Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Все статьи: 614
Синтез сополимеров стирола и его аналогов компенсационным способом
Статья научная
Подобраны условия для осуществления компенсационной сополимеризации стирола и его аналогов: α-метилстирола и стирохромтрикарбонила. Для процесса контролировали конверсию мономеров, состав и строение сополимеров. Анализ сополимеров современными физико-химическими методами позволил установить преимущественно композиционно-однородное строение сополимеров.
Бесплатно
Статья обзорная
В обзоре представлена систематизированная информация, касающаяся различных методов синтеза, химических свойств и возможностей практического применения конденсированных 1,2,4-триазин-3-тионов и их S-производных, основанная на анализе литературы, опубликованной преимущественно с 1970 по 2024 годы.
Бесплатно
Синтез, сорбционные и металлохромные свойства кремнийорганических производных 1-ацетилгуанидина
Статья научная
Повышенный интерес к карбофункциональным кремнийорганическим мономерам (силанам) и полимерам (cилсесквиоксанам) связан с тем, что эти соединения являются перспективными реагентами и строительными блоками, материалами для микроэлектроники, сельского хозяйства и медицины, комплексонами, катализаторами, а также эффективными сорбентами. Так, функциональные полиcилсесквиоксаны по сорбционным свойствам превосходят минеральные и органические сорбенты. При этом они обладают высочайшей химической и термической стабильностью. Наряду с сорбционной активностью, карбофункциональные Si-органические соединения как мономерного, так и полимерного строения могут обладать металлохромными свойствами. Всё это открывает путь к масштабной разработке аналитических систем для создания новых комплексных тест-методов определения, концентрирования и выделения металлов из растворов. В данной работе реакцией конденсации 1-ацетилгуанидина и 3-триэтоксисилил-пропиламина синтезирован функциональный мономер N-[3-(триэтоксисилил)пропил]ацетилгуанидин 1. Гидролитической поликонденсацией 1 получен поли-N-[3-силсесквиоксанил)пропил]ацетилгуанидин 2. Состав и строение соединений 1 и 2 подтверждено методами ИК- и 1Н ЯМР-спектроскопии, а также элементным анализом. Полимер 2 исследован в качестве сорбента ионов тяжелых Hg(II) и благородных металлов Ag(I), Au(III), Rh(II), Pd(II), Pt(IV) из растворов их солей в соляной или азотной кислоте. Для полимера 2 вычислены значения статических сорбционных емкостей (ССЕ). Последние зависят от природы металла и имеют величины от 78 мг/г (для платины) до 366 мг/г (для родия). Построены графики степени извлечения металлов в зависимости от времени сорбции и концентрации кислоты. Предложен механизм сорбции, который реализуется за счет хелатного взаимодействия катиона металла (М+) с амидными группами соединений 1 и 2. Взаимодействие мономера 1, в виде индикаторной бумаги, и полимера 2, в виде порошка, с солями исследованных металлов сопровождается интенсивным специфическим окрашиванием (металлохромизмом). Приведены таблицы цветности образцов после контакта с солями Ag(I), Au(III), Pd(II), Pt(IV), Rh(III), Hg(II).
Бесплатно
Синтез, строение и применение арильных соединений висмута
Статья научная
На основе анализа литературы, опубликованной за период с конца XX века до начала XXI века, систематизированы и описаны методы получения, некоторые реакции, особенности строения органических соединений висмута и примеры их возможного использования. За последние 10 лет количество работ в области соединений висмута значительно возросло и их включение в настоящий обзор существенно увеличило бы объем настоящей статьи. Однако некоторые более поздние ссылки все-таки были представлены в обзоре из-за их особой важности. В 1950-1952 гг. нобелевским лауреатом Г. Виттигом были впервые получены пентафенильные соединения фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута и изучены некоторые их реакции. С тех пор лишь немногие зарубежные ученые продолжали исследования Г. Виттига в области реакционной способности пентафенилвисмута, поскольку эксперимент синтеза был достаточно сложным и его воспроизведение для многих исследователей казалось непосильной задачей. Одним из авторов настоящей статьи в 1974 г. был впервые в России синтезирован пентафенилвисмут и опубликована серия работ по его реакционной способности. На опубликованные работы обратил внимание другой нобелевский лауреат - Д. Бартон, которого заинтересовали необычайно интересные результаты, полученные русскими химиками. В последние годы жизни Д. Бартон сконцентрировал свои усилия в направлении использования висмуторганических соединений в тонком органическом синтезе. Была опубликована серия замечательных работ, результаты которых позволяли химику номинироваться во второй раз на звание нобелевского лауреата по химии, но этого не произошло. Исследования реакционной способности пентафенилвисмута и его производных в настоящее время продолжаются в России только в Южно-Уральском государственном университете. Описанию современных достижений в области методов синтеза, в исследовании реакционной способности и особенностей строения соединений висмута будет посвящен следующий обзор.
Бесплатно
Статья научная
Окисление трис(5-бром-2-метоксифенил)сурьмы гидропероксидом третичного бутила в диэтиловом эфире в присутствии пентафторбензойной кислоты, 2-бромбензальдоксима и 4-метилбензолсульфоновой кислоты (1:1:2 мольн.) приводит к образованию бис(пентафторбензоата) трис(5-бром-2-метоксифенил)сурьмы (1), бис(2-бромбензальдоксимата) трис(5-бром-2-метоксифенил)сурьмы (2), бис(4-метилбензолсульфоната) трис(5-бром-2-метоксифенил)сурьмы (3) соответственно. Соединения идентифицированы методом рентгеноструктурного анализа (РСА). По данным РСА, атомы сурьмы в кристаллах 1 [C35H18Br3F10O7Sb, M 1101,97; сингония триклинная, группа симметрии P1 ; параметры ячейки: a = 10,541(7), b = 13,427(11), c = 16,165(8) Å; a = 65,46(3), β = 72,34(3), g = 68,58(3) град.; V = 1906(2) Å3; размер кристалла 0,65×0,3×0,25 мм; интервалы индексов отражений -14 ≤ h ≤ 14, -18 ≤ k ≤ 18, -21 ≤ l ≤ 21; всего отражений 81715; независимых отражений 9657; Rint 0,0475; GOOF 1,027; R1 = 0,0360, wR2 = 0,0839; остаточная электронная плотность 1,59/-1,67 e/Å3], 2 [C35H28Br5N2O5Sb, M 1077,89; сингония моноклинная, группа симметрии P21/c; параметры ячейки: a = 13,378(6), b = 20,636(8), c = 14,251(8) Å; a = 90, β = 100,955(19), g = 90 град.; V = 3863(3) Å3; размер кристалла 0,35×0,14×0,1 мм; интервалы индексов отражений -16 ≤ h ≤ 17, -27 ≤ k ≤ 27, -19 ≤ l ≤ 19; всего отражений 103306; независимых отражений 9780; Rint 0,0798; GOOF 1,021; R1 = 0,0520 wR2 = 0,1218; остаточная электронная плотность 1,69/-1,54 e/Å3], 3 (сольват с бензолом) [C41H38Br3O9S2Sb, M 1100,31; сингония триклинная, группа симметрии P1 ; параметры ячейки: a = 9,643(6), b = 10,102(5), c = 23,634(14) Å; a = 77,74(3), β = 88,69(3), g = 74,82(3) град.; V = 2170(2) Å3; размер кристалла 0,36×0,22×0,16 мм; интервалы индексов отражений -13 ≤ h ≤ 12, -13 ≤ k ≤ 13, -31 ≤ l ≤ 31; всего отражений 84202; независимых отражений 11146; Rint 0,0454; GOOF 1,066; R1 = 0,0385, wR2 = 0,0818; остаточная электронная плотность 0,93/-0,78 e/Å3] имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами кислорода карбоксилатных, оксиматных и сульфонатных лигандов в аксиальных положениях (аксиальные углы составляют 176,4(1)º для 1, 169,1(1)º для 2, 169,72(9)º для 3). Расстояния Sb-O составляют 2,086(2) и 2,120(2) Å для 1, 2,069(3) и 2,072(3) Å для 2, 2,134(3) и 2,118(3) Å для 3. Длины связей Sb-C изменяются в интервалах 2,097(3)-2,108(3) Å для 1, 2,119(6)-2,123(6) Å для 2, 2,104(3)-2,123(3) Å для 3. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов для структур депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 2045964 для 1, № 2064391 для 2, № 2055547 для 3; deposit@ccdc.cam.ac.uk; https://www.ccdc.cam.ac.uk). Изучена фотокаталитическая активность синтезированных соединений на примере фотодеструкции метиленового синего.
Бесплатно
Синтез, структура и свойства Zn0,3Ni0,7-xCoxFe2O4 (x = 0-0,6) феррита
Статья научная
Резюме: Ni-Zn ферриты со структурой шпинели уже на протяжении многих лет активно используют в качестве разнообразных компонент для радиочастотных устройств. Проведен анализ современной научной литературы в результате чего был определен легирующий элемент, который будет менять комплекс физико-химических свойств исходной матрицы Ni-Zn феррита. В работе представлены результаты исследования феррита с общей формулой Zn0,3Ni0,7-xCoxFe2O4, где x принимает значения от 0 до 0,6 с шагом 0,2. Помимо легирующего элемента на свойства исследуемых образцов влияет подбор метода получения материала, а также температурно-временной режим синтеза. Исследуемые образцы были получены методом твердофазного синтеза в трубчатой печи с карбидокремниевыми нагревателями при температуре спекания 1150 °С в течение 5 часов изотермической выдержки. Задача этого исследования состоит в том, чтобы получить новые составы никель-цинкового феррита с допированием кобальтом по уже известной технологии для более широкого концентрационного диапазона, а также в исследовании их свойств. Проведен анализ химического состава на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 7001F, оборудованном рентгено-дисперсионным спектрометром Oxford INCA X-max 80 для определения фактической брутто-формулы спеченных образцов, результаты которого хорошо согласуются с теоретическими заданными формулами. В результате рентгенофазового анализа (Rigaku Ultima IV) установили, что все исследуемые образцы монофазные и обладают структурой шпинели с Fd-3m пространственной группой. Параметры элементарной ячейки монотонно возрастают при увеличении концентрации кобальта x(Co) (от 8,3643(4) Å до 8,3983(4) Å). В результате исследования кривых ДСК (Netzsch, STA 449 F1 Jupiter) выяснили, что частичное замещение ионов Ni и Zn ионами кобальта приводит к снижению температуры Кюри (от 341 °С до 419 °С). Так как детали из ферритов используют в различных температурных условиях, такое легирование дает возможность эффективно управлять диапазоном рабочих температур материала.
Бесплатно
Статья научная
Осуществлены синтезы 1-аллил-2-пиридона аллилированием 2-пиридона, гидролизом бромида 1-аллил-2-аминопиридиния и иодида 1-аллил-2-бромпиридиния, однореакторными синтезами из 2-аминопиридина и из иодида 1-аллипиридиния.
Бесплатно
Статья научная
Осуществлены синтезы 1-винил-2-пиридона винилированием 2-пиридона ацетиленом, реакцией 2-пиридона с 1,2-дигалогенэтаном, окислением бромида 1-(2-бромэтил)пиридиния.
Бесплатно
Совместное кинетическое определение фосфатов и силикатов в виде ванадомолибденовых гетерополикислот
Статья научная
Скорости развития окраски окисленных форм ванадомолибденовых гетерополикислот кремния и фосфора различаются достаточно, чтобы вести определение их смеси кинетическим методом без разделения: при 0,0010-0,0035 M H2SO4 фосфат не мешает определению силиката; при 0,2-0,5 М H2SO4 - наоборот Градуировочные графики линейны при 1,1-14,0 мкг/мл Р и 1,4-14,0 мкг/мл Si. Относительная погрешность определения составила соответственно 1 и 4 % при сходимости около 1 %. Найдены факторы селективности ряда катионов и анионов, содержащихся в питьевой воде. Метод был применен к кинетическому определению фосфатов и силикатов в водопроводной воде.
Бесплатно
Статья научная
Взаимодействием эквимолярных количеств пента( пара -толил)сурьмы и 4-нитробензальдоксима в бензоле получен и структурно охарактеризован сольват p -Tol4SbON=CHC6H4(NO2-4)∙PhH (1). По данным рентгеноструктурного анализа, проведенного при 293 К на автоматическом четырехкружном дифрактометре D8 Quest Bruker (двухкоординатный CCD - детектор, Мо К α-излучение, λ = 0,71073 Å, графитовый монохроматор) кристалла 1 [C41H39N2O3Sb, M 729,49; сингония моноклинная P 21/ n , группа симметрии Р 21/ n ; параметры ячейки: a = 10,332(4), b = 34,482(16), c = 10,631(6) Å; β = 100,172(13) град.; V = 3728(3) Å3; размер кристалла 0,5×0,45×0,26 мм; интервалы индексов отражений -14 ≤ h ≤ 13, -49 ≤ k ≤ 49, -15 ≤ l ≤ 15; всего отражений 116265; независимых отражений 11360; Rint 0,0479; GOOF 1,250; R 1 = 0,0585, wR 2 = 0,1089; остаточная электронная плотность 1,14/-2,74 e/Å3], атомы сурьмы имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами углерода и кислорода в аксиальных положениях (угол СSbO 175,63(11)°). Расстояние Sb-O составляет 2,151(2) Å), длины связей Sb-C изменяются в узком интервале значений (2,115(4)-2,193(3) Å). Структурная организация в кристалле 1 обусловлена слабыми межмолекулярными контактами типа О···Н 2,47-2,68 Å. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов для структуры 1 депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 2126491; deposit@ccdc.cam.ac.uk; https://www.ccdc.cam.ac.uk).
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследована природа сорбционного взаимодействия гранулированного сорбента с активными наноцентрами и растворов тяжёлых металлов. Установлено, что сорбционный процесс реализуется путём реакционной диффузии и обменных топохимических реакций на активных наноцентрах, а также совместного соосаждения катионов тяжёлых металлов и гидроалюминатов кальция.
Бесплатно
Сорбционная очистка загрязненных технологических жидкостей с применением природных цеолитов
Статья научная
Исследована очистка отработанных противообледенительных жидкостей сорбцией на цеолитах. Определены оптимальные параметры процессов очистки. Показана возможность использования природных цеолитов для утилизации противообледенительных жидкостей с получением водных растворов гликолей.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы сорбции ионов железа (III) и кремния из модельного раствора с применением сорбента - нановолокнистого оксигидроксида алюминия, полученного методом окисления порошка алюминия водой при постоянной температуре в диапазоне от 60 до 75 °С, с удельной поверхностью 196,16 м2/г, диаметром пор от 2 до 15 нм и длиной до 1 мкм. Порошок алюминия получен методом электрического взрыва проводника в аргоне. Изучены процессы сорбции ионов железа и кремния из модельного раствора, содержащего ионы железа (III), кремний и органические вещества гумусового происхождения на оксигидроксиде алюминия и активированном угле. Установлено, что степень извлечения ионов железа и кремния составила 82 % и 41 % соответственно для сорбента оксигидроксида алюминия при исходной концентрации железа 6,7 мг/л и кремния 25,6 мг/л. Для активированного угля - это 25 и 9 % при одной и той же массе навески сорбента. Время сорбции составило 4 часа. Значение максимальной сорбционной емкости оксигидроксида алюминия по отношению к ионам железа составило 10 мг/г, к ионам кремния 38 мг/г из модельного раствора. Полученный нановолокнистый оксигидроксид алюминия можно использовать на стадии доочистки для удаления железа, связанного с кремнийорганическими соединениями из подземных вод, в которых содержание железа в коллоидном состоянии не превышает 2 мг/л, при содержании кремния не выше 12,4 мг/л и органических веществ до 6,2 мг/л.
Бесплатно
Статья научная
Исследован процесс сорбции ионов кремния из раствора силиката натрия двумя сорбентами. Первый сорбент с удельной поверхностью 219 м2/г получен методом модификации оксигидроксида алюминия ионами марганца в растворе сульфата марганца с концентрацией ионов марганца 0,4 масс. %. Второй сорбент с удельной поверхностью 204 м2/г получен путем модификации оксигидроксида алюминия ионами меди (II) в растворе сульфата меди с концентрацией 0,4 масс. %. Процесс модифицирования проводили одновременно с реакций термогидролиза образования нановолокнистого оксигидроксида алюминия при температуре 60 °С. Определено, что увеличение концентрации ионов меди в растворе приводит к увеличению доли непрореагировавшего металлического алюминия и образованию восстановленной металлической меди. Установлено, что степень извлечения ионов кремния составила 50 % для первого сорбента и 44 % для второго при исходной концентрации ионов кремния в растворе 25 мг/л. Показано, что модификация оксигидроксида алюминия ионами марганца и ионами меди (II) увеличивает степень извлечения ионов кремния на 10 и 3 % соответственно по сравнению с немодифицированным сорбентом. Значение максимальной сорбционной емкости по отношению к ионам кремния для первого сорбента составило 44 мг/г, для второго - 39 мг/г. Исследования на подземной воде показали, что модифицированный ионами марганца сорбент является более эффективным, чем сорбент, модифицированный ионами меди (II), на стадии доочистки. Использование первого сорбента приводит к снижению концентрации ионов кремния с 16,2 до 7,9 мг/л, железа с 4,6 до 0,9 мг/л.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы сорбции ионов тяжелых металлов - меди и цинка, с применением природного цеолита, модифицированного многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ) с функционализированной полярными группами (карбоксильными, карбонильными, гидроксильными) поверхностью при ультразвуковом воздействии. Наиболее результативным является функционализация поверхности углеродных нанотрубок карбонильными группами (МУНТ-СООН) при обработке нативных МУНТ смесью концентрированных серной и азотной кислот. На поверхности нанотрубок прививаются также карбонильные и гидроксильные группы. Изучены процессы адсорбции ионов цинка и меди из растворов на исходном и модифицированном цеолите. Для интенсификации процессов сорбции наиболее эффективно применение ультразвуковой обработки. При этом снимаются диффузионные ограничения в адсорбционном слое, происходит выравнивание концентрации при перемешивании жидкости. Была изучена зависимость степени извлечения ионов цинка и меди от содержания МУНТ-СООН в цеолите. При оптимальной концентрации 0,1 мас. % МУНТ-СООН степень извлечения для цинка 97,8 %, для меди - 96,4 %. Дальнейшее увеличение концентрации нанотрубок в цеолите незначительно увеличивает степень извлечения. Оптимальное время ультразвуковой обработки составило 100 с. В этих же условиях при использовании немодифицированного цеолита степень извлечения ионов цинка и меди составила 72,4 и 68,3 % соответственно. Без воздействия ультразвука близкие по степени извлечения результаты могут быть получены при обработке растворов солей цинка и меди цеолитом в течение 2-4 ч. При различных концентрациях катионов цинка и меди в растворе построены изотермы адсорбции и определены основные параметры процессов. Модифицирование цеолита углеродными нанотрубками увеличивает степень извлечения на 20-25 %, сорбционную емкость по цинку - в 3 раза, по меди - в 3,5 раза. При модифицировании с применением ультразвукового воздействия удельная поверхность сорбента увеличивается в 2,3 раза. Отработанный цеолит может быть регенерирован обработкой кислотами не менее 6 циклов с уменьшением степени извлечения до 25 %. Предложена схема получения и сорбционной очистки с применением модифицированного нанотрубками цеолита.
Бесплатно
Статья обзорная
Представлены сорбционные свойства индивидуальных и смешанных цирконо- и силикагелей, полученных золь-гель методом при разных рН синтеза. Смешанные гели синтезированы с различным порядком ввода гелеобразующих компонентов в маточный раствор. Сорбционные свойства полученных образцов изучены по отношению к ионам кальция и иттрия. Смешанные гели оксигидрата циркония и кремниевой кислоты обладают на порядок более высокой сорбционной ёмкостью, по сравнению с индивидуальными силикагелями и цирконогелями.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследования сорбционных свойств оксигидратов циркония, полученных в присутствии неионогенного смачивателя ОП-10, по отношению к ионам иттрия (III). Синтез образцов осуществлён при pH 7, 8 и 9 и концентрациях ОП-10, соответствующих молекулярным растворам ПАВ, образованию сферических и цилиндрических мицелл. Установлено, что при концентрации ПАВ, соответствующей молекулярным растворам и сферическим мицеллам, образование цирконогелей, обладающих максимальными сорбционными свойствами по отношению к ионам иттрия, наблюдается при pH 8. На образцах, полученных в этих условиях, наблюдается более чем десятикратный рост сорбируемости ионов иттрия, по сравнению с сорбцией на оксигидратах циркония, синтезированных без ПАВ.
Бесплатно
Сорбция комплексов титана с органическими кислотами на оксиде титана (IV)
Статья научная
Нанокристаллический диоксид титана, по причине его эффективности, невысокой стоимости, нетоксичности, фото- и термической стабильности, является наиболее изученным полупроводниковым оксидным материалом, нашедшим применение в солнечных элементах Гретцеля, в качестве компонента керамических, композиционных, каталитических и сорбционных материалов. Эффективность нанокристаллического диоксида титана определяется множеством факторов, многие из которых контролируются методами нанотехнологии: размер частиц, кристалличность, фазовый состав, морфология и состав поверхности. Задача исследователей отследить, изучить, понять и в пределе превратить в манипулируемый инструмент контроля каждый из озвученных параметров. В этой работе мы рассматриваем сорбцию трёх различных органических комплексов на родственной фазе - оксиде титана в виде наночастиц. Сорбция комплексов рассматривается как контролируемый прирост фазы оксида и может быть в перспективе использована в качестве метода модификации поверхности. Описывается метод получения двух комплексов титана с органическими кислотами, один из которых - комплекс с фенилгликолевой кислотой - получен впервые. Сравнение физико-химических параметров сорбции органических комплексов титана показал, что абсолютные значения энергии Гиббса сорбции комплексов являются довольно низкими. Показано также, что самым высоким сродством обладает комплекс с лимонной кислотой, а наличие ароматической компоненты в органической кислоте почти вдвое увеличивает предельную концентрацию комплекса на поверхности сорбента.
Бесплатно
Сорбция органических красителей слоистым двойным гидроксидом магния и алюминия
Статья научная
Методами рентгенофазового анализа, спектрофотомерии, инфракрасной спектроскопии исследована сорбция органических красителей на примере метиленового оранжевого (МО) и метиленового синего (МС) слоистым двойным гидроксидом (СДГ) магния и алюминия с удельной поверхностью ~ 200 м2/г, полученного методом низкого насыщения. Показано, что сорбционная емкость слоистого двойного гидроксида в случае раствора метиленового оранжевого достигает 82 %, а для раствора метиленового синего - 15 %. Экспериментально установлено, что сорбция красителей не приводит к структурным изменениям СДГ, о чем свидетельствует отсутствие каких-либо значимых изменений в рентгеновской дифракционной картине образцов до и после сорбции. Сделано предположение о том, что сорбция красителей происходит на поверхности образца (физическая сорбция). В пользу физической сорбции свидетельствует большая удельная поверхность слоистого двойного гидроксида. Анализируются возможные причины различной сорбционной емкости для растворов МО и МС.
Бесплатно
Состав и обменная емкость коллоидного оксигидрата железа (III) при гидролизе и экстракции
Статья научная
Предложены модели функции образования золя оксигидрата железа в хлоридных системах, основанные на использовании уравнений произведения растворимости и изотермы ионного обмена, а также уравнения адсорбции Ланге-Берга. Найденная при моделировании обменная емкость золя объясняет существование водных коллоидов состава Fe(OH)2,75(An)0,25 и органозоля Fe(OH)2,75Х1/6Cl1/12. Показано, что обменная емкость золя определяется конфигурацией активных центров на поверхности мицеллы.
Бесплатно
