Введение к работе
Актуальность проблемы. Координационная химия, являясь одной из составных частей неорганической химии, тесно взаимосвязана с успехами физики, математики, вычислительной техники, медицины, биологии и др. Координационные соединения 3d- переходных элементов, нашли широкое применение в науке, технике, медицине и других областях народного хозяйства.
Например, координационные соединения Мп(Ш, FeftJI.), Fe(II). .СоЦП), Со(П). Nl(II). Cu(II) И Zn(II) с алифатическими, окси- и амидокислотами. являющимися физиологически активными веществами, оказались донорами микроэлементов, жизнено необходимые для растений. Они оказывают стимулирующий эффект на рост, развитие и плодообразование сельскохозяйственных культур, играют роль катализаторов процессов окисления, входят в состав многих ферментов, белков, служат в качестве биологических переносчиков кислорода, участвуют в окислительно-восстановительных и биохимических реакциях, протекающих в живой клетке.
Исследования последних лет, проводимых зарубежными и отечественными ученными показали, что ионы Зсі-переходньк элементов в водных растворах поликарбоковых кислот, наряду с гомова-лентными, MOHO-. гомо- и полиядерными образуют сложные по составу гетеровалентные и гетероядерные координационные соединения. Определение состава, констант образования и областей существования последних стало возможным благодаря усовершенствованию техники эксперимента, широкого применения вычислительной техники и математического моделирования.
Оксредметрия. являясь доступным методом исследования
окислительно-восстановительных.систем, дающяя ценные сведения
о тонких. взаимодействиях между компонентами предельно-разбав
ленных растворов, из-за ограниченности математического аппара
та, применяется в тех областях рН. где протекают реакции моно-
и полиядерного комплексообразования. С увеличением рН > 5.0.
большое расхождение между теоретическими и экспериментальными
кривыми приводит к тому, что количественная интерпретация ре
зультатов эксперимента становится затруднительной, а порой не
возможной.
Все эти факты указывают на то, что исследование комплексообразования 3d- переходных элементов в водных растворах кар-боновых кислот в широком интервале рН. определение оптимальных условий образования координационных соединений, разработка способов синтеза и применения их в различных областях народного хозяйства невозможны без усовершенствования методов и приемов расчета, а также моделирования протекающих процессов. Поэтому, перечисленные задачи остаются актуальными.
Цель работы заключалась в исследовании процессов образо
вания MOHO-. поли- и гетероядерных, ГОМ07 и гетеровалентных
координационных соединений некоторых Зо>переходных элементов с
биоактивными карбоновыми кислотами и определения аспектов их
практического применения. . . -
В соответствии с этим, .задачами исследования явились:
-синтез и изучение процессов образования координационных соединений'Мп(II). Fe(III), Fe(II), Со(ІП). Со.(ІІ). N1(11). Cu(II). Zn(II) с анионами некоторых карбоновых кислот, включая изучение протолитических равновесий в водных'растворах исследованных кислот,
.' - расширение границы применения метода оксредметрии к. изучению процессов МОН0-, поли- и гетероядерного, а также го-мо- и гетеровалентного комплексообразования в растворах поли-карбоновых кислот,
вывод общих уравнений окислительного потенциала и окислительной функции для уточнения состава .комплексов и расчета равновесий в окислительно-восстановительных системах, ;
разработка способа промышленного синтеза препаратов на основе железо- и цинксодержащих соединений, а также-применение их в качестве микроудобрений и стимуляторов роста.
Научная новизна. Расширены границы применения метода оксредметрии к изучению процессов гетеровалентного. -поли- И' гетероядерного комплексообразования в водных растворах моно- и поликарбоновых кислот. Предложены новые общие уравнения окислительного потенциала и его частных производных. Впервые предложено понятие окислительной функции и соответствующее ей общее уравнение, описывающее процессы комплексообразования в окислительно-восстановительных системах-.
Дана термодинамическая характеристика изученных новых ко-
ординационных соединений. На основании значений изменения эн
тальпии установлен характер связи металл-лиганд. определены
области существования комплексов, константы и условия образо
вания более'300 различных по составу координационных соедине
ний некоторых ЗоУпереходных металлов с анионами карбоновых
кислот. .
Синтезированы и изучены железо- и цинкеодержащие координационные соединения, являющиеся высокоэффективными биоактив-, нымй препаратами и разработан комплекс нормативно-технической документации для их производства. ",
Практическая ценность. Предложенное уравнение для окислительной функции значительно упрощает расчеты процессов комп-ле'ксообразования 'и протолитических равновесий в окислительно-восстановительных системах, способствует математическому моделированию изучаемых реакций. Сведения о составе, константах и степени образования гетеровалентных и гетероядерных комплексов могут быть применены в качестве справочных материалов.
Проведенные промышленные и производственные испытания показали, что полученные и рекомендованные препараты могут быть применены в качестве стимуляторов роста и микроудобрений в растениеводстве, микродобавок к кормам животных и птиц, а также веществ, снижающих накопление радионуклидов в растениях. Разработанны рекомендации по применению железо- и цинксодержа-щих препаратов в хлопководстве, виноградарстве, садоводстве, цитрусоводстве и кормопроизводстве, внедрение которых позволит получить значительные прибавки урожая экологически чистой и высококачественной сельскохозяйственной продукции.
Настоящее исследование выполнено в соответствии с планом НИР кафедры физической и іколлоидной химии и НИ лаборатории "Координационная химия" им.' Х.М.Якубова Таджикского государственного национальоного университета с номерами госрегистрации научных тематик 81040960 и 81040964.*
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XI,' XII. XVI, XVII Всесоюзных Чугаевских совещаниях по химии комплексных соединений (Алма-Ата. 1973;гНовосибирск, 1975; Красноярск. 1987; Минск, 1990); Заседании выездной сессии Научного совета по неорганической химии АН СССР, посвященной проблеме "Многоядерные комплексные соединения и
методы их исследования" (Душанбе. 1972); V всесоюзной Менделеевской дискуссии "Специфичность и чувствительность методов исследования растворов и возможности сопоставления их результатов" (Ленинград, 1978); Всесоюзном совещании по термодинамике и структуре гадроксокомплексов в растворах (Душанбе, 1980); Республиканской конференции молодых ученых и специалистов (Душанбе. 1975. 1976, 1981).Всесоюзном симпозиуме стандартизации условий изучения комплексообразования в растворах (Красноярск. 1982); Межвузовской научно-методической и научных конференциях Кабульского университета (Афганистан, г. Кабул, 1983,1984. 1985); IV Всесоюзном совещании "Спектроскопия координационных соединений" (Краснодар. 1986); Международной конференции по чистой и прикладной химии (Болгария, г.София. 1987); XXV Международной конференции по координационной химии (Китай, г.Пекин, .1987 ); Ни III Всесоюзном совещании по химии и применению комплексонов и комплексонатов металлов (Москва.. 1983; Челябинск, 1989); XIV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Ташкент, 1989); I и II Региональном семинаре республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам (Душанбе, 15ЙВ; Ташкент, 1990); Международном симпозиуме по регуляции покоя. и устойчивости растений к неблагоприятным факторам (СССР, Москва-Душанбе, 1989); Всесоюзном совещании по химии кластерных соединений (Душанбе, 1989); Всесоюзном симпозиуме "Физиология семян" (Душанбе, 1990) ; II Всесоюзном совещании "Биологически активные полимеры и полимерные реагенты для рас-тениводства" (Звенигород, 1991); Международной научно-практической конференции по теплофизическим свойствам жидкостей и газов (Душанбе, 1993); Международной конференции "Координационные соединения и аспекты их применения" (Душанбе. 1996): Выездной сессии Всесоюзного семинара по химии неводных растворов (Душанбе, 1991); Международной конференции "Практические достижения науки и техники" (Узбекистан. г.Андижан. 1994); Международной научной конференции "Координационные соединения и аспекты их применения", г.Душанбе, 1996; Z9. 30 Авиценновских чтениях (Душанбе, 1995, 1996); Научных конференциях Таджикского ГНУ (Душанбе, 1971-1980 и 1986-1996); Международной конференции "Физика конденсированной среды", г.Душанбе. 1997.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в
1І6 публикациях: 52 статьи, 7 авторских-свидетельств, одна рекомендация, 50 тезисов докладов, 6'информационных листков.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, приложения и изложена на 330 страницах машинописного текста, включая 62 рисунка. 67 таблиц.и списка цитируемой литературы из 504 наименований.