Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H2O2 của phức chất giữa Mn2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường

Có một số ion kim loại ở dạng tự do không là chất xúc tác nhưng khichuyển sang dạng phức lại thể hiện hoạt tính xúc tác. Tuy nhiên, không phảiphức nào cũng có khả năng xúc tác. Người ta thấy rằng, trong số phức của nhiềuion kim loại thì phần lớn phức của các ion kim loại chuyển tiếp là những chấtxúc tác. Phức xúc tác được hình thành chủ yếu nhờ liên kết cho nhận giữa ionkim loại và phối tử: ion kim loại có obitan trống còn phối tử đóng góp những cặpđiện tử không phân chia...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H2O2 của phức chất giữa Mn2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường Đồ án Tốt NghiệpNghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủyH2O2 của phức chất giữa Mn2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thườngĐồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phân hủy H2O2 của phức chất giữaMn2+ và Axetyl Axeton trong điều kiện thường” CHƯƠNG I: TỔNG QUANI.1 Thành phần, cấu tạo, cơ chế hoạt động của phức chất xúc tác Có một số ion kim loại ở dạng tự do không là chất xúc tác nhưng khichuyển sang dạng phức lại thể hiện hoạt tính xúc tác. Tuy nhiên, không phảiphức nào cũng có khả năng xúc tác. Người ta thấy rằng, trong số phức của nhiềuion kim loại thì phần lớn phức của các ion kim loại chuyển tiếp là những chấtxúc tác. Phức xúc tác được hình thành chủ yếu nhờ liên kết cho nhận giữa ionkim loại và phối tử: ion kim loại có obitan trống còn phối tử đóng góp những cặpđiện tử không phân chia của những nguyên tử như oxi và nitơ. Nhiều xúc tácphức đã được tổng hợp, nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Sự tạo thành phức xúc tác phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như bảnchất ion kim loại, bản chất các phối tử (ligan), các chất cùng tương tác trong môitrường phản ứng, các điều kiện nhiệt độ, áp suất, pH… Trong đó, bản chất củaion kim loại và phối tử là hai yếu tố quan trọng nhất quyết định hoạt tính xúc táccủa phức.I.1.1 Đặc điểm về cấu trúc điện tử của các kim loại chuyển tiếp Các kim loại chuyển tiếp nhóm d được phân bố trong các chu kỳ lớn củahệ thống tuần hoàn và ở giữa các nguyên tố s và p. Trong các nguyên tố này, cácđiện tử được điền vào các obitan d ở lớp cận ngoài cùng. Các orbitan dz2, dx2-y2,dxy, dyz, dxz còn trống và định hướng tốt nên có khả năng nhận electron (thí dụ:Mn2+, Fe2+,…). Các kim loại chuyển tiếp có đặc điểm [4]: `+ Hầu hết các obitan d chưa được lấp đầy ở bất kỳ trạng thái oxy hoá nàocủa kim loại và các điện tử trên obitan (n-1)d có thể được chuyển nhượng. + Năng lượng của các orbital ns, np, (n-1)d xấp xỉ nhau nên khả năng laihóa giữa các obitan lớn. 1Đồ án tốt nghiệp Vì vậy, theo phương pháp obitan phân tử (MO), khi tương tác phối trí vớiligan (L) hoặc cơ chất có tính chất ligan (SL) thì ion kim loại chuyển tiếp Mz+ cóthể nhận vào obitan trống d(x2-y2) các elctron được chuyển đến từ L (hoặc SL) đểhình thành lien kết σ. Đồng thời, Mz+ còn cho electron của mình – chuyển ngượcelectron từ obitan π* phản liên kết của L (hoặc SL) tạo thành liên kết π ngượcgiữa Mz+ và L(SL) [1]. Kết quả là sự tạo phức làm yếu liên kết hóa học trongphân tử các chất này tương tự như quá trình hoạt hóa bằng các xúc tác sinh học.Điều này đã giải thích khả năng hoạt hóa các phức chất xúc tác, làm cho phảnứng xúc tác oxy hóa – khử có thể diễn ra ở điều kiện mềm (nhiệt độ và áp suấtthường) với tốc độ và độ chọn lọc cao.[1], [2]. Để minh họa cho hai loại liên kết trên ta xét trường hợp hoạt hóa phân từC2H4 bằng phức chất [PtCl3]- (hình 1.1) [1]. y dx2-y2 dxy - b - + - + x +a Z+ + M + - - - + + - b Hình 1.1: Liên kết phối trí giữa Pt2+ và C2H4 a: Liên kết σ b: Liên kết π ngược Sơ đồ trên mô phỏng qúa trình phân bố lạI điện tử trên phân tử phức[PtCl3C2H4]-: điện tử dịch chuyển từ obitan π của C2H4 sang obitan d(x2-y2) củaPt2+ tạ thành liên kết σ. Đồng thời, Ptz+ còn cho electron từ obitan dxy của mìnhsang obitan π* của C2H4 tạo thành liên kết π ngược giữa ptz+ và C2H4. Sự phân bốlại điện tử làm cho liên kết C = C yếu đi: Độ giảm tần số dao động trong phổ 2Đồ án tốt nghiệphồng ngoại của nó là ΔνC=C ≈ 200 cm-1, độ dài liên kết tăng từ1,38Ao đến 1,54Ao,độ bội liên kết giảm từ 2 xuống 1 tương ứng vớI sự lai hóa của nguyên tử C từsp2 sang sp3. Sự xen phủ giữa các obitan tương ứng của Mz+ và L(SL) phải tuân theoquy tắc bảo toàn tính đối xứng các obitan sao cho xem phủ cực đại, đảm bảo chosự vận chuyển electron dễ dàng, tạo điều kiện thuận lợi cho cho hoạt hóa và cácquá trình biến đổi tiếp theo trong quá trình xúc tác. Tóm lại, đặc điểm cấu trúc điện tử của các kim loại chuyển tiếp tạo nên ...