CC BY
33
УДК 543.49.062:546.56
Экстракционно-фотометрическое определение кобальта (II) с гидрокситиофенолами и гидрофобными аминами
А. З. Залов, Ш. А. Ибрагимова
Залов Али Зал оглы, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой аналитической и органической химии, Азербайджанский государственный педагогический университет, [email protected]
Ибрагимова Шахла Адалат кызы, докторант кафедры аналитической химии, Бакинский государственный университет, [email protected]
Изучена возможность применения гидрокситиофенолов (ГТФ) для фотометрического определения кобальта (II). В качестве гидрофобного амина использованы аминофенолы (АФ): 2-(1\1,1\1-метиламинометил)-фенол (АФ1) и 2-( 1\1,1\1-метилами-нометил)-4-метилфенол (АФ2). Наилучшими экстрагентами оказались дихлорэтан, хлороформ и четыреххлористый углерод. При однократной экстракции хлороформом извлекается 97.5-99.5% кобальта в виде комплекса. Комплекс кобальта (II) экстрагируется в хлороформ в диапазоне рН 3.6-6.3. Комплексы кобальта с ГТФ и АФ устойчивы в водных и органических растворителях, не разлагаются в течение двух суток, а после экстракции - больше месяца. Максимальная оптическая плотность достигается в течение 5 минут. Комплекс устойчив при нагревании до 80 °С. Результаты изучения соотношения Vв/Vо на извлечение Со (II) в виде разнолигандного комплекса (РЛК) показали, что оптимальным Vв/Vо является 5/5-80/5. Мак-сималь ный аналитический сигнал при комплексообра зова нии кобальта с ГТФ и Ам наблюдается при 540-565 нм. Молярный коэффициент поглощения равен (2.62-3.01) *104. Соотношение компонентов в комплексах составляет М : ГТФ : АФ = = 1 : 2 : 2. Методом Назаренко было установлено, что ком-плексообразующей формой кобальта является Со2+. При этом число атомов водорода, вытесняемых им из одной молекулы ГТФ, оказалось равным 1. Экстракты комплексов кобальта подчиняются осно вному закону свето поглощения при концентрации 1.25-20 мкг/мл. На основании результатов спектрофотометрического исследования кобальта(И) с ГТФ и АФ разработаны методики определения кобальта в разных объектах.
Ключевые слова: кобальт, гидрокситиофенолы, экстрак-ционно-фотометрический метод.
DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-379-386
Кобальт (II) является биологически активным металлом. Установлено, что избыточное «техногенное» поступление соединений кобальта в организм оказывает токсичное действие на метаболизм. Избыток солей кобальта вызывает морфологические изменения в клетке и тем са-
мым оказывает канцерогенное действие на нее. Соли кобальта играют большую роль в биологических процессах, протекающих в организме, и являются индикатором некоторых заболеваний. Например, отсутствие кобальта в организме вызывает акобальтоз [1].
Постоянный мониторинг техногенных загрязнителей и миграций токсичных веществ в окружающей среде необходим для оперативного и надежного контроля содержания тяжелых металлов, обладающих токсичными свойствами.
Для фотометрического определения кобальта довольно селективными являются реагенты с о-нитрозофенольной группировкой или аналогичного строения с оксимной группировкой [2, 3]. Наибольшее распространение получили методы, в которых используются органические реагенты - производные нитрозонафтолов, пиридиновые азосоединения, в том числе 4-(2-пиридилазо)-резорцин [4].
Разработан спектрофотометрический метод определения Со (II) с К-(О-гидроксибензилиден) пиридин-2-амином. Предложенный метод применен для определения Со(П) в фармацевтических образцах [5]. Найдены оптимальные условия проведения эксперимента для количественной сорбции Со(П)-4-(2-пиридилазо)резорцин. Предложенный метод применен для определения кобальта в различных пробах воды [6]. Исследованы комплексообразования кобальта с дитиолфенолами и гидрофобными аминами. Предложены экстракционно-фотометрические методики для определения кобальта в разных природных и промышленных объектах [7].
Для экстракционно-фотометрического определения кобальта в разных природных и промышленных объектах использованы разнолигандные комплексы (РЛК) кобальта с 4-(2-пиридилазо) резорцином и 1,4-дифенил-3-(фениламино)-1Н-1,2,4-триазолом [8], с 4-(2-пиридилазо)резорци-ном и тетразолиевыми солями [9].
Нами изучена возможность применения 2-гидрокси-5-нитротиофенола (ГНТФ) и 2-гидрокси-5-аминтиофенола (ГАТФ) для фотометрического определения кобальта (II). В качестве гидрофобного амина использованы
аминофенолы (АФ): 2-(К,К-метиламинометил)-фенол (АФ1) и 2-(К,К-метиламинометил) -4-ме-тилфенол (АФ2).
Материалы и методы
Реагенты и растворы. Исходный раствор (1мг/мл) Со(11) готовили растворением точной навески СоБ04'7Н20 в воде, содержащей 2 мл концентрированной N2804, и разбавляли водой до 1 л [2].
В работе использовали 0.01М раствор ГТФ и АФ в хлороформе. ГТФ очищали переосаждением из этанольных растворов прибавлением воды и затем перегонкой. В качестве экстрагента применяли очищенный хлороформ.
Ионную силу растворов, равную ц = 0,1, поддерживали постоянным введением рассчитанного количества ККОз. Для создания необходимой кислотности растворов применяли ацетатный буферный раствор. Все использованные реагенты имели квалификацию ч. д. а. или х. ч.
Аппаратура. Оптическую плотность органической фазы измеряли на КФК-2. Спектро-фотометрические измерения в УФ и видимой областях проводили на спектрофотометре СФ-26. Величину рН растворов контролировали с помощью иономера И-130 со стеклянным электродом. ИК-спектры снимали на спектрофотометре «8ресоМ-М80».
Построение градуировочных графиков. В мерные колбы емкостью 25 мл вводят 10-80 мкг кобальта с интервалом 10 мкг, 2 мл 0.01М раствора ГТФ и 2.4 мл 0.01М раствора АФ, объем органической фазы доводят до 5 мл, контролируют рН, разбавляют водой до метки и измеряют оптическую плотность растворов относительно воды. По полученным данным строят градуиро-вочные графики.
Результаты и их обсуждение
Кобальт (II) с гидрокситиофенолами (ГТФ) образует окрашенные комплексы, которые не растворяются в неполярных органических растворителях. Опыты по электромиграции в И-образной трубке и по анионному обмену на анионообменнике ЭДЭ -10 П показали анионный характер однороднолигандного комплекса (ОЛК). При изучении электромиграции комплексов установлено, что окрашенные дитиолфеноляты перемещаются к катоду. При определении знака заряда ОЛК методом ионообменной хроматографии анионообменник ЭДЭ -10 П полностью поглощает окрашенную часть раствора. При введении в систему гидрофобных аминов наблюдается экстракция этих соединений в органическую
фазу в виде РЛК. Наилучшими экстрагентами оказались дихлорэтан, хлороформ и четырех-хлористый углерод. При однократной экстракции хлороформом извлекается 97.5-99.5% кобальта в виде комплекса. Комплекс кобальта (II) экстрагируется в хлороформ в диапазоне рН = 3.6-6.3. С уменьшением рН водной фазы экстракция Со(П) постепенно уменьшается, что, очевидно, связано с уменьшением концентрации ионизированной формы ГТФ и, вероятнее всего, в растворе они находятся в недиссоциированном виде. При рН > 7.5 РЛК практически не экстрагируются, что, видимо, связано с понижением степени протони-зации АФ. Присутствие второго лиганда привело к смещению оптимальной кислотности комплексо-образования в более кислую область, рНопт шире, чем в случае двухкомпонентного соединения.
Оптимальным условием образования и экстракции соединений является (0.72-1.08)* х10-3 моль/л концентрация ГТФ. Для максимального связывания анионных комплексов в разно-лигандный, необходима (0.56-1.08)*10-3 моль/л -АФ (рис. 1).
A
0.4 0.3 0.2
0.1
1
2
3
4
5 6
pH
Рис. 1. Зависимость оптической плотности комплекса от рН водной фазы: 1 - Co-ГНТФ-АФ 1 и 2 - Co-ГАТФ-АФ 1; CCo(II) = 3.38 х 10-5М; CR = 8.5 х 10-4 M; КФК-2, I = 490 нм, l = 1 см
Fig. 1. The dependence of the optical density of the complex on the pH of the aqueous phase: 1- Co-HNTP-AP1 and 2 -Co-HATP-AP1; CCo(II) = 3.38 х 10-5М; CR = 8.5 х 10-4 M; КФК-2, I = 490 nm, l = 1 ст
Комплексы кобальта с ГТФ и АФ устойчивы в водных и органических растворителях, не разлагаются в течение двух суток, а после экстракции - больше месяца. Максимальная оптическая плотность достигается в течение 5 минут. Комплекс устойчив при нагревании до 80 оС. Результаты изучения соотношения Vв/Vо на извлечение Со(П) в виде РЛК показали, что оптимальным Vв/Vо является 5/5-80/5.
Максимальный аналитический сигнал при комплексообразовании кобальта с ГТФ и АФ наблюдается при 540-565 нм. ГТФ максимально поглощают при 270-275 нм. Батохромный сдвиг составляет 270-295 нм. Молярный коэффициент поглощения составляет (2.62-3.01)х104 (рис. 2).
A
0.8
0.6
0.4
0.2
400
500
600 700 L nm
Рис. 2. Спектры светопоглощения комплексов Co-ГНТФ-АФ2 (1) и Со-ГАТФ-АФ2 (2); CCo(II) = 3.38 х 10-5М;
CR = 8.5х10-4 M; СФ-26, l = 1 см Fig. 2. Spectra of light absorption of Co-HNTF-AP2 (1) and Co-HATP-AP2 (2) complexes; CCo(II) = 3.38 х 10-5М;
CR = 8.5х10-4 M; СФ-26,0 =1 ст
Стехиометрию исследуемых комплексов устанавливали методами: сдвига равновесия, относительного выхода Старика и Барбанеля и прямой линии [10]. Все методы показали, что
соотношение компонентов в комплексах составляет Со : ГТФ : АФ = 1 : 2 : 2.
Исчезновение ярко выраженной полосы при 2585 см-1 и 3460 см-1, наблюдаемое в спектрах ГТФ, говорит о том, что -БЫ и -ОН группы участвуют в образовании комплекса. Полосы поглощения в интервале 2415-2410 см-1, наблюдаемые только в спектрах РЛК, указывают на участие аминофенола в комплексообразовании в протонированном виде [11, 12].
Термогравиметрическое исследование комплексов Со-ГАТФ-АФ 1 показало, что его термическое разложение происходит в три этапа. О дегидратации комплексов свидетельствует температура дегидратации (90-110 °С) на кривых ДТА эндотермическим эффектом (потеря веса - 5.09%). В интервале температур 385450 °С наблюдается максимальная скорость потери массы, что связано с удалением АФ 1 (потеря веса 39.88%). Дальнейшая потеря массы вещества обусловлена горением ГАТФ. При 540590 °С потеря веса составляет 46.67%. Конечным продуктом термолиза комплекса является СоО.
Методом Назаренко было установлено, что комплексообразующей формой кобальта является Со2+ [13, 14]. При этом число атомов водорода, вытесняемых им из одной молекулы ГТФ, оказалось равным 1.
На основании соотношения компонентов в образующихся комплексах, числа вытесняемых протонов и ионной формы кобальта можно представить вероятную структуру комплексов на примере Со-ГАТФ-АФ 2:
В табл. 1 приведены основные спектрофо-тометрические характеристики методики определения Со(11) с ГТФ и АФ.
Установлено, что с ГТФ и Ам окрашенные комплексы образуют также ионы Ре(Ш), У(1У), Си(11), N1(11), Мо(У1), РКП), Ра(11) и ио2+. Избирательность определения существенно увеличивается в присутствии маскирующих реагентов или же при изменении рЫ среды (табл. 2). При использовании 0.01М раствора ЭДТА определению не мешают Т1(1У), У(1У), №(У), Та(У), Мо(У1), Ре(Ш) и N1(11). Большие
количества фторид-, оксалат-, тиосульфат-, бромид-, хлорид-, тартрат-, сульфат-, ацетат- и цитрат-ионов не мешают определению. Тиоцианат, тиомочевина и фосфат-ион мешают, даже когда присутствуют в малых количествах,
Произведенные расчеты показали, что комплексы в органической фазе не полимеризуются и находятся в мономерной форме. Экстракты комплексов кобальта подчиняются основному закону све-топоглощения при концентрации 1.25-20 мкг/мл. Данные, полученные для построения градуи-ровочного графика, были обработаны методом
Таблица 1 / Table 1
Условия образования и некоторые химико-аналитические свойства РЛК Со(П) с ГТФ и АФ Formation conditions and some chemical-analytical properties of Co(II) MLC with HTP and AP
Соединение/ Compound pH ^max' HM / ^max' nm s x 10-4 IgKp /lgKeq №зк /lgKex 1gP R' %
Обр. / Formation Опт. / Opt.
Со-ГНТФ-АФ1 / Co-HNTP-APj 2.3-6.1 3.6-4.9 562 2.96 5.8 13.68 10.93 99.3
Со-ГНТФ-АФ 2 / Co-HNTP-AP2 2.5-6.2 3.8-5.0 565 3.01 5.9 12.92 10.02 99.5
Со-ГАТФ-АФ 1 / Co-HATP-AP1 3.5-7.2 4.8-6.2 540 2.62 5.7 12.84 10.65 97.5
Co-ГАТФ-АФ 2 / Co-HATP-AP2 3.6-7.3 4.9-6.3 542 2.68 5.6 13.02 10.79 97.7
Таблица 2 / Table 2
Влияние посторонних ионов на определение кобальта (II) с ГАТФ и АФ2 (взято 30 мкг Со(П), n=3, P=0.95)
The influence of foreign ions on the determination of cobalt (II) with HATP and AP2 (30 ^g of Co(II) taken,
n = 3, P = 0.95)
Ион / Ion Мольный избыток иона / Molar excess of the ion Маскирующий реагент / Masking agent Найдено, мкг / Found, mg Sr
Ni(II) 50 ЭДТА / EDTA 29.8 0.05
Fe(II) 200 - 29.8 0.04
Cd(II) 200 - 30.5 0.03
Al(III) 180 - 29.6 0.03
Fe(III) 60 Аскорбиновая кислота / Ascorbic acid 30.2 0.05
Zr(IV) 50 - 29.8 0.05
Cu(II) 25 Тиомочевина / Thiourea 29.8 0.04
Hg(II) 40 - 30.4 0.05
Ti(IV) 30 Аскорбиновая кислота / Ascorbic acid 29.6 0.03
V(IV) 20 - 30.5 0.04
Mo(VI) 10 ЭДТА EDTA 29.8 0.05
W(VI) - 29.8 0.03
Cr(III) 120 - 30.2 0.03
Nb(V) 50 C2O42- 29.7 0.05
Ta(V) 50 Аскорбиновая кислота / Ascorbic acid 30.2 0.03
uo2+ 50 - 29.8 0.03
Салициловая кислота / Salicylic acid 25 - 29.8 0.05
Сульфосалициловая кислота / Sulfosalicylic acid 30 - 30.5 0.04
Аскорбиновая кислота / Ascorbic acid 120 - 29.6 0.03
Винная кислота / Wine acid 120 - 30.2 0.03
Оксалат / Oxalate 48 - 29.8 0.05
Фторид / Fluoride 45 - 29.5 0.05
H3PO4 30 - 30.4 0.04
Тиомочевина /Thiourea 20 - 29.6 0.03
наименьших квадратов [15]. На основании уравнений градуировочных графиков рассчитывали предел фотометрического обнаружения и предел количественного определения кобальта (табл. 3).
В табл. 4 приведены данные, позволяющие сравнить аналитические характеристики разработанных нами фотометрических методик
определения кобальта (II) с некоторыми уже известными [3, 16] методиками. Как видно из табл. 4, предложенные нами методики достаточно избирательны, чувствительны, отличаются экспрессностью, позволяют определять даже малые количества кобальта и получить воспроизводимые результаты.
Таблица 3 / Table 3
Аналитические характеристики РЛК Со(П) с ГТФ и АФ Analytical characteristics of Co(II) MLC with HTP and AP
Соединение/ Compound Уравнения градуировочных графиков / Calibration equations Область подчинения закону Бэра, мкг/мл / Beer's law range, ^g/mL Предел обнаружения, нг/см3 / Limit of detection, ng /mL Предел количественного определения, нг/см3 / Limit of quantification, ng /mL
Со-ГНТФ-АФ1 / Co-HNTP-ÄPj 0.045 + 0.022х 1.25-20 14 46
Со-ГНТФ-АФ 2 / Co-HNTP-AP2 0.051 + 0.023х 1.25-20 13 43
Со-ГАТФ-АФ1 / Co-HATP-AP1 0.038 + 0.018х 1.40-17 16 52
Co-ГАТФ-АФ2 / Co-HATP-AP2 0.025 + 0.021х 1.38-17 15 49
Таблица 4 / Table 4
Сравнительные характеристики методик определения кобальта Comparative characteristics of cobalt determination methods
Реагент / Reagent pH Растворитель / Solvent X, нм / X, nm s x 10-4 Область подчинения закону Бэра, мкг/мл / Beer's law range, ^g/ mL
-нитрозонафтол-2 [3] / 1-nitrosonaphthol-2 pH > 3 Хлороформ / Chloroform 415 2.9 -
Нитрозо R-соль [3] / Nitroso R-salt Слабокислая / Weakly acidic - 500 1.5 -
Бромпирогаллол красный [16] / Bromopirogall red 2.0 - 575 1.08 0.25-110
ПАР+хлорид 2-(4-иодфенил) -3-(4-нитро-фенил)-5-фенил-2Н-тетразолия [9] / PAR + chloride 2-(4-iodophenyl)-3-(4-nitro-phenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium 4.7 - 515 1.4 -
Co-ГНТФ-АФ 2 / Co-HmTO-AP2 3.8-5.0 Хлороформ / Chloroform 565 3.01 0.25-4.0
Co-ГАТ Ф-АФ2 / Co-HATP-AP2 4.9-6.0 Хлороформ / Chloroform 542 2.68 0.28-3.4
На основании результатов спектрофото-метрического исследования кобальта (II) с ГТФ и АФ разработаны методики определения кобальта в растениях, сточных водах и донных отложениях.
Определение кобальта в растениях. Навеску растений разложили по методике [17]. Оптическую плотность полученного окра-
шенного раствора измеряли на КФК-2 в кювете с толщиной слоя 0.5 см. Количество Со(11) определено по градуировочным графикам на основании измеренного значения оптической плотности. Полученные результаты обработаны методами математической статистики. Результаты определения представлены в табл. 5.
Таблица 5 / Table 5
Результаты определения кобальта (II) в растениях (n = 6, P = 0.95) The results of the determination of cobalt (II) in plants (n = 6, P = 0.95)
Методика / Methods Найдено в образце, мг/кг / Found in the sample, mg / kg Sr 5±V
Фасоль / Beans 1-нитрозонафтол-2 / 1-nitrosonaphthol-2 0.20 0.024 0.20±0.0053
8-меркаптохинолин / 8-mercaptoquinoline 0.19 0.023 0.19 ±0.0050
гнтф-аф2 / hntp-ap2 0,18 0.019 0.18±0.0039
Горох / Peas 1-нитрозонафтол-2 / 1-nitrosonaphthol-2 0.11 0.035 0.11±0.0040
8-меркаптохинолин / 8-mercaptoquinoline 0.12 0.038 0.12±0.0048
гатф-аф2 / hntpp-ap2 0.13 0.049 0.13±0.0058
Определение кобальта (II) в сточных водах и донных отложениях. Для анализа брали 1 л сточной воды (в случае донных отложений -250 мл), выпаривали до получения осадка, не доводя до кипения. Осадок растворяли в 5 мл концентрированной НЫ03, переводили в колбу емкостью 50 мл и разбавляли водой до метки. В
аликвотных частях определяли содержание Со(11) с ДФ и Ам. Оптическую плотность полученного окрашенного раствора измеряли при 490 нм в кювете толщиной поглощающего слоя 0.5 см. Неизвестные концентрации Со(11) определяли по соответствующим градуировочным графикам. Результаты определения представлены в табл. 6.
Таблица 6 / Table 6
Результаты определения кобальта (II) в сточных водах и донных отложениях (n = 6, P = 0.95) The results of determination of cobalt (II) in wastewater and bottom sediments (n = 6, P = 0.95)
Объект анализа / Object analysis Введено, мг/л / Injected, mg/L Найдено, мг/кг (с добавкой) / Found, mg/kg (with addition) X Sr
Сточная вода / Waste water Проба 1 / Sample 1 2.0 2.48 0.48 0.48±0.07 0.073
Проба 2 / Sample 2 5.0 6.15 1.15 1.15±0.12 0.082
Донные отложения / Bottom sediments Проба 1 / Sample 1 5.0 6.26 1.26 1.26±0.05 0.064
Проба 2 / Sample 2 5.0 6.95 1.95 1.95±0.07 0.069
Список литературы
1. СадовниковаЛ. К., Орлов Д. С., ЛозановскаяИ. Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. М. : Высш. шк., 2006. 334 с.
2. Марченко З., БальцежакМ. К. Методы спектрофото-метрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе. М. : Бином. Лаборатория знаний, 2007. 711 с.
3. Умланд Ф., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплексные соединения в аналитической химии. М. : Мир, 1975. 286 с.
4. Пятницкий И. В. Аналитическая химия никеля. М. : Наука, 1965. 260 с.
5. Makhijani R. M., Barhate V. D. Development of extractive spectrophotometry determination of cobalt (II) with
[N-(O-hydroxy benzylidene)pyridine-2-amine] // International Journal of Scientific and Research Publications. 2016. Vol. 6, № 4. P. 108-111.
6. CiftciH. Solid phase extraction method for the determination of cobalt in water samples on duolite XAD-761 resin using 4-(2-Pyridylazo) resorcinol by FAAS // Current Analytical Chemistry. 2010. Vol. 6, № 2. P. 154-160.
7. Kuliev K. A., Verdizadeh N. A., Suleymanova G. S. Spectrophotometric determination of cobalt(II) with 2, 6-dithiolphenol and its derivatives in the presence of hydrophobic amines // American Journal of Chemistry. 2016. Vol. 6, № 4. P. 95-103. D0I:10.5923/j.chemistry. 20160604.02
8. Racheva P. V., Gavazov K. B., Lekova V. D., Dimit-rov A. N. Complex formation in a liquid-liquid extraction
system containing cobalt(ii), 4-(2-pyridylazo) resorcinol, and nitron // Journal of Materials. Vol. 2013. 7 pages. D0I:10.1155/2013/897343
9. Divarova V. V., Gavazov K. B., Lekova V. D., Dimitrov A. N. Spectrophotometric investigations on liquid-liquid extraction systems containing cobalt, 4-(2-pyridylazo)-resorcinol and tetrazolium salts // Chemija. 2013. Vol. 24, № 2. P. 81-87.
10. Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофо-тометрическим методам анализа. Л. : Химия, 1986. 432 c.
11. Иоффе Б. В., Костиков Р. Р., Разин В. В. Физические методы определения строения органических соединений. М. : Высш. шк., 1984. 336 с.
12. Анисимова Н. А. Идентификация органических соединений. Горно-Алтайск : РИО Горно-Алтайского госуниверситета, 2009. 118 с.
13. Назаренко В. А., Бирюк Е. А. Исследование химизма реакций ионов многовалентных элементов с органическими реагентами // Журн. аналит. химии. 1967. Т. 22, № 1. С. 57-64.
14. Назаренко В. А. Взаимодействие ионов многовалентных элементов с органическими реагентами // Тр. комиссии по аналит. химии АН СССР. М. : Наука, 1969. Т. 17. С. 22.
15. ДороховаЕ. Н., Прохорова Г. В. Аналитическая химия (физико-химические методы анализа). М. : Высш. шк., 1991. 250 с.
16. Sharp G. A., Soomro G. A. Spectrophotometric determination of cobalt(II) as complexes with brompirogallol red in micellar media // Journal of The Chemical Society of Pakistan. 2006. Vol. 22, № 5. P. 444-447.
17. Практикум по агрохимии : учеб. пособие. 2-е изд., пере-раб. и доп. / под ред. академика PACXH В. Г. Минеева. M. : Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
Образец для цитирования:
Залов А. З., Ибрагимова Ш. А. Экстракционно-фотометрическое определение кобальта (II) с гидрокситиофенола-ми и гидрофобными аминами // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 4. С. 379-386. БОР https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-379-386
Extraction-Photometric Determination of Cobalt (II) with Hydroxytiophenols and Hydrophobic Amines
Ali Zal oglu Zalov, Shakhla Adalat Kyzy Ibragimova
Zalov Ali Zal oglu, Azerbaijan State Pedagogical University, Az 1000 Baku, 68, Uz Gadzhibekova St., [email protected]
Ibragimova Shakhla Adalat Kyzy, Baku State University, Az 1000 Baku, 21, Akademika Z. Khalila St., [email protected]
The possibility of using hydroxythiophenols (HTP) for the photometric determination of cobalt (II) has been studied. Amino-phenols (AP) were used as hydrophobic amine: 2- (N,N-methyl-aminomethyl)-phenol (AP1) and 2- (N, N-methylaminomethyl) -4-methylphenol (AP2). Dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride turned out to be the best extractants. With a single extraction with chloroform, 97.5-99.5% of cobalt is recovered as a complex. The cobalt (II) complex is extracted into chloroform in the pH range of 3.6-6.3. Cobalt complexes with HTP and AR are stable in aqueous and organic solvents, do not decompose for two days and after extraction do not break down for more than a month. Maximum optical density is achieved within 5 minutes. The complex is stable when heated to 80° C. The results of studying the ratio Vaq / Vorg for extracting Co (II) in the form of a MLC showed that the optimum Vaq/Vorg is 5/5-80/5. The maximum analytical signal with the complexation of cobalt with HTP and Am is observed at 540-565 nm. The molar absorption coefficient is (2.62-3.01)*104. The ratio of components in the complexes is Co: HTP: AP = 1:2:2. According to the Nazarenko method it has been established that the complexing form of cobalt is Co2+. At the same time, the number of hydrogen atoms displaced by them from one HTP molecule turned out to be 1. Extracts of cobalt complexes obey the basic law of light absorption at a concentration of 1.25-20 pg/ml. Based on the results of spectrophotometric
studies of cobalt (II) with HTP and AP methods for determining
cobalt in different objects have been developed.
Keywords: cobalt, hydroxy thiophenols, extraction-photometric
method.
References
1. Sadovnikova L. K., Orlov D. S., Lozanovskaya I. N. Ekologiya i okhrana okruzhayushchey sredy pri khim-icheskom zagryaznenii [Ecology and environmental protection during chemical pollution]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2006. 334 p. (in Russian).
2. Marchenko Z., Bal'tsezhak M. K. Metody spektro-fotometrii v UF i vidimoy oblastyakh v neorganicheskom analize [Spectrophotometry methods in the UV and visible regions in inorganic analysis]. Moscow, Binom. Laboratoriya znaniy Publ., 2007. 711 p. (in Russian).
3. Umland F., Yansen A., Tirig D., Vyunsh G. Kompleks-nyye soyedineniya v analiticheskoy khimii [Complex compounds in analytical chemistry]. Moscow, Mir Publ., 1975. 286 p. (in Russian).
4. Peshkova V. M., Sovostina V. M. Analiticheskaya khi-miya nikelya [Analytical chemistry of cobalt]. Moscow, Nauka Publ., 1966. 200 p.
5. Makhijani R. M., Barhate V. D. Development of extractive spectrophotometric determination of cobalt (II) with [N-(O-hydroxy benzylidene)pyridine-2-amine]. Int. J. of Scientific and Research Publications, 2016, vol. 6, no. 4, pp. 108-111.
6. Ciftci H. Solid phase extraction method for the determination of cobalt in water samples on duolite XAD-761 resin using 4-(2-Pyridylazo) resorcinol by FAAS. Current Analytical Chemistry, 2010, vol. 6, no. 2, pp. 154-160.
7. Kuliev K. A., Verdizadeh N. A., Suleymanova G. S. Spectrophotometric determination of cobalt (II) with 2, 6-dithiolphenol and its derivatives in the presence of hydrophobic amines. American Journal of Chemistry, 2016, vol. 6, no. 4, pp. 95-103.
8. Racheva P. V., Gavazov K. B., Lekova V. D., Dimit-rov A. N. Complex formation in a liquid-liquid extraction system containing cobalt (II), 4-(2-pyridylazo) resorcinol, and nitron. Journal of Materials, vol. 2013, 7 pages.
9. Divarova V V, Gavazov K. B., Lekova V D., Dimitrov A. N. Spectrophotometric investigations on liquid-liquid extraction systems containing cobalt, 4-(2-pyridylazo)-resorcinol and tetrazolium salts. Chemija, 2013, vol. 24, no. 2, pp. 81-87.
10. Bulatov M. I., Kalinkin I. P. Prakticheskoye rukovodstvo po fotokolorimetricheskim i spektrofotometricheskim metodam analiza [A practical guide to photocolorimetric and spectrophotometric methods of analysis]. Leningrad, Khimiya Publ., 1986. 432 p. (in Russian).
11. Ioffe B. V., Kostikov R. R., Razin V. V. Fizicheskiye metody opredeleniya stroyeniya organicheskikh soyedi-neniy [Physical methods for determining the structure of organic compounds]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1984. 336 p. (in Russian).
12. Anisimova N. A. Identifikatsiya organicheskikh soyedi-
neniy [Identification of organic compounds]. Gorno-Altaysk, RIO Gorno-Altayskogo gosuniversiteta, 2009. 118 p. (in Russian).
13. Nazarenko V.A., Biryuk E.A. Study of the chemistry of the reactions of ions of multivalent elements with organic reagents. J. of Analytical Chemistry, 1967, vol. 22, no. 1, pp. 57-64.
14. Nazarenko V. A. Vzaimodeystviye ionov mnogovalent-nykh elementov s organicheskimi reagentami [Interaction of ions of multivalent elements with organic reagents]. Tr. komis. po analit. khimii AN SSSR [Transactions of the Commission for Analytical Chemistry of the USSR Academy of Sciences]. Moscow, Nauka Publ., 1969. Vol. 17. P. 22.
15. Dorokhova Ye. N., Prokhorova G. V. Analiticheskaya khimiya fiziko-khimicheskiye metody analiza) [Analytical chemistry (physicochemical methods of analysis)]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1991. 250 p. (in Russian).
16. Sharp G. A., Soomro G. A. Spectrophotometric determination of cobalt(II) as complexes with brompirogallol red in micellar media. J. of the Chemical Society of Pakistan, 2006, vol. 22, no. 5, pp. 444-447.
17. Praktikumpo agrokhimii: ucheb. posobiye [Practikum on Agrochemistry: Textbook]. 2nd ed., recycled. and add. Ed. V. G. Mineev. Moscow, Izd-vo MGU, 2001. 689 p. (in Russian).
Cite this article as:
Zalov A. Z. oglu, Ibragimova Sh. A. K. Extraction-Photometric Determination of Cobalt (II) with Hydroxytiophenols and Hydrophobic Amines. Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Chemistry. Biology. Ecology, 2019, vol. 19, iss. 4, pp. 379-386 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-379-386
