Термодинамика процессов комплексообразования Cd(II) с некоторыми аминополикарбоновыми комплексонами и комплексонами смешанного типа в водных растворах

• Автор: Литвиненко, Виктория Эдуардовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 130 с.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

Сокращения, принятые в тексте диссертации для кислот.

Введение

Цель работы.

Научная новизна.

Практическое значение работы

Апробация работы

Объм работы.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Области применения комплексонов.

1.2. Строение и свойства тгилендиаминдиянтарной, иминодиянтарной, карбоксиметил аспарагиновой, ,1 бискарбоксиметиласпарагиновой, и диэтилентриаминпентауксусной кислот и их комплексонатов
1.3. Протолитические равновесия в растворах этилендиаминдиянтарной, иминодиянтарной, И карбоксиметил аспарагиновой,
М,Мбискарбоксиметиласпарагиновой и диэтилентриамин 1, И, И, И, Ыпентауксусной кислот.
1.4. Устойчивость комплексов кадмияП с некоторыми
аминополикарбоновыми кислотами в водном растворе.
1.5. Термохимия кислотноосновного взаимодействия и
комплексообразования С6 некоторыми аминополикарбоновыми кислотами
в водном растворе
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Реактивы
2.2. Описание потенциометрической установки, методики потенциометрических измерений и определение констант устойчивости
2.3 Описание калориметрической установки.
2.4 Проведение и расчет калориметрического опыта.
2.5. Проверка работы калориметра по стандартному веществу.
2.6. Методики определения и расчета энтальпий комплсксообразования
2.7. Определение стандартных энтальпий образования кристаллической диэтилентриамин К,Ы,ЬГ,Н,Ы пентауксусной кислоты и продуктов е диссоциации.
Глава 3. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ Сс В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ИМИНОДИЯНТАРНОЙ,
ЭТИЛЕНДИАМИНДИЯНТАРЬЮЙ, ДИЭТИЛЕНТРИАМИНКЧЫПЕНТАУКСУСНОЙ, НЫБИС КАРБОКСИМЕТИЛ АСПАРАГИНОВОЙ И ЫКАРБОКСИМЕТИЛ АСПАРАГИНОВОЙ КИСЛОТ
3.1. Термодинамика образования комплексов Сс II с этилендиаминдияитарной кислотой в водном растворе.
3.2. Термодинамические характеристики комплексообразования Сс с диэтилентриамин И, Ы, 1, Ы, 1 пентауксусной кислотой в водном растворе
3.3. Термодинамика образования комплексов Сс с И, Мбис карбоксиметиласпарагиновой и карбоксимегил аспарагиновой
кислотами в водном растворе.
Глава 4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ
4.1. Некоторые закономерности термодинамических функций с участием аминополикарбоновых кислот
4.2. Разделение термодинамических параметров на компоненты,
обусловленные различными типами межчастичного взаимодействия
Выводы.
Сокращения, принятые в тексте диссертации для кислот
ИДЯК Н4Ь иминодиянтарная кислота
ЭДДЯК НЦА этилендиаминЧЫдияптарная кислота
КМАК Н3Х К карбоксиметил аспарагиновая кислота
БКАК Н4У И, Ыбис карбоксиметиласпарагиновая кислота
ДТПА НзО диэтилентриаминЧ Ч И, , пентауксусная кислота
Еп этилендиамин
в1 глицин аминоуксусная кислота
Иа иминодиуксусная кислота
а нитрилтриуксусная кислота
Есш этилендиаминЧ Ч И, тетрауксусная кислота
Введение
Не одно десятилетие в промышленности, сельском хозяйстве, науке и медицине широко используются комплексные соединения. Они являются объектами исследования в различных отраслях химии, в частности, большой раздел современной химии составляют работы по применению органических реагентов в качестве комплексообразователей.
В связи с этим постоянно ведется синтез новых органических комплексонов, обладающих большим разнообразием свойств. К таким веществам, относятся комплексоны, содержащие фрагменты различных кислотных заместителей при одном атоме азота так называемые комплексоны смешанного типа КСТ, у которых при донорных атомах азота содержатся фрагменты одновременно уксусной и янтарной кислоты, объединяющие в одной молекуле лиганда специфические комплексообразующие свойства моноамино и дикарбоновых кислот. К этому типу относятся Б1карбоксиметил аспарагиновая кислота КМАК и Ы,Ыбис карбоксиметил аспарагиновая кислота БКАК.
Поскольку данные соединения изучены недостаточно, интересно сопоставить их комплексообразующие свойства со свойствами представителей комплексонов, производных дикарбоновых кислот, например иминодиянтарной ИДЯК, этилендиаминдиянтарной ЭДДЯК, а также диэтилентриаминпентауксусной ДТГ1А кислотами обладающими потенциально большей дентатностыо.
Такие комплексоны, как ИДЯК, ЭДЦЯК, КМАК, БКАК и ДТПА интересны тем, что совершенно безопасны в экологическом отношении, так как в условиях живой природы или естественных сбросов разлагаются под действием солнечного света на составляющие усвояемые аминокислоты.
Данные по устойчивости иона СТ с ИДЯК, ЭДДЯК и ДТПА немногочисленны. Термохимия реакций комплексообразования ИДЯК, ЭДДЯК, КМАК, БКАК и ДТПА с СсР ранее вообще не исследовалась. Представляет интерес
определить энтальпийные и энтропийные характеристики реакций комплексообразования ИДЯК, ЭДДЯК, КМАК, БКАК и ДТПА в широком интервале ионной силы с практически важным с экологической точки зрения ионом кадмия и получить стандартные термодинамические характеристики процессов образования комплексов. Сопоставление полных термодинамических параметров реакций комплексообразования со структурными данными позволит установить закономерности в изменении свойств комплексов, что важно для синтеза новых химических продуктов. Знание термодинамических характеристик реакций комплексообразования дает возможность проводить достаточно строгие расчеты химических равновесий в реальных системах, содержащих комплексоны.
Настоящая работа посвящена изучению термодинамики процессов комплексообразования иона кадмия с комплсксонами смешанного типа КМАК, БКАК с производными дикарбоновых кислот ИДЯК, ЭДДЯК, а также ДТПА кислотой в водном растворе при различных значениях ионной силы.
Актуальность


Впервые определены константы устойчивости и тепловые эффекты процессов комплексообразования ИДЯК, ЭДДЯК, КМАК, БКАК и ДТПА в широком интервале значений ионной силы. Исследована зависимость констант устойчивости и энтальпий этих процессов от концентрации фоновою электролита. Рассчитаны изменения энтропии и энергии Гиббса в реакциях комплексообразования при фиксированных и пулевом значении ионной силы. Впервые определены стандартные энтальпии образования ДТПА и продуктов е диссоциации в водных растворах. Впервые получены полные термодинамические характеристики АН, Ав, ДБ для более чем процессов и частиц. Полученные результаты работы достаточно надежны и могут быть включены в справочные издания. КМАК, БКАК, ИДЯК, ЭДДЯК и ДТПА к их структурным аналогам. Полученные в настоящей работе термодинамические характеристики необходимы для расчета, моделирования и прогнозирования процессов комплексообразования в растворах КМАК, БКАК, ИДЯК, ЭДДЯК и ДТПА в широкой области значений ионной силы. Они также могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства, где находят применение эти соединения строительной, пищевой индустрии, медицине, сельском хозяйстве, биотехнологиях. Найденные значения термодинамических величин могут быть рекомендованы в качестве справочного материала и включены в компьютерную базу данных. Полученные результаты имеют значения для проведения целенаправленного синтеза новых хелатообразователей и комплексных соединений. Результаты работы представляют интерес для теоретических обобщений, касающихся поведения и строения комплексонатов металлов в растворах. Отдельные разделы диссертации докладывались на XVI Международной конференции но химической термодинамике в России г. Суздаль. Международной Чугаевской конференции по координационной химии Одесса. VII Региональной студенческой научной конференции с международным участием Фундаментальные науки специалисту нового века. Иваново , Международной научнотехнической конференции Ресурсе и энергосберетающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии Минск. По результатам диссертационной работы опубликовано 2 статьи в реферируемых журналах и шесть тезисов докладов. Диссертационная работа изложена на 1 страницах машинописного текста, содержит рисунков, таблиц, состоит из следующих разделов введения, главы, посвященной обзору литературы, трех глав, включающих экспериментальный материал и его обсуждение, итоговые выводы списка цитируемой литературы, содержащего 3 наименования работ отечественных и зарубежных авторов и приложений. Глава 1. Полифункциональньте лиганды находят широкое применение в химии и химической технологии, медицине и сельском хозяйстве, играют важную роль в биологических процессах. Причм сфера их применения постоянно расширяется. Для растений комплексоны практически инертны. Главная роль принадлежит катиону металла, а комплексон играет роль транспортного средства, обеспечивающего доставку катиона и его устойчивость в почве и питательных растворах. Все растительные и животные организмы нуждаются в постоянном пополнении микроэлементами, которые должны вводиться в биологически активной форме. Наиболее перспективными в этом отношении являются ЭДТА, ДТПА, ДБТА, ЭДДЯ кислоты, которые переводят металл в подвижную биологически активную форму. Повышенная устойчивость комплексов ДТПА делает весьма перспективным применение этого комплексона. Комплексы никеля, железа, меди, молибдена и марганца с ДТПА увеличивают содержание микроэлементов в растениях 1. Металлхелатные комплексы ДТПА хорошо растворимы в воде и быстро выводятся из организма. В нашей стране и за рубежом ДТПА широко применяется в качестве терапевтического средства при ускоренном выведении из организма урана, плутония, трансплутониевых элементов, а также некоторых других металлов. И в то же время препарат не влияет на содержание в крови кальция и калия 1. Комплексы игтербия9, индия3 и гадолиния с ДТПА используются как изотопные средства. Кальцийтринатриевая соль ДТПА пентацин применяется при острых и хронических отравлениях плутонием, радиоактивным иттрием, цезием, цинком, свинцом, смесью продуктов деления урана.