Введение к работе
Актуальность исследования. Ртуть, ее сплавы и соединения широко применяются в различных областях: приборостроении, медицине, химической технологии, электропромышленности, производстве красителей, сельском хозяйстве. Вместе с тем известно, что ртуть – высокотоксичный металл и его использование приводит к загрязнению окружающее среды. Поэтому исследования равновесий и комплексообразования ртути (II) c органическими лигандами в растворах являются важными и актуальными для практического применения.
Известно, что конденсированные производные антипирина (АП) – диантипирилалканы (ДАА) – и 1-фенил-3-метилпиразолона-5 (ФМП) – дипиразолонилалканы (ДПА) – являются эффективными экстрагентами ионов металлов. Однако, процессы комплексообразования и экстракции ртути (II) с этими реагентами изучены недостаточно. Такие исследования позволят решить проблему выбора оптимального экстрагента, взаимосвязи его строения и экстракционной способности, учета стерических и других факторов. Результаты изучения механизмов распределения, найденные количественные характеристики и физико-химические закономерности послужат дополнительным вкладом в химию равновесий комплексообразования в процессах экстракции ртути.
Цель работы. Выявление физико-химических закономерностей комплексообразования и экстракции ионов ртути (II) производными пиразолона из хлоридных, бромидных, иодидных, тиоцианатных, нитратных, ацетатных, аммиачных и щелочных растворов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Определение оптимальных условий распределения Hg(II) в органические растворители в присутствии АП, ДАА, ФМП и ДПА; изучение состава экстрагируемых комплексов и механизма их распределения между фазами.
-
Установление коэффициентов и констант распределения ионов ртути(II), констант устойчивости комплексов, констант скорости экстракции, частных констант экстракционных равновесий, выявление соответствующих корреляций.
Научная новизна. Исследованы равновесия комплексообразования и экстракции ионов Hg(II) из галогенидных, тиоцианатных, нитратных, ацетатных, аммиачных и щелочных растворов в хлороформ, 1,2-дихлорэтан и керосин в присутствии АП, ДАА, ФМП и ДПА. Установлены механизмы распределения и состав экстрагируемых комплексных соединений.
Найдены количественные характеристики экстракционных процессов, показаны корреляции констант скорости экстракции, констант экстракции и распределения Hg(II), условных констант экстракционных равновесий с индивидуальными характеристиками реагентов и анионов.
Показана возможность использования диантипирилдекана (ДАД) и диантипирилундекана (ДАУ) для концентрирования ртути из хлоридных растворов в керосин и его смеси с хлороформом.
Практическая значимость. Разработаны методики экстракционного выделения и концентрирования ртути(II) с последующим спектрофотометрическим определением. Методики обладают высокой селективностью и хорошей воспроизводимостью.
На защиту выносятся:
-
Закономерности экстракции ионов ртути(II) АП, ДАА, ФМП и ДПА из галогенидных, тиоцианатных, смешанных, нитратных, ацетатных, аммиачных и щелочных растворов.
-
Составы экстрагируемых комплексов, механизмы распределения Hg(II) между водными растворами различного состава и органическими растворителями.
-
Количественные характеристики при распределении макроколичеств ртути (II), включая константы устойчивости комплексов, константы скорости экстракции, рН 50%-ного извлечения, константы экстракции и распределения, а также корреляционные зависимости.
-
Экстракционно-фотометрические методики определения ртути с а) ДАД и дитизоном и б) ДПГ и тиокетоном Михлера.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VI, VIII – X краевой конференции студентов и молодых ученых «Химия и экология» (Пермь 2004, 2006, 2007, 2008), XV и XVII Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург 2005, 2007), Международной научной конференции «Эколого-экономические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов» (Пермь, 2005), Международной научной конференции «Инновационный потенциал естественных наук» (Пермь, 2006), Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Краснодар, 2007), IV региональной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной аналитической химии» (Пермь, 2008), XLVI Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2008).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 работ: 3 статьи, из них 1 статья в периодическом издании, входящем в список ВАК, 11 тезисов докладов на Российских и международных конференциях, получен 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка (97 наименований), приложения; изложена на 118 страницах, включая 12 таблиц и 44 рисунка.
