Международный
научный журнал

Исследование процесса комплексообразования ионов некоторых двухвалентных 3d-металлов синтезированном хелатообразующим сорбентом


The process research of ion complex formation of some bivalent 3d-metals by the synthesized chelating sorbent

Цитировать:
Касимов Ш.А., Тураев Х.Х., Джалилов А.Т. Исследование процесса комплексообразования ионов некоторых двухвалентных 3d-металлов синтезированном хелатообразующим сорбентом // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 3(45). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5583 (дата обращения: 17.10.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

В статье изучен процесс комплексообразования ионов Cu (II), Zn (II), Cd (II) с синтезированным хелатообразующим сорбентом КФГГ. Методом ИК-спектроскопии определено строение образующих координационных соединений и методом потенциометрического титрования установлена их устойчивость в растворах.

ABSTRACT

The process of ion complex formation of Cu (II), Zn (II), Cd (II) with the synthesized chelating sorbent of KFGG has been studied in the article. Due to the IR spectroscopy method, the structure of forming coordination compounds has been determined, and their stability in solutions has been established by the potentiometric titration method.

 

Ключевые слова: комплексообразование, хелатообразующий сорбент, ИК-спектроскопия, потенциомет­рическое титрование, константа устойчивости.

Keywords: complex formation; chelating sorbent; IR spectroscopy; potentiometric titration; stability constant.

 

Введение. В мире уделяется все большее внимание синтетической координационной химии, проблемам дизайна и синтезу органических лигандов, обладающих определенной стереохими­ческой архитектурой. Полимерные сорбенты являются очень важными в качестве хелатообра­зующих лигандов. Синтез полимерных лигандов, а именно хелатообразующих сорбентов, разделение с их помощью переходных металлов из растворов комплексообразующими сорбционными методами, изучение состава, строения, физико-химических свойств координационных соединений, обра­зующихся в процессе сорбции, является одной из основных задач химической промышленности.

Ряд ученых СНГ выполняли исследования по синтезу комплексообразующих сорбентов и изучению сорбции металлов с их помощью. Ученые из Уральского федерального университета под руководством Л.К. Неудачиной изучали синтез и физико-химические свойства хелатных сорбентов с функциональными группами N-арил-3-аминопро­пионовых кислот [3, с. 800-806]; ученые из Института экологической безопасности (г. Курск) под руководством Н.Н. Басаргина работали над кислотно-основными и комплексообразующими свойствами хелатных полимерных сорбентов [1, с. 305].

Использование сорбентов в процессе извлечения металлов путем комплексообразования из растворов позволяет селективно извлекать металлы в виде комплексных соединений. Поэтому необходимо провести систематическое исследование возмож­ности образования координационных соединений металлов с сорбентами и определить устойчивость полученных веществ в растворах.

Экспериментальная часть. ИК-спектры снимали на спектрометре Specord 75 IR в области 400-4000 см-1. Образец сорбента использовали в виде прессованных таблеток с KBr. Потенциометрическое титрование сорбента и его координационные соединения с ионов двухвалентных металлов проводили на рН-метре ОР-211/1.

Соответственно, получен комплексообразующий сорбент на основе карбамида, формальдегида, гидразина гидрата. Сорбент на основе карбамида, формальдегида и гидразина гидрата (КФГГ) синтезирован в мольных соотношениях 1:2,5:1 исходных веществ при температуре 80 оС. По результатам элементного анализа найдено: C – 33,12%, H – 4,73%, N – 5,07%, O – 13,81%; вычислено: C – 32,78%, H – 4,92%, N – 42,98%, O – 14,03%. (C7H14N7O2)n, n=850-870. В ИК-спектре в ν (NH) 3415 см-1, d (NH)+ν (CN) 1550 см-1,das (CH2) 1437 см-1, ds (CH2) 1385 см-1, ν (C=O) 1639 см-1, ν (C-O) 1134, 1035 см-1 областях есть поглощение.

Результаты и их обсуждение. Активная функциональная гидразогруппа в сорбенте КФГГ имеет слабое основное свойство в отличие от аминогрупп; в слабой щелочной и нейтральной среде проявляет восстановительные свойства по отношению к металлам. В результате изучения кислотно-основных свойств сорбента стало известно, что при значении рН=3,4-3,7 среда раствора гидразогруппы протонизируется. В комплексных соединениях сорбента в области спектра при 1639 и 1550 см-1 наблюдается понижение частот колебания на 25-32 и 22-48 см-1. Это является свидетельством координации центрального атома через атомы кислорода карбонильных групп и через атомы азота гидразоновых групп (табл. 1).

Таблица 1.

Сдвиги в ИК-спектрах координационных соединений ионами Cu (II), Zn (II), Cd (II) с сорбента КФГГ

Соединения

ν(N-N), см-1

Δν, см-1

ν(C=O), см-1

Δν, см-1

КФГГ

1550

-

1639

-

КФГГ+ Cu (II)

1528

22

1614

25

КФГГ+ Zn (II)

1513

37

1612

27

КФГГ+ Cd (II)

1502

48

1607

32

 

В результате проведенных химических исследований и ИК-спектрального анализа строение координационного соединения сорбента, образующегося с ионами металлов, можно представлять следующим образом:

 

М- Cu, Zn, Cd; Х - Cl-, NO3-

Однако с увеличением щелочности среды, в отличие от ионов других металлов, степень сорбции ионов Zn (II) увеличивается. Это можно объяснить тем, что аквакомплексы ионов Zn (II) в щелочной среде проходят на гидроксокомплексах и сорбируются на аминогруппе сорбента в виде ионных ассоциатов.

Для определения константы устойчивости координационных соединений синтезированного хелатообразующего сорбента с некоторыми d-металлами использованы потенциометрические титрования [2, с. 46-48].

Таблица 2.

Результаты определения концентрационной константы устойчивости синтезированных координационных соединений

Металл

рН

[M], мкг/мл

[MLn], мкг/мл

[LH], мкг/мл

lg[LH]

[L], мкг/мл

lg[L]

lgKуст

Cu (II)

3,4-3,7

0,0016

0,0113

0,0129

-1,89

1,28∙10-4

-3,89

4,74

Zn (II)

6,2-6,5

0,0019

0,0112

0,0123

-1,91

1,46∙10-5

-4,83

5,6

Cd (II)

4,5-5

0,0017

0,0115

0,0118

-1,93

1,14∙10-4

-3,94

4,8

 

В таблице 2 приведены полученные эксперимен­тальные данные для вычисления константы устойчивости координационных соединений с изученными металлами, хелатным полимерным сорбентом.

Выводы. На основании данных ИК-спектро­скопии установлено: ионы Cu (II), Zn (II), Cd (II) образуют шестичленные хелатные кольца при координации карбонильных и гидразогрупп сорбента КФГГ при значении рН=3,4-3,7 среды раствора.

На основании данных потенциометрического титрования определено, что координационное соединение образованного сорбента КФГГ с ионами Zn (II) при значении рН=6,2-6,5 среды раствора имеет относительную устойчивость по сравнению с координационными соединениями сорбента КФГГ с ионами Cu (II), Cd (II).

 

Список литературы:
1. Исследование процесса комплексообразования ионов меди (II) полимерными хелатообразующими сорбентами / Г.И. Карпушина и др. // Тез. докл. Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвящ. Междунар. году химии (Москва, 18-22 апреля, 2011). – М.: Рос. ун-т дружбы народов, 2011. – С. 305.
2. Кичигин О.В. Потенциометрическое исследование устойчивости комплексов полимерных хелатных сорбентов с ионами многовалентных металлов // Вестник ВГУ. Серия «Химия. Биология. Фармация». – 2005. – № 1. – С. 46-48.
3. Синтез и физико-химические свойства хелатных сорбентов с функциональными группами N-арил-3-аминопропионовых кислот / Л.К. Неудачина и др. // Известия РАН. Серия «Химия». – 2006. – № 5. – С. 800-806.

 

Информация об авторах:

Касимов Шерзод Абдузаирович Kasimov Sherzod

старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улицаФ. Ходжаева, 43

senior researcher, Termez State University, 190111, Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev str., 43


Тураев Хайит Худайназарович Turaev Hayit

д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Ходжаева, 43

doctor of chemical sciences, professor, Termez State University, 190111, Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev str., 43


Джалилов Абдулахат Турапович Abdulakhat Djalilov

д-р хим. наук, профессор, директор ГУП «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», 111116, Узбекистан, Ташкентская область, Зангиатинский район, п/о Шуро-базар

doctor of chemistry, professor, director of the Stat Unitary Enterprise Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, P / o Shuro-bazaar


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.