Научная статья на тему '2,7-ДИНИТРОЗО-1,8-ДИОКСИНАФТАЛИН-3,6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТА КАК АНАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ(II)'

2,7-ДИНИТРОЗО-1,8-ДИОКСИНАФТАЛИН-3,6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТА КАК АНАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ(II) Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
53
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НИКЕЛЬ / 2 / 7-ДИНИТРОЗО-1 / 8-ДИОКСИНАФТАЛИН-3 / 6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТА / ПРОГРАММЫ GAUSSVIEW 5.0 / МЕТОД B3LYP/3-21G / ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ / CПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Тоджиев Жамолиддин Насириддинович, Олимжонова Шаҳноза Олимжонқизи, Турабов Нурмухаммат Турабович

Спектрофотометрическим методом исследовано комплексообразование ионов никеля(II) с 2,7-динитрозо-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислотой(H2R). Идентификацию реагента проводили с помощью элементного анализа и ИК-спектроскопии. Найдены оптимальные условия образования комплексного соединения и установлены соотношения компонентов в комплексе. Установлено, что комплексное соединение образуется в щелочной среде (рНопт=8,5-9,5). Комплексообразующей формой никеля является Ni2+. Соотношение компонентов в комплексе (Ni:R) составляет 1:2. На основании полученных данных разработаны спектрофотометрические методики определения ионов никеля(II) в различных объектах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Тоджиев Жамолиддин Насириддинович, Олимжонова Шаҳноза Олимжонқизи, Турабов Нурмухаммат Турабович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

2,7-DINITROZO-1,8-DIOXINAPHTHALINE-3,6-DISULPHOIC ACID AS AN ANALYTICAL REAGENT FOR SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF NICKEL(II)

The complexation of nickel (II) ions with 2,7-dinitroso-1,8-dioxynaphthalene-3,6-disulfonic acid (H2R) was studied byspectrophotometric methods. The identification of the synthesized reagent was carried out using elemental analysis and IR spectroscopy. The optimal conditions for the formation of the complex compound are found and the ratios of the components in the complex are established. It was found out that the complex compound is formed in an alkaline medium (pHopt 8.5-9.5). The complexing form of iron is Ni2+. The ratio of components in the complex is 1:2. Based on the data obtained, spectrphotometric techniques for the determination of nickel(II) ions invarious objects were developed.

Текст научной работы на тему «2,7-ДИНИТРОЗО-1,8-ДИОКСИНАФТАЛИН-3,6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТА КАК АНАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ(II)»

2,7-ДИНИТРОЗО-1,8-ДИОКСИНАФТАЛИН-3,6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТА КАК АНАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ(П)

Тоджиев Жамолиддин Насириддинович

доц. химического факультета Национального университета Узбекистана, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок, НУУз.

E-mail: todjiev88@gmail.com

Олимжонова Шщноза Олимжонцизи

магистрант химического факультета Национального университета Узбекистана, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок, НУУз.

Турабов Нурмухаммат Турабович

проф. химического факультета Национального Университета Узбекистана, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок, НУУз.

2,7-DINITROZO-1,8-DIOXINAPHTHALINE-3,6-DISULPHOIC ACID AS AN ANALYTICAL REAGENT FOR SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF NICKEL(II)

Jamoliddin Todjiev

Associate Professor of the Chemistry Department, the National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUU

Shahnoza Olimjonova

Master's student of the Chemistry Department, the National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUU

Nurmukhammat Turabov

Professor of the Chemistry Department, the National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUU

АННОТАЦИЯ

Спектрофотометрическим методом исследовано комплексообразование ионов никеля(П) с 2,7-динитрозо-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислотой(H2R). Идентификацию реагента проводили с помощью элементного анализа и ИК-спектроскопии. Найдены оптимальные условия образования комплексного соединения и установлены соотношения компонентов в комплексе. Установлено, что комплексное соединение образуется в щелочной среде (рНопт=8,5-9,5). Комплексообразующей формой никеля является Ni2+. Соотношение компонентов в комплексе (Ni:R) составляет 1:2. На основании полученных данных разработаны спектрофотометрические методики определения ионов никеля(П) в различных объектах.

ABSTRACT

The complexation of nickel (II) ions with 2,7-dinitroso-1,8-dioxynaphthalene-3,6-disulfonic acid (H2R) was studied byspectrophotometric methods. The identification of the synthesized reagent was carried out using elemental analysis and IR spectroscopy. The optimal conditions for the formation of the complex compound are found and the ratios of the components in the complex are established. It was found out that the complex compound is formed in an alkaline medium (pHopt 8.5-9.5). The complexing form of iron is Ni2+. The ratio of components in the complex is 1:2. Based on the data obtained, spectrphotometric techniques for the determination of nickel(II) ions invarious objects were developed.

Ключевые слова: никель, 2,7-динитрозо-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислота, программы GaussView 5.0, метод B3LYP/3-21G, элементный анализ, шектрофотометрические измерения.

Библиографическое описание: Тоджиев Ж.Н., Олимжонова Ш.О., Турабов Н.Т. 2,7-ДИНИТРОЗО-1,8-ДИОКСИНАФТАЛИН-3,6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТА КАК АНАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ(П) // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 12(90). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/12696

Keywords: nickel, 2,7-dinitrozo-1,8-dioxynaphthalene-3,6-disulfonic acid, GaussView 5.0, metod B3LYP/3-21G, element analysis, spectrophotometry measurements.

Введение. Никель относится к переходным элементам и образует очень прочные координационные связи с любыми донорными атомами органических реагентов. Никель - токсичный тяжелый металл, основными источниками попадания которого также, как и других тяжелых металлов в окружающую среду, являются стоки и газовые выбросы промышленных предприятий, выхлопы автомобильного транспорта, товары бытовой химии (в том числе косметические и гигиенические препараты), а также средства защиты растений [4; с.8].

Для фотометрического определения никеля(П) используются многие хелатообразующие реагенты, относящиеся к разным классам соединений и содержащие в качестве донорных атомов N О или S [4; с. 16-17]. Наиболее часто применяют диоксимы, окси-азосоединения, а также тиокарбоновые кислоты.

В данной статье приведены результаты спектро-фотометрического исследования комплексообразо-вания никеля(П) с

Экспериментальная часть

Реагенты и растворы. Стандартные растворы соли никеля с титром Тм2+=1,0000 мг/мл готовили по точным навескам из минеральных солей металлов марки ч.д.а. и х.ч. Навеску солей никеля растворяли дистиллированной водой и доводили до метки в мерной колбе на 100 мл. Растворы с меньшим содержанием никеля готовили последовательным разбавлением стандартного раствора. Растворы реагента готовили растворением 0,0500 г. реагента дистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл.

Для приготовления буферных растворов с разными значениями рН использовали справочник по аналитической химии [2; с. 267-275].

Аппаратура. Спектрофотометрические исследования окрашенных растворов проводили на спектрофотометре OPTIZEN и концентрационном фотоколориметре КФК-2. pH растворов контролировали с использованием иономера pH/ISE Meter точностью ±0,05 едфН. Идентификацию реагента проводили с помощью элементного анализа и ИК-спектроско-пии. ИК-спектры снимали на спектрофотометре «Nicolet iS5» (Thermo Fisher Scientific). Диапазон волновых чисел 4000 - 600 см-1.

Идентификацию реагента проводили с помощью элементного анализа и ИК-спектроскопии [5, c. 5-264; 6; c. 10-45].

Результаты и их обсуждение

При квантово-химическом определении пространственной структуры реагента входной файл создавался с помощью программы GaussView 5.0 в рамках программного комплекса Gaussian 09. Оптимизация геометрии проводилась в методе B3LYP/3-21G. На рис. 1 представлены распределение зарядов в молекуле реагента [8-11].

Результаты квантово-химического расчёта эффективных зарядов показывают, что донорно-акцепторные связи металлов, повидимому, происходят с участием атома азота (14N; -0,115) нафталинного кольца и ионной связи с гидроксилом (12O; -0,664) нафталинного кольца при замещении ионов водорода.

№ Заряд № Заряд № Заряд

атома атома атома атома атома атома

1С -0,097 13N 14N15O 16O -0,003

2С -0,252 -0,115

3С 0,140 -0,295

4С 0,286 -0,294 25H 26H 27Н 28Н 29H 30Н

5С 0,103 17S 18S 19O 20O 21O 22O 23O 24O 1,106 0,434

6С 0,089 1,106 0.436

7С -0,083 -0,368 0.239

8С -0,250 -0,357 0.2410.378

9С 0,212 -0,677 0,379

10С 0,272 -0,677

11О -0,558 -0,363

12О -0,664 -0,369

Рисунок 1. Распределение зарядов в молекуле лигандарасчитанные методом B3LYP/3-21G (Gaussian 09).

Визуализация с помощью программы GaussView 5.0

Результаты элементного анализа: найдено, %: 30,98 С; 1,42 Н; 6,28 N 41,24 О; 16,04 S. Вычислено, %: 31,75 С; 1,59 Н; 7,40 N; 42,33 О; 16,93 S.

Результаты ИК-спектроскопии: ИК-спектр (КБг) - 3525 см-1 V (ОН), 1521 см-1у(С=С), 3058 см-1 у(СЕ), 833-778 см-1 5(С-Н), 1415 см-1 (vCN), 1374 см-1 (уСО), 1079-1108 см-1 (-SOз-), 674 см-1^-0).

Влияние-рН. Одним из основных условий реакции комплексообразования является кислотность среды. Поэтому с целью получения воспроизводимых результатов применяли буферные растворы с различными значениями рН. В мерные колбы на 25,0 мл приливали 5,0 мл буферного раствора с переменными значениями рН(от 1,88 до 8,40); 1,0 мл раствора N1(11) (Тм2+=50,0 мкг/мл); добавляли 1,0 мл 0,05 - % ного

раствора реагента и объем доводили до метки дистиллированной водой и перемешивали. Оптическую плотность (ОП) растворов измеряли на КФК-2 со светофильтром №7 (590 нм) в кювете с толщиной поглощающего слоя 1=3,0 см, относительно раствора холостого опыта. Результаты анализа приведены на рис. 2. На основании полученных данных строили графики зависимости ОП растворов комплексов от рН при постоянных концентрациях металлов и реагента. Из рис. 2 видно, что ОП комплекса повышается с увеличением рН растворов. Максимальная ОП комплекса наблюдается в интервале рН=8.5-9.5. Исходя из полученных данных оптимальным был выбран рН=9.15.

Рисунок 2. Зависимость оптической плотности комплекса никеля с H2R от рН среды

Спектры поглощения. Максимальный аналитический сигнал прикомплексообразовании никеля с Н2Я наблюдается при 575 нм. Н2Я максимально поглощает при 492 нм. Батохромный сдвиг составляет 83 нм. Контрастность реакций высока:исходный реагент почти бесцветен, а комплекс красно-фиолетового цвета.

Влияние концентрации реагента и времени выдерживания. Для выбораоптимальных условий изучено влияние концентрации реагирующих веществ, температуры и времени на образование окрашенного комплекса. Выход комплексамаксимален при объёмах реагента 1,2 мл 0,05 %-ного Н2Я. Комплекс максимально образуется при 16-20-кратном избытке реагента. Максимальная оптическая плотность достигается в течение 3 минут. При комнатной

температуреокраска развивается мгновенно. Комплекс МЯ2 устойчив в водных растворах и не разлагается в течение двух суток.

Подчинение закону Бугера-Ламберта-Бера.

Изучение подчинения растворов комплекса N1(11) с Н2Я закону Бугера-Ламберта-Бера проводили в найденных оптимальных условиях. Для этого приготовили растворы в мерных колбах на 25,0 мл; 5,0 мл универсального буферного раствора со значением рН=9,15; переменной концентрацией растворы N1(11), по 1,2 мл реагента (0,05% ного) и объем доводили до метки дистиллированной водой. Растворы перемешивали и измеряли их оптические плотности на КФК-2 со светофильтром № 7 при 1=3,0 см относительно раствора холостого опыта.

Рисунок 3. Зависимость оптической плотности комплекса никеля с H2Rот концентрации никеля(П)

Полученные экспериментальные данные показали, что в интервале 5,0-55,0 мкг ионов никеля(П) в 25,0 мл раствора наблюдается подчинение закону Бугера-Ламберта-Бера, что даёт возможность количественно определять N1(11) в этом интервале концентраций.

Состав комплекса и механизм комплексо -образования (Рис. 4). Методом Назаренко было установлено, что комплексообразующей формой никеля является №2+ [3,7]. Стехиометрию исследуемого комплекса установили методами сдвига равновесия [1; с. 241] и прямой линии Асмуса [1; с. 251]. Все методы показали, что соотношение компонентов в комплексе составляет 1:2.

1,0

0,5

-igpn 4,8 4,7 / 4,6 _ _ _ _ _ _ ц. 4,5

-0,5

•А -1,0

Рисунок 4. Определение соотношения компонентов в комплексе методом сдвига равновесия

(CNi =5,П10-4 М; l=3 см)

На основе проведенного исследования можно динитрозо-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокисло-

заключить, что предлагаемый спектрофотометри - той является чувствительным и избирательным.

ческий метод определения никеля реагентом 2,7-

Список литературы:

1. Калинкин И.П., Булатов М.И Практическое руководство по фотометри-ческим методам анализа // М.: Книга по Требованию, 5-ое изд. -2013.-432 с.

2. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 1989. М.: Химия, 448 с.

3. Марченко З., Бальцежак М.К. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе. М.:Бином. Лаборат. знаний, 2007. 711 с.

4. Турабов Н.Т., Эшмурзаев Й.Ш., Тоджиев Ж.Н. Разработка фотометрических методов определения ионов никеля(11), меди(11) и кадмия. (Монография). - Т. "Универстиет", 2021. С. 184.

5. Казицына А.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектрос-копии в органической химии. М.: Книга по Требованию, -2013. -С. 264.

6. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы - Москва: МГУ, -2012. - 54 с.

7. Дилмуродов У.К. Фотометрическое определение кобальта(П) 6 -метил-(пиридил-2-азо)-орцином // Выпускная квалификационная работа под руководством доц. Турабова Н.Т. - Ташкет, 2011. 57 c.

8. Серба П.В., Блинов Ю.Ф., Мирошниченко С.П. Квантово-химические расчеты в программе Gaussian по курсу «Физика низкоразмерных структур» // Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. -2012. -С.100.

9. Барановский В.И. Квантово химические расчеты повышенной точности. Учебное пособие. -2015. -С. 89.

10. http s://www.youtube. com/watch?v=XjbbRI 8l4AQ

11. https://www.youtube.com/watch?v=7F2JMfOvjmw

12. Тоджиев Ж.Н. Разработка спектрофотометрических методов определе-ния ионов меди(П), цинка(П) и ртути(П) новым азореагентом на основе пиридина // Дисс.... доктора философии(PhD) хим. наук. Ташкент, 2019. -120 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.