từ 1-3) Trong môi trường anion là ClO-, SCN- thì phức chất có dạngLn(ClO)3.6TBP, Ln(ClO)3.4TBP và Ln(SCN)3.4TBP [21]

1.1.1.5 Số phối trí

Trong các hợp chất của NTĐH thì số phối trí thường là 6-12

Trước đây, người ta cho rằng trong dung dịch, số phối trí 6 là đặctrưng nhất nhưng sau này thì người ta đã chứng minh được các NTĐH có

thể có số phối trí lớn hơn 6 Trong các tinh thể hợp chất NTĐH, người taquan sát số phối trí 7 (trong các Ln(đixet)2 H2O Các phức chất hidrat củamột số NTĐH chứa 8-9 phân tử nước Trong các tinh thể các NTĐH thì sốphối trí 9 là đặc trưng nhất Số phối trí 9 tồn tại trong phức bromua, sunfat,etylsunfat và trong các halogenua khan của các NTĐH [12]

1.1.1.6 Ứng dụng của các nguyên tố đất hiếm

a) Trong công nghiệp

Các NTĐH có rất nhiều ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học

kỹ thuật và vai trò của nó trong công nghệ chế tạo vật liệu là không thể thaythế được

Các NTĐH được dùng làm xúc tác crackinh dầu mỏ, xúc tác trong quá

trình tổng hợp amoniac, xilen và nhiều hợp chất hữu cơ khác NTĐH còn

dùng làm xúc tác để làm sạch khí thải ô tô, xúc tác trong lò đốt rác y tế So

với các xúc tác cùng loại chứa nguyên tố quý (Pt), xúc tác chứa NTĐH bềnnhiệt, bền hóa học, có hoạt tính cao hơn và điều quan trọng là giá thành rẻ

hơn Sau khi sử dụng một thời gian, xúc tác đất hiếm được phục hồi lại bằng

NTĐH Do tác dụng của các NTĐH, không những một số tạp chất có hại

trong gang bị loại ra mà cấu trúc của cacbon trong gang cũng biến đổi làmgiảm tính giòn của gang và gang biến tính đó có thể thay thế thép

Trong lĩnh vực vật liệu từ, các NTĐH cũng đóng vai trò quan trọng.Các vật liệu từ chứa đất hiếm có độ phản từ và mật độ năng lượng từ cao,giá thành rẻ và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực chế tạo động cơ điện,máy gia tốc proton, máy tính Đó là các hợp kim NdFeB, SmCo6, SmFeCu

có từ tính mạnh gấp nhiều lần so với nam châm làm bằng sắt và như vậy, cáchợp kim trên cho phép thu nhỏ động cơ điện Chẳng hạn một nam châmbằng sắt nặng 40kg có thể thay thế bằng một nam châm làm bằng hợp kimcủa Samari và Coban chỉ nặng 2,45kg với giá thành giảm 50%

Các NTĐH còn được sử dụng trong việc chế tạo vật liệu phát quang cóhiệu suất cao và ít tốn năng lượng

Khoảng những năm 1950, người ta bắt đầu dùng halophotphat canxi đểchế tạo đèn ống Từ những năm 1979, đèn ba màu xuất hiện trên thị trường.Vật liệu huỳnh quang dùng chế tạo đèn ba màu là hỗn hợp chứa đất hiếm sau:

BaMg2Al6O27(Eu2+): xanh da trời, CeMgAl11O19(Tb3+): xanh lá cây,

Y2O3(Eu3+): đỏ

Hỗn hợp của ba loại bột huỳnh quang nói trên phát ra ánh sáng trắng Sovới đèn ống dùng halophotphat canxi, đèn ba màu phát ra ánh sáng trắng gầnánh sáng tự nhiên hơn và cho phép tiết kiệm năng lượng điện

Trong các máy chụp Rơnghen có một chi tiết quan trọng – tấm tăng

quang đặt trước phim chụp Nó biến tia Rơnghen thành ánh sáng ở vùng nhìn

thấy để có thể tác dụng lên phim ảnh Các loại bột huỳnh quang chứa đấthiếm dùng để chế tạo tấm tăng quang có công thức như sau: BaFCl(Eu3+);LaOBr(Tm3+); LaOBr(Tb3+).Gd2O2S(Th3+)

Từ năm 1988, Viện Vật Lý thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt

Nam đã tiến hành chế tạo tấm tăng quang chứa LaOBr(Tb3+) Kết quả thửnghiệm đã cho thấy tấm tăng quang có chứa đất hiếm tự chế có độ nhạy cao

hơn hẳn so với tấm tăng quang thường dùng CaWO4, giảm được thời gianchụp Rơnghen, cho phép giảm liều lượng chiếu xạ đối với bệnh nhân [27],[26]

b) Trong nông nghiệp

Việc ứng dụng các NTĐH trong nông nghiệp được tiến hành từ năm

1972 ở Trung Quốc Kết quả thu được cho thấy đất hiếm có ảnh hưởng tới

hơn 20 loại cây trồng Trong quá trình khảo sát đã xác định hàm lượng đất

hiếm phù hợp dùng cho các loại cây khác nhau Trung bình 1g đất hiếm đủ đểpha dung dịch ngâm 10 kg hạt giống, tăng năng suất 10% Kết quả nghiên cứu

về vai trò sinh lí của đất hiếm cho thấy đất hiếm có khả năng tăng hàm lượng

chlorophyl, thúc đẩy quá trình quang hợp và làm tăng khả năng kháng bệnh

của cây trồng, bảo vệ được môi trường (không làm cho các loài vật sốngchung bị tiêu diệt, không thoái hóa chất độc như các loại thuốc trừ sâu) Phân

bón loại này rất nhỏ (cỡ ‰, ‱) có tác dụng làm tăng hàm lượng chất diệp lụccủa cây, tăng sự hấp thụ các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, tăng khả

năng chống chịu điều kiện thời tiết hết sức khắc nghiệt Đó là một trong

những nguyên nhân chính làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm thuhoạch [23], [24], [25], [26]

Song với việc nghiên cứu ứng dụng các nguyên tố vi lượng và các

NTĐH trong nông nghiệp, các nhà khoa học đã nghiên cứu ảnh hưởng của đất

hiếm đối với cơ thể sống bằng cách trộn đất hiếm vào thức ăn của khỉ Kếtquả nghiên cứu cho thấy, ở một giới hạn nhất định, đất hiếm hoàn toàn không

độc đối với cơ thể sống [26], [27]

Về mặt sinh thái, đất hiếm có tác dụng rõ rệt tới sự phát triển của lá và

rễ, đặc biệt rõ rệt nhất đối với cây họ đậu [4]

Phương pháp sử dụng đất hiếm trong nông nghiệp thay đổi tùy theo từng

loại cây, loại đất và điều kiện thời tiết Đối với cây thời vụ, nồng độ 0,01 –0,03% là thích hợp nhất Ngược lại cây ăn quả đòi hỏi nồng độ cao hơn 0,05 –0,1% [5]

Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng đất hiếm trong nông nghiệp: hơn 90%cây trồng trong đó có ngũ cốc, rau, cây ăn quả được xử lí bằng đất hiếm cho

năng suất tăng từ 5 – 10% hoặc cao hơn

Ở nước ta, Viện Thổ nhưỡng và Nông hóa (Bộ Nông Nghiệp và Lương

thực Thực phẩm) đã phối hợp với Viện Vật Lý (Viện Khoa Học Việt Nam)nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm đến tốc độ sinh trưởng của cây đậu

tương, cây lạc và cây chè Kết quả sơ bộ cho thấy, dung dịch đất hiếm làmtăng sinh khối khoảng 15% [4], [5], [18] Gần đây các nghiên cứu thử

nghiệm phân bón vi lượng đất hiếm của trường Đại học Sư phạm thuộc Đạihọc Huế trên các loại cây trồng lưu niên như : Thanh trà, cam, cà phê và một

số loại cây nông nghiệp ngắn ngày khác đều cho năng suất tăng từ 8-15%[12], [13], [14], [15].

Hiện nay các thí nghiệm sử dụng đất hiếm trong nông nghiệp còn đang

được tiến hành

1.1.2 Giới thiệu về xeri (Ce)

1.1.2.1 Lịch sử

Xeri (tiếng Latinh: Cerium) kí hiệu hóa học Ce, số hiệu nguyên tử 58

Xeri được Jöns Jakob Berzelius và Wilhelm Hisinger phát hiện tại

Bastnäs, Thụy Điển và độc lập với họ là Martin Heinrich Klaproth tại Đức,

đều vào năm 1803 Xeri được Berzelius đặt tên theo hành tinh lùn Ceres, phát

hiện hai năm trước đó (1801) Cho tới tận khi Carl Gustaf Mosander thànhcông trong việc loại bỏ lantana và "didymia" vào cuối thập niên 1830 thì xeriamới thu được ở dạng tinh khiết

1.1.2.2 Đặc trưng

Xeri là kim loại màu trắng bạc, thuộc về nhóm Lantan Nó tương tự nhưsắt ở màu sắc và ánh, nhưng mềm, dẻo và dễ uốn Xeri có khoảng nhiệt độ ởthể lỏng dài nhất trong số các nguyên tố có đồng vị không có tính phóng xạ:2.648 °C (từ 795 °C tới 3.443 °C) hay 4.766 °F (từ 1.463 °F tới 6.229 °F).Mặc dù xeri thuộc về nhóm các nguyên tố gọi chung là kim loại đất hiếm,

nhưng trên thực tế nó còn phổ biến hơn chì Xeri có sẵn ở lượng tương đối lớn

(68 ppm trong lớp vỏ Trái Đất) Nó được sử dụng trong một số hợp kim củakim loại đất hiếm

1.1.2.3 Trạng thái tự nhiên

Xeri là nguyên tố phổ biến nhất trong số các NTĐH, chiếm khoảng0,0046% trọng lượng lớp vỏ Trái Đất Nó được tìm thấy trong một số khoángvật như allanit (còn gọi là orthit) (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH),

monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4, bastnasit (Ce, La, Y)CO3F,hydroxylbastnasit (Ce, La, Nd)CO3(OH, F), rhabdophan (Ce, La, Nd)PO4-

H2O, zircon (ZrSiO4), và synchysit Ca(Ce, La, Nd, Y)(CO3)2F Monazit vàbastnasit hiện nay là hai nguồn cung cấp xeri quan trọng nhất

1.1.2.4 Hợp chất

Xeri có hai trạng thái ôxi hóa phổ biến là +3 và +4 Hợp chất phổ biếnnhất của nó là ôxít xeri (IV) (CeO2), được dùng như là "phấn sáp của thợ kim

hoàn" cũng như trong thành tường của một số lò tự làm sạch Hai tác nhân ôxi

hóa được sử dụng phổ biến trong chuẩn độ là sulfat xeri (IV) amoni

((NH4)2Ce(SO4)3) và nitrat xeri (IV) amoni (hay CAN, (NH4)2Ce(NO3)6) Xericũng tạo ra các clorua như CeCl3 tức clorua xeri (III), được sử dụng để tạothuận lợi cho các phản ứng ở các nhóm cacbonyl trong hóa hữu cơ Các hợpchất khác còn bao gồm cacbonat xeri (III) (Ce2(CO3)3), florua xeri (III)(CeF3), ôxít xeri (III) (Ce2O3), cũng như sulfat xeri (IV) (sulfat xeric,Ce(SO4)2) và triflat xeri (III) (Ce(OSO2CF3)3)

1.1.2.5 Đồng vị

Xeri nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định; bao gồm

Ce136, Ce138, Ce140, Ce142với Ce140là phổ biến nhất (88,48%)

1.1.2.6 Ứng dụng

Ứng dụng của xeri bao gồm:

- Trong luyện kim

- Oxalat xeri là thuốc chống gây nôn

- Ôxít xeri (IV)

- Sulfat xeri (IV) được sử dụng rộng rãi trong phân tích định lượng như

là một tác nhân ôxi hóa

- Nitrat amoni xeric là một chất ôxi hóa một electron hữu ích trong hóahữu cơ, được dùng để khắc axít có tính ôxi hóa cho các bộ phận cấu thànhtrong công nghiệp điện tử cũng như là tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định

lượng

- Các hợp chất xeri được sử dụng trong thủy tinh như là một thành phần

hay như là chất khử màu

- Xeri kết hợp với titan tạo ra màu vàng kim đẹp cho thủy tinh

- Các hợp chất xeri được dùng để tạo màu cho men gốm sứ

- Các hợp chất xeri (III) và xeri (IV) như clorua xeri (III) được sử dụnglàm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ

1.2 AXIT XITRIC

1.2.1 Giới thiệu về axit xitric

Axit xitric còn gọi là axit limonic, là một axit hữu cơ yếu và là một axit

ba lần axit Nó là một chất bảo quản tự nhiên và cũng được sử dụng để bổsung vị chua cho thực phẩm hay các loại nước ngọt Trong hóa sinh học, axitxitric là tác nhân trung gian quan trọng trong chu trình trao đổi chất của hầuhết các loại sinh vật Nó cũng được coi là tác nhân làm sạch tốt về mặt môi

trường và đóng vai trò của chất chống oxi hóa

Axit xitric tồn tại trong các loại rau quả, chủ yếu là các loại quả của chi

Citrus Các loài chanh có hàm lượng cao axit xitric; có thể tới 8% khối lượng

khô trong quả của chúng Hàm lượng của axit xitric trong quả cam, chanhnằm trong khoảng từ 0,005 mol/l đối với các loài cam và bưởi chùm tới 0,030mol/l Các giá trị này cũng phụ thuộc vào các điều kiện đất đai và môi trườnggieo trồng

1.2.2 Tính chất của axit xitric

Ở nhiệt độ phòng, axit xitric là chất bột kết tinh màu trắng Nó có thể tồn

tại dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước(monohidrat) Dạng khan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohidrathình thành khi axit xitric kết tinh từ nước lạnh Dạng monohidrat có thểchuyển hóa thành dạng khan khi nung nóng tới trên 740C Axit xitric cũng hòatan trong etanol khan tuyệt đối (76 phần axit xitric trên mỗi 100 phần etanol)

ở 150C

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của axit xitric

Về cấu trúc hóa học, axit xitric chia sẻ các tính chất của các axitcacboxylic khác Khi bị nung nóng trên 1750C, nó bị phân hủy để giải phóngdioxit cacbon và nước

Bảng 1.4: Một số tính chất vật lí của axit xitric

Điểm sôi Phân hủy ở 1750C

Độ hòa tan trong nước 133 g/100 ml (200C)

Độ axit (pKa) pKa1=3,15 pKa2=4,77 pKa3=6,40

1.2.3 Ứng dụng của axit xitric

Năm 2007, tổng sản lượng sản xuất axit xitric trên khắp thế giới là

khoảng 1.700.000 tấn Trên 50% sản lượng này được sản xuất tại TrungQuốc Trên 50% được sử dụng như là chất tạo độ chua trong các loại đồ uống

và khoảng 20% trong các ứng dụng thực phẩm khác, 20% cho các ứng dụngchất tẩy rửa và 10% cho các ứng dụng phi thực phẩm khác như hóa mỹ phẩm

và công nghiệp hóa chất

Trong vai trò của một phụ gia thực phẩm, axit xitric được sử dụng như làchất tạo hương vị và chất bảo quản trong thực phẩm và đồ uống, đặc biệt làcác loại đồ uống nhẹ Nó được ký hiệu là E330 Các muối xitrat của các kimloại khác nhau được sử dụng để tổng hợp các khoáng chất vi lượng ở dạng cóthể sử dụng được về mặt sinh học, làm các chất bổ sung dinh dưỡng Tínhchất đệm của các xitrat được sử dụng để kiểm soát pH trong các chất tẩy rửa

dùng trong gia đình và trong dược phẩm Tại Hoa Kỳ, độ tinh khiết của axit

xitric cần thiết để làm phụ gia thực phẩm được định nghĩa bởi Food Chemical

Codex (FCC), được công bố trong Dược điển Hoa Kỳ (USP)

Khả năng của axit xitric trong chelat các kim loại làm cho nó trở thànhhữu ích trong xà phòng và các loại bột giặt Bằng sự chelat hóa các kim loại

trong nước cứng, nó làm cho các chất tẩy rửa này tạo bọt và làm việc tốt hơn

mà không cần phải làm mềm nước Theo kiểu tương tự, axit xitric được dùng

để tái sinh các vật liệu trao đổi ion dùng trong các chất làm mềm nước bởi nó

kết tủa các ion kim loại đã tích lũy như là các phức chất xitrat

Axit xitric là thành phần hoạt hóa trong một số dung dịch tẩy rửa vệ sinhnhà bếp và phòng tắm Dung dịch với hàm lượng 6% axit xitric sẽ loại bỏ cácvết bẩn do nước cứng từ thủy tinh mà không cần phải lau chùi Trong côngnghiệp nó được dùng để đánh tan lớp gỉ trên bề mặt thép.

Axit xitric cũng có thể thêm vào kem để giữ cho các giọt mỡ nhỏ táchbiệt nhau cũng như thêm vào các công thức chế biến nước chanh tươi tại chỗ.Axit xitric cũng được dùng cùng bicacbonat natri trong một loạt các côngthức tạo bong bóng (bọt) khí, cho cả các dạng thực phẩm (chẳng hạn làm xốpcác loại bánh bột) và cũng được sử dụng để làm sạch dầu mỡ bám chặt trêncác dụng cụ

Axit xitric cũng dùng nhiều trong sản xuất rượu vang như là chất thaythế hay bổ sung khi các loại quả chứa ít hay không có độ chua tự nhiên Nó cóthể được sử dụng trong một số loại dầu gội đầu để rửa sạch các chất sáp vàthuốc nhuộm từ tóc

Axit xitric cũng được sử dụng như là nước rửa lần hai (sau nước hiệnhình) trong xử lý phim chụp ảnh trước khi dùng nước định hình Nước rửa

đầu tiên thường hơi kiềm nên nước rửa có tính axit nhẹ sẽ trung hòa nó, làmtăng hiệu quả của việc rửa ảnh so với dùng nước thường

Axit xitric cũng được dùng như là một trong các thành phần hoạt hóatrong sản xuất các mô kháng virus

Axit xitric cũng được sử dụng như là tác nhân chính để làm chín trong

các công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất phomat mozzarella

Axit xitric được hầu hết các quốc gia và tổ chức quốc tế công nhận là antoàn để sử dụng trong thực phẩm Nó hiện diện tự nhiên trong gần như mọi

dạng của sự sống, các lượng axit xitric dư thừa dễ dàng trao đổi và bài tiết rakhỏi cơ thể Tuy nhiên, việc tiếp xúc với axit xitric khô hay đậm đặc có thể

gây ra kích ứng da và mắt, vì thế bảo hộ lao động nên được sử dụng khi tiếpxúc với axit xitric Việc sử dụng quá nhiều axit xitric cũng dễ làm tổn hại men

răng Tiếp xúc gần với mắt có thể gây bỏng và làm mờ thị giác

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT

Có nhiều phương pháp nghiên cứu phức chất NTĐH Ở đây, chúng tôichỉ nêu một số phương pháp vật lý hiện đại được sử dụng trong đề tài này đểnghiên cứu đặc trưng của phức chất đã tổng hợp được là phương pháp phổhồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt

1.3.1 Phương pháp phổ hồng ngoại

Phổ hồng ngoại là phương pháp vật lí hiện đại có thể cho nhiều thông tinquan trong về thành phần và cấu tạo của phức chất Dưới tác dụng của điện

trường của ion trung tâm và sự tạo thành liên kết phối trí khi tạo phức, cấu

hình hình học của phối tử và lớp vỏ eletron của ion trung tâm bị biến đổi, gây

ra sự thay đổi mật độ eletron trên các mối liên kết, thay đổi độ phân cực củaliên kết, kiểu lai hóa của các nguyên tử trong phối tử… Những biến đổi đó cóthể được phản ánh trực tiếp trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phức chất.Theo quan niệm dao động nhóm, những nhóm nguyên tử giống nhautrong các phân tử có cấu tạo khác nhau sẽ có những dao động định vị thể hiện

ở những tần số giống nhau Những tần số ứng với những dao động nhóm rất

có ích trong việc nhận ra các nhóm nguyên tử giống nhau trong phân tử, vìvậy được gọi là tần số đặc trưng nhóm Bảng 1.5 trích ra tần số đặc trưngnhóm của một số nhóm nguyên tử, ở đó cường độ vân phổ được viết tắt nhưsau: m (mạnh), tb (trung bình), y (yếu), bđ (biến đổi)

Bảng 1.5: Tần số đặc trưng nhóm của một số nhóm nguyên tử [7]

– H, C – O, …và các dao động hóa trị của các liên kết đơn C –C, C – N, C –

O, …Tương tác mạnh giữa các dao động dẫn đến kết quả là rất nhiều daođộng “khung” là đặc trưng cho chuyển động của cả đoạn phân tử chứ không

phải riêng một nhóm nguyên tử nào

Tần số đặc trưng nhóm phụ thuộc vào mối liên kết giữa các nguyên tửtrong nhóm tức phụ thuộc vào độ bền vững của liên kết và khối lượng của cácnguyên tử tham gia liên kết, phần còn lại của phân tử gây ảnh hưởng đến tần

số đặc trưng nhóm thông qua các hiệu ứng electron, hiệu ứng không gian vàliên kết hidro nội phân tử Tần số tỉ lệ nghịch với khối lượng rút gọn tức cũng

tỉ lệ nghịch với khối lượng các nguyên tử tham gia liên kết Khi thay nguyên

tử bằng một nguyên tử đồng vị khác, bản chất của liên kết hóa học không thay

đổi nhưng tần số sẽ biến đổi Do đó, việc thế đồng vị có thể dùng để kiểm tra

sự quy kết các vân phổ hồng ngoại Bảng 1.6: dẫn ra chi tiết tần số hấp thụcủa một số liên kết thường gặp

Bảng 1.6: Tần số hấp thụ của một số liên kết thường gặp [17], [19]

Vết nước trong KBr gây

cm-1nhưng không quan sát thấy

Sự tạo thành mối liên hệ kim loại – phối tử làm xuất hiện trong phổ dảihấp thụ ứng với dao động hóa trị của chúng Do khối lượng nguyên tử củakim loại tương đối lớn và độ bền phối trí của các NTĐH khá nhỏ nên nóichung dải hấp thụ của dao động hóa trị kim loại – phối tử phải xuất hiện ởvùng tần số thấp, thường nằm trong khoảng 300 – 600 cm-1 đối với các liên

kết Ln – O, Ln – N Khi có mặt đồng thời các mối liên kết Ln – O và Ln – Ntrong một phức chất, việc quy gán các dải hấp thụ cho các dao động hóa trịcủa chúng trở nên phức tạp bởi vì với mỗi phối tử có cấu trúc khác nhau, tần

số dao dộng của các liên kết đó bị thay đổi khá nhiều

Phổ hồng ngoại cũng có thể cho khả năng phân biệt sự khác nhau về vaitrò của các nhóm chức đối với sự tạo phức Chẳng hạn, người ta quan sát

được dải hấp thụ ở 1670 cm-1xuất hiện trong phổ của phức dipivaloylmetanatcủa các NTĐH từ Gd – Er, chứng tỏ trong chúng có mặt các nhóm C=Okhông phối trí, bởi dải này không xuất hiện trong phổ các phức tương tự của

các NTĐH từ Nd – Eu Từ đó có thể suy luận rằng cấu tạo của các phức

dipivaloylmetanat thuộc hai nhóm này là khác nhau [7], [11], [17], [19]

1.3.2 Phương pháp phân tích nhiệt

Phương pháp phân tích nhiệt là phương pháp phân tích vật lý thuận lợi

để nghiên cứu các phức chất rắn Các hiệu ứng kèm theo các quá trình biếnđổi lý học hay hóa học của mẫu thể hiện các pic trên đường DTA Nghiên

cứu các phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt có thể cho phép kếtluận về số lượng và đặc điểm phối trí của các phân tử nước hay của các phối

tử trung hòa trong thành phần phức chất

Có nhiều kĩ thuật khác nhau trong phương pháp phân tích nhiệt, trong đóhai kỹ thuật thường được sử dụng là khảo sát sự thay đổi trọng lượng theonhiệt độ TGA (Thermogravimetry or Thermogravimetry analysis) (Dạng vi

phân của TGA là DrTGA) và phân tích nhiệt vi sai DTA (DifferentialThermal Analysis) (DTA là dạng vi phân của đường TA (thermal analysis) )TGA là phương pháp dựa trên cơ sở xác định khối lượng của mẫu vậtchất bị mất đi (hoặc nhận vào) trong quá trình chuyển pha như là một hàm củanhiệt độ.

Phép đo TGA nhằm xác định:

- Khối lượng bị mất trong quá trình chuyển pha

- Khôi lượng bị mất theo thời gian và theo nhiệt độ do quá trình khử

nước hoặc phân ly

TGA có thể ghi nhận trực tiếp sự thay đổi khối lượng theo thông sốnhiệt độ hoặc thời gian để biểu diễn sự chuyển pha hoặc phân hủy Đườngcong TGA cho biết đặc tính của hợp chất (vật liệu) dựa trên những kết quảkhác nhau của sự chuyển tiếp vật lý và phản ứng hóa học Sự thay đổi khối

lượng có thể liên quan tới cấu trúc phân tử Đường dữ liệu TGA có liên quan

tới nhiệt động học và động năng của phản ứng hóa học, cơ chế phản ứng, Dải nhiệt của TGA kéo dài từ nhiệt độ phòng tới 1200oC trong môi trường

chân không hoặc khí trơ và hệ số tăng nhiệt từ 5 – 20oC Trong phương pháp

TGA, mẫu được đặt trên đĩa, cân liên tục và nung nóng đến nhiệt độ bay hơi.Nguyên tắc hoạt động của máy đo TGA dựa vào quá trình tăng nhiệt độ vàcác quá trình lý hóa xảy ra làm thay đổi khối lượng của mẫu, nhờ đó bộ cảmbiến (sensor) khối lượng chuyển tín hiệu về máy tính và chuyển đổi thànhphần phần trăm khối lượng của vật liệu bị mất đi

Nguyên lí kỹ thuật của DTA là phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ của mẫutrong quá trình thực hiện chương trình nhiệt độ bằng cách so sánh nhiệt độ

Kỹ thuật này liên quan tới hiện tượng thu hay tỏa nhiệt khi xảy ra quá trình

biến đổi Nói cách khác nhờ kỹ thuật DTA có thể nghiên cứu các quá trìnhxảy ra có kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

Từ đặc điểm của giản đồ thường TGA hoặc DTA có thể xác định định

tính và định lượng các hiệu ứng khối lượng mẫu trong những khoảng nhiệt độ

nhất định Những hiệu ứng này tương ứng với những quá trình thoát khí,

thăng hoa hay bay hơi do sự phân hủy nhiệt của mẫu Các hiệu ứng thu nhiệt

hay tỏa nhiệt kèm theo các quá trình biến đổi lý học hoặc hóa học của mẫu thểhiện ở các pic trên đường DTA: pic có cực đại ứng với hiệu ứng tỏa nhiệt, pic

có cực tiểu ứng với hiệu ứng thu nhiệt Không phải tất cả các biến đổi năng

lượng trên giản đồ DTA đều đi kèm với các biến đổi khối lượng trên đường

TGA hay DTA Dựa vào sự khác nhau này có thể phân biệt những biến đổivật lý với các biến đổi hóa học của mẫu xảy ra nhờ nhiệt độ [17]

1.4 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CÚC VẠN THỌ (THÁI LAN)

Hình 1.2: Hoa Cúc Vạn Thọ

Tuy cây Cúc có nguồn gốc từ lâu đời nhưng đến năm 1688 Jacob Layn

người Hà Lan mới trồng phát triển mang tính thương mại trên đất nước của

ông Đến tận đầu thế kỉ 18, cây hoa cúc mới được trồng rất nhiều và là cây

hoa quan trọng nhất đối với Trung Quốc, Nhật Bản Ở Hà Lan, Cúc là cây hoaquan trọng thứ hai sau Hồng.

và dinh dưỡng rất mạnh [8]

1.4.1.2 Thân

Cây thuộc thân thảo nhỏ, có nhiều đốt giòn dễ gãy càng lớn càng cứng,cây dạng đứng Chiều cao thân cây khoảng 40-45cm, phân cành mạnh thíchhợp cho trồng chậu và trồng thảm [8]

1.4.1.3 Lá

Lá Cúc Vạn Thọ thường là lá đơn không có lá kèm, mọc so le nhau, bản

lá xẻ thùy lông chim Lá có mùi hăng hắc khi vò nát, nay có giống lá không

hôi và có mùi thơm nữa Mặt dưới phiến lá bao phủ một lớp lông tơ, mặt trên

nhẵn, gân hình mạng [8]

1.4.1.4 Hoa, Quả và hạt

Hoa Cúc Vạn Thọ là hoa đơn hoặc hoa kép Mỗi hoa gồm rất nhiều hoanhỏ gộp lại trên một cuống hoa, hình thành hoa tựa đầu trạng mà mỗi đầutrạng là một bông hoa Trong thực tế tuỳ theo mục đích sử dụng mà người ta

để một bông trên một cành hay nhiều bông trên một cành, trình tự nở hoa