Гетеролигандное комплексообразование меди (II) с 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислотой и карбоновыми кислотами в водных растворах

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
61

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2012. Вып. 2

УДК 541.49 + 543.420.62 + 546.73/74 

Е.Ю. Коробейникова, А.Ю. Автономова, Д.А. Меркулов

ГЕТЕРОЛИГАНДНОЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ МЕДИ (II) 
C 2 – ФОСФОНОБУТАН – 1,2,4 – ТРИКАРБОНОВОЙ КИСЛОТОЙ И КАРБОНОВЫМИ 
КИСЛОТАМИ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

Спектрофотометрическим методом на перхлоратном фоне для I = 0,1 при Т = 20±2ºС изучены равновесия в 
двойных и тройных системах, содержащих ион меди(II), а также 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту
(H5L) и карбоновые кислоты: малеиновую (H2Mlc), малоновую (H2Mal) и лимонную (H3Cit). Определена стехиометрия гомо- и гетеролигандных комплексов, а также области рН и условия их формирования. Рассчитаны 
константы устойчивости найденных комплексов: lgβ([CuH3L]) = 24,31±0,16; lgβ([CuH3LHMal]-) = 33,19±0,20; 
lgβ([CuH3LHMlc]-) = 32,63±0,03.

Ключевые слова: медь(II), комплекс, комплексон, карбоновая кислота, константа устойчивости.

Фосфорсодержащий комплексон 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (ФБТК, H5L)

является реагентом, который широко используется в различных отраслях промышленности в качестве комплексообразователя, ингибитора солеотложений и коррозии. Важными свойствами ФБТК являются низкая токсичность по отношению к окружающей среде и человеку, устойчивость в гипохлоритных средах, легкая биоразлагаемость. 

В отличие от классических фосфоновых и аминокарбоновых комплексонов (этилендиаминтет
рауксусной, нитрилотриуксусной, оксиэтилидендифосфоновой кислот) данный лиганд образует комплексонаты с меньшими константами устойчивости. Представлялось интересным исследовать системы, в которых комплексообразующее действие ФБТК было бы усилено за счет сочетания с дешевыми, доступными и эффективными комплексообразователями. В качестве таких соединений были выбраны карбоновые кислоты: малеиновая (H2Mlc), малоновая (H2Mal) и лимонная (H3Cit).

В качестве иона металла использовался такой распространенный техногенный металл, как медь.

Промышленное теплоэнергетическое оборудование содержит узлы и детали, изготовленные из сплавов меди: трубки теплообменников, запорная арматура, счетчики и др. Во время эксплуатации медные поверхности покрываются продуктами коррозии и насыщают технологические растворы ионами 
меди(II). Исследование процессов комплексообразования в тройных системах медь(II) – ФБТК – карбоновая кислота и двойных системах: медь(II) – ФБТК и медь(II) – карбоновая кислота позволит сделать выводы о применимости композиций ФБТК для удаления солеотложений с поверхности медных 
сплавов, а также эффективности связывания ионов меди в водных растворах.

Имеющиеся литературные данные о комплексных соединениях меди(II) мало систематизирова
ны и по ряду лигандов не полные. Результаты исследований процессов комплексообразования в системе Cu2+–H5L отсутствуют. Комплексы меди(II) с карбоновыми кислотами исследовались неоднократно, однако полученные данные весьма обширны и противоречивы как в отношении состава комплексов, так и в отношении найденных констант устойчивости (табл. 1). Также в литературных источниках не найдены данные по комплексообразованию в системах медь(II) – ФБТК – карбоновая 
кислота.

Экспериментальная часть

Исследование процессов комплексообразования проводили спектрофотометрическим методом. 

Оптическую плотность растворов измеряли на спектрофотометре СФ-2000. Пределы допускаемого 
значения абсолютной погрешности установки длины волны составляли ±0,4 нм для диапазона длин 
волн от 190 до 390 нм и ±0,8 нм для диапазона длин волн от 390 до 1100 нм. В качестве ячеек использовали кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 5 см. В качестве раствора сравнения использовали фоновый электролит NaClO4 (I = 0,1).

Концентрацию ионов водорода измеряли на иономере «Мультитест ИПЛ 301» с использовани
ем рабочего электрода ЭС-10601/7 и электрода сравнения ЭСР-10101. Основная абсолютная погреш