Проекты

Разработка методики синтеза гетерометаллических комплексов железа и f-элементов

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Прикладная химия. Материаловедение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Химия координационных соединений
Авторы работы: ГБОУ Школа имени Маршала В.И. Чуйкова
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года

Актуальность

В настоящее время комплексные соединения с лантаноидами обретают всё большую популярность, так как из-за их ярко выраженных люминесцентных свойств эти соединения можно использовать при производстве светоизлучающих диодов, а также в качестве катализаторов и магнетиков.

Цель работы

Разработка методики синтеза гетерометаллических комплексов железа с f-элементами с анионами триметилуксусной (пивалиновой) кислоты.

Задачи

1. Получение из неорганических (КОН, Fe(NO3)3*9H2O) и органических (Hpiv) реагентов координационного соединения железа, а также идентификация методом ИК-спектроскопии.

2. Синтез гетероядерного {Fe-Eu}-комплекса методом самосборки, а также исследование полученного комплекса методами ИК-спектрометрии, рентгеноструктурного анализа, рентгенофазового анализа и элементного анализа.

Содержание работы

Синтез исходного комплекса 1 проводился по описанной в литературе методике согласно следующей реакции:

11HPiv + 9KOH + 3Fe(NO3)3 = [Fe3O(Piv)6(HPiv)3]HPiv + 9KNO3 + 8H2O + Piv-

Для основного синтеза использовались навески [Fe3O(Piv)6(H2O)3]∙HPiv (100 мг, 0.09 ммоль) и [Eu2(Piv)6(HPiv)7] (48,75 мг, 0.03 ммоль), которые были растворены в смеси ацетонитрила и толуола при нагревании (70 ºС) в течение 40 минут. Полученный раствор медленно охлаждали до комнатной температуры и выдерживали 24 часа. Выпавшие кристаллы золотистого цвета отделяли от маточного раствора декантацией и сушили на воздухе.

Выход составил 65 мг (65 % в расчёте на исходный комплекс железа). По данным ICP (мг/мл): Fe: Eu = 3.1 : 1.18.

Найдено, %: C 49.18, H 6.48, N 1.33

Для Fe3Eu2O27C89H138.

Вычислено, %: C 49.93, H 7.11, N 1.45

О формировании нового гетероядерного {Fe-Eu} комплекса с 1,10-phen свидетельствуют данные ИК-спектроскопии – значения 3676 принадлежат колебаниям ОН группы, 2100-2300, характерные сигналы от молекулы 1,10-фенантролина, а также дополнительные сигналы в области значений 500–1148 см-1.

Выводы

1. Синтезирован гетероядерный пивалатный комплекс железа(III) [Fe3Eu2O(OH)2(Piv)11(HPiv)phen2], подобраны оптимальные условия для наилучшего выхода продукта. Комплекс охарактеризован методами ИК-спектроскопии, элементного анализа.

2. В стабилизации структуры участвуют внутримолекулярные водородные связи между атомами кислорода пивалиновой кислоты и OH-группами.

Для определения направления практического использования планируется определить магнитные и люминесцентные характеристики