ÔÎÒÎÌÅÒÐÈ×ÅÑÊÎÅ ÈÇÓ×ÅÍÈÅ ÂÇÀÈÌÎÄÅÉÑÒÂÈß ÊÎÌÏÀÊÒÍÎÉ ÌÅÄÈ Ñ ÃËÈÖÈÍÎÌ

ISSN 1812-9498. ÂÅÑÒÍÈÊ ÀÃÒÓ. 2007. № 4 (39)
УДК 546.56-121-145.4:547.1-32-304.2
Н. П. Огородникова, С. А. Зейналова, А. З. Исенова
Астраханский государственный технический университет
ÔÎÒÎÌÅÒÐÈ×ÅÑÊÎÅ ÈÇÓ×ÅÍÈÅ
ÂÇÀÈÌÎÄÅÉÑÒÂÈß ÊÎÌÏÀÊÒÍÎÉ ÌÅÄÈ Ñ ÃËÈÖÈÍÎÌ1
Введение
Окислительное растворение металлов с участием органических соединений, выполняющих роль окислителей и хелатирующих агентов, в среде органических растворителей отличается от традиционных методов перевода металлов в окисленное состояние селективностью
и нетоксичностью. Эти процессы протекают в мягких условиях и поэтому начинают находить
различное применение. В частности, взаимодействие «металлов жизни» с аминокислотами
используется для получения металлхелатов как моделей эндогенных веществ.
Постановка задачи исследования
Ранее нами [1–3] показана возможность получения комплексов, растворимых в воде непосредственным взаимодействием порошкообразной меди с аминокислотами как в среде органических растворителей, так и в воде.
В связи с тем, что ионы Cu2+ обладают хромофорными свойствами, исследована возможность применения фотометрического метода для определения количества меди, перешедшей
в окисленное состояние, и изучения свойств образующихся при этом комплексных соединений.
Исследование проводили на примере глицината меди(II). Медь определяли в виде аммиаката и глицината. Кроме того, изучена применимость фотометрического определения ионов
Cu2+ для установления состава комплексных соединений и кинетики реакции между медью
и глицином (аминоуксусная кислота H2NCH2COOH).
Экспериментальная часть
Взаимодействие порошкообразной меди и глицина изучалось в воде и диметилформамиде
(ДМФА) при обычных условиях и с ограничением доступа воздуха. Соотношение металл : глицин составляло 1 : 1, 1 : 2, 1 : 4 и 1 : 10. О начале реакции свидетельствовало появление синефиолетовой окраски в течение часа. По истечении 12–48 часов происходит выпадение осадков.
Системы выдерживали в течение трёх месяцев при комнатной температуре, затем полученные
вещества выделяли, промывали спиртом, высушивали и анализировали.
Определение количества меди, перешедшей в состав аминокислотного комплекса, осуществлялось методом стандартных серий [4]. Медь(II) определяли в виде аммиаката и глицината.
Оптическая плотность стандартных и исследуемых растворов измерялась при 670 нм.
При изучении стандартных растворов выяснено, что методика количественного анализа
меди(II) в виде аммиаката неприменима для исследования глицинатного комплекса (относительная погрешность ~10 %), и поэтому определение осуществляли с помощью стандартных
растворов глицината меди(II).
На основании полученных данных построены калибровочные графики и определено количество меди, перешедшей в состав аминокислотного комплекса (табл.).
Методом изомолярных серий [4] определён состав комплекса меди(II) с глицином, образующегося при взаимодействии сульфата меди с глицином в водном растворе как модель взаимодействия иона Cu2+ с аминокислотой, возникающего при окислении в исследованных системах.
Степень окислительного растворения меди:
А) система Cu – глицин – Н2О;
Б) система Cu – глицин – Н2О (ограниченный доступ воздуха);
В) система Cu – глицин – ДМФА (ограниченный доступ воздуха).
1
158
Исследования выполнены под руководством доктора химических наук Ю. И. Рябухина.
ÕÈÌÈß
Степень окислительного растворения меди
Степень растворения меди, %
А
Б
В
45,68
15,87
54,75
49,65
75,45
62,70
59,58
25,15
47,63
75,45
27,80
69,98
Соотношение
медь : глицин
1: 1
1: 2
1: 4
1 : 10
Изучены скорость и порядок реакции ионов Cu2+ и глицина в воде. Зависимость логарифма оптической плотности от времени представлена на рисунке.
lg A
1,5
1
0,5
0
10
20
30
40
50
60
τ, с
-0,5
-1
Изменение оптической плотности раствора во времени
при взаимодействии CuSO4 и H2NCH2COOH в воде
Результаты исследований и их обсуждение
При сливании растворов аммиака и глицината меди(II) происходит увеличение оптической плотности раствора. Однако концентрация ионов Cu2+, определённая из калибровочного
графика, заметно отличается от концентрации вводимых в раствор ионов Cu2+. В связи с этим
методика определения меди в виде аммиаката не может применяться для исследования систем
медь – глицин – растворитель.
Увеличение степени окислительного растворения меди в обычных условиях может свидетельствовать об активной роли кислорода при окислении металла.
По сравнению с водой использование ДМФА в качестве растворителя повышает степень
окислительного растворения меди.
По данным, представленным на рисунке, выяснено, что в водном растворе при взаимодействии ионов Cu2+ и глицина протекает реакция первого порядка.
Кривые насыщения растворов CuSO4 и H2NCH2COOH свидетельствуют о том, что наиболее устойчивым комплексом, существующим в водном растворе, является глицинат меди
(H2NCH2COO)2Cu. При таком же соотношении металл : глицин происходит и наиболее эффективное окислительное растворение меди в воде.
Выводы
Фотометрическим методом установлено, что наиболее эффективно стехиометрическое
взаимодействие компактной меди и глицина в воде осуществляется при эквимольном соотношении (1 : 2). В отсутствие кислорода воздуха степень окислительного растворения металла понижается. Применение диполярного координирующего агента (ДМФА), напротив, способствует
этому процессу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
Комплексообразование аминокислот и пептидов как фактор бактериального растворения переходных
металлов / Шибаева Н. В., Рябухин Ю. И., Гарновский А. Д.: Тез. докл. Чугаев. совещ. по химии комплексных соединений. – Киев: КГУ, 1985. – Ч. I. – С. 238.
Огородникова Н. П., Старкова Н. Н., Рябухин Ю. И. Окислительное растворение меди в органических
средах, содержащих α- и β-аминокислоты // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. – 2005. – № 6. – С. 9–12.
159
ISSN 1812-9498. ÂÅÑÒÍÈÊ ÀÃÒÓ. 2007. № 4 (39)
3.
4.
Исследование реакций природных аминокислот с некоторыми металлами 3d-ряда / Н. П. Огородникова, Н. Н. Старкова, О. А. Клименко, Ю. И. Рябухин // Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности: Материалы Междунар. конф. – CПб., 2006. – С. 437.
Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа. – Л.: Химия, 1968. – 384 с.
Статья поступила в редакцию 11.10.2006
PHOTOMETRIC STUDY
OF COMPACT COPPER INTERACTION WITH GLYCINE
N. P. Оgоrоdnikovа, S. A. Zeinalova, А. Z. Isenova
Copper interaction with glycine in water and dimethyl formamide at usual
conditions and with limited access of air is studied by means of photometric
method. It is demonstrated that the degree of copper solution rises due to the use
of a coordinating dipolar solvent.
160