Комплексы молибдена (VI) с пирогалоловым красным и катионных пар и применение их для обозначения катионных пар тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

ив °*

- 3 «93

АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ І ХІМІЇ ВОДИ їй. А.В.ДУМАНСЬКОГО

На правах рукопису

Куліченко Наталія Генадіївна

КОМПЛЕКСИ МОЛІБДЕНУ (її) З П1РОГАЛОЛОВИМ ЧЕРВОНИМ ТА КАТІОННШН ПАР І ЗАСТОСУВАННЯ IX ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ КАТІОННИХ ПАР

02.00.02 - аналітична хімія

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого стулено кандидата хімічних наук

Київ - 1993

АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ І ХІМІЇ ВОДИ їм. А. В. ДУМАНСЬКОГО

На правах рукопису

Куліченко Наталія Генадіївна

КОМПЛЕКСИ МОЛІБДЕНУ (її) З ПІРОГАЛОЛОВИМ ЧЕРВОНИМ ТА КАТІОННИМИ ПАР І ЗАСТОСУВАННЯ IX ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ КАТІОННИХ ПАР

02.00.02 - аналітична хімія

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступени кандидата хімічних наук

Київ - 1993

Робота виконана у відділі аналітичної хімії Інституту колоїдної хімії та хімії води їм. А.В. Дунайського АН України.

Науковий керівник

академік АН України, доктор хімічних наук, професор Пилипенко Анатолій Терентійович

Офіційні опоненти

доктор хімічних наук, професор Тананайко М. М.

кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Пшинко Г. М.

Провідна організація

Дніпропетровський хіміко-технологічний Інститут, и. Дніпропетровськ.

годин на

Захист.відбудеться "ІО" 1903 р. в У

засіданні Спеціалізованої Ради Д. 016.55.01 Інституту колоідноі хімії і хімії води їм. А.В. Дунайського АН України за адресою:

252680, м. Киів-142, пр. Вернадського, 42.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці інституту.

Автореферат розіслав 9 9 " (ЛЮТОГО 1993 р.

/3-

Вчений секретар <Спеціалізованої Ради Корнілович Б. Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи.

Проблеми запобігання забруднення навколг.їИЬОго середогміца ток-!ЧШІМИ речовина'сі, В ТО,’.(у ЧИСЛІ ЛОВГфХІЮЕО-аіСТНВШОЯ! (IMP), іпбули гганиім часом глобального хзрактсру. Внаслідок широкого застосуван-t у побуті 1 промисловості ПАР с практично постійним компонентом >д різних категорій. Присутні у кодах ПАР язлявть собою- серйозну гК: нічну небезпеку, пов’язану з погіршенням органолептичних власностей води, несприятливий впливом па процеси самоочкздяяя годоЗ-

і здатні сто впливати на біологічну активність іниих сполук. Крім >го, ПАР, ко попадаоть з когіуяалн'к!"! і промисловця! стохаїп на ологічні очисні споруди, несприятливо впливають на реалія перероб-і стічних вод активніш нулем. Зрозуміло, і:,о розвиток технологія во-гачистки безпосередньо зв’язапчЯ з рівнем розвитку методів аналізу визначення ПАР.

Значну групу ПАР складають сполуки катіонної природи (КПАР). Во~ і сироко застосовуються у прсглсдових технологіях флотаційного ксн-їнтрування, у складі тохпічяпх і спеціальних ісго'шх засобі», у фар-щевтичних і косметичних препаратах. Крім того, велика група біоло-чно-активних органічних сполук, по використовується в медичніЯ >актпц1 (алкалоїди,антибіотики, г.ітапіна та ін. ) та деякі толові )ганічні токсикаптя, до прясугні з стічних водах (наприклад, аліфа-:чні аміни), в тій чи і па і Я иірі знязяяать властивості катіонних LP. В практиці аналітичних лабораторій визначення КПАР проводиться, с правило, екстракційно- фотометричним "отодсм у вигляді асоціату з ютиіоном кислотного барвника. Ц:ш ютодач властиві серйозні педо-.ки, пов'язані з невисокої» чутлігвістя і селективні ста визначень, ід іачною трудомісткістю, тохсччпіст» застосовуєіпх екстрагентів. Зла-!ОЮ Ці рою ЦІ обііегекня ВЛаСЇИЗІ Пра’СТД’ПІО всім ехстр ЛІСЦІ Яко-)т0цетричнші, екстракц 1 Яно-атсмно-абссрбці ~н:ш, потенціоі<отричпм!і з [користанням іон-селектпвпчх електродів та і канн методикам визнання КПАР. В рамках цих методіз кє::озкнео диференційоване зизпачен-і вмісту Індивідуальних КПАР в роз’лпіад їх суніаей, в біліаості вида і в чутливість реакцій по достатня. Задовільне вирішення пробная {значення малих кількостей КПЛ? з складних суніпах досягглться ікористанням хроматографічних і хрсизтотс-спвктроизтра'яах катодів іалізу. Внаслідок високої вартості відповідного обладнання ці изто-і се недостатньо широко ввійшли в практику аналітичних лабораторій.

Ссповна особливість погодінди ГИР у розчинах проявялзться а зда-юсті молекул та іонів ПАР ;о сті:оре:п:я иіцол. Одною Із наЛцікІпі-іх властивостей міцел е їх здатність до согзбілізаціі. Бплсв ПАР та

-21х и!цел на хімічні реакції різних типів вивчається широко. Одна] на даиив час в літературі відсутня загальна теорія, яка б дозволял кількісно прогнозувати властивості речовин та протікання хімічні реакція в присутності ПАР. Разом а тіш, дослідження останніх рокі показують можливість використання явзца солюбілізації для закії операції екстракції органічний розчинникои в екстракційне фотоиэтрв^шис та ряді інших иэтодах визначення. Звичайно, це значі спродує визначення 1 покраиув метрологічні показники методі б.

Тому, створення нових експресних, чутливих та селективних мете дів визначення КПАР різної природи та іпзоїх гідрофобних органічні сполук катіонного характеру з використанням водно-міцелярних середс вщ та яввца солюбілізації є актуальним завданням.

Вкрісешш проблема ми шукали в напрямку раціональної замії екстракційного виділення аналітичних форм їхньою солюбілізаціею водно-міцелярних середовидах неіоногенних ПАР. Специфіка явне солюбілізації та певні аналогії у властивостях неіонних ПАР з ві сохосолективнимз ацтслГ'Шими полі ефі рншш екстрагентами лягли в ос пову для поауку еляхїв знпеєння межі визначення та підвнцення селен тивності реакцій.

Цэта роботи. Систематичне вивчення впливу прароди та властиво стой неіоногенних ПАР (НПАР) та умов їх використання на утворені різнолігандних комплексів в системі іон металу (Неорганічний рег геит (ОР>-катіопна поверхнево-активна речовина та їх солюбілізації Основною метою було знаходгешя методологічних принципів розроби ефективних методик визначення КПАР та іюзих органічних сполук каті опеоі природи в одно- і багатокомпонентних системах.

Для реалізації поставившої коти нами використана модельв система Ио(ТІ>- пірогалоловий червоний (ПЧ) - солі алкілпіридиніїв різною довжиною вуглеводневого радикалу.

Наукова новизна. Вперше вивчено вплив природи НПАР і 11 концент рації на процеси комплексоутворення і солюбілізації комплексів № ОР-КПАР в рамках загального підходу. Вивчена роль гідрофобності ка тіону ПАР у властивостях солюбілізованвх РЛК. Методами спектрофс тометрії, вимірювання світлорозсіювання і поверхневого натягу вперш вивчено:

- вплив гідрофобності катіонів алкілпіридиніїв на склад, оптичні колоїдні характеристики модельних комплексів Мо (УІ)-пірогалолови червоний - КПАР у водних розчинах;

- вплив природи 1 концентрації НПАР, гідрофобності катіона ПАР н склад, оптичні і колоїдні властивості розчинів модельних комплексі

і присутності НПАР;

- вплив властивостей застосованого ІШЛР, зокрема величина Сого ’Ідрофільно-ліпофільного балансу СГЛБ X па чутливість визначень і шбірковість солюбілізаці1 катіонів ПАР в модельних системах;

- вплив гідрофобності катіону алкілпірядігаїя па величину кое^іці-пггу зв’язування комплексів їкКїї )-ПЧ-ПАР в водномі целярішх снстс^аз ШАР з різним значенням ГЛБ в рамках моделі псевдофазового розподілу;

- вплив полярних органічних розчинників 1 ПАР полімерноі природа па штичні і колоїдні властивості модельних комплексів, чутливість і :електнвність визначень КПАР.

В результаті проведених дослідтань сформульовані осповні підходи то створення безекстракціЕшіх методик визначення ПАР з покра^егліп .гетрологі чинна характеристиками за рахунок раціональної зміст зластивостеЗ використаної НПАР-соліхЗілІзатора.

Практичне значення робота полягаз в розробці іюіих 5езекстракц1йних методик визначення ПАР різної природи 1 гідрофобних органічних сполук катіонного типу у Індивідуальних розчинах та у івох- і трьохкомпоиенпшх сумішах па основі систематичного вивчення »аконом1 рностей утворення 1 властивостей комплексу типу И-ОР-ЇШАР в юдномі целярішх розчинах НПАР.

Визначені колоідні характеристики Смутність та іч:стср хззсіпвання) водних розчинів комплексу !Ь(УІ>-ПЧ і (!о( її МІЧ-КІіЛР у іідсутності і присутності неіоиогешшх ПАР.

Проведені оцінки чутливості та селективності спектрофотомзтряч-юго визначення КПАР різної гідрофобності у воднпз розчинах ІШР зізннх тшіів.

Визначені величини коефіцієнтів зв’язування 1'хз(її МТЧ-КЛАР сомплексів у водно-міцелярних системах КПАР різних типів.

Розроблені НОВІ без екстракційні спектрофотометричні КЭТОДЯХЛ зазначення катіонних ПАР різної гідрофобності у розчішах індію ідуальних сполук, методика багатокомпонентного аналізу КПАР у юзчинах їх сумішей, методика спектофотометрігшого визначення деяких 51олог1чно-активнях речовин катіонного типу, зокрема алкалоїдів.

Розроблені нові безекстракційні спектрофотометричні методики визначення аніонних та неіонних ПАР у водах.

Розроблені нові псевдооднофазні тзггринетричні методики впзначоп-ія аніонних і катіонних ПАР у водно-міцелярних розчинах неіошпя ТАР з використанням коїтлексу УІ >-ПЧ як Іпдикатору.

Розроблені загальні рекомендації по раціональному використанню годних розчинів КПАР для спектрофотометричного визначення іоипах ПАР

б залежності від властивостей визначаємо! сполуки та характер аналітичного завдання. •

Апробація робота

Матеріали дисертаційної робота доповідались на конференції моло

дих вчених Київського університету (литий !937р. ) та на 1-ому Все

союзному сшаїозіуій "Анализ вод" (Воронеж, 198ар. )

На захист биносяться:

1. Результати дослідження закокомірносізй утворення, аналітичні-властивостей та солюбілізаціі комплексів І-:о(її Н1Ч-КГ1АР у водни: розчинах иеіошшх ПАР.

2. Уніфікований підхід до розробки селективних і чутливих методі:

визначення катіонних ПАР різноі гідрофобкості і органічних сполу: катіонного типу за рахунок регулювання властивостей та концентраці неіоногеноі ПАР-солюбілізатора.

3. Цэтодики безекстракціішого спектрофотометричного визначенн:

катіонних ПАР різноі гідрофобності та органічних сполук катіонно

природи в одно- та багатокомпонентних розчинах з коїшлексої Мо(ЇІМІЧ у водних розчинах неіоногенних ПАР.

4. Методики безекстракційного спектрофотометричного ьизначенн: аніонних та неіонних ПАР у водних розчинах.

5. Методики псевдооднофазного тнтриметричкого визначення іонних ПА] у водно-міцелярному середовиці неіонних ПАР з використанням яі індикатору комплексів Мо(УІ МІЧ.

Публікації. За матеріалами дисертаційноі роботи опубліковано ‘ статті, тези доповідей, одержано 2 авторських свідоцтва на винаходи.

Струїггура та об'єм роботи. Дисертація складається зі вступу, і глав, висновків, переліку літератури, цо цитується (£02 найменуння), та додатків. Робота викладена на 206 сторінка;: машинописного тексту. Включає 20 таблиць і 46 малюнків. В додатки включені акти внровад-гення та копі і авторських свідоцтв на винаходи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ Пераі дві глави присвячені огляду літератури. У периій главі розглянуті можливості фізичних та фізико-хімічних методів визначенні катіонних ПАР в розчинах. Показано, цо чудовими можливостями характеризуються хроматографічні методи визначення, особливо в сполученні з ефективним детектуванням. Однак трудомісткість, складність апаратури, по використовується, і висока вартість аналізів є великою перешкодою до іх иасового використання. Полярографія та флуоріметріі мають близькі можливості. Однак недостатня в ряді випадків селективність 1 чутливість обііегувть іх використання.

і практиці найбільш поширені фотометричні методи визначення КПАР. В і’язку з ціш детально розглянуті саме фотометричні методи. Показа-і, гго в аналітичній практиці найбільш вживані екстракційні методики [значення КПАР з проти Іонами органічних барвників кислотного тішу, останні роки запропоновані також методи визначення КПАР 1 гідро-хЗпих органічних катіонів у вигляді різнолігапднннх комплексів типу юціатів з металохелатами. Детально проаналізовані недоліки відомих тжетричних методик, які полягають в невисокій селективності, не-істатній в ряді випадків чутливості, значній трудомісткості 1 юбхідності застосування токсичних - органічних розчинників в :стракційних варіантах.

Друга глава присвячена розгляду явища сольбілізаці1 1 иогливості >го застосування в аналізі. Розглянуто основні закономірності солю-лізаціі, вплив основних факторів - структури міцел та частинок со-х5і лізату, величини критичної концентраці і мі целоутворення (ККІОта Ш на процеси солюбілізаціі. Наведені способи локалізації солюбілі-іта в міцелярних агрегатах ПАР. Проаналізовані далі по використати) злюбілізаціі аналітичних форм типу М-ОР-органічний катіон (чи КПАР) зи визначенні останніх. Показано, 150 використання солюбілізаціі знводить до покращення метрологічних показників аналітичних кето-ік, дозволяє? досягти внсокоі селективності та чутливості визначень, сцентовано увагу на значному зростанні солюбілізаційної ємкості мі-;л при просторовій відповідності розмірів частинок солюбілізату і злюбі лі затору. Останнє явице має певні аналогіі з селективною екс-закцією ациклічними поліефірннмії сполуками (подандаии). Показано, з раціональне використання селективної солюбілізаціі аналітичних зрм міцелаїаі НПАР моге бути основою для досягнення перспективних іалітичних ефектів для розробки простих методик та підвищення їх сспресності.

В третій главі розглянуті прилади та реагенти, які використані в зботі.

ВИВЧЕННЯ КОМПЛЕКСОУТВОРЕПНЯ В СИСТЕМІ Мо(УІЗ - ПІРОГАЛОЛОВІ®

ЧЕРВОНИЙ- КАТІОННА ПАР У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ

Вивчені закономірності утворення, спектри поглинання, вплив кис-зтності, склад та колоїдні характеристики водних розчинів потрійних ошілексів обраноі нодельноі системи І!о(ї1)-ПЧ-КЛЛР. Ях КПАР були икористані броміди алкілпіридиніів із загальною формулою

ад-спн2п+і]+Вг~з п=4'8..........ш-

Спостерігається батохромний зсув наксинуиа поглинання роз-инів комплексів для КПАР з п>10, пов’язанний з утворенням РЖ Із