Проекты

Биметаллические тиоцианатные комплексы лантана: синтез и свойства

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Прикладная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 814
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Биметаллические тиоцианатные комплексы редкоземельных элементов находят широкое применение в качестве перспективных соединений при получении новых люминесцентных и магнитных материалов.

Цель

Синтезировать биметаллический тиоцианатный комплекс на примере гекса(изотиоцианато-N)хромат(III)(диметилсульфоксид)лантана(III) и охарактеризовать состав полученного соединения.

Задачи

1. Изучить литературу по данной теме.

2. Выбрать оптимальную методику синтеза каждого комплекса.

3. Синтезировать первую координационную сферу.

4. Синтезировать вторую координационную сферу.

5. Синтезировать конечный продукт.

6. Проанализировать полученное соединение.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Химический стакан
  • Мерный цилиндр
  • Колба Бунзена
  • Воронка Бюхнера
  • Стеклянная палочка
  • Фильтровальная бумага
  • Стеклянная воронка
  • Электрическая плитка
  • Весы технические
  • Кристаллизатор
  • Сушильный шкаф

Реактивы:

  • Соль лантана(lll) (La(NO3)3)
  • Соль хрома(lll)(CrCl3)
  • Тиоцианат калия(KNCS)

Описание

Исходными веществами для синтеза гекса(изотиоцианато)хромат(III)окта(диметилсульфоксид)лантана служили хлорид хрома(III), очищенный методом перекристаллизации, тиоцианат калия, также предварительно очищенный перекристаллизацией, диметилсульфоксид, хлорид лантана.

ИК-спектроскопические исследования салициловой кислоты и синтезированных комплексных соединений проводили на ИК-Фурье спектрометре ФСМ 2201 ООО «Инфраспек»в интервале 4000 – 420 см-1. Во всех случаях образцы для съёмки готовились прессованием в таблетке KBr. Ошибка измерения частот максимумов поглощения не превышала 3–4 см-1.

Синтез первой координационной сферы: [Cr(NCS)6]3- осуществляли путём растворения в 50 мл воды хлорида хрома(III) массой 3 г и 3 г тиоцианата калия, предварительно очищенного методом перекристаллизации. Очистку хлорида хрома(III) также осуществляли методом перекристаллизации, но не из воды, а из концентрированной хлороводородной кислоты, во избежание образования малорастворимого метагидроксида. Затем полученный раствор нагревали до изменения окраски на розово-фиолетовую. Полученный раствор охлаждали до комнатной температуры.

Синтез второй координационной сферы: [La(ДМСО)8]3+ осуществляли путём растворения в 30 мл воды 1,5 г хлорида лантана. Далее к полученному раствору добавляли рассчитанное количество диметилсульфоксида (ДМСО). Раствор немного нагревали, а затем охлаждали до комнатной температуры.

Синтез гекса(изотиоцианато)хромат(III)окта(диметилсульфоксид)лантана(III) осуществляли путём смешивания в экимолярных соотношениях раствора, содержащих гекса(тиоцианатно-N)хромат(III)-ионы с раствором, содержащих катионы окта(диметилсульфоксид)лантана. Синтез проводили в среде диметилсульфоксида. В результате протекания химической реакции наблюдали образование кристаллов малинового цвета. Полученные кристаллы отделяли от раствора вакуумным фильтрованием и высушивали на воздухе до постоянного веса.

Изучение полученных кристаллов гекса(изотиоцианато)хромат(III)окта(диметилсульфоксид)лантана методом ИК-спектроскопии проводили с целью выявления характера координации лигандов центральным атомом. Самым удобным методом является инфракрасная спектроскопия. С целью получения ИК-спектра анализируемое вещество спрессовывали с бромидом калия. Далее полученный диск (таблетку) помещали в кювету и проводили снятие спектра ИК. По результатам ИК-спектроскопии видно, что координация тиоцианат-ионов осуществляется через атом азота, на что указывает полоса поглощения при 842 и 816 см-1. Координация диметилсульфоксида осуществляется через атом кислорода, о чём свидетельствует наличие полосы поглощения при 472 см-1.

Результаты работы/выводы

  1. Освоена методика очистка исходных веществ методом перекристаллизации.
  2. Освоена методика синтеза координационных сфер.
  3. Освоена методика синтеза биметаллического тиоцианатного комплекса на примере Гекса(изотиоцианато)хромат(III)окта(диметилсульфоксид)лантана.
  4. Доказана координация тиоцианат-ионов и диметилсульфоксида в полученном комплекс методом ИК-спектроскопии.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА