TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Tập 74B, Số 5, (2012), 201-207

201
TỔNG HỢP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG
MỘT SỐ PHỨC CHẤT 1,10-PHENANTROLIN TECBI(III)
Nguyễn Đức Vượng
1
, Nguyễn Đình Luyện
2
1
Trường Đại học Quảng Bình
2
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế

Tóm tắt. Các phức chất của Tb(III) với 1,10-phenantrolin và phối tử hữu cơ (CH
3
COOH,
ClCH
2
COOH, Cl
3
CCOOH) đã được tổng hợp và xác định thành phần dựa trên phương
pháp: phân tích nhiệt và phân tích nguyên tố. Cấu trúc của phức chất cũng được xác định
bằng phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR). Đã nghiên cứu tính huỳnh quang của các
phức chất và so sánh tính huỳnh quang giữa các phức chất nghiên cứu.

1. Mở đầu
Phức chất của 1,10-phenantrolin (Phen) với một số nguyên tố đất hiếm đã được

99,9% (Mỹ) bằng phương pháp sau: cân chính xác lượng Tb
2
O
3
đã tính
202 Tổng hợp, xác định cấu trúc và tính chất huỳnh quang…
toán trước khi chuyển vào cốc chịu nhiệt, thấm ướt bằng nước, thêm từ từ dung dịch
axit đặc HX (X: CH
3
COO, ClCH
2
COO, Cl
3
CCOO) (PA) và đun nóng đến khi tan hết,
rồi chuyển dung dịch vào bình định mức. Thêm nước đến vạch và lắc đều thu được các
dung dịch muối tương ứng có nồng độ cần pha. Nồng độ của các muối được kiểm tra lại
bằng phương pháp chuẩn độ bằng DTPA 10
-2
M với chỉ thị là Arsenazo (III) trong môi
trường đệm axetat có pH = 5-6.
- Tổng hợp các phức chất [6]: Lấy 4 mmol Phen hòa tan trong 50 ml cồn tuyệt
đối, sau đó cho phản ứng với 10ml dung dịch muối Tb(X)
3
0,2M, pH = 4,5–6. Hỗn hợp
phản ứng được đun nóng đến sôi và sau đó được chế hóa với 150ml axeton nóng, để yên
trong 2 ngày, khi đó các tinh thể của các phức chất Phen-Tb
3+
-X
-
sẽ được tách ra dưới

(mM)
Phen/Tb
Hiệu suất (%)
Phen-Tb
3+
-
CH
3
COO
-

Phen-Tb
3+
-
ClCH
2
COO
-

Phen-Tb
3+
-
CCl
3
COO
-

1 2 1:1 78 64 40
2 4 2:1 45 52 57
3 6 3:1 37 38 34

Thành phần phức được xác định bằng phương pháp phân tích nhiệt và phân tích
hàm lượng các nguyên tố C, O, N qua các giản đồ ở hình 1.

Hình 1. Giản đồ phân tích nhiệt (a) và phân tích nguyên tố (b) của phức [Phen-Tb
3+
-
CH
2
ClCOO
-
]

Từ giản đồ phân tích nhiệt, ta xác định được nhiệt độ bắt đầu phân hủy của phức
chất đến nhiệt độ phức chất không phân hủy nửa, xác định được độ bền của phức chất
và khối lượng của Tb
2
O
3
theo giản đồ, từ đó tính được % Tb
2
O
3
theo khối lượng phức
chất đưa vào phân tích nhiệt.
Từ giản đồ phân tích nguyên tố kết quả tính thành phần % các nguyên tố C, O, N
thu được từ máy phân tích. Các số liệu so sánh hàm lượng Tb
2
O
3
sau khi phân hủy phức,

3+
-
CH
2
ClCOO
-

29,5 28,9 34,9 33,8 15,5 14,8 4,5 4,3
P
3
Phen-Tb
3+
-CCl
3
COO
-
18,2 16,9 35,8 35,1 9,5 9,1 5,6 5,4
*LT: % theo lý thuyết; PT: % theo kết quả phân tích
Từ bảng số liệu trên cho thấy kết quả giữa lý thuyết và thực nghiệm tương
đương nhau. Từ đó, kết luận thành phần phức tổng hợp được phù hợp với công thức giả
định theo lý thuyết là PhenTb(OCOCH
3
)
3
, PhenTb(OCOCH
2
Cl)
3
và
(Phen)


C-C ;

C-N

COO(kđx)


COO
(đx)


C=O(-COO)

C
12
H
8
N
2
.H
2
O 3062 1619; 1584 - - -
PhenTb(OCOCH
3
)
3
2994 1600; 1554 1515 1443 -
PhenTb(OCOCH
2

.H
2
O) có nhiều vân phổ.
Một số vân phổ quan trọng được nhận dạng như sau: ν
O-H
= 3391cm
-1
, ν
C-H(thơm)
=
3062cm
-1
, ν
C=C
= 1619cm
-1
, ν
C=N
= 1584cm
-1
[7]. Khi hình thành phức chất, vân phổ
ν
C=C
, ν
C=N
thay đổi (bảng 3). Sự chuyển dịch xuống tần số thấp chứng tỏ phối tử Phen đã
liên kết với ion trung tâm Tb
3+
, cụ thể đã hình thành liên kết phối trí N(Phen)→Tb. Kết
luận về sự chuyển dịch tần số dao động hóa trị của liên kết C=C, C=N trong phân tử

-
liên kết với ion trung tâm bằng hai liên kết phối
trí qua hai nguyên tử oxy của nhóm -COO- tạo vòng càng 4 cạnh. Riêng phối tử
CCl
3
COO
-
liên kết với ion Tb
3+
bằng một liên kết Tb–O(-).
Qua việc phân tích các phức nghiên cứu chúng tôi đề nghị các liên kết được tạo
thành trong phân tử các phức chất nghiên cứu sau:
Tb
N
C-C
O
O
H
H
H
O
O
C-C
H
H
H
O
O
C-C
H

N
N
O
O
C-C
O
Cl
Cl
Cl
C-C
O
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
C-C
O
O

PhenTb(OCOCH
3
CH
3
)
3
PhenNd(OCOCH
2
Cl)

D
4

7
F
6,
5
D
4

7
F
5
,

5
D
4

7
F
4
và
5
D
4

7
F
3

1.0
Cêng ®é (§vt®)
B íc sãn g (n m )
M1
400 450 500 550 6 0 0 650
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
Cêng ®é (§vt®)
Bí c sã n g (n m )
M 2

400 450 500 550 600 650
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
Cêng ®é (§vt®)
Bíc sãng (nm)
M3


2
ClCOO)
3
và phenTb(CH
3
COO)
3
gần
giống nhau và khác phổ huỳnh quang của phức chất (phen)
2
Tb(CCl
3
COO)
3
điều này
khẳng định thêm về các liên kết đề nghị trong các phức chất.
4. Kết luận
- Đã tiến hành tổng hợp phức chất của Tb(III) với 1,10-phenantrolin và phối tử
hữu cơ, nghiên cứu về tỉ lệ số mol giữa phối tử Phen với Tb(III), kết quả thu được cho
thấy hiệu suất tổng hợp đạt giá trị cao nhất ứng với tỉ lệ mol Phen: Tb(III) = 1:1 đối
phức chất P
1,
P
2
và 2:1 đối phức chất P
3
.
- Thành phần phức chất đã được xác định bằng các phương pháp phân tích nhiệt
và phân tích nguyên tố, các liên kết trong các phức chất được xác định bằng phương
pháp vật lý hiện đại IR.

[5]. A. S. Alikhanyan, I.A.Solonia and M.N.Rodnikova, Thermodynamic stability of
neodyminum nitrate complex with 1,10-phenanthroline, Russian Journal of
Coordination Chemistry, Vol.52, No.8, (2007), 1220-1222.
[6]. Fmelby By. L.R., Rose N.J., Abramson E. and Caris J.C., Synthesis and fluorescence of
some trivalent lanthanide complexes, J. Am. Chem. Soc, Vol 86, N
0
23, (1964) 5117-
5124.
[7]. Hart F.A. and Laming F.P., Complexes of 1,10-phenanthroline with lanthanide clorides
and thiocyanates, J.Inorg. Nucl. Chem, Vol. 26, (1964), 579-585.
[8]. Minbo Chen, Zongsen Yu., Rare earth elements and their applications, Metallurgical
Industry Press, Beijing, 1995.
[9]. S.V.Larionov, V.L.Varand, R.F.Klevtsova, T.G.Leonova, L.A.Glinskaya and E.M.Uskoy,
Synthesis of Heteroligand Complex Nd(phen){(iso-C
4
H
9
)
2
PS
2
}
2
(NO
3
). Crystal Structure
of Nd(phen){(iso-C
4
H
9

infrared spectra (IR). The complexes were also compared in terms of fluorescent properties.