LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Різнорідна асоціація іонів ціанінових барвників у водних розчинах

оксиксантенів (аніони перелічені далі), аніон тетрафенілборату (ТФБ); крім того асоціати, які містять катіон ХЧ (або ЦАН) та деякі зазначені протиіони (або катіон тетрабутиламонію (ТБА) у випадку ЦАН). Крім того, предметом дослідження були системи (водні розчини), які містять деякі асоціати та ІПАР (катіонні і аніонні). Оскільки різнорідна асоціація карбоціанінів у водних розчинах виявляється вже на доволі низькому рівні концентрацій (від 510 7 моль/л та вище), тому для вивчення асоціатоутворення використовували високочутливий експериментальний метод спектрофотометрії (видимий спектральний діапазон). Використання цього метода доцільно ще в зв'язку з тим фактом, що він дозволяє проводити вивчення асоціатоутворення в доволі широкому діапазоні власних концентрацій барвників (510 7 моль/л 510 4 моль/л). Для інтерпретації експериментальних даних були також використані квантово-механічні (полуемпіричні) методи розрахунку деяких характеристик протиіонів (розподіл електронного заряду, геометричні параметри, ΔНгідр., log P та ін.).

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Вперше встановлено факт інтенсивної взаємодії катіонів карбоціанів (при концентраціях 110 6 – 510 5 моль/л) з іонами сульфофталеїнових та оксиксантенових барвників, з незабарвленими органічними іонами, яка супроводжується суттєвими змінами світлопоглинання водного розчину. Показано взаємозв'язок стійкості асоціата зі структурою протиіонів, які входять до складу асоціата.

2. Вперше показано, що аналіз відносного вкладу взаємодій в асоціатоутворення можливо здійснювати, використовуючи експериментально отримані термодинамічні характеристики процесу разом з розрахованими структурними параметрами протиіонів (ΔНгідр., log P).

3. Вперше встановлено руйнуючу дію ІПАР на асоціати, яка спостерігається при концентраціях, набагато менших значень критичної концентрації міцелоутворювання (ККМ). Показана різниця між впливом катіонних і аніонних ПАР, що обумовлюється не тільки природою ПАР, але й характером взаємодії між кожним з протиіонів та іоном ПАР. Вперше проаналізовано механізм взаємодії різнорідних асоціатів з ІПАР в широкому діапазоні власних концентрацій ПАР.

4. Розгляд асоціатоутворення в системах типу "ціаніновий хромофор органічний протиіон" з використанням рівноважного підходу дістало подальшого розвитку в плані охарактеризування властивостей різнорідних асоціатів за участю ціанінових іонів, а також в прогнозуванні стійкості асоціатів в ряду споріднених протиіонів з використанням структурних параметрів протиіонів (ΔНгідр., log P).

5. Вперше показана можливість використання властивостей різнорідних асоціатів ПНЦ (на прикладі асоціата з аніоном ТФБ) у спектрофотометричному визначенні вмісту КПАР у водних розчинах.

Практичне значення одержаних результатів:

1. Отримані дані стосовно стійкості і спектральних характеристик ціанінових асоціатів можуть бути використані для цілеспрямованого пошуку систем, що здатні змінювати світлопоглинання водного розчину в заданому напрямку, що може бути використано, наприклад, в кількісному фізико-хімічному аналізі.

2. В роботі показана можливість використання властивостей асоціатів для розробки нових способів кількісного визначення вмісту КПАР, які характеризуються, у порівнянні з відомими, більш низькою межею визначення, широким інтервалом концентрацій, що надійно визначаються, і широким діапазоном рН, при якому здійснюють визначення.

3. Застосування різнорідних асоціатів в предміцелярних і міцелярних середовищах буде більш раціональним з використанням встановлених спектральних та рівноважних властивостей (дані про утворення асоціатів та їх руйнування під впливом різних типів ІПАР).

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі літературних даних за темою дисертації; в експериментальному дослідженні асоціатоутворення між іонами ціанінів і органічними протиіонами; у вивченні поведінки асоціатів в присутності ПАР; в обробці результатів дослідження. Постановка завдань дослідження, планування експериментальної і теоретичної частини роботи, обговорення результатів, формулювання наукових положень і висновків проведено разом з науковим керівником к.х.н., с.н.с. С.А. Шаповаловим. У публікаціях з іншими співавторами особистий внесок здобувача полягає у дослідженні асоціатоутворення катіонних форм ПНЦ з аніонами сульфофталеїнових та оксиксантенових барвників і аніоном ТФБ, у встановленні стехіометричного співвідношення компонентів в асоціатах, у розрахунку констант асоціації, в обговоренні можливих схем асоціатоутворення, у визначенні впливу зарядних і структурних характеристик протиіонів на стехіометрію і стійкість різнорідних асоціатів, в обговоренні спектральних змін при асоціатоутворенні (співавтори В.І. Ларін, М.І. Львовська, О.П. Дуднік); в дослідженні взаємодії ІПАР (катіонних і аніонних) з ПНЦ, у вивченні взаємодії асоціатів з ІПАР, у встановленні основних закономірностей (неідентичність впливу ПАР на асоціати) і обговоренні можливих механізмів взаємодії (співавтор В.І. Ларін); у вивченні асоціатоутворення ХЧ з аніонами сульфофталеїнових барвників і аніоном ТФБ (встановлення стехіометричного співвідношення компонентів, розрахунок констант асоціації), у формулюванні висновків відносно впливу структури протиіонів, їх гідрофобності на стійкісні властивості асоціатів ціанінових катіонів ПНЦ і ХЧ (співавтор В.І. Ларін); у вивченні впливу ІПАР на асоціати ПНЦ з аніонами сульфофталеїнових барвників (співавтор М.І. Львовська); у вивченні асоціатоутворення ЦАН з органічним катіоном, в дослідженні впливу ІПАР на такі асоціати; в дослідженні температурного впливу на прoцес асоціації і розрахунок термодинамічних характеристик асоціатоутворення (співавтор О.М. Гірко). В деклараційному патенті України на винахід особистий внесок полягає в експериментальному визначенні оптимальних умов реалізації винахіду, в теоретичній обробці отриманих результатів, в укладанні регламенту виконання винахіду.

Автор вельми вдячний А.О. Дорошенку за надання можливості використання низки спеціальних комп'ютерних програм для опрацювання результатів спектральних вимірювань, а також Є.О. Самойлову за допомогу в комп'ютерних розрахунках констант асоціації та в пошуку баз літературних даних з використанням комп'ютерної мережі INTERNET.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на: XIX Українській конференції з органічної хімії (м. Львів, 10 14 вересня2001 р.); III Всеросійській конференції молодих вчених "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (м. Саратов, Росія, 3 5 вересня 2001 р.); VIII Міжнародній конференції "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (м. Іваново, Росія, 8 11 жовтня 2001 р.); XIV Міжнародній конференції з хімічної термодинаміки (м. Санкт-Петербург, Росія, 1 5 липня 2002 р.); II и III Всеукраїнських конференціях студентів і аспірантів "Сучасні проблеми хімії" (м. Київ, 17 – 18 травня 2001 р. і 16 17 травня 2002 р., відповідно); IV и V Науково-практичних конференціях "Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених Харківщини" (м. Харків; 18 січня 2001 р. і 21 травня 2002 р., відповідно); на І Обласній конференції молодих науковців "Тобі, Харківщино, пошук молодих" (м. Харків, 19 – 20 березня 2002 р.); на I Міжнародному симпозіумі "Сучасні проблеми фізичної хімії" (м. Донецьк, 31 серпня 2 вересня 2002 р.).

Публікації.