دانلود پایان نامه سنتز و شناسایی کمپلکس های کادمیم(II) با لیگاند TPT

پایان نامه برای دریافت مدرک کارشناسی ارشد

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه
1-1 تاریخچه کادمیم1
1-2 فلز کادمیم1
1-2-1 خواص فیزیکی2
1-2-2 خواص شیمیایی3
1-3 ایزوتوپ های کادمیم3
1-4 سمیت کادمیم3
1-5 کاربردهای کادمیم4
1-6 ساختار و استروشیمی ترکیبات کادمیم5
1-6-1 کادمیم هالیدها5
1-6-2 کادمیم اکسید و کادمیم هیدروکسید5
1-6-3 نمک¬ های اکسی اسید کادمیم6
1-6-4- کادمیم سولفید6
1-6-5- مشتق های آلی کادمیم6
1-7- اعداد کوئوردیناسیون متعارف-کادمیم7
1-8- مقدمه¬ ی بر لیگاندهای تری-آزینی8
1-8-1- کمپلکس [Pb(PDPT)(NO3)2]n10
1-8-2- کمپلکس [[Pb(PDPT)2(EtOH)](ClO4)2.CH3OH] 11
1-8-3- کمپلکس [Zn(PDPT)2(ClO4)(Cl)] 12
1-8-4- کمپلکس [Cd(PDPT)2(NO3)(ClO4)] 13
1-8-5- کمپلکس [Cd2(PDPT)2(SCN)4]n 14
1-8-6- کمپلکس [Cu(PDPT)2(ClO4)2] 15
1-8-7- کمپلکس [Zn(PDPT)2(SCN)2] 16
1-8-8- کمپلکس [Cd((PDPT)2I1.6(H2O)0.4(OH)0.4]&bull 0.4H2O 17
1-8-9- کمپلکس H2O&bull [Cd(PDPT)2Cl2] 19
1-8-10- کمپلکس H2O&bull [Cd(PDPT)2Br2] 20
1-8-11- کمپلکس {[PbBr3]2[Pb(PDPT)4]}n 22
1-8-12- کمپلکس 1.4H2O&bull [Ag2(PDPT)2(NO3)2] 25
1-8-13- کمپلکس [Pb(TPT)(NO3)2]n27
1-8-14- کمپلکس [Pb(TPT)2(ClO4)(H2O)]∙ClO4∙H2O 28
1-8-15- کمپلکس [Ag2(TPT)2(NO3)2] 29
اهداف پروژه30
فصل دوم : بخش تجربی
2-1- دستگاههای مورد استفاده31
2-2- سنتز کمپلکسها31
2-2-1- سنتز کمپلکس [Cd2(TPT)2(SCN)4]∙H2O (1) 36
2-2-2- سنتز کمپلکس [Cd(TPT)(I)2] (2) 37
2-2-3- سنتز کمپلکس [Cd(TPT)(Br)2] (338
فصل سوم: بحث و نتیجه گیری
3-1-بررسی خواص طیفی کمپلکس های سنتز شده9
3-1-1- بررسی خواص طیفی کمپلکس [Cd2(TPT)2(SCN)4]∙H2O (140
3-1-2- بررسی خواص طیفی کمپلکس [Cd(TPT)(I)2] (243
3-1-3- بررسی خواص طیفی کمپلکس [Cd(TPT)(Br)2] (345
3-2- بلورنگاری کمپلکس-ها47
3-2-1- بلورنگاری کمپلکس [Cd2(TPT)2(SCN)4]∙H2O (147
3-2-2- بلورنگاری کمپلکس [Cd(TPT)(I)2] (252
3-2-3- بلورنگاری کمپلکس [Cd(TPT)(Br)2] (356
نتیجه گیری61
پیشنهادات63
منابع64

چکیده:

سه کمپلکس جدید کادمیم(II)با لیگاند 6,5,3-تریس(2-پریدیل )-1،2،4- تری آزین با سه آنیون (SCN-,I- ,Br-)در حلال متانول سنتز شده اند وبا تکنیک های آنالیز عنصری، 1H-NMR و
FT &ndash IR شناسایی شده و با پراش پرتو- X به صورت ساختاری مورد مطالعه قرار گرفته است.
فرمول این کمپلکس ها به این صورت می باشد:
1. [Cd2(TPT)2(SCN)4]H2O
2. [Cd(TPT)(I)2]
3. [Cd(TPT)(Br)2]
نتایج کریستالوگرافی نشان می دهد که عدد کئوردیناسیون کادمیم در کمپلکس(1)شش و در کمپلکس های 2و3 پنج می باشد و ساختار ترکیب (1)بصورت دی مر و ساختار ترکیبات 2و3 بصورت مونومر است.
واژگان کلیدی: پراش پرتوX- ،کمپلکسهای کادمیم (II)،TPT،عددکئوردیناسیون

1-1- تاریخچه کادمیم
کادمیم در سال 1817 در آلمان توسط فردریش استرومیر کشف شد، او این عنصر جدید را درون یک ناخالصی در کربنات روی،ZnCO3 ، (کالامین) پیدا کرد. به علت اینکه کادمیم را در ترکیبات روی یافته بودند، آن-را به همان واژه لاتین خود کالامین نامگذاری کردند. استرومیر متوجه شد بعضی از نمونه¬ های ناخالص کالامین به هنـگام حرارت دادن تغییر رنگ می¬ دهند اما کالامیـن خالص این¬ گونه نیست [1] .
1-2- فلز کادمیم
شکل 1-1 موقعیت کادمیم در جدول تناوبی
کادمیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشانCd و عدد اتمی 48 قرار گرفته است (شکل 1-1). کادمیم فلزی الکتروپوزیتیو، با لایه d پر شده و پیکربندی الکترونی(2 s5، 10d4) است، تنها تراز اکسایش پایدار آن 2+ است که به طور عمده در حالت یونی است، نسبتاً کمیاب، نرم، چکش¬ خوار، انعطاف¬ پذیر، سفید رنگ، درخشان و در عین حال سمی می¬ باشد. دارای ساختار شش گوشه¬ ای تنگ چیده واپیچیده با شش همسایۀ نزدیک (در صفحه) و شش همسایۀ دور است. این فلز در اثر گرما با اکسیژن و با اسیدها ترکیب می¬ شود. کادمیم در کانی¬ های روی، سرب¬ و مس و همچنین به صورت گرینوکیت ، یافت می-شود. کادمیم از بسیاری جهات شبیه روی است اما کادمیم فرارتر از روی و در غبار حاصل از کوره¬ های فراوری فلز روی گردآوری می¬ شود و نسبت به روی ترکیبات پیچیده بیشتری بوجود می¬ آورد. برای 2+ Cd ولت402/0 - ( کادمیم در محلول اسیدی )  E0. تراز اکسایش ناپـایدار پاییـن¬ تری در گدازه¬ های Cd-CdCl2 و Cd-CdCl2-AlCl3 مشاهده می¬ شود، که ممکن است شامل پیوندهای Cd-Cd باشد. عددکوئوردیناسیون متعارف برای +2Cd برابر شش (هشت¬ وجهی) است، گرچه کوئوردیناسیون 4و5 نیز برای آن شناخته شده است[1].
1-2-1- خواص فیزیکی
کادمیم به صورت جامد وجود دارد. دارای نقطۀ ذوبk22/594 (F93/609)، نقطۀ جوش k1040(F1413)، گرمای تبخیر kj/mol100، گرمای همجوشی kj/mol6، فشار بخار Pa8/14و سرعت صوت m/s2310 می¬ باشد[1] .
1-2-2- خواص شیمیایی
کادمیم دارای وزن اتمی amu11/112، شعاع اتمی pm155، شعاع کووالانسیpm 148، شعاع واندروالسی pm158، ساختار الکترونی Kr[4d10 5s2] و سطح انرژی به ازای هر الکترون 2،18،18،8،2 و ساختار کریستالی شش گوش و الکترونگاتیویته 69/1 درجه پاولینگ می¬ باشد[1].
1-3- ایزوتوپ¬ های کادمیم
کادمیـم بطور طبیعی شامل 6 ایزوتوپ پایدار است. 27 ایزوتوپ پرتــوزا2 شناخته شده که پایدارتـــرین آنها 113 Cd-با نیمه عمر 7/7 کوادریلیــون سال، 109 Cd-با نیمه عمـر 6/426 روز و 115 Cd-با نیمه عمر 46/53 ساعت می باشد. مابقی ایزوتوپ¬ های رادیو اکتیـو دارای نیمه عمـری کمتر از 5/2 ساعت بوده که اکثــر آنها نیمــه عمرشان کمتر از 5 دقیقه است. حالت فروپاشی اتمی بلافاصله، پیش از دومین ایزوتوپ پایــدار فراوان 112Cd-، الکترون¬ گیری و حالت بلافاصله بعدی، کاهش بتــا می باشد محصـول فروپاشی اصلی قبل از112Cd-، عنصر 47 نقره و محصول بعد از آن عنصر 49 ایندیم است[1].
1-4- سمیت کادمیم
کادمیم از معدود عناصری است که هیچ¬ گونه نقش ساختاری در بدن انسان ندارد. این عنصر و محلول ترکیبات آن، حتی به میزان بسیار کم سمی هستند و در اندام¬ ها و محیط زیست ذخیره می شوند. استنشاق گرده¬ های کادمیم به سرعت در دستگاه تنفسی و کلیه ها ایجاد مشکلاتی می¬ کند که می¬ توانند کشنده باشند خوردن هر مقـدار قابل ملاحـظه¬ ای ازکادمیم موجب مسمومیــت سریع کبـد و کلـیه¬ ها می-گردد[1].
1-5- کاربردهای کادمیم
تقریباً سه چهارم کادمیم در باطری¬ ها استفاده می¬ گردد به¬ خصوص باطری¬ های Ni-Cd و بیشتر یک سوم باقی مانده عمدتاً جهت رنگ¬ ها، پوشش¬ ها، آب¬ کاری و به¬ عنوان مواد ثبات بخش در پلاستیک¬ ها بکارمی¬ رود.
کاربردهای دیگر:
در بعضی از آلیاژهای زود ذوب به کار می¬ رود .به علت ضریب اصطکاک پائین و مقاومت بسیار خوب، در آلیـاژهای بلبرینگ از آن استفاده می¬ شود .60% از کادمیم یافت شده در آب¬ کاری الکتریــکی به¬ کار می¬ رود. انواع بسیاری از لحیم¬ ها حاوی این فلز هستند. ترکیبات حاوی کادمیم در مواد درخشان تلویزیون¬ های سیاه و سفید ونیز در مواد درخشان آبی و سبز در لامپ تصویر تلویزیون¬ های رنگی به-کار می¬ روند. کادمیم نمک¬ های مختلفی را به¬ وجود می آورد که معمول ترین آن¬ ها سولفات کادمیم است. از این سولفید به -عنوان رنگدانه زرد استفاده می¬ شود. در برخی نیمه هادی ها کاربرد دارد. بعضی از ترکیبات کادمیم بعنوان تثبیت کننده در پلی وینیل کلراید به¬ کار می¬ رود [1].
1-6- ساختار و استروشیمی ترکیبات کادمیم
1-6-1- کادمیم هالیدها
تمام هالیــدها، 2CdX، شناخته شــده¬ اند. 2CdF، یونـی و دارای ساختــار روتیل است. کادمیـم کلریــد 2CdCl، یونی و ساختارش از انواع مهم شبکه است، که بر اساس مکعب تنگ چیده یون¬ های کلر دارای ساختار لایه¬ ای است، دارای دمای ذوب C868، تشکیل هیدرات¬ ها و ترکیبات کلردار می¬ دهد. برمید و یدید نیز به کلرید شباهت دارند. 2CdI، دارای ساختار لایه¬ ای بر اساس شش گوشۀ تنگ چیده یون I- است[2].
1-6-2- کادمیم اکسید و کادمیم هیدروکسید
کادمیم هیدروکسید، به توسط OH-، از محلول آبی ته-نشین می¬ شود و در زیادی OH- حل نمی¬ شود. از اشتعال2Cd(OH) یا 3CdCO، کادمیم اکسید پدید می¬ آید که به علت نقص¬ هایی در شبکه بلورین، به رنگ¬ های قهوه¬ ای مایل به قرمز تا سیاه وجود دارد[2].
1-6-3- نمک¬ های اکسی اسید کادمیم
نمک¬ های بی رنگ حاصل از انحلال اکسید یا کربنات در اسید مناسب هستند.
[Cd(O2CCH3)2.2H2O], Cd(NO3)2.4H2O, Cd(ClO4)2.6H2O, 3Cd(SO4).8H2O
کادمیم کربنات مهم¬ ترین نمک کادمیم است و از محلول آبی+2 Cd توسط -32CO ته¬ نشین می¬ شود، سایر نمک¬ ها در آب انحلال¬ پذیرند، گرچه این محلول¬ ها آبکافت می¬ شوند[2] .
1-6-4- کادمیم سولفید
در طبیعت به صورت گرینوکیت وجود دارد و به صورت رسوب زرد از محلول آبی+2Cd وS 2 H به دست می¬ آید و به عنوان رنگدانۀ زرد بکار می¬ رود [2] .
1-6-5- مشتق¬ های آلی کادمیم
مشتق¬ های Cd2R و RCdX ازRLi و2CdX یا کادمیم به اضافۀ RI در حلال قطبی، تهیه می¬ شوند و در مقابل گرما، تا حدی، ناپایدارند. واکنش¬ های آن¬ ها به واکنش¬ گرهای گرینیارد شباهت دارد ولی به طور اختصاصی برای تهیۀ کتون¬ ها RCOR از آسیل کلریدها RCOCl به کار می-روند[2].
1-7- اعداد کوئوردیناسیون متعارف¬ کادمیم
عددکوئوردیناسیون متعارف برای +2Cd برابر شش (هشت-وجهی) است، گرچه کوئوردیناسیون 4و5 نیز برای آن شناخته شده است.
عواملی که این فلز را نسبت به سایر فلزات واسطه متمایز و باعث می شود ما این فلز را به عنوان فلزات اصلی تلقی کنیم به قرار زیر است :
الف) لایه های d پر و کمتر گسترده شدن اربیتالهای f در شکل الکترونی این عنصر باعث میشود که کمپلکس¬ های تشکیل شده از این عنصر نسبت به فلزات قلیایی پایدارتر باشد چون بار موثر هسته روی لایه ظرفیت این عناصر بیشتر میشودکه این عمل باعث کوچک¬ تر شدن سایز این عنصر نسبت به یونهایی مثلCa+2 می شود.
ب) اربیتالهای (n-1)d پر شده نسبت به اربیتالهای np پرشده، توسط الکترونهای لیگاندها راحتر پلاریزه می شود و این عامل باعث می شود که بار موثر هسته در مورد کادمیم حتی مقداری بزرگتر از +2 است.