Luận Văn Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức đioxalatomanganat (II) kali

Khóa luận tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức đioxalatomanganat (II) kali


MỤC LỤC
Lời mở đầu . 1
1. Lý do chọn đề tài . 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2
4. Phương pháp nghiên cứu . 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Giới thiệu về phức chất [1], [2], [5], [12] . 3
1.1.1. Sơ lược về sự nghiên cứu phức chất và ý nghĩa của nó 3
1.1.2. Các định nghĩa . 4
1.1.2.1. Ion phức . 4
1.1.2.2. Phức chất . 4
1.1.2.3. Ion trung tâm (Ký hiệu là M) . 4
1.1.2.4. Phối tử (Ký hiệu là L) 5
1.1.2.5. Cầu nội – Cầu ngoại 5
a. Cầu nội . 5
b. Cầu ngoại . 6
1.1.2.6. Sự phối trí – Số phối trí – Dung lượng phối trí . 6
1.1.3. Phân loại 7
1.1.3.1. Dựa vào loại hợp chất . 7
1.1.3.2. Dựa vào dấu điện tích của ion phức . 7
1.1.3.3. Dựa vào bản chất của phối tử 7
1.1.3.4. Dựa vào cấu trúc của cầu nội phức 8
1.1.4. Tính chất 9
1.1.4.1. Sự phân ly (điện ly) của phức chất trong dung dịch nước . 9
1.1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất 9
1.1.4.3. Tính axit – bazơ của phức chất 10
1.2. Vai trò của phức chất [3] 10
1.2.1. Vai trò của phức chất trong hóa học . 10
1.2.1.1. Phức chất trong hóa học phân tích 10
1.2.1.2. Phức chất trong hóa học vô cơ . 11
1.2.1.3. Phức chất trong hóa y dược . 11
1.2.2. Vai trò của phức chất trong các lĩnh vực khác 12
1.3. Giới thiệu về kim loại mangan và khả năng tạo phức của Mn2+[1], [10], [11] . 12
1.3.1. Giới thiệu về kim loại mangan . 12
1.3.1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý . 12
1.3.1.2. Tính chất hóa học 13
1.3.1.3. Trạng thái thiên nhiên – Đồng vị . 14
1.3.1.4. Ứng dụng . 15
1.3.2. Khả năng tạo phức của Mn2+ 15
1.3.2.1. Giới thiệu về MnSO4 15
1.3.2.2. Khả năng tạo phức của Mn2+ . 16
1.4. Giới thiệu về kali oxalate . 17
1.5. Giới thiệu về phức tổng hợp đioxalatomanganat (II) kali . 18
1.6. Một số phương pháp tổng hợp phức và nghiên cứu xác định thành phần
của phức [4], [5], [6], [7], [9] . 19
1.6.1. Phương pháp tổng hợp phức . 19
1.6.2. Các phương pháp xác định thành phần của phức 19
1.6.2.1. Phương pháp trọng lượng 19
1.6.2.2. Một số phương pháp hóa học xác định thành phần phức chất 20
1.6.2.3. Phương pháp phân tích nhiệt . 20
1.6.2.4. Các phương pháp phổ xác định thành phần phức chất . 21
a. Phương pháp phổ hồng ngoại IR 22
b. Phương pháp phổ hấp thụ electron UV-VIS 25
c. Phương pháp phổ khối lượng ion hóa electron . 26
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 28
2.1. Giới thiệu hóa chất, dụng cụ, thiết bị 28
2.1.1. Hóa chất . 28
2.1.2. Dụng cụ . 28
2.1.3. Thiết bị . 28
2.2. Pha các loại dung dịch . 28
2.2.1. Dung dịch MnSO4 với các nồng độ 28
2.2.2. Dung dịch K2C2O4 bão hòa 29
2.3. Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình tổng hợp phức K2[Mn(C2O4)2] 30
2.3.1. Quy trình tổng hợp phức K2[Mn(C2O4)2] . 30
2.3.2. Khảo sát nồng độ dung dịch MnSO4 . 32
2.3.3. Khảo sát tỷ lệ thể tích dung dịch MnSO4 / K2C2O4 32
2.3.4. Khảo sát dung dịch rượu etylic 33
2.3.5. Khảo sát thời gian phản ứng . 33
2.4. Tổng hợp phức . 33
2.5. Nghiên cứu thành phần của phức bằng phương pháp phổ hấp thụ electron
UV-VIS và phổ hồng ngoại IR . 34
2.5.1. Phương pháp phổ hấp thụ electron UV-VIS . 34
2.5.1.1. Cách tiến hành . 34
2.5.1.2. Cách ghi phổ 34
2.5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại IR 34
2.5.2.1. Cách tiến hành . 34
2.5.2.2. Cách ghi phổ 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN . 37
3.1. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình tổng hợp phức 37
3.1.1. Kết quả khảo sát nồng độ dung dịch MnSO4 tối ưu 37
3.1.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ thể tích dung dịch MnSO4 / K2C2O4 38
3.1.3. Kết quả khảo sát dung dịch rượu etylic . 39
3.1.4. Kết quả khảo sát thời gian phản ứng . 40
3.2. Quy trình tổng hợp phức tối ưu 41
3.3. Kết quả nghiên cứu thành phần phức K2[Mn(C2O4)2] bằng phổ hấp thụ
electron UV-VIS và phổ hồng ngoại IR . 42
3.3.1. Kết quả phổ hấp thụ electron UV-VIS 42
3.3.2. Kết quả phổ hồng ngoại của phức . 43
KẾT LUẬN . 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47


1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm trước đây, hóa học về phức chất chưa được nhiều nhà
khoa học trên thế giới quan tâm vì nó ít có ứng dụng nhiều trong thực tế. Thế
nhưng, trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh
tế thì ngành hóa học phức chất đã có những đóng góp to lớn và quan trọng cho
nhiều ngành khoa học kỹ thuật và đời sống
Như trong hóa phân tích, phức chất đóng vai trò quan trọng trong việc phát
triển các phương pháp phân tích định tính và định lượng.
Ý nghĩa thực tế của phức chất còn thể hiện rõ rệt hơn nhiều khi ứng dụng
chúng vào trong điều chế các kim loại tinh khiết hóa học, trong việc tách đa số
nguyên tố hiếm, các kim loại quý Đặc biệt, trong khoảng hơn 20 năm trở về đây
hóa học phức chất của các nguyên tố đất hiếm với các aminoaxit đang phát triển
mạnh mẽ.
Phức chất còn dùng làm xúc tác và là sản phẩm trung gian trong tổng hợp
hữu cơ. Nó còn sử dụng trong việc loại trừ độ cứng của nước, dùng trong mạ điện
và thuộc da.
Hơn nữa, nhu cầu của con người về việc tạo màu trang trí cho gốm sứ đã
được quan tâm nghiên cứu và ngày càng yêu cầu cao hơn về chất lượng và thẩm
mỹ. Việc sử dụng chất màu trang trí cho gốm sứ đã được các hãng sản xuất như
Itaca (Tây Ban Nha), Ferro (Italia) nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất. Ở Việt
Nam, đã có một số công ty đầu tư dây chuyền sản xuất gach granit nhân tạo có sử
dụng dung dịch chất màu như công ty Thạch Bàn (Hà Nội) Tuy nhiên, những
chất màu được sử dụng trong công nghệ này đều phải nhập ngoại nên giá thành cao.
Vì vậy, việc nghiên cứu, tổng hợp các chất màu để trang trí cho gốm sứ là vấn đề
cần thiết.
Do đó, không những về mặt lý thuyết hóa học mà ngay cả những ứng dụng
trong thực tế, các hợp chất phức ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn.
2
Khi nghiên cứu về sự tạo phức của các ion kim loại, người ta nhận thấy các
ion kim loại nhóm B có khả năng tạo phức lớn hơn và màu bền hơn nhiều so với
các kim loại thuộc nhóm A. Thế nên, để điều chế các phức chất có thể làm chế
phẩm tạo màu cho grannit nhân tạo người ta đã tiến hành tổng hợp phức chất của
một số kim loại chuyển tiếp với các phối tử. Trước đây, ở trong nước cũng đã có vài
đề tài tổng hợp phức chất dùng làm chất màu cho gốm sứ, ví dụ như các đề tài của
tác giả Lê Phi Thúy cùng các đồng sự khác như : điều chế phức kali coban tactrat;
phức chất của Fe(III) với axit tactric; phức fomiat của Cr(III), Fe(III), Co(II), Ni(II),
Trong đó, mangan cũng là một nguyên tố kim loại nhóm 3d phổ biến có khả
năng tạo phức bền với rất nhiều phối tử tạo ra phức màu. Để hiểu rõ hơn về cơ chế
tạo phức, cũng như phương pháp tổng hợp phức Mn
2+
tối ưu nhất em chọn đề tài:
“Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức đioxalatomanganat (II) kali”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức để đưa ra quy trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali – K2[Mn(C
2O4
)
2
] tối ưu.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali – K2[Mn(C
2O4
)
2
].
Từ các điều kiện đã nghiên cứu, đưa ra quy trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali.
Nghiên cứu xác định thành phần phức đã tổng hợp bằng phương pháp hấp
thụ electron UV – VIS và phương pháp phổ hồng ngoại IR.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tham khảo các tài liệu liên quan đến phức
chất trên sách, báo và mạng
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: phương pháp tổng hợp phức và
phương pháp xác định thành phần phức chất.
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về phức chất [1], [2], [5], [12]
1.1.1. Sơ lược về sự nghiên cứu phức chất và ý nghĩa của nó
– Số lượng phức chất rất nhiều, đa dạng; ứng dụng của phức chất cũng rất
rộng rãi trong các ngành kinh tế, khoa học, đời sống Vì vậy, nghiên cứu phức
chất có tầm quan trọng và ý nghĩa rất lớn đối với hóa học hiện đại.
– Thông qua việc nghiên cứu phức chất, có thể hiểu được hóa lập thể, trạng
thái của các chất trong dung dịch, cơ chế phản ứng Các kết quả nghiên cứu phức
chất không những có ý nghĩa rất lớn về mặt lý thuyết mà còn cả về mặt ứng dụng
thực tế. Vì thế, vào đầu thế kỷ XVIII, hóa học phức chất đã bắt đầu phát triển và
ngày càng mở rộng phạm vi nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới.
– Khoảng năm 1798, Tassaer tình cờ tổng hợp được phức chất đầu tiên ứng
với công thức CoCl
3.6NH
3
theo sơ đồ phản ứng:
CoCl2 + NH
4Cl + NH3
CoCl3.6NH
3
+ CoCl
3.5NH
3.H
2
O + CoCl3.5NH
3
Vàng Đỏ gạch Đỏ tía
tất cả các dạng tinh thể hyđrat của CoCl
3
đều ở trạng thái rắn, có độ tan khác nhau.
Dựa vào đó có thể tách chúng ra khỏi nhau.
– Ở nhiều nước, như NaUy, Thụy Điển, Đan Mạch người ta chú trọng
nghiên cứu hóa lập thể, động học của các phản ứng tạo phức, cân bằng phức trong
dung dịch nước. Việc nghiên cứu sự tạo phức trong những dung dịch không nước
cũng được thực hiện có hệ thống trong khoảng hơn 30 năm gần đây như công trình
của: Trần Thị Bình – Khảo sát cân bằng của các phức hỗn hợp với iodua của các
dioxin Co(III) trong những dung dịch không nước – Luận án PTS, Budapest, 1972
hay Gutmann, V: Coordination chemistry in Non – Aqueoas Solutions – Springer,
Wien – New York, 1968
– Ở các nước Áo, Mỹ, Pháp thì chủ yếu là nghiên cứu tính chất quang phổ
của phức chất ở trạng thái rắn và dung dịch. Ở trạng thái rắn, người ta nghiên cứu
các phương pháp tổng hợp, cấu trúc và tính chất của chúng; còn ở trạng thái dung
dịch thì nghiên cứu các trạng thái cân bằng, độ bền của phức chất, cơ chế phản ứng.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngô Thị Mỹ Bình, Giáo trình Hóa học vô cơ, Tài liệu lưu hành nội bộ khoa
Hóa – trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, năm 2007.
[2]. Trần Thị Bình, Cơ sở hóa học phức chất, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
Hà Nội, năm 2006.
[3]. Võ Ngọc Thu Dung, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm, Tài liệu lưu hành
nội bộ khoa Hóa – trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, năm 2010.
[4]. Trần Thị Đà, Nguyễn Hữu Đĩnh, Phức chất – phương pháp tổng hợp và nghiên
cứu cấu trúc, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, năm 2006.
[5]. Lê Chí Kiên, Hỗn hợp phức chất, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, năm
2006.
[6]. Lê Thị Mùi, Giáo trình môn Phân tích định lượng, Tài liệu lưu hành nội bộ
khoa Hóa – trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, năm 2006.
[7]. Phan Thảo Thơ, Giáo trình các phương pháp quang phổ, Tài liệu lưu hành nội
bộ khoa Hóa – trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, năm 2010.
[8]. Lê Phi Thúy, Tổng hợp phức chất của crom, mangan, sắt, coban với một số axit
hữu cơ và ứng dụng chúng làm chất tạo màu cho granit nhân tạo, Luận án tiến sĩ
hóa học, Hà Nội, năm 2004.
[9]. Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học, Nhà xuất
bản Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2003.
[10]. Trang web: http://de.wikipedia.org/wiki/Mangan.
[11]. R.A.Lidin, V.A.Molosco, L.L.Andreeva, Tính chất lý hóa học các chất vô cơ,
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, năm 2006.
[12]. F.B.Glinka, N.G.Kliutnicov, Hóa học phức chất, Nhà xuất bản Giáo dục, năm
1981.