Синтез и исследование свойств солей цинка и кадмия с диметилсульфоксидом и ε-капролактамом Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 54-386:[546.47+546.662]:[547.279+547.318] Э. С. Татаринова, А. А. Бобровникова, Ю. Р. Гиниятуллина

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СОЛЕИ ЦИНКА И КАДМИЯ С ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДОМ И Е-КАПРОЛАКТАМОМ

Важнейшей задачей координационной химии является целенаправленный синтез координационных соединений. Координационные соединения широко используются в промышленности для разделения и выделения металлов, для получения красителей, фармацевтических препаратов, в аналитической химии для избирательного определения металлоионов. Координационные соединения с органическими и неорганическими лигандами обладают рядом интересных свойств и дают возможность создания на их основе полифункцио-нальных материалов и композиций [1, 2].

В качестве исходных веществ для синтеза бы-

ли использованы кристаллические 2пС12-пН20, 2п804, CdC12•2,5H20, £-капролактам и диметил-сульфоксид (ДМСО) марок “х.ч.”.

Комплексные соединения цинка (II) с ДМСО состава [2п(ДМС0)4(Н20)2]С12 (1) получали путем смешивания 2пС12-пН20 и ДМСО с последующей кристаллизацией при комнатной температуре; аналогичным способом получено твердое вещество 2п804-4ДМС0 (2). С целью установления состава комплексов хлорида кадмия с е-капролактамом проведен рентгенофазовый анализ образцов на дифрактометре ДРОН - 2,0 на МоК излучении (рис. 1, 2).

25000

20000

15000

10000

5000

О

С

Г--

$ 3

V. 'С

гч Г-

ет'; -о-

гЛ

т , -Ь

Рис.1. Рентгенограмма соединения СёС12- Є-капролактам (1:1)

Рис. 2. Рентгенограмма соединения СёС12- Є-капролактам (1:2)

Рис. 3. Рентгенограмма Є-капролактама

Рис. 4. Рентгенограмма СёС12-2,5 Н20

Образцы закристаллизовались из водных растворов CdCl2•2,5H2O с е-капролактамом в мольных соотношениях 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и 1:6. Для сравнения были сняты рентгенограммы исходных веществ (рис. 3, 4).

Обнаружено, что индивидуальные соединения кадмия с £-капролактамом соответствуют составу 1:1 (3) и 1:2 (4).

Соединения 1, 2, 3, 4 представляют собой вещества хорошо растворимые в воде, бутаноле, этаноле, диметилсульфоксиде, диметилформами-де, ацетоне, ацетонитриле (комплекс 2 не растворяется в ацетоне и ацетонитриле), в растворах кислот, нерастворимые в толуоле).

ИК спектроскопическим методом установлен способ координации лигандов с комплексообра-зователями. ИК спектры образцов регистрирова-

лись на инфракрасном Фурье-спектрометре 8ує-Іеш-2000 фирмы “Регкіп-ЕІтег”; образцы запрессовывались в таблетки с КВг.

В комплексах 3 и 4 смещение полосы валентных колебаний карбонильной группы £-капролактама (1665 см-1) в низкочастотную область на 20-45 см-1 свидетельствует о координации £-капролактама с комплексообразователем через атом кислорода карбонильной группы (рис.

5).

Понижение частоты валентных колебаний связи 8=0 до 1013 см-1 в комплексе 2 и до 1026 см-1 в комплексе 1 (в спектре ДМСО полоса поглощения валентных колебаний связи 8=0 реги стрируется при 1055 см-1 [3] ), а также смещение полосы поглощения группы С-8 в высокочастотную область до 880 см-1 в соединении 2 и до 712

л)

б)

В)

Рис. 5. ИК-спектры соединений кадмия иє -капролактама: а) СёС12е-капролактам (1:1); б) е-капролактам; в) СёС12е-капролактам (1:2)

см-1 в соединении 1 свидетельствует о координации ДМСО с цинком через атом кислорода группы 8=0 (рис. 6).

Содержание цинка в соединении 2 определили гравиметрическим методом по сульфату цинка [4] (найдено: 13,49 %, вычислено: 13,74 %).

Определенные пикнометрическим методом в толуоле, плотности соединений 1, 2, 3, 4 состави-

Рис. 6. ИК-спектры соединений солей цинка и ДМСО: а) 2пС12-4ДМС0-2И20; б) ДМСО; в) 2п804-4 ДМСО

ли соответственно ^-10-3, кг/м3): 1,25, 1,03, 1,80, 1,57.

Температура плавления комплекса 4 определенная визуально-термическим методом составила 88 °С. Соединения 1, 2, 3 не плавятся.

Термический анализ образцов проведен на дериватографе Р-1500Б на воздухе при температуре 20-900 °С. Дериватограммы соединений 1, 2,

ІпСІ2-4ДМС0-2Н20 1п804-4ДМС0

Рис. 9. Дериватограмма соединения СёС12 е-капролактам (1:1)

3 и 4 представлены на рис. 7-10. В комплексе 1 (рис. 7.) эндотермический эффект при 40 °С не сопровождается изменением массы вещества. В интервале температур 86-300 °С и выше наблюдается резкое уменьшение массы образца. Скорость потери массы максимальна при 264 °С.

В комплексе 2 (рис. 8.) эндотермический эффект при 400 °С сопровождается значительным уменьшением массы вещества, что соответствует отщеплению молекул ДМСО.

В комплексе 3 (рис. 9.) эндотермический эффект при 170 °С сопровождается незначительным изменением массы вещества. Эндоэффект в интервале температур 394-460 °С соответствует разложению е-капролактама, связанного с ионом кадмия.

Рис. 10. Дериватограмма соединения СёС12 е-капролактам (1:2)

В комплексе 4 (рис.10.) в интервале 78-104 °С наблюдается небольшое изменение массы образца, что обусловлено удалением гигроскопической воды. Эндотермический эффект в интервале температур 375-456 °С соответствует разложению е-капролактама.

Выводы

Разработаны условия синтеза и получены в кристаллическом состоянии соединения:

^(ДМСОМ^ОЫСЬ; 2и804-4ДМС0; СаСЬ'С-

капролактам (1:1); CdCl2•e-капролактам (1:2).

Установлен способ координации лиганда с комплексообразователем. Координация е-

капролактама с кадмием и диметилсульфоксида с цинком осуществляется через атом кислорода.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кукушкин Ю. Н. Химия координационных соединений. - М. : Высш. школа, 1985. - 455 с.

2. Успехи химии координационных соединений / под ред. Яцимирского К. Б. - Киев: Наук. думка, 1981. - 300 с.

3. Накамото К. ИК спектры и спектры неорганических координационных соединений. - М. : Мир,1966. - 412 с.

4. Шарло Г. Методы аналитической химии. - Л. : Химия, 1965. - 976 с.

5. Черкасова Е. В. Гекса(изотиоционато)хроматы (III) комплексов редкоземельных элементов с е-капролактамом / Е. В. Черкасова, Э. С.Татаринова, Т. Г. Черкасова // Ползуновский вестник, 2006. - № 21. С.20-22.

□ Авторы статьи:

Татаринова Эльза Семёновна

- канд. хим. наук, доц. каф. химии и технологии неорганических веществ КузГТУ Тел. 8(3842) 58-05-76 E-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru

Бобровникова Алена Александровна

- студентка 5 курса химико-технологического факультета, гр. ХН-041, КузГТУ. Тел: 8(3842)64-66-63

Гиниятуллина Юлия Радиковна

- студентка 5 курса химико-технологического факультета, гр. ХН-041, КузГТУ. Тел: 89235111165