Научная статья на тему 'Спектрофотометрическое исследование разнолигандного комплекса висмута(III) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'- сульфонафталином и цетилпиридинийбромидом'

Спектрофотометрическое исследование разнолигандного комплекса висмута(III) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'- сульфонафталином и цетилпиридинийбромидом Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
96
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Azerbaijan Chemical Journal
Область наук
Ключевые слова
спектрофотометрия / висмут(III) / разнолигандный комплекс / 2 / 3 / 4тригидроксифенилазо-5'-сульфонафталин / цетилпиридинийбромид / метод / свинцовый сплав. / spectrophotometry / bismuth(III) / mixed ligand complex / 2 / 3 / 4-tryhydroxyphenilazo-5'- sulphonaphtalin / cetylpyridinium bromide / method / lead alloy

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Х Д. Нагиев, А М. Магеррамов, Дж А. Алекберов, А К. Бабаев, Ф М. Чырагов

Спектрофотометрическим методом исследовано комплексообразование висмута(III) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сульфонафталином в присутствии и в отсутствие катионного поверхностно-активного вещества – цетилпиридинийбромида. Установлено, что в присутствии последнего образуется разнолигандный комплекс Bi(III)–R– ЦПBr, при этом наблюдается батохромный сдвиг в спектре поглощения, и его максимальный выход сдвигается в более кислую среду по сравнению с бинарным комплексом Bi(III)–R. Изучено влияние реагирующих компонентов, времени и температуры на образование бинарного и разнолигандного комплексов и определена их стехиометрия различными методами. Показано, что определение висмута(III) с 2,3,4тригидроксифенилазо-5'-сульфонафталином в присутствии цетилпиридинийбромида высокоизбирательно. Разработанная методика применена для определения микроколичеств висмута в свинцовом сплаве марки А 263-3.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Х Д. Нагиев, А М. Магеррамов, Дж А. Алекберов, А К. Бабаев, Ф М. Чырагов

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF THE MIXED LIGANDS OF BISMUTH(III) WITH 2,3,4-TRYHYDROXYPHENILAZO-5'-SULPHONAPHTALIN AND CETYLPYRIDINIUM BROMIDE

By the spectrophotometric method the complex formation of bismuth(III) with 2,3,4-tryhydroxyphenilazo-5'-sulphonaphtalin in the presence and the absence of cationic surface-active substance – cetylpyridinium bromide has been investigated. It was defenied that in the presence of cetylpyridinium bromide the mixed ligand complex Bi(III)–R–CPBr forms. With this, it was observed batochrom shift in absorb spectrums and its maximum yield shifts to more acidic medium comparatively with the same complex of Bi(III)–R. There was determined the influence of the reacting components, time and temperature on complex formation of binary and mixed ligands complexes. It is shown that determination of Bi(III) with 2,3,4-tryhydroxyphenilazo-5'-sulphonaphtalin in the presence of cetylpyridinium bromide highly selectivity. Elaborated methods were applied for the determination of microquantities of bismuth(III) on the lead base alloy of A 263-3-mark.

Текст научной работы на тему «Спектрофотометрическое исследование разнолигандного комплекса висмута(III) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'- сульфонафталином и цетилпиридинийбромидом»

52

AZeRBAYCAN KIMYA JURNALI № 1 2014

УДК 543.4:542.61:546.87

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗНОЛИГАНДНОГО КОМПЛЕКСА ВИСМУТА(Ш) С 2,3,4-ТРИГИДРОКСИФЕНИЛАЗО-5'-СУЛЬФОНАФТАЛИНОМ И ЦЕТИЛПИРИДИНИЙБРОМИДОМ

Х.Д.Нагиев, А.М.Магеррамов, Дж.А.Алекберов, А.К.Бабаев, Ф.М.Чырагов

Бакинский государственный университет

xalil-71@rambler.ru

Поступила в редакцию 18.10.2013

Спектрофотометрическим методом исследовано комплексообразование висмута(Ш) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сульфонафталином в присутствии и в отсутствие ка-тионного поверхностно-активного вещества - цетилпиридинийбромида. Установлено, что в присутствии последнего образуется разнолигандный комплекс Bi(III)-R-ЦПБг, при этом наблюдается батохромный сдвиг в спектре поглощения, и его максимальный выход сдвигается в более кислую среду по сравнению с бинарным комплексом Bi(III)-R. Изучено влияние реагирующих компонентов, времени и температуры на образование бинарного и разнолигандного комплексов и определена их стехиометрия различными методами. Показано, что определение висмута(Ш) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сульфонафталином в присутствии цетилпиридинийбромида высокоизбирательно. Разработанная методика применена для определения микроколичеств висмута в свинцовом сплаве марки А 263-3.

Ключевые слова: спектрофотометрия, висмут(Ш), разнолигандный комплекс, 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сулъфонафталин, цетилпиридинийбромид, метод, свинцовый сплав.

В связи с большим сродством к сере для спектрофометрического определения висмута(Ш) широко применяются органические реагенты, содержащие донорные атомы серы [1-3]. В последнее время для избирательного определения ее микроколичеств в сложных объектах также используются органические соединения, содержащие донорные атомы азота и кислорода [4-6].

Цель настоящей работы - исследование комплексообразования висмута(Ш) с азо-соединением на основе пирогаллола - 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сульфонафталином в присутствии катионного поверхностно-активного вещества - цетилпиридинийбромида - и разработка высокоселективной методики спектрофотометрического определения его в свинцовом сплаве.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Реагенты и растворы. Стандартный 1.0-10- М раствор висмута(Ш) готовили растворением рассчитанной навески Bi(NO3)3-5H2O по методике [7]. Рабочие 5.0-10-4 М растворы получали разбавлением исходного дистиллированной водой перед употреблением. В работе использовали

раствор 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сульфонаф-

-2

талин (R) и

раствор цетилпиридинийбромида (ЦПБг), которые готовили растворением их соответствующих навесок в дистиллированной воде. Для создания необходимой кислотности использовали ацетатно-аммиачные буферные растворы (рН 3-11) и НС1 (рН 0-2). Все использованные реагенты имели квалификацию не ниже "ч.д.а."

Аппаратура. Спектрофотометрические измерения в УФ- и видимой областях проводили на спектрофотометре "Lambda-40" с компьютерным обеспечением (фирмы "Perkin Elmer") и на фотоэлектроколориметре AE-30F в кюветах с толщиной слоя в 1 см. Кислотность растворов измеряли с помощью рН-метра рН-121 со стеклянным электродом.

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗНОЛИГАНДНОГО 53

Методика. В мерную колбу емкостью 25 мл помещали различные количества раствора Б1(Ш) до его концентраций 0.418-6.688 мкг/мл, 1.5 мл 1-10" М раствора реагента и 0.3 мл

Ы0-2 М раствора ЦПБг, разбавляли до метки 0.01 М НС1 (рН 2.0). Аналогично готовили контрольный опыт (Я+ЦПБг). Оптическую плотность измеряли на приборе АЕ-30Б при 470 нм в кювете с /=1 см относительно раствора контрольного опыта.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние цетилпиридинийбромида на химико-аналитические свойства комплекса Б1(Ш)-К. Висмут(Ш) с реагентом образует окрашенное комплексное соединение с максимальным светопоглощением 452 нм, а сам реагент поглощает при 382 нм (рис.1, кривые 1 и 2). Изучение зависимости оптической плотности от рН раствора показало, что окрашенный комплекс образуется в области рН 0-6.0, и максимальный выход наблюдается при рН 2.0-2.5 (рис.2, кривая 1).

А 0.7 -I

0.6 -0.5 -0.4 ■ 0.3 ■ 0.2 ■ 0.1

Рис.1. Спектры светопоглощения комплексов висмута(Ш) при оптимальном значении рН среды: 1 - Я, 2 - Б1(Ш)-Я, 3 -БЩЩ-Я-ЦПБг; СБ1=2-10-5 М, СЯ=6.0-10-5 М, СЦПВг=1.2-10-4 М; ЬашЪаа-40, /=1 см.

400 450 500 550 600 650

X, нм

В присутствии цетилпиридинийбромида образуется разнолигандный комплекс Б1(Ш)-К-ЦПБг; при этом наблюдается батохромный сдвиг в спектре поглощения, и его максимальный выход сдвигается в более кислую среду по сравнению с бинарным комплексом Б1(Ш)-К Светопоглощение разнолигандного комплекса Б1(Ш)-К-ЦПБг максимально при 487 нм (рис.1, кривая 3). Максимальный выход комплекса наблюдается при рН 1.5-2.0 (рис.2, кривая 2).

Окраска реагента и комплексов зависит от рН среды, поэтому спектры поглощения при комплексообразовании изучали на фоне контрольного опыта (Я и Я-ЦПБг). Установлено, что для бинарного и разнолигандного комплексов оптическая плотность максимальна при 470 нм.

Изучено влияние концентрации реагирующих компонентов, температуры и времени на образование бинарного и разнолигандного комплексов. Установлено, что комплексы висмута(Ш) образуются сразу после смешивания растворов компонентов и различаются устойчивостью. Так, если бинарный комплекс устойчив в течение 2 ч и при нагревании до 600С, то разнолигандный комплекс устойчив в течение более суток и при нагревании до 800С. Выход бинарного комплекса Б1(Ш)-К максимален при концентрации реагента 6.0-10-5 М, и оптическая плотность раствора комплекса постоянна при 3.0-6.0-кратном молярном избытке реагента. Максимальный выход разнолигандного комплекса Б1(Ш)-К-ЦПБг наблюдается при концентрациях реагента 6.0-10-5 М и цетилпиридинийбромида 1.2-10-4 М. Оптическая плотность раствора комплекса Б1(Ш)-К-ЦПБг постоянна при 3.0-

54

Х.Д.НАГИЕВ и др.

10.0-кратных молярных избытках реагента и при 6.0-14.0-кратных молярных избытках цетилпиридинийбромида.

А 0.5

0.4 0.3 0.2 ■ 0.1

Рис.2. Влияние рН на светопоглощение комплексов висмута(Ш) при Хопт на фоне контрольного опыта: 1 - ВЩЩ-Я, 2 -В1(Ш)-Я-ЦПВг; СВ1=2-10-5 М, Ск=6.0-10-5 М, СщВг=1.2-10-4 М; ЛБ-30Р, /=1 см.

6 рН

Стехиометрия и константы устойчивости. Соотношение компонентов в составе образующихся комплексов висмута(Ш) установлены методами изомолярных серий, относительного выхода Старика-Барбанеля и сдвига равновесия [8]. Все методы показали, что соотношение компонентов в составе комплексов В1(Ш)-К и В1(Ш)-К-ЦПВг соответственно равны 1:2 и 1:2:2 (таблица). Методом Астахова определено число протонов, вытесняющихся при комплексообразовании, и подтверждено указанное соотношение компонентов [9].

По методу пересечения кривых определены стехиометрия и константа устойчивости бинарного комплекса В1(Ш)-К. Полученные результаты подтверждены при определении стехиометрии и найдено, что ^Р=7.68±0.12. Учитывая молярное соотношение компонентов в разнолигандном комплексе, определена его константа устойчивости. Установлено, что в присутствии цетилпиридинийбромида примерно на девять порядков повышается устойчивость комплекса: ^Р(В1-К-ЦПВг)=16.72±0.25 (таблица).

Химико-аналитические характеристики комплексов висмута(Ш) с 2,3,4-тригидроксифенилазо-5'-сульфо-нафталином

Комплекс рНопт нм М, нм е^10-4 в Соотношение компонентов Интервал линейности градуировочного графика, мкг/мл

В1-Я 2.0-2.5 452 70 1.65±0.11 7.68±0.12 1:2 0.836-6.688

В1-Я-ЦПВг 1.5-2.0 487 105 2.10±0.18 16.72±0.25 1:2:2 0.418-6.688

1

3

5

Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций висмута(Ш) 0.8366.688 и 0.418-6.688 мкг/мл для комплексов В1(Ш)-К и В1(Ш)-К-ЦПВг соответственно. Молярные коэффициенты светопоглощения, а также другие химико-аналитические характеристики комплексов висмута(Ш) приведены в таблице. Видно, что в присутствии цетил-пиридинийбромида значительно повышается молярный коэффициент светопоглощения.

Влияние посторонних ионов. Изучение влияния посторонних ионов на спектрофо-тометрическое определение висмута(Ш) показало, что в присутствии цетилпиридинийбромида значительно увеличивается избирательность реакции. Определению висмута(Ш) в виде разнолигандного комплекса В1(Ш)-К-ЦПВг не мешают более чем 4000-кратные количества щелочных, щелочно-земельных и редкоземельных металлов, М§(П), Сё(П), Си(11), Со(11), N1(11), 2п(П), Мп(11), РЬ(11), С202", ТЬ(ГУ), И(УТ), НР02", Г-; 1000-кратные - 8п(П),

CПЕKТPОФОТОMЕТPИЧЕCKОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗНОЛИГАНДНОГО 55

Cr(III), Sb(V); 400-кратные - Al(III), Ga(III), In(III), Ti(IV), V(V); 200-кратные - Fe(III), W(VI); 50-кратные - Zr(IV), Hf(IV) и Mo(VI).

Применение. Разработанная методика применена для определения микроколичеств висмута в свинцовом сплаве марки А 263-3 состава (%): Sn - 15.0, Sb - 15.0, Cu -1.5, Fe - 0.03, As - 0.15, Zn - 0.08, Bi - 0.1, Al - 0.007, Pb - ост.

Навеску сплава в 0.5 г растворяли при нагревании в 25 мл азотной кислоты (1:1) и упаривали до влажных солей. Остаток растворяли при нагревании в бидистиллате, отфильтровывали, переносили в мерную колбу емкостью 100 мл, доводили до метки и хорошо перемешивали. Аликвотную часть раствора, содержащую 0.418-6.688 мкг висмута, переносили в мерную колбу емкостью 25 мл, и далее опыт продолжали, как указано в методике. Содержание висмута находили по предварительно построенному градуировочно-му графику. Среднее стандартное отклонение определения не превышает 0.047.

C^œK ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бусев А.И. Аналитическая химия висмута. M.: Изд-во АН СССР, 1953. 328 с.

2. Умланд Ф., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Kомплексные соединения в аналитической химии. M.: M^, 1975. 531 с.

3. Пресняк И.С., Шелихина Е.И., Антонович В.П., Назаренко В.А. // Журн. аналит. химии. 1990. Т. 45. № 8. С. 1548-1555.

4. Wang Lai-Xia, Xu Lui-Lian, Chen Gang et al. // Chin. J. Spectrosc. Lab. 2006. V. 23. No 5. P. 978-980.

5. Lui Ying-Xuan, Liao Chun-Yan. // J. Xinyang Norm. Univ. Natur. Sci. Edu. 2007. V. 20. No 1. P. 83-85.

6. Chen Ying-Wi, Zhang Hui-Juan, Hu Hong-Tao, Je Nai-Ji. // Anal. Chem. 2001. V. 29. No 6. P. 689-691.

7. Kоростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. M.: Наука, 1964. 261 с.

8. Булатов M.H, ^линкин Н.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1986. 432 с.

9. Астахов КВ., Вериникин В.Б., Зимин В.И., Зверькова А.А. // Журн. неорган. химии. 1961. Т. 6. С. 2069-2076.

BÍSMUTUN(III) 2,3,4-TRÍHÍDROKSÍFENÍLAZO-5'-SULFONAFTALÍN V3 SETÍLPÍRÍDÍN BROMÍDL3 MÜXT3LÍFLÍQANDLI KOMPLEKSÍNÍN SPEKTROFOTOMETRÍK T3DQÍQÍ

X.C.Nagiyev, A.M.Maharramov, C.3.3takbarov, 3.Q.Babayev, F.M.Çiraqov

Bismutun(III) kation tip sathi-aktiv madda - setilpiridin bromid içtirakinda 2,3,4-trihidroksifenilazo-5'-sulfonaftalinla kompleks amala gatimasi spektrofotometrik metodla tadqiq edilmiçdir Müayyan edilmi^dk ki, setilpiridin bromid içtirakinda Bi^ID-R-mB! müxtalifliqandli kompleksi amala galiг ki, bunun da naticasinda udma spektгinda batoxrom süm§ma mü§ahida olunuг va Bi(III)-R binar kompleksi ila müqayisada onun maksimum çiximi daha Шг§ mühita dogm sü^rn-. Binaг va müxtalifliqandli kompleksin amala komponentlaгin qatiliginin, vaxt va temperatumn tasiгi öy^nilmi^, taAibi müxtalif metodlaгla tayin edilmiçdir Müayyan edilmiçdiï- ki, bismutun(III) setilpiгidin bromid i§tiгakmda 2,3,4-trihidroksifenilazo-5'-sulfonaftalinla tayini daha yüksak seçiciliya malikdiг. í§lanilmi§ metodika A 263-3 ma^ali quгgu§un asasli aгintida vismutun mikromiqdannin tayini ^ün tatbiq edilmi§diг.

Açar sözfor: spekrofotometriya, bismut(III), müxtdlifiqandli kompleks, 2,3,4-trihidroksifeni/azo-5'-su/fonafta/in, seti/piridin bromid, metod, qurquçun drintisi.

AЗЕPБАЙДЖАHCKИЙ ХИMИЧЕCKИЙ ЖУРНАЛ № 1 2014

56

Х.Д.НАГИЕВ и др.

THE SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF THE MIXED LIGANDS OF BISMUTH(III) WITH 2,3,4-TRYHYDROXYPHENILAZO-5'-SULPHONAPHTALIN AND

CETYLPYRIDINIUM BROMIDE

Kh.J.Nagiyev, A.M.Magerramov, J.A.Alekbarov, A.G.Babayev, F.M.Chiragov

By the spectrophotometric method the complex formation of bismuth(III) with 2,3,4-tryhydroxy-phenilazo-5'-sulphonaphtalin in the presence and the absence of cationic surface-active substance -cetylpyridinium bromide has been investigated. It was defenied that in the presence of cetylpyridinium bromide the mixed ligand complex Bi(III)-R-CPBr forms. With this, it was observed batochrom shift in absorb spectrums and its maximum yield shifts to more acidic medium comparatively with the same complex of Bi(III)-R. There was determined the influence of the reacting components, time and temperature on complex formation of binary and mixed ligands complexes. It is shown that determination of Bi(III) with 2,3,4-tryhydroxyphenilazo-5'-sulphonaphtalin in the presence of cetylpyridinium bromide highly selectivity. Elaborated methods were applied for the determination of microquantities of bis-muth(III) on the lead base alloy of A 263-3-mark.

Keywords, spectrophotometry, bismuth(III), mixed ligand complex, 2,3,4-tryhydroxyphenilazo-5'-sulphonaphtalin, cetylpyridinium bromide, method, lead alloy.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.