Медь, электронное строение и свойства. Электрохимический синтез и его применение для получения координационных соединений. Определение концентрации соляной кислоты и раствора гидроксида калия. Спектрофотометрическое и ИК-спектроскопическое исследования.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра общей, неорганической химии и информационно-вычислительных технологий в химии

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА

Влияние параметров среды на электрохимический синтез комплексных соединений меди

Краснодар 2013г.

РЕФЕРАТ

В тексте использованы следующие ключевые слова: электрохимический синтез, янтарная кислота, салициловая кислота, параметры электрохимического синтеза, ИК-спектры, УФ-спектры, комплексные соединения.

В дипломной работе содержится 62 страницы машинописного текста, 13 рисунков, 5 таблиц, 79 источников.

Объектом исследования были комплексные соединения меди с янтарной и салициловой кислотой.

Целью данной работы являлось исследовать влияние параметров среды на электрохимический синтез комплексных соединений Cu(II).

Методы исследования: оптическая спектроскопия, элементный анализ.

В результате проведенных исследований выявлено влияние растворителя и фонового электролита на процесс электрохимического синтеза комплексных соединений с янтарной и салициловой кислотами.

ВВЕДЕНИЕ

Электрохимический синтез комплексных соединений предложен Гердесом и Чугаевым и в настоящее время возрожден в работах Жданова, Лазарева, Тюка и других ученых отечественной и зарубежной школы. Электрохимический синтез является эффективным методом как получения новых веществ, так и оптимизации процессов синтеза уже известных соединений.

Электрохимические свойства различных веществ достаточно хорошо изучены в работах Фрумкина, Кабанова, Кравцова. Однако, существует значительный разрыв между работами по теоретической электрохимии и практическим синтезом координационных соединений с использованием процессов электросинтеза. Этот недостаток в последние годы ликвидируется благодаря работам Бека, Томилова и ряда других исследователей. Поэтому целью данной работы является исследование влияния параметров процесса на электрохимический синтез координационных соединений меди.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Медь. Свойства и координационные соединения меди

1.1.1 Электронное строение и свойства

Медь (Cuprum), Cu - химический элемент побочной подгруппы первой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Порядковый номер - 29, атомная масса 63,54. Распределение электронов в атоме меди - 1s22s22p63s23p63d104s1.

Природная медь состоит из смеси двух стабильных изотопов с массовыми числами 63 (69,1 %) и 65 (30,9 %).

В химическом отношении меди занимает промежуточное положение между элементами VIII группы и щелочными элементами I группы. Заполненная d-оболочка меди менее эффективно экранирует s-электрон от ядра, чем оболочка инертного газа, поэтому первый потенциал ионизации меди выше, чем у щелочных металлов. Так как в образовании металлической связи принимают участие и электроны, принимающие участие и электроны d-оболочки, теплота испарения и температура плавления меди значительно выше, чем у щелочных металлов. Второй и третий потенциалы меньше, чем у щелочных металлов, что в значительной степени объясняет проявление свойств меди как переходного элемента, который в степени окисления II и III проявляет парамагнитные свойства окрашенных ионов и комплексов. Медь(I) также образует многочисленные соединения по типу комплексов переходных металлов. [1]

Медь - электроположительный металл. Она вытесняется их своих солей более электроотрицательными элементами и не растворяется в кислотах, не являющихся окислителями. При температуре ниже 185oС с сухим кислородом и воздухом не реагирует, горит в парах серы. С водородом, азотом, углеродом не реагирует даже при высоких температурах.

1.1.2 Координационные соединения Cu(II)

Медь в двух- и одновалентных состояниях образует многочисленные комплексы, обладающие значительной устойчивостью. К настоящему времени в литературе существует большое количество экспериментальных данных по комплексообразованию меди.

Медь образует окрашенные комплексные соединения с большим количеством органических соединений различных классов, которые используют в аналитических целях. Сравнительное изучение их применимости для фотометрического определения меди проведено в работах Иванчева Г.[3], Марченко З.[4], Мустафина И.С.[5]

Наиболее применяемым и доступным реагентом является диэтилдитиокарбамат натрия. В монографии Бырько В.М. описывается, что данный реагент в присутствии комплексообразователей достаточно селективен и чувствителен. Гораздо большей избирательностью обладает диэтилкарбаматы кадмия, свинца и цинка. Специфичным реагентом на медь(I) является дисульфид меркаптохинолина. Наиболее чувствительным (но не селективным) является дитизон. В отличие от других реагентов его можно применять в кислых растворах. Производные 1,10-фенантролина менее чувствительны, чем ДДТК-Na. Определению меди с использованием этих реагентов мешают аниона-комплексообразователи. 2,2'-Дихинолин и его производные практически могут быть применены для анализа любых объектов.[6]

Для анализа объектов, содержащих большие количества меди, часто используют различные комплексоны и амины.

Высокой чувствительностью обладают арилзамещенные карбазиды и карбазоны. Ароматические альдоксимы и кетоксимы, образующие с медью окрашенные комплексы, с еще большей чувствительностью реагируют с никелем, кобальтом и железом.

Органические кислоты вряд ли можно рекомендовать для фотометрических методов, так как их реакции с медью нечувствительны и неизбирательны. Фотометрические методы с помощью неорганических реагентов в настоящее время применяютя редко. Определению меди по окраске ее аммиаката мешают органические вещества и элементы, образующие осадки в аммиачной среде.

В последнее время все большее значение приобретают каталитические методы определения меди, использующие ее способность катализировать некоторые реакции и позволяющие определять до 10-6 % Cu.

Шенг Лийлонг, Ванг Пергфей предложили колориметрический сенсор для селективного детектирования ионов Сu2+ в водных средах. В нем использован новый краситель кумаринового типа, изменение окраски которого фиксируют невооруженным глазом. Сенсор выполнен в конфигурации тестовой полоски, позволяющей детектировать ионы Сu2+ на уровне 1*10-4М. [7]

Афзали Дариош, Мостафави Али разработали простую, экспрессную, селективную и чувствительную методику определения следовых количеств в водных растворах. Из пробы с рН 6 - 9,5 выделили аналиты сорбцией на органической наноглине с иммоболизованным 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом. Затем Cu2+ десорбировали 3М раствором HNO3 и определяли фотометрически. Пределы обнаружения для Cu2+ составили 0,04 нг/мл. [8]

Сумина Е.Г. выбрала оптимальные условия фотометрического определения меди(2+) с хромазуролом S и хлоридом цетилпиридиния в присутствии сильных электролитов, проанализировала модельные смеси, содержащие медь и разнообразные ионы металлов. Было проведено сравнение разработанной методики с лучшими из известных методов фотометрического определния меди. [9]

Скорых Т.В., Первова И.Г. произвели описание методики твердофазно-спектроскопического и тест-определения ионов Cu2+ прри помощи 1-(4-сульфофенил)-3-метил-5-(бензилбензимидазол-2-ил)формазана на натуральной льняной матрице.

Предел обнаружения для твердофазно-спектроскопического метода составила 0,009 мкг/мл, для тест-метода 0,03 мкг/мл. Время анализа 10 мин. Методики апробированы на природных объектах. [10]

Ву Лин-Хуа, Хан Ли-Фенг разработали и синтезировали новейший рецептор на основе производных 8-аминохинолина (8-AQ). Его структура охарактеризована методами NMR и ESI-MS. Была показана возможность распознавания ионов металлов, в число которых входит Cu2+ , с помощью спектров поглощения и флуоресценции. Обсуждены механизмы распознавании и связывания. Результаты показали, что производные 8-AQ с Cu2+ может индуцировать новый пик поглощения при 509 нм, что заметно по изменению окраски раствора от красной к бесцветной. В ацетонитриле Cu2+ вызывают дополнительное возбуждение флуоресценции производного 1 в 368 и 192 раза. Стехиометричное соотношение между 8-AQ и Cu2+ равно 1:1. [11]

Эзодин М., Шемирани Ф. предложили простой и чувствительный метод определения ионов Cu2+ в водных и биологических пробах. Он основан на предварительном экстракционном концентрировании и последующем анализе экстракта на спектрофотометре с панорамным детектором. Метод обеспечивает предел обнаружения 0,34 мкг/л. [12]

Баширов Э.А., Абдуллаева Т.Э. изучили фотометрическим методом реакцию Cu2+ с метилтимоловым синим (МТС) в интервале рН 1-11. было установлено образование комплекса с максимумом светопоглощения при 580 нм. Максимальный выход комплекса наблюдался при рН 6,0. Состав комплекса отвечает соотношению металл:МТС=1:1, молярный коэффициент поглощения 1,8*103. Показана...