Tóĩỉị* hơp và nghiên cửu... -Tông hơp và nghiên cửu.
Trang 1TAP CHl KHOA HỌC ĐHQGHN, KHTN & CN, T XIX, Sò 1, 2003
T Ổ N G H Ợ P v à n g h i ê n c ứ u t í n h C H A T C Ủ A M Ộ T S Ố
I S O B U T Y R A T D A T HI ÊM
T r i ê u T h ị N g u y ệ t , T r i n h Ngọc C h â u
K h o a I l o á học, Đ ạ i học K h oa h ọc T ự nh iên , D H Q G I l à N ội
1 M ở đ ẩ u
C ác c a c b o x v la t có ứ n g d ụ n g rộ n g rãi t r o n g các lìn h v ự c k h á c n h a u n h ư p h â n
t íc h , tá c h v à là m s ạ c h c á c n g u y ê n tố, c h ê tạ o v ậ t liệ u mới, l à m c h ấ t p h ụ gia đế g iả m
k h à n ă n g k íc h n ổ c ù a đ ộ n g cơ đ ốt tr o n g [1].
T ác g iả [2] đ ã t ổ n g hợp được m ột s ô p i v a l a t đ ấ t h iế m v à xác đ ị n h được tính
t h á n g hoa r ấ t đ ịn h lư ợ n g c ù a c h u n g
A x it p iv a lo ic (CH.iXtC-COOH là m ột ph ôi tử cồ n g k ề n h n ê n khi t ạ o p h ứ c vối
cá c io n đ ấ t h iế m nó có k h à n ă n g là m g iả m bớt q u á trìn h p o lim e hoá c ủ a các p iv a l a t
đ ấ t h iế m v à q u y ế t đ ịn h t í n h t h ă n g hoa cua c h ú n g
Lợi d ụ n g t í n h c h ấ t n à y m à người ta đã tách được đ ấ t h iế m ra k h ỏ i các
n g u y ê n tô Ba, C a, S r, u v à Th b ằ n g p h ư ơ n g ph áp t h ă n g h oa [3 ,4 ,5 ] T u y các
c a c b o x y la t đ ã dược n g h i ê n cứ u n h i ề u n h ư n g cá c is o b u t y r a t đ ấ t h iế m được n g h iê n
c ử u còn ít.
A x it i s o b u t y r ic (H is b ) có c ấ u tạ o tư ơ n g tự như a x it p iv a lo ic.
N ê n có t h ể ch d đợi c á c is o b u t y r a t d ấ t h iế m c ù n g có n h ữ n g t í n h c h ấ t tư ơ n g tự
c á c p i v a l a t đ ấ t h i ế m Đ ể d ó n g góp v à o lình vực n g h i ê n cửu n à y c h ú n g tôi t iế n hành
t ổ n g hợp v à n g h i ê n cứ u t ín h c h ấ t c ủ a m ột s ô ÌRobutyrat đ ấ t h iề m
2 T h ự c n g h i ệ m
C ác is o b u t y r a t đ ấ t h i ê m được tổ n g hợp p h ỏ n g th eo p h ư ơ n g p h á p tổ n g hợp các
p i v a l a t đ ấ t h iế m ỏ tà i l iệ u [2]: c â n c h ín h x á c m ộ t lượng o x it đ ấ t h iế m ( 1 0 mol) cho
v à o hìn h c ầ u đáy tr ò n T h ê m v à o bìn h 1 ml a x it iso b u ty ric (10'" rnol) và õ m l nước
c ấ t Đ u n hổi lư u h ổ n hợp c h o tới kh i x u ấ t h i ê n k ết tủ a b á m v ò n g q u a n h t h à n h bình
và lư ợ n g o x it đ ấ t h i ế m ở đ á y b ìn h đà ta n h ết thì n g ừ n g đ u n (k h o ả n g 2*3 giờ) Đổ
n g u ộ i, lọc, rửa kêt t ủ a b ằ n g đ i e t y l e t e L àm k h ô s ả n p h ẩ m tr o n g b ìn h hút ẩ m s ả n
p h ẩ m t h u được ở d ạ n g b ột m ịn , có m à u s ắ c đặc tr ư n g c ủ a io n đ ấ t h iế m H iệ u s u ấ t
t ổ n g hợp g ầ n 80% S ả n p h ẩ m t a n tố t tr o n g cloro ío rm , e ta n o l, a x e t o n , nước r ấ t ít tan
t r o n g đ i e t v l e t e
h3c H3C C H - C O O H
5 0
Trang 2Tóĩỉị* hơp và nghiên cửu. 5 1
P h ổ h ổ n g n g o ạ i được g h i tr ê n m á y q u a n g p h ổ S h im a đ /.u ER /IR 0 8 1 0 1 M c u a
N h ậ t M ầu được é p v i ê n với KBr.
G ià n (lồ p h â n tích n h i ệ t được gh i tr ê n m á y S h i m a d z u TGA- 5011 của N h ạ t ,
t r o n g dòng k h í N đ ồn 7 0 0 c, với tốc độ đốt 10 /p h ú t.
H àm lư ợ n g c á c ion đ ấ t h iê m Ln'1* được x á c đ ịn h b ằ n g ph ư ơ n g p h á p c h u ấ n (lộ
c o m p le x o n với c h í t h ị a s e n a z o III [6] H à m lư ợ n g c a c b o n được xác (lịnh t.rỏn m áy
p h â n tích tự d ộ n g
3 K ôt q u ả v à t h ả o l u ậ n
Kêt q u ả p h â n tích n g u y ê n tô, p h ổ h ồ n g n goại v à p h â n tích n h i ệ t c ủ a c á c s à n
p h ẩ m được đ ư a ra ỏ các b à n g 1 , 2 và 3.
B ả n g 1 Kết quả p h â n tích n g u y ê n tô
TT T ín h t o á n T h ự c n g h i ệ m T ín h t o á n T h ự c n g h iệ m
Từ kêt q u à p h â n tích h à m lượng L n 3* và c a c b o n c h ú n g tôi chia ra cò n g thức giả t h iế t c ủ a các s a n p h ẩ m tổ n g hợp được (b ả n g 1).
Đỏ quv k ế t c á c dải tr o n g p h ổ h ấp t h ụ h ổ n g n g o ạ i, c h ú n g tỏi so s á n h p h ổ củ a
sả n ph ẩm tạ o t h à n h với p h ổ c ủ a phôi tử tự do H ls b T r o n g p h ổ h ồ n g n g o ạ i c ủ a a x it
is o lu ty r ic , các dài ở v ù n g 2 9 7 7 - 2 5 6 0 c m 1 được q u y c h o d a o đ ộ n g b iê n d ạ n g c ủ a
n h ó m CH ị Các dải n ằ m ở vùng 1 7 0 5 cm 1q u y c h o d a o đ ộ n g h o á trị c ủ a n h ó m -COO ,
dải này có cư ờn g độ y ế u c h ừ n g tỏ a x it is o b u t y r ic có c ấ u t ạ o đ im e tạ o bởi liê n kết hiđro [5].
T ron g p h ổ h ồ n g n g o ạ i c ủ a các s ả n p h ẩ m i s o b u t y r a t đ ấ t h iê m có dái rộng, có cường độ m ạ n h t r o n g v ù n g sô sóng 3 2 0 0 - 3 6 0 0 c m \ dài n à y được q u y c h o (lao d ộ n g hoá trị của n h ó m O H tr o n g p h â n tử nưốc Đ iể u đó c h ứ n g tồ t r o n g cá c s ả n p h ẩ m có
H20 Các dải d v ù n g 1 535 - 154 l c m 1 th u ộ c vê dao d ộ n g h o á trị của n h ó m - C = 0 , dải
ỏ vùng 2 9 7 0 - 2 9 7 2 c m được quy ch o dao đ ộ n g b iế n d ạ n g c ủ a n h ó m CH j So với phó của ix it ìéo b u ty ric, các dải này đã c h u y ể n v ê v ù n g có sô s ó n g th ấ p hơn Đ i ế u (!ó có
Trang 352 Triều Thị Nguyêt, Trịnh Ngọc Châu
t h ể giải th íc h r ằ n g kh i t ạ o t h à n h các is o b u t y r a t đ ất h iế m , m ộ t cỉộ e le c t r o n t r o n g các liê n k ế t c = o đà bị g iả m đi do t ạ o th à n h liê n kỏt cho n h ậ n o -» Ln, tức là c a c b o x y l liê n k ẻ t vói đ ấ t h i ế m ở d ạ n g a n io n R-COO - LrT v à liê n k ết được th ự c h i ệ n qu a
n g u y ê n từ o xy c ủ a n h ó m c a c b o y l Giả t h iê t n à y còn được xá c n h ậ n q u a d ả i V(-Ị| tr o n g
p h ổ c ủ a cá c s ả n p h à m dà c h u y ê n dịch s a n g v ù n g có sô s ó n g lớn hơn so với t r o n g phổ
c ủ a l ỉ l s b
Các k êt q u ả t h u được ở t r ê n c h ử n g tỏ q u á tr in h t ổ n g hợp đã tạ o t h à n h s à n
p h à m mới, tr o n g t h à n h p h ầ n c ủ a sả n p h ẩ m có nước và liê n k ế t - c o o - M dược thực
h iệ n q u a n g u y ê n tử o x v c ủ a n h ó m cacboxyl và c h ủ y ế u m a n g t í n h ion.
B ả n g 2 c ác tần sô* hấp thụ đặc trứng trong phổ hồng ngoại (cm l)
B a n g 3 Kết quả phân tích n h iệt
Phức: c h â t N h i ê t ỉ ỉ i ê u ứng C ấu tử S à n p h ẩ m
Độ g iả m kh ôi lượng(*ỉo) độ(°C) n h i ệ t tá c h c ò n lại T ín h
t.oán
Thựr
n gỉ m
N đ (Isb).,.3 1 1 ,0 1 1 4 ,5 T h u n h iệt 3 H aO Nd(Isb):i 1 1 , 8 8 , 5
3 4 2 - 3 6 3 T ỏa n h iệ t P h â n hủ v
và ch á y
N d ,( C O ,) , 4 6 ,8 4 3 ,4
Er (Isb) j.3 H aO 1 3 8 ,8 T h u n h iệt 3 H , 0 E r(Isb )a 1 1 , 2 1 0 , 1
3 7 9 T ỏa n h iệ t P h â n húy
và ch á y
E r , ( C O, ) 3 39,1 4 1 ,4
T r ê n g ià n đổ p h â n tích n h i ệ t củ a 2 phức c h ấ t c ù a N d và Er có m ột h iệ u ứng
t h u n h iệ t ở 1 1 4 ,5 nC v à 1 3 8 ,5 c tương ứ ng và một h iệu ứ n g toa n h i ệ t m ạ n h ở 3 42
Trang 4-Tông hơp và nghiên cửu. 53
3 6 3 c (vói s ả n p h ẩ m củ a Nd) và 3 7 9 “C (vối s ả n p h ẩ m c ủ a Er) T ư ơng ứ n g vói h ai
h iệ u ứ ng n h i ệ t n à y là hai h iệu ử n g m ấ t khôi lưring t r ê n cỉưdng DTG (b ả n g 3).
C h ú n g tô i g iả th iê t r ằ n g h i ệ u ứng th u n h i ệ t ứ n g vỏi sự tá c h nước tr o n g các
s ả n p h ẩ m N h i ệ t độ tá c h 114,5 - 1 3 8 ,8 ° c c h ứ n g tỏ nưỗc t h a m g ia phôi trí N h ư v ậy
c ô n g th ứ c c h u n g c ủ a các s ả n p h ẩ m là L n (Isb )j.3 H o S a u k h i tách nước, s ả n p h ẩ m
t r u n g g ia n t ạ o t h à n h là L n(Isb)j K ê t quà nàv h o à n t o à n phù hợp với các dử liệu p h ổ hấp th ụ h ồ n g n g o ạ i.
H iệu ứ n g toả n h iệ t m ạ n h ở 3 5 8 - 3 7 9 c ứ n g với khỏi lượng bị m ấ t là 43,4% (với s ả n p h ẩ m c ủ a N d) v à 41,4% (vối s à n p h ẩ m c ủ a Er) C h ú n g tôi g iả t h iê t ở n h i ệ t
độ n à y đã x ả y ra q u á trìn h p h ân h u y và c h á y c ủ a L n (Isb ) i v à tạ o t h à n h Lrv,(CO,):Ị.Vì
h a i quá tr ìn h n à y x ả y ra ở n h iệ t độ rấ t g á n n h a u n ê n t r ê n đườn g DTA c h ỉ q u a n s á t được một pic v à c ũ n g chỉ có m ột h iệ u ứ ng m ấ t khôi lượng K ế t quả n à y tư ơ n g tự n h ư
k ết qu ả th u được khi n g h iê n cửu s ự p h â n h ủ y n h i ệ t c ú a m ộ t sỏ n - b u t y r a t đ ấ t h iế m
tr o n g [7].
Với các g iả t h iế t tr ê n c h ú n g tôi t h ấ y % m ấ t k h ô i lượng t h e o t ín h t o á n phù hợp vói sô l iệ u th ự c n g h iệ m (b ảng 3).
Q u a đó c h ú n g tôi g iả t h iế t sơ đồ p h ả n h u ỷ n h i ệ t c ủ a c á c i s o b u t y r a t đ ất h iế m
n h ư sau:
Ln(Isb)3.nHjO —> Ln(Isb)3 —> Ln2 (C 0 3)3.
Các k ết q u ả p h â n tích n g u y ê n tô", ph ổ h ồ n g n g o ạ i v à p h â n tíc h n h i ệ t , đểu
k h ẳ n g đ ịn h cá c phức c h ấ t th u được đêu có nưỏc t h a m g ia phôi tr í T ư ơ n g tự cốc
p iv a la t đ ấ t h i ế m nói r iê n g [2] v à các c a c b o x y la t k h á c nói c h u n g [5], các
L n(Isb)3.n H 20 đ ề u ta n tr o n g nước và HjO t h a m gia v à o cẨu ph ôi trí Sô" p h â n tử
H 20 th a y đôi tu ỳ th u ộ c v à o b ả n c h ấ t c ủ a n g u y ê n tô đ ấ t h i ế m và đ iề u k iệ n t ổ n g hợp
phức (0,5 < n < 5).
C h ú n g tôi hy vọn g r ằ n g các i s o b u t y r a t đất h iế m c ũ n g có n h ừ n g đ ặ c tín h quí
g iá tư ơ n g tự n h ư cá c p iv a la t đất h iế m
4 K ế t l ú ậ n
1 Đ ả t ổ n g hợp dược các is o b u t y r a t củ a Y, Pr, N d , S m , Eu, Gd và Er dưới dạr.g rắn L n (Isb )3.n H20
2 Đ â n g h i ê n cửu các s ả n p h ẩ m b ằ n g p h ư ơ n g p h á p p h ổ h ồ n g n g o ạ i, t h ấ y r ằ n g
tr o r g th à n h p h ầ n c ủ a các s ả n ph ẩm có H 20 th a m g ia p h ối tr í và liê n k ế t -CO O -Ln đưọ: th ự c h i ệ n q u a n g u y ê n tử oxy v à c h ủ y ê u m a n g t ín h ion.
3 Đ ã n g h i ê n cứu các s ả n p h ẩ m bằ n g p h ư ơ n g p h á p p h â n tíc h n h i ệ t và đã giả
th iẻt sơ đồ p h â n h u ý n h iệt.
Ln(Isb);, nH20 -> Ln(Isb);j —> Ln2 (C 0 3);j.
Trang 5TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 riHCapCBKHH A n , MapTblHCHKO Jì M “KapÕOKCH.lTbl, (UIKOKCHiỊbl M p -JIỊÌKCTOHílTbl BHCMyra (III)”, Koopò XĨLUUH, Tom 20, Ng 5(1994), C.324 - 349,
/K neopr XUMUU, Tom 39, Nụ 4(1994), c 538 - 546,
Paul R c Singh G Gotra T S , “Carboxylatcs o f prascodymium (III), neodynium (I1I)?
and samarium (III)1’, Ind J Chem., N g l 1(1973), p 294,
M OHOKapÕOHOBblX KHCHOTaX R C O O H H a CTCpCOXHMHMCCKHC Ộ Ỵ HKUHH KapÕOKCH.TbHblX
r p y n n B KapõoKCH.iaTax P 3 3 ” , K o o p XUMUX, Tom 2, N (l 1 2 ( 1 9 7 6 ), c 1674 - 16X0,
5 LIIk.iobcp J1 I I n i í o m e H B E , ‘OopM naTbi THvKc.ibix / ì a H T a m u o B ’, ỹA’ n e o p e XILMUU
Tom 10 N “ 10(1965), c 1 1 2 1 -1 1 2 5 ,
ỘH3HKO-XHMHMCCKMX CBOHCTB ÕỴ TH paTO B HCKOTOpblX p e a K 0 3 C M C lb H b IX 3neM C H T O B ’\
/ K neope XUMUU, Tom 20, N° 4(1975), c 895-900,
VNU JO U R N A L OF S C IE N C E N at , S a , & T ech., T XIX, NọỊ, 2003
S Y N T H E S I S A N D C H A R A C T E R I Z I N G O F S O M E R A R E - E A R T H
I S O B Ư T Y R A T E R S
T r i e u T h i N g u y e t , T r i n h Ngoe C h a u
D e p a r t m e n t o f C h e m ic a l, C ollege o f Science, V N U
Ln (Isb )3 n H 20 (Ln: r a r e - e a r t h e le m e n t; Isb : I s o b u t y r a t e ion) vvere p repared
by t h e t r e a t m e n t o f L n > 0 | w i t h H ls b Tho IR stu d y a n d t h e r m a l a n a l y s i s data
r e v e a l t h a t t h e r a r e - e a r t h i s o b u t y r a t e s c o n ta in H 20 and t h e b o n đ in g betvvecn Ln *
a n d Isb h a s ion c h a r a t e r