Nghiên cứu sự hình thành và độ bền của các phức Sc(III), La(III), Dy(III), Pr(III) và Y(III) với các axit hydroxypyridine-carboxylic trong dung dịch nước
6 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.109.2026.87-94Từ khóa:
Nguyên tố đất hiếm; Axit hydroxypyridine-carboxylic; Phức kim loại; Chuẩn độ UV-vis; Chuẩn độ điện thế.Tóm tắt
Khả năng tạo phức của ba axit pyridinecarboxylic được thế hydroxyl gồm 2-hydroxypicolinic acid (L1), 3-hydroxynicotinic acid (L2) và 2-hydroxy-6-methylnicotinic acid (L3) với các ion Sc³⁺, Y³⁺, La³⁺, Pr³⁺ và Dy³⁺ đã được nghiên cứu một cách có hệ thống bằng các phương pháp chuẩn độ UV-vis và chuẩn độ thế. Quá trình khử proton từng bước của phối tử cho phép xác định hệ số phối trí và hằng số tạo phức (log β = 4,63 - 11,51), qua đó cho thấy sự phụ thuộc rõ rệt của độ bền phức vào bán kính ion kim loại, mật độ điện tích và bản chất nguyên tử cho điện tử của phối tử. Các phối tử cho oxy L1 và L3 ưu tiên ổn định các cation nhỏ có mật độ điện tích cao (Sc³⁺, Dy³⁺), trong khi phối tử cho nitơ L2 thể hiện ái lực cao hơn đối với các ion có bán kính lớn như Y³⁺ và La³⁺. Nhóm metyl ở vị trí 6 trong L3 gây cản trở không gian, làm giảm độ bền phức đối với các cation có kích thước lớn. Các kết quả này làm rõ vai trò tổng hợp của bản chất nguyên tử cho điện tử, hiệu ứng cản trở không gian và đặc tính của ion kim loại trong việc quyết định độ bền phức của các nguyên tố đất hiếm, đồng thời cung cấp cơ sở định lượng cho việc thiết kế hợp lý các phối tử chọn lọc và các hệ phối trí chức năng.
Tài liệu tham khảo
[1]. V. Balaram, “Rare earth elements: A review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact”, Geoscience Frontiers, vol. 10, no. 4, pp. 1285–1303, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.12.005
[2]. R. Pöttgen et al., “Rare Earth Chemistry”, Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, (2020). DOI: https://doi.org/10.1515/9783110654929
[3]. X. Yin et al., “Rare earth separations by selective borate crystallization”, Nature Communications, vol. 8, article 14438, (2017). DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms14438
[4]. J. A. Mattocks, J. A. Cotruvo, “Biological, biomolecular, and bio-inspired strategies for detection, extraction, and separations of lanthanides and actinides”, (2020). DOI: https://doi.org/10.1039/D0CS00653J
[5]. S. Li, S. J. Popova, D. Jiang, “Insights into coordination and ligand trends of lanthanide complexes from the Cambridge Structural Database”, Scientific Reports, vol. 14, article 62074, pp. 1–11, (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-62074-3
[6]. S. Wojtulewski, M. Samsonowicz, W. Lewandowski, “Thermal, spectroscopic, X-ray and theoretical studies of metal complexes with pyrimidine-5-carboxylic and pyrimidine-2-carboxylic acids”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 137, pp. 2813–2837, (2019). DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-019-08594-x
[7]. S. K. Verma, N. Bhojak, “Microwave assisted synthesis, spectral and antibacterial studies of complexes of 2-hydroxy-6-methylnicotinic acid with Co(II), Ni(II) and Cu(II)”, International Journal of Chemical and Physical Sciences, vol. 7, no. 2, pp. 67–74, (2018). DOI: https://doi.org/10.30731/ijcps.7.2.2018.67-74
[8]. N. V. May et al., “Gradual changes in the aromaticity in a series of hydroxypyridine-carboxylic acid derivatives and their effect on tautomerism and crystal packing”, Crystal Growth & Design, vol. 24, no. 3, pp. 1096–1109, (2024). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.cgd.3c01118
[9]. K. Srivastava, “Electrochemical and spectral investigation of copper(II) complexes with various hydroxynicotinic acids in dimethyl sulfoxide”, Chemical Data Collections, vol. 36, article 100789, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cdc.2021.100789
[10]. K. A. Idriss et al., “Solution equilibria and stability of the complexes of pyridinecarboxylic acids: Complexation reaction of mercury(II) with 2-hydroxynicotinic acid”, Monatshefte für Chemie – Chemical Monthly, vol. 122, no. 6–7, pp. 507–520, (1991). DOI: https://doi.org/10.1007/BF00809803
[11]. S. K. Singh et al., “Syntheses and single crystal X-ray diffraction studies of hydroxynicotinic acid based complexes involving supramolecular interactions”, Polyhedron, vol. 133, pp. 222–230, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.poly.2017.05.041
[12]. L. Chmurzynski, “Experimental studies on the UV spectra of several substituted pyridine N-oxides and conjugated cationic acids in acetonitrile”, (1997). DOI: https://doi.org/10.3390/21100169
[13]. N. Srivastva, “Stability and Applications of Coordination Compounds”, Books on Demand, (2020). DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.83186
[14]. “Complexes of the rare earths”, Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, vol. 3, no. 9, pp. 1962–1964, (1964).
[15]. M. Busch, E. Ahlberg, K. Laasonen, “Universal trends between acid dissociation constants in protic and aprotic solvents”, Chemistry – A European Journal, vol. 28, pp. 33–39, (2022). DOI: https://doi.org/10.1002/chem.202201667
[16]. Shokri, A. Abedin, A. Fattahi, S. R. Kass, “Effect of hydrogen bonds on pKa values: Importance of networking”, Journal of Physical Organic Chemistry, vol. 25, pp. 555–564, (2012). DOI: https://doi.org/10.1021/ja3037349
[17]. J. Rosenqvist, C. M. Jonsson, “Potentiometric study of dissociation constants of dihydroxybenzoic acids at reduced ionic strengths and temperatures”, American Journal of Analytical Chemistry, vol. 8, pp. 142–150, (2017). DOI: https://doi.org/10.4236/ajac.2017.82011
[18]. V. B. Di Marco, A. Tapparo, A. Dolmella, G. G. Bombi, “Complexation of 2-hydroxynicotinic and 3-hydroxypicolinic acids with zinc(II)”, Inorganica Chimica Acta, vol. 357, no. 1, pp. 135–142, (2004). DOI: https://doi.org/10.1016/S0020-1693(03)00500-0
[19]. M. S. Abu-Bakr, “Spectrophotometric study of the complexation equilibria of iron(III) with 3-hydroxypicolinic acid and determination of iron in pharmaceutical preparations”, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, vol. 58, no. 3, pp. 231–236, (1993). DOI: https://doi.org/10.1002/jctb.280580305
[20]. X. Guo et al., “Self-assembled microporous lanthanide coordination polymers built by 2-hydroxynicotinic acid and oxalate ligands”, Inorganic Chemistry Communications, vol. 44, pp. 198–201, (2014). DOI: https://doi.org/10.1016/j.inoche.2014.03.021
[21]. R. D. Shannon, “Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides”, Acta Crystallographica Section A, vol. 32, no. 5, pp. 751–767, (1976). DOI: https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
[22]. R. G. Pearson, “Hard and soft acids and bases”, Journal of the American Chemical Society, vol. 85, no. 22, pp. 3533–3539, (1963). DOI: https://doi.org/10.1021/ja00905a001
[23]. D. L. Han et al., “Complex compounds of Ti(IV), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) with 3-hydroxypicolinic acid and 3,5-dinitrosalicylic acid as precursors of micro- and nano-sized oxides”, Pakistan Journal of Chemistry, vol. 15, no. 3, (2025). DOI: https://doi.org/10.15228/2025.v15.i3.p08
[24]. P. C. R. Soares-Santos, H. I. S. Nogueira, V. Félix, M. G. B. Drew, R. A. Sá Ferreira, L. D. Carlos, T. Trindade, “Novel lanthanide luminescent materials based on complexes of 3-hydroxypicolinic acid and silica nanoparticles”, Chemistry of Materials, vol. 15, no. 1, pp. 100-108, (2003). DOI: https://doi.org/10.1021/cm021188j
