Đề tài Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của một số nguyên tố đất hiếm nặng với l-Methionin và axetylaxeton bằng phương pháp chuẩn độ Đo Ph

Trong vài chục năm gần đây, hoá học phức chất của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) với các amino axit đang được phát triển mạnh mẽ. Sự phát triển mạnh mẽ trong các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này một phần nhờ hội tụ đủ những thành tựu của các chuyên ngành: hoá lí, hoá phân tích, hoá hữu cơ, hoá sinh và hoá dược. Các amino axit là những hợp chất đa chức có chứa ít nhất hai nhóm chức là amin ( - NH2 ) và cacboxyl (-COOH). Do đó các amino axit có khả năng tạo phức tốt với nhiều ion kim loại trong đó có các ion NTĐH. Phức chất của các NTĐH và các amino axit có thể được xem như là những mô hình trong hệ protein – kim loại mô tả các quá trình quan trọng xảy ra trong các cơ thể sống. Sự đa dạng trong kiểu phối trí và sự phong phú về ứng dụng trong y dược [25], [26] và trong sinh h ọc [27], [32] đã làm cho phức chất của NTĐH với các amino axit giữ vai trò quan trọng về mặt hoá học phối trí cũng như sinh hoá vô cơ. Trước đây người ta chỉ nghiên cứu sự tạo thành phức chất đơn ph ối tử. Trong những năm gần đây người ta đã chứng minh được khả năng tạo phức đa phối tử luôn luôn tồn tại nếu như trong dung dịch có ion ki m loại và ít nhất hai loại phối tử khác nhau. Ngày nay việc nghiên cứu các phức đa ph ối tử và đa kim loại đang được tiến hành ở nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới do các phức này ngày càng được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực hoá học, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y học và công nghệ sinh học [12]. Đã có nhiều công trình với các phương pháp nghiên cứu khác nhau nghiên cứu sự tạo phức của NTĐH với các amino axit [1], [5], [8], [16], [17], [18], [28]. Các kết quả nghiên cứu thu được rất phong phú. Tuy nhiên với L -Methionin, một aminoaxit không thay thế có trong cơ thể động vật và người còn ít được nghiên cứu. Với những nhận định trên trong luận văn này chúng tôi thực hiện đề tài: ―Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của một số nguyên tố đất hiếm nặng với L–Methionin và axetyl axeton bằng phương pháp chuẩn độ đo p H‖

pdf68 trang | Chia sẻ: ttlbattu | Lượt xem: 1808 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của một số nguyên tố đất hiếm nặng với l-Methionin và axetylaxeton bằng phương pháp chuẩn độ Đo Ph, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ------------------------------------ NGUYỄN THUÝ VÂN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐƠN, ĐA PHỐI TỬ CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG VỚI L-METHIONIN VÀ AXETYLAXETON BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO pH LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ------------------------------------ NGUYỄN THUÝ VÂN NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC ĐƠN, ĐA PHỐI TỬ CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NẶNG VỚI L-METHIONIN VÀ AXETYLAXETON BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐO pH CHUYÊN NGÀNH : HOÁ PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS NGUYỄN TRỌNG UYỂN THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Trọng Uyển người thầy đã tận tình chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa sau Đại học, Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài. Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học Trường ĐHSP Thái Nguyên và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm. Cùng với sự biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ tự nhiên tổng hợp Trường THPT Chuyên Tuyên Quang đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2010 Tác giả Nguyễn Thuý Vân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 Chƣơng I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 3 1.1. Sơ lược về các NTĐH . ..................................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm chung của các NTĐH . ................................................................... 3 1.1.1.1.Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của các NTĐH. ................................. 4 1.1.1.2. Sơ lược tính chất hóa học của NTĐH. ......................................................... 5 1.1.2. Sơ lược về một số hợp chất chính của NTĐH ở trạng thái hoá trị III. ............. 6 1.1.2.1.Oxit của các NTĐH. .................................................................................... 6 1.1.2.2. Hiđroxit của NTĐH .................................................................................... 6 1.1.2.3. Các muối của NTĐH. ................................................................................. 6 1.2. Sơ lược về methionin, axetyl axeton ................................................................. 7 1.2.1. Sơ lược về methionin .................................................................................... 7 1.2.2. Sơ lược về axetyl axeton .............................................................................. 10 1.3. Sơ lược về phức chất của NTĐH .................................................................... 11 1.3.1. Đặc điểm chung .......................................................................................... 11 1.3.2. Tính chất biến đổi tuần hoàn - tuần tự các phức chất của NTĐH ................. 12 1.3.3. Phức chất của các NTĐH với các amino axit ............................................... 13 1.3.3.1. Khả năng tham gia liên kết của các nhóm chức trong các amino axit ....... 13 1.3.3.2. Một số kết quả nghiên cứu sự phối trí trong phức chất của các NTĐH với amino axit ....................................................................................................... 13 1.4 . Cơ sở của phương pháp chuẩn độ đo pH ........................................................ 18 1.4.1. Phương pháp xác định hằng số bền của phức đơn phối tử ............................ 19 1.4.2. Phương pháp xác định hằng số bền của phức đa phối tử. ............................. 20 Chƣơng II: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 22 2.1. Hoá chất và thiết bị. . ...................................................................................... 22 2.1.1. Chuẩn bị hoá chất . ..................................................................................... 22 2.1.1.1. Dung dịch KOH 1M ................................................................................. 22 2.1.1. 2. Dung dịch đệm pH = 4,2 (CH3COONH4, CH3COOH) ............................. 22 2.1.1.3. Dung dịch thuốc thử asenazo (III) 0,1% .................................................... 22 2.1.1.4. Dung dịch DTPA 10-3M ............................................................................ 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.1.1.5. Các dung dịch muối Ln(NO3)3 10 -2 M (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu). .......... 22 2.1.1.6. Dung dịch L-Methionin 10-2M và axetyl axeton 10-1M ............................. 23 2.1.1.7. Dung dịch KNO3 1M ................................................................................ 23 2.1.2. Thiết bị ........................................................................................................ 23 2.2. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L- Methionin và với axetyl axeton ..................................... 23 2.2.1. Xác định hằng số phân li của L-Methionin ........................................... 23 2.2.2. Xác định hằng số phân li của axetyl axeton ................................................ .26 2.2.3. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L-Methionin ........................................................... 29 2.2.4. Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với axetyl axeton .................................................................... 36 2.3. Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb 3+ , Lu 3+) với L- Methionin và axetyl axeton: ................................................... 41 2.3.1. Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+) với L- Methionin và axetyl axeton theo tỉ lệ các cấu tử 1:1:1 ...................................................................................................................... 41 2.3.2. Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+) với L-Methionin và axetyl axeton theo tỉ lệ các cấu tử 1:2:2. ..................................................................................................................... 46 2.3.3.Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử của các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb 3+ , Lu 3+) với axetyl axeton và L-Methionin theo tỉ lệ các cấu tử 1:4:2 ............ 50 KẾT LUẬN ........................................................................................................ .57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 58 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DTPA : Dietylentriamin pentaaxetic EDTA : Etylen điamin triaxetic HAcAc : Axetyl axeton HEDTA : Axit hiđroxi etylen điamin triaxetic HMet : Methionin Ln : Lantanit Ln 3+ : Ion lantanit NTA : Axit nitrilo triaxetic NTĐH : Nguyên tố đất hiếm PAR : 4-(2-piridilazo)-rezioxin XDTA : Axit xyclohexan điamin tetraaxetic Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG STT Số bảng Chƣơng I Trang 1 Bảng 1.1 Một số đại lượng đặc trưng của NTĐH nặng 4 2 Bảng 1.2 Một số đặc điểm của methionin 8 Chƣơng II 3 Bảng 2.1 Kết quả chuẩn độ dung dịch H2Met + 2.10 -3M bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ±10C; I = 0,1 24 4 Bảng 2.2 Kết quả chuẩn độ dung dịch HAcAc 2.10-3 M bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1 27 5 Bảng 2.3 Các giá trị pK của L-Methionin và axetyl axeton ở 30 ± 10C, I = 0,1 28 6 Bảng 2.4 Kết quả chuẩn độ H2Met + và các hệ Ln3+: H2Met + = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1 30 7 Bảng 2.5 Logarit hằng số bền của các phức chất LnMet2+ (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 10C; I = 0,1. 34 8 Bảng 2.6 Kết quả chuẩn độ HacAc và các hệ Ln3+ : HAcAc = 1:2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 37 9 Bảng 2.7 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAc2+ và Ln(AcAc)2 + (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 10C; I = 0,1. 39 Bảng 2.8 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln3+ : HAcAc: H2Met + = 1 : 1 : 1 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 42 Bảng 2.9 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAcMet+ (tỉ lệ 1:1:1) ở 30 ± 10C; I = 0,1 46 10 Bảng2.10 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln3+ : HAcAc: H2Met + = 1 : 2 : 2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 47 11 Bảng2.11 Logarit hằng số bền của các phức chất LnAcAcMet+ (tỉ lệ 1:2:2) ở 30 ± 10C; I = 0,1 49 12 Bảng 2.12 Kết quả chuẩn độ các hệ Ln3+ : HAcAc: H2Met + = 1:4:2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 51 13 Bảng 2.13 Logarit hằng số bền của các phức chất Ln(AcAc)2Met (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ở 30 ± 10C; I = 0,1 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Đường cong chuẩn độ dung dịch H2Met + 2.10 -3M bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 24 Hình 2.2 Đường cong chuẩn độ dung dịch HAcAc 2.10-3M bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 27 Hình 2.3 Đường cong chuẩn độ hệ H2Met + và các hệ Ln3+ : H2Met + = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 31 Hình 2.4 Sự phụ thuộc lgk0 1 của các phức chất LnMet 2 + (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tử 35 Hình 2.5 Đường cong chuẩn độ hệ HAcAc và các hệ Ln3+ : HAcAc = 1: 2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 38 Hình 2.6 Sự phụ thuộc lgk1 0 của các phức chất LnAcAc 2 + (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tử. 39 Hình 2.7 Sự phụ thuộc lgk20 của các phức chất Ln(AcAc)2 + (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tử . 40 Hình 2.8 Đường cong chuẩn độ các hệ Ln3+ : HAcAc: H2Met + = 1:1:1 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 43 Hình 2.9 Đường cong chuẩn độ các hệ Ln3+ : HAcAc: H2Met + = 1:2:2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 48 Hình 2.10 Sự phụ thuộc lgβ111 của các phức chất LnAcAcMet + (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tử 49 Hình 2.11 Đường cong chuẩn độ các hệ Ln3+ : HAcAc: H2Met + = 1:4:2 bằng dung dịch KOH 5.10-2M ở 30 ± 10C; I = 0,1. 52 Hình 2.12 Sự phụ thuộc lgβ121 của các phức chất Ln(AcAc)2Met (Ln: Ho, Er, Tm, Yb, Lu) vào số thứ tự nguyên tử 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU Trong vài chục năm gần đây, hoá học phức chất của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) với các amino axit đang được phát triển mạnh mẽ. Sự phát triển mạnh mẽ trong các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này một phần nhờ hội tụ đủ những thành tựu của các chuyên ngành: hoá lí, hoá phân tích, hoá hữu cơ, hoá sinh và hoá dược. Các amino axit là những hợp chất đa chức có chứa ít nhất hai nhóm chức là amin (-NH2) và cacboxyl (-COOH). Do đó các amino axit có khả năng tạo phức tốt với nhiều ion kim loại trong đó có các ion NTĐH. Phức chất của các NTĐH và các amino axit có thể được xem như là những mô hình trong hệ protein – kim loại mô tả các quá trình quan trọng xảy ra trong các cơ thể sống. Sự đa dạng trong kiểu phối trí và sự phong phú về ứng dụng trong y dược [25], [26] và trong sinh học [27], [32] đã làm cho phức chất của NTĐH với các amino axit giữ vai trò quan trọng về mặt hoá học phối trí cũng như sinh hoá vô cơ. Trước đây người ta chỉ nghiên cứu sự tạo thành phức chất đơn phối tử. Trong những năm gần đây người ta đã chứng minh được khả năng tạo phức đa phối tử luôn luôn tồn tại nếu như trong dung dịch có ion kim loại và ít nhất hai loại phối tử khác nhau. Ngày nay việc nghiên cứu các phức đa phối tử và đa kim loại đang được tiến hành ở nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới do các phức này ngày càng được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực hoá học, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y học và công nghệ sinh học [12]. Đã có nhiều công trình với các phương pháp nghiên cứu khác nhau nghiên cứu sự tạo phức của NTĐH với các amino axit [1], [5], [8], [16], [17], [18], [28]. Các kết quả nghiên cứu thu được rất phong phú. Tuy nhiên với L -Methionin, một aminoaxit không thay thế có trong cơ thể động vật và người còn ít được nghiên cứu. Với những nhận định trên trong luận văn này chúng tôi thực hiện đề tài: ―Nghiên cứu sự tạo phức đơn, đa phối tử của một số nguyên tố đất hiếm nặng với L–Methionin và axetyl axeton bằng phương pháp chuẩn độ đo pH‖ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 Mục tiêu nghiên cứu những vấn đề sau: + Xác định hằng số bền của phức đơn phối tử của một số ion đất hiếm (Ho3+, Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L–Methionin theo tỉ lệ mol các cấu tử tương ứng là 1:2. + Xác định hằng số bền của phức đơn phối tử của một số ion đất hiếm (Ho3+, Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với axetyl axeton theo tỉ lệ mol các cấu tử tương ứng là 1:2. + Xác định hằng số bền của phức đa phối tử của một số ion đất hiếm (Ho3+, Er 3+ , Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L–Methionin và axetyl axeton theo tỉ lệ mol các cấu tử tương ứng là 1:1:1; 1:2:2 và 1:4:2. Nội dung nghiên cứu: + Xác định hằng số phân li của L - Methionin ở nhiệt độ phòng (30 ± 10C). + Xác định hằng số phân li của axetyl axeton ở nhiệt độ phòng (30 ± 10C). + Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử giữa các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với L-Methionin theo tỉ lệ mol 1: 2 ở nhiệt độ phòng (30 ± 10C). + Nghiên cứu sự tạo phức đơn phối tử giữa các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ , Yb 3+ , Lu 3+ ) với axetyl axeton theo tỉ lệ mol 1: 2 ở nhiệt độ phòng (30 ± 10C). + Nghiên cứu sự tạo phức đa phối tử giữa các ion đất hiếm (Ho3+, Er3+, Tm 3+ ,Yb 3+ , Lu 3+ ) với axetyl axeton và L–Methionin theo các tỉ lệ mol 1:1:1; 1: 2: 2 và 1: 4: 2 ở nhiệt độ phòng (30 ± 10C). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Sơ lƣợc về các nguyên tố đất hiếm 1.1.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bao gồm: Sc, Y và các nguyên tố họ lantanit (Ln). Họ lantanit bao gồm 15 nguyên tố: lantan (La), xeri (Ce), praseođim (Pr), neodim (Nd), prometi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), gadolini (Gd), tecbi (Tb), dysprosi (Dy), honmi (Ho), ecbi (Er), tuli (Tm), ytecbi (Yb) và lutexi (Lu)[9]. Cấu hình electron chung của các nguyên tố đất hiếm 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f n 5s 2 5p 6 5d m 6s 2 Trong đó: n thay đổi từ 0 đến 14 m chỉ nhận các giá trị là 0 hoặc 1 Dựa vào đặc điểm xây dựng phân lớp 4f, các lantanit được chia thành hai phân nhóm: Phân nhóm xeri (phân nhóm nhẹ): La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd 4f 0 5d 1 4f 2 4f 3 4f 4 4f 5 4f 6 4f 7 4f 7 5d 1 Phân nhóm tecbi (phân nhóm nặng): Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f 7+2 4f 7+3 4f 7+4 4f 7+5 4f 7+6 4f 7+7 4f 14 5d 1 Qua cấu hình electron của các nguyên tố này ta nhận thấy chúng chỉ khác nhau về số electron ở phân lớp 4f, phân lớp này nằm sâu bên trong nguyên tử hoặc ion nên ít ảnh hưởng tới tính chất của nguyên tử hoặc ion do vậy tính chất hóa học của chúng rất giống nhau. Trừ La, Gd, Lu tất cả các nguyên tố từ lantan đến lutexi đều không có electron trên phân mức 5d và cấu hình electron của các cation Ln3+ được phân bố electron đều đặn dưới dạng [Xe] 4fn. Các NTĐH có nhiều mức oxi hoá nhưng mức oxi hóa +3 là bền và đặc trưng nhất. Mức oxi hóa +3 ở các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 NTĐH được giải thích bằng sự xuất hiện cấu hình ở trạng thái kích thích 5d 1 6s 2 khi 1 electron trên phân mức 4f chuyển lên phân mức 5d. Như vậy electron hoá trị của các lantanit chủ yếu là các electron 5d16s2 [9]. 1.1.1.1.Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của các NTĐH Kim loại đất hiếm có màu trắng bạc, riêng Pr và Nd có màu vàng rất nhạt. Ở trạng thái bột, chúng có màu từ xám đến đen. Đa số kim loại kết tinh ở dạng tinh thể lập phương. Tất cả kim loại đều khó nóng chảy và khó sôi. Bán kính nguyên tử và bán kính ion của các nguyên tố là yếu tố quan trọng nhất xác định tính chất vật lý quan trọng như tỉ khối, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy,... . Một số đại lượng đặc trưng của NTĐH nặng được trình bày ở bảng 1.1. Bảng 1.1 Một số đại lượng đặc trưng của NTĐH nặng [9] Nguyên tố (Ln) Số thứ tự nguyên tử Bán kính nguyên tử (A0) Bán kính ion Ln 3+ (A 0 ) Nhiệt độ nóng chảy (0C) Nhiệt độ sôi ( 0 C) Tỷ khối (g/cm 3 ) Tb 65 1,782 0,923 1368 2480 8,25 Dy 66 1,773 0,908 1380 2330 8,56 Ho 67 1,776 0,894 1500 2380 8,78 Er 68 1,757 0,881 1525 2390 9,06 Tm 69 1,746 0,869 1600 1720 9,32 Yb 70 1,940 0,854 824 1320 6,95 Lu 71 1,747 0,848 1675 2680 9,85 Bán kính ion lantanit (Ln 3+ ) giảm dần từ La3+ đến Lu3+, sự lấp đầy eletron dần vào obitan 4f gây nên sự giảm đều đặn bán kính ion Ln3+ và được gọi là sự ―co lantanit‖ hay còn gọi là sự ―nén lantanit‖. Hiện tượng co dần của lớp vỏ electron bên trong chủ yếu là do sự che chắn lẫn nhau không hoàn toàn của các eletron 4f trong khi lực hút của hạt nhân tăng dần. Sự ―co lantanit‖ này ảnh hưởng rất lớn đến sự biến đổi tuần tự tính chất của các NTĐH từ La đến Lu [9]. Ngoài ra một số tính chất của các NTĐH và hợp chất của chúng còn có sự biến đổi tuần hoàn được giải thích bằng việc điền electron vào các obitan 4f, lúc đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 mỗi obitan một electron và sau đó mỗi obitan một electron thứ hai. Ví dụ sự biến đổi của tổng năng lượng ion hoá thứ nhất, thứ hai và thứ ba của các lantanoit: năng lượng đó tăng từ La đến Eu là cực đại rồi giảm xuống ở Gd và tiếp tục tăng lên đến Yb là cực đại và giảm xuống ở Lu. Bên cạnh sự biến đổi tuần hoàn của năng lượng ion hoá thì những tính chất như từ tính, màu sắc, trạng thái số oxi hoá của các NTĐH cũng biến đổi tuần hoàn. Trong tự nhiên NTĐH tồn tại dưới dạng các khoáng vật. Một số nước có trữ lượng oxit đất hiếm tương đối nhiều như: Trung Quốc, Mỹ, Úc, Ấn Độ. Ngoài ra còn Canađa, Liên xô cũ, Brazin, Malayxia. Tổng trữ lượng 95 triệu tấn, dự báo có thể trên 100 triệu tấn [9]. Ở Việt Nam quặng đất hiếm khá phong phú, theo dự báo có tổng trữ lượng tương đối lớn khoảng trên 10 triệu tấn, tập trung ở một số vùng như: Phong Thổ (Lai Châu) thuộc quặng basnezit. Ở Phong Thổ có 3 vùng quặng: bắc Nậm Xe, nam Nậm Xe, Đông Pao. Ở Yên Phú (Vĩnh Phú) thuộc quặng xenotun và còn có trong sa khoáng ven biển miền Trung (từ Hà Tĩnh đến Bình Định) [9]. 1.1.1.2. Sơ lược tính chất hoá học của các NTĐH Các NTĐH nói chung là những kim loại hoạt động, chỉ kém kim loại kiềm và kiềm thổ. Các nguyên tố phân nhóm xeri hoạt động mạnh hơn các nguyên tố phân nhóm tecbi. Tính chất hoá học đặc trưng của các NTĐH là tính khử mạnh. Trong không khí ẩm, nó bị mờ đục nhanh chóng vì bị phủ màng cacbonat đất hiếm. Các màng này được tạo nên do tác dụng của các NTĐH với nước và khí cacbonic. Tác dụng với các halogen ở nhiệt độ thường và một số phi kim khác khi đun nóng. Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nó
Tài liệu liên quan