Изучение ионохроматографического поведения гидразинов на катионообменнике Luna SCX (1113661)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

Лаборатория хроматографии

Курсовая работа по аналитической химии:

Изучение ионохроматографического поведения гидразинов на катионообменнике Luna SCX

студентки 202 группы

Сунцовой М.А.

Научные руководители:

к. х.н., ст. науч. сотр Смоленков А.Д.

студент 5 курса Смирнов Р.С.

Преподаватель 202 группы:

к. х.н., доцент Торочешникова И.И.

Москва, 2009

Содержание

1. Введение 3

2. Список используемых сокращений 4

3. Обзор литературы 5

   1. Гидразин, его производные и их свойства 5

   2. Методы определения гидразина и его производных в объектах

окружающей среды 9

1. Спектрофотометрические методы 9

2. Электрохимические методы 10

3. Хроматографические методы 12

1. Экспериментальная часть 18

2. Обсуждение результатов 20

3. Выводы 34

4. Список литературы 35

1. Введение

Гидразин и его производные находят очень широкое применение в самых различных отраслях деятельности человека: в сельском хозяйстве в качестве регуляторов и стимуляторов роста растений, как химические средства защиты растений; в аналитической химии — для анализа органических и неорганических соединений, в качестве восстановителей. Их используют как стабилизаторы в химии красителей и цветной фотографии; в промышленности — для получения синтетических волокон, пленок [1, 2].

Уникальные значения термодинамических и кинетических параметров реакции окисления гидразина определили его применение в качестве ракетного топлива. Кроме самого гидразина высокоэнергетическими ракетными топливами служат и его алкилзамещенные гомологи 1,1-диметилгидразин (несимметричный диметилгидразин или НДМГ)­­ и метилгидразин (ММГ). Горючее на их основе применяется в мощных двигателях всех ступеней ракет-носителей. НДМГ обладает высокой летучестью и хорошей растворимостью в воде, способностью к миграции и накоплению. Все это влечет за собой загрязнение НДМГ и продуктами его трансформации космодромов, мест падения отделяемых частей ракет, баз хранения 1,1-диметилгидразина и мест его утилизации [3].

Поскольку НДМГ относится к веществам первого класса опасности, обладает канцерогенным и мутагенным действием по отношению к живым организмам, то его содержание в объектах окружающей среды строго нормируется. Предельно допустимая концентрация (ПДК) для воды хозяйственно-бытового назначения — 0.02 мг/л [4].

Хроматография — метод многокомпонентного анализа, поэтому применение этого метода для одновременного определения гидразина, метилгидразина, 1,1-диметилгидразина и других алифатических производных гидразина является перспективным подходом для разработки методик для определения данных экотоксикантов в объектах окружающей среды.

Совершенствование хроматографических вариантов разделения за счет поиска новых неподвижных фаз – это одно из направлений развития метода хроматографии. Цель данной курсовой работы – изучить возможности хроматографического разделения и определения гидразина и его алифатических производных на сорбенте Luna SCX, являющегося более доступным аналогом ранее использовавшегося сорбента Nucleosil 10 SA.

2. Список используемых сокращений

3. обзор литературы

3.1. Гидразин, его производные и их свойства

Впервые название гидразин (или диамид) для соединения, имеющего формулу N₂H₄, было введено в 1857 г. Э. Фишером, который открыл его органические производные. При восстановлении диазосоединений он получил продукты, которые назвал гидразосоединениями. Неизвестное тогда еще вещество, производные которого он получил, было названо им гидразином. Безводный гидразин получен в 1894 г. Л. Де Брюи.

Первое техническое применение гидразин нашел в качестве топлива для реактивных двигателей и ракет, что обусловлено высокими значениями теплот окисления и образования газообразных продуктов реакции. Впервые гидразин применялся в 1942-1945 гг. в Германии в смеси с пероксидом водорода и спиртом для жидкостно-реактивных двигателей самолета. Позднее были предложены смеси гидразина с жидким кислородом и жидким фтором, азотной кислотой и четырехоксидом азота. На сегодняшний момент одним из важнейших ракетных топлив является несимметричный диметилгидразин, что обусловлено такими его важными свойствами как высокое значение теплоты горения, большое количество газообразных продуктов сгорания, низкая температура замерзания. К достоинствам топлив на его основе следует отнести высокую удельную тягу, способность к самовоспламенению при контакте с окислителем и др.

В конце 50-х годов гидразин нашел широкое применение в аналитической химии после появления работ Я. Вулькерина и Я. Зыки, в которых были описаны некоторые титриметрческие определения, где в качестве титранта рекомендовался сульфат гидразония. Также в настоящее время гидразин используется в органической и аналитической химии, производстве порофоров и полимеров, для защиты от коррозии, восстановления различных ионов, в электрохимических генераторах и других областях. Органические производные гидразина применяют в синтезе лекарственных веществ (например, гидразид изоникотиновой кислоты и родственные ему соединения), красителей, отбеливателей, инициаторов полимеризации и порообразователей (например, гидразиды бензол- и п-толуолсульфокислот). Небольшие добавки производных гидразина способствуют сохранению окраски ароматических аминов и фенолов. Гидразид малеиновой кислоты используется для консервации свежих цветов[1].

Гидразин - высокореакционноспособное вещество. Для него характерны многие химические реакции: окисления, разложения, сольватации, комплексообразования, солеобразования, образования органических производных и другие. Как восстановитель он очень сильный реагент – например, взаимодействует с галогенами со взрывом.

Подобно растворам аммиака в воде, водные растворы гидразина имеют основные свойства. При взаимодействии воды и гидразина образуются ионы гидразония и гидроксила (рКа=7,21)[2]:

N₂H₄ + H₂O → N₂H₄H₂O → N₂H₅⁺ + OH^-

Гидразин взаимодействует с кислотами с образованием солей.

Органические замещенные гидразина содержат до четырех органических остатков в молекуле гидразина. Различают:

1. Монозамещенные, симметричные и несимметричные дизамещенные, три- и тетразамещенные гидразина, содержащие алифатические (алкилгидразины) или гетероциклические остатки в гидразине; симметричные дизамещенные гидразина называют также гидразоединениями, например гидразобензол;

2. Гидразиды - моно- и диацилзамещенные гидразина, соответственно первичные RCONHNH₂ и вторичные RCONHNHCOR;

3. Гидразоны и азины - производные гидразина соотвтственно с одной и двумя молекулами альдегида или кетона RR^\C=NNH₂ RR^|C=NN=CRR^\ (где R - Alk, Ar; R^\ - H, Alk, Ar).

Низшие алкилгидразины (до С₁₁) - гигроскопичные, дымящие на воздухе, весьма агрессивные (разъедают кожу, каучук, отчасти даже стекло) жидкости со специфическим запахом; растворяются в спирте, эфире и воде (с разогреванием). Высшие - кристаллические вещества.

С кислотами алкилгидразины образуют кислые и нейтральные соли. Хорошо кристаллизуются обычно гидросульфиты, оксалаты, пикраты. Гидрохлориды низших моноалкилгидразинов весьма гигроскопичны и не имеют четких температур плавления, а гидрохлориды аралкилгидрозинов кристаллизуются легко. Некоторые физико-химические свойства гидразина и его органических производных представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физико-химические свойства гидразина и его органических производных

^* Прочерк означает отсутствие данных в литературе.

Органические производные гидразина - сильные восстановители. Атмосферный кислород медленно окисляет их уже при комнатной температуре; на сильно развитых поверхностях они могут самовоспламеняться. Моноалкил (или арил-) гидразины окисляются по схеме:

RNHNH₂ → RH +N₂ + H₂O

Окисление симметричных и несимметричных диалкилгидразинов приводит соответственно к азоалканам и тетразенам (через промежуточные аминонитрены):

RNH-NHR → RN=NR + H₂O

R₂N-NH₂ → [R₂NN] → [R₂NNH-NHNR₂] → R₂NN=NNR₂ + H₂O

Симметричные диарилгидразины очень легко окисляются, особенно в щелочных средах. Окисление гидразида 3-аминонафталевой кислоты (люминола) в щелочной среде сопровождается интенсивным голубым свечением; это свойство характерно для некоторых других сходно построенных гидразидов.

Действием HNO₂ на алкил- или арилгидразины получают их нитразопроизводные, которые могут быть превращены в амины или азиды. Гидразиды взаимодействуют с HNO₂, образуя азиды, из которых могут быть получены амины (реакция Курциуса); последовательность этих реакций - удобный способ перехода от карбоновых кислот к аминам.

Алкилгидразоны весьма реакционноспособны: гидролизуются в кислых средах на алкилгидразины и карбонильные соединения, с алкилгидразинами вступают в реакцию обмена (перегидразирования), в кислых средах претерпевают термическую перегруппировку (реакцию Фишера).

Реакции алкил- и арилгидразинов, протекающие с участием обоих атомов N, приводят к различным гетероциклическим соединениям. Так, из фенилгидразина и ацетоуксусного эфира получают 1-фенил-3-метилпиразолон - промежуточный продукт в синтезе жаропонижающих лекарственных средств и красителей.

Наиболее общий способ получения органических производных гидразина - замещение (алкилирование, ацилирование, конденсация с карбонильными соединениями) одного или нескольких атомов Н в молекуле гидразина. Так получают (в избытке гидразина) некоторые моноалкил-, аллил-, пропаргил-, оксиэтил- и другие функционально замещенные алкилгидразины, а также гидразоны и гидразиды кислот. Моно- и дизамещенные гидразины синтезируются также через диазиридины, легко получаемые из оснований Шиффа и хлорамина (способ Бергбау-Бауэра) или непосредственно из подходящего кетона, амина и газобразного хлора. Метилгидразин образуетя также при термолизе низших гидразиноспиртов (выход 30%)[1].

Гидразин и низшие алкилгидразины весьма ядовиты. В виде жидкостей или паров органические производные гидразина сильно раздражают кожу и дыхательные пути. Так, метилгидразин уже в концентрации 0,01% убивает бактерии и грибки. Поскольку они хорошо резорбируются кожей возможно общее отравление организма.

Одним из наиболее распространенных экотоксикантов среди членов ряда является НДМГ, поэтому основное внимание исследователей приковано к этому соединению. Он относится к первому классу опасности, его содержание в объектах окружающей среды строго регламентируется (табл. 2).

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов курсовой работы