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二甲基亚砜(DMSO)是一种极性的溶剂,常被用于有机合成和金属配合物的制备中。稀土穴醚(crown ether)是由多个环状分子构成的一类化合物,其中的环通常具有一定的大小和形状,可以钳持特定大小和形状的离子或分子,形成稳定的配合物。这些稳定的配合物具有广泛的应用,包括催化、分离、萃取、传感等领域。本文将重点研究DMSO在稀土穴醚配合物中的配位行为,从电化学方面探讨这种配位行为的性质与特点。
一、DMSO的配位性质
DMSO是一种具有官能团的物质,可以形成金属离子配位化合物。研究表明,DMSO对多种金属离子都具有较强的配位能力。DMSO和钴的配合物的形成常常是随着DMSO分子比例的增加而增强的。对于镍、铜、锌和镁等金属离子而言,DMSO的配位能力也较为显著。在稀土元素系列中,DMSO在La(NO3)3-H2O系统中只起着溶剂的作用,而在Sm(NO3)3-H2O体系中,DMSO和水形成了络合物[Sm(NO3)3(H2O)2(DMSO)],很可能通过O S O键连接Sm(NO3)3和DMSO分子,新形成的络合物可以参与充当氧化剂的反应。
二、稀土穴醚的配位性质
稀土穴醚是具有一定大小和形状的环状分子,可以形成稳定的金属离子配合物。目前常用的稀土穴醚有18冠-6和15冠-5等,这些穴醚分子具有空腔的特点,不同大小和形状的空腔可以容纳不同电子和离子。稀土穴醚在电化学领域中也广泛应用,例如用作离子选择性电极的离子载体。
三、DMSO在稀土穴醚配合物中的电化学行为研究
稀土穴醚和DMSO共同形成的配合物,其电化学行为与单独存在时可能存在一定差异。以18冠-6为例,该穴醚分子具有较大的空腔,可以容纳较大的阳离子,如K+、Ca2+、Ba2+等。DMSO则可以与这些阳离子形成稳定的离子对,从而影响了分子内部稳定性质,对电化学行为产生影响。电化学实验结果显示,18冠-6和K+的配合物([K(18-c-6)]) mol/L KCl溶液中的氧化峰电位约为+ V,而[ K(18-c-6)(DMSO)]的氧化峰电位则为+ V,表明DMSO的加入提高了该配合物的氧化还原性能。类似的实验结果也可以在Ca2+配合物中得到。这与DMSO本身的性质有关,DMSO分子中的硫原子和氧原子都可以形成氧化还原反应,而稀土穴醚穴内的金属离子则可以参与相应的氧化还原反应。因此,DMSO的加入可以使得稀土穴醚配合物的氧化还原行为更加复杂和多样化。
四、结论
本论文重点研究了二甲基亚砜在稀土穴醚配合物中的配位行为。通过电化学实验可知,DMSO与稀土穴醚形成的配合物的氧化还原性质由于DMSO分子中的硫原子和氧原子的参与,而更加复杂和多样化。这为稀土穴醚在催化、分离和传感等领域的应用提供了理论和实验基础,也为DMSO在化学合成中的应用提供了更多的可能性。