Спросить
Войти
СВОЙСТВА НОВОГО СИНТЕЗИРОВАННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА 2-НИТРОЗО-5-МЕТОКСИФЕНОЛА
Исакулов Ф.Б. 1, Набиев А.А 2, Рахимов С.Б.1, Имамова Н.К. 3,
Сманова З.А.1, Таджимухамедов Х.С.1 Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека, 2Ташкентский химико-технологический институт 3Ташкентский государственный технический университет
им.И.А.Каримова
Аннотация: Синтезированное нитрозо производное Р-нафтола изучено их строение методами ПМР и ИК спектроскопии. Показана возможность его применения в качестве специфического аналитического реагента для определения ионов металлов, в частности для определения ионов железа.
PROPERTIES OF THE NEW SYNTHESIZED ANALYTICAL REAGENT OF
Isakulov F.B.1, Nabiev A.A.2, Rakhimov S.B.1, Imamova N.K.3
Smanova Z.A.1, Tajimuhamedov H.S.1 1National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek,
Abstract: The synthesized nitroso derivative of P-naphthol was studied in their structure by the methods of PMR and IR spectroscopy. The possibility of its use as a specific analytical reagent for the determination of metal ions, in particular for the determination of iron ions, is shown.
В настоящее время доказано значение железа, кобальта и никеля для жизнедеятельности организма, которые в небольших количествах необходимы для нормального протекания биохимических процессов. Однако в избыточных количествах ионы этих металлов могут проявлять себя как высокотоксичные яды [1-2].
Для исследования степени загрязненности окружающей среды определение низких содержаний ионов железа, кобальта и никеля в различных объектах окружающей среды в настоящее время является актуальной задачей. Сложный состав объектов, наличие мешающей матрицы и на их фоне незначительное концентрации самих определяемых микрокомпонентов делает невозможным получение надежных результатов анализа. Один из перспективных путей решения этой проблемы - разработка комбинированных методов анализа, включающих стадию предварительного сорбционного концентрирования. Это позволяет использовать большие объемы проб, что, в частности, принципиально важно при анализе различных типов поверхностных вод, содержащих примеси тяжелых металлов, снизить пределы обнаружения, устранить полностью или значительно снизить влияние фоновых макрокомпонентов и повысить при этом воспроизводимость и чувствительность анализа, сократить время проведения пробоподготовки [3-5]. Еще одним способом решения данной задачи является целенаправленный синтез органических аналитических реагентов для селективного определения ионов металлов.
Целью работы явилась разработка экспрессной, селективной и чувствительной методики определения железа с помощью иммобилизованного на волокнистый носитель органического реагента 2-нитрозо-5-метоксифенола, синтезированного на химическом факультете НУУз.
Методы, с использованием иммобилизованных органических реагентов на различных типах носителей для определения тяжелых и токсичных металлов, интенсивно развиваются [6-8]. Быстрое их развитие вызвано простотой аппаратурного оформления, экспрессностью, а также возможностью использования иммобилизованных органических реагентов во внелабораторных полевых условиях [9-11].
Синтезированный нами новый органический реагент был использован как аналитический реагент на ионы железа. 2-нитрозо 5-метоксифенол избирательно взаимодействует только с ионами железа (II), при длине волны (^макс) 570-650 нм также и с ионами ртути и кобальта.
При синтезе нового реагента эксперименты проводились при различной температуре и различных количественных соотношениях [12-14]. Найдено, что при соотношении м-метоксифенола и нитрита натрия 1: 2 моль, при температуре от 0 - 30С в течение 3 часов получается наибольший выход продукта (83%). Ниже приводится уравнение реакции получения данного реагента (реагент синтезирован на кафедре органической химии, под руководством доц. Таджимухамедова Х.С.):
+ NaHSO4 + KHSO4 + H2O
По окончании реакции продукт состоит из двух частей: жидкости и смолообразного бурого вещества.
Смесь фильтруют и осадок промывают несколько раз (3-4 раза) холодной дистиллированной водой. Осадок растворяют в бензоле, определяют состав тонкослойной хроматографиейна пластинке silufol (в качестве растворителя использовали ацетон, пары йода). Rf продукта реакции равен 0,80.
Строение синтезированного реагента доказано методами ПМР- и ИК-спектроскопии. В ПМР спектре 2-нитрозо-5-метоксифенола наблюдаются сигналы протонов 3,75; 9,83; 6,53; 6,62; 7,53 млн.д., характерные для СН3-О-и НО- групп, и сигнал водорода, находящегося в орто- положении относительно N6- группы [15].
Рис.1. ИК-спектр волокна СМА-1
Рис 2. ИК-спектр 2-нитрозо-5-метоксифенола
Рис 3. ИК-спектр иммобилизованного 2-нитрозо-5-метоксифенола.
В ИК-спектре реагента (рис.1) наблюдаются сигналы частот 3200-3450см-1, 1580-1770см-1, 1510-1410 см-1, 1193-960 см-1, 1410см-1, 1220 см-1, 1280 см-1, 800 см-1, 810 см-1, 900 см-1,920 см-1, характерные для -ОН, >С=С<, ^=С, C-O- групп и для атома водорода, находящегося в орто- и мета- положении относительно N0 -группы соответственно [16].
Полученный реагент темно-желтого цвета, температура плавления 750-760С.
Синтезированный реагент избирательно реагирует с ионом железа, при полученных оптимизированных условиях (таблица 1). Ионы ртути и кобальта при найденных условиях не мешают определению железа, что соответственно повышает чувствительность предлагаемой методики. Реакцию комплексообразования 2-нитрозо-5-метоксифенола с железом (II) схематично можно представить следующим образом:
Оптимальные условия комплексообразования в растворе (способ 1) и в иммобилизованном состоянии (способ 2) приведены в табл. 1.
Таблица 1
Оптимальные условия определения иона железа(11) с 2-нитрозо-5метоксифенолом
№ способа рН Буферный раствор Хмах, R Хмах,КОМП ДХ Сн* -104 Сп*-10 4 8*-10-4
*Сн- нижняя граница определяемых содержаний; Сп- предел определения, е-молярный коэффициент светопоглощения
Из таблицы видно, что в иммобилизованном состоянии чувствительность методики больше, чем в растворе.
Иммобилизацию реагента проводили на полимерный волокнистый сорбент, модифицированный гексаметилендиамином, имеющий в своем составе сильноосновные анионообменные группы (СМА-1). СМА-1 представляет собой полимер на основе полиакрилонитрила (промышленное название «Нитрон»), обработкой нитрона гексаметилендиамином получено волокно, содержащее как слабоосновные так и сильноосновные функциональные группы. В этих случаях диамины одновременно выполняют функции сшивающего агента и модификатора нитрильных групп [17-18].
Волокнистые анионообменные полимерные материалы на основе полиакрилонитрила, иммобилизованные органическим реагентом при контакте с ионами железа в растворе образуют окрашенные комплексы в полимерной фазе. Носитель с иммобилизованным реагентом имеет желтый цвет, после пропускания через диски носителя раствора металла цвет изменяется на буровато-красный.
— ■— Re —•— им Re Fe+Re
"300-450-500-550h
Из рис.4 видно, что реагент поглощает в области 440 нм, комплекс железа при 540 нм.
Методика подготовки волокна к анализу приведена в [19, 20]. Полученные иммобилизованные реагенты промывают 2 раза дистиллированной водой (по 50 см3) и снимают спектры диффузного отражения приготовленных носителей.
Для выбора оптимальной концентрации реагентов при иммобилизации определяли "нагрузку" носителя. Под "нагрузкой" носителя следует понимать количество реагента, которое может быть иммобилизовано на определенном количестве носителя [21]. «Нагрузку» носителя определяли по остаточной концентрации реагентов над осадком спектрофотометрическим методом.
Методика определения оптимальной «нагрузки» носителя приведена в [22, 23]. Концентрацию определяли по градуировочному графику и пересчитывали на один грамм носителя.
Сорбцию реагента рассчитывали по формуле а = (с^с]^^ (моль/г), где с и [с]-начальная и равновесная концентрации реагента в растворе, М; v-объём раствора, л; m-масса волокна, г в [24]. Максимальная сорбционная ёмкость реагента при подобранных оптимальных условиях сорбции железа равна 28,8 мг/гр.
Рис.5. Градуировочный график ионов железа(П) иммобилизованным реагентом
Для построения градуировочного графика (рис.5) в мерные стаканы приливали 0,4 до 6,8 мг железа, добавляли 4 мл буферного раствора с рН=2,4 и дистиллированную воду до общего объема 10 мл. Опускали туда таблетки иммобилизованного реагента и перемешивали в течение 10 минут. С помощью пинцета вынимали носители, промывали дистиллированной водой и снимали спектры отражения, по полученным данным рассчитывали функцию Кубелки-Мунка F по формуле: F=(1-R)2/2R [25]. При комплексообразовании железа (II) с иммобилизованным реагентом 2-нитрозо-5-метокси фенолом использовали спектроскопию диффузного отражения. Этот метод позволяет количественно оценить содержание ионов железа в анализируемой пробе по величине коэффициента диффузного отражения (R). Найдено, что линейная зависимость наблюдается в интервале концентраций от 0,5 до 5,0 мг.
Использованная литература
