Экстракционно-фотометрическим методом изучено взаимодействие никеля с азомеркаптофенолами (АМФ, H2L) {1 -(2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ШМФ), 1-(5-хлор-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ХПГМФ), 1 -(5-бром-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (БПГМФ), 1-(5-иод-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ИПГМФ)} в присутствии аминофенолов (АФ): 2-(N,N-диметиламинометил)-4-метилфенола (АФ1), 2-(N,N-диметиламинометил)-4-хлорфенола (АФ2). Синтезированные соединения (ПГМФ, ХПГМФ) охарактеризованы методами ИК- и ЯМР-спектроскопии. АМФ - кристаллические вещества желто-зеленого цвета, плохо растворимые в воде, кислотах, частично растворимые в щелочах, ацетоне, хорошо растворимые в хлороформе. В зависимости от кислотности среды АМФ могут существовать в виде трех форм: H2R, HR-, HR2-. АМФ и его производные образуют с никелем окрашенные комплексы, нерастворимые в неполярных органических растворителях. Заряд комплексов установлен методом электромиграции ионов и методом электрофореза. Окрашенные комплексы являются анионами. При введении в систему аминов наблюдается переход анионных комплексов в органическую фазу в виде разнолигандного комплекса (РЛК). Наилучшими экстрагентами оказались хлороформ, дихлорэтан и четыреххлористый углерод. При однократной экстракции хлороформом извлекается 97,198,9% никеля(II) в виде РЛК. Оптимальный интервал кислотности, при котором оптическая плотность максимальна и постоянна, рНоп 2,4-6,5 (рНоб 0,7-8,4). РЛК Ni(II) с АМФ и АФ устойчивы в водных и органических растворителях и не разлагаются в течение трех суток, а после экстракции - больше месяца. Максимальная оптическая плотность достигается в течение 8-12 мин. Оптимальным условием образования и экстракции этих соединений является (1,12-2,34) х 10-3 моль/л концентрация АМФ и (6,3-8,4) х 10-4 моль/л - АФ. Увеличение водной фазы в 20 раз по отношению к органической не оказывает влияния на полноту извлечения. Максимальный аналитический сигнал при комплексообразовании никеля с АМФ и АФ заметен при 605-648 нм. АМФ максимально поглощают при 515-530 нм. При комплексообразовании наблюдается батохромное смещение максимума светопоглощения на 110-118 нм. Стехиометрию исследуемых комплексов устанавливали методами сдвига равновесия и относительного выхода. В составе РЛК на 1 моль никеля приходится по 2 моль АМФ и АФ. Методом Назаренко было установлено, что комплексообразующей формой никеля является Ni2+. При этом число протонов, вытесняемых им из одной молекулы H2L, оказалось равным 2. Произведенные расчеты показали, что РЛК в органической фазе не полимеризуются и находятся в мономерной форме (γ = 0,94-1,07). Термогравиметрическое исследование комплекса [Ni(lll МФ)г](АФг)г показало, что его термическое разложение протекает в три стадии: при 60-120°С улетучивается вода (потеря массы 2,14%), при 340-390°С разлагается АФ (потеря массы 38,48%), а при 490-510°С - ПТМФ (потеря массы 59,45%). Конечный продукт термолиза комплекса - NiO. Экстракты РЛК Ni(II) подчиняются основному закону светопоглощения при концентрациях 0,5-18 мкг/мл. Определению Ni(II) с АМФ и АФ не мешают ионы щелочных, щелочноземельных элементов и РЗЭ. Мешающее влияние ионов устранено изменением рН среды с помощью маскирующих веществ и применения экстракции. Сравнение аналитических возможностей исследованных реагентов и гидрофобных аминов показывает, что контрастность и чувствительность реакции уменьшаются в ряду ХПТМФ-БПТМФ-ИПГМФ-ПТМФ. Результаты исследований образования и экстракции РЛК Ni(II) с АМФ и АФ, физико-химические и аналитические характеристики этих соединений послужили основой для разработки новых методик экстракционно-фотометрического определения Ni(II) в различных природных материалах. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
New highly selective and sensitive extraction-photometric method for the determination of nickel.pdf Введение Никель является одним из распространенных компонентов, постоянно присутствующих в природных водах. В воду никель может попадать из почв, а также в результате разложения растительных и животных организмов, присутствующих в водоемах. В сине-зеленых водорослях обнаружено повышенное (по сравнению с другими типами водорослей) содержание никеля. Соединения никеля выносятся в водоемы со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах концентрация никеля колеблется обычно от 0,8 до 10 мкг/л, в загрязненных она составляет несколько десятков микрограммов в литре. Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являются окислительными катализаторами, находясь в виде металлоорганических комплексов в организме животного и человека. Повышенное содержание никеля оказывает специфическое воздействие на эндотелий сосудов (в особенности мозга и надпочечников), где возникают множественные кровоизлияния. Содержание никеля в воде лимитируется по общесанитарному показателю - до 0,1 мг/л [1]. В производственных и сточных водах многих промышленных предприятий содержатся высокие концентрации тяжелых и цветных металлов, в том числе никеля(ІІ), поэтому определение содержания никеля в производственных водах является актуальной проблемой. Для фотометрического определения никеля пригодны многие хелатообразующие реагенты, относящиеся к разным классам соединений и содержащие в качестве донорных атомов N, O или S [2]. Из этих реагентов наибольшее значение имеют диоксимы, прежде всего диметилглиоксим. Особенность взаимодействия никеля с диметилглиоксимом - образование нескольких окрашенных соединений [3], состав и свойства которых зависят от состава среды, присутствия или отсутствия окислителей и, что очень важно, от порядка смешивания реактивов [4]. Все эти факторы влияют на протекание реакции, на воспроизводимость и в конечном счете на результаты количественного определения никеля(ІІ). Никель можно определять при помощи тио- и дитиосоединений [2, 5-7]. Высокочувствительными хелатообразующими реагентами на никель являются некоторые оксиазосоединения. Придилазорезорцин образует с никелем при рН 8,6-10 растворимый в воде красный хелат. Настоящая работа посвящена спектрофотометрическому изучению взаимодействия никеля с азомеркаптофенолом (АМФ, H2L) {1-(2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ПГМФ), 1-(5-хлор-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ХПГМФ), 1-(5-бром-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркап-тофенол (БПГМФ), 1-(5-иод-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол 9 А.З. Залов, К.А. Кулиев, Н.А. Акберов, З.Г. Аскерова (ИПГМФ)} в присутствии аминофенолов (АФ): 2-(Ы"гЫ-диметиламинометил)-4-метилфенола (АФі), 2-(Ы,Ы-диметиламинометил)-4-хлорфенола (АФ2). Реагенты и растворы. Для приготовления исходного раствора (1 мг/мл) никеля 6,73 г (NH4)2Ni(SO4)26H2O растворяли в воде, прибавляли 2 мл конц. H2SO4 и разбавляли в мерной колбе водой до 1 л [8]. Растворы с концентрацией 0,1 мг/мл получали разбавлением исходного раствора. В работе использовали 0,01 М растворы АМФ и АФ в хлороформе. Азомеркаптофе-нолы очищали переосаждением из этанольных растворов прибавлением воды и затем перегонкой. В качестве экстрагента применен очищенный хлороформ. Ионную силу растворов, равную р = 0,1, поддерживали постоянной введением рассчитанного количества KCl. Для создания необходимой кислотности растворов применяли 1 М раствор NaOH. Все использованные реагенты имели квалификацию ч.д.а. или х.ч. Аппаратура. Оптическую плотность органической фазы измеряли на КФК-2 и СФ-26. Значение рН водной фазы контролировали при помощи прибора И-120.2 со стеклянным электродом. Спектры ЯМР реагентов снимали на импульсном Фурье-спектрометре фирмы Bruker (Германия) при рабочей частоте 399,65 МГц, в растворах дейтерированного бензола (CeDe) при комнатной температуре. Относительное содержание протонов различных структурных групп определяли интегрированием соответствующих полос резонансного поглощения. ИК-спектры снимали на спектрофотометре фирмы Bruker. Методика. В градуированные пробирки с притертыми пробками с интервалом 0,1 мл вводили 0,1-0,8 мл исходного раствора никеля, 2,0-2,5 мл 0,01 М раствора АМФ и 0,8-1,0 мл АФ. Необходимое значение рН устанавливали добавлением 1 М раствора NaOH. Объем органической фазы доводили до 5 мл хлороформом, а водной фазы - до 20 мл дистиллированной водой. Спустя 5 мин органический слой отделяли и измеряли его оптическую плотность при комнатной температуре на КФК-2 при 600-690 нм. Методика синтеза азомеркаптофенола. Раствор 0,01 моль щ-тиофенола в 10 мл 5%-го водного раствора NaOH перемешивали при 5-10°С и по каплям добавляли к нему раствор 0,01 моля сульфата или фосфата диазосоединения на основе пиридина в 10 мл воды. Реакционную массу перемешивали при 5-10°С 30 мин, далее добавляли уксусную кислоту до рН 7-8. Целевые продукты выделяли методом перекристаллизации. Выход продукта - 52%. Синтезированные соединения (ПГМФ, ХПГМФ) исследованы физикохимическими методами (ИК- и ЯМР-спектроскопия; рис. 1) [9, 10]. ПГМФ-ИК (KBr, см-1): 3 460 v (OH), 2 570 v (SH), 1 290 и 1 170 v (С-N), 1 395 v (N=N), 1 250 5 (С-О). 10 Новая высокоселективная и чувствительная методика Химические сдвиги в спектрах 'Н ЯМР ПГМФ (300,18 МГц, CeDe) в м.д.: 5 14 (s, 1H-OH), 5 2,560 (s, 1H-SH), 5 6,304 (s, 1H Ar-H), 5 6,560 (s, 1H Ar-H), 5 7,616 (s, 1H Ar-H), 5 7,436 (s, 1H Pr-H), 5 7,812 (s, 1H Pr-H), 5 7,989 (s, 1H Pr-H), 5 8,607 (s, 1H Pr-H). ХПГМФ-ИК (KBr, см-1): 3 460 v (OH), 2 573 v (SH), 1 294 и 1 171 v (С-N), 1395 v (N=N), 1 250 5 (С-О). Химические сдвиги в спектрах 1H ЯМР ХПГМФ (300,18 МГц, C6D6) в м.д.: 5 14 (s, 1H-OH), 5 2,560 (s, 1H-SH), 5 6,304 (s, 1H Ar-H), 5 6,560 (s, 1H Ar-H), 5 7,616 (s, 1H Ar-H), 5 7,812 (s, 1H Pr-H), 5 7,993 (s, 1H Pr-H), 5 8,621 (s, 1H Pr-H). Исследование АМФ. АМФ - кристаллические вещества желто-зеленого цвета, плохо растворимые в воде, кислотах, частично растворимые в щелочах, ацетоне, хорошо растворимые в хлороформе. В зависимости от кислотности среды АМФ могут существовать в виде трех форм: H2R, HR-, HR2-. Первый протон сульфгидрильной группы отщепляется при рН > 3; второй протон оксигруппы - при рН > 6. В сильнокислых растворах АМФ находится в протонизированных формах. Многочисленные исследования АМФ показали, что они существуют в органических растворах в виде мономеров. 11 А.З. Залов, К.А. Кулиев, Н.А. Акберов, З.Г. Аскерова Определение знака заряда комплексов. АМФ и его производные с никелем образуют окрашенные комплексы, нерастворимые в неполярных органических растворителях. Заряд комплексов установлен методом электромиграции ионов и методом электрофореза на бумаге. При изучении электромиграции данного комплекса в U-образной трубке с двумя кранами наблюдалось движение окрашенных в голубовато-зеленого цвет ионов к положительному полюсу. На этом основании сделан вывод, что окрашенные комплексы являются анионами. При введении в систему аминов наблюдается переход анионных комплексов в органическую фазу в виде разноли-гандного комплекса (РЛК). При электролизе растворов РЛК не наблюдали их передвижения ни к аноду, ни к катоду, т.е. они электрически нейтральны. Опыты вели обычным способом, в U-образной трубке с двумя кранами при напряжении 180-200 В и силе тока 0,5-0,8 мА. Электролиз проводили на протяжении 3 ч. Материалы и методы исследования Выбор экстрагента. Для экстракции РЛК были испытаны неводные растворители: хлороформ, 1,2-дихлорэтан, четыреххлористый углерод, бензол, хлорбензол, толуол, ксилол, н-бутанол, изопентанол и диэтиловый эфир. Наилучшими экстрагентами оказались хлороформ, дихлорэтан и четыреххлористый углерод. При однократной экстракции хлороформом извлекается 97,1-98,9% никеля(ІІ) в виде РЛК. Дальнейшие исследования проводили с хлороформом. Содержание никеля в органической фазе определяли фотометрически - диметилглиоксимом, после реэкстракции [2], а в водной фазе - по разности. Рис. 2. Влияние pH водной фазы на образование и экстракцию РЛК Ni(II) c АМФ и АФі. Cni(ii) = 3,4 х 10-5 М, Самф = (1,12-2,34) х 10-3 М, Сафі = (6,3 - 8,4) х 10-4 М; КФК-2, I = 0,5 см. 1 - Ni-ХПГМФ-АФц 2 - Ni-БПГМФ-АФц 3 - Ni-ИПГМФ-АФц 4 - Ni-ПГМФ-АФр КФК-2, I = 0,5см 12 Новая высокоселективная и чувствительная методика Влияние рН водной фазы. Оптимальный интервал кислотности, при котором оптическая плотность максимальна и постоянна, рНоп 2,4-6,5 (рНоб 0,7-8,4). При рН раствора более 8,4 экстракция РЛК практически не наблюдается, что, видимо, связано с увеличением свободных молекул АФ и образованием гидролизованных форм никеля(П). Зависимость оптической плотности от рН представлена на рис. 2. Наличие одного максимума оптической плотности в указанных пределах рН подтверждает предположение об образовании одного комплексного соединения. Влияние времени выдерживания. РЛК Ni(II) с АМФ и АФ устойчивы в водных и органических растворителях и не разлагаются в течение трех суток, а после экстракции - больше месяца. Максимальная оптическая плотность достигается в течение 8-12 мин. Таким образом, кинетика комплексообразования и извлечения никеля с АМФ и АФ быстрая. Изучена зависимость оптической плотности экстрактов от времени при избытке реагентов и при оптимальном рН. Влияние концентрации лигандов. РЛК Ni(II) образуются в присутствии небольшого избытка комплексообразующих реагентов и аминофенолов. Оптимальным условием образования и экстракции этих соединений являются концентрации (1,12-2,34) х 10-3 моль/л АМФ и (6,3-8,4) х 10-4 моль/л АФ. Влияние соотношений объемов фаз. Степень извлечения Ni(II) в виде РЛК не зависит от соотношения объемов водной и органической фаз в широком интервале (от 5: 5 до 100: 5), что позволяет проводить одновременное концентрирование и фотометрическое определение Ni(II). Таким образом, увеличение водной фазы в 20 раз по отношению к органической не оказывает влияния на полноту извлечения. Спектры поглощения. Максимальный аналитический сигнал при комплексообразовании никеля с АМФ и АФ заметен при 605-648 нм. АМФ максимально поглощают при 515-530 нм. При комплексообразовании наблюдается батохромное смещение максимума светопоглощения на 110-118 нм. Контрастность реакций высока: АМФ красный, а комплексы - голубоватозеленого цвета. Окрашенные хлороформные экстракты АМФ-АФ ассоциа-тов максимально поглощают свет при 550-580 нм. Состав и строение комплексов. Стехиометрию исследуемых комплексов устанавливали методами сдвига равновесия и относительного выхода [11]. В составе РЛК на 1 моль никеля приходится по 2 моль АМФ и АФ (рис. 3). Методом Назаренко было установлено, что комплексообразующей формой никеля является Ni2+ [12]. При этом число протонов, вытесняемых им из одной молекулы H2L, оказалось равным 2. Способ координации никеля с лигандами устанавливали с помощью ИК спектроскопии. Различие в спектрах АМФ и системы Ni-АМФ-АФ свидетельствует о сильном взаимодействии. Полосы валентных колебаний ОН-группы (3 600-3 200 см-1), которые наблюдаются в спектре АМФ, отсутствуют в комплексе. Отсутствие этой полосы в спектре комплекса никеля с АМФ и АФ свидетельствует об образовании химической связи Ni-О. Полосы поглощения АМФ при 1 395 см-1 (-N=N-) смещаются к 1 315 см-1, что 13 А.З. Залов, К.А. Кулиев, Н.А. Акберов, З.Г. Аскерова свидетельствует об образовании координационной связи атома никеля с этой группой. Уменьшение интенсивности полосы при 2 580 см-1, наблюдаемой в спектре АМФ, говорит о том, что -SH-группа участвует в образовании комплекса в ионизированном состоянии. Предполагается, что АМФ является трехдентатным лигандом, координированным с Ni2+ через атом азота азогруппы (vn=n = 1 395 см-1), придиновый азот (ѵс-n = 1 290 см-1; Vc-n =1 170 см1) и атом кислорода (5с-о=1 250 см1). Обнаружение полос поглощения при 1 370 см-1 свидетельствует о наличии протонированного АФ [9, 10]. Рис. 3. Определение состава РЛК методом сдвига равновесия для Ni-ХПТМФ-ЛФі (а) и Ni-БПГМФ-АФі (б): 1 - Ni : АМФ; 2 - Ni :ЛФі; C№(ii) = 3,4 х 10-5 М; СФ-26,1 =1 см На основании полученных данных гастав экстрагируемых комплексов можно представить формулой ^^КАФ^^: Механизм образования РЛК можно представить следующим образом: АМФ при рН 2,3-8,5 образует нерастворимое в хлороформе соединение при избытке ионов никеля. В такую систему добавляют АФ, моментально дается растворимое в хлороформе интенсивно окрашенное в голубовато-зеленого цвета соединение. Произведенные расчеты показали, что РЛК в органической фазе не по-лимеризуются и находятся в мономерной форме (у = 0,94-1,07) [13]. Термогравиметрическое исследование комплекса [№(ПГМФ)2](АФ2)2 показало, что его термическое разложение протекает в три стадии: при 60-14 Новая высокоселективная и чувствительная методика 120°С улетучивается вода (потеря массы 2,14%) , при 340-390°С разлагается АФ (потеря массы 38,48%), а при 490-510°С - ПГМФ (потеря массы 59,45%). Конечный продукт термолиза комплекса - NiO. Химико-аналитические характеристики РЛК Ni(II) с АМФ и АФ. Кажущиеся молярные коэффициенты поглощения комплексов №(П)-АМФ-АФ при Хмакс вычислены методом насыщения (по спектрам поглощения). Истинные значения молярных коэффициентов поглощения вычислены методом Комаря. Молярные коэффициенты поглощения комплексов составляют (4,3-4,8) х 104. Условные константы устойчивости комплексов рассчитывали, используя метод пересечения кривых [11]. Результаты вычислений представлен в табл. 1. При расчете константы равновесия экстракцию РЛК представляли как реакцию взаимодействия между катионным комплексом Ni(II) с АМФ и АФ. Можно предположить, что при комплексообразовании происходят процессы: Ni2+ + 2H2L ^ [NiL2]2- + 4H+ (1) [NiL2]2- + АФН+ ^ ^2](АФН+)2 (2) Константа равновесия реакции равна Y _ {[Ыі^](АфН)2Іо _ 1 Ax w 1 р = даФ2]2-}в{[АФН+]2}в gAo-Ax '' [АФ]2. (3) Поскольку коэффициент распределение (D) равен D = ^AAP Ao Ax (4) К - D Кр [АФН+]2, (5) lgK = lgD - 2^[АФН+]. (6) Величины Kp, вычисленные по формуле (6), приведены в Константы экстракции, вычисленные по формуле табл. 1. lgK = lgD - 2 lg[L2-] - 2 lg[АФH+] (7) также приведены в табл. 1. Таблица 1 Основные химико-аналитические характеристики РЛК Ni(II) с АМФ и АФ Соединение рн X, нм AX, нм S'10-4 R lgP lgKp lg& Образования и экстракции Оптимал. №-ХПГМФ-АФ1 0,7-8,4 2,5-5,3 640 110 4,8 98,0 8,69 12,79 №-ХПГМФ-АФ2 0,6-8,4 2,4-5,1 648 118 4,7 97,9 6,59 12,47 Ni-БПГМФ-АФ: 1,2-8,4 3,0-5,9 635 110 4,6 97,5 8,47 14,33 М-БПГМФ-АФ2 1,1-8,4 2,8-5,7 638 113 4,5 98,1 8,58 14,42 М-ИПГМФ-АФ1 1,4-8,2 3,3-6,2 620 100 4,4 98,2 8,55 13,89 Ni-ИПГМФ-АФ2 1,3-8,1 3,2-6,0 625 105 4,3 97,4 8,35 13,63 М-ПГМФ-АФ1 1,7-8,4 3,8-6,5 605 90 4,3 98,2 10,67 8,51 13,77 Ni-ПГМФ-АФ2 1,5-8,4 3,5-6,4 610 95 4,5 98,8 10,28 8,65 13,93 15 А.З. Залов, К.А. Кулиев, Н.А. Акберов, З.Г. Аскерова Спектрофотометрическое определение Ni(II). Применение РЛК во многих случаях приводит к повышению селективности, контрастности реакций, улучшению экстракционных и других свойств. Введение второго реагента часто приводит к улучшению экстракционных свойств комплексов и снижению предела обнаружения. Экстракты РЛК Ni(II) подчиняются основному закону светопоглощения при концентрациях 0,5-18 мкг/мл. Данные, полученные для построения градуировочных графиков, были обработаны методом наименьших квадратов [14]. Уравнения градуировочных графиков приведены в табл. 2. На основании этих уравнений рассчитывали предел фотометрического обнаружения (ПрО) и предел количественного определения (ПрКО) Ni(II) в виде РЛК. Видно, что с возрастанием угла наклона (а) линейных уравнений увеличиваются молярные коэффициенты поглощения комплексов, соответственно увеличивается отрезок оси ординат (b), т.е. снижается предел обнаружения Ni(II) по реакции комплексообразования с АМФ и АФ. Т аблица2 Аналитические характеристики смешаннолигандных комплексов Ni(II) с АМФ и АФ Комплексы ПрО нг/см3 ПрКО нг/см3 Чувствительность,нг/см2 Линейный диапазон градуировочных графиков, мкг/5 мл Уравнения градуировочных графиков: b + ax Ni-ХПГМФ-АФі 11 36 1,30 0,15-18 0,051 + 0,264x №-ХПГМФ-АФ2 10 33 1,37 0,10-19 0,056 + 0,333x Ni-БПГМФ-АФі 11 36 1,51 0,20-18 0,043 + 0,250x М-БПГМФ-АФ2 10 33 1,63 0,15-20 0,037 + 0,286x Ni-ИПГМФ-АФі 9 30 1,72 0,15-21 0,046 + 0,353x №-ИПГМФ-АФ2 10 33 1,80 0,25-18 0,026 + 0,317x Ni-ПГМФ-АФі 10 33 1,80 0,20-19 0,045 + 0,230x М-ПГМФ-АФ2 9 30 1,63 0,15-21 0,071 + 0,351x Влияние посторонних ионов. Для оценки применимости экстрактов РЛК для разделения и определения Ni(II) изучено мешающее влияние посторонних ионов. Избирательность спектрофотометрического определения Ni(II) в виде изученных комплексов представлена в табл. 3. Определению Ni(II) с АМФ и АФ не мешают ионы щелочных, щелочноземельных элементов и РЗЭ. Мешающее влияние ионов устранено изменением рН среды с помощью маскирующих веществ и применением экстракции. Мешающее влияние Nb(V), Ta(V), Ti(IV) устранено с повышением рН и с помощью фторид-иона. Мешающее влияние Ti(IV) - аскорбиновой кислотой, Cu(II) - тиомочевиной, а Mo(VI) и Nb(V) - оксалат-ионом. При использовании 0,01 М раствора ЭДТА определению не мешают Ti(IV), V(IV), Nb(V), Ta(V), Mo(VI). В аммиачно-ацетатном буфере Мп2+ более прочно связывается с EDTA, чем с АМФ, что и используется для его маскировки при определении Ni. 16 Новая высокоселективная и чувствительная методика Т аблица 3 Сравнительные характеристики методик определения никеля(П) Реагенты* pH (экстрагент) X, нм е-10-4 Линейный диапазон градуировочных графиков, мкг/мл Лит. ДМГ 8-12(СНС1з) 470 1,56 0,26-2,10 [151 ЭКТСК 6,0(СбНб) 400 1,40 0,4-10 [161 МХКТСК 6,0(СбНб) 410 1,67 0,1-12 [171 ТКХГ 8,7-9,5(СбНб) 522 3,17 0,02-0,70 [181 ПФТСК 4-6(СбНб) 430 1,92 0,5-50 [191 ГББФГ 4 (СбНб) 497 2,85 0,01-0,10 [201 ПАГМФ-АФі 2,6-8,5 (СНС1з) 620 2,30 0,5-16 ПАГМФ-АФ2 2,3-8,4 (СНС1з) 650 2,50 0,5-18 Примечание. ДМГ -диметилглиоксим, ЭКТСК-Ы-этил-3-карбазолкарбоксальдегид-3-тиосемикарбазон, МХК ТСК-7-метил-2-хлорхинолин-3-карбальдегид тиосемикарбазон, ТКХГ-тиазол-2-карбальдегид-2-хинолилгидразон, ПФТСК-пиридоксаль-4-фенил-3-тиосемикарбазон, ГББФГ-4-гидроксибензальдегид-4-бромфенил гидразин. Сравнение аналитических возможностей исследованных реагентов и гидрофобных аминов показывает, что контрастность и чувствительность реакции уменьшаются в ряду ХПГМФ-БПГМФ-ИПГМФ-ПГМФ. Сопоставление методов определения Ni(II) с известными реагентами и АМФ в присутствии АФ. В табл. 3 приведены данные, позволяющие сравнить различные методики определения никеля. Видно, что АМФ имеет преимущества перед другими реагентами: максимум светопоглощения смещен в длинноволновую область спектра [15-20], молярный коэффициент светопоглощения намного превышает молярные коэффициенты светопоглощения других комплексов [15-17, 19], сдвиг рН реакции в более кислую область [15, 18], что повысило избирательность. Определение никеля(П) в воде и донных отложениях. Для анализа взяли 1 л сточной воды, выпарили до получения осадка, не доводя до кипения. Осадок растворили в 5 мл HNO3, перевели в колбу емкостью 50 мл и разбавили водой до метки. В аликвотной части определяли содержание Ni(II) с АМФ и АФ. Результаты определения представлены в табл. 4. Т аблица 4 Результаты определения никеля(П) в сточных водах и донных отложениях (n = 6, P = 0,95) Объект анализа Введено, мг/л Найдено, мг/л Sr С добавкой - ts X ±-е n Сточная вода Проба 1 4,0 4,52 0,52 ± 0,05 0,12 Проба 2 7,0 8,65 1,65 ± 0,12 0,08 Водопроводная вода Проба 1 4,0 4,05 0,05 ± 0,12 0,18 Проба 2 10,0 11,58 1,58 ± 0,15 0,21 Донные отложения Проба 1 2,0 3,46 1,46 ± 0,07 0,08 Проба 2 5,0 6,25 2,25 ± 0,04 0,09 17 А.З. Залов, К.А. Кулиев, Н.А. Акберов, З.Г. Аскерова Определение никеля(ІІ) в растениях. Надежный контроль содержания Ni(II) в биологических материалах важен в связи с его высокой биологической активностью. Навеску растений разложили по методике [21]. Результаты определения представлены в табл. 5. Т аблица5 Результаты определения никеля(ІІ) в растениях (п = 6, P = 0,95) Методика Найдено в образце, мг/кг S Sr - X ±-p n Фасоль Диметилглиоксим 1,68 0,041 0,035 1,65 ± 0,043 ДММФ + Дип 1,71 0,048 0,028 1,71 ± 0,050 ДММФ + Фен 1,66 0,043 0,026 1,66 ± 0,045 Горох Диметилглиоксим 2,46 0,110 0,045 2,46 ± 0,116 8-меркаптохинолин 2,35 0,090 0,039 2,35 ± 0,096 ДТМФ + Фен3 2,28 0,088 0,039 2,28 ± 0,093 ДТМФ + БФен 2,39 0,081 0,034 2,39 ± 0,085 Овес Диметилглиоксим 0,43 0,0198 0,046 0,43 ± 0,021 8-меркаптохинолин 0,46 0,0133 0,029 0,46 ± 0,014 ДММФ + Дип 0,42 0,0172 0,041 0,42 ± 0,018 ДМЭФ + Фен 0,47 0,0136 0,029 0,47 ± 0,014 Выводы Физико-химическими методами исследовано комплексообразование Ni(II) с азомеркаптофенолом (АМФ, H2L) {1-(2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-мер-каптофенол (ПГМФ), 1-(5-хлор-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ХПГМФ), 1-(5-бром-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (БПГМФ), 1- (5-иод-2-пиридилазо)-2-гидрокси-4-меркаптофенол (ИПГМФ)} в присутствии аминофенолов (АФ): 2-(Ы",К-диметиламинометил)-4-метилфенола (АФ1), 2- (К,К-диметиламинометил)-4-хлорфенола (АФ2). Взаимодействие Ni(II) с АМФ и аминофенолами и извлечение их в органическую фазу (выход РЛК) максимальны при рН 5,2-8,6. За одну экстракцию Ni(II) извлекается хлороформом на 98,4-99,6% в виде РЛК. Оптимальным условием образования и экстракции этих соединений являются концентрации (0,6-0,8) х 10-3 моль/л ДФ и (0,8-1,2) х 10-3 моль/л Ам. Максимальный аналитический сигнал при комплексообразовании РЛК никеля(ІІ) наблюдается при 450-586 нм, в составе РЛК соотношение Ме :АМФ :АФ = 1 : 2 : 2. Результаты исследований образования и экстракции РЛК Ni(II) с АМФ и АФ, физико-химические и аналитические характеристики этих соединений послужили основой для разработки новых методик экстракционно-фотометрического определения Ni(II) в различных природных материалах.
Влияние различных химических веществ, содержащихся в воде, на живые организмы и человека. URL: http://asdemo.iatp.by/ecologie_6.html
Умланд Ф., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплексные соединения в аналитической химии. М. : Мир, 1975. 531 с.
Бабко А.К. О реакции иона никеля с диметилглиоксимом в присутствии окислителей // Журнал аналитической химии. 1948. Т. 3. С. 284.
Пешкова В.М., Савостина В.М. Аналитическая химия никеля. М. : Наука, 1966. 204 с.
Zalov A.Z., Gavazov K.B. Extractive Spectrophotometric Determination of Nickel with 2-hydroxy-5-iodothiophenol and Diphenylguanidine // Chemistry Journal. 2014. Vol. 4 (5). P. 20-25.
Aliyev S.G., Ismailova R.A., Suleymanova E.I., Magarramova L.M., Sultanzadeh S.S., Asgerova Z.G., Zalov A.Z. Spectrophotometric investigation of complex formation of nickel (II) with 2-hydroxy-5-nitrothiophenol and aminophenols // International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology. 2018. Vol. 5 (3). P. 192-206.
Kuliev K.A. Spectrophotometric study of nickel(II) complexes with 2,6-dithiol-4-ethylphenol and heterocyclic diamines // International Congress on Heterocyclic Chemistry “Kost-2015” : book of abstracts. Moscow, 2015. P. 457.
Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М. : Издво АН СССР, 1964. 401 с.
Иоффе Б.В., Костиков Р.Р., Разин В.В. Физические методы определения строения органических соединений. М. : Высшая школа,1984. 336 с.
Анисимова Н.А. Идентификация органических соединений. Горно-Алтайск : РИО Горно-Алт. гос. ун-та, 2009. 118 с.
Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа. Л. : Химия, Ленингр. отд-ние, 1986. 432 с.
Назаренко В.А., Бирюк Е.А. Исследование химизма реакций ионов многовалентных элементов с органическими реагентами // Журнал аналитической химии. 1967. Т. 22 (1). С. 57-64.
Ахмедли М.К., Клыгин А.Е., Иванова Л.И., Баширов Э.А. О химизме взаимодействия ионов галлия с некоторыми сульфофталеинами // Журнал неорганической химии. 1974. Т. 19 (8). С. 2007-2012.
Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия (физико-химические методы анализа). М. : Высшая школа, 1991. 250 с.
Yoshikuni N., Baba T., Tsunoda N., Oguma K. Aqueous two-phase extraction of nickel dimethylglyoximato complex and its application to spectrophotometric determination of nickel in stainless steel // Talanta. 2005. Vol. 66 (1). P. 40-44.
Ramachandraiah C., Kumar J.R., Reddy K.J. et. al. Development of a highlysensitive extractive spectrophotometric method for the determination of nickel(II) from environmental matrices using N-ethyl-3-carbazolecarboxaldehyde-3-thiosemicarbazone // J Environ Manage. 2008. Vol. 88 (4). P. 729-736.
Jadhav V.A., Kulkarni M.U. 7-Methl-2-chloroquinoline-3-carbaldehyde thiosemicarbazone as analytical reagent for copper, cobalt and nickel (II) //j. Indian Chem Soc. 1992. Vol. 69. P. 287-288.
Otomo M., Watanabe T., Moriya M. Solvent Extraction and Spectrophotometric Determination of Nickel (II) with Thiazole-2-carbaldehyde 2-Quinolylhydrazone // Analytical Sciences. 1986. Vol. 2 (6). P. 549-552.
Sarma L.S., Kumar J.R., Reddy K.J. et al. Development of highly sensitive extractive spectrophotometric determination of nickel (II) in medicinal leaves, soil, industrial effluxentsand standard alloy samples using pyridoxal-4-phenyl-3-thiosemicarbazone // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2008. Vol. 22. P. 285-295.
Rekha D., Kumar J.D., Jayaraj B. et al. Nickel (II) Determination by Spectrophotometry Coupled with Preconcentration Technique in Water and Alloy Samples // Bull. Korean Chem. Soc. 2007. Vol. 28 (3). P. 373-378.
Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик O.A., Болышева Т.Н., Гомонова Н.Ф., Дурынина Е.П., Егоров B.C., Егорова Е.В., Едемская Н.Л., Карпова Е.А., Прижукова В.Г. Практикум по агрохимии : учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. В.Г. Минеева. M. : Изд-во МГУ, 2001. 689 с