CC BY
36
№ 3 (45)
март, 2018 г.
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ ИОНОВ НЕКОТОРЫХ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3D-МЕТАЛЛОВ СИНТЕЗИРОВАННЫМ ХЕЛАТООБРАЗУЮЩИМ
СОРБЕНТОМ
Касимов Шерзод Абдузаирович
старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет,
190111, Республика Узбекистан, г. Термез, ул. Ф. Ходжаева, 43
E-mail: sh_kasimov@rambler.ru
Тураев Хайит Худайназарович
д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, ул. Ф. Ходжаева, 43
E-mail:hhturaev@rambler.ru
Джалилов Абдулахат Турапович
академик АН РУз, директор Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, 111116, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Шуро-базар.
E-mail: gup_tniixt@mail.ru
THE PROCESS RESEARCH OF ION COMPLEX FORMATION OF SOME BIVALENT 3D-METALS BY THE SYNTHESIZED CHELATING SORBENT
Sherzod Kasimov
Senior Research Scientist-Researcher, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F. Khodzhaev Street, 43.
Hayit Turaev
Doctor of Chemistry, Professor, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F. Khodzhaev Street, 43.
Abdulahat Jalilov
Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Sciences, Director of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, the Republic of Uzbekistan,
111116, Tashkent Region, Zangiotinsky District.
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, потенциометри-ческое титрование, константа устойчивости.
Keywords: complex formation; chelating sorbent; IR spectroscopy; potentiometric titration; stability constant.
Библиографическое описание: 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
№ 3 (45)
Введение. В мире уделяется все большее внимание синтетической координационной химии, проблемам дизайна и синтезу органических лигандов, обладающих определенной стереохими-ческой 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 комплексо-образующими 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 ^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 Ж в области
март, 2018 г.
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%. (CvH14NvO2)n, n=850-870. В ИК-спектре в v (NH) 3415 см-1, 5 (NH)+v (CN) 1550 см-1, 5as (CH2) 1437 см-1, 5s (CH2) 1385 см-1, v (C=O) 1639 см-1, v (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 v(N-N), см-1 Av, см-1 v(C=O), см-1 Av, 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,
X
образующегося с ионами металлов, можно представлять следующим образом:
Ам
OH-CH2 ^ у/ M
"N N | |
| | NH NH
O
CH2 OH
O
X
CH
2 /
N
CH
/
NH
N 1 1
/M ^CH2
X |
CH2
NH
NH—CH2—NH--
n
М - Cu, Zn, Cd; Х - Cl-, NO3-
№ 3 (45)
март, 2018 г.
Однако с увеличением щелочности среды, в отличие от ионов других металлов, степень сорбции ионов 2п (II) увеличивается. Это можно объяснить тем, что аквакомплексы ионов 2п (II) в щелочной среде проходят на гидроксокомплексах и сорбируются на аминогруппе сорбента в виде ионных ассо-циатов.
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 [Ж], мкг/мл [МЬ„], мкг/мл [ЬИ], мкг/мл 18[ЬЩ [Ь], мкг/мл 1§[Ь] 1§Куст
^ (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 1,4610-5 -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 Си (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 2п (II) при значении рН=6,2-6,5 среды раствора имеет относительную устойчивость по сравнению с координационными соединениями сорбента КФГГ с ионами Си (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 №арил-3 -аминопропи-оновых кислот / Л.К. Неудачина и др. // Известия РАН. Серия «Химия». - 2006. - № 5. - С. 800-806.
