Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXVI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 03 августа 2017 г.)

Наука: Химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Куланова А.Б., Балтаева Д.С. КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ГЛИЦИНА С ИОНАМИ КОБАЛЬТА(II) // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XXVI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 15(26). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/15(26).pdf (дата обращения: 23.02.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ГЛИЦИНА С ИОНАМИ КОБАЛЬТА(II)

Куланова Айслу Батыргалеевна

студент, ИЕиЭ ОГПУ,

РФ,  г.Оренбург

Балтаева Динара Сапарбаевна

студент, ИЕиЭ ОГПУ,

РФ,  г.Оренбург

Научный руководитель Айсувакова Ольга Павловна

канд. хим. наук, ст. преподаватель  ИЕиЭ ОГПУ,

РФ, г. Оренбург

В последние десятилетия интерес возрос научного сообщества к аминокислотам как к полидентатным лигандам, которые способны к образованию в реакционной смеси комплексов различного состава и степени протонизации. Такие комплексы представляют интерес, как с теоретической, так и с практической точек зрения, например, как возможные антидоты или фармацевтические препараты. В настоящей работе изучено состояние ионов кобальта(II) в растворах биолиганда – α-аминоуксусной кислоты. Сведения о комплексных соединениях этого лиганда со многими ионами металлов в большинстве случаев известны и содержаться в различных справочниках и базы данных. Однако на практике часто используются сочетания различных комплексообразователей, обладающих помимо комплексообразующей способности к другим важными характеристиками, такими как растворимость, способность к гидролизу и окислителям и др.[6]

Кобальт является одним из самых распространённых металлов, широко используемых на практике. Системы с одновременным присутствием данных металлов, комплексонов встречаться в теплоэнергетике при удалении продуктов коррозии и солей жесткости с поверхности оборудования, в нефте- и газовой промышленности при обработке скважин, в машиностроении при нанесении гальванических покрытий и в других процессах.

Имеющиеся литературные данные о комплексных соединениях кобальта (II) по ряду лигандов не полны и противоречивы как в отношении состава, так и в отношении значений констант устойчивости комплексов.

В связи с вышесказанным, изучение комплексообразования глицина с ионами кобальта представляется актуальной проблемой. Поэтому в качестве объектов исследования в данной работе были выбраны комплексы глицина с кобальтом, а в качестве предмета – равновесия в водных растворах комплексов глицина с ионами выбранного  металла.

Целью данной работы является изучение комплексообразования глицина с ионами кобальта.

Объектом настоящего исследования являлись глицинаты кобальта (II); предметом – состав, устойчивость и области существования данных соединений.

Изучая равновесие в системах металл - протон – лиганд в водных растворах предполагает измерение какого-либо параметра данной системы, меняющего свое значение при образовании комплексов. Чтобы установить состав комплексов, рассчитать константы их образования и определить условия существования подобных частиц нужно определить значение данного параметра с учетом рН. Для решения данной задачи нами использовались рН-метрический и спектрофотометрический методы, а также метод математического моделирования равновесий в системах Mz+ - H+ - L[3].

Работа выполнена на базе кафедры химии и методики преподавания химии Оренбургского государственного педагогического университета.

Результаты потенциометрических исследований системы Co(II) – глицин представлены на рисунке 1. Для сравнения приведена также кривая, полученная в процессе титрования щелочью водного раствора глицина, содержащего ионы Ni(II)[1,2].

 

Рисунок 1. Кривые титрования систем Co(II) – глицин (1) и Ni(II) – глицин (2)

 

Математическая обработка зависимости функции образования комплексов от рН позволила рассчитать долевое содержание частиц в зависимости от кислотности среды[5,8].

В области 7,5 < рН < 8,5 образуется протонированный биядерный комплекс состава [2:2:0] [Co2(HGly)2]4+ с наибольшей долей накопления ~ 50%  при рН = 7,55.

 

Рисунок 2. Диаграмма долевого распределения глицинатов кобальта(II) в зависимости от рН (1 –[Co(H2O)6]2+, 2 – H2Gly+, 3 - HGly, 4 – [CoGly]+, 5 - [Co2Gly2]4+, 6 – [Co(HGly)Gly]3+, 7 - [Co2(OH)Gly)2]-, 8 - [Co2(OH)3Gly2]3-)

 

При рН > 8 в заметных количествах начинает формироваться комплексная форма [2:2:1] (α = 40,64%; рНмах = 8,28). Дальнейшее увеличение рН приводит к тому, что биядерный комплекс [2:2:1] распадается с отщеплением трех протонов и биполярного иона +NH3-CH2-COO-, и в растворе в диапазоне 8,5 < pH < 9,5 доминирует монолигандный глицинат [1:1:0] [CoGly]+ (α = 41,1%; рНмах = 8,94). Дальнейший ход реакций комплексообразования связан с формированием частиц состава [2:2:5] и [2:2:7] [Co2(OH)Gly2]- и [Co2(OH)3Gly2]3-, описывающих область рН 9,5 – 10, причем доля накопления последнего комплекса достигает 65,64%. Константы равновесия реакций комплексообразования в системе Co(II) – глицин приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Состав и устойчивость глицинатов кобальта (II)

Комплекс

Матрица стехиометрии

lgK*

pHmax

αmax, %

Co2+

HGly

H+

1

[Co2(HGly)2]4+

2

2

0

20,53

7,55

50,54

2

[Co2(HGly)Gly]3+

2

2

1

12,53

8,28

40,64

3

[CoGly]+

1

1

1

0,41

8,94

42,10

4

[Co2(OH)Gly2]-

2

2

5

-23,23

9,85

50,54

5

[Co2(OH)3Gly2]3-

2

2

7

-44,40

10,60

65,64

* - ошибка определения констант не превышает 0,3 lgK.

 

Константы устойчивости β в логарифмической форме, рассчитанные на основании констант равновесия образования комплексов и первой и второй констант ионизации лиганда составляют: 20,53 для [Co2(HGly)2]4+; 22,31 для [Co2HGlyGly]3+; 10,19 для [CoGly]+; 10,33 для [Co2(ОН)Gly2]-; 17,15 для [Co2(OH)3Gly2]3-

При обсуждении закономерностей изменения устойчивости глицинатов никеля(II) и кобальта(II), следует заметить, что согласно правилу Ирвинга-Уильямса-Яцимирского комплексы никеля должны иметь большую устойчивость, чем соединения кобальта аналогичного состава [5,7].

Характер экспериментально полученной нами зависимости устойчивости комлексов:

lgβ(CoL) < lgβ(NiL)                                  (2.10)

согласуется с правилом Ирвинга-Уильямса-Яцимирского и может быть объснен на основании сравнения электроотрицательности, потенциалов ионизации и ионных радиусов кобальта(II) и никеля(II) (таблица 2).

Таблица 2.

Сравнение устойчивости однотипных глицинатов Co(II) и Ni(II)

Металл

lg β

I1+I2, кДж/моль

ЭО*

r(M2+), нм

Со

10,19

17,15

2410,2

1,88

0,089

Ni

10,77

21,14

2493,15

1,91

0,083

*(по Полингу)

 

Полученные данные о составе, устойчивости, областях существования и структуре комплексов ионов d-металлов могут служить основой для оптимизации процессов разработки новых биологически активных и лекарственных веществ, катализаторов, кормовых добавок и удобрений, совершенствования методик аналитических определений этих элементов в различных объектах окружающей среды, в аналитической практике и при выполнении биохимических исследований по влиянию ионов Fe, Ti, Zr, Co, Ni, Zn, Cu, Mn и т.д. на живые системы. Полученные в работе данные также могут быть использованы при разработке учебно-методических пособий для спецкурсов по неорганической и координационной химии для студентов химических специальностей университетов.

 

Список литературы:

  1. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа: учебник для вузов/ А.Ф. Жуков, И.Ф. Колосова/ под ред. О.М. Петрухива. М.: Химия, 2001- 496С.
  2. Булдакова, Н.С. Протолитические и координационные равновесия образования полиядерных гетеролигандных комплексонатов никеля(II) в водных растворах органических аминов: дис…..канд. хим. наук:  02.00.01: защищена 26.05.18: утв. 04.12.15 / Булдакова Надежда Сергеевна. - Ижевск, 2015. – 181 с.
  3. Васильев, В.П. Аналитическая химия: учеб. для высших учеб. Заведений/В.П. Васильев- М.:Высшая школа, 1995.- 320с
  4. Иванов, С. В. Механизм влияния глицина на электровосстановление ионов никеля / С. В. Иванов // Украинский химический журнал, 1991. - том 58, № 8. - С. 665-669.
  5. Кадырова, Р.Г. Изучение комплексообразующей способности глицилглицина с 3d- биогенными металлами / Р.Г. Кадырова, Г.Ф. Кабиров, Р.Р. Муллахметов // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. – 2014. – Т. 218. - С. 102-110.
  6. Муллахметов, Р. Р. Исследование реакции комплексообразования α-аминокислот с кобальтом (III)/ Р.Р. Муллахаметов, Г.Ф. Кабиров, Р.Г. Кадырова // Ученые записки казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. – 2014. – Т. 220. – №. 4. – С. 118 – 123.
  7. Основы аналитической химии. Кн.2, изд.2, перераб. и доп.: учеб. для вузов/Ю.А.Золотов, Е.Н.Дорохова, В.И. Фадеев/ под ред. Ю.А.Золотова. -  М.:Высшая школа,  2002 - 494с
  8. Хаханина, Т. И. Аналитическая химия / Т. И. Хаханина, Н. Г. Никитина. – М.: Высшее образование, 2009. - 288 c.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий