121
TẠP CHÍ KHOA HỌC, ðại học Huế, Số 65, 2011 TỔNG HỢP VÀ XÁC ðỊNH CẤU TRÚC PHỨC CHẤT
CỦA NEODIM (III) VỚI CÁC PHỐI TỬ 1,10-PHENANTROLIN VÀ NITRAT
Nguyễn ðình Luyện,Trần Thị Ngọc Lan
Trường ðại học Sư phạm, ðại học Huế
Nguyễn ðức Vượng
Trường ðại học Quảng Bình
TÓM TẮT
Phức chất của Nd(III) với các phối tử 1,10-phenantrolin và nitrat ñã ñược tổng hợp và
xác ñịnh thành phần dựa trên phương pháp phân tích nhiệt và phân tích nguyên tố. Cấu trúc
của phức chất cũng ñược xác ñịnh bằng các phương pháp phân tích hiện ñại như: phổ hồng
ngoại, phổ Raman, phổ
1
H-NMR và phổ
13
C-NMR.

1. ðặt vấn ñề
Phức chất của 1,10-phenantrolin (phen) với một số nguyên tố ñất hiếm ñã ñược
các nước trên thế giới nghiên cứu rộng rãi trong nhiều năm trở lại ñây [8], ñặc biệt một số
phức của phen với Eu, Pr, Sm…có tính chất phát quang, nên ñược ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực như trong nông nghiệp, khoa học vật liệu [3, 4]. Ở nước ta, việc tổng hợp các
phức của nguyên tố ñất hiếm với phen và một số phối tử khác chưa ñược nghiên cứu
nhiều và mới dừng lại ở phức của Europi. Trong bài báo này, chúng tôi thông báo kết quả
tổng hợp phức chất của Nd(III) với phối tử phen và nitrat, hy vọng sẽ mở ra một hướng
mới trong việc nghiên cứu và ứng dụng các phức chất của nguyên tố ñất hiếm.

3
)
3
[2]: Dung dịch muối ñược ñiều chế trực
tiếp từ Nd
2
(CO
3
)
3
99,6% (Trung Quốc) bằng phương pháp sau: cân chính xác lượng
Nd
2
(CO
3
)
3
ñã tính toán trước khi chuyển vào cốc chịu nhiệt, thấm ướt bằng nước, thêm
từ từ dung dịch axit ñặc HNO
3
(PA) và ñun nóng ñến khi tan hết. Sau ñó tiến hành ñuổi
axit trên bếp ñiện nhiều lần với nước cất ñến khi lượng axit dư bị loại bỏ, tiếp tục cô
dung dịch ñến muối ẩm, hòa tan bằng nước, lọc dung dịch rồi chuyển vào bình ñịnh
mức. Thêm nước ñến vạch và lắc ñều thu ñược các dung dịch muối tương ứng có nồng
ñộ cần pha. Nồng ñộ của các muối ñược kiểm tra lại bằng phương pháp chuẩn ñộ bằng
axit dietylen triamin penta axetic (DTPA) 10
-2
M với chỉ thị là Arsenazo (III) trong môi
trường ñệm axetat có pH = 5-6.
- Tổng hợp phức chất [6]: Lấy 4mmol phen hòa tan trong 50ml cồn tuyệt ñối,

tương ứng với tỉ lệ số mol phen:Nd là 2:1, tương tự như phức của Eu [1]. Tỉ lệ này ñược
chọn ñể tổng hợp phức cho các nghiên cứu tiếp theo. Phức chất tổng hợp ñược có màu
tím, dạng tinh thể và dễ tan trong axit loãng. 123
3.2. Xác ñịnh thành phần phức
Thành phần của phức ñược xác ñịnh bằng phương pháp phân tích nhiệt và phân
tích nguyên tố, kết quả ñược biểu diễn ở hình 1. Hàm lượng Nd
2
O
3
sau khi phân hủy
phức, thành phần phần trăm các nguyên tố C, H, N trong phức giữa số liệu tính toán
theo lý thuyết (%LT) và theo kết quả phân tích (%PT) ñược ghi ở bảng 2.

Hình 1. Giản ñồ phân tích nhiệt và phân tích nguyên tố của phức

a. Giản ñồ phân tích nhiệt b. Giản ñồ phân tích nguyên tố
(a)

(b)
124
Bảng 2. Hàm lượng Nd
2
O
3

3
và số sóng ñặc trưng ñược ñưa ra ở
hình 2 và bảng 3.

Số sóng (cm
-1
)
Phen. KBr
(a)

ðộ hấp thụ 125

Số sóng (cm
-1
)
L1(Lan).KBr
Hình 2. Phổ hồng ngoại của phen và (phen)
2
Nd(NO
3
)
3
(a) Phổ hồng ngoại của phen (b) Phổ hồng ngoại của (phen)
2
Nd(NO
3
)

3
)
3
1626,08 1580,24 3072 1477,72
Phân tích chi tiết các phổ dao ñộng hồng ngoại cho thấy, trên phổ IR của phức
chất không có dao ñộng của nhóm –OH của H
2
O (ν
O-H
= 3391cm
-1
), ñiều ñó cho thấy
phức chất không có H
2
O trong phân tử. Kết quả này phù hợp với kết quả phân tích
thành phần nguyên tố. ðiều ñó chứng tỏ phen ñã ñẩy nước ra khỏi cầu phối trí khi liên
kết tạo phức.
Phổ hấp thụ hồng ngoại của phối tử phen (C
12
H
8
N
2
.H
2
O) có nhiều vân phổ. Một
số vân phổ quan trọng ñược nhận dạng như sau: ν
O-H
= 3391cm
-1

3
.
(b)

ðộ hấp thụ 126
3.3.2. Phổ Raman
Phổ Raman của (phen)
2
Nd(NO
3
)
3
ñược ñưa ra ở hình 3.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
10000
20000
30000
40000
50000
3356,18
1609,37
1455,72
1430,36
1300,09
1062,19
716,28

Nd-O
<
d
Nd-N
, từ ñó quy kết dao ñộng hóa trị của liên kết Nd-O có tần số ν
Nd-O
= 553,5cm
-1
, và
dao ñộng hóa trị của liên kết Nd-N có tần số ν
Nd-N
= 420,26cm
-1
.
3.3.3. Phổ
1
H-NMR
Phổ
1
H-NMR của phen và (phen)
2
Nd(NO
3
)
3
ñược ñưa ra ở hình 4.
Do ñặc ñiểm cấu tạo của phân tử phen nên phổ
1
H-NMR cũng như
13

Cường ñộ (tương ñối) 127
Qua phân tích dữ liệu phổ
1
H-NMR, kết quả ñộ dịch chuyển δ tương ứng với các
H ñược ghi ở bảng 4.
Bảng 4. ðộ dịch chuyển hóa học của hidro trong phen và phức (phen)
2
Nd(NO
3
)
3

Hợp chất H
2
, H
9
H
3
, H
8
H
4
, H
7
H
5
, H

, H
7
ở vị trí (o) và (p) ñối với nguyên tử N trong phân tử piridin nên có ñộ
chuyển dịch lớn hơn ở vị trí 9,18 và 8,24 (ppm). Proton H
3
và H
8
bị ảnh hưởng bởi
tương tác của hai proton bên cạnh, mặt khác ở vị trí (m) ñối với nguyên tử N trong phân
tử piridin nên có ñộ chuyển dịch thấp hơn 7,61 (ppm).
Sau khi tạo phức với Nd
3+
ñộ chuyển dịch các H của phối tử phen trong phức
thay ñổi so với phen tự do. Sự dịch chuyển electron từ các vị trí 2 →1, 9 →10 làm giảm
mạnh δ ở các vị trí này. Từ sự khác nhau ñó, cho thấy có sự tạo thành liên kết giữa phối
tử phen với Nd
3+
trong quá trình hình thành phức. Cụ thể là ion trung tâm Nd
3+
tạo liên
kết phối trí với nguyên tử N trong phen.
Phen

(a)
128

Hình 4. Phổ

cho thấy ñộ dịch chuyển
hóa học của phức chất so với phenantrolin chuẩn có sự dịch chuyển ñáng kể. ðiều này
ñược làm rõ qua các số liệu ở bảng 5.
Bảng 5. ðộ dịch chuyển hóa học của cacbon trong phổ
13
C-NMR của phức chất và phen
Hợp chất C
2
, C
9
C
3
, C
8
C
4
, C
7
C
5
, C
6
C
11
, C
12
C
13
, C
14

N=O
O
O
N=O
(phen)
2
Nd(NO
3
)
3
N
N

4. Kết luận
- ðã tiến hành tổng hợp phức chất của Nd(III) với 1,10-phenantrolin và nitrat,
nghiên cứu về tỉ lệ số mol giữa phối tử phen với Nd(III), kết quả thu ñược cho thấy hiệu
suất tổng hợp ñạt giá trị cao nhất ứng với tỉ lệ mol phen:Nd(III) = 2:1.
- Thành phần phức ñã ñược xác ñịnh bằng các phương pháp phân tích nhiệt và
phân tích nguyên tố C, H, N. Kết quả công thức phân tử của phức là: (phen)
2
Nd(NO
3
)
3
.
- Cấu trúc của phức (phen)
2
Nd(NO
3
)

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
)
2
PS
2
}
3
and Luminescent Properties of these
Compounds. Russian Journal of Coordination Chemistry, Vol.34, No.12, (2008), 931-
937.