The complexation properties of Eu(III) ion with simple and polyelectrolytic ligands was investigated using laser induced Eu(III) luminescence methods. From Eu(III) $^7F_0→^5D_0$ excitation spectra and Eu(III) hydration number measurement data, we can get some useful information(ring size effect and role of heteroatom in chelation) about Eu(III) environments in solution state. Oxalate and malonate can form stable chelate while the other larger size ligands(e.g. succinate, maleate, glutarate and phthalate) form Eu(III) complex with only one of the two carboxylate in ligand molecule. However, larger size ligands (e.g. IMDA, ODA and DPA) containing hard heteroatom (oxygen and nitrogen) can also form stable tridentate chelate with Eu(III) ion while S-ODA, a similar ligand with soft heteroatom(sulfur) in molecule, is suspected to form Eu(III) complex that has similar structure with Eu(III)-glutarate complex.
In $^7F_0 \to ^5D_0$ excitation spectra of Eu(III) ion bound to synthetic and natural polyelectrolyte ligands, MA and $MA_2$ type species are observed. For synthetic linear polyelectrolyte ligands(PAA and PVBA), the $MA_2$ type species are predominant at neutral solution pH. By contrast, the dominance of MA type species in natural polyelectrolyte such as $T_3FA$, was observed at neutral solution pH. These different properties are thought to be mainly arise from their differences in molecular flexibility. The dominance of $MA_2$ species in synthetic linear polyelectrolyte is mainly resulting from the easy intramolecular association of two carboxylate groups due to their flexible linear chain. The dominance of MA type species in natural polyelectrolyte containing various type of cross-linked aromatic structures, can be ascribed to their rigid structures that disturb intramolecular association of carboxylate groups.
란탄계 금속인 3가 Eu(III)의 독특한 $^7F_0 \to ^5D_0$ 전이를 이용한 여기 스펙트럼(excitation spectrum)과 형광감쇄상수 측정을 통한 Eu(III)의 수화수(hydration number) 측정을 이용하여 수용액 중에서 Eu(III)의 킬레이트형성과 여러 다전해성 리간드들과의 착화합반응을 연구하였다.
이 실험을 통하여 Eu(III)은 oxalate나 malonate 리간드와는 안정한 킬레이트를 형성하나, 이보다 큰 크기의 리간드와는 킬레이트를 형성치 못하고 리간드상의 한 개의 카르복실기와만 결합하는 것을 알 수 있었고, O, N, S 등과 같은 주게원소가 리간드상에 존재하는 경우에는 O, N과 같은 'hard' 한 원소를 가지고 있는 ODA, IMDA, DPA와 같은 리간드는 안정한 3배위킬레이트을 형성하지만 S-ODA와 같이 'soft'한 원소인 S를 주게원소로 지닌 리간드는 3배위킬레이트를 형성치 못하고 한 개의 카르복실기와 의 결합만을 하는것을 알 수 있었다.
자연산 혹은 합성 다전해질물질에 결합된 Eu(III)의 여기 스펙트럼으로부터 이물질들의 금속이온에대한 착화합반응성질을 알아보았다. 이 스펙트럼들로부터 이들 다전해질에 결합된 Eu(III)이 MA 혹은 $MA_2$ 상태로 주로 존재함을 알 수 있었으며 중성 조건의 수용액에서 합성 다전해질(PAA,PVBA)은 $MA_2$ 형태의 착물이 대부분이었으며 자연산 다전해질($T_3FA$)의 경우에는 MA 착물의 피크가 $MA_2$ 형태의 착물의 피크보다 상대적으로 크게 나타났다. 이러한 차이는 두 물질간의 유연성(flexibility)의 차이에서 기인하는 것으로 생각되는데, 합성된 다전해질의 경우 선형(linear)의 유연한 분자구조가 멀리 떨어져있는 두 카르복실기의 회합(association)을 쉽게 해주어 $MA_2$ 형태의 착물이 이루어지기 쉽지만, cross linked된 방향족고리화합물을 많이 지니고 있어 덜 유연한 구조를 지닌 자연산 다전해질물질은 분자내부의 카르복실기간에 회합이 어려워 MA 착물이 $MA_2$ 형태의 착물로 전환되는것이 쉽지 않으므로 MA 착물의 형태가 많이 존재한다고 생각된다.
