8-оксихинолин используется в народном хозяйстве. Некоторые его производные применяются в качестве фунгицидов, например его медная соль. Бензоат оксихинолина применяют для борьбы с некоторыми болезнями растений.
2.2 Хелатообразующие сорбенты с 8-оксихинолиновыми группами
Ионообменные смолы на основе 8-оксихинолина отличаются селективностью по отношению к ионам тяжелых металлов. Так как константы комплексообразования 8-оксихинолина с различными элементами существенно различаются, имеется возможность подбирать условия сорбции отдельных ионов с целью их разделения. Однако, как и у всех ионообменников, действующих на основе комплексообразования, скорость обмена у них очень мала, вследствие чего время разделения значительно удлиняется. С помощью таких ионообменных смол была разработана методика отделения урана от радиоактивных примесей.
Приведен синтез ионообменной смолы на основе 8-оксихинолина. Смола получается смешиванием в определенных соотношениях и в определенном порядке 8-оксихинолина, фурфурола, едкого натра и резорцина. По сравнению с обычными смолами их обменная емкость вдвое выше из-за наличия карбоксильных групп.
2.3 Условия осаждения металлов 8-оксихинолином
Во многих случаях осаждение сорбция оксихинолиновых комплексов металлов происходит в тех интервалах рН, которые соответствуют минимальной их растворимости.
В ацетатном растворе можно разделить некоторые металлы на том основании, что многие из них не осаждаются в присутствии органических карбоновых кислот, образующих с этими металлами комплексные соединения. Медь можно отделить в виде оксихинолината от кадмия в 10%-ном растворе уксусной кислоты в присутствии ацетата натрия, а в фильтрате определить кадмий, осаждая его 8-оксихинолином из нейтрального или очень слабоуксуснокислого раствора.
Оксихинолинаты Мп, Са и Mg растворимы в 0,3—0,5%-ной СН3СООН и могут быть отделены от всех других металлов, осаждающихся 8-оксихииолином при этой кислотности. Из фильтрата эти металлы можно выделить, нейтрализовав его аммиаком. При анализе сплавов, содержащих бериллий, оксихинолиновый метод «оказался весьма эффективным для отделения от алюминия, железа и меди, осаждаемых из уксуснокислого раствора 8-оксихинолином. В фильтрате осаждают бериллий аммиаком. В аммиачном растворе можно 8-оксихинолином отделить магний от лития и других щелочных металлов. В растворе едкого натра (в присутствии тартрата натрия) можно количественно отделить Си, Mg, Zn и Cd от многих металлов. В работе приведены условия разделения Со и Mo, Zn и Mo, Mg и Zn, основанные на добавлении различных количеств NaOH илиледяной уксусной кислоты и ацетата аммония к водному раствору соли металла перед осаждением 8-оксихинолином.
Однако, как уже указывалось, важнейшая особенность 8-оксихинолина как гидроксилсодержащего органического реагента состоит в том, что он взаимодействует с ионами элементов при тех же значениях рН, при которых эти ионы начинают гидролизоваться. Количественное осаждение 8-оксихинолином различных металлов происходит при определенных значениях рН. Область оптимальных значений рН для образования комплексов зависит от прочности оксихинолинатов.
В работе [59] приведены значения рН осаждения металлов 8-оксихинолином. Большинство металлов осаждаются в широких пределах значений рН начиная со слабокислых растворов (рН 3-5) и до щелочныхрастворов (рН 13 — 14). Исключение составляют такие элементы, как In, Np, V(V), Mo, W, Tl осаждающийся только из слабокислых растворов. Для некоторых элементов точно не установлены рН полного осаждения, и в литературных источниках иногда такие данные противоречивы. Так, например, галлий, по одним данным осаждается при рН 7-8, по другим — при рН 3,1 и 3,6 и выше. По-видимому, это связано с различными условиями, при которых исследовалось осаждение.
Глава 3 Экспериментальная часть
3.1 Аппаратура, исходные вещества, методы исследования. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2
Назначение. Технические характеристики
Однолучевой фотоколориметр КФК-2 предназначен для измерения пропускания оптической плотности и концентрации окрашенных растворов, рассеивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в области спектра 315-980 нм. Пределы измерения пропускания 100-5 % (А = О-т-1,3). Основная абсолютная погрешность измерения пропускания составляет 1 процент.
Оптическая схема и общий вид прибора
Свет от галогенной малогабаритной лампы (КГМ6,3-15) проходит последовательно через систему линз, теплозащитный, нейтральный, выбранный цветной светофильтры, кювету с раствором сравнения или с исследуемым раствором, попадает на пластинку, которая делит световой поток на два: 10 % света направляется на фотокатод (ФД-7К) и 90 % - на фотоэлемент (Ф-26).
Иономер универсальный ЭВ-74
Прибор для измерения активности одно- и двухвалентных ионов в растворах, используется электродная система с ионоселективными измерительными электродами и преобразователь.
Значение рХ контролируемого раствора определяется измерением э.д.с. электродной системы с помощью преобразователя, шкала которого програ-дуирована в единицах рХ.
Работа иономера основана на преобразовании э.д.с. электродной системы в постоянный ток, пропорциональный измеряемой величине. Преобразование э.д.с. электродной системы в постоянный ток осуществляется высоко-омным преобразователем автокомпенсационного типа.
Иономер ЭВ-74 использовали для измерения рН растворов.
Растворы и реактивы Раствор тетрабората натрия. 0,05М . 19,069 г десятиводного тетрабората натрия Na2B4O7*10H2O растворяли в воде и доводили до метки в мерной колбе объемом 1 л.
Раствор соляной кислоты 0,1 М. Раствор приготовлен из фиксанала. Буферный раствор с рН 9,18. Раствор приготовлен в соответствии с рекомендациями Ю.Ю. Лурье Справочник по аналитической химии М.: Химия. 1979, с. 310. 96,9 мл 0,05М раствора тетрабората натрия доводили до 100 мл 0,1 М раствором соляной кислоты.
0,025% - раствор ПАР. 0,025г органического реагента растворяли в небольшом количестве горячей воды и после охлаждения доводили до метки водой в мерной колбе 100 мл.
Стандартный раствор меди(И). Исходный раствор меди готовили согласно руководству (Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М., 1964): 5,43 г кристаллогидрата нитрата меди(П) растворили в воде, подкисленным 1 мл конц. HN03 в мерной колбе объемом 1 л. Концентрацию меди уточняли комплексометрическим способом. Рабочие растворы для построения градуировочного графика на медь и сорбции получали разбавлением стандартного раствора 0,05 М раствором азотной кислоты.
Ход анализа. Распределение ионов меди между сорбентом и раствором контролировали фотометрическим методом. В мерную колбу емкостью 25 мл к анализируемому раствору прибавляли 5 мл 0,025%-го раствора ПАР, 5 мл боратного буферного раствора (9,18), разбавляли водой до метки и измеряли оптическую плотность при 540 нм (/=1 см). Для построения градуировочного графика готовили серию стандартных растворов, содержащих от 5 до 40 мкг соли меди. Оптическую плотность измеряли относительно контрольного раствора.Результаты построения градуировочного графика представлены в табл. 1 и на рис.1. Методом наименьших квадратов данные обработаны и описываются следующим уравнением регрессии:
D= 0,0133С + 0,0067 где D-оптическая плотность, а С - содержание меди в объеме колбы, мкг.
Методика иммобилизации анионообменника АВ-17.
Помещали смолу массой 10 г в коническую колбу, заливали хлороформным раствором 8-оксихинолина, оставляли на сутки в темноте при комнатной температуре, накрыв горло колбы бумагой с отверстиями для испарения органического растворителя.
3.2 Результаты эксперимента и их обсуждение
3.2.1 Подбор оптимального значения сорбции ионов меди (II) в
зависимости от рН
Результаты влияния рН растворов на степень сорбции меди на анионите АВ-17, импрегнированном 8-оксихинолином, приведены на рис.2 и табл. 2. При низких значениях рН (в кислой среде) ионы меди(И) находятся в гидратированной форме. Это обеспечивает высокую скорость сорбции, но низкую степень извлечения на немодифицированных носителях. На модифицированных носителях процесс сорбции меди (II) протекает следующим способом. При повышении значения рН в растворе протекает образование гидроксида меди (II). В таком случае скорость сорбции увеличивается. По видимому, при этих условиях облегчается зародышеобразование, например гидроксида меди(П), что приводит к образованию более мелкой дисперсной системы. Глобулярный механизм сорбции становится более эффективным, что доказано максимальной степенью извлечения ионов меди в более щелочной среде на немодифицированных носителях.
Сорбент, полученный иммобилизацией 8-оксихинолина на анионит АВ-17, после контакта с раствором меди приобретает лимонно-зеленую окраску. Фильтрат прозрачен. Однако, начиная с рН 8,5, окраска фильтрата становится слабожелтой. При этом интенсивность окраски сорбента значительно уменьшается.
3.2.2 Динамика изменения сорбции ионов меди на анионите АВ-17, иммобилизированном 8-оксихинолином
Скорость сорбции ионов меди исследовали методом ограниченного объема раствора. Для этого в серию пробирок с навесками сорбента массой 0,1 г вводили 10 мл модельного раствора с определенной концентрацией и выдерживали от 3 мин до 1-го часа при постоянном помешивании. Через определенные промежутки времени жидкие фазы подвергались анализу фотометрическим способом, как это описано ранее. Кинетику сорбции изучали при выбранном оптимальном значении рН. Значение рН в растворах устанавливали 0,1 н раствором соляной кислоты, уксусной кислотой и разбавленным раствором аммиака.