Σύνθεση, απομόνωση και φυσικοχημικός χαρακτηρισμός δυαδικών και τριαδικών κρυσταλλικών υλικών ζιρκονίου με υδροξυκαρβοξυλικά οξέα

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

2016 (EN)
Σύνθεση, απομόνωση και φυσικοχημικός χαρακτηρισμός δυαδικών και τριαδικών κρυσταλλικών υλικών ζιρκονίου με υδροξυκαρβοξυλικά οξέα

Καραμελίδου, Ασημένια

Στο πρώτο μέρος της διπλωματικής εργασίας παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τη διερεύνηση της χημικής ςυμπεριφοράς του δυαδικού και τριαδικού συστήματος του μεταβατικού μετάλλου ζιρκονίου με ποικιλία οργανικών οξέων να διεκδικούν το ρόλο των υποκαταστατών σε υδατικό περιβάλλον. Το μεταλλοϊόν συνδυάστηκε με το μηλικό και το κιτρικό οξύ σε τέσσερα καινοτόμα υβριδικά υλικά που απομονώθηκαν σε κρυσταλλική μορφή. Σο τετραφθορύδιο, το οξυχλωρύδιο και το νιτρικό άλασ του μετάλλου χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή ζιρκονίου κατά την πειραματική διαδικασία ενώ οι μεταβλητές που επιλέχθηκαν ως βαθμοί ελευθερίας περιλαμβάνουν τον καθορισμό τησ στοιχειομετρικήσ αναλογίασ των αντιδραστηρίων, τη ρύθμιση του pH με προσθήκη οργανικών και ανόργανων βάσεων και τη θερμοκρασία. Για τη σύνθεση επιλέχθηκε η συμβατική μέθοδος με κρυστάλλωση βραδείας εξάτμισησ. Εξετάστηκε επίσης η υδροθερμική μέθοδος σύνθεσης και η κρυστάλλωση με διάχυση διαλύτη. Με τη διαφοροποίηση αυτών των παραγόντων σχηματύςτηκε μια βασική εικόνα της δραστικότητας του μετάλλου αναφορικά με πληθώρα ενώσεων και μια πληρέστερη της ικανότητας συναρμογής του με το μηλικό και κιτρικό οξύ. Ο σχηματισμός των νέων ενώσεων εξαρτήθηκε καθοριστικά από τη ρύθμιςη του pH, τόσο από την τιμή του, όσο και από την επιλογή της κατάλληλης βάσης η οποία προσφέροντας ειδικά αντισταθμιστικά ιόντα κάθε φορά σταθεροποίησε θερμοδυναμικά το πλέγμα αλλά και την αρχιτεκτονική της δομής, όπωσ εξετάζεται στο δεύτερο μέρος της εργασίας. Η σύνθεση των υλικών εκκινεί από συγγενές χημικό περιβάλλον και κοινά αντιδραστήρια και έτσι σε συνδυασμό με την συμμετοχή της 1,10-φαινανθρολύνης ςτο πλέγμα του τέταρτου υλικού, αποτελεί σημαντικό στάδιο για τη θεμελύωση της δομικής ειδοκατανομής των συστημάτων του ζιρκονύου.
In an attempt to contribute constructively in the scientific field of understanding materials, this report presents documented experimental results regarding the examination of chemical reactivity of binary and ternary zirconium (IV) systems with a variety of organic acids challenging the metal-ion coordination sphere in an aquatic environment. At the beginning of this report a literature review of the methods and techniques selected, the reagents nature, and the high tendency of zirconium to undergo hydrolysis is included in order to render lucid the need to define the specific parameters that favor the synthesis of novel compounds at the expense of the hydroxides formation. Experiments involving conventional and hydrothermal synthesis methods, as well as slow evaporation and liquid-liquid diffusion crystallization techniques, have been carried out under defined pH and molecular stoichiometric conditions and have led to synthesis and isolation of novel organic/inorganic hybrid crystalline materials of zirconium (IV) with ahydroxycarboxylic acids citric and malic, that are pH-specific and bear distinct structural features, composition and three-dimensional architecture. The latter properties emerged as a result of physicochemical characterization of the materials through a variety of analytical techniques including FT-IR spectroscopy, X-Ray crystallography, thermogravimetric and elemental analysis and 13C, 19F, 1H solid state NMR spectroscopy. The physicochemical data beyond supporting a fingerprint identity for all species synthesized and isolated, have pointed out specific factors that influence intermolecular as well as intramolecular interactions and finally the structural speciation of the newly formed species. Summed according to their importance these factors include: the dependence of the produced materials on the starting zirconium reagent, the different mobility the halide ions bound to zirconium exhibit consistent to their electronegativity and how this affects the coordination sphere and the abundance of ligand molecules in it, the importance of the base counter-cations (namely ammonium, guanidinium and 1,10-phenanthrolinium) not only in adjusting the pH, but also in the configuration of the three-dimensional crystalline lattice by neutralizing the metal-ion-ligand anionic species and their contribution in a hydrogen bond network that forming within the lattice is holding all the adjacent chemical species in close and stable proximity. The study made concludes that the diverse compounds produced consist an important step in the binary and ternary zirconium systems structural speciation and given the fervent reactivity and known biological roles of all involving reagents, suggests possible functions of the synthesis products and ideas to be further explored concerning organometallic and polymeric synthesis.

Graduate Thesis / Πτυχιακή Εργασία

Κρυσταλλικά υβριδικά υλικά
Crystalline hybrid materials
Hydroxycarboxylic acids
υδροξυκαρβοξυλικά οξέα

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Χημικών Μηχανικών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)