CC BY
118
УДК 546.56-121-145.4:547.1-32-304.2
Н. П. Огородникова, С. А. Зейналова, А. З. Исенова Астраханский государственный технический университет
ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПАКТНОЙ МЕДИ С ГЛИЦИНОМ1
Введение
Окислительное растворение металлов с участием органических соединений, выполняющих роль окислителей и хелатирующих агентов, в среде органических растворителей отличается от традиционных методов перевода металлов в окисленное состояние селективностью и нетоксичностью. Эти процессы протекают в мягких условиях и поэтому начинают находить различное применение. В частности, взаимодействие «металлов жизни» с аминокислотами используется для получения металлхелатов как моделей эндогенных веществ.
Постановка задачи исследования
Ранее нами [1-3] показана возможность получения комплексов, растворимых в воде непосредственным взаимодействием порошкообразной меди с аминокислотами как в среде органических растворителей, так и в воде.
В связи с тем, что ионы Си2+ обладают хромофорными свойствами, исследована возможность применения фотометрического метода для определения количества меди, перешедшей в окисленное состояние, и изучения свойств образующихся при этом комплексных соединений.
Исследование проводили на примере глицината меди(11). Медь определяли в виде аммиаката и глицината. Кроме того, изучена применимость фотометрического определения ионов Си2+ для установления состава комплексных соединений и кинетики реакции между медью и глицином (аминоуксусная кислота Н2КСН2СООН).
Экспериментальная часть
Взаимодействие порошкообразной меди и глицина изучалось в воде и диметилформамиде (ДМФА) при обычных условиях и с ограничением доступа воздуха. Соотношение металл : глицин составляло 1 : 1, 1 : 2, 1 : 4 и 1 : 10. О начале реакции свидетельствовало появление синефиолетовой окраски в течение часа. По истечении 12-48 часов происходит выпадение осадков. Системы выдерживали в течение трёх месяцев при комнатной температуре, затем полученные вещества выделяли, промывали спиртом, высушивали и анализировали.
Определение количества меди, перешедшей в состав аминокислотного комплекса, осуществлялось методом стандартных серий [4]. Медь(11) определяли в виде аммиаката и глицината. Оптическая плотность стандартных и исследуемых растворов измерялась при 670 нм.
При изучении стандартных растворов выяснено, что методика количественного анализа меди(11) в виде аммиаката неприменима для исследования глицинатного комплекса (относительная погрешность ~10 %), и поэтому определение осуществляли с помощью стандартных растворов глицината меди(11).
На основании полученных данных построены калибровочные графики и определено количество меди, перешедшей в состав аминокислотного комплекса (табл.).
Методом изомолярных серий [4] определён состав комплекса меди(11) с глицином, образующегося при взаимодействии сульфата меди с глицином в водном растворе как модель взаимодействия иона Си2+ с аминокислотой, возникающего при окислении в исследованных системах.
Степень окислительного растворения меди:
A) система Си - глицин - Н2О;
Б) система Си - глицин - Н2О (ограниченный доступ воздуха);
B) система Си - глицин - ДМФА (ограниченный доступ воздуха).
1 Исследования выполнены под руководством доктора химических наук Ю. И. Рябухина.
химия
Степень окислительного растворения меди
Соотношение Степень растворения меди, %
медь : глицин А Б В
1 : 1 45,68 15,87 54,75
1 : 2 49,65 75,45 62,70
1 : 4 59,58 25,15 47,63
1 : 10 75,45 27,80 69,98
Изучены скорость и порядок реакции ионов Си + и глицина в воде. Зависимость логарифма оптической плотности от времени представлена на рисунке.
1д А
Изменение оптической плотности раствора во времени при взаимодействии Си804 и Н2КСН2С00Н в воде
Результаты исследований и их обсуждение
При сливании растворов аммиака и глицината меди(ІІ) происходит увеличение оптической плотности раствора. Однако концентрация ионов Си2+, определённая из калибровочного графика, заметно отличается от концентрации вводимых в раствор ионов Си2+. В связи с этим методика определения меди в виде аммиаката не может применяться для исследования систем медь - глицин - растворитель.
Увеличение степени окислительного растворения меди в обычных условиях может свидетельствовать об активной роли кислорода при окислении металла.
По сравнению с водой использование ДМФА в качестве растворителя повышает степень окислительного растворения меди.
По данным, представленным на рисунке, выяснено, что в водном растворе при взаимодействии ионов Си2+ и глицина протекает реакция первого порядка.
Кривые насыщения растворов Си804 и Н2КСН2С00Н свидетельствуют о том, что наиболее устойчивым комплексом, существующим в водном растворе, является глицинат меди (Н2КСН2С00)2Си. При таком же соотношении металл : глицин происходит и наиболее эффективное окислительное растворение меди в воде.
Выводы
Фотометрическим методом установлено, что наиболее эффективно стехиометрическое взаимодействие компактной меди и глицина в воде осуществляется при эквимольном соотношении (1 : 2). В отсутствие кислорода воздуха степень окислительного растворения металла понижается. Применение диполярного координирующего агента (ДМФА), напротив, способствует этому процессу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комплексообразование аминокислот и пептидов как фактор бактериального растворения переходных
металлов / Шибаева Н. В., Рябухин Ю. И., Гарновский А. Д.: Тез. докл. Чугаев. совещ. по химии комплексных соединений. - Киев: КГУ, 1985. - Ч. I. - С. 238.
2. Огородникова Н. П., Старкова Н. Н., Рябухин Ю. И. Окислительное растворение меди в органических
средах, содержащих а- и Р-аминокислоты // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2005. - № 6. - С. 9-12.
3. Исследование реакций природных аминокислот с некоторыми металлами 3й?-ряда / Н. П. Огородникова, Н. Н. Старкова, О. А. Клименко, Ю. И. Рябухин // Органическая химия от Бутлерова и Бейль-штейна до современности: Материалы Междунар. конф. - СПб., 2006. - С. 437.
4. Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа. - Л.: Химия, 1968. - 384 с.
Статья поступила в редакцию 11.10.2006
PHOTOMETRIC STUDY OF COMPACT COPPER INTERACTION WITH GLYCINE
N. P. Оgоrоdnikovа, S. A. Zeinalova, А. Z. Isenova
Copper interaction with glycine in water and dimethyl formamide at usual conditions and with limited access of air is studied by means of photometric method. It is demonstrated that the degree of copper solution rises due to the use of a coordinating dipolar solvent.
