Введение к работе
Актуальность тепы. Комплектны и их комплексные соединения с катионами металлов - комплексонатн - представляют большой интерес как для развития собственно координационной химии, так и для решения прикладных яздач.
Важнейшими представителями окрашенных комплексонов оульфофтале-инового ряда являются метилтимоловый синий (MTBj, ксиленоловый ор<ч:тзт?чи (XQ1 и их чняпоги, лишенные одной из иминодиацетатных групп - подуметнлтимолоры» синий (ЗМТВ), лолуксилеиоловыП оранжевый (SX0). Эти номплексоны имеют одинаковые бисхелатные координационные узлы, но отличаются природо!*, количеством и расположением алкильных заместителей.
Промышленные препараты МГВ и ХО представляют собой смесь одно-и двухзамещенных красителей, соединения которых с катионами металлов имеют различные спектрофотометрические характеристики. Указанные металлохромные индикаторы удобны для изучения кинетики процессов комплогссообразогания л обмена лигандоа, т.к. их реакции с катионами металлов часто протекают с измеримыми классическими методами скоростями.
Интересным казалось сопоставить положение центрального иона в периодической системе с его комплексообраэуяцзй способностью и проследить влияние природы лиганда на состав и скорость образования комплексов.
В качества комплзксообраооэателей выбраны катионы ч-зтпллиз срач-нитэльно мало изученной Ш группы париодичоскол сис'гг:.'.ы: f-i -Л), %(''!) - р-яляменты, йл(Ш) - у которого начинает заполняться d -орбз'таль, V'."l), /.$(-!), обляпзевч.с помим" заполненное '.v-орбпта-
ЛЧ СВОбОДН-Л А-ОрбИЇОДЬЯ.-
Кинетика и механизм реакций.комплексообразования МГВ и ХО с участием названных катионов изучены недостаточно (особегаю с "Д"2с?"тнну^ ояроп}еччь!ми кодалвипонами); отсутствуют сведения,
о соогцчігііїїчх 9с(Ш), У(::>' о У.ЇГВ и 3X0, /&(!) с 5.М1В, о кинотп-№ и механизме реокциЛ &i(_lj с ХО, 5ЖВ; но пзукны процессы за-:.;сщйнил лпг.индоэ э комплеяеонатчх ДІЖ) и йі(Ш) с ощюп тощеттн-XI продуктами.
_______ ' . <'." /
- , ' ' / ,
Аэтор выражает искреннюю благодарность и признательность за учас
тие в обсуждении результатов и полезные консультации д.х.н., про
фессору, академику АН Украины К.Б. Яцимирскому. /
В связи с этим представилось целесообразным и актуальным систематическое изучение реакций комплекоорбразованич и замещения лигандов с участием компленсонов сульфофталеинового ряда и катионов металлов Ш группы периодической системы g целью определения возможности разделения металлов этой группы и дальнейшего аналитического применения промышленных препаратов МТБ и ХО.
В работе использованы'метод гел>-фильтраіти для разделения трифе-нилметановых красителей и спектрофотометрический метод для изучения реакций комплексаобразованкя и замещения лигандов.
Цель работы; изучение реакций комплекоообразования галлия (Ш), скандия (Ш), иттрия (Ш), лантана (Ш) с метилтимоловым синим, кси-леноловым оранжевым, полуметилтимоловым синим, полуксиленоловым оранжевым и реакций обмена лигандов в комплексах галлия (Ш) и алюминия (Ш) о полуметилтимоловым синим.
Конкретные задачи исследования:
-
Выделить красители в чистом виде методом гель-фильтрации.
-
Изучить состав и оптимальные условия образования комплексных соединений.
-
Определить кинетические параметры и механизм взаимодействия ЫШ) о 5МТВ, 5X0, ХО и М5Ш (баВЩВ) с этилендйамин-тетраацетатом (EDTA).
-
Использовать полученные результаты при разработке методики определения трехзарядньос катионов металлов (железа и алюминия) при их совместном присутствий в растворах с помощью промышленного препарата ХО.
Научная новизна. Впервые изучены области существования и
состав комплексов галлия (Ш), скандия (Ш), иттрия (Ш), лантана (Ш)
с особо чистыми выделенными методом гель-фильтрации МТВ, ХО, 5МТВ.
SXO.
Исследована кинетика реакций комплекоообразования соединений
&КШ) о МЯВ, 5X0, ХО.
Изучена кинетика реакций обмена лигандов в комплексах галлия Ш). и алюминия (Ш) с полуметилтимоловым синим на EDTA. Установлены сходство и различия в поведении изученных катионов металлов Ш).
Разработана методика определения ДШ) и /еШ) при их совместном присутствии в умягченной и оборотной воде с помощью ХО.
Практическая значимость. Полученные результаты открывают
перспективы для разработки аналитических методик определения /«(Ш), te(lll), Sc(lll), У(Ш), =Са(Ш), кинетических методов анализа смесей, содержащих Я?Ш) и МШ),- ScflD) и &»(Ш), способов разделения катионов основное и побочной подгрупп Ш группы периодической системы.
Величины констант скорости, активационные параметры имеют самостоятельное значение как справочные данные. Предложенная методика определения ЩШ) и >е(Ш) с ХО прошла метрологическую аттестацию и внедрена в практику.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на ХІУ, ХУ Всесоюзных Чугаевских совещаниях по химии комплексных соединений (Иваново, 1981; Ниев, 1985), ІУ отраслевой конференции молодых ученых и специалистов химических волокон (Калинин, 1983), на научно-технической конференции и научных коллоквиумах ИХТИ(1981, 1986), техническом совете. Тверского ГП "Химволокно" (1986, 1993), в БИХШКомплексе при ВНИИПВ (1993), в ТвГУ (1993).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, выводов. Основной текст изложен на 165 страницах, имеется 65 рисунков, 41 таблица и список литературы из 185 наименований. Приложение содержит 34 рисунка, 12 таблиц, 4 акта.