Научная статья на тему 'ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОЛЬФРАМ(V)–o-ГИДРОКСИ-5-БРОМТИОФЕНОЛ–АМИНОФЕНОЛ'

ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОЛЬФРАМ(V)–o-ГИДРОКСИ-5-БРОМТИОФЕНОЛ–АМИНОФЕНОЛ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
83
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Azerbaijan Chemical Journal
Область наук
Ключевые слова
комплексообразование / экстракция / вольфрам / 2-гидрокси-5-бромтиофенол / Закон Бера. / complex formation / extraction / tungsten / 2-hydroxy-5-bromothiophenol / Beer`s law.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Н А. Вердизаде, А З. Залов, А Б. Гаджиева

2-гидрокси-5-бромтиофенол образует с вольфрамом окрашенный комплекс, нерастворимый в неполярных органических растворителях. При введении в систему аминофенолов наблюдается экстракция этого соединения органической фазой с образованием разнолигандного комплекса. Из аминофенолов использованы 2-(N,N-диэтиламинометилтио)-4-метоксифенол, 2-(N,N-дибутиламинометилтио)-4-метоксифенол. Максимальная степень экстракции разнолигандных комплексов наблюдается при pH 4.5–6.2. Максимальное светопоглощение комплексов наблюдается при 470–480 нм. Молярные коэффициенты поглощения колеблются в интервале (3.6–3.8)·104.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Н А. Вердизаде, А З. Залов, А Б. Гаджиева

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

EXTRACTION-PHOTOMETRIC STUDY OF THE TUNGSTEN(V)–o-HYDROXY-5- BROMOTHIOPHENOL–AMINOPHENOL SYSTEM

2-Hydroxy-5-bromthiophenol forms with tungsten colorized complex insoluble in non-polar organic solvents. At introducing aminophenol in the system extraction of this compounds by organic phase with the formation of different ligand complex is observed. Among aminophenols 2-(N,N-diethylaminomethyltio)-4-metoxyphenol, 2-(N,Ndibutilaminomethylthio)-4-metoxyphenol were used. The maximum degree of extracting different ligand complexes is observed at pH 4.5–6.2. Maximal light absorption of complexes is observed at 470–480 nm. The molar coefficients of absorption fluctuate at interval (3.7–3.9)·104.

Текст научной работы на тему «ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОЛЬФРАМ(V)–o-ГИДРОКСИ-5-БРОМТИОФЕНОЛ–АМИНОФЕНОЛ»

52

AZЭRBAYCAN К1МУА JURNALI № 2 2015

УДК 543. 42. 062: 546. 77

ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОЛЬФРАМ(У)-о-ГИДРОКСИ-5-БРОМТИОФЕНОЛ-АМИНОФЕНОЛ

Н.А.Вердизаде, А.З.Залов, А.Б.Гаджиева

Азербайджанский государственный педагогический университет

2а/оу1966@та1/. ги Поступила в редакцию 13.10.2014

2-гидрокси-5-бромтиофенол образует с вольфрамом окрашенный комплекс, нерастворимый в неполярных органических растворителях. При введении в систему аминофенолов наблюдается экстракция этого соединения органической фазой с образованием разнолигандного комплекса. Из аминофенолов использованы 2-^^-диэтиламинометилтио)-4-метоксифенол, 2-(Ы,№дибу-тиламинометилтио)-4-метоксифенол. Максимальная степень экстракции разнолигандных комплексов наблюдается при pH 4.5-6.2. Максимальное светопоглощение комплексов наблюдается при 470-480 нм. Молярные коэффициенты поглощения колеблются в интервале (3.6-3.8)^104.

Ключевые слова: комплексообразование, экстракция, вольфрам, 2-гидрокси-5-бромтиофенол, Закон Бера.

Введение

Методы, основанные на цветных реакциях вольфрама с различными органическими реагентами, чрезвычайно многочисленны

[1-7].

Настоящая работа посвящена исследованию взаимодействия вольфрама с 2-гидрок-си-5-бромтиофенолом (ГБТФ) в присутствии аминофенолов (АФ). Из аминофенолов использованы 2-(К,№диэтиламинометилтио)-4-метоксифенол (АФ1), 2-(К,№дибутиламино-метилтио)-4-метоксифенол (АФ2).

Экспериментальная часть

Реагенты и растворы. Исходный раствор W(VI) (1.0 мг/мл) готовили растворением в воде точной навески Na2WO4•2H2O "ч.д.а.". Концентрацию раствора вольфрама устанавливали гравиметрически - осаждением вольфрама в виде H2WO4 и взвешиванием WOз [8]. Растворы с концентрацией 0.1 мг/мл получали разбавлением исходного раствора. В работе использовали 0.01 М растворы ГБТФ и АФ в хлороформе. Для создания оптимальной pH среды использовали 0.1 М растворы NaOH и KOH.

Аппаратура. Оптическую плотность экстрактов измеряли на фотоколориметре КФК-2 и на спектрофотометре СФ-26, рав-

новесное значение pH водной фазы измеряли на иономерe И-120.2 со стеклянным электродом.

Методика. В градуированные пробирки с притертыми пробками вводили от 0.1 до 0.8 мл, с интервалом в 0.1 мл исходного раствора вольфрама(У!), 2.4 мл 0.01 М раствора ГБТФ и 2.2-2.3 мл 0.01 М раствора АФ. Необходимое значение pH устанавливали добавлением 0.1 М раствора NaOH. Объем органичес^й фазы доводили до 5 мл хлороформом, а объем водной фазы - до 25 мл дистиллированной водой. После полного расслаивания фаз органический слой отделяли и измеряли его оптическую плотность при комнатной температуре на КФК-2 при 440 нм (/=0.5 см).

О восстановлении вольфрама. ГБТФ при рН<7 обладает восстановительными свойствами. Для выяснения того, не меняется ли валентность вольфрама при взаимодействии с ГБТФ, были проведены две серии опытов: 1) реакция с ГБТФ W(V), полученного восстановлением SnCl2 и Ш в солянокислом растворе; 2) та же реакция без применения дополнительных восстановителей. Продукты обеих реакций имели максимумы све-топоглощения при 470 нм. Следовательно, W(VI) при образовании комплекса с ГБТФ восстанавливается до W(V) самим реагентом.

Определение знака заряда комплексов. При встряхивании раствора комплекса с ионообменниками он сорбируется анионооб-менником АВ-17 и не сорбируется катионо-обменником.

Электрофорез однороднолигандных комплексов показал, что соединение в водной фазе мигрирует к аноду, коэффициент электромиграции равен 73.8%.

При введении в систему АФ наблюдается экстракция этого соединения органической фазой с образованием разнолигандного комплекса (РЛК).

Результаты и их обсуждение

Выбор экстрагента. Для экстракции комплексов использованы разные неводные растворители: хлороформ, четыреххлористый углерод, бензол, толуол, ксилол, изобутанол, изопентанол, дихлорэтан, хлорбензол. Экс-трагируемость комплексов оценивали коэффициентом распределения и степенью экстракции. Наилучшими экстрагентами оказались хлороформ, дихлорэтан и хлорбензол. Все дальнейшие исследования проводили с хлороформом. Содержание вольфрама в органической фазе определяли фотометрически -дитиолом после реэкстракции, а в водной фазе - по разности. При однократной экстракции хлороформом извлекается 98.1-98.6% вольфрама в виде РЛК.

Влияние рН водной фазы. Вольфрам начинает взаимодействовать с ГБТФ при рН>1.5. Для образования и экстракции РЛК оптимальным является рН 4.5-6.2. Вначале с увеличением кислотности исходного раствора экстракция '(Х) возрастает, а при дальнейшем увеличении рН постепенно понижается, что, очевидно, связано с уменьшением концентрации ионизованной формы ГБТФ, и вероятнее всего в растворе он находится в виде Н2К При повышении рН раствора до 7.5 и выше экстракция комплексов практически не наблюдается, что, видимо, связано с понижением степени протонизации АФ. Оптимальными для образования комплексов '(V)-ГБТФ-АФ1 и '(У)-ГБТФ-АФ2 являются рН 4.5-5.8 и рН 4.9-6.2 соответственно.

Электронные спектры. Хлороформные экстракты РЛК '(У)-ГБТФ-АФ1 и '(У)-ГБТФ-АФ2 имеют максимумы свето-поглощения при 470-480 нм соответственно. Молярные коэффициенты поглощения колеблются в интервале (3.7-3.9)-104.

Влияние концентрации лигандов и времени. Для образования и экстракции РЛК '(V) с ГБТФ и АФ необходимы следующие растворы: 9.6-10-4 М ГБТФ, 8.8-10-4 М АФ1, а в случае с ГБТФ и АФ2 9.6-10-4 М ГБТФ и 9.3-10-4 М АФ2. Аминофенолы в количестве 2.0-2.5 мл не влияют на экстракцию вольфрама, большой избыток вызывает помехи.

В отличие от однороднолигандного комплекса, РЛК '(V) с ГБТФ и АФ устойчивы в водных и органических растворителях и не разлагаются в течение трех суток, а после экстракции - больше месяца. Время контактирования фаз достигается в течение 15 мин.

Стехиометрия и константа равновесия. Стехиометрические коэффициенты реакции устанавливали методами прямой линии Асмуса и сдвига равновесия [9]. Соотношение компонентов в РЛК '(У):ГБТФ:АФ= 1:2:2.

В работе [10] описаны комплексы '(V), в которых при рН 3-7 в растворе доминируют ионы ['О(ОН)2]+ и [№0(ОН)]2+.

На основании определения молярных соотношений реагирующих компонентов и учета ионного состояния можно предположить, что реакции '(V) с ГБТФ и АФ1 протекают следующим образом: ['О(ОН)]2++2Н2Я «^['0(ОН)(Я)2]2-+4Н+, (1) ['0(ОН)(Я)2]2-+2ЛФН+ ^ ^ ['0(ОН)(Я)2](АФН+)2. (2)

Из уравнения (2) можно вычислить константу равновесия реакции 1§КР=1§В-21§[АФН+], где В - коэффициент распределения. Величины 1%КР для комплексов №0(ОН)(К)2](АФ1Н)2 и ['0(ОН)(Я)2](АФ2Н)2 равны 7.3 и 6.9 соответственно.

Для установления степени агрегации РЛК вольфрама с ГБТФ и АФ в органической фазе вычисляли степени полимеризации [11]. Произведенные расчеты показали,

54

Н.А.ВЕРДИЗАДЕ и др.

что РЛК в органической фазе не полимери-зуются и находятся в мономерной форме (у=1.03-0.95).

Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций вольфрама 0.04-3.2 мкг/мл. Уравнения градуировочного графика для ^(ОНХГБТФЬКАФ^г - >=0.037+ 0.00925* и для [№о(оН)(ГЪТФ)2](АФ1Н)2 ->=0.028+0.0086*. Предел фотометрического обнаружения вольфрама в виде РЛК рассчитывали по уравнению [12]. Для вольфрама в виде №0(ОН)(ГБТФ)2](АФ1Н)2 он составляет 0.012, а в виде [^(ОНХГБТФЬКАФ^Ь - 0.013 мкг/мл.

Влияние посторонних ионов. С целью оценки применимости экстрактов РЛК для разделения и определения вольфрама изуче-

но мешающее влияние посторонних ионов. Установлено, что большие количества щелочных, щелочноземельных элементов, РЗЭ, F-, С1-, Вг- ,802~ и С2°4~ не мешают

определению вольфрама. Мешающее влияние Fе(Ш) устраняли тиогликолевой кислотой, Т^ГУ) - аскорбиновой кислотой, Си(П) -тиомочевиной, а Мо(УГ) и №(У) - оксалат-ионом. При использовании 0.01 М раствора ЭДТА определению не мешают Т^1У), ^ТС), ЯЬ(У), Ta(V), Mo(VI) и Fe(Ш).

Мольные отношения сопутствующих ионов дают отклонения результатов для чистого раствора вольфрама £,-=0.02-0.05 (п=5).

В табл. 1 приведены основные спек-трофотометрические характеристики методики определения W(V).

Таблица 1. Характеристика РЛК вольфрама с ГБТФ и АФ

Соединение рН Х, нм АХ, нм О со У Предел обнаружения, мкг/мл Уравнения градуировочного графика Область подчинения закону Бера, мкг/мл

образования и экстракции оптимальный

^(ОНХГБТФ^КАФ^г 2.0-5.8 4.5-5.8 470 200 3.7 7.3 1.03 0.012 >=0.037+0.00925* 0.04-2.6

^0(ОН)(ГБТФ)2] (АФ2Н)2 2.2-5.9 4.9-6.2 480 210 3.9 6.9 0.95 0.013 >=0.028+0.0086* 0.04-3.2

В табл. 2 приведены данные, позволяю- методик определения вольфрама с некото-щие сравнить аналитические характеристики рыми уже известными [10, 13] методиками.

Таблица 2. Сравнительные характеристики методик определения вольфрама

Реактив(ы) pH, М Растворитель Х, нм е-10-4 Интервал линеен, мкг/мл W Лит.

Толуол-3,4-дитиол 1.5-2.0 хлороформ 640 1.92 - [13]

8-Меркаптохинолин 0.5-3.0 изобутанол-хлороформ (1:1) 412 0.367 <4 [10]

8-Хидроксихинолин 4.4 хлороформ 363 0.64 - [10]

4-нитропирокатехин + МТТ* 1.2-3.6 хлороформ 415 2.8 0.9-8.8 [14]

3,5-динитропирокатехин + ТТХ (0.25-0.4)М Н2804 хлороформ 400 2.12 0.5-7.4 [15]

2,3-дигидрокси-нафталин + ИНТ (0.1-1.1)М Н2804 хлороформ 420 0.938 0.7-7.4 [15]

3 -гидрокси-2-(2' -тиенил)-4-оксо-4Н-1-бензопиран 0.2 М НС1 дихлорметан 415 6.45 0-2.8 [16]

ГБТФ + АФ1 2.0-5.8 хлороформ 470 3.7 0.04-2.6

ГБТФ + АФ2 2.2-5.9 хлороформ 480 3.9 0.04-3.2

примечание: МТТ* - 3-(4,5-диметил-2-тиазол)-2,5-дифенилтетразолиумбромид; ТТХ - 2,3,5-трифенилтетразо-лиумхлорид; ИНТ - 2-(4-иодфенил)-3-(4-нитрофенил)-5-фенил-2Н-тетразолиумхлорид.

Определение вольфрама в сталях.

Навески сталей [339 - (0.151 С, 0.729 Мп, 0.345 Я 0.014 Р, 0.013 Б, 0.183 12.05 Сг, 0.133 N1, 0.289 V, 0.819 Мо, 0.195 % Си; ост. Бе) и 341 - (0.318 С, 1.23 Мп, 0.495 Я 0.005 Б, 1.27 18.91 Сг, 9.15 N1, 0.297 Т1, 0.324 N5, 1.21 Мо, 0.147 % Си; ост. Бе)] растворяли в соляной кислоте (1:1) и добавляли несколько капель концентрированной Н№03. Полученный осадок Н2'04 отфильтровывали через фильтровальную бумагу с синей лентой, промывали его дистиллированной водой до исчезновения ионов С1" и растворяли в растворе 0.5 М №0Н. После охлаждения переносили в колбу емкостью 50 мл и разбавляли водой до метки. Отбирали аликвотную часть полученного раствора, переносили в делительную воронку и определяли вольфрам по разработанным методикам. Содержание вольфрама находили по градуировочному графику.

Результаты экспериментов представлены в табл.3.

Таблица 3. Правильность и воспроизводимость определений вольфрама в стали (n=5, р=0.95)_

Метод Анализируемый образец стали Содержание W по паспорту, % Найдено W, X, %

Толуол-3,4-дитиол 339 0.183 0.183±0.06 0.04

341 1.270 1.270±0.02 0.02

ГБТФ+ЛФ1 339 0.183 0.180±0.08 0.05

341 1.270 1.268±0.07 0.06

гбтф+аф2 339 0.183 0.182±0.02 0.03

341 1.270 1.271±0.05 0.05

Как видно из таблицы, результаты определения вольфрама в стали свидетельствуют о достаточной надежности предлагаемых методик.

Список литературы

1. Умланд Ф., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплексные соединения в аналитической химии. Теория и практика применения. М.: Мир, 1975. С. 286.

2. Вердизаде Н.А., Амрахов Т.И., Кулиев К.А., Залов А.З. 2-Окси-5-хлортиофенол как новый аналитический реагент для определения ванадия, молибдена и вольфрама // Журн. аналит. химии. 1997. Т. 52. № 10. С. 1042-1046.

3. Вердизаде Н.А., Залов А.З., Аллахвердиев М.А., Ибрагимов Г.И. Экстракционное концентрирование разнолигандного комплекса молибде-

на(УХ) с 2-гидрокси-5-бромтиофенолом и пиридином // Тез. докл. междунар. конф. "Экстракция органических соединений". Воронеж, 2010. С. 171-172.

4. Залов А.З., Вердизаде Н.А. Экстракционно-спектрофотометрическое определение вольфрама с 2-гидрокси-5-хлортиофенолом и гидрофобными аминами // Журн. аналит. химии. 2013. Т. 68. № 3. С. 230-236.

5. Joginder R., Baweja R.K., Kumar S. Spectrophoto-metric determination of tungsten(VI) after extraction of its 6-chloro-3-hydroxy-2-phenyl-4-oxo-4H-1-ben-zopyran complex into chloroform // Arch. Appl. Sci. Res. 2013. V. 5 (3). P. 81-89.

6. Кулиев К.А. Изучение реакции комплексообра-зования молибдена(У1) и вольфрама(У1) с 2,6-дитиол-4-алкилфенолами и гидрофобными аминами // Вестник СПбГУ. Сер. 4. 2015. Т. 2 (60). № 2. С. 164-174.

7. Залов А.З., Вердизаде Н.А., Гаджиева А.Б. О 2-гидрокси-5-бромтиофенольных и аминофенольных комплексов вольфрама в хлороформе // Третья Всероссийская научная конференция (с международным участием) "Успехи синтеза и комплексо-образования". Часть 2. Российский университет дружбы народов. Москва, 2014. С. 96-97.

8. Коростелев П.Т. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 201.

9. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спек-трофотометрическим методам анализа. М.-Л.: Химия, 1986. 432 с.

10. Бусев А.И., Иванов В.М., Соколова Т.А. Аналитическая химия вольфрама. М.: Наука, 1976. 240 c.

11. Ахмедли М.К., Клыгин А. Е., Иванова Л. И., Ба-широв Э.А. О химизме взаимодействия ионов галлия с некоторыми сульфофталеинами // Журн. неорг. химии. 1974. Т. 19. № 8. С. 2007- 2012.

12. Алесковский В.Б., Бардин В.В., Булатов Н.И. Физико-химические методы анализа. Л.: Химия, 1988. 376 с.

13. Марченко З., Бальцежак М.К. Методы спектро-фотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 711 с.

14. Lekova V., Gavazov K., Dimitrov A. Ternary Complex of Tungsten(VI) with 4-Nitrocatechol and Thia-zolyl Blue and Its Application for Extraction-spec-trophotometric Determination of Tungsten // Chem. Paper. 2006. V. 60. No 4. P. 283-287.

15. Dimitrov A., Alexandrov A. Investigation of the extraction equilibrium of ternary ion-association complexes of wolfram (VI) with some polyphenols and tetrazolium salts. Determination of wolfram // Anal. Lab. 1995. No 4. P. 172-179.

16. Agnihotri N., Mehta J.R. Extractive-spectrophotometric determination of tungsten(VI) using 3-hydroxy-2-(2'-thienyl)-4-oxo-4H-1-benzopyran // Ann. Chim. Rome 2004. V. 94. No 5. P. 341-345.

56

H.A.BEPflH3AflE h gp.

VOLFRAM(V)-o-fflDROKSi-5-BROMTiOFENOL-AMÎNOFENOL SÎSTEMÎNÎN EKSTRAKSiYALI-

FOTOMETRlK TODQÏQli

N.A.Verdizada, O.Z.Zalov, A.B.Haciyeva

2-hidroksi-5-bromtiofenol volframla polyar halledicilarda hall olmayan rangli kompleks amala gatirir. Sistema aminofenol daxil edildikda bu birlaçmanin muxtalifliqandli kompleks çakilinda uzvi fazaya keçdiyi muçahida olunur. Aminofenol kimi 2-(N,N-dietilaminometiltio)-4-metoksifenol, 2-(N,N-dibutilaminometil)-4-metoksifenol istifada edil-miçdir. Muxtalifliqandli komplekslarin maksimum daracada ekstraksiyasi pH 4.5-6.2-da muçahida olunur. Komplekslarin maksimum içiqudmasi 470-480 nm dalga uzunlugunda muçahida olunur. Molyar içiqudma amsali (3.7-3.9)T04 barabardir.

Açar sozlar: komplekssmslsgslms, ekstraksiya, volfram, 2-hidroksi-5-bromtiofenol, Ber qanunu.

EXTRACTION-PHOTOMETRIC STUDY OF THE TUNGSTEN(V)-o-HYDROXY-5-BROMOTHIOPHENOL-AMINOPHENOL SYSTEM

N.A.Verdizade, A.Z.Zalov, A.B.Hajieva

2-Hydroxy-5-bromthiophenol forms with tungsten colorized complex insoluble in non-polar organic solvents. At introducing aminophenol in the system extraction of this compounds by organic phase with the formation of different ligand complex is observed. Among aminophenols 2-(N,N-diethylaminomethyltio)-4-metoxyphenol, 2-(N,N-dibutilaminomethylthio)-4-metoxyphenol were used. The maximum degree of extracting different ligand complexes is observed at pH 4.5-6.2. Maximal light absorption of complexes is observed at 470-480 nm. The molar coefficients of absorption fluctuate at interval (3.7-3.9)T04.

Keywords: complex formation, extraction, tungsten, 2-hydroxy-5-bromothiophenol, Beer "s law.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

A3EPEAH#^AHCKHH XHMHHECKHH ^YPHAH № 2 2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.