Synthèse et étude d'un complexe d'Europium

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Introduction

Les lanthanides sont les éléments de numéro atomique compris entre 57 et 71. Leurs propriétés sont semblables à celles des métaux de transition et peuvent être étudiées par les mêmes techniques. Les orbitales de valence de ces éléments sont les 4f, stabilisées par la formation de cation au degré d’oxydation +III. Les lanthanides s’entourent de bases de Lewis fortes pour stabiliser les orbitales 4f, le plus souvent il s’agit de ligands bidantes porteurs d’oxygène et/ou d’azote. Les règles de sélection spectroscopiques interdisent la transition (4f)→(4f*). Afin de réaliser ces transitions, il convient d’utiliser les ligands pour déjouer l’interdiction.Ils prennent l’énergie d’excitation et la transfèrent au lanthanide qui va pouvoir ensuite opérer ses propres transitions. C’est plus particulièrement ce phénomène qui sera étudié ici.

La complexe étudié ici est Eu(tmh)3bpy, formé selon le schéma suivant :

Produits et matériel

Au cours des manipulations, il convient d'être très précautionneux : blouse, lunettes et gants sont de rigueur.

Vapeurs de tmh et 2,2'-bipyridine : peuvent provoquer des irritations aux yeux, à la peau et au système respiratoire.

Protocoles

Synthèse du complexe

1. Prélever 4,3 mL d'éthanol absolu à l'aide d'une éprouvette graduée et l'introduire dans un bécher de 25 mL.

2. Prélever 0,25 mL de tmh à l'aide d'une seringue de 2 mL et l'introduire dans ce bécher.

3. Peser 48 mg de soude et l'introduire dans ce bécher.

4. 4,3 mL d'éthanol absolu sont prélevés et introduits dans un deuxième bécher de 25 mL.

5. 62,5 mg de 2,2'-bipyridine sont pesés et ajouter à ce deuxième bécher. Ajouter un peu d'eau distillée si besoin pour aider à la dissolution.

6. Après dissolution complète des deux solides, les 2 solutions sont mélangées dans un des béchers qui est laissé sous agitation pendant 30 minutes.

7. En parallèle, 2 mL d'eau distillée et 145 g de chlorure d'Europium hexahydraté sont ajoutés dans un bécher de 25 mL.

8. Après 30 minutes d'agitation, cette solution est ajoutée goutte à goutte à la solution des ligands.

9. Cette dernière solution est agitée pendant 5 minutes : le solide se forme.

10. Le solide formé est filtré sur Büchner et lavé 3 fois à l'eau distillée froide.

Spectre d'absorption UV-visible

1. Dissoudre 5 mg de complexe dans du méthanol et enregistrer le spectre.

2. Dissoudre 5 mg de 2,2'-bipyridine dans du méthanol et enregistrer le spectre.

3. Dilué 0,2 mL de tmh dans du méthanol et enregistrer le spectre.

Si les spectres présentent une absorbance supérieure à 1, diluer les solutions.

Spectre d'émission et d'excitation

1. Ecraser une spatule du complexe entre deux lames de verre qui seront ensuite scotchées entre elles.

2. Placer ces plaques de verre dans le spectrofluorimètre avec un angle de 45° par rapport aux rayons incidents.

3. Enregistrer les spectres.

Emilie LESUR & Anthony BEAUVOIS

M₁ Frédéric Joliot-Curie - Magistère de Physico-Chimie Moléculaire

Université Paris-Saclay (Université Paris-Sud et Ecole Normale Supérieure de Cachan)