Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 15 декабря 2016 г.)

Наука: Химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Балтаева Д.С., Куланова А.Б. СОСТАВ И УСТОЙЧИВОСТЬ АСКОРБАТОВ КОБАЛЬТА(II) // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(11). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/8(11).pdf (дата обращения: 05.06.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СОСТАВ И УСТОЙЧИВОСТЬ АСКОРБАТОВ КОБАЛЬТА(II)

Балтаева Динара Сапарбаевна

студент, ИЕиЭ ОГПУ, г.Оренбург

Куланова Айслу Батыргалеевна

студент, ИЕиЭ ОГПУ, г.Оренбург

Научный руководитель Айсувакова Ольга Павловна

канд. химических наук, старший преподаватель ИЕиЭ ОГПУ, г. Оренбург

Исследование закономерностей образования полиядерных координационных соединений d-металлов с биолигандами в водных растворах – одна из центральных задач химии комплексных соединений и бионеорганической химии. Изучение кислотно-основных и координационных равновесий образования комплексов Сo(II) c аскорбиновой кислотой является важным в плане теоретического моделирования равновесных процессов в многокомпонентных системах, в том числе в живой клетке. Аскорбиновая кислота и ее металлокомплексы находят широкое применение в медицине, сельском хозяйстве, в ветеринарии. Для лечения раковых заболеваний в настоящее время применяются аскорбаты цинка(II) и марганца(II). Аскорбат цинка используется также в качестве биологически активной добавки для взрослых, а вместе с аскорбатами марганца (II) - и в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных [5]. Кроме того, создан поливитаминный комплекс для спортсменов, содержащий аскорбаты калия, магния, хрома, меди, кальция, цинка. Аскорбаты железа используются для профилактики анемии и повышения уровня гемоглобина в крови. Аскорбиновокислые комплексы находят применение в качестве промоторов роста растений.

Кобальт представляет собой типичный пример так называемого «биометалла», причем биологические эффекты соединений кобальта в организме весьма разнообразны. Единственный металлсодержащий витамин В12 по сути представляет собой координационное соединение кобальта. [3]. Таким образом, изучение комплексообразования ионов кобальта(II) с хелатирующими биолигандами представляет собой фундаментальную проблему и является одним из перспективных направлений на стыке неорганической, органической и биологической химии. Однако приводимые в научной литературе данные о комплексах d-металлов с аскорбиновой кислотой неполны и мало систематизированы. Стоит отметить также малое количество сведений по полиядерному комплексообразованию кобальта(II) c выбранным для изучения лигандом. В системе Co(II) – аскорбат структуроопределяющей частицей является аскорбиновая кислота, которая выступает одновременно и в роли хелата, и в роли мостикового соединения. В свете вышеизложенных соображений актуальность исследования реакций комплексообразования Co(II) с аскорбиновой кислотой представляется очевидной.

В качестве объектов исследования в данном исследовании выступали аскорбиновокислые комплексы кобальта(II). Предметом настоящего исследования являлось изучение состава и устойчивости аскорбатов кобальта(II) в водных растворах.

Целью работы являлось описание пролитических и координационных равновесий и выявление закономерностей образования  кобальта(II) в водных растворах.

Изучение равновесий в системах металл - протон – лиганд в водных растворах предполагает измерение какого-либо параметра данной системы, меняющего свое значение при образовании комплексов. Определив значение данного параметра с учетом рН, можно установить состав комплексов, рассчитать константы их образования и определить условия существования подобных частиц. Для решения данной задачи нами использовались рН-метрический и спектрофотометрический методы, а также метод математического моделирования равновесий в системах Mz+ - H+ - L[4,6].

Результаты рН-метрического титрования в системе Co(II) –H2Asc при избытке лиганда приведены на рисунке 1. Для сравнения представлена также кривая титрования для системы Ni(II) - –H2Asc [1].

Рис.1. Результаты рН-метрии в системе Со (II) –аскорбиновая кислота (с(Со(II)) = 0,0010 моль/л; с(H2Asc) = 0,0011 моль/л)

 

Следует заметить сходство кривых в системахNi(II) –аскорбат и Co(II) - аскорбат и это указывает на то, что в этих системах должны образовываться комплексы сходной стехиометрии.

Полученные данные по стехиометрии и устойчивости аскорбатов никеля(II) при соотношении M:L1:1 был принят нами за основу при математическом описании матриц равновесий в системе Co(II) –аскорбиновая кислота для мольного соотношения металла и лиганда 1:1.При моделировании равновесий в системе Со2+-H2Asc были константы гидролиза катионов кобальта (II): рКг1 = 11,2; рКг2 = 6,0 [2].

Моделирование равновесий реакций комплексообразования показало, что с аскорбиновой кислотой комплексы состава 1:1:0,2:2:3, 2:2:6, 2:2:7([M(H2Asc)]2+, [M2(HAsc)Asc]+, [M(OH)2Asc2]2-, [M(OH)3Asc2]3-) образует как никель, так и кобальт. В системе Со2+-H2Asc обнаружена также биядерная частица 2:2:3([Со2(OH)Asc2]-, которая в растворах солей никеля(II) не образуется. Для всех обнаруженных комплексов на основании данных рН-метрии были рассчитаны константы равновесия образования, приведенные в таблице 1 (R – доля отклонения теоретических значений ñ от экспериментальных – не превышает 3,5%).

Таблица 1.

Состав и устойчивость аскорбатов кобальта (II)

Комплекс

Стехиометрическая матрица

lgK*

pH

max

αmax, %

Со2+

H2Asc

H+

1

[CoH2Asc]2+

1

1

0

2,93

3,58

32,89

2

[Co2(HAsc)Asc]+

2

2

3

-5,82

8,02

62,24

3

[Co2(OH)Asc2]-

2

2

5

-22,94

8,63

29,30

4

[Co2(OH)2Asc2]2-

2

2

6

-31,77

8,93

25,63

5

[Co2(OH)3Asc2]3-

2

2

7

-40,55

9,72

66,28

*Ошибка определения констант, приведенных в таблице 1, не превышает 0,3 логарифмические единицы.

 

Нами был произведен расчёт констант устойчивости комплексов, исходя из равновесных констант, приведенных в таблице 1. Для форм [CoH2Asc]2+, [Co2(HAsc)Asc]+, [Co2(OH)Asc2]2-, [Co2(OH)2Asc2]2-, [Co2(OH)3Asc2]3- lgβ соответственно составляют  2,93; 12,60; 19,82; 24,98; 30,20.

Полученные значения констант равновесия были использованы для анализа областей существования комплексов в системе Со2+ - H2Asc.

Так же, как и в случае Ni - H2Asc катионная форма 1:1:0 ([Co(H2Asc)]2+) образуется в кислой области (рН < 4,5), однако вклад данной формы не превышает 30%. Широкая область рН 4,5 - 7,5 описывается однозарядным анионом аскорбиновой кислоты, а комплексных форм в данной области нами не идентифицировано. Лишь в слабокислой среде (рН 6,5) доля накопления биядерного комплекса 2:2:3[Co2(HAsc)Asc]+ становиться значимой, достигая в слабощелочной области показателя в 50%. Дальнейший рост рН приводит к тому, что комплекс состава 2:2:3 отщепляет протоны, переходя в формы состава 2:2:3 - 2:2:7, существующие в области рН 8,3 – 10,4. В щелочной среде существенную роль играют процессы гидролиза. Так, при рН 9,5 доля гидроксоформы [Co(OH)3]-достигает 20%.

Схема комплексообразования в системе Со (II) –аскорбиновая кислота 1:1, построенная на основании результатов рН-метрического титрования, представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема комплексообразования в системе Со (II) –аскорбиновая кислота

 

Для моноаскорбатов кобальта(II) состава [M(H2Asc)]2+ или аскорбатов [M2(HAsc)Asc]+, [M(OH)2Asc2]2-, [M(OH)3Asc2]3-, образующихся в рассматриваемых системах в одинаковых экспериментальных условиях, наблюдаются закономерности в изменении логарифмов констант образования при изменении суммы двух первых потенциалов ионизации (рис. 3).

Рис. 3. Зависимости логарифмов констант устойчивости аскорбатов от суммы двух первых потенциалов ионизации ионов никеля(II) и кобальта(II): 1 - [M(H2Asc)]2+, 2 – M(OH)+, 3 - [M2(HAsc)Asc]+,4 - [M(OH)2Asc2]2-, 5 - [M(OH)3Asc2]3-

 

Константы образования комплексов никеля и кобальта увеличиваются пропорционально уменьшению суммы потенциалов ионизации. Подобную корреляцию можно выявить и с гидролитическими свойствами исследованных ионов (рКг1 (Ni2+) = 10,64 - 10,82; рКг1 (Со2+) = 11,20 - 12,20). Выявленные линейные корреляции могут быть использованы при прогнозировании устойчивости комплексов Co(II).

 

Список литературы:

  1. Айсувакова, О.П. Никель(II) и L-аскорбиновая кислота: образование комплексных форм металла в водных растворах / О.П. Айсувакова, А.С. Алеева / Иновационные процессы в области естественнонаучного и социально-гуманитарного образования. Третья международная научно-практическая конференция. Оренбург, 17-18 марта 2016 г.: сб. статей / Мин-во образования и науки Рос. Федерации, ФГБОУ ВПО «Оренб. гос. пед. ун-т». – Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2016. – С. 6-9.
  2. Альберт А., Сержант Е. Константы ионизации кислот и оснований. М.: Химия, 1964. 179 с.
  3. Аналитическая химия: Проблемы и подходы: пер. с англ. / Под.ред. Р. Кельнера, Ж.-М. Мерме, М. Отто, Г. М. Виднера. – М.: Мир: ООО «Издательство АСТ». – 2004. – Т. 1. -608 с.
  4. Васильев, В.П. Аналитическая химия: учеб.для высших учеб. Заведений/В.П. Васильев- М.:Высшая школа, 1995.- 320с
  5. Кадырова Р. Г., Кабиров Г. Ф., Муллахметов Р. Р. Изучение реакции комплексообразования аскорбиновой кислоты с ионами цинка и меди (II) //Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. НЭ Баумана. – 2015. – №. 222 (2).
  6. Коростелев, П.П. Фотометрический и комплексонометрический анализ в металлургии / П.П. Коростелев. - М.: Металлургия, 1984. - 272 с.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом