Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Все статьи: 634
Статья обзорная
Цианоауратные комплексы представляют собой широкий класс соединений, обладающих разнообразной структурой и множеством потенциальных практических приложений, включая такие области, как микроэлектроника, нанотехнологии, материаловедение, медицина. В отличие от цианоауратов металлов, комплексы только с органическими катион-радикалами и ониевыми/иниевыми катионами не обладают координационно-полимерным строением - их кристаллическая структура обуславливается лишь нековалентными взаимодействиями между структурными единицами. Отсутствие четко выраженных координационных центров для упорядочивания цианоауратных анионов накладывает некоторые ограничения на возможности синтетиков предсказать итоговую структуру новых комплексов, а также их физико-химические свойства. И тем не менее известно, что данные соединения обладают полезными проводящими/диэлектрическими, магнитными, эмиссионными и оптическими свойствами, что обуславливает интерес у химиков к данному классу производных золота. Настоящий обзор, включающий в себя описание современных достижений в области методов синтеза, исследовании особенностей строения и возможности практического использования ди-, тетра- и дигалогендицианоауратных комплексов с органическими катион-радикалами и ониевыми/иниевыми катионами, основан на анализе литературы, большая часть которой была опубликована до 2022 г. Некоторые более поздние работы также представлены в обзоре. Представленные в данной работе сведения имеют фундаментальный характер и могут быть полезны для специалистов в области неорганической и элементоорганической химии золота.
Бесплатно
Механосинтез полимерных a-аминофосфонатов
Статья научная
Реакция Кабачника - Филдса широко используется для получения α-аминофосфонатов, в том числе полимерных. Кроме того, развитие получают методы механосинтеза α-аминофосфонатов. В рамках статьи были изучены методы получения арил-замещенных полимерных α-аминофосфонатов путем взаимодействия изомерных диаминобифенилов, терефталевого альдегида и диэтилфосфоната в шаровой мельнице. В результате были получены целевые поли(α-аминофосфонаты) 4. Строение продуктов было установлено на основе данных спектров ЯМР 1Н, 31P и ИК-. В спектре ЯМР 1Н следует отметить наличие характеристичных сигналов протонов ароматических фрагментов в виде мультиплетов при 8,62; 8,07 и 7,54 м.д., сигнала протонов при sp3-гибридизованном атоме углерода в виде уширенного синглета при 3,75 м. д., а также сигнала протонов группы OСH2CH3 в виде мультиплетов при 4,14 м. д. и 1,20 м. д. В спектре 31P имело место присутствие сигнала фосфора при 22,96 м.д. В ИК-спектрах наблюдались полосы поглощения при 1161 см-1 (P=O), 1051 см-1 (P-C-O), 2957 см-1 (OCH3) и 3445 см-1 (NH амидного фрагмента). Дополнительно была исследована возможность пост-модификации поливинилхлорида (ПВХ) фрагментами α-аминофосфонатов путем реакции первого с 2-аминотиофенолом, бензойным альдегидом и диэтилфосфонатом в шаровой мельнице, а также посредством реакции с 2-аминотиофенолом, терефталевым альдегидом и диэтилфосфонатом в аналогичных условиях. В результате были получены соответствующие α-аминофосфонат-содержащие поливинилхлориды 8-9. Таким образом, была продемонстрирована принципиальная возможность механосинтеза α-аминофосфонатов, а также возможность постмодификации ПВХ фрагментами α-аминофосфонатов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена сезонная динамика содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов в почвенных и водных экосистемах на урбанизированной территории г. Ульяновска. С применением статистических методов анализа исследовано влияние физико-химических факторов на миграционные процессы тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb) в экосистеме «почвенный покров - поверхностные воды».
Бесплатно
Микроэлементный состав донных отложений водных объектов в условиях городской застройки
Статья научная
В условиях урбанизации отмечается усиление техногенного воздействия на водные объекты, которое наиболее отчетливо проявляется на водоемах, которые располагаются на территории жилой застройки. Ценность водоемов в городах заключается в возможности использования их в качестве объектов рекреации. В такие водные объекты загрязняющие вещества поступают с организованными сточными водами промышленных предприятий и поверхностных ливневых вод. Однако на значительной части городских территорий система поверхностного стока не организована. В этом случае дождевой и талый сток неорганизованно (диффузно) попадает в водные объекты. Загрязняющие вещества ухудшают качество природных вод, нарушают функционирование водных экосистем и снижают способность к самоочищению. В результате наблюдается интенсификация процессов эвтрофикации водоемов, заболачивание и нарушение местных биоценозов. Загрязняющие вещества, поступающие в поверхностные водные объекты, накапливаются в донных отложениях и создают вторичное загрязнение рек. Донные отложения водоемов являются накопителями тяжелых металлов. Благодаря сорбционным процессам происходит очищение воды от тяжелых металлов, но при определенных процессах наблюдается десорбция металлов и их переход в растворенном состоянии в толщу воды и происходит вторичное загрязнение. В работе исследовано влияние состояния территории водосбора на качество воды в водоеме, содержание загрязняющих веществ в воде и донных отложениях. Показано, что качество воды и донных отложений по содержанию химических элементов определяется типом антропогенной нагрузки. Для участков реки, не подверженных техногенной нагрузке, основное влияние оказывает состояние атмосферы и водосборной площади, с которой осуществляется диффузное поступление дождевых и талых вод. Состав тяжелых металлов воды и донных отложений характеризует преимущественно природный геохимический фон. Сброс производственных сточных вод приводит к увеличению в составе воды и донных отложений элементов антропогенного происхождения.
Бесплатно
![Минорный продукт [Ph3Sb(Cl)O]3C x PhH в реакции перераспределения лигандов арильных производных пятивалентной сурьмы](/file/thumb/147233127/minornyj-produkt-ph3sb-cl-o-3c-x-phh-v-reakcii-pereraspredelenija-ligandov.png "Минорный продукт [Ph3Sb(Cl)O]3C x PhH в реакции перераспределения лигандов арильных производных пятивалентной сурьмы")
Статья научная
Одним из продуктов реакции дихлорида трифенилсурьмы и бис (2,4-дибромфеноксидом) трифенилсурьмы (1:1 мольн.) в бензоле в атмосфере воздуха является соединение трехкоординированного углерода [Ph3Sb(Cl)O]3C × PhH (1). Соединение 1 идентифицировано методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. По данным РСА, целевой продукт является сольватом с бензолом [С61H51Cl3O3Sb3, М = 1303,65; сингония моноклинная, группа симметрии P21/c; a 17,17(2), b 18,75(2); c 17,322(18) Å; α 90,00, β 90,58(5), γ 90,00 град.; V 5576(11) Å3; Z 4; µ 1,630 мм-1; F (000) 2580,0; размер кристалла 0,28×0,22×0,11 мм; область сбора данных по 2θ 6,4-36,8 град.; интервалы индексов отражений -15 ≤ h ≤ 15, -16 ≤ k ≤ 16, -15 ≤ l ≤ 15; всего отражений 24392; независимых отражений 3981; Rint 0,0516; переменных уточнения 632, GOOF 1,141; R1 = 0,0392; wR2 = 0,0912; остаточная электронная плотность 0,43/-0,35 e/Å3]. Углы COSb в соединении изменяются в интервале 123,3(8)-127,1(8)°. Укороченные по сравнению с суммой ковалентных радиусов углерода и кислорода (1,51 Å) расстояния C-O (1,365(15)-1,385(15) Å) свидетельствуют о повышении кратности указанных связей. Аномальное сокращение расстояний Sb-O (1,986(7), 2,001(7), 2,011(7) Å) в нейтральной молекуле 1 по сравнению с суммой ковалентных радиусов сурьмы и кислорода (2,14 Å) предполагает делокализацию электронной плотности по остову CO3Sb3. Расстояния Sb-Cl несколько больше суммы ковалентных радиусов атомов сурьмы и хлора и длиннее, чем в дихлориде трифенилсурьмы. Атомы сурьмы имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с гетероатомами в аксиальных положениях. Формирование кристаллической структуры происходит за счет образования слабых водородных связей типа С···Н (2,72-2,90 Å) и Сl···Н (2,94 Å). Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 1851485; deposit@ccdc.cam.ac.uk или http://www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif).
Бесплатно
Михаил Григорьевич Воронков (6.12.1921-20.02.2014)
Другой
В феврале 2021 года исполнилось 100 лет со дня рождения нашего выдающегося соотечественника академика РАН Михаила Григорьевича Воронкова. Создатель крупнейшей школы мирового уровня в России по кремнийорганической химии поражал своим интеллектом и широтой интересов, эффективностью работы научной школы (под его руководством защищено более 140 кандидатских и 35 докторских диссертаций). Результаты его исследований были отражены более чем в 3000 научных статьях, в 37 монографиях, в 60 обзорах и многих научно-популярных статьях. М.Г. Воронков является автором около 500 авторских свидетельств и более 60 зарубежных патентов.
Бесплатно
Статья научная
Предложены принципы стохастического моделирования матриц плана для дисперсионного анализа. Обсуждаются перспективы использования стохастического моделирования при решении учебных и исследовательских задач химической метрологии.
Бесплатно
Моделирование и анализ виртуального растяжения эластичного и пластичного кристаллов дигалогенфенолов
Статья научная
С целью проверки устойчивости результатов моделирования растягивающих деформаций молекулярных кристаллов проведен тест на виртуальное растяжение пластичного 3,4-дихлорфенола, эластичного 4-бром-3-хлорфенола. Моделирование всех рассматриваемых кристаллических структур было проведено методами теории функционала плотности с учетом периодических граничных условий и локализованных базисных наборов. Подтверждено, что предложенный нами ранее виртуальный тест на растяжение молекулярных кристаллов позволяет объяснять и предсказывать их механические свойства по характерному поведению изменений энергии кристаллической ячейки и ее объема в зависимости от растягивающих деформаций. В данной работе растягивающие деформации кристаллической ячейки 3,4-дихлорфенола проводили с разным шагом в 1 и в 3 % от величин параметров ячейки. Это позволило нам установить, что тренды изменения кристаллической структуры и рассматриваемых свойств мало зависят от величины шага растяжения в изученных пределах. Были обнаружены лишь небольшие отличия в энергии кристаллической ячейки на 15 % растяжения, которые позже нивелировались. Для изученных структур кристаллов выявлено, что четыре водородные связи O-H…O прочнее удерживают сформировавшиеся синтоны из четырех молекул, чем межстопочные взаимодействия Cl…Cl или Br…Br, которые способны к переключению или разрыву в процессе деформации. При этом оказалось, что взаимодействие галогенов I типа как для эластичного, так и для пластичного кристалла теряется в ходе растяжения, при этом вместо одного ван-дер-ваальсового взаимодействия формируются две галогенные связи Cl…Br и Сl…Cl, соответственно. В зависимости от растягивающих деформаций на начальном этапе растяжений обнаруживаются сходные изменения в поведении структуры, энергии кристаллической ячейки и ее объема как для пластичного 3,4-дихлорфенола, так и для эластичного 4-бром-3-хлорфенола. Тем не менее пластичный 3,4-дихлорфенол отличается более медленными изменениями в структуре и коротким периодом замедления роста энергии кристаллической ячейки с появлением межстопочных зазоров. Для эластичного кристалла этот период значительно более протяженный и сопровождается осцилляциями в изменении энергии. Таким образом, замена атома Cl на Br в 4-м положении фенольного цикла приводит к тому, что при определенном проценте растягивающих деформаций формируются достаточно большие полости, что способствует существенным изменениям в структуре без значительных затрат энергии.
Бесплатно
Статья научная
Показана возможность применения гиперболической модели расчета термохимических характеристик (стандартной молярной теплоемкости, стандартной молярной энтропии) к системе V-О. Использование модели позволило уточнить имеющиеся экспериментальные данные по оксидам ванадия и предсказать значения термохимических характеристик для малоизученных экспериментально соединений.
Бесплатно
Моделирование нековалентных взаимодействий кубовых красителей с фрагментами нитрида углерода
Статья научная
В целях изучения возможности модификации нитрида углерода производными полициклических ароматических углеводородов методами теории функционала плотности выполнено моделирование фрагмента слоя структуры C3N4, представленной тремя гептазиновыми звеньями, соединенными аминогруппами. Рассмотрены молекулярные комплексы такого фрагмента с двумя кубовыми красителями: бордо Д и золотисто-желтый ЖХД. Показано, что молекулы красителей комплементарны полости кармана, но исследуемые комплексы не являются плоскими. Вычислены и сравнены энергии взаимодействия и энергии водородных связей в комплексах.
Бесплатно
Статья научная
На основании анализа литературных данных и результатов исследований показано: высокие значения морозостойкости и водонепроницаемости композиционных материалов при использовании цементной композиции с включением мономер-полимерной компоненты с органоборановым аминным комплексом получены за счет последнего как компатибилизатора. Высокие значения показателя «водонепроницаемость» связаны с образованием гидрофобизирующей структуры при застывании композиции, показателя «морозостойкость» - с образованием структурной полимерной сетки, включающей цементный камень, за счет дополнительных связей путем радикальных реакций с поверхностью образующегося цементного камня и полимера. Показана принципиальная возможность модификации свойств композиционного материала путем изменения состава мономерной смеси и использования безводной композиции.
Бесплатно
Моделирование сорбции ионов некоторых двухвалентных металлов на фрагментах оксигидрата циркония
Краткое сообщение
Экспериментальными и компьютерными методами изучали сорбцион-ные свойства оксигидрата циркония. Компьютерное моделирование производилось с использованием метода Монте-Карло и последующей оптимизацией ab initio. При этом моделировались сорбционные комплексы фрагментов оксигидрата циркония с ионами Са2+, Mn2+, Ni2+, Cu2+. В рассчитанных комплексах определялись порядки связей по Малликену. Экспериментально сорбционную ёмкость определяли на гелях, полученных медленным гидролизом раствора оксихлорида циркония. Значения сорбции сопоставляли с суммой порядков связи сорбируемого металла и сорбционными центрами геля. Установлено, что данные величины находятся в линейной зависимости. Таким образом, порядок связи можно использовать для определения сорбции металлов на гелях оксигидрата циркония.
Бесплатно
Моделирование термодинамических свойств известково-глинозёмистых расплавов
Статья научная
Рассчитаны избыточные энтальпии, энтропии, энергии Гиббса расплавов системы СаО-Ai 2О 3 в интервале температур 1500-1800 °С. Термодинамические свойства согласованы с наиболее достоверными экспериментальными данными по энергиям Гиббса реакций образования алюминатов кальция, термодинамическим характеристикам плавления чистых оксидов и фазовой диаграмме состояния.
Бесплатно
Статья научная
Были исследованы различные модификации кинетического метода для оптимизации условий проведения реакции Ландольта метилоранжа с броматом калия, применяемой с целью определения тиоцианат-иона в водном растворе (метод остановленного времени, метод измерения индукционного периода, метод тангенсов, дифференциальные кривые двух видов). Преимущество имеет метод тангенсов. Оптимальные условия определения: 0,28 М HCl, рН 1,02, 8•10 -5 М KBrO 3, 10 мг/л метилоранжа. Градуировочный график линеен в интервале концентраций (0,2-7)-10 -5 М, повторяемость составила 4,0%, погрешность определения 4,1 %.
Бесплатно
Модифицирование поверхности многостенных углеродных нанотрубок для придания технологических свойств
Статья научная
Исследованы процессы модифицирования поверхности многостенных углеродных нанотрубок различными полярными группами: карбоксильными, спиртовыми гидроксильными, четвертичной аммониевой солью. С применением окислительной смеси пероксида водорода, азотной и серной кислоты разработана методика карбоксилирования углеродных нанотрубок при температуре 70 °С, что позволило минимизировать образование аморфного углерода и повысить содержание карбоксильных групп до 5,5 мас. % на поверхности. На базе карбоксилированных углеродных нанотрубок по реакции с триэтаноламином получены трубки с поверхностью, модифицированной четвертичной аммониевой солью. С участием свободно-радикального инициатора в среде этилового спирта проведено модифицирование углеродных нанотрубок этилгидроксильными группами. Показано, что количество дефектов, на которых происходит образование химической связи в процессе функционализации, и их природа определяются первоначальными дефектами нанотрубок и не зависит от способов обработки наноуглеродного материала. Проведено исследование термоокислительной стабильности исходных и модифицированных углеродных нанотрубок на воздухе. Наиболее устойчивыми являются исходные нанотрубки, которые стабильны при нагревании на воздухе до 520 °С. Для модифицированных нанотрубок наблюдается снижение термоустойчивости в ряду: многостенные нанотубки с карбоксильными группами на поверхности, со спиртовыми гидроксильными, модифицированные четвертичной аммониевой солью, у которых окисление начинается при 400 °С. Прививка на поверхности многостенных углеродных нанотрубок спиртовых гидроксильных групп представляет значительный интерес для получения сорбционного материала с развитой поверхностью, способного за счет гидроксильных групп ковалентно связывать ионы металлов аналогично комплексообразователям типа этиленгликоля или пирокатехина. Модифицированные полярными группами углеродные наноматериалы проявляют хорошие сорбционные свойства по отношению к ионам тяжелых металлов. Степень извлечения ионов цинка и меди в случае карбоксилированных нанотрубок достигает 98 %.
Бесплатно
Модифицирование природного цеолита углеродными нанотрубками для улучшения сорбционных свойств
Статья научная
Изучена возможность использования исходных и модифицированных природных минералов в качестве сорбентов для создания экономически приемлемых технологических систем для очистки технологических водных растворов и жидкостей. Исследованы процессы модифицирования природного цеолита углеродными нанотрубками. В качестве модифицирующей добавки в сорбент были использованы многостенные углеродные нанотрубки, полученные в токе аргона методом химического осаждения из паровой фазы с использованием металлоорганических соединений. Перед использованием многостенные углеродные нанотрубки измельчали. Так как совместимость наноуглеродного материала и матрицы сорбента в значительной мере зависит от наличия на поверхности цеолита и поверхности самого материала полярных карбоксильных групп, углеродные нанотрубки подвергали процессу функционализации полярными группами. Для получения на поверхности многостенных углеродных нанотрубок карбоксильных групп проводили обработку окислительной смесью концентрированных азотной и серной кислот. По реакции с триэтаноламином на основе карбоксилированных углеродных нанотрубок проводилась прививка на поверхности трубок четвертичной аммониевой соли. На основании полученных результатов была разработана методика модифицирования природного цеолита многостенными углеродными нанотрубками при совместном осаждении трубок с цеолитом в присутствии сульфата алюминия. При осаждении образуется мелкодисперсный порошок сорбента с включением наноуглеродного материала. Наиболее устойчивая система образуется при совместном осаждениии цеолита и карбоксилированных нанотрубок. Изучена сорбционная способность композиционного материала по отношению к ионам тяжелых металлов. Для применения модифицированного цеолита в системах очистки была изучена зависимость степени извлечения ионов цинка от содержания карбоксилированных нанотрубок в цеолите. Цеолит имеет жесткую каркасную структуру и для него возможно применение ультразвуковой интенсификации процессов сорбции. Время ультразвуковой обработки составило 80 секунд. Степень извлечения тяжелых металлов зависит от содержания углеродных нанотрубок в сорбционном материале и достигает для ионов цинка 98,0 % при содержании трубок в модифицированном цеолите 0,2 %.
Бесплатно
Модифицирование смазочно-охлаждающей жидкости функционализированными углеродными нанотрубками
Статья научная
Проведено модифицирование смазочно-охлаждающей жидкости функционализированными многостенными углеродными нанотрубками с привитыми на поверхности карбоксильными группами и четвертичными аммониевыми солями. Модифицирование приводит к повышению устойчивости жидкости к биопоражению.
Бесплатно
Молекулярно-массовое распределение промежуточных продуктов реакции отверждения эпоксидного композита
Статья научная
Предложен математический аппарат кинетики формирования молекулярно-массового распределения, включающий в себя механизм полимеризации бифункциональной эпоксидной смолы и шестифункционального триэтилентетраамина.
Бесплатно
Молекулярные и кристаллические структуры карбоксилатов три- и тетраарилсурьмы
Статья научная
Взаимодействием триарилсурьмы с карбоновой кислотой в присутствии пероксида водорода (1:2:1 мольн.) в эфире синтезированы дикарбоксилаты триарилсурьмы: Ph3Sb[OC(O)C6H4OMe-2]2 (I), Ph3Sb[OC(O)CH2C6H4NO2-4]2 (II), Ph3Sb[OC(O)cyclo-C3H5]2 (III), Ph3Sb[OC(O)C6H4NO2-2]2 (IV), (3-MeC6H4)3Sb[OC(O)C6H4OMe-2]2 (V). Карбоксилаты тетрафенилсурьмы: Ph4SbOC(O)C6H4OMe-2 (VI), Ph4SbOC(O)CH2C6H4NO2-4 (VII), Ph4SbOC(O)cyclo-C3H5 (VIII) и Ph4SbOC(O)C6H4NO2-2 (IX) получены из пентафенилсурьмы и дикарбоксилатов трифенилсурьмы (1:1 мольн.) в толуоле. По данным РСА, атомы сурьмы в молекулах I, II, III, V имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами кислорода карбоксильных групп в аксиальных положениях. Аксиальные углы OSbO в I-III, V равны 173,30(6)° (I), 173,35(11)° (II), 176,46(4)° (III), 173,58(19)° (V), валентные углы CSbC составляют 104,30(5)°, 104,30(5)°, 151,39(10)° (I); 110,04(9)°, 110,04(9)°, 139,91(17)° (II); 104,44(6)°, 106,38(5)°, 149,18(6)° (III); 105,3(3)°, 105,9(3)°, 148,8(3)° (V). Интервалы изменения длин связей Sb-O и Sb-C составляют 2,106(2)-2,137(5) A и 2,082(2)-2,1258(16) A. Внутримолекулярные расстояния Sb???O=С равны 2,611(3)-3,012(3) A. В молекулах карбоксилатов тетрафенилсурьмы (VII,IX), имеющих искаженную тригональнобипирамидальную конфигурацию, аксиальные углы CSbO, длины связей Sb-C, Sb-O и внутримолекулярные контакты Sb???O=С составляют 176,26(8)°, 2,115(2)-2,168(3), 2,220(2) и 3,247(3) A (VII); 176,39(8)°, 2,115(3)-2,167(2), 2,325(2) и 3,318(3) A (IХ).
Бесплатно
Натриевые химические источники тока с катодами на основе сульфидов меди
Статья научная
В работе исследованы в качестве химических источников тока ячейки, состоящие из натрия и сульфидов меди с различным составом, структурой и морфологией катодного материала. Уменьшение характерного размера частиц СuS с 0,4-5 мкм до 10-50 нм привело к увеличению начального рабочего напряжения с 1,87 В до 2,55 В и емкости с 166 мАч·г-1 до 400 мАч·г-1. Сверхстехиометрическое внедрение серы в нанодисперсный сульфид меди CuS1+х приводит к снижению начального рабочего напряжения ячейки на 0,23 В, в то время как емкость увеличивается с 400 мАч·г-1 до 431 мАч·г-1. В случае сульфида состава Cu2S емкость ячейки с натриевым анодом составляет 121 мАч·г-1, кроме того, данный материал, как и микрокристаллический сульфид меди состава CuS, склонен к поверхностной пассивации сульфидами переменного состава. В работе проведен сравнительный анализ электрохимических показателей натриевых и литиевых источников тока с различными по составу и морфологии катодными материалами на основе сульфидов меди.
Бесплатно
