ИССЛЕДОВАНИЕ  ХИМИЗМА  КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ  ФТАЛЕКСОНА  SA  С  ИОНАМИ  НЕОДИМА

Карибьянц  Милита  Андрониковна

доцент,  канд.  хим.  наук,  профессор  кафедры  неорганической  и  биоорганической  химии,  Астраханский  Государственный  Университет,  Естественный  Институт,  химический  факультет,  РФ,  г.  Астрахань

Мажитова  Марина  Владимировна

доцент,  д-р  биол.  наук,  Россия,  заведующий  кафедрой  химии  фармацевтического  факультета,  Астраханский  Государственный  Медицинский  Университет,  РФ,  г.  Астрахань

E -mail: 

Микаилова  Венера  Шахин  Кызы

магистрант  2  года  обучения,  Астраханский  Государственный  Университет  Естественный  Институт,  РФ,  г.  Астрахань

E -mail: 

Кинжиева  Эльвина  Нуритдиновна

магистрант  1  года  обучения,  Астраханский  Государственный  Университет  Естественный  Институт,  РФ,  г.  Астрахань

E -mail: 

Есеева  Жанаргуль  Галижановна

магистрант  1  года  обучения,  Астраханский  Государственный  Университет  Естественный  Институт,  РФ,  г.  Астрахань

E -mail:  pupsik30rus@mail.ru

Жукова  Екатерина  Сергеевна

магистрант  1  года  обучения,  Астраханский  Государственный  Университет  Естественный  Институт,  РФ,  г.  Астрахань

E-mail: 

INVESTIGATION  OF  A  COMPLEX  FORMATION  CHEMISM  OF  FTALEKSON  SA  WITH  NEODYMIUM  IONS

Karibyants  Milita

assistant  professor,  Candidate  of  Chemical  Sciences,  Professor  of  the  Department  of  inorganic  and  bioorganic  chemistry ,  Astrakhan  State  University,  Institute  of  Natural,  chemistry  faculty,  Russia,  Astrakhan

Mazhitova  Marina

assistant  professor,  Doctor  of  Biological  Sciences,  Russia,   Head  of  the  department  of  pharmaceutical  chemistry  faculty,  Astrakhan  State  Medical  University,  Russia,  Astrakhan

Mikailova  Venera

magister  of  2nd  years  of  study  Astrakhan  State  University  Institute  of  Natural,  Russia,  Astrakhan

Kinzhieva   Elvina

magister  of  1st  year  of  study  Astrakhan  State  University  Institute  of  Natural,  Russia,  Astrakhan

Eseeva  Zhanargul

magister  of  1st  year  of  study  Astrakhan  State  University  Institute  of  Natural,  Russia,  Astrakhan

Zhukova  Ekaterina

magister  of  1st  year  of  study  Astrakhan  State  University  Institute  of  Natural,  Russia,  Astrakhan

АННОТАЦИЯ

Исследовано  комплексообразование  ионов  неодима  с  органическим  реагентом  фталексоном  SA.  Получены  спектры  светопоглощения  реагента  и  его  же  в  присутствии  ионов  неодима  в  широком  диапазоне  кислотности  среды.  Комплекс  идентифицирован  при  рН  5.  Образование  его  сопровождается  батохромным  эффектом.  Установлены  максимум  светопоглощения,  простейшее  соотношение  компонентов  реакции.  Рассчитан  молярный  коэффициент  светопоглощения.  Представлена  структура  комплекса,  установлена  форма  металла  и  реагента,  вступающих  в  реакцию,  число  выделяющихся  протонов.  Приведено  уравнение  реакции  комплексообразования.

ABSTRACT

The  complex  formation  of  neodymium  ions  with  organic  reagent  ftalekson  SA  was  investigated.  Ranges  of  reagent  light  absorption  and  its  complex  in  the  neodymium  ions  presence  in  the  wide  range  of  acidity  of  the  environment  have  been  received.  The  complex  was  identified  at  рН  5.  Its  formation  is  followed  by  batochrom  effect.  The  light  absorption  maximum,  the  simplest  ratio  of  reaction  components  were  established.  The  molar  coefficient  of  light  absorption  was  calculated.  The  structure  of  the  complex  has  been  presented,  the  form  of  reacting  metal  and  reagent,  number  of  the  allocated  protons  were  established.  The  equation  of  a  complex  formation  reaction  was  given.

Ключевые  слова:   неодим;  фталексон  SA;  комплексообразование;  спектрофотометрия.

Keywords:   neodymium;  ftalekson  SA;  complex  formation;  spectrophotometry.

Все  более  расширяющаяся  область  применения  неодима  и  других  редкоземельных  элементов  в  современной  науке  и  технологии  определяет  актуальность  разработки  простых,  доступных  и  точных  методов  их  определения  в  различных  материалах.  Основной  целью  работы  было  детальное  исследование  комплексообразования  ионов  неодима  с  одним  из  наиболее  интересных  реагентов,  относящихся  к  классу  трифенилметановых  красителей  фталексоном  SA  (ФTSA)  с  целью  дальнейшей  разработки  методики  определения  микрограммовых  количеств  этого  элемента  по  реакции  с  ФTSA. 

В  работе  использовали  раствор  реагента  (10^-3  М),  приготовленный  по  точной  навеске  препарата  с  учетом  влажности,  стабилизированный  несколькими  кристаллами  HgI₂.  Раствор  соли  (10^-2  М)  неодима  (III)  готовили  из  препарата  Nd(NO₃)₃  марки  «х.ч.»  и  доводили  до  рабочей  концентрации  2∙10^-4  М.  Для  создания  необходимой  кислотности  среды  использовали  аммиачно-ацетатные  и  солянокисло-ацетатные  буферные  смеси.  рН  в  готовых  аналитических  системах  контролировали  на  лабораторном  иономере  —  И-130.  Все  растворы  готовились  на  бидистилляте.  Фотометрирование  проводили  на  спектрофотометре  ПЭ-5400в  в  кюветах  с  расстоянием  между  светопропускающими  гранями  l  =1  см.  Все  опыты  проводились  не  менее  чем  в  трех  повторах. 

С  целью  идентификации  возникающих  в  системе  ФТSA  —  Nd  комплексных  соединений  были  получены  абсорбционные  кривые  красителя  и  его  же  в  присутствии  ионов  Nd  в  широком  диапазоне  кислотности  среды  и  при  различных  соотношениях  ионов  металла  и  реагента  (рис.  1).

Рисунок  1.  Спектры  светопоглощения  ФТSA   и  системы  ФТSA  —  неодим(III)  при  рН  5

Анализ  абсорбционных  кривых  показал,  что  комплексообразование  ионов  неодима  (III)  с  ФТSA  наблюдается  при  рН  5  и  сопровождается  значительным  батохромным  эффектом.  Основные  спектрофотометрические  характеристики  комплексов  ионов  неодима  с  ФTSA  приведены  в  табл.  1.

Таблица  1.

Основные  спектрофотометрические  характеристики  комплекса  неодима  с  ФТSA

Молярный  коэффициент  светопоглощения  устанавливали  по  методу  Н.П.  Комаря  [1].  Согласно  спектрофотометрическим  характеристикам,  полоса  поглощения  комплекса  находится  в  длинноволновой  области  видимой  части  спектра  и  почти  совпадает  с  таковой  крайне  поляризованной  формой  реагента.  Это  дает  основание  полагать,  что  еще  негидролизованные  при  pH  5  трехзарядные  ионы  неодима  координируют  молекулы  красителя,  замещают  ионы  водорода  окси-группы  бензольного  кольца  с  образованием  шестичленного  цикла  с  участием  сильно-основного  третичного  азота  иминодиацетатной  группировки.  При  этом  второе  кольцо  преобразуется  в  хиноид.  Таким  образом  батохромный  эффект  является  следствием  поляризации  реагента  в  момент  комплексообразования.  Учитывая  сказанное,  а  также  простейшее  соотношение  компонентов  в  составе  образующегося  соединения,  предполагаемую  структуру  координационного  узла  можно  представить  в  виде: 

Для  уточнения  химизма  реакции  использовали  метод  В.А.  Назаренко  [4].  Образование  комплекса  наблюдается  в  слабо-кислых  средах.  Согласно  литературным  данным  о  состоянии  неодима  [3]  и  реагента  (рК_дисс)  [2],  наиболее  вероятно,  что  комплексообразователь  находится  в  форме  негидролизованного  трехзарядного  катиона,  а  краситель  в  виде  пятизарядного  отрицательного  аниона,  то  есть  уже  диссоциирован  по  пяти  иминодиацетатным  группировкам,  не  входящим  в  π-электронную  систему  реагента.  Тогда  уравнение  реакции  неодима  с  ФТSA  можно  записать  в  виде  схемы:  Н₄R^5-  +  Nd³⁺  ↔  NdH_4-nR^5-(n+3)  +  nH⁺  откуда, 

,

где:    —  равновесная  концентрация  лиганда; 

  —  равновесная  концентрация  ионов  неодима;

  ;          ;          

где:    —  равновесная  концентрация  комплексных  частиц; 

  –  общая  концентрация  ионов  металла; 

  —  равновесная  концентрация  комплекса, 

А  —  оптическая  плотность, 

—  общая  концентрация  реагента.

Обозначив  через  В  отношение  произведения  равновесных  концентраций  неодима  и  реагента  к  равновесной  концентрации  комплекса,  т.  е.

,  получим  [B]  =  f[H⁺],  а  –lgB  должен  быть  линейной  функцией  рН  (-lgB  =  f(pH)).

Спектрофотометрические  характеристики  комплекса  и  результаты  расчетов,  связанных  с  установлением  химизма  его  образования,  позволяют  подтвердить  строение  координационного  узла,  а  также  формы  металла  и  реагента,  вступающих  в  реакцию.  Согласно  работе  Черкесова  А.И.  и  Рыжова  В.Н.  [4]  такой  структуры  комплексы  фталексонов  и  ионами  многовалентных  металлов  обуславливают  их  прочность  и  высокую  контрастность  реакции.

Рисунок  2.  Влияние  Н⁺  на  комплексообразование  неодима  с  ФТS А

Данные  и  результаты  расчета,  проведенного  по  выше  представленным  формулам,  подтвердили  предполагаемую  схему  образования  комплекса  (рис.  2);  число  отщепляемых  протонов  (tgφ=n)  равно  2.  Значение  рК_нест  комплекса  вычисляли  по  уравнению: 

n  =  2;  рК_{нест.  ср}  =  10,55;  β_ср  =  3,55∙10¹⁰  .

Уточненное  уравнение  реакции  взаимодействия  Nd  c  ФТSA  при  рН  5

Nd³⁺  +  H₄R^5-  ↔  NdH₂R^4-  +  2H⁺

Таким  образом,  предложенная  схема  комплексообразования  отражает  состояние  равновесий  в  системе  Nd-ФTSA  при  рН  5.  Высокая  контрастность  исследованной  реакции  является  предпосылкой  для  разработки  методики  спектрофотометрического  определения  микрограммовых  количеств  неодима  с  применением  в  качестве  органического  реагента  ФTSA.

Список  литературы:

1.Комарь  Н.П.  Определение  коэффициента  молярного  погашения  и  констант  равновесия  окрашенных  соединений  //  Ученые  записки,  Т.  37  Труды  НИИ  Химии  Харьковского  госуниверситета,  1957.  —  с.  8.

2.Карибьянц  М.А.,  Ашмарина  Н.А.,  Дидковская  А.В.  Изучение  комплексообразования  ионорв  скандия  с  фталксоном  SA  //  Журнал  естественные  науки.  Журнал  фундаментальных  и  прикладных  исследований.  —  2003.  —  №  6.  —  с.  134—142.

3.Лидин  Р.А.,  Молочко  В.А.,  Андреева  Л.Л.  Константы  неорганических  веществ:  справочник;  под  ред.  Р.А.  Лидина.  2-е  издание,  перераб.  и  доп.  М.,  «Дрофа»,  2006  г.,  —  с.  685.

4.Назаренко  В.А.  Установление  химизма  взаимодействия  ионов  многовалентных  металлов  с  органическими  реагентами  //  Органические  реагенты  в  анализе.  Труды  комиссии  по  аналитической  химии.  —  1969.  —  выпуск  16,  —  с.  3—15.

5.Черкесов  А.И.,  Рыжов  А.Н.  Расчет  электронной  структуры  комплексов  галлия  с  фталексонами  //  Фталексоны.  Саратов.  1970.  —  с.  67—73.