CC BY
12
STUDY OF THE EXTRACTION OF NICKEL (II) PICRATE FROM THE SOLID PHASE
USING ORGANIC REAGENTS Magerramova L.M.1, Jabbarova N.E.2 (Republic of Azerbaijan)
'Magerramova Latafat Musa - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor;
2Jabbarova Natella Eyyubovna - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF INORGANIC SUBSTANCES, FACULTY OF CHEMICAL
TECHNOLOGY, AZERBAIJAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND INDUSTRY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: the paper presents the results of a study of the extraction of nickel picrate (NiPik2) from the solid phase using solutions of tetrahalobicyclic reagents of the acetylene series with a dicarbonyl bridge in the side chain (L1, L2, L3, L4) in chloroform. A new extraction-photometric determination of the nickel ion from the solid phase is proposed. It has been established that new organic reagents (L1-L4) exhibit the maximum extraction ability R equal to 0.11-0.64 mg/l of Ni ions from the solid phase. From comparative data it follows that the ability to extract organic ligands of tetrahalobicyclic reagents (L1-L4) is arranged in a row as follows L4> L3> L1> L2. Keywords: extraction, nickel nitrate, solid phase, equilibrium, organic ligands.
ИЗУЧЕНИЕ ЭКСТРАКЦИИ ПИКРАТА НИКЕЛЯ (II) ИЗ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ Магеррамова Л.М.1, Джаббарова Н.Э.2 (Азербайджанская Республика)
1Магеррамова Латафат Муса - кандидат химических наук, доцент;
2Джаббарова Нателла Эйюбовна - кандидат химических наук, доцент, кафедра химии и технологии неорганических веществ, химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: в работе представлены результаты изучения экстракции пикрата никеля (NiPik2) из твердой фазы с использованием растворов тетрагалогенбициклических реагентов ацетиленового ряда с дикарбонильным мостиком в боковой цепи (L1, L2, L3, L4) в хлороформе. Предложено новое экстракционно-фотометрическое определение иона никеля из твердой фазы. Установлено, что новые органические реагенты (L1-L4) проявляют максимальную экстракционную способность R, равную 0,11-0,64 мг/л ионов Ni из твердой фазы. Из сравнительных данных вытекает, что способность к экстракции органических лигандов тетрагалогенбициклических реагентов (L1- L4) располагается в ряд следующим образом L4> L3 > L1> L2.. Ключевые слова: экстракция, нитрат никеля, твердая фаза, равновесие, органические лиганды.
УДК 543.4:54.412:541.49
Большой интерес и значение в химическом анализе представляет метод экстракционно-фотометрического определения ионов из твердой фазы [1-7].
Аналитические исследования переходных металлов в этом направлении еще детально не изучены, и информации об этом в мировой научной литературе недостаточно. Поэтому исследования по экстракции ионов из твердой фазы с помощью органических лигандов весьма актуальны. С аналитической точки зрения выделение ионов из твердой фазы имеет большое значение при разработке технологии получения чистых, химически чистых, чистых для анализа и ультрачистых солей металлов [8-12].
В связи с этим для эктракции Ni (II) из твердой фазы были использованы хлороформные растворы новых синтезированных органических реагентов (L1; L2, L3, L4), которые являются тетрагалогенсодержащими гидрофобными органическими соединениями бициклохинонового типа с ацетиленовым фрагментом, и была предложена методика количественного эктракционно-фотометрического определения Ni (II) из твердой фазы. Процесс перехода от твердой фазы к внутреннему комплексообразованию с ионами металлов путем экстракции лигандов - членов, образующих внутренний комплекс, или растворение солей металлов в основном стадийно контролируется следующими факторами: например, в зависимости от строения органических лигандов имеющих в составе атомы галогена, ацетиленового фрагмента (-С=С-), функциональные группы = N, =NH, -NH2, -ОН, =С=О, -S-, =NOH и др, образуются внутренние комплексные соединения и, поскольку центр создает координационную связь с переходным металл-ионом, эти органические лиганды диффундируют к порам соли металла, находящихся в твердой фазе. Через определенное время между фазами наступает химическое равновесие. В это время соль металла растворяется и экстрагируется в органическую фазу. Химическое равновесие между жидким органическим лигандом и твердой фазой зависит от многих факторов, таких как, температура, давление, поверхность соли металла, являющейся твердой фазой, т.е. от микронного размера частиц, фазового строения кристалла, разнообразия солеобразующих анионов с ионами металла, ионного
радиуса металла. Кроме того, оно также зависит от времени контакта фаз, количества ацетиленового фрагмента (-С=С-) и функциональных групп в тетрагалогенорганических лигандах, энергии образования солей металлов. В конечном итоге происходит переход из твердой фазы в жидкую (безводную) фазу с тетрагалогенбензохиноновыми органическими лигандами (Ь1; L2 L3 L4), т.е. ионы соли переходного металла взаимодействуют с молекулами органических лигандов, образуя макромолекулярные ионы - ассоциаты и экстрагируются в жидкую органическую фазу за счет диффузии.
Некоторые физико-химические характеристики органических реагентов бициклохинонового типа с тетрагалогеновыми, ацетиленовыми фрагментами приведены в таблице 1.
Приготовление растворов: органические лиганды, показанные в таблице 1. L1=71,2 мг; L2=59,6 мг; L3=106,2 мг; L4=109,6 мг растворяли в 200 мл хлороформа (CHQ3) и готовили 10-3 молярный раствор. Для экстракции использовали химически чистый никель пикрат (NiPik2).
Большое значение в комплексообразовании с ионом металла имеет наличие ацетиленового фрагмента (С=С-) в структурах новых органических реагентов L1, L2, L3, L4. Таким образом, происходит процесс гибридизации между ненасыщенными орбиталями №Р1к2, т.е. №-иона, в пикрате никеля в твердой фазе с помощью п-электронов в ацетиленовой связи, и в результате образуется сложная комбинация, которая экстрагируется в органическую фазу в виде высокомолекулярных ионов - ассоциатов.
Органическую фазу зеленовато-желтого цвета изучали спектрофотометрически при максимальной длине волны Хмак=-375 мкм. Для этого брали 100-200 мг высушенной соли никеля-пикрата (№Р1к2) и использовали растворы L1, L2, L3, L4 в хлороформе при комнатной температуре (18-20°С) и определяли период установления химического равновесия между фазами (т).
Таблица 1. Физико-химические свойства Ll-L4-оргаmческих лигандов.
Формула и название органических лигандов (Ь1-Ь4) Темпер. плавл.0С Молекулярная масса Инфракрасные спектры, см-1 Выход, %
теорет. практ.
С13Н10С14О2- 1,2,3,4- тетрахлор-7,8- хинон-5-(3-метил-окси-1 -бутил) бицикло [2,2,2]октен-2 ао 140-141 375,5 355,3 3400 =0-Н 2225 -С=С-1760 =С=С 1600 >С=С 760 =С-С1 85,3
С13Н10С14О2- 1,2,3,4- тетрахлор-7,8- хинон-5-этинил- бицикло [2,2,2] октен-2 ^2) 88-89 298 299,0 300,5 3320 =С-2125 -С=С-1760 =С=0 1545 >С=С< 760 =С-С1 80,0
С13Н10ВГ4О3- 1,2,3,4- тетрабром-7,8- хинон-5-(4-метил-4-окси-2-пентенил) бицикло [2,2,2] октен-2 ^3) 169-170 534 533.7 532.8 3420 =С-Н 2235 -С=С-1765 >С=0 1605 >С=С< 680 =С-Бг 61,8
С14Н12ВГ4О3- 1,2,3,4- тетрабром-7,8- хинон-5-(4-метил-окси-2-пентенил) бицикло [2,2,2] октен-2 ^4) 149-150 548 547,6 547,4 3410 =С-Н 2240 -С=С-1765 >С=0 1610 >С=С< 675 =С-Бг 51,0
В коническую колбу вместимостью 100 мл насыпали 100-200 мг порошка соли пикрата никеля (II) и добавляли к ней 25,0 мл 10-3 М хлороформного раствора L1. Вставив магнитную мешалку в колбу, горлышко колбы закрывали шлифованной пробкой. Перемешивание проводили в течение 5 часов. Каждые 30 мин. измеряли концентрацию органической фазы (А) на спектрофотометре Spekol-10 (1=5,0 см. А=375 нм). Вышеупомянутые приемы осуществляли путем смешивания 110-3 М хлороформных растворов L1-L4 органических лигандов в сосуде в течение различного интервала времени и исследовали время химического равновесия (т) между фазами. Экспериментально установили, что в случае лиганд L1, L2 устанавливается полное химическое равновесие между фазами через 3 часа, а в случае Lз, L4 т — через 2,5 часа. Образовавшееся химическое равновесие даже не нарушается магнитным перемешиванием в течение 5 часов и остается без изменений.
Из полученных экспериментальных данных видно (табл.2), что пикрат никеля (№Р1к2) из твердой фазы в органическую фазу экстрагируется лигандом Ll- R=75%, L2- до 69,60%, Lз- до 88,05%, L4 до 95,25%. Количество иона N1 от 0,19 мг до 0,64 мг определяли экстракционно-фотометрическим методом и можно сделать вывод, что способность к экстракции органических лигандов (Ь^ L4) располагается в ряд следующим образом Ь4> Lз > Ll> L2.
Таблица 2. Максимальное извлечение никель пикрата хлороформными растворами Ll ^4 из твердой фазы, т=2,5 час,
Хмакс=375нм, 1=5,0 см.
Органические Оптическая плотность, Ni, мг/л Экстракция, R, %
лиганды А
L1 0,28 0,48 75,0
L2 0,26 0,45 69,6
L3 0,33 0,56 88,05
L4 0,33 0,64 95,25
Благодаря ацетиленовому (-C=C-) фрагменту, содержащемуся в гидрофобных органических лигандах, растворение пикриновой соли никеля (NiPik2) и ее извлечение в органическую фазу можно рассматривать как образование макромолекулярного иона - ассоциата.
Таким образом, на основании результатов проведенных исследований разработана методика экстракции солей переходных металлов органическими лигандами тетрагалогенбициклических реагентов L1, L2, L3, L4 в органическую фазу, которая может быть использована для приготовления катализаторов в органическом синтезе, а также в технологическом производстве сырья для ультрахимически чистых солей металлов.
Список литературы /References
1. Иванов В.М., Адамова Е.М., Фигуровская В.Н. Сорбционно-фотометрическое и цветометрическое определение некоторых местноанестезирующих органических оснований с помощью ализаринового красного С. Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67. №5. С. 485-492.
2. Byrne, К. Toxicity of local anaesthetic agents [Text]. K. Byrne, C. Engelbrecht. Trends in Anaesthesia and Critical Care. - 2013. - V. 3, №1. - P. 25-30.
3. Odinets L, Sharova E. V., Artyshin O. I., Lyssenko K. A. Novel class of functionalized ionic liquids with grafted CMPO-moieties for actinides and rare-earth elements recovery. Dalton Trans. 2010. V.39. P. 4170-4178.
4. Дедкова В.П., Швоева О.П., Саввин С.Б. Сорбционно-спектрометрическое определение циркония и хрома(У1) из одной пробы на двухслойном носителе реагентами арсеназо III и 1,5-дифенилкарбазидом. Журн. аналит. химии. 2013. Т. 68. № 2. С. 130.
5. Черых Т.В., Маслакова Т.И., Первова И.Г., Липунов И.Н. Применение твердофазной системы "силикагель-гетарилформазанат" для сорбционноаналитического определения ионов токсичных металлов. Сорбционные и хроматографические процессы. 2012. Т. 12. № 2. С. 205-213.
6. Швоева О.П., Гречников А.А. Комплексообразование малонатов титана (IV) с фенилфлуороном и 2,7-дихлорхромотроповой кислотой на твердой фазе ПАНВ-АВ Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 12. С. 1271.
7. Дидух С.Л., Лосев В.Н., Мухина А.Н., Максимов Н.Г., Трофимчук А.К. Сорбционно-фотометрическое определение железа с использованием кремнезема с функциональными группами нитрозо-Р-соли и нитрозо-Н-соли. Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 1. С. 50-56.
8. Morosanova M.A., Morosanova E.I., Anisimov D.I., Zolotov Yu.A. Using silicatitania xerogels for solid phase spectrophotometric determination of fluoride in oral hygiene products. Current Analytical Chemistry. 2015. V. 11. № 4. P. 291-299.
9. Гавриленко Н.А., Саранчина Н.В., Гавриленко М.А. Твердофазноспектрофотометрическое определение меди(П) с использованием неокупроина, иммобилизованного в полиметакрилатной матрице. // Аналитика и контроль. 2016.Т. 20 № 1 C. 330-336.
10. S.G. Aliyev and others. Spektrofotometric investigation of complex formation of nickel(11) with 2-hidroxy-5-nitrothiophenol and aminophenol /iJiSET international Journal of innovative Science, Engineerring Technology, Vol. 5, issue 3, March 2018, p. 192-206.
11. Т.Ф. Рудометкина, В.М. Иванов. Фотометрическое определение больших количеств никеля и меди в природных и промышленных объектах в форме этилендиаминтетраацетатов. Вестник Моск.Унив., с.2, Химия, 2011, т.52, №3, с. 204-208.
12.Д.О.Шилыковская, А.М.Елохов, Экстракционно-спектрофотометрическое определение никеля с 4-(2-пиридилазо) резорцином в системе неонол АФ 9-10-вода, Вестник Пермского Университета, Химия, 2021, выпуск 4, стр. 223-233.
