*112343*

д.х.н. профессор Еркасов Р.Ш.

к.б.н. доцент Оразбаева Р.С.

магистрант Нуртазина А.Е.

 

Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева г.Астана

 

Синтез и физико-химические свойства координационных соединений солей железа с протонированным карбамидом

 

         Одной из важнейших проблем современной химии является исследование условий образования новых соединений, обладающих широким спектром свойств. Особую актуальность при этом имеют координационные соединения с органическими лигандами, среди них продукты взаимодействия солей биометаллов с карбамидом в кислых средах. Они могут быть весьма перспективными в качестве органических и аналитических реагентов, исходных продуктов в химической промышленности, кроме того важна их роль в различных биохимических процессах [1]. Помимо биологических и практических аспектов интерес к ним определен и тем, что они являются хорошими объектами для фундаментальных исследований. От соединений карбамида с солями железа и неорганическими кислотами следует ожидать комбинирование свойств некоторых компонентов с вновь приобретенными.

         При изучении процессов и продуктов взаимодействия в четырехкомпонентной системе CO(NH)2-Fe(NO3)3-HNO3-H2O при 25 0С были найдены концентрационные границы образования ряда новых тройных соединений, содержащих в своем составе одновременно три компонента: карбамид, нитрат железа и азотную кислоту [2;3].

         Анализ хода изотерм вышеуказанной системы, а также серия препаративных синтезов позволил разработать методики лабораторного синтеза соединений нитрата железа с протонированным карбамидом. Для них определены некоторые физико-химические характеристики.

         Синтезированные соединения очищались перекристаллизацией из этанола и высушиванием под серной кислотой. Их состав устанавливали химическим анализом на карбамид, который определяли по методу Къельдаля [4], кислоту оттитровывали 0,1 н раствором гидроксида натрия, содержание нитрата железа находили прямым комплексонометрическим титрованием раствором трилона Б [5]. Плотность синтезированных соединений определяли пикнометрическим методом, в качестве рабочей жидкости использовали толуол квалификации «о.с.ч.» [6]. Температуры плавления или разложения определяли в блоке Кофлера капиллярным методом [7].

Экспериментальная часть

         В 10 мл 20 %-ной хлороводородной кислоты (d=1098 кг/м3) при 25-30 0С небольшими порциями при постоянном перемешивании растворяли смесь, содержащую 10,5 г (0,065 моль) хлорида железа и 15,6 г (0,260 моль) карбамида. Через сутки из раствора выделили 22,4 г (0,051 моль) светло-желтых кристаллов нового соединения. Выход его от теоретического составил 84,9 %.

         Химическим анализом найдено, %:

         FeCl3 – 36,83; CO(NH2)2 – 54,15; HCl – 7,90.

         Для соединений состава FeCl3*CO(NH2)2*HCl вычислено, %:

         FeCl3 – 37,02; CO(NH2)2 – 54,67; HCl – 8,31.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1853 кг/м3, температура его плавления равна 149 0С.

         В 10 мл 30 %-ной хлороводородной кислоты (d=1149 кг/м3) при 25-30 0С при непрерывном перемешивании растворяли смесь, содержащую 16,0 г (0,098 моль) хлорида железа и 11,9 г (0,198 моль) карбамида. При стоянии в течении суток из раствора выделили 25,7 г (0,081 моль) бесцветных пластинчатых кристаллов нового соединения. Его выход составил 86,2 % от теоретически возможного.

         Химическим анализом найдено, %:

         FeCl3 – 50,09; CO(NH2)2 – 37,02; HCl – 10,94.

         Для соединений состава FeCl3*2CO(NH2)2*HCl вычислено, %:

         FeCl3 – 50,94; CO(NH2)2 – 37,62; HCl – 11,44.

         Найденная пикнометрическая плотность соединения равна 1994 кг/м3, температура плавления 179 0С.

         В 10 мл 25 %-ной азотной кислоты (d=1146 кг/м3) при 25-30 0С растворяли смесь, содержащую 9,5 г (0,051 моль) нитрата железа и 12,1 г (0,202 моль) карбамида. Через сутки из раствора выделили 19,1 г (0,039 моль) кристаллов нового соединения. Выход соединения составил 84,9 % от теоретического.

         Химическим анализом найдено, %:

         Fe(NO3)3 – 37,52; CO(NH2)2 – 48,63; HNO3 – 12,15.

         Для соединений состава Fe(NO3)3*4CO(NH2)2* HNO3 вычислено, %:

         Fe(NO3)3– 38,04; CO(NH2)2 – 49,08; HNO3 – 12,88.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1435 кг/м3, температура его плавления 178 0С.

         В 10 мл 40 %-ной азотной кислоты (d=1246 кг/м3) при 25-30 0С небольшими порциями растворяли смесь, содержащую 15,9 г (0,085 моль) нитрата железа и 10,2 г (0,170 моль) карбамида. При стоянии в течении суток из раствора выделили 25,1 г (0,068 моль) кристаллов нового соединения. Его выход составил 86,1 % от теоретически возможного.

         Химическим анализом найдено, %:

         Fe(NO3)3 – 49,48; CO(NH2)2 – 32,01; HNO3 – 16,59.

         Для соединений состава Fe(NO3)3*2CO(NH2)2* HNO3 вычислено, %:

         Fe(NO3)3– 50,41; CO(NH2)2 – 32,52; HNO3 – 17,07.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1520 кг/м3. Температура плавления соединения 190 0С.

         В 10 мл 60 %-ной азотной кислоты (d=1367 кг/м3) при 25-30 0С при постоянном перемешивании небольшими порциями растворяли смесь, содержащую 26,4 г (0,142 моль) нитрата железа и 8,5 г (0,141 моль) карбамида. Через сутки из раствора выделили 34,0 г (0,110 моль) бесцветных кристаллов нового соединения. Выход составил 84,6% от теоретически возможного.

         Химическим анализом найдено, %:

         Fe(NO3)3 – 59,37; CO(NH2)2 – 19,03; HNO3 – 19,96.

         Для соединения состава Fe(NO3)3*CO(NH2)2* HNO3 вычислено, %:

         Fe(NO3)3– 60,19; CO(NH2)2 – 19,42; HNO3 – 20,39.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1624 кг/м3. Температура его плавления 220 0С.

         В 10 мл 30 %-ной серной кислоты (d=1219 кг/м3) при 25-30 0С небольшими порциями растворяли смесь, содержащую 17,2 г (0,043 моль) сульфата железа и 7,6 г (0,127 моль) карбамида. При стоянии через сутки из раствора выделили 21,7 г (0,032 моль) светло-зеленых кристаллов нового соединения. Его выход составил 84,2% от теоретического.

         Химическим анализом найдено, %:

         Fe2(SO4)3 – 58,70; CO(NH2)2 – 26,04; H2SO4 – 14,01.

         Для соединений состава Fe2(SO4)3*3CO(NH2)2*H2SO4  вычислено, %:

         Fe2(SO4)3 – 59,00; CO(NH2)2 – 26,55; H2SO4 – 14,45.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1730 кг/м3. Температура его плавления 163 0С.

         В 10 мл 50 %-ной серной кислоты (d=1395 кг/м3) при 25-30 0С  растворяли смесь, содержащую 32,2 г (0,081 моль) сульфата железа и 9,6 г (0,160 моль) карбамида. Через сутки из раствора выделили 36,5 г (0,059 моль) пластинчатых кристаллов нового соединения. Его выход составил 83,1% от теоретического.

         Химическим анализом найдено, %:

         Fe2(SO4)3 – 64,21; CO(NH2)2 – 19,03; H2SO4 – 15,55.

         Для соединений состава Fe2(SO4)3*2CO(NH2)2*H2SO4  вычислено, %:

         Fe2(SO4)3 – 64,72; CO(NH2)2 – 19,42; H2SO4 – 15,86.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1815 кг/м3. Температура его разложения 193 0С.

         В 10 мл 60 %-ной серной кислоты (d=1498 кг/м3) при 25-30 0С при постоянном перемешивании раствvanessska1оряли смесь, содержащую 40,0 г (0,100 моль) сульфата железа и 7,5 г (0,125 моль) карбамида. При стоянии через сутки из раствора выделили 44,1 г (0,079 моль) мелких кристаллов нового соединения. Выход его составил 85,7 % от теоретически возможного.

         Химическим анализом найдено, %:

         Fe2(SO4)3 – 71,33; CO(NH2)2 – 10,20; H2SO4 – 17,10.

         Для соединений состава Fe2(SO4)3*CO(NH2)2*H2SO4  вычислено, %:

         Fe2(SO4)3 – 71,69; CO(NH2)2 – 10,75; H2SO4 – 17,56.

         Пикнометрическая плотность соединения равна 1933 кг/м3. Температура его разложения равна 205 0С.

 

 

Список использованных источников:

1.      Нурахметов Н.Н. Амидкислоты //Итоги науки и техники. – ВИНИТИ, сер. физ. химии, 1989, 64с//

2.      Еркасов Р.Ш., Абдуллина Г.Г., Рыскалиева Р.Г. Растворимость в системе Fe(NO3)3-CO(NH2)2-HNO3-H2O при 25 0С //Вестник ПГУ им.С.Торайныров, сер. химико-биологическая, 2008. №1, с.76-85//

3.      Еркасов Р.Ш., Рыскалиева Р.Г., Масакбаева С.Р. Координационные соединения солей s и d-металлов с протонированными амидами и … их применения //VI Межд. Беремжановский съезд по химии хим. технологии, г.Караганда, 2008. с.348-352//

4.      Крешков А.П. Основы аналитической химии //М.: Химия, 1965. Т.2. с.442//

5.      Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование //М.: Химия, 1970. с.359//

6.      Кивилис С.С. Техника измерений плотности жидкостей и твердых тел //М.: Стандартизация, 1959. с.191//

7.      Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. //М.: Высшая школа, 1987. с.336//