Pages Navigation Menu

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ПИ № ФС 77 - 51217

Страницы: 42-43 Выпуск: 5 (5) () Искать в Google Scholar
Цитировать

Цитировать

Электронная ссылка | Печатная ссылка

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.
Петрова Ю. С. КОНСТАНТЫ УСТОЙЧИВОСТИ КОМПЛЕКСОВ СУЛЬФОЭТИЛИРОВАННОГО ХИТОЗАНА С ИОНАМИ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ / Ю. С. Петрова, Л. К. Неудачина // Международный научно-исследовательский журнал. — 2012. — №5 (5). — С. 42—43. — URL: http://research-journal.org/chemistry/konstanty-ustojchivosti-kompleksov-sulfoetilirovannogo-xitozana-s-ionami-shhelochnozemelnyx-i-perexodnyx-metallov/ (дата обращения: 28.05.2017. ).
Петрова Ю. С. КОНСТАНТЫ УСТОЙЧИВОСТИ КОМПЛЕКСОВ СУЛЬФОЭТИЛИРОВАННОГО ХИТОЗАНА С ИОНАМИ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ / Ю. С. Петрова, Л. К. Неудачина // Международный научно-исследовательский журнал. — 2012. — №5 (5). — С. 42—43.

Импортировать


КОНСТАНТЫ УСТОЙЧИВОСТИ КОМПЛЕКСОВ СУЛЬФОЭТИЛИРОВАННОГО ХИТОЗАНА С ИОНАМИ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Петрова Ю.С.

Аспирант, кафедра аналитической химии, Институт естественных наук, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Неудачина Л.К.

Кандидат химических наук, кафедра аналитической химии, Институт естественных наук, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

КОНСТАНТЫ УСТОЙЧИВОСТИ КОМПЛЕКСОВ СУЛЬФОЭТИЛИРОВАННОГО ХИТОЗАНА С ИОНАМИ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Аннотация

Настоящая работа посвящена изучению протолитических и комплексообразующих свойств нового бифункционального полимера – N-2-сульфоэтилхитозана. Определены значения констант устойчивости исследуемого полимера с ионами щелочноземельных и переходных металлов

Ключевые слова: N-2-сульфоэтилхитозан, потенциометрическое титрование, константы устойчивости.

Keywords: N-2-sulfoethylchitosan, potentiometric titration, stability constants.

Хитозан – линейный полисахарид, получаемый путем дезацетилирования хитина. Строение хитозана практически идентично строению целлюлозы, однако вместо гидроксильной группы у второго атома углерода пиранозного цикла он содержит аминогруппу, что обуславливает его комплексообразующие свойства по отношению к ионам металлов [1]. Наличие большого количества амино- и гидроксильных групп в составе хитозана в сочетании с высокой реакционной способностью создает широкие возможности для его модифицирования. Последующая сшивка функционализированных хитозанов позволяет получить сорбенты для разделения и концентрирования ионов металлов.

Перспективным видом функционализирования хитозана является его сульфоэтилирование. Предположительно, модифицирование хитозана сульфоэтильными группами приводит к увеличению емкости полимера (за счет образования структуры ионообменной смолы) и селективности комплексообразования (за счет появления возможности формирования хелатных комплексов). Настоящая работа посвящена исследованию кислотно-основных и комплексообразующих свойств сульфоэтилированного хитозана (СЭХ) со степенью замещения (СЗ) атомов водорода аминогруппы 0.3 с целью оценки перспектив его применения в качестве прекурсора для синтеза комплексообразующих сорбентов.

Синтез и идентификация исследуемого соединения описаны ранее [2]. Полимер со степенью модифицирования 0.3 получен методом полимераналогичных превращений в виде натриевой соли N-2-сульфоэтилхитозана. Состав и строение образца подтверждены методами элементного анализа и 1Н ЯМР-спектроскопии.

Исследование кислотно-основных свойств N-2-сульфоэтилхитозана с СЗ 0.3 проводили методом потенциометрического титрования растворов полимера в инертной атмосфере азота при ионной силе m 0.1 моль/дм3 KCl и 20±1°С, используя иономер И-160МИ, оснащенный стеклянным комбинированным электродом ЭСК-10601/7. Иономер калибровали по стандартным буферным растворам. В качестве титранта использовали 0.1 моль/дм3 раствор хлороводородной кислоты. Расчет значений показателей констант кислотной диссоциации функционально-аналитических групп (ФАГ) полимера проводили с использованием модифицированного уравнения Гендерсона-Гассельбаха [3].

Для оценки констант устойчивости исследуемого полимера с ионами металлов к раствору объемом 50.0 дм3, содержащему 0.0200 г N-2-сульфоэтилхитозана прибавляли количество раствора хлороводородной кислоты, эквивалентное общему количеству сульфо- и аминогрупп полимера. Ионную силу поддерживали равной 0.1 моль/дм3 KCl (KNO3). Исходя из предположения о возможности образования комплексов ионов металлов с функциональными группами полимеров состава 2:1 (ФАГ:ион металла), к полученному таким образом раствору добавляли 0.1 моль/дм3 раствор соли металла в количестве, в 2 раза меньшем, чем общее количество аминогрупп полимера. В качестве титранта использовали свободный от карбонатов раствор гидроксида калия. Для каждой серии растворов снимали не менее трех кривых титрования.

Для определения показателей констант устойчивости комплексов ФАГ N-2-сульфоэтилхитозана с ионами металлов состава 1:1 и 1:2 (b1 и b2 соответственно) метод Кальвина и Мельхиора. Данный метод описан в литературе применительно к комплексам ионов металлов как с мономерными [4], так и с полимерными [5] лигандами, и отличается экспрессностью и простотой.

На рис. 1.1 приведена кривая титрования СЭХ с СЗ 0.3, функциональные группы которого полностью протонированы, раствором гидроксида калия. Как видно из представленной зависимости, сульфо- и аминогруппы в составе полимера нельзя оттитровать раздельно. Аналогичная ситуация наблюдается при титровании исследуемого модифицированного хитозана раствором хлороводородной кислоты. В литературе [3] также отмечается, что идентификация кривых титрования полиамфолитов в протонированной и щелочной формах в большинстве случаев затруднена. Это связано с появлением положительных или отрицательных зарядов по цепи полимера, что весьма сильно изменяет константы кислотно-основной диссоциации ФАГ амфолита. Поэтому нами по уравнению Гендерсона-Гассельбаха [3] определен показатель кажущейся константы диссоциации ФАГ исследуемого полимера, отражающий совместное кислотно-основное поведение сульфо- и аминогрупп. Полученное значение составило 6.06.

Кривые рН-метрического титрования раствора СЭХ с СЗ 0.3 в отсутствии и присутствии ионов металлов. (m = 0.1 моль/дм3, KCl (KNO3), t=20±1°С)

Рис. 1.1. Кривые рН-метрического титрования раствора СЭХ с СЗ 0.3 в отсутствии и присутствии ионов металлов. (m = 0.1 моль/дм3, KCl (KNO3), t=20±1°С).

Исследование комплексообразующих свойств модифицированного хитозана проводили методом потенциометрического титрования. На рис. 1.1 в качестве примера приведены кривые потенциометрического титрования раствора СЭХ с СЗ 0.3, а также его комплексов с ионами серебра (I), меди (II), цинка (II), кобальта (II), никеля (II) и марганца (II). Значения констант устойчивости комплексов исследуемого полимера с ионами металлов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Константы устойчивости комплексов ионов металлов с N-2-сульфоэтилхитозаном с СЗ 0.3 (m = 0.1 моль/дм3, KCl (KNO3), t=20±1°С).

Ион металла

Ag(I)

Cu(II)

Zn(II)

Ni(II)

Co(II)

Mn(II)

Cd(II)

Pb(II)

lgb1

3.9

3.8

2.9

2.5

2.2

1.9

2.6

2.9

lgb2

7.2

7.2

Установлено, что исследуемый хитозан не образует комплексных соединений с ионами щелочноземельных металлов, поскольку кривые титрования полимеров в отсутствии и в присутствии кальция (II), магния (II), бария (II) и стронция (II) совпадают. Наибольшей устойчивостью обладают комплексы исследуемых модифицированных полимеров с ионами меди (II) и серебра (I). Из рис. 1.1 и данных табл. 1 видно, что по устойчивости комплексов с N-2-сульфоэтилхитозаном ионы переходных металлов можно расположить в следующей последовательности: Mn(II)<Co(II)<Ni(II)<Cu(II)>Zn(II), что соответствует ряду Ирвинга-Вильямса [13].

Таким образом, исследуемый модифицированный хитозан является перспективными прекурсором для синтеза сорбентов, селективных по отношению к меди (II) и серебру (I).

Работа выполнена при поддержке конкурса на проведение научных исследований аспирантами, молодыми учеными и кандидатами наук УрФУ.

Литература

1. Пестов А.В., Ятлук Ю.Г. Карбоксиалкилированные производные хитина и хитозана. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 102 с.

2. Петрова Ю.С., Пестов А.В., Неудачина Л.К. Сорбционные свойства сшитых сульфоэтилированных хитозанов в аммиачно-ацетатном буферные растворе // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте ‘2012». Одесса, 2012. Вып. 2. Т. 9. С. 64-67.

3. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты (комплекситы). М.: Химия, 1980. 336 с.

4. Инцеди Я. Применение комплексов в аналитической химии. М.: Мир, 1979. 376 с.

5. Acar N., Tulun T. // Eur. Polym. J. 2001. V. 37. № 8. P. 1599.

Опубликовать статью

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.