ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВРЕМЕНИ ЭКСТРАКЦИИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИНТЕЗА КОЛЛОИДОВ ОКСИДА МЕДИ (I)

EFFECT OF TEMPERATURE AND EXTRACTION TIME ON THE EFFECTIVENESS OF COPPER (I) OXIDE COLLOID SYNTHESIS

Demina Angelina Evgenievna

Bachelor Student, Department of Chemistry, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,

 Russia, Tula

Gerasimova Sofya Pavlovna

Bachelor Student, Department of Chemistry, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,

Russia, Tula

Nikishina Maria Borisovna

PhD in Chemistry, Associate Professor, Department of Chemistry, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,

 Russia, Tula

Ivanova Evgeniya Vladimirovna

PhD in Chemistry, Associate Professor, Department of Chemistry, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,

 Russia, Tula

Atroschenko Yuri Mikhailovich

Doctor of Chemistry, Professor, Department of Chemistry, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,

Russia, Tula

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты изучения влияния температурно-временных режимов водной экстракции листьев крапивы двудомной и степени его разбавления на эффективность синтеза коллоидного оксида меди (I).

ABSTRACT

The paper presents the results of a study of the influence of temperature-time regimes of aqueous extraction of stinging nettle leaves and the degree of its dilution on the efficiency of the synthesis of colloidal copper (I) oxide.

Ключевые слова: «зеленый» синтез, коллоидные частицы оксида меди (I), экстракция, крапива двудомная, Urticadioica, оптическая плотность, УФ-видимая спектроскопия.

Keywords: green synthesis, copper(I) oxide colloidal particles, extraction, stinging nettle, Urticadioica, optical density, UV-visible spectroscopy.

«Зеленый» синтез на основе экстрактов крапивы двудомной (Urticadioica) является перспективным методом получения коллоидного оксида меди (I) [1]. Варьирование термических параметров экстракции растительного сырья способно влиять на деструкцию восстанавливающих компонентов и определять кинетику формирования и стабильность получаемых коллоидных частиц [2]. Данная работа посвящена исследованию влияния температурно-временных параметров экстракции листьев Urticadioica и степени их разбавления на оптическую плотность синтезированных дисперсных систем оксида меди (I) [4].

Водную экстракцию проводили в четырех параллельных температурно-временных режимах: 100ºС, 6 часов с обратным холодильником; 70ºС, 6 часов; 70ºС, 24 часа; 25ºС, 24 часа. Для этого измельченное растительное сырье массой 50 грамм заливали 450 мл дистиллированной воды. Полученные экстракты фильтровали через бумажные фильтры, после чего центрифугировали [5]. Очищенные водные экстракты принимали за исходные концентрированные растворы (1:0). Путем разбавления были получены рабочие растворы экстрактов крапивы в соотношениях 1:10, 1:100 и 1:1000.

Для синтеза коллоидов равные объемы 0,001 моль/л водного раствора Cu(NO₃)₂ и соответствующего экстракта смешивали в соотношении 1:1. Полученную реакционную среду подвергали перемешиванию на магнитной на мешалке в течение 10 минут, после чего нагревали до температуры 60 °C на протяжении 2 часов [3].

Анализ интенсивности коллоидообразования в синтезированных системах осуществляли в видимой области спектра с помощью прибора СФ-2000 во всем рабочем диапазоне длин непосредственно в момент смешения соли и экстракта и через 24 часа после начала коллоидообразования. Сводные данные анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Динамика изменения спектрофотометрических показателей (λ = 500 нм) реакционных сред

Результаты, представленные в таблице, доказывают обратную зависимость эффективности синтеза коллоидов оксида меди (I) от степени разведения растительного экстракта. Максимальный выход наночастиц регистрируется в концентрированных растительных экстрактах крапивы (1:0), тогда как разбавление 1:1000 полностью блокирует реакцию жидкофазного восстановления вследствие стехиометрического дефицита электронов.

Пролонгированный характер процесса коллоидообразования подтверждается ростом оптической плотности систем (D₂> D₁) через 24 часа после начала коллоидообразования для всех параметров эксперимента, что указывает на незавершенность восстановительных процессов в ходе перемешивания реакционной смеси на магнитной мешалке в течение 10 минут.

В серии умеренных температурных режимов (70 °C/6 ч) при промежуточном разбавлении 1:100 обнаружена деструкция агрегативной устойчивости коллоидов во времени (падение оптической плотности с 0,048 до 0,024), обусловленная укрупнением частиц за счет слипания друг с другом.

Экспериментально определен оптимальный температурно-временной режим экстракции листьев Urticadioica- низкотемпературная суточная мацерация (25 °C/24 ч), обеспечивающая пиковую оптическую плотность золя (D₂ = 3,155) за счет полного сохранения молекулярной структуры нативных термолабильных полифенолов-восстановителей.

Таким образом, в работе обосновано влияние температурных режимов водной экстракции Urticadioica на эффективность процесса восстановления ионов меди  их коллоидообразования. Увеличение нагрева до 100 °C снижает концентрацию получаемого коллоидного оксида меди (I) более чем в два раза. Выявленные закономерности позволяют использовать метод направленного разведения экстрактов для регуляции скорости зарождения частиц и оптической плотности золей.

Список литературы:

1. Панкратов, Д. А. «Зеленый» синтез наночастиц металлов / Д. А. Панкратов, Ю. А. Шаблин // Журнал неорганической химии. – 2021. – Т. 66, № 8. – С. 1043–1058.
2. Салазкин, Н. С. Влияние параметров экстракции фитосырья на термолабильность восстанавливающих агентов / Н. С. Салазкин, С. Д. Хижняк // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. – 2026. – № 1. – С. 43–58.
3. Alshatwi, A. A. Biomimetic Synthesis of Metallic Oxide Nanoparticles Using Ethyl Acetate Extract of Urticadioica Leaves / A. A. Alshatwi, J. Santhanam // Microorganisms. – 2022. – Vol. 10, № 4. – Art. 789.
4. Jyoti, K. Green Synthesis of Copper Oxide Nanoparticles Using Urtica dioica Leaf Extract / K. Jyoti, A. Singh // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. – 2016. – Vol. 9, № 1. – P. 105–112.
5. Харитонов, Ю. Я. Аналитическая химия. Аналитика и сепарация жидких фаз растительных биосистем / Ю. Я. Харитонов. – М. : Высшая школа, 2021. – 320 с.