CC BY
13
••• Известия ДГПУ. Т. 13. № 3. 2019
••• DSPU JOURNAL. Vol. 13. No. 3. 2019
Химические науки / Chemical Science Оригинальная статья / Original Article УДК 543
DOI: 10.31161/1995-0675-2019-13-3-116-121
Спектрофотометрическое исследование комплексообразования самария (III) с 3-(2-гидрокси-3-сульфо-5-(хлорфенилгидразо)
пентан-2,4-дионом в присутствии поверхностно-активных веществ
©2019 Ярмамедова С. Е., Гусейнов Ф. Э., Алиев И. А., Чырагов Ф. М.
Бакинский государственный университет Баку, Азербайджан; e-mail: samira_yarmemmedova@mail.ru;
fatali_h@mail.ru; ciraqov@mail.ru
РЕЗЮМЕ. Цель. Исследовать взаимодействие самария с 3-(2-гидрокси-3-сульфо-5-(хлорфенилгидразо) пентан-2,4-дионом в присутствии и в отсутствии КПАВ (хлорид цетилпиридиния UnCl, бромид цетилпиридиния ЦПВг, бромид цетилтриметиламмония ЦТАВг). Методы. Методом кондук-тометрического титрования изучены удельные электропроводности исследованных комплексов. Для расчета константы устойчивости комплекса был использован метод пересечения кривых. Результаты. Вычислены константы устойчивости однородно- и смешанолигандных комплексов самария (III). Согласно расчетам lgß1(SmR)=7,26+0,05; lgß1(SmR-^Cl)=9,24±0,04; lgß1(SmR-^Br)=9,41±0,05; lgß±(SmR-ЦТАВг)=9,88+0,04. Выводы. Сравнение удельной электропроводности однородно- и смешаннолиганд-ных комплексов самария (III) при рН 6 показывает, что разнолигандные комплексы устойчивее чем бинарные.
Ключевые слова: спектрофотометрическое исследование, комплексообразование, самарий, пен-тан-2,4-дион, поверхностно-активные вещества.
Формат цитирования: Ярмамедова С. Е., Гусейнов Ф. Э., Алиев И. А., Чырагов Ф. М. Спектрофотометрическое исследование комплексообразования самария (III) с 3-(2-гидрокси-3-сульфо-5-(хлорфенилгидразо) пентан-2,4-дионом в присутствии поверхностно-активных веществ // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2019. Т. 13. № 3. С. 116-121. DOI: 10.31161/1995-0675-2019-13-3-116-121
Spectrophotometric Study in Complexation of Samarium (III) with 3-(2-Hyd roxy-3-Sulfo-5-(Ch lorophenylhydrazo) Pentane-2,4-Dione in the Presence of Surfactants
©2019 Samira E. Yarmamedova, Fatali E. Guseynov, Ismail A. Aliev, Famil M. Chyragov
Baku State University Baku, Azerbaijan; e-mail: samira_yarmemmedova@mail.ru;
fatali_h@mail.ru; ciraqov@mail.ru
ABSTRACT. Aim. To explore the interaction of samarium with 3-(2-hydroxy-3-sulfo-5-(chlorophenylhydrazo) pentane-2,4-dione in the presence and in the absence of a cetylpyridinium surfactant (cetylpyridinium chloride CPCl, cetylpyridinium bromide CPBr, cetyltrimethylammonium bromide CTABr). Methods. The conductivity of the complexes was studied by conductometric titration. We used the curve
intersection method to calculate the stability constant of the complex. Results. The stability constants of homogeneous and mixed ligand complexes of samarium (III) were calculated. According to calculations lgP1(SmR)=7,26+0,05; lgP1(SmR-CPCl)=9,24+0,04; lgP1(SmR-CPBr)=9,41+0,05; lgp^SmR-CTABr)=9,88±0,04. Conclusions. Comparison of the electrical conductivity of homogeneous and mixed ligand complexes of samarium (III) at pH 6 shows that mixed-ligand complexes are more stable than the binary ones.
Keywords: spectrophotometric study, complexation, samarium, pentane-2,4-dione, surfactants.
For citation: Yarmamedova S. E., Guseynov F. E., Aliev I. A., Chyragov F. M. Spectrophotometric Study in Complexation of Samarium (III) with 3-(2-Hydroxy-3-Sulfo-5-(Chlorophenylhydrazo) Pentane-2,4-Dione in the Presence of Surfactants. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2019. Vol. 13. No. 3. Pp. 116-121. DOI: 10.31161/1995-0675-2019-13-3-116-121 (In Russian)
Введение
Для фотометрического определения редкоземельных элементов применяются органические реагенты различных классов [13-17]. Среди этих реагентов весьма перспективными являются реагенты, содержащие в составе диазогруппы [3; 11].
Из литературы известно, что в условиях образования ассоциатов катионно-поверхностно-активных веществ (КПАВ) с кислотно-хромофорными реагентами уменьшается степень протонизации реагентов и поэтому расширяется интервал взаимодействия таких реагентов с металлами со смещением в более кислую среду [4; 5; 7; 8].
Поэтому в данной работе исследовано взаимодействие самария с 3-(2-гидрокси-3-сульфо-5-(хлорфенилгидразо) пентан-2,4-дионом в присутствии и в отсутствии КПАВ (хлорид цетилпиридиния ЦП^, бромид цетилпиридиния ЦПBr, бромид цетилтриметиламмония ЦТАBr).
Материал и методы исследования
Методом кондуктометрического титрования изучены удельные электропроводности исследованных комплексов [10]. Для расчета константы устойчивости комплекса был использован метод пересечения кривых [1]. Для создания необходимых значений рН использовали фиксонал HCl (рН 1-2) и аммиачно-ацетатные буферные растворы (рН 3-11). Кислотность растворов контролировали на иономере И-130 со стеклянным электродом ЭСЛ-43-07. Оптическую плотность растворов измеряли на спектрофотометре LAMBDA-40 (Perkin Elmer) и фотоколориметре КФК-2МП в кювете с толщиной слоя 1 см. Удельную электропроводность растворов измеряли на кондуктометре Mettler Toledo.
Результаты и обсуждение
3-(2-гидрокси-3-сульфо-5-(хлорфенилазо) пентадион-2,4 синтезировали ранее азосочетанием диазитиро-ванного 2-амино-3-сульфо-5-хлорфенола-1 с ацетилацетоном в слабощелочной среде по методике [2] и установили его состав и строение. Использовали Ы01 М водные растворы R, хлорида и бромида цетилпиридиния, бромид цетилтриметиламмония. Ы01 М раствор самария (III) готовили растворением навески Sm(NOз)2•6H2O солью в воде по методике [6].
Ранее нами было установлено, что водный раствор R при рН 6 имеет полосы поглощения с максимумом при 378 нм. В этих условиях он образует комплекс с самарием (III), который имеет максимум поглощение при 421 нм. Исследование комплекса в присутствии КПАВ в широком интервале рН показало, что в присутствии КПАВ оптимальная среда комплексообра-зования смещается в кислую область (рис. 1; 2). Максимумы светопоглощения комплексов наблюдаются при 432 нм (SmR-ЦПа), 434 нм (SmR-ЦПBr) и 438 нм (SmR-ЦТАBr).
Комплексы образуются быстро. Соотношение реагирующих компонентов установлено методами относительного выхода Старика-Барбанеля, сдвига равновесия и изомолярных серий. Молярные коэффициенты поглощения комплексов вычислены из кривых насыщения [1]. Установлены интервалы концентраций, где соблюдается закон Бера (табл. 1). Из таблицы видно, что смешанолигандные комплексы образуются в кислой среде, нежели бинарные комплексы самария. Поэтому можно заранее прогнозировать, что в присутствии третьего компонента значительно увеличится избирательность реакций.
••• Известия ДГПУ. Т. 13. № 3. 2019
••• DSPU JOURNAL. Vol. 13. No. 3. 2019
Рис. 1. Спектры поглощения комплексов R с самарием в отсутствии и в присутствии КПАВ. 1-SmR; 2^пЛ-Щ1С1; З-БтЛ-ЦПБr; 4-SmR-ЦТАBr
А 0,5 -
0,4 -
0,3
0,2 -
0,1 -
0
480
510
540
570
6,0
Рис. 2. Спектры поглощения комплексов Ь с церием в отсутствии ЦПХ (1) и в присутствии ЦПХ (2).
Ссе = СЬ = Сцпх = 4 ■ Ю^М , I = 1сМ.
Основные характеристики реакций комплексов самария (III)
Таблица 1
Комплекс рНопт. Атак, НМ ДА, нм S-10-3 Sm:R Интервал подчинения закону Бера, мкг/мл
R 6 421 48 8,87±0,01 1:2 0,30-12,00
R-ЦПО! 5 432 59 9,21±0,02 1:2:2 0,30-12,00
R-ЦПВг 5 434 61 9,49±0,02 1:2:2 0,30-12,00
R-ЦТАВг 5 438 65 9,98±0,02 1:2:2 0,30-12,00
Вычислены константы устойчивости однородно- и смешанолигандных комплексов самария (III). Для расчета константы устойчивости комплекса был использован метод пересечения кривых [1]. Согласно расчетам lgßi(SmR) = 7,26±0,05; lgß^SmR-ЦПа) = 9,24±0,04; lgß^SmR-ЦШг) = 9,41±0,05; lgßl(SmR-ЦТАBr) = 9,88±0,04. Методом кондуктометрического титрования изучены удельные электропровод-
ности исследованных комплексов [10]. Сравнение удельной электропроводности однородно- и смешаннолигандных комплексов самария (III) при рН 6 показывает, что разнолигандные комплексы устойчивее чем бинарные (табл. 2).
Изучено влияние посторонних ионов и маскирующих веществ в присутствии и в отсутствии КПАВ (табл. 3) и разработана методика определения самария в монаците.
Таблица 2
Удельная электропроводность (шх103 Ом-1см-1) однородно- и смешанодигандного комплекса самария (III)_
Комплекс Vr, мл
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SmR 1,10 1,10 1,00 0,95 0,91 0,87 0,86 0,84 0,83 0,88
SmR-ЦПО! 1,10 1,06 0,95 0,90 0,86 0,82 0,81 0,80 0,78 0,78
SmR-ЦПВг 1,10 1,04 0,93 0,88 0,85 0,80 0,78 0,76 0,75 0,75
SmR-ЦТАВг 1,10 1,03 0,92 0,85 0,83 0,78 0,75 0,73 0,71 0,71
Таблица 3
Допустимые соотношения посторонних веществ к самарию(Ш) при его определении _однородно (Бш-К) и смешаннолигандных комплексов (погрешность 5 %)_
Ион или вещество SmR SmR-ЦПО! SmR-ЦПВг SmR-ЦТАВг р-ацетил-хлор-фосфоназо-ЦПС! [12] Арсеназо III [9]
Na(I) Не мешает Не мешает Не мешает Не мешает
K(I) Не мешает Не мешает Не мешает Не мешает 600
Mg(II) 70 212 210 230 100
Ca(II) 115 318 326 337 5
Ba(II) 80 176 170 182 6
Zn(II) 190 513 508 518 100
Cd(II) 315 520 515 527 120
Mn(II) 35 425 420 432 500
Ni(II) 163 453 460 473 1000
Co(II) 163 294 290 296 100
Cu(II) 182 430 422 428 100 мешает
Al(III) 17 224 217 226 100 300
Zr(IV) 25 123 125 134 1 мешает
Th(IV) 3 15 15 23 мешает
V(V) 40 80 78 85 150
Mo(VI) 62 253 250 262
W(VI) 33 430 423 430
cro4- 25 200 205 212
ЭДТА 23 55 53 58 74
Тиомочевина 223 580 587 595
Лимонная кислота 45 153 160 168
Na2HPO4-12H2O 10 62 67 74 мешает
F- 40 83 80 88 мешает
Определение самария в монаците. 0,1 г образца в чашке из стеклоуглерода растворяют в смеси 3 мл HF+1 мл HCl+3 мл HNOз. Полученную пасту обрабатывают 34 мл HNOз при 50-60 °С до полной отгонки HF. Полученный осадок растворяют в воде, переводят в колбу емк. 100 мл и разбавляют дистиллированной водой до метки. Аликвотную часть полученного раствора помещают в колбу емкостью 25 мл, добавляют 2 мл Ъ10-2 М раствора R, 0,5 мл Ы0-3 М раствора ЦТАBr и разбавляют до метки буферным раствором c pH 5. Оптическую плотность растворов измеряют при 490 нм в кювете с I = 1 см на KФK-2МП относительно раствора контрольного опыта. При
содержании по паспорту 3,79 % Sm найдено 3,74±0,04 % Sm (п = 5; Р = 0.95).
Заключение
Вычислены константы устойчивости однородно- и смешанолигандных комплексов самария (III).
Сравнение удельной электропроводности однородно- и смешаннолигандных комплексов самария (III) при рН 6 показывает, что разнолигандные комплексы устойчивее чем бинарные. Изучено влияние посторонних ионов и маскирующих веществ в присутствии и в отсутствии КПАВ и разработана методика определения самария в монаците.
120 ••• Известия ДГПУ. Т. 13. № 3. 2019
••• DSPU JOURNAL. Vol. 13. No. 3. 2019
Литература
1. Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотометрическим и спек-трофотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1972. 407 с.
2. Бусев А. И. Синтез новых органических реагентов для неорганического анализа. М.: МГУ, 1972. 245 с.
3. Гаджиева С. Р., Гусейнов Ф. Э., Чырагов Ф. М. Спектрофотометрическое исследование комплексообразования самария (III) с 2-(2-гидрокси-3-сульфо-5-нитрофенилазо) нафталин-1,8-дигидрокси-3,6-дисульфонатом натрия в присутствии бромида цетилтриметиламмония // Журнал аналитической химии. 2005. Т. 60. № 9. С. 924-926.
4. Гаджиева С. Р., Гусейнов Ф. Э., Чырагов Ф. М. Изучение цветной реакции эрбия (III) с 2-(2,3-диметил-4-фенилазопирозолон) нафталин-1,8-дигидрокси-3,6-дисульфонатом натрия и хлоридом цетилпиридиния // Журнал аналитической химии. 2006. Т. 61. № 12. С. 1264-1267.
5. Иванов В. М., Мамедова А. М., Ахмедов С. А. Взаимодействие молибдена (VI) с пирогал-лоловым красным и бромпирогаллоловым красным в присутствии поверхностно-активных веществ // Вестник Московского университета. Химия. 2003. Т. 44. № 4. С. 253-257.
6. Коростелев П. П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Металлургия, 1964. 386 с.
7. Мамедова А. М., Иванов В. М., Ахмедов С. А. Взаимодействие вольфрама (VI) и ванадия (V) с пирогаллоловым красным и бромпирогал-лоловым красным в присутствии поверхностно-активных веществ // Вестник Московского университета. Химия. 2004. Т. 45. № 2. С. 117-123.
8. Нагиев Х. Д., Чырагов Ф. М., Гюллярли У. А., Гамбаров Д. Г. Фотометриическое определение Zr(IV) с 2,3,4-триоксифенилазо-5'-сульфонафталином в присутствии поверхностно-активных веществ // Заводская лаборатория.
1. Bulatov M. I., Kalinkin I. P. Prakticheskoe rukovodstvo po fotometri-cheskim i spektrofoto-metricheskim metodam analiza [Practical Guide for Photometric and Spectrophotometric Methods of Analysis]. Leningrad, Khimiya Publ., 1972. 407 p. (In Russian)
2. Busev A. I. Sintez novykh organicheskikh reagentov dlya neorganicheskogo analiza [Synthesis of New Organic Reagents for Inorganic Analysis]. Moscow, MSU Publ., 1972. 245 p. (In Russian)
3. Gadzhieva S. R., Guseynov F. E., Chyragov F. M. Spectrophotometric study of the complexa-tion of samarium (III) with 2- (2-hydroxy-3-sulfo-5-nitrophenylazo) naphthalene-1,8-dihydroxy-3, 6-
2003. Т. 69. № 11. С. 13-15.
9. Саввин С. Б. Органические реагенты группы арсеназо III. М.: Атомиздат, 1971. 352 с.
10. Худякова Т. А., Крешков А. П. Теория и практика кондуктометрического и хронокондук-тометрического анализа. М.: Химия, 1976. 304 с.
11. Яцимирский К. Б., Костромина Н. А., Ше-ка 3. А., Давиденко Н. К., Крисс Е. Е., Ермоленко В. И. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов. Киев: Наукова думка, 1966. 494 с.
12. Hsu C., Li H., Pan J. Spectrophotometric determination of cerium subgroup rare earths in nickel-base alloys in the presence of yttrium with p-acetylchlorophosphonazo and mixed surfactants. Talanta. 1994. Vol. 41. No. 8. Pp. 13571361.
13. Soylak M., Turkoglu O. Spectrophotometric determination of samarium with chrome azurol S in the presence of cetylpyridinium chloride. Talanta. 2000. Vol. 53. No. 1. Pp. 125-129.
14. Wang N., Ren X., Si Z. et. al. Derivative spectrophotometric determination of praseodymium in rare earth mixtures with lomefloxacin. Talanta. 2000. Vol. 51. No. 3. Pp. 595-598.
15. Wei H., Wang W., Liang T. et. al. Spectrophotometric determination of lanthanium in molecular sieves with use p-acetylarsenazo. Chin. J. Spectrosc. Lab. 2002. Vol. 19. No. 4. Pp. 434436.
16. Xinzhen D., Jinzhang G., Qun X. Jinwan K. Simultaneous determination of samarium, europium and terbium with quinaldic acid and phenan-throline by synchronous derivative fluorimetry. Talanta. 1994. Vol. 41. No. 2. Pp. 201-204.
17. Yang X., He Q., Wang Y. Studying of color reaction of trivalent europium with a reagent 2-(5-brom-2-pyridilazo)-5-diethylaminophenol and cetyltrimetylammonia. Chin. J. Spectrosc. Lab. 2002. Vol. 19. No. 3. Pp. 310-318.
sodium disulfonate in the presence of cetyltrime-thylammonium bromide. Zhurnal Analiticheskoy Khimii [Journal of Analytical Chemistry]. 2005. Vol. 60. No. 9. Pp. 924-926. (In Russian)
4. Gadzhieva S. R., Guseynov F. E., Chyragov F. M. Study of the color reaction for erbium (III) with 2- (2,3-dimethyl-4-phenylazopyrosolone) naphthaline-1,8- dihydroxysi-3,6-sodium disul-phonate and cetylpyridinium chloride. Zhurnal Analiticheskoy Khimii [Journal of Analytical Chemistry]. 2006. Vol. 61. No. 12. Pp. 1264-1267. (In Russian)
5. Ivanov V. M., Mamedova A. M., Akhmedov S. A. Interaction of molybdenum (VI) with pyrogal-lol red and bromopyrogallol red in the presence of
References
surfactants. Vestnik Moskovskogo universiteta. Khimiya [Journal of Moscow University. Chemistry]. 2003. Vol. 44. No. 4. Pp. 253-257. (In Russian)
6. Korostelev P. P. Prigotovlenie rastvorov dlya khimiko-analiticheskikh rabot [Preparation of Solutions for Chemical-Analytical Work]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1964. 386 p. (In Russian)
7. Mamedova A. M., Ivanov V. M., Akhmedov S. A. Interaction of tungsten (VI) and vanadium (V) with pyrogallol red and bromopyrogallol red in the presence of surfactants. Vestnik Moskovskogo universiteta. Khimiya [Journal of Moscow University. Chemistry]. 2004. Vol. 45. No. 2. Pp. 117-123. (In Russian)
8. Nagiev Kh. D., Chyragov F. M., Gyullyarli U. A., Gambarov D. G. Photometric determination of Zr (IV) with 2,3,4-trioxyphenylazo-5'-sulfonaphthalene in the presence of surfactants. Zavodskaya laboratoriya [Factory Laboratory]. 2003. Vol. 69. No. 11. Pp. 13-15. (In Russian)
9. Savvin S. B. Organicheskie reagenty gruppy arsenazo III [Organic Reagents of the Arsenazo III Group]. Moscow, Atomizdat Publ., 1971. 352 p. (In Russian)
10. Khudyakova T. A., Kreshkov A. P. Teoriya i praktika konduktometricheskogo i khronokon-duktometricheskogo analiza [Theory and Practice of Conductometric and Chronoconductometric Analysis]. Moscow, Khimiya Publ., 1976. 304 p. (In Russian)
11. Yatsimirskiy K. B., Kostromina N. A., Sheka 3. A., Davidenko N. K., Kriss E. E., Ermolenko V. I.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Ярмамедова Самира Эльчин, докторант, кафедра аналитической химии, химический факультет, Бакинский государственный университет (БГУ), Баку, Азербайджан; e-mail:
samira_yarmemmedova@mail.ru
Гусейнов Фатали Эльманович, кандидат химических наук, доцент кафедры экологической химии, заместитель декана факультета экологии и почвоведения, БГУ, Баку, Азербайджан; e-mail: fatali_h@mail.ru
Алиев Исмаил Ахмедали Оглы, доктор химических наук, профессор кафедры органической химии, химический факультет, БГУ, Баку, Азербайджан; ciraqov@mail.ru
Чырагов Фамиль Мусаевич, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой аналитической химии, БГУ, Азербайджан, Баку; e-mail: ciraqov@mail.ru
Khimiya kompleksnykh soedineniy redko-zemel'nykh elementov [Chemistry of Complex Compounds of Rare Earth Elements]. Kiev, Nau-kova Dumka Publ., 1966. 494 p. (In Russian)
12. Hsu C., Li H., Pan J. Spectrophotometric determination of cerium subgroup rare earths in nickel-base alloys in the presence of yttrium with p-acetylchlorophosphonazo and mixed surfactants. Talanta. 1994. Vol. 41. No. 8. Pp. 13571361.
13. Soylak M., Turkoglu O. Spectrophotometric determination of samarium with chrome azurol S in the presence of cetylpyridinium chloride. Talanta. 2000. Vol. 53. No. 1. Pp. 125-129.
14. Wang N., Ren X., Si Z. et. al. Derivative spectrophotometric determination of praseodymium in rare earth mixtures with lomefloxacin. Talanta. 2000. Vol. 51. No. 3. Pp. 595-598.
15. Wei H., Wang W., Liang T. et. al. Spectrophotometric determination of lanthanium in molecular sieves with use p-acetylarsenazo. Chin. J. Spectrosc. Lab. 2002. Vol. 19. No. 4. Pp. 434436.
16. Xinzhen D., Jinzhang G., Qun X. Jinwan K. Simultaneous determination of samarium, europium and terbium with quinaldic acid and phenan-throline by synchronous derivative fluorimetry. Talanta. 1994. Vol. 41. No. 2. Pp. 201-204.
17. Yang X., He Q., Wang Y. Studying of color reaction of trivalent europium with a reagent 2-(5-brom-2-pyridilazo)-5-diethylaminophenol and cetyltrimetylammonia. Chin. J. Spectrosc. Lab. 2002. Vol. 19. No. 3. Pp. 310-318.
THE AUTHORS INFORMATION Affiliations
Samira E. Yarmamedova, Doctoral student, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Baku State University (BSU), Baku, Azerbaijan; e-mail: sami-ra_yarmemmedova@mail.ru
Fatali E. Guseynov, Ph.D. (Chemistry), Associate Professor, Department of Environmental Chemistry, Deputy Dean of the Faculty of Ecology and Soil Science, BSU, Baku, Azerbaijan; e-mail: fatali_h@mail.ru
Ismail A. Aliev, Doctor of Chemistry, Professor, Department of Organic Chemistry, Faculty of Chemistry, BSU, Baku, Azerbaijan; ciraqov@mail.ru
Famil M. Chyragov, Doctor of Chemistry, Professor, Head of the Department of Analytical Chemistry, BSU, Azerbaijan, Baku; e-mail: ciraqov@mail.ru
Принята в печать 23.09.2019 г.
Received 23.09.2019.
