Исследование системы иодид бария-ГМТА-вода

Автор: Алтыбаева Дильбара Тойчуевна, Абдуллаева Жыпаргуль Душабаевна, Атакулова Б. М., Джумаева Ж. Ш., Мирзаева Махира

Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki

Статья в выпуске: 12 т.7, 2021 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. В статье изучены гетерогенные равновесия в тройных водных системах BaI2 - (CH2)6N4 - H2O, синтезированные комплексы могут быть применены в качестве антибактериального препарата в ветеринарии. Материалы и методы исследования: гетерогенные равновесия были изучены изотермическим методом растворимости при 25 °C. Установлены концентрационные пределы существования соединений и типы их растворимости. Цели исследования: определить тип химической связи между комплексообразователем и лигандом, а также общие закономерности термического разложения синтезированных соединений. Результаты исследования: изучена и составлена изотерма растворимости системы BaI2 - (CH2)6N4 - H2O. Выводы: выявлено влияние анионов на комплексообразование и состав образующихся соединений.

Еще

Гетерогенные равновесия, изотермический метод, изотерма растворимости, комплексообразователь

Короткий адрес: https://sciup.org/14121596

IDR: 14121596 | DOI: 10.33619/2414-2948/73/01

Текст научной статьи Исследование системы иодид бария-ГМТА-вода

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Исследование комплексов биометаллов с ионами брома, иода с фармако-физиологическим лигандом гексаметилентетрамином (ГМТА) позволяет определить их особенности, выявить новые полезные свойства. Йод принадлежит к жизненно важным микроэлементам, который участвует в нормальном функционировании человеческого организма и является структурным компонентом гормонов щитовидной железы [1].

Многие работы, однако, выполнены препаративным методом, не позволяющим определить их концентрационные пределы. Вследствие этого данные о составе эти соединений противоречивы. С точки зрения развития теории координационной химии [2] представляет интерес изучение взаимного влияния лигандов (ГМТА, вода, анионы) на процесс комплексообразования, а также зависимости состава и строение образуемых ими комплексных соединений [3]. Изучение этих вопросов послужит основой для установления общих закономерностей процессов комплексообразования соединений, содержащих ионы металла – органический лиганд – вода, а также их взаимосвязь в последовательности состав – строение – свойства.

Таким образом, необходимым является изучение влияния на комплексообразование галогенидов бария, концентрации компонентов на физико-химические свойства, образующихся соединений, а также выявление закономерностей термохимических превращений полученных соединений, определение температуры разложения, определение химической связи между комплексообразователем и лигандам, что и обуславливает актуальность настоящего исследования.

Цели и задачи исследования. Целью работы было установить общие закономерности комплексообразования в тройных водных системах [4], содержащих иодид бария и ГМТА.

Материал и методы исследования

В статье использованы следующие методы исследования: метод растворимости для изучения гетерогенных равновесий в тройных водных системах иодид бария – ГМТА – вода при 25 °С; определение состава и концентрационных пределов существования соединений, а также установить характер их растворимости, физикo-химические свойства синтезированных соединений, наметить пути практического использования полученных соединений.

Растворимость новых соединений в органических растворителях

Определение растворимости синтезированных соединений проводилось с целью подбора индифферентной жидкости для определения плотности кристаллов. Для этой цели были взяты следующие растворители: бензол, четыреххлористый углерод, ацетон, хлороформ. Определение проводилось следующим образом. Колбу емкостью 50 мл с измельченным испытуемым комплексом, который заливали органической жидкостью до получения насыщенного раствора, помещали в термостат, где выдерживали в течение суток с периодическим перемешиванием при 25 °С. После этого во взвешенные бюксы отфильтровывали и взвешивали часть растворителя. Затем фильтрат выпаривали и вес бюкса доводили до постоянного значения.

Результаты и обсуждение

Гексаметилентетрамин, (CH 2 ) 6 N 4 (ГМТА), являющийся производным формальдегида, впервые был получен в 1859 г. А. М. Бутлеровым в реакции взаимодействия газообразного аммиака с параформальдегидом [5]. А. В. Гофманом [6] в 1869 г. была представлена реакция, получения ГМТА из водного раствора формальдегида и газообразного аммиака. Эта реакция имеет следующий вид:

6СН 2 О (В) + 4NH 3 (r) → (CH 2 ) 6 N 4 + 6Н 2 Ож + 81 ккал.

В настоящее время гексаметилентетрамин получают пропусканием газообразного аммиака (при температуре 20, 100, 150 °С) через 30%-ный раствор формалина, содержащего 1–2% метанола. ГМТА — бесцветное, не имеющее запаха кристаллическое вещество со сладковатым вкусом, кристаллизуется при обычных условиях из водных растворов в безводной форме, в виде ромбических додекаэдров. Изотерма растворимости системы ВаI 2 – (CH 2 ) 6 N 4 – H 2 O. Результаты исследования растворимости приведены в Таблице 1 и представлены на Рисунке.

Таблица 1

ИЗОТЕРМА РАСТВОРИМОСТИ СИСТЕМЫ ВаI 2 – (CH 2 ) 6 N 4 – H 2 O при 25 °C
№ точки	Состав жидкой фазы масс.%			Состав твердого остатка масс.%			Молекулярный состав твердых фаз
№ точки	ВаI 2	(CH 2 ) 6 N 4	Z солей	ВаI 2	(CH 2 ) 6 N 4	Z солей	Молекулярный состав твердых фаз
1	68,60	—	68,60	78,34	—	78,34	ВаI 2 × 2H 2 O
2	—	—	—	76,70	0,2	76,91	ВаI 2 × 2H 2 O
3	56,02	4,28	60,30	—	0,43	77,13	ВаI 2 × 2H 2 O
4				71,65	0,04	78,69	ВаI 2 × 2H 2 O
5				58,12	22,10	80,22	ВаI 2 ×2H 2 O+ВаI 2 ×2(CH 2 ) 6 N 4 ×8H 2 O
6				50,80	24,26	75,06	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
7	51,32	5,21	56,53	48,96	25,26	74,22	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
8	44,11	7,98	52,09	46,78	26,23	72,01	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
9	37,68	11,81	49,49	44,19	25,70	69,98	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
10	31,69	15,63	47,32	41,00	26,41	67,41	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
11	25,66	21,14	46,80	39,96	29,63	69,59	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
12	2,09	27,31	49,40	38,25	31,86	60,09	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
13				40,00	35,46	75,46	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
14				29,41	47,14	76,55	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O
15	20,98	38,02	59,00	21,13	57,98	79,11	ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O +(CH 2 ) 6 N 4
16							ВаI 2 × 2(CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O +(CH 2 ) 6 N 4
17	14,43	38,58	53,01	2,01	92,00	94,01	(CH 2 ) 6 N 4
18	10.55	40,59	51,09	1,02	93,12	94,14	(CH 2 ) 6 N 4
19	5,50	43,19	48,69	0,80	93,71	94,51	(CH 2 ) 6 N 4
20	—						(CH 2 ) 6 N 4
21	47,00	47,00	—	100,00	100,00	—	(CH 2 ) 6 N 4

Рисунок. Изотерма растворимости ВаI 2 – (CH 2 ) 6 N 4 – H 2 O при 25 °С.

Как видно из Рисунка, изотерма растворимости системы характеризуется тремя ветвями кристаллизации. Крайние две ветви отвечает выделению в твердую фазу исходных компонентов: шестиводного иодида бария, растворимость которого равна 66,80% и гексаметилентетрамина. В области средней ветви (точки 5–12), соответствующей следующей концентрации исходных компонентов: иодида бария 55,02–20,98%, ГМТА 4,28–38,02%, в твердую фазу выделяется новое соединение Ва1 2 2(CH 2 ) 6 N 4 x 8H 2 O, растворимое в воде конгруэнтно.

Исследование термической устойчивости соединений

Исследование термической устойчивости соединения в Таблице 2 сопровождалось изучением ИК-спектров остатков, что позволило качественно расшифровать многие термоэффекты: дериватограмма ГМТА характеризуется двумя эффектами. Первый эффект при 282° соответствует возгонке ГМТА. При дальнейшем повышении температуры наблюдается незначительное разложение ГМТА. Экзотермический эффект при 530°, вероятно, обусловлено окислением оставшегося углерода.

Таблица 2

ТЕРМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ СОЕДИНЕНИЯ ГМТА С ИОДИДОМ БАРИЯ

Формулы соединения	Термоэффекты	Выводы
(CH 2 ) 6 N 4	282°	Возгонка с незначительным разложением
ВаI 2 × 2Н 2 О (лит.)	99°	Обезвоживание
ВаI 2 × (CH 2 ) 6 N 4 × 8H 2 O	160°	Ступенчатая дегидратация
	246°	Разложение комплекса
	274°

Выводы

Выделенные соединения подвергали обезвоживанию, а затем снимали спектры поглощения в вазелиновом масле. На ИК-спектрах обезвоживание основные полосы валентных колебаний ГМТА расщеплены.

Это подтверждает то, что ГМТА в данном соединении с ионом металла связан одним атомом азота, показывая координационную емкость, равную одному.

Таким образом мы приходим к выводу, что отсутствие расщепления не является основанием для подтверждения того, что ГМТА связан четырьмя атомами азота, а следует отметить наличие двух различных типов связи молекул воды в комплексе.

Список литературы Исследование системы иодид бария-ГМТА-вода

Трошина Е. А., Платонова Н. М. Метаболизм йода и профилактика йододефицитных заболеваний у детей и подростков // Вопросы современной педиатрии. 2008. Т. 7. №3. С. 66-75.
Михайлов О. В. Структура вещества и теории химических процессов. "Координационное соединение" // Вестник Казанского технологического университета. 2003. №1. С. 7-10.
Сироткин О. С., Сироткин Р. О., Татаринцева Т. Б. Комплексные соединения в рамках системной классификации химических веществ // Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т. 20. №11. С. 11-17.
Трошанин Н. В., Бычкова Т. И. Гетеролигандные комплексы кобальта (II) с гидразидами некоторых ароматических кислот и L-гистидином // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2019. Т. 161. №1. С. 31-41. DOI: 10.26907/2542-064X.2019.1.31-41
Бердоносов Д. Ю., Гуменюк Г. Я., Тарасов К. С. Разработка генератора газообразного формальдегида и метода анализа формальдегида в газовой и к-фазе, образующихся при работе генератора // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2007. №2. С. 66-69.
Арбузов А. Е. Краткий очерк развития органической химии в России. М.; Л., 1948. 224 с.

Еще

Статья научная