Анализ ионных равновесий этилендиаминтетрауксусной кислоты с применением алгоритма CLINP 2. 1 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

гии нанодисперсного кремнезема. М.: Академкнига, 2004. 208 с.

3 Неймарк И. Е., Шейнфайн Р. Ю. Силикагель, его получение, свойства и применение. Киев: Наукова думка, 1973. 200 с.

УДК 544.774.2

А.В. Шаров, Т.В. Морозова

Курганский государственный университет

АНАЛИЗ ИОННЫХ РАВНОВЕСИЙ ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ АЛГОРИТМА CLINP 2.1

Аннотация. Для обработки кривых титрования ЭДТА при разных ионных силах применен алгоритм CLINP 2.1. Определены термодинамические константы кислотности ЭДТА.

Ключевые слова: ЭДТА, кривая титрования, термодинамическая константа равновесия, алгоритм CLINP 2.1.

A.V. Sharov, T.V. Morozova Kurgan State University

ANALYSIS OF THE EDTA ION EQUILIBRIUMS USING THE CLINP 2.1 ALGORITHM

Abstract. The CLINP 2.1 algorithm is used for treatment of EDTA titration curves at different ionic strengths. The thermodynamic acidity constants of EDTA are identified.

Index terms: EDTA, titration curve, thermodynamic equilibrium constant, the CLINP 2.1 algorithm.

ВВЕДЕНИЕ

Исследование химических равновесий с участием различных функциональных групп в сложных системах, таких как почвы, донные отложения, поверхность сорбента и т.д., требует применения различных численных алгоритмов обработки зависимости состав исследуемой системы - измеряемое свойство. Применение таких алгоритмов позволяет выявить количество процессов в системе, их константы равновесия, различные типы функциональных групп [1-3]. Одним из указанных алгоритмов является алгоритм CLINP, реализованный в одноименной программе [4]. Одной из отличительных особенностей алгоритма является возможность характеризовать равновесия на границе раздела фаз. В вузовско-академической лаборатории физической химии гетерогенных систем КГУ ведется работа по исследованию химических равновесий, протекающих с участием твердых пористых адсорбентов. Для использования возможностей алгоритма CLINP в полной мере целесообразно изначально применять его для исследования равновесий в растворах. В данной

работе представлены результаты анализа кислотно-основных равновесий карбоксильных групп этиленди-аминтетрауксусной кислоты в водных растворах с применением программы ^^Р 2.1.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В работе использовали потенциометрический метод исследования кислотно-основных равновесий. Титрование осуществляли при температуре 25±0,5°С с использованием иономера «Эксперт 001» (Россия) с комбинированным рН-электродом при ионных силах 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4, задаваемых хлоридом калия. Титрование в каждом солевом фоне проводили не менее трех раз. Использовали динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты квалификации х.ч., в качестве титрантов применяли стандартные растворы соляной кислоты и гидроксида калия. Соляную кислоту стандартизировали по тетраборату натрия. Раствор гидроксида калия очищали от карбонатов по методике, изложенной в [5], и стандартизировали по соляной кислоте.

Обработку полученных кривых титрования осуществляли с применением программы ^^Р 2.1.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ApH/AV рН

12

10-

f 10

8-

- 8

6-

у - 6

4- • •

- 4

2-

0- 1 • 1 'III I 1 1 2

I 1 1 I 1—I-"-1-"-1-

6 4 2 0 2

- V(HCI) V(KOH) -

Рисунок 1 - Кривая титрования ЭДТА при концентрации солевого фона, равной 0,01 (точки - интегральная кривая, линия - дифференциальная кривая)

На рисунке 1 представлен пример кривой титрования раствора ЭДТА. Кривая имеет два скачка, отчетливо отделенные друг от друга на дифференциальной кривой, и три буферные области. В первой области (рН от 2 до 3,5) при движении слева направо происходит отщепление двух ионов водорода в соответствии с процессами (1) и (2). Буферная область при рН от 5,8 до 6,7 соответствует равновесию (3), а при рН от 10,5 - процессу (4). Описанные характеристики кривой титрования совпадают с изложенными в литературе [6]. Для дальнейшего анализа были выбраны экспериментальные точки, соответствующие буферным участкам кривой. В качестве базисных частиц при обработке первого участка были выбраны Н4У и Н+, второго участка - Ну- и Н+, третьего участка - НУ3- и Н+ (У4- - анион этилендиаминтетрауксусной кислоты). Учитывали протекание следующих процессов в системе:

СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5

87

h4y=h++h3y-

h3y-=h++h2y2-

h2y2-=h++hy3-

HY3-=H++Y4-HO=H++OH-

(1) (2) 3)

(4)

(5)

pK,

0,5108v7

l + l,16v/

12-, 1086420-

PK3

PK2 P*i

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Рисунок 2 - Зависимость концентрационных кислотности ЭДТА от ионной силы

Зависимость концентрационных констант кислотности от ионной силы для каждой карбоксильной группы ЭДТА (рисунок 2) обрабатывалась с применением линейной формы уравнения третьего приближения теории Дебая-Хюккеля [7]:

PKi +

0,5108^/7

1 + 1,16 V7

-0

= pK i - c7 ,

6)

где рК1 и рК0 - концентрационная и термодинамическая константы равновесия; I - ионная сила раствора; с - эмпирическая константа.

В таблице 1 представлены термодинамические константы, найденные как отрезки, отсекаемые на оси ординат прямыми на рисунке 2.

Таблица 1 - Показатели термодинамических констант (1=0) кислотности этилендиаминтетрауксусной кислоты

1-0 pKi Данные эксперимента Данные литературных источников

pK° 2,068±0,102 1,99 [8]

PK 0 2,822±0,143 2,67 [8]

PK 30 6,211±0,091 6,27 [8]; 6,32 [6]

pK 40 11,021±0,162 10,95 [8]; 11,014 [6]

Удовлетворительная сходимость величин констант, полученных в данной работе и представленных в литературе, позволяет говорить об успешном применении алгоритма ^^Р для описания ионных равновесий в растворах ЭДТА.

Список литературы

1 Филиппов Д.В., Улитин М.В., Черников В.В. Потенциомет-рическое исследование адсорбционных равновесий в слоях переходных металлов // Проблемы термодинамики поверхностных явлений и адсорбции: моногра-

фия. Иваново, 2005. С. 57.

2 Данченко Н.Н., Перминова И.В., Гармаш А.В. и др. Опреде-

ление карбоксильной кислотности гумусовых кислот титриметрическими методами // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 1998. Т. 39. №2. С. 127-131.

3 Евсеев А.М., Николаева Л.С. Математическое моделирова-

ние химических равновесий. М.: Изд-во МГУ, 1988. 192 с.

4 Холин Ю.В. Количественный физико-химический анализ

комплексообразования в растворах и на поверхности химически модифицированных кремнеземов: содержательные модели, математические методы и их приложения. Харьков: Фолио, 2000. 290 с.

5 Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и

оснований / пер. с англ. М.: Химия, 1963. 179 с.

6 Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и

комплексонаты металлов. М.: Химия, 1988. 545 с.

7 Васильев В.П. Термодинамические свойства растворов

электролитов. М.: Высш. шк., 1982. С. 267.

8 Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.:

Химия, 1971. 454 с.

УДК 504.064.47

М.Ф. Бирюков1, Н.В. Бирюкова1 А.В. Костин2, Л.В. Мосталыгина2, А.Г. Мосталыгин2, К.П. Двухватская2, Л.А. Кискина2 10ОО НПП «РусОйл»

2Курганский государственный университет

КЛАССИФИКАЦИЯ ОТХОДОВ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

Аннотация. Рассмотрены классификации отходов. Дано понятие опасные отходы. Рассмотрены физические, химические, физико-химические, биохимические и комбинированные способы переработки отходов.

Ключевые слова: классификация, отходы, переработка.

M.F. Biryukov1, N.V. Biryukova1

A.V. Kostin2, L.V. Mostalygina2, A.G. Mostalygin2,

K.P. Dvukhvatskaya2, L.A. Kiskina2

10OO NPP Rus Oil (LLC)

2 Kurgan State University

CLASSIFICATION OF WASTE PRODUCTS AND THE TECHNOLOGY OF WASTE NEUTRALIZATION

Abstract. The article considers waste classifications. It offers a definition of hazardous wastes. The article considers physical, chemical, physical and chemical, biochemical and combined ways of waste recycling. Index terms: classification, waste, recycling.

ВВЕДЕНИЕ

Человек в процессе жизнедеятельности постоян-

88

ВЕСТНИК КГУ, 2012. №3