Преимущество электрохимического метода синтеза комплексных соединений. Выбор неводного растворителя. Принципиальная схема синтеза и конструкция электрохимической ячейки. Основные методы исследования состава синтезированных комплексных соединений.
Аннотация к работе
1.3 Методы синтеза ацетилацетонатов РЗЭ 1.4 Преимущество электрохимического метода синтеза комплексных соединений 1.5 Выбор неводного растворителя 2.2 Принципиальная схема синтеза и конструкция электрохимической ячейки.4 Методика синтеза 2.5 Методы исследования состава синтезированных комплексных соединенийЭлектронная конфигурация атомов лантаноидов может быть выражена общей формулой 4f2-145s25p65d0-16s2. В основе электронной структуры атомов РЗЭ лежит электронная структура ксенона, сверх которой, начиная с церия, происходит заполнение 4f-орбитали, а также имеется два или три валентных электрона (6s1 или 5d16s2). В соответствии с положением в периодической системе все электроны, имеющиеся в лантаноидах, делят на четыре группы: 1. внутренняя замкнутая оболочка ксенона (от 1s1 до 4d10);Однако его комплексная природа не была вскрыта, и сведения о комплексах РЗЭ ограничивались данными о двойных солях - нитратах, сульфатах и др. В настоящее время известно большое число устойчивых комплексов РЗЭ, образованных полидентатными лигандами [5]. Особенности электронного строения f-элементов объясняют ряд специфических особенностей их комплексообразования: Природа связи в комплексах РЗЭ носит преимущественно ионный характер, что объясняется сравнительно большим ионным радиусом и наличием замкнутой электронной оболочки, экранирующей 4f-орбитали и препятствующей их перекрыванию с орбиталями лигандов. Достаточно большой размер ионов РЗЭ и наличие доступных вакантных 5d-орбиталей делает их сильными льюисовыми кислотами.Ацетилацетон, как в неразбавленном виде, так и в растворах является смесью таутомерных форм - дикарбонильная форма и енольная форма (одна или несколько), которые находятся в равновесии: В таутомерной смеси всегда преобладает форма, имеющая меньшую кислотность. С ионами металлов ацетилацетон дает прочные комплексные соединения, которые используют в аналитической химии для определения и разделения бериллия, меди, хрома, железа и других металлов; в радиохимии - для выделения радиоактивных изотопов. Ацетилацетонат-анион образует комплексы со многими ионами переходных металлов, где оба атома кислорода связаны с металлом, образуя шестичленные хелатные комплексы. К недостаткам можно отнести длительность реакции, довольно низкий выход, использование инертного органического растворителя, потребление энергии, использование избытка ацетилацетона, что увеличивает издержки, шансы на загрязнение, и ограничивает работоспособность в связи с растворимостью. Получение ацетилацетонатов металлов в безводной инертной среде, содержащей лиганд и металл.· Насыщенный хлорсеребряный электрод с электролитным мостом, заполненным неводным раствором LICL; Установка электрохимического синтеза включает трехэлектродную электрохимическую ячейку, потенциостат ПИ-50-1, программатор ПР-8, медный кулонометр, приборы внешнего контроля тока и напряжения (потенциала), магнитную или механическую мешалку, а также термостат в случае необходимости. Рабочая ячейка (рисунок 1) представляет собой стеклянный сосуд со специально выточенной пробкой из ПВХ, в которой проделаны технологические отверстия. В них фиксируются три или четыре электрода-рабочий, один либо два вспомогательных и электрод сравнения. Вспомогательные электроды в зависимости от преследуемых целей изготовляются из инертных материалов (чаще) либо из тех же металлов, что и рабочие (реже).Вольтамперная характеристика - это зависимость силы тока в электролитической ячейке от потенциала, погруженного в анализируемый раствор индикаторного микроэлектрода, на котором реагирует исследуемое электрохимически активное вещество. Сущность метода состоит в предварительном накоплении анализируемого вещества на индикаторном (рабочем) электроде электролизом при контролируемом потенциале с его последующим электрохимическим растворением при линейно изменяющемся потенциале. В раствор ацетонитрила, содержащий соли неодима, тербия и ртути, помещают индикаторный графитовый микроэлектрод, на котором реагируют исследуемые электрохимически активные вещества, вспомогательный графитовый электрод со значительно большей поверхностью, чтобы при прохождении тока его потенциал практически не менялся. Электролитическое накопление вещества из раствора проводится в течение 5 минут при постоянном потенциале, который выбирается таким образом, чтобы требуемая электродная реакция протекала на предельном токе, а количество компонента, накопившегося за определенное время, было прямо пропорционально его исходной концентрации в растворе. В сосуд заливается электролит, состоящий из раствора ацетилацетона и хлорида лития в ацетонитриле в соотношении соответственно (1-10):1:500.Трансформатор устанавливают в положение минимального выходного напряжения, включают в цепь переменного тока на 220 B, 50 Гц, замыкают выключатель тока и регулируют таким образом, чтобы вольтметр показал напряжение между электродами 1-5 В, проходящий через электролизер ток при этом должен соответствовать анодной плотности тока 10-50 MA/см2 на амперметре.Идентификация
План
СОДЕРЖАНИЕ электрохимический синтез комплексный соединение
1. Литературный обзор
1.1 Общая характеристика лантаноидов
1.1.1 Строение атомов
1.1.2 Особенности комплексообразования ионов РЗЭ
Список литературы
Приложение А. ИК-спектры
ВВЕДЕНИЕ
За последние десятилетия химия комплексных соединений лантаноидов, занимающая вообще главенствующее положение в химии лантаноидов, получила бурное развитие, главным образом, благодаря возрастанию масштабов практического применения комплексных соединений.
Лантаноиды как в металлическом виде, так и в виде соединений, в том числе и комплексных, находят применение в оптической промышленности, радиотехнике, медицине, черной и цветной металлургии, химической технологии, при разделении и получении индивидуальных элементов высокой степени чистоты, в аналитической химии, в производстве люминесцентных материалов, лазерной технике, атомной промышленности и военном деле, в создании новых методов физико-химического анализа [1,2].
Особое место среди координационных соединений редкоземельных элементов занимают ?-дикетонаты, так как интерес к ?-дикетонатам редкоземельных элементов имеет фундаментальный и прикладной аспекты. Они находят применение в различных отраслях промышленности. И поэтому актуальными являются исследования в области изучения физико-химических свойств данных соединений, а также поиск и совершенствование путей их синтеза.
Задачами данной работы являются: · Изучение кинетики и электродных процессов на основе полученных вольтамперограмм;
· Электрохимический синтез на основе данных вольтамперограмм;
· Идентификация состава полученных координационных соединений f-элементов с ацетилацетоном;
· Сравнение эффективности электрохимического синтеза без контроля параметров процесса и проведенного на основе данных кинетических измерений