Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по химии
На правах рукописи
яхненко Иван Викторович
Вольтамперометрическое определение салициловой кислоты и её производных по каталитическому току восстановления комплексов индия (III)
Специальность 02.00.02 - Аналитическая химия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата химических наук
Краснодар 2012
Работа выполнена на кафедре стандартизации, сертификации и
аналитического контроля ФГБОУ ВПО
Кубанский государственный технологический университет
Научный руководитель: доктор химических наук, профессор
Стрижов Николай Константинович
Официальные оппоненты:
Кононенко Наталья Анатольевна, доктор химических наук,
профессор, ФГБОУ ВПО Кубанский государственный
университет, доцент кафедры физической химии, зав. лабораторией сертификации ионообменных материалов НИИ Мембран;
Баранова Елена Ивановна, кандидат химических наук, доцент, ФГБОУ ВПО Кубанский государственный технологический
университет, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности.
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Башкирский государственный университет
Защита диссертации состоится У 22 Ф мая 2012 г. в 14 часов в ауд. 231 на заседании диссертационного совета ДМ 212.101.16 при ФГБОУ ВПО Кубанский государственный университет по адресу: 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО Кубанский государственный университет
Автореферат разослан У Ф апреля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Киселева Наталия
Владимировна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Среди многих электрокаталитических процессов, имеющих важное значение для развития аналитической химии и ее прикладных задач, особое место занимают процессы электровосстановления простых и комплексных ионов индия (III). Наиболее характерными особенностями данных систем являются высокое перенапряжение разряда акваионов индия, обширный выбор лигандов-катализаторов неорганического и органического происхождения, весьма высокая чувствительность каталитического процесса к поверхностно-активным добавкам, не вызывающим электрокаталитического восстановления индия (III).
Особый интерес представляют сведения по электрокаталитическому восстановлению индия (III) в присутствии ряда органических кислот (муравьиная, уксусная, изомасляная, щавелевая, миндальная и фталевые), когда наблюдается рост каталитического тока с ростом концентрации лиганда - катализатора. По литературным данным, каталитически активной формой лиганда являются только ионизированные формы. Для щавелевой кислоты активной формой является только двухзарядный анион. Бензолполикарбоновые кислоты обладают ярко выраженной каталитической активностью, что обусловлено влиянием бензольного кольца на адсорбционные свойства лиганда. Эти кислоты обладают полидентантными свойствами, а их каталитическая активность зависит от констант ионизации отдельных функциональных групп.
С другой стороны, в литературе отсутствуют данные по поведению ароматических кислот с одной карбоксильной группой (кроме бензойной кислоты), не решена также и обратная задача - определение констант ионизации лигандов по зависимости каталитического тока от pH. Такие зависимости интересно рассмотреть на примере салициловой кислоты и ее производных (парааминосалициловая, сульфосалициловая кислоты и аспирин), поэтому представляется актуальным изучить электровосстановление простых и комплексных ионов индия (III), катализируемого адсорбированным на электроде лигандом.
Настоящая работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Кубанского государственного технологического университета по теме: Электрохимические и спектральные методы исследования в решении актуальных теоретических и прикладных вопросов технохимического и эколого-аналитического контроля (г.р. № 01980001096), а также в рамках совместных грантов РФФИ и администрации Краснодарского края № 03Ц03Ц96639- р2003юг_а и № 06Ц03Ц96674-р_юг_а.
Цель работы. Исследование механизма возникновения каталитического тока восстановления комплексов индия (III) с салициловой кислотой и ее производными, и разработка на его основе вольтамперометрических методик определения лигандовЦкатализаторов.
Для достижения поставленной цели решались следующие
задачи:
- изучить природу, механизм и кинетику приэлектродных химических реакций, обуславливающих электрокаталитическое восстановление простых и комплексных ионов индия (III) при катализе адсорбированными на электроде лигандами (салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот);
- разработать математическое описание процесса возникновения каталитического тока восстановления комплексов индия (III) с участием лиганда-катализатора;
- определить кинетические параметры, пропорциональные константе скорости поверхностной каталитической реакции с участием ионов индия (III) и лиганда;
- определить константы устойчивости комплексов и константы равновесий протонизации лигандов с использованием каталитического тока индия (III);
- разработать на основе каталитического тока восстановления комплексов салициловой кислоты и ее производных с индием (III) высокочувствительных методик определения лигандов, имеющие практическое значение.
Научная новизна. Изучены природа, механизм и кинетика приэлектродных химических реакций, обуславливающих электрокаталитическое восстановление простых и комплексных ионов индия (III) при катализе адсорбированными на электроде салициловой кислотой и ее производными.
Дано математическое описание процесса возникновения каталитического тока восстановления комплексов индия (III) с участием лиганда-катализатора, адекватно подтвержденное экспериментальными данными.
На основе механизма возникновения каталитических токов с участием ионов индия (III) и лигандов разработаны методики определения салициловой кислоты и ее производных.
Практическая значимость. Предложен способ расчета констант ионизации салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот на основе зависимостей предельного каталитического тока от концентрации лиганда и величины pH при постоянной концентрации индия (III).
Разработаны методики определения салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот на основе зависимости предельного каталитического тока индия (III) от концентрации салициловой кислоты и ее производных.
На защиту выносятся следующие положения:
- результаты исследований по электрокаталитическому восстановлению комплексов индия (III) с салициловой кислотой и ее производными;
- математическая модель, описывающая процесс возникновения каталитического тока восстановления комплексов индия (III) с участием лиганда-катализатора;
- константы диссоциации ацетилсалициловой кислоты, полученные вольтамперометрическим и потенциометрическим методами;
- методика определения констант равновесия протонизации лигандов на основе каталитического тока индия (III);
- методики определения салициловой кислоты и ее производных с использованием каталитического тока электровосстановления
индия (III).
Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждены и доложены на II Международном форуме Аналитика и аналитики (Воронеж, 2008 г.) и на 48 международной научной студенческой конференции Студент и научноЦтехнический прогресс (Новосибирск, 2010 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в двух статьях и трех тезисах докладов.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 104 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков и 10 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показана актуальность темы диссертации, дан краткий обзор современного состояния проблемы изучения механизма и кинетики сложных электрокаталитических процессов для решения как теоретических, так и прикладных задач аналитической химии, сформулирована цель работы.
В первой главе представлен аналитический обзор, посвященный анализу данных по электрокаталитическому восстановлению индия (III) в некомплексообразующих электролитах. Проанализированы работы, посвященные вольтамперометрическому поведению
индия (III) и определению органических кислот и их производных.
Во второй главе изложены основные приемы экспериментального изучения физико-химических свойств водных растворов индия (III) в присутствии салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот. Представлены первичные экспериментальные данные по изучению зависимости предельного каталитического тока восстановления комплексов индия с лигандами от различных факторов.
В третьей главе проведено сопоставление экспериментальных данных и математической модели процесса, описывающей зависимость предельного каталитического тока восстановления комплексов индия с изученными лигандами от различных факторов.
Четвертая глава посвящена разработке методик определения салициловой кислоты и ее производных в одноЦ, двух - и трех компонентных системах.
Аппаратура, техника эксперимента и реактивы
Экспериментальные исследования по электрокаталитическому восстановлению индия (III) в присутствии салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот проводили с применением современных методов исследования (вольтамперометрия, потенциометрия).
Вольтамперометрические исследования проводили на электронных полярографах ОНЦ102 (Венгрия), ЛП-7 (Чехословакия) и ПЛСЦ1 (Гомель) в термостатированной ячейке с ртутным капающим электродом. В работе использовали капилляры со следующими характеристиками: 1) - m =2,1 мг/с; t1= 3,70 c и 2) - m =2,70 мг/с; t1= 3,30 c. Характеристики капилляров получены относительно нормального каломельного электрода, который был отделен от исследуемого раствора агарЦагаровым мостиком. При этих условиях агар-агар не оказывает влияния на форму полярографической волны и величину предельного каталитического тока.
Потенциометрические исследования растворов проводили с помощью прибора УИономер И-130Ф в ячейке, состоящей из термостатированного стакана, стеклянного электрода марки ФЭВЛ-1М 3.1Ф и хлорид-серебряного электрода марки УЭСЛ-43-07Ф.
Математическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием математического пакета Mathcad-2001i professional.
Все растворы, включая фоновые электролиты, готовили из реактивов не ниже квалификации ЧДА на бидистиллированной воде. Растворы салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот готовили непосредственно перед выполнением эксперимента.
Исследования поведения In(III) в присутствии
салициловой кислоты и ее производных
Каталитическое электровосстановление In(III) (полярографическая каталитическая волна, в дальнейшемЦволна) протекает при
небольших добавках ацетилсалициловой и других кислот (HL) в растворы In(III), подкисленные минеральными кислотами (HClO4) (рис.1).
Волна имеет горбообразную форму, что указывает на её каталитическую поверхностную природу и что каталитически-активными частицами являются анионы изученных кислот (лиганды). Поверхностная природа каталитической реакции подтверждается тем, что предельный ток волны практически не зависит от давления ртутного столба при малых концентрациях лиганда.
Рисунок 1 - Зависимость каталитического тока индия от концентрации |
Предельный каталитический ток (iкпр) линейно растет с увеличением концентрации In(III), а с ростом концентрации HL при постоянной конценнтрации In(III) iкпр нелинейно возрастает и стремится к предельному значению (рис. 1).
Подобная зависимость наблюдалась также в синстемах In(III) - бензолполикарбоновые кислоты, In(III) - монокарбоновые кислоты, In(III) - миндальная кислота. В этих системах с ростом концентрации лиганда, как в системе In(III)Цизомасляная кислота, не наблюдается прохождения каталитического тока через максимум. Скорость нарастания предельного каталитического тока In(III) уменьшается с увеличением концентрации минеральной кислоты. Такая зависимость использована нами для нахождения константы протонизации молекулярной формы о-ацетилсалициловой кислоты.
Отсутствие SЦобразной зависимости на рис.1 показывает, что в приведенных условиях эксперимента практически отсутствует образование комплексов индия в растворе. Протекающий электродный процесс, с учетом факта отсутствия комплексов индия в растворе и отсутствия влияния кислотности фонового электролита на каталитический ток, можно представить следующей схемой:
In3+ Ins3+ + LЦадс k InL2+адc +3е - In0 + LЦад (1)
дифф. медл. восст.
Исходными уравнениями для вывода кинетического уравнения, соответствующего этой схеме, являются:
iкпр = k[In3+]s [LЦ]s (2)
cL = [LЦ] + [HL] + [H2L+] = [LЦ](1+ [H+]/Ka + [ H+]2/(KaKH)), (3)
где: iкпр - предельный каталитический ток, измереннный при постоянном потенциале (Ц0,75 В); k Ч кинетическая константа, связанная со скоростью образования полярографически активного компнлекса InL2+адc на поверхности электрода, этот комплекс образуется с учанстием адсорбированного на электроде лиганда; индекс s относится к концентрации у поверхности электрода в плоскости 1` = 0;
Ka = [LЦ][H+]/[HL] - константа диссоциации молекулярной формы
о-ацетилсалициловой кислоты (HL), а KH = [HL][H+]/[H2L] - константа диссоциации её протонированной формы (H2L). В условиях регенерации линганда cL = сLs. На основе вышеперечисленного положения из уравнения (3) получаем:
[LЦ]s = cL./{ 1+ [H+]/Ka + [ H+]2/(KaKH)} (4)
Так как iкпр линейно растет с повышением концентрации индия, можно сделать вывод о незначительном комплексообразовании в
объёме раствора, поэтому:
[In3+]s = csIn = c0In( iпрd - iкпр )/ iпрd = ( iпрd - iкпр )/ (5)
где: iпрd - предельный диффузионный ток (8,12 мкА при
c0In 0,001 моль/л); Ч константа Ильковича (8,12 мкА/ммоль).
Объединяя уравнения (2, 4 и 5), получим уравнение (6):
(6)
При [H+]= const , уравнение (6) переходит в (7):
Z = kHcL (7)
Здесь Z = iпрk/( iпрd - iкпр ) , kH = F(k/,[H+]const)
| Рисунок 2 - Зависимость функции Z = kHcL от концентрации лиганда и хлорной кислоты |
Справедливость уравнения (6) подтверждается обработкой экспериментальных данных, приведенных на рис.1 (рис. 2).
Характер зависимостей (рис. 2) показывает, что уравнение (7) удовлетворительно описывает экспериментальные данные, за исключением 1-й кривой, имеющей незначительное S-образное отклонение от линейной зависимости. Наклон касательной к этой кривой и к остальным, практически линейным зависимостям, равен kH. Введем функцию Y (8), определяющую зависимость kH от [H+] и её производную Y`(9). Проверка уравнений (8) и (9) показана на рис.3.
Y =1/kH =/k + [H+]/kKа +[H+]2/k KaKH (8)
Y1 = {Y - /k}/[H+] = /kKа +[H+]/k KaKH (9)
Величины /k находили экстраполяцией кривой 1 к [H+]0, а KH и Ka - по параметрам прямой 2 из рис. 3, определены следующие значения: Kа = 3,5910Ц3, моль/дм3; KH = 0,12, моль/дм3; k = 4,0102, А/(моль/дм3)2.
Рисунок 3 - Графическое решение уравнений (8) (кривая 1) и (9) (прямая 2) |
В случае салициловой кислоты и других ее производных каталитической активностью обладают только анионы, адсорбированные на поверхности ртутного капающего электрода. Для всех изученных кислот функция Y идентична зависимости, приведенной на рис. 3, а ее производная Y1 имеет линейный характер. Данное наблюдение позволяет сделать вывод, что механизм восстановления индия при катализе изученными кислотами достаточно адекватно описывается кинетическим уравнением, соответствующим схеме (1). Определение величины Ка не представляется возможным в случае с салициловой, сульфосалициловой и парааминосалициловой кислотами, т.к. величина /k стремится к нулю. Поэтому определяли величины KH, которые составили 0,31 и 0,19 моль/дм3 для салициловой и сульфосалициловой кислот соответственно. Для парааминосалициловой кислоты найдено значение /kKaKH = 0,133 (моль/дм3)Ц2, ввиду того, что величина /kKa стремится к нулю.
Данные по константам ионизации ацетилсалициловой кислоты в литературе отсутствуют, поэтому нами проведены потенциометрические титрования с кулонометрической генерацией основания для изучения равновесия в водных растворах кислоты при постоянной ионной силе раствора и в присутствии минеральной кислоты. Как показали исследования, величина константы ионизации зависит как от концентрации органической так и минеральной кислоты. Проанализирован ряд возможных моделей, которые позволили сделать предположение о том, что в достаточно кислой среде (наличие сильной минеральной кислоты) ацетилсалициловая кислота, ее анионные и катионные формы существуют в виде мономеров и, поэтому, диссоциируют значительно сильнее, чем димеры. Сильнокислая среда способствует мономеризации ацетилсалициловой кислоты таким образом, что карбоксильная группа оказывается в окружении достаточного количества свободных протонов. По мере титрования система должна прийти в равновесие, и кривые титрования ацетилсалициловой кислоты, после полной нейтрализации сильной кислоты, должны совпадать. Однако, этого не происходит, так как разъединенные в сильнокислой среде мономерные формы ацетилсалициловой кислоты продолжают существовать самостоятельно, потому что их димеризация лимитируется процессом диффузии.
Разработка методик определения салициловой кислоты и ее производных
Как показали наши экспериментальные исследования, предельный каталитический ток восстановления In(III) на ртутном капающем электроде зависит от концентрации салициловой кислоты и ее производных (рис.1). Величина тока волны для всех кислот максимальна в области потенциалов минус 0,65 - 0,70 В относительно нормального капающего электрода. Значение каталитического тока при прочих равных условиях, увеличивается в ряду: салициловая < ацетилсалициловая < сульфосалициловая < парааминосалициловая кислоты.
Максимальное значение аналитического сигнала в области потенциалов минус 0,65 - 0,70 В достигается при концентрации хлорной кислоты в фоновом электролите > 0,05 моль/дм3 (при меньшей кислотности начинает проявляться искажающее влияние гидролиза ионов индия на ток волны). В этих условиях, предел обнаружения кислоты составляет, в зависимости от ее природы, от 0,1⋅10Ц4 до 1⋅10Ц4 моль/дм3. Интервал определяемых концентраций аналита находится в диапазоне от 1⋅10Ц4 до 30⋅10Ц4 моль/дм3, относительное стандартное отклонение при этом составляет 1 - 2 %. Учитывая характер полученных зависимостей каталитического тока от концентрации кислоты, определение как самой салициловой кислоты, так и ее производных, можно проводить по калибровочному графику с использованием апроксимационного уравнения:
iк = a + bсHL + d сHL2 (10)
Содержание искомого вещества определяли по формуле:
сHL = |
(11)
Обработка экспериментальных данных показала, что аналитический сигнал, рассчитанный по уравнению (7), линейно зависит от концентрации определяемой кислоты. Полагая, что данный сигнал аддитивен, а константа kH зависит от природы анализируемых кислот и pH фонового электролита, уравнение (7) было применено для разработки методик определения, как индивидуальных, так и смеси кислот. При этом зависимость, построенную по уравнению (7) и представленную на рис.2, необходимо строить для n значений концентраций ионов водорода в фоновом электролите. При данных условиях, уравнение (7) сводится к виду (12):
Zn = Σ(cj⋅ (kHn)j) (12)
где: n - индекс, определяющий при какой концентрации ионов водорода в фоновом электролите проводились измерения;
j - индекс, относящийся к конкретной кислоте, входящей в состав смеси: j = 1,2...n.
Определение индивидуально салициловой кислоты и ее производных, находящихся в смеси, проводили в одинаковых условиях с учетом их взаимного влияния. Зависимость каталитического тока индия от концентрации кислоты сj и ионов водорода строили по результатам измерений в следующих растворах фонового электролита: 1.10-3 моль/дм3 In(ClO4)3; (NaClO4 + HClO4)= 0,5 моль/дм3 (СHClO4 варьировала от 0,05 до 0,125 моль/дм3). Измерения предельного каталитического тока проводили при потенциале минус 0,65 В относительно нормального каломельного электрода.
Для системы, содержащей одну кислоту, концентрацию
определяли по формуле:
с = Z/kH (13)
Для определения двух кислот при их совместном присутствии решали систему кинетических уравнений, составленных для двух значений pH:
Z 1 = kH1(1) c1 + kH1 (2) c2; (14)
Z 2 = kH2(1) c1 + kH2 (2) c2. (15)
Зависимость предельного каталитического тока от концентрации салициловой кислоты, ацетилсалициловой кислоты и их эквимолярной смеси показаны на рис. 4. Результаты раздельного определения салициловой и ацетилсалициловой кислот в смеси, найденные по данным рис.4 , приведены в табл. 1.
а б
Рисунок 4 - Зависимости каталитического тока от концентраций салициловой кислоты, ацетилсалициловой кислоты и их эквимолярной смеси (1 - эквимолярная смесь при СHClO4 =0,050 моль/л; 2 - эквимолярная смесь при СHClO4 =0,075 моль/л (рис. 4а) и 0,100 моль/л (рис.4б);1s - салициловая кислота при СHClO4 =0,050 моль/л; 1а - ацетилсалициловая кислота при СHClO4 =0,050 моль/л; 2s - салициловая кислота при СHClO4 =0,075 моль/л (рис. 4а) и 0,100 моль/л (рис.4б); 2а - ацетилсалициловая кислота СHClO4 = 0,075 моль/л (рис. 4а) и 0,100 моль/л (рис.4б)
Из рис. 4а видно, что кривая смеси (1) и кривая для чистой ацетилсалициловой кислоты (2а) совпадают на всем концентрационном интервале, что не позволяет проводить их раздельное определение.
В этом случае использовались второе кинетическое уравнение (15), составленное при концентрации фонового электролита - хлорной кислоты (0,100 моль/дм3), при этом были получены удовлетворительные результаты (табл. 1).
Таблица 1 - Анализ смеси салициловой (СК) и ацетилсалициловой (АСК) кислот при двух значениях тока, измеренных при различных концентрациях фонового электролита (HClO4)
Взято АСК+СК, 103 моль/дм3 | Найдено CK, 103 моль/дм3 при СHClO4 =0,05 и 0,100 моль/дм3 | Относительная ошибка, % | Найдено АСК, 103 моль/дм3 при СHClO4 =0,05 и 0,100 моль/дм3 | Относительная ошибка, % |
0,100 + 0,100 | 0,115 | 15,10 | 0,099 | 1,00 |
0,200 + 0,200 | 0,214 | 7,05 | 0,199 | 0,50 |
0,300 + 0,300 | 0,260 | 13,5 | 0,305 | 1,667 |
0,400 + 0,400 | 0,398 | 0,475 | 0,399 | 0,25 |
0,500 + 0,500 | 0,503 | 0,54 | 0,499 | 0,20 |
0,600 + 0,600 | 0,622 | 3,67 | 0,598 | 0,333 |
0,700 + 0,700 | 0,646 | 7,69 | 0,706 | 0,857 |
0,800 + 0,800 | 0,761 | 4,93 | 0,804 | 0,50 |
0,900 + 0,900 | 0,878 | 2,40 | 0,903 | 0,333 |
1,00 + 1,00 | 1,08 | 7,90 | 0,991 | 0,90 |
1,10 + 1,10 | 1,12 | 2,00 | 1,09 | 0,909 |
1,20 + 1,20 | 1,22 | 1,75 | 1,19 | 0,833 |
1,30 + 1,30 | 1,37 | 5,62 | 1,29 | 0,769 |
1,40 + 1,40 | 1,47 | 5,07 | 1,39 | 0,714 |
1,50 + 1,50 | 1,48 | 1,27 | 1,50 | 0,00 |
Для определения трех компонентов (кислот) в анализируемом растворе, методом матричного анализа, решали систему кинетических уравнений, составленных для трех значений pH:
Z1 = kH1(a) ca + kH1 (b) cb+ kH1 (d) cd; (16)
Z2 = kH2(a) ca + kH2 (b) cb + kH2 (d) cd; (17)
Z3 = kH3(a) ca + kH3 (b) cb + kH3 (d) cd. (18)
В качестве примера (табл. 2) приведены данные по раздельному определению кислот в смеси сульфосалициловой, парааминосалициловой и ацетилсалициловой кислот.
Методики были апробированы на медицинских препаратах -
аспирине и цитрамоне с известной концентрацией ацетилсалициловой кислоты. Было установлено, что определению ацетилсалициловой кислоты в цитрамоне не мешает наличие в препарате парацетамола и кодеина.
Таблица 2 - Анализ смеси сульфосалициловой (ССК), ацетилсалициловой (АСК) и парааминосалициловой
(ПАСК) кислот при трех значений тока, измеренных при различных концентрациях фонового
электролита (HClO4)
Взято CСК+АСК+ПАСК, 103 моль/дм3 | Найдено ССК, 103 моль/дм3 | Относительная ошибка, % | Найдено АСК, 103 моль/дм3 | Относительная ошибка, % | Найдено ПАСК, 103 моль/дм3 | Относительная ошибка, % |
0,100+0,100+0,100 | 0,106 | 6,00 | 0,084 | 16,000 | 0,104 | 4,000 |
0,200+0,200+0,200 | 0,201 | 0,50 | 0,198 | 1,000 | 0,200 | 0,000 |
0,300+0,300+0,300 | 0,303 | 1,00 | 0,290 | 3,333 | 0,302 | 0,667 |
0,400+0,400+0,400 | 0,399 | 0,25 | 0,396 | 1,000 | 0,401 | 0,250 |
0,500+0,500+0,500 | 0,504 | 0,80 | 0,488 | 2,400 | 0,502 | 0,400 |
0,600+0,600+0,600 | 0,600 | 0,00 | 0,603 | 0,500 | 0,599 | 0,167 |
0,700+0,700+0,700 | 0,706 | 0,86 | 0,694 | 0,857 | 0,699 | 0,143 |
0,800+0,800+0,800 | 0,800 | 0,00 | 0,806 | 0,750 | 0,798 | 0,250 |
0,900+0,900+0,900 | 0,909 | 1,00 | 0,884 | 1,778 | 0,902 | 0,222 |
1,000+1,000+1,000 | 1,000 | 0,00 | 0,998 | 0,200 | 1,001 | 0,100 |
1,100+1,100+1,100 | 1,101 | 0,09 | 1,093 | 0,636 | 1,102 | 0,182 |
1,200+1,200+1,200 | 1,198 | 0,17 | 1,202 | 0,167 | 1,201 | 0,083 |
1,300+1,300+1,300 | 1,302 | 0,15 | 1,288 | 0,923 | 1,304 | 0,308 |
1,400+1,400+1,400 | 1,405 | 0,36 | 1,393 | 0,500 | 1,400 | 0,000 |
1,500+1,500+1,500 | 1,504 | 0,27 | 1,491 | 0,600 | 1,501 | 0,067 |
ВЫВОДЫ
1. Установлено, в результате изучения природы, механизма и кинетики приэлектродных химических реакций, обуславливающих электрокаталитическое восстановление простых и комплексных ионов индия (III) при катализе адсорбированными на электроде лигандами (салициловой, парааминосалициловой, сульфосалициловой и ацетилсалициловой кислот) предельный каталитический ток восстановления In(III) на ртутном капающем электроде зависит от концентрации салициловой кислоты и ее производных. Величина тока волны для всех кислот максимальна в области потенциалов минус 0,65 - 0,70 В относительно нормального капающего электрода. Значение каталитического тока, при прочих равных условиях, увеличивается в ряду: салициловая < ацетилсалициловая < сульфосалициловая < парааминосалициловая кислоты.
2. Предложен механизм процесса возникновения каталитических токов с участием ионов индия (III) и лиганда, основанный на том, что предшествующая поверхностная реакция металла с адсорбированным на поверхности электрода веществом способствует обратимому восстановлению ионов индия.
3. Определены кинетические параметры изученных электродных процессов с участием ионов индия (III) и лигандов, пропорциональные константам скоростей поверхностных каталитических реакций: для ацетилсалициловой кислоты k = 4,0102, А/(моль/дм3)2, в случае остальных кислот k >> 4,0102, А/(моль/дм3)2.
4. Найдены, с использованием каталитического тока индия (III), величины констант равновесий протонизации лигандов, позволившие оценить влияние строения (функциональных групп) молекулы кислоты на кислотно-основные свойства карбоксильной группы. Величины KH составляют: 0,12 (для ацетилсалициловой), 0,31 (для салициловой кислоты) и 0,19 моль/дм3 (для сульфосалициловой кислоты).
5. Разработаны методики определения лигандов на основе зависимости предельного каталитического тока индия (III) от концентрации салициловой кислоты и ее производных. Предел обнаружения кислоты составляет от 0,1⋅10Ц4 до 1⋅10Ц4 моль/дм3, в зависимости от ее природы. Определяемые концентрации аналита находятся в диапазоне от 1⋅10Ц4 до 30⋅10Ц4 моль/дм3, относительное стандартное отклонение составляет 1 - 2 %.
6. Предложена методика определения ацетилсалициловой кислоты в медицинских препаратах, которая апробирована на аспирине и цитрамоне, препаратах с известной концентрацией ацетилсалициловой кислоты.
Основное содержание диссертации изложено
в следующих публикациях:
- Определение салициловой кислоты и её производных по ее каталитическому действию на электровосстановление ионов индия (III)/Н.К. Стрижов, О.Н. Шелудько, И.В. Ляхненко.// Тезисы докладов II Международного форума Аналитика и Аналитики, Воронеж 2008. С.384.
- Влияние pH на идентификацию производных салициловой кислоты по каталитическому току электровосстановления комплексов индия (III) Определение констант протонизации./ Н.К. Стрижов, О.Н. Шелудько, И.В. Ляхненко, Л.Ф. Ильина// Тезисы докладов II Международного форума Аналитика и Аналитики, Воронеж 2008. С.492.
- Определение содержания и подлинности аспирина по каталитическому току восстановления In(III)/И.В. Ляхненко.//Материалы XIVIII международной научной студенческой конференции Студент и научноЦтехнический прогресс. Химия, Новосибирск 2010. С.240.
- Н.К. Стрижов, О.Н. Шелудько, Л.Ф Ильина., Ляхненко И.В. Природа полярографического каталитического тока в системе индий(III) - ацетилсалициловая кислота//Журн. общ. химии, 2011. Т.81, № 1. С.26Ц28.
- И.В. Ляхненко, О.Н. Шелудько, Н.К. Стрижов. Потенциометрическое титрование ацетилсалициловой кислоты//Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2011. № 4. С. 19Ц21.
яхненко Иван Викторович
Вольтамперометрическое определение салициловой кислоты и её производных по каталитическому току восстановления комплексов индия (III)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата химических наук
____________________________________________________________
Подписано в печать 17.04.2012. Формат 60х84 1/16
Печать трафаретная. Бумага тип. № 1.
Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 973
350040 г. Краснодар, ул. Ставропольская № 149.
Центр УУниверсервисФ, тел. 21Ц99Ц551
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по химии