УСТОЙЧИВОСТЬ КОМПЛЕКСОВ НИКЕЛЯ(II) С ЭФИРОМ 18-КРАУН-6 В ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРАХ
Аннотация
Методом спектрофотометрии определены константы устойчивости комплекса никеля(II) с 18-краун-6 в водных и в водно-этанольных растворах с содержанием 0,20 и 0,30 мол. д. этанола при 298,15 К. Электронные спектры поглощения растворов регистрировали в диапазоне длин волн 250-900 нм и оптических плотностей 0-4 отн. ед. В стандартную кварцевую кювету (10 мм) помещали 2 мл раствора нитрата никеля (II) c начальной концентрацией 0,13-0,15 моль/л. В качестве титранта использовали раствор 18-краун-6 с начальной концентрацией 0,30-0,40 моль/л. В ячейку добавляли 25 инъекций титранта по 50 мкл. Воду или водно-этанольный растворитель использовали в качестве раствора сравнения. Предварительно были определены коэффициенты экстинкции ионов никеля (II) для длин волн в диапазоне от 250 до 900 нм в соответствующем растворителе, которые использовались в дальнейших расчетах. С увеличением концентрации этанола наблюдается тенденция к уменьшению устойчивости комплексной частицы [Ni18K6]2+. Проведен анализ сольватационных вкладов реагентов в изменение энергии Гиббса реакции образования [Ni 18K6]2+ в водно-этанольных растворах. Полученные результаты проанализированы с позиции сольватационного подхода. Изменения энергии Гиббса сольватации 18К6 при переносе из воды в водно-этанольные растворы незначительны. Изменения в сольватном состоянии [Ni18K6]2+ определяются изменением в сольватном состоянии Ni2+ (ΔtrG°([Ni18K6]2+)≈ΔtrG°(Ni2+)) и демонстрируют незначительное ослабление сольватации при переходе от водных растворов к раствору с содержанием X(EtOH) = 0,10 мол. д. Дальнейший рост содержания этанола в смеси приводит к усилению сольватации Ni2+. В результате изменения энергии Гиббса переноса реакции имеют почти нулевые значения. Проведено сравнение полученных результатов с термодинамикой комплексообразования иона серебра (I) с 18K6 в растворителе вода-этанол.
Для цитирования:
Усачева Т.Р., Куранова Н.Н., Кабирзода Д.Н., Крюкова О.В. Устойчивость комплексов никеля(II) с эфиром 18-краун-6 в водно-этанольных растворах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 10. С. 105-113. DOI: 10.6060/ivkkt.20246710.7061.
Литература
Sharnin V.A., Usacheva T.R. Thermodynamic characterization of the chelate effect in the complexation of d-metal ions and amines in nonaqueous media. Russ. J. Phys. Chem. A. 2022. V. 96. N 4. P. 704-709. DOI: 10.1134/S0036024422040276.
Sharnin V.A., Usacheva T.R., Kuz’mina I.A., Gamov G.G., Aleksandriiskii V.V. Complex formation in non-aqueous media: A solvation approach to describing the role of the solvent. M.: Lenand. 2020. 496 p. (in Russian).
Senra D., Malta L.F.B., Aguiar L.C.S., Simas A.B.C., Antunes O.A.C. Catalytic Applications of Heterogeneous Systems Based on Cyclodextrins. Curr. Org. Chem. 2010. V. 14. P. 1337-1355. DOI: 10.2174/138527210791616939.
Hapiot F., Ponchel A., Tilloy S., Monflier E. Cyclodextrins and their applications in aqueous-phase metal-catalyzed reactions. C.R. Chimie. 2011. V. 14. N 2-3. P. 149-166. DOI: 10.1016/j.crci.2010.04.003.
Mirkhodjaev U.Z. Membrane-active crown ethers. Beau Bassin. 2018. 216 p. (in Russian).
Atwood J.L. Comprehensive Supramolecular Chemistry II. Elsevier. 2017. 4568 p.
Prozorov D.A., Afineevskiy A.V., Zaitseva S.V., Zdanovich S.A., Koifman O.I. Heterogenized Platinum Group Metal Porphyrinates: Catalytic Activity in Liquid-Phase Hydrogenation Reactions. Macroheterocycles. 2015. V. 8. N 2. P. 162-167. DOI: 10.6060/mhc140718p.
Arslanov V.V. Nanotechnology. Colloidal and supramo-lecular chemistry: Encyclopedic reference book. URSS. 2019. 400 p. (in Russian).
Kuznetsova I.M., Kharlampidi Kh.E., Ivanov V.G., Chirkunov E.V. Methodology for designing chemical tech-nological processes. SPb.: Lan. 2013. 448 p. (in Russian).
Tasker S.Z., Standley E.A., Jamison T.F. Recent advances in homogeneous nickel catalysis. Nature. 2014. V. 509. P. 299–309. DOI: 10.1038/nature13274.
Afineevsky A.V., Knyazev A.V., Lukin M.V., Osadchaya T.Yu., Prozorov D.A., Rumyantsev R.N. Catalytic properties and deactivation of skeletal nickel in liquid-phase hydrogenation reactions. Kazan: Buk. 2018. 316 p. (in Russian).
Barbov A.V., Shepelev M.V., Filippov D.V., Ulitin M.V. Effects of the nature and composition of the solvent on the thermodynamic characteristics of the individual forms of hydrogen adsorbed on the surface of porous nickel. Russ. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 84. N 9. P. 1605-1610. DOI: 10.1134/S0036024410090281
Koifman O.I., Barbov A.V., Gostikin V.P., Komarov A.A., Lefedova O.V., Merkin A.A., Nemtseva M.P., Romanenko Yu.E., Ulitin M.V., Sharonov N.Yu. Theory and practice of liquid-phase hydrogenation processes of substituted nitrobenzenes. Ed. O.I. Koifman. M.: KRASAND. 2015. 519 p. (in Russian).
Meshkov A.N., Gamov G.A. KEV: A free software for calculating the equilibrium composition and determining the equilibrium constants using UV–Vis and potentiometric data. Talanta. 2019. V. 198. P. 200-205. DOI: 10.1016/j.talanta.2019.01.107.
Ijeri V.S. Srivastava A.K. The Complexation Behavior of Crown Ethers with Some Divalent Transition Metal and Silver Ions in a 40%(v/v) Ethanol+Water Medium. Eur. J. Inorg. Chem. 2001. V. 4. P.943-947. DOI: 10.1002/1099-0682(200104)2001:4<943::AID-EJIC943>3.0.CO;2-N5.
Chen L., Bos M., Grootenhuis P.D.J., Christenhusz A., Hoogendam E., Reinhoudt D.N., Van Der Linden W.E. Stability constants for some divalent metal ion/crown ether complexes in methanol determined by polarography and conductometry. Anal. Chim. Acta. 1987. V. 201. P. 117-125. DOI: 10.1016/S0003-2670(00)85330-1.
Shamsipur M., Madrakian T. Competitive lithium-7 NMR study of the complexation of some alkaline earth and transi-tion metal ions with 18-crown-6 in acetonitrile and its 50:50 mixtures with nitrobenzene and nitroethane. Polyhedron. 2000. V. 19. N 14. P. 1681-1685. DOI: 10.1016/S0277-5387(00)00417-4.
Usacheva T.R., Gamov G.A., Kuranova N.N., Zavalishin M.N., Kabirov D.N., Alister D.A., Grazhdan K.V., Gushchina A.S., Isaeva V.A., Kashina O.V., Kuzmina I.A., Tukumova N.V., Sharnin V.A. Thermodynamics of intermolecular inter action reactions of biomolecules in water and water-organic solvents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 59-75 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607. 6842j.
Kuranova N.N., Usacheva T.R., Alister D.A., Kushnir R.A. Effect of the H2O-EtOH and H2O-DMSO solvents on the γ-cyclodextrin solvat ion. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 10. С. 77-85. DOI: 10.6060/ivkkt.20226510.6697.
Usacheva T.R., Belova N.V., Saturina E.V., Krutova O.N., Lukanov M.M., Pavlova E.A. Thermodynamics of complexation with 18-crown-6 with l-carnosine and its conformational analysis. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 5. P. 21-31 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6781.
Larina O.V., Kern A.P., Bondarev N.V. Calorimetric study of the complexation of Na+ ion with 18-crown-6 ether in water-methanol mixtures. Russ. J. Gen. Chem. 1997. V. 67. N 9. P. 1351–1354.
Eltsov S.V., Kern A.P., Zholnovach A.M., Bondarev N.V. Effect of the water–acetonitrile solvent on the energetics of complexation of Na+ and K+ ions with 18-crown-6 and dibenzo-18-crown-6 ethers. Russ. J. Gen. Chem. 1997. V. 67. N 9. P. 1342-1350.
Usacheva T.R., Ledenkov S.F., Sharnin V.A., Gzhei-dzyak A. Thermodynamics of complexation of silver (I) with 18-crown-6 in aqueous dimethyl sulfoxide and aqueous ethanol solvents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2000. V. 43. N 5. P. 87–89 (in Russian).
Jóźwiak M. Termochemical behaviour of crown ethers in the mixtures of water with organic solvents. Part V. Enthalpy of solution of 12–crown–4 and 18–crown–6 ethers in the mixrutes of water with dimethylsulfoxide or N,N–dimethylformamide at 298.15 K. J. Mol. Liq. 2003. V. 107. N 1–3. Р. 169–183. DOI: 10.1016/S0167-7322(03)00148-X.
Zubynin A.V., Barannikov V.P., Vyugin A.I. Solvation of 18-crown-6 ether in acetonitrile, methanol and water. Zhurn. Fizich. Khimii. 1993. V. 67. N 8. P. 1718–1720 (in Russian).
Usacheva T.R., Kuzmina I.A., Dzhumasheva M.O., Sidorenko N.S., Sharnin V.A. Thermodynamics of solvation of 18-crown-6 ester in a binary water-ethanol mixture. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2010. V. 53. N 12. P. 51–54 (in Russian).
Nevsky A.V., Shormanov V.A., Krestov G.A. Change in the free energy of the reaction of complexation of nickel(II) with ammonia and its participants in the water-ethanol sys-tem. Zhurn. Koord. Khim. 1983. V. 9. N 3. P. 391-395 (in Russian).
Devyatov F.V., Safina V.F., Lazareva L.G., Salnikov Yu.I. Solvation state of cobalt(II), nickel(II) and copper(II) cations in water-dipolar aprotic solvent mixtures. Zhurn. Neorg. Khim. 1993. V. 38. N 6. P. 1085–1088. (in Russian).
Kalidas C., Hefter G., Marcus Y. Gibbs Energies of Transfer of Cations from Water to Mixed Aqueous Organic Sol-vents. Chem. Rev. 2000. V. 100. N 3. P. 819-852. DOI: 10.1021/cr980144k.
Hefter G., Marcus Y., Waghorne W.E. Enthalpies and Entropies of Transfer of Electrolytes and Ions from Water to Mixed Aqueous Organic Solvents. Chem. Rev. 2002. V. 102. P. 2773-2836. DOI: 10.1021/cr010031s.
