Среднее координационное число и константа устойчивости комплексов ЭЭАКК/АК
Таблица №1.
| [сополимер]:[Sr2+] | РН (исх.) | h | lg b | Куст. |
| 1:12:14:16:1 | 5,445,325,955,55 | 0,51,01,02,0 | -4,50-3,80-4,20-4,15 | 6,99.10-51,58.10-46,31.10-57,00.10-5 |
Как видно из таблицы, наибольшее смещение (DрН=1,38) по рН и наибольшее Куст получено для соотношения [сополимер]:[Sr2+]. Среднее координационное число для комплекса [сополимер]:[Sr2+] = 2:1 равно единице, т.е. только 1 вакансия иона комплексообразователя занята функциональной группой полимера, все остальные вакансии заняты молекулами низкомолекулярного вещества, чаще всего воды.
Комплексообразование в системе ЭЭАКК/АК-Sr2+ было изучено дополнительно вискозиметрическим методом. Вязкость в присутствии ионов Sr2+ падает, что свидетельствует об образовании полимер-металлического клубка где роль сшивающего агента играют ионы металла.
Изучено влияние различных факторов (температура, ионнаяч сила, природа растворителя, рН-среды) на стабильность комплекса ЭЭАКК/АК-Sr2+. Так как, по рН-метрическим данным наиболее устойчивым является комплекс ЭЭАКК/АК-Sr2+=2:1 дальнейшее исследования проводили при этом соотношении.
На рисунке-(__), кривая - отображает поведение полимер-металлического комплекса от ионоой силы. При малых значениях m (0,1; 0,3;) вязкость раствора значительно снижена (hуд/С =6,52; 6,50) по сравнению с вязкостью самого сополимера ([h]=10,20; 8,20) при этих же значениях ионной силы. При дальнейшем увеличении m> 0,5 вязкость комплекса падает и практически не превышает вязкости самого сополимера. Вероятно, ионная силы способствует стабилизации комплекса.
Кривая рисунка показывает влияние температуры на вязкость комплекса ЭЭАКК/АК-Sr2+. С ростом температуры наблюдается незначительное увеличение hуд/С (4,13; 4,53; 4,96). Вязкость при 800С исследовать не удалось вследствие выпадения комплекса в осадок. По сравнению с вязкостью сополимера вязкость комплекса имеет низкие значения, что свидетельствует об устойчивости полимер-металлического комплекса к воздействию температуры.
Влияние смешанного растворителя (0,1н КС1: С2Н5ОН) на комплекс показано на рисунке-(__), кривая –2. Ход вискозиметрической кривой аналогичен кривой вязкости ЭЭАКК/АК. Значения hуд/С комплекса более минимальны. Больше 50 об% С2Н5ОН исследовать не удалось вследствие выпадения комплекса в осадок.
Зависимость вязкости комплекса ЭЭАКК/АК-Sr2+ от рН изображает кривая –2 рисунка-(__). Как видно из рисунка, в присутствии ионов - Sr2+ область ИЭТ выражена незначительно и смещена в сторону рН=2,5-3,0. Кроме того, вязкость комплекса в этой области несколько превышает вязкость самого сополимера. При значениях же рН=4-12 наблюдается скручивание полимер-металлического клубка. Такое поведение возможно связано с тем, что некоторые синтетические полиамфолиты [ ] способны связывать ионы металлов при определенных значениях рН и частично высвобождать их в области ИЭТ из-за сильного электростатического притяжения между противоположенно заряженными участками полиамфолита.
III-часть
Известно, что сополимер ЭЭАКК/АК способен образовывать комплексы с комплементарными полимерами, например полиэтиленгликолем (ПЭГ) [ ]. Состав комплекса ЭЭАКК/АК-ПЭГ равен 1:1. В свою очередь и ЭЭАКК/АК, и ПЭГ способны образовывать комплексы с ионами стронция [ ].
В данной работе было изучено возможность образования тройных полимер-металлических систем: комплексы [ЭЭАКК/АК]:[ПЭГ]= 1:1 в присутсвии ионов Sr2+; комплексы [ЭЭАКК/АК]:[ Sr2+]=2:1 в присутствии ПЭГ; комплексы [ПЭГ]:[ Sr2+]=1:1 в присутствии ЭЭАКК/АК. На рисунке-(__) изображены рН-метрические кривые кривые образования тройного полимер-металлического комплекса (ТПМК). Как видно из рисунка для систем [ЭЭАКК/АК-ПЭГ]: [Sr2+ ] и [ПЭГ-Sr2+]:[ЭЭАКК/АК] наблюдаются перегибы на кривых титрования, что согласно основам физико-химического анализа свидельствует о взаимодействии и образовании ассоциатов определенного состава. Система же [ЭЭАКК/АК- Sr2+]:[ПЭГ] обнаруживает монотонное изменение рН. Это указывает на отсутствие взаимодействия в этих тройных системах.
1. Реакция присоединении Михаэля с последующей радикальной полимеризацией синтезирован новый полиамфолит на основе этил-
3- аминокротоната и акриловой кислоты. Определен состав сополимера, равный [ЭЭАКК]:[АК]=22,99:77,01мол%.
1. Изучено поведение синтезированного сополимера от ионной силы, смешанного растворителя, температуры, рН-среды. Обнаружено, что с ростом ионной силы полиэлектролитный эффект, обнаруживаемый в водных растворах полностью подавляется. Поведение полимерных частиц в смешанных растворителях обусловлено термодинамическим качеством растворителя и гидрофобно- гидрофильным балансом в смесях различного состава. Температура в интервале 25-600С существенно влияет на размеры макромолекулы. Определена ИЭТ сополимера, которая находится в области рН 2,0-2,5.
2. Изучено образование бинарных и тройных полимер-металлических комплексов в системах [ЭЭАКК/АК-Sr2+] и [ЭЭАКК/АК-Sr2+-ПЭГ].
Определены средние координационные числа и константы устойчивости для комплексов [сополимер]:[Sr2+]= 1:1; 2:1; 4:1; 6:1. Определен состав комплексов, равный [сополимер]:[Sr2+]= 2:1.
Обнаружено, что образование тройного полимер-металлическогоо комплекса возможно для систем [ЭЭАКК/АК-ПЭГ]: [Sr2+ ] и [ПЭГ-Sr2+]:[ЭЭАКК/АК].
3. Изучено влияние на комплекс ЭЭАКК/АК-Sr2+ =2:1 действий смешанного растворителя, ионной силы, температуры, рН. Обнаружено, что образующийся полимер-металлический комплекс устойчив к действию температуры, смешанного растворителя, ионной силы. Эти факторы способствуют компактизации полимер-металлического клубка. Выявлено, что в близи ИЭТ происходит высвобождение ионов металла вследствие сильного электростатического притяжения между противоположно заряженными участками полиамфолита.
Рецензия
на магистерскую работу Темергалиевой Кумисжан Кыдыргалиевны
на тему: “ Исследование комплексообразования в системах сополимер этилового эфира аминокротоновой кислоты / акриловой кислоты- ионы Sr2+”.
Работа магистранта Темергалиевой Кумысжан посвящена исследованию взаимодействия нового полиамфолита на основе этил 3-аминокротоната и акриловой кислоты (ЭЭАКК-АК) с ионами стронция. Полиамфолит на основе этил 3-аминокротоната и акриловой кислоты (ЭЭАКК-АК) был синтезирован реакцией присоединения Михаэля с радикальной последующей полимеризацией. Этил 3-аминокротонат (ЭЭАКК) фирмы “Aldrich”, степень чистоты 99%, использовался без дополнительной очистки.
Акриловая кислота (АК) фирмы “Aldrich”, степень чистоты 99,5%, использовалась без дополнительной очистки.
Полиамфолит на основе ЭЭАКК и АК получается реакцией радикальной полимеризации в массе, в воде, в этаноле и в смесях вода-этанол (1:1 по объему). ЭЭАКК (1,9 мл, 0,5 моль) и АК (1,1 мл, 0,5 моль) помещаются в стеклянную ампулу, добавляется инициатор –2,2-азобисизобутиронитрил (3 мг) и соответствующий растворитель (мольное отношение растворителя и мономерной смеси всегда 1:1). Через смесь пропускают аргон в течение 5 мин и затем термостатируют при 70ºС в течение 2-3 мин. Образующийся полимер промывается ацетоном несколько раз и высушивается под вакуумом до постоянного веса.
Потенциометрическое титрование линейного полиамфолита осуществлялось с помощью рН/кондуктометра “Mettler Toledo, MPC 227” (Швейцария).
Вязкость растворов полимеров измерялась в вискозиметрах Уббелоде. Использованные химические реактивы и растворители соответствовали марке “хч” и “чда”.
Данные подтверждают присутствие аминных и карбоксильных групп в полимерных цепях, что позволяет рассматривать синтезированный сополимер как новый полиамфолит.
Содержание карбоксильных и амино-групп в образце синтезированного полиамфолита определялось потенциометрическим титрованием. Состав использованного сополимера, определенный потенциометрическим титрованием кислотных и основных групп, равен [ЭЭАКК]: [АК]=22,99:77,01 моль %. Из кривой потенциометрического титрования было рассчитано значение константы диссоциации карбоксильных групп сополимера рКα=7,37.
Ранее было показано, что сополимер этил 3-аминокротоната и акриловой кислоты линейной и слабо сшитой структуры весьма склонен к реакциям комплексообразования с ионами переходных металлов. Однако, взаимодействие этого сополимера с ионами стронция не было изучено.
Для определения среднего координационного числа иона-комплексообразователя были оттитрованы растворы сополимера и соли стронция (С=1.10-2моль/л) в отношении [сополимер]: [Sr2+]=1:1; 2:1; 4:1 и 6:1 0,1 н раствором щелочи. Кривые титрования в присутствии соли расположены ниже кривой титрования чистого сополимера, что связано с выделением в раствор протонов вследствие образования комплекса полимер-ион металла. Наибольшее смещение рН наблюдается для отношения [сополимер]: [Sr2] =2:1 (рН=5,3 по сравнению с рН чистого полиамфолита рН=6,7).
Кривые образования позволяют определить среднее координационное число и константу устойчивости комплексов полимер-ион металла. Наибольшее значение Куст, как и наибольшее смещение по рН получено для соотношения [сополимер]: [Sr2]=2:1. Среднее координационное число для комплекса [сополимер]: [Sr2]=2:1 равно единице, т.е. только одна вакансия иона-комплексообразователя занята функциональной группой полимера.
Таким образом, показана возможность образования тройных полимер-металлических комплексов и комплексов полимер-ион металла для системы сополимер этилового эфира аминокротоновой кислоты/ акриловой кислоты- ионы Sr2+.