ОМӮЗИШИ ФАЪОЛНОКИИ КАТАЛИТИКИИ ПАЙВАСТАҲОИ КОМПЕКСИИ СО (II) БО АКРИЛАМИД ДАР МАҲЛУЛҲОИ ОБӢ  ВА ДАР ФАЗАИ ГИДРОГЕЛИ ПОЛИАКРИЛАМИДӢ

УДК 541.123.21

Эраҷи  Шералӣ, Раҷабзода С.И., МаликовТ.С., Аловиддинзода Р.А.

Институти илмию таҳқиқотии Донишгоҳи миллии Тоҷикистон

          Бартарии гидрогелҳои дорои ионҳои комплексии металлҳои интиқолӣ дар он аст, ки танзим намудани варамкунии онҳо, ки таъминкунандаи гузаронандагии баланд барои реагентҳо  ва фаъолнокии каталитикии онҳо аз ҳисоби тағйирёбии таркиби  марказҳои координатсионии катализ ба ҳисоб меравад, имконият дорад. 

Матритсаи полимерии ҳаракаткунандаи полиакриламидиро ҳамчун аналоги сефеда меҳисобанд, вале сафеда – матритсаи липидӣ ҳамчун пайвастҳои комплексӣ метавонанд вазифаи марказҳои фаъоли металлоферментҳоро иҷро намояд.  Ғайр аз ин, катализаторҳои полимерии варамкунанда «навъи катализаторҳои пастҳароратии сорбентҳо» мебошад, ки метавонад барои аз пайвастҳои сулфурдор (H₂S, меркаптопайвастҳо ва ғайра) –и ионҳои металлҳои вазнин тозакунии обҳои нушокӣ ва инчунин метавонанд ҳамчун иловаҳо ба хок ҷиҳати танзим намудани мубодилаи обӣ ва ионӣ, ки зоҳиркунандаи таъсири тамдидӣ мебошанд, истифода бурда шаванд.

        Металлоферментҳо катализаторҳои табиаташон сафедагӣ буда, ионҳои металлҳои интиқолӣ, ки ба таври координатсионӣ (ё ба воситаи банди ковалентиӣ) бо сефедаҳо пайвастанд, доро мебошанд ва дар ҳамаи организмҳои зинда таъсиргузар мебошанд [1-5].

       Маълум аст, ки [6-8]  ионҳои металлҳои интиқолӣ (Со, Ni, Cu, Fе ва ғ.) ба таркиби катализаторҳои биологӣ –ферментҳо дохиланд ва дар як қатор равандҳои биологии оксиду барқароршавӣ иштирок мекунанд (масалан, ситохромоксидаза, каталаза, пероксидаза ионҳои Fе(II), Fе (III), ситохромоксидаза - Cu (II), аргина­за - Mn(II), уреаза - Ni(II), нитратредуктаза – молибден дорад).  Умуман барои ҳамаи ионҳои металлҳои интиқолӣ, ки дар равандҳои биологии оксиду барқароршавӣ иштирок мекунанд, тағйирёбии ивазшавандаи валентнокӣ (Mⁿ⁺ ба  Mⁿ⁺¹     ва Mⁿ⁺¹  ба Mⁿ⁺ ) дида мешавад, ки ин тағйирёбӣ дар асоси равандҳои каталитикӣ ба амал омада, ба гузариши электрон ва ба оксидкунӣ  ё барқароркунии субстрат алоқамандӣ дорад.

         Мувофиқи қобилияти асосии химиявии худ ферментҳо бо осонӣ электрон медиҳанд ё қабул мекунанд, ҳангоми таъсиркуниашон бо субстратҳои гуногун ҳолати оксиду барқароршавии худро иваз мекунанд, ферментҳои бисёрядроӣ дар равандҳои таъмин кардани фаъолияти ҳаётӣ бо моддаҳои зарурӣ ва бо энергия нақши калидиро иҷро мекунанд. Дар миқёсҳои биосфера маҳсулнокии чунин равандҳо зиёд аст.

         Ин пеш аз ҳама реаксияҳои миқёсашон калони барқароркунии нитрогени молекулавӣ дар аммиак (тақрибан 500 млн. тонн, дар як сол), оксидкуни субстратҳо бо оксиген ( якчанд млрд  тонна.) [ 9 ],  инчунин дигар равандҳои фаъолшавии малекулаҳои худи инертии О₂, H₂O ва ғайра ба ҳисоб мераванд.

          Металлоферментҳои бисёрядроӣ, аз ҷумла, металлоферментҳои барои металлҳои оҳан ва мис, ба занҷири оксидкунандагии фосфоризатсия дохил буда, ба туфайли онҳо садҳо млн. тонна фосфат шакли «фаъол»- ро дар малекулаи АТФ [10] қабул мекунад.

           Барои моделонидани таъсири металлоферментҳо, ионҳои металлҳо истифода мешаванд, ки дар таркиби ферментҳо вуҷуд надоранд, аммо аз рӯйи табиат ва хосияташон ба ионҳои иҷрокунандаи функсияҳои гуногуни таркиби металлоферментҳо наздикӣ доранд [11] . Масалан, омӯзиши механизми ҳосилшавӣ ва фаъолнокии алкилпероксикомплексҳои кобалт зимни оксидшавии фенолҳо ва пирокатехин ба шарҳ додани ҳосилшавии алкилпероксикомплексҳои оҳан дар реаксияҳо бо иштироки чунин фермент, ба монанди оксигеназҳои оҳандор ёрӣ мерасонад.

       Катализаторҳои ферментӣ барои моделонидани таъсири металлоферментҳо барои он обеъктҳо қуллай мебошад, ки омӯхтани комплексҳосилшавӣ  ва фаъолнокии каталитикии гурӯҳҳои функсионалии полимерҳои синтезӣ бо ионҳои аз ҷиҳати биологӣ муҳими металлҳои интиқолӣ имконият медиҳад, ки то кадом дараҷа маркази фаъоли металлоферментҳо моделонӣ карда шуда, ҳамин тавр, механизми таъсири металлоферментҳо беҳтар фаҳмида шавад.

         Муаллифони кори [12] дар бораи механизми ташаббусонии( инитсиатории стирол дар раванди оксиду барқароршавии он дар иштироки комплексҳои перфиринии оҳан, манган, ва кобалт аз ҳисоби фаъолшавии оксигени молекулавӣ зимни ҳосилшавии комплексҳои МnPrO^-₂,  ки дар инҷо фаъолнокии ками манган нисбат ба комплексҳои оҳану кобалт мушоҳида мешавад ва  бо он шарҳ дода мешавад, ки адади координатсионии манган 4, аммо адади координатсионии Fе ва Со  5 (панҷ) мебошад.

       Таҳқиқи пайвастҳои координатсионии Со (II) бо лигандҳои сер, ва носери макросиклӣ бо усулҳои электронӣ, спектроскопияи инфрасурх (ИС) ва ренгеноэлектронии резонанси парамагнитии электронӣ (РПЭ), магнетохимия ва дереватография  нишон дод, ки [13] комплексҳои кобалт пайвастҳои пастспинӣ буда, пас аз пайвастшавии оксиген онҳо дар маҳлулҳои обӣ пайвастҳои биядроии диамагнитиро бо купрукчаи оксигенӣ (О₂) ҳосил мекунанд.

     Дар ин маврид кобалт аз дарҷаи оксишавии ду ба дараҷаи оксидшавии се  мегузарад. Инчунин пайвастҳои координатсионии кобалт бо лигандҳои атсетатӣ ё макросиклӣ зимни оксигенонидан метавонанд ҳамчун  моделҳои соддаи гузаронандаҳои гемдори оксиген омӯхта шаванд. Барои ҳосилкунии гидрогели дорои пайвасти комплексии Со (II) маҳлул обии акриламидро  (11,7 М ) дар иштироки маҳлули 0.015-3%- аи персулфати аммоний ва маҳлули 10^-5 – 10^-1 моляраи намакҳои кобалт  Со (II) полимеризатсия  намуда, сипас бо маҳлули 1-25%-аи ишқор коркард мекунанд. Пас аз шустан бо оби  муқатар катализаторро дар ҳарорати 80 ⁰С, дар муддати 18-20 соат хушк мекунанд. Гузариши гел- фазавӣ  ҳангоми полимеризатсияи маҳлули гирифташуда, ки акриламид, персулфати аммоний ва намакӣ  кобалт (II) дорад, зимни гармкунии маҳлул то ҳарорати 55-60 ⁰С шуруъ мешавад ва пас аз ин худгармкунӣ то ҳарорати 90-100 ⁰С аз ҳисоби худ ба худ суръатгирии раванди полимеризатсия ба амал меояд. Ҳангоми гузариши гел- фазавӣ маҳлули обӣ, ки полимери ҳалшавандаи акриламид дорад ва он зимни таъсиркунии компонентҳо дар ҳарорати хона ҳосил шудааст,  ба массаи полимери дар об ҳалшаванда мегузарад. Ҳамин тавр, ба рафти полимеризатсия ва варамкунии полимер омилҳои гуногун хеле таъсир мерасонанд. Ҳангоми ҳосилкунии катализаторҳо шароитҳои оптималӣ, ки дар таҷрибаҳои махсус муайян карда шудаанд, ба назар гирифта шуданд.

      Пешакӣ муайян карда шуд, ки ба варамкунии гидрогели дорои пайвасти комплекси кобали (II) ва ба миқдори фраксияи ҳалшавандаи полимер,  вақти дар ҳарорати хона нигоҳдории маҳлул то гузариши гел- фазавӣ бисёр таъсир мерасонад. Зиёд кардани вақти нигоҳдорӣ  ба кам шудани варамкунӣ ва зиёдшавии миқдори фраксияи ҳалшаванда сабаб мегардад.

      Ҳангоми аз 0,015%  кам будани консентратсияи персулфати аммоний полимеризатсия ба амал намеояд, аммо дар вақти зиёда аз 3% будан гели дар об ҳалшаванда ҳосил мешавад.

          Дар ҳарорати пасттар аз 55 ⁰С гузаронидани раванди полимеризатсия  ба камшавии суръати полимеризатсия оварда расонида, дар ҳарорати 80 ⁰С  сабаби  ҳосилшавии полимерии ҳалшаванда мегардад.

         Дар вақти  истифодабарии маҳлули обии ишқор бо консентратсияи камтар аз 1 %  дар зинаи гидролиз гел бо кам варамкунӣ  ҳосил шуда, бо консентратсияи зиёда аз 25 % ҳам гели камварамкунанда ба даст оварда мешавад.

         Дар ҳарорати пасттар аз 70 ⁰С хушкунӣ суръати варамкунии гел  кам мешавад, вале дар ҳарорати зиёда аз 120 ⁰С гузаронидани раванди хушккунӣ гудохта часпидани массаи полимер ва камшавии варамкунии гидрогел  ба амал меояд.

          Аз 10^-5 то 10^-1 М тағйир додани консентратсияи намакҳои кобалт (II)  имконият медиҳад, ки дар ҳудуди васеъ варамкунии гидрогел танзим карда шуда, дар ҳудуди нишондодашуда ҳама гуна варамкунӣ ба вуҷуд оварда шавад ва дар баробари ин, зимни зиёдшавии консенсентратсия варамкунӣ кам мешавад.

         Консентратсияи ионҳои комплексии кобалт (II) бо тариқаҳои таҳлили спектроскопӣ ва титронӣ муаян карда шуд.

        Нишон дода шуд, ки ионҳои кобалт (II) дар консентратсияҳои 10^-5 -10^-1 М  дар маҳлули аввала ба таркиби гидрогел миқдоран дохил  мебошанд, яъне миқдори умумии ионҳои кобалт (II) дар маҳлул ба миқдори ионҳои металл пас аз полимеризатсия дар гидрогел баробар аст. Муайянкунии консентратсияи ионҳои кобалт (II)  бо усули ҳисобкунӣ гузаронида шуд.

                 Расми 1. Таҳқиқи фаъолнокии калитикии гидрогели кобалтдор дар раванди оксидкунии  Na₂S бо оксигени малекулавӣ дар таҷрибаҳои такрорӣ.

                 Рис. 1. Исследование каталитической активности кобальтсодержащего гидрогеля в процессе окисления Na₂S молекулярным кислородом в повторых опытах.

   Rice. 1.  Study of the catalytic activity of a cobalt-containing hydrogel during the oxidation of Na2S with molecular oxygen in the second experiments.

Барои кобалт (II),  ки гидрогелҳо дар таркибашон  онро дороанд ва ҳангоми  дар гидрогел зиёда аз 2^.10^-4 ммол/г будани консентратсияи Со (II) афзудани фаъолнокии каталитикӣ мушоҳида мешавад, ки ин фаъолнокӣ зимни аз 2^.10^-4 ммол/г зиёд будани консентратсия бо камшавӣ тағйир меёбад. Хусусияти тағйирёбии фаъолнокии калитикӣ ҳангоми зиёд будани консентратсияи ионҳои металлҳои гуногун зоҳиран (эҳтимол) бо қобилияти мухталифи комплексҳосилкунии онҳо ҳангоми таъсиркунӣ бо гурӯҳҳои функсионалии гидрогели акриламидӣ (-СОNH₂, -CООН) ва бо қобилияти гуногуни ба ҳосилшавии робитаҳои (бандҳои) координатсионӣ субстрат (S^2-) алоқаманд мебошад.

 Дар таҷрибаҳои такрорӣ бо гидрогелҳои металлдор бо оксидкунии сулфиди натрий ноустувории фаъолнокии каталитикӣ мушоҳида шуда, зимнан дар мавриди мавҷуд будани гидрогели кобалтдор катализатор коркард карда мешавад. Бинобар ин, усули гузаронидани таҷрибаҳои такрорӣ ба хушккунии гидрогел пас аз таҷриба ва бо аз нав варамкунӣ пеш аз таҷрибаи навбатӣ алоқаманд аст ва катализатор дар ҳаво ҷойгир буда,  аҳамият доштани давраи хушккуни дар коркарди катализатор ва варамкунии гидрогел ва имконияти хушккунии сулфидҳо дар ҳаворо нишон медиҳад.

Барои ошкор кардани нақши омилҳои нишондашуда дар баробари хушкунии муқаррарӣ таҷрибаҳо бо хушккунии гел бо ёрии атсетон гузаронида шуданд. Пас аз таҷриба гел аввал бо оби муқаттар ва сипас бо атсетон шуста мешавад. Чи тавре  ки аз расми 2 дида мешавад, пас аз аввалин таҷрибаи каталитикӣ дар муддати 30 дақ. (каҷхатаи-1) коркардкунии гел ба зиёдшавии фаъолияти каталитикӣ аз 7,4^.10^-4 то 18,1^.10^-4 мол/л.с.г. оварда мерасонад.  Минбаъд айнан коркардкунии гел пас аз ҳар як таҷрибаи каталитикӣ ба ҳолате меорад, ки дар он фаъолникии каталитикӣ доимӣ мешавад. Амалан чунин самара дар мавриди коркардкунӣ бо атсетон ҳангоми хушккунии гел дар байни таҷрибаҳо, дар ҷевони хушккунӣ, дар 80 ⁰С, дар муддати 30 дақ. (каҷхатаи-1) мушоҳида мешавад. Дар ин ҳолат пас аз таҷрибаи аввал якбора афзудани фаъолнокии каталитикӣ мушоҳида шуда, вале баъдан дар таҷрибаҳои такрорӣ фаъолникии каталитикӣ бе  тағйир мемонад.

  Самараи мушоҳидашавандаи коркарди гидрогели дорои Со²⁺ дар раванди оксидкунии аниони S^2- эҳтимолан аз нав тағйир ёфтани тӯр (сетка) –и гел ва танзим кардани катализатор дар ин раванд алоқаманд мебошад. Тахмин  кардан мумкин аст, ки комплексҳои сулфидии дар рафти таҷриба ҳосилшуда дар раванди хушккунӣ ё иловакунии атсетон дар иштироки оксиген вайрон мешаванд, ё ин ки ба ягон тағйироти бисёр  (калон)  дучор мешаванд. Дар ин ҳолат наздикшавии гурӯҳҳои аз ҷиҳати координатсионӣ фаъоли гел, ки дар аввали таҷрибаи навбатӣ зимни варамкунии аниони S^2- ба ҳосилшавии комплексҳои бештар фаъоли сулфидии кобалт мусоидат мекунанд, ба амал меояд. Дар ин маврид дар робита ба «танзим» -и беҳтари тӯри полимерӣ дар субстрат, дар таҷрибаи такрорӣ самараи коркарди катализатор ҷой дорад.

Расми 2.  Фаъолнокии каталитикии Со²⁺/гел дар раванди оксидкунӣ бо маҳлули 0,1 М  Na₂S (10 мл) дар таҷрибаҳои такрорӣ:  а- бо коркарди мобайнӣ бо атсетон дар ҳарорати 295 К (1), дар ҳарорати 253 К (2) хушккунӣ дар ҳаво, б – бе коркарди мобайнии байни таҷрибаҳо.

Рис. 2. Каталитическая активность Со2+/геля в процессе окисления 0.1 М раствором Na2S ( 1 0 мл) в повторных опытах, а - с промежуточной обработкой катализатора ацетоном при 295 К ( 1 ) и высушиванием на воздухе при 353 К ( 2 ), б - без промежуточной обработки между опытами.

 Rice.  2. Catalytic activity of Co2+/gel during oxidation with a 0.1 M solution of Na2S (10 ml) in repeated experiments, a - with intermediate treatment of the catalyst with acetone at 295 K (1) and drying in air at 353 K (2), b - without intermediate processing between experiments.

        Мувофиқи [14] ҳолати кобалт дар полимерҳои комплексҳосилкунанда ҳангоми тайёркунӣ ва нигоҳдории намунаҳо дар ҳаво метавонад тағйир ёбад. Дар ин маврид як қисми комплексҳои баландспинии октаэдрии Со (II) бо ЭДЭ – 10П то ҳосилшавии комплексҳои пастспинӣ оксид мешавад.  Дар КБ-2 Со (II) ва Со (III) –и дар натиҷаи оксидшавӣ ҳосилшуда дар ҳолати баландспинӣ воқеъ мебошанд.

       Эҳтимол дар таҷрибаҳои мо имконияти оксидшавии як қисми  Со (II) то Со (III) ва ҳосилшавии комплексҳои гетеровалентии Со (II, III) вуҷуд дорад. Чунин тахмин кардан мумкин аст, ки аз таҷриба то таҷриба миқдори комплексҳои гетеровалентии Со (II, III) дар фазаи гели акриламидӣ меафзояд.

        Барои омӯзиши таркиби  комплексҳои кобалт, ки дар фазаи гидрогели акриламидӣ ҳосил мешаванд, спектрҳои ИС- и гидрогел пеш ва баъд аз катализ гирифта шуд  (расми 3 ва ҷадвали 3).

       Чи тавре ки аз расми 3 бармеояд, дар муқоиса бо спектри ИС-и гидрогели дорои Со (II) то таҷриба спектри гидрогели бе металл фарқ мекунад.  Дар соҳаи пастбасомад, дар дарозиҳои мавҷи 3400 ва 3200 см^-1 майлкунии хатҳои фурӯбарии лаппишҳои симметрӣ ва ғайрисимметрии -NH₂  ба амал омада, онҳо дар дарозии мавҷи  3380 ва 3180  см^-1   намудор мешаванд, рахи лаппиши С=О - и гурӯҳҳои карбоксилӣ дар 1685 см^-1  вайрон шуда зоҳиршавии рахи интенсивияташон гуногун дар дарозиҳои мавҷи 1695, 1685, 1665 см^-1  ва рахи шона (плечо) дар 1705 см^-1   мушоҳида мешавад. Рахҳои фурӯбарии С=О- и гурӯҳҳои амидӣ дар 1640 см^-1  намудор шуда, ба « Амид I» мансуб аст ва рахи фурӯбарии 1610 см^-1  ба «Амид II» мутаалиқ буда, тақсим мешавад ва дар 1645 ва 1600  см^-1  зоҳир мегардад.

      Расми 3.  Спектрҳои ИС – и гидрогелҳои акриламидӣ: 1- гел бе  Mⁿ⁺,  2- Сo²⁺/Гел то  катализ,  3- Сo²⁺/Гел  пас аз  катализ.

     Рис. 3.  ИК-спектры акриламидных гидрогелей: 1- Гель без Mn+ , 2- Сo 2+/Гель до катализа, 2- Сo 2+/Гель после катализа.

      Rice.  3. IR spectra of acrylamide hydrogels: 1- Gel without Mn+, 2- Co 2+/Gel before catalysis, 2- Co 2+/Gel after catalysis.

        Инчунин тағйироти кам дар соҳаи рахҳои фурӯбарӣ дар 1460, 1410 см^-1   мушоҳида шуда, ба  5 см^-1 майлкуни рахи фурӯбарӣ дар 1350, 1325 см^-1, дар соҳаи пастбасомад ба амал меояд, ки ба лаппиши валентии С = 0 – и  гурӯҳи карбоксиклӣ ва ба лаппиши деформатсионии С - О – Н мансуб мебошанд.  Майлкунии рахҳои васеи фурӯбарӣ дар  600 см^-1 ва 550 см^-1 дида мешавад.

        Ҷадвали 1.  Мансуб  кардани  хатҳои (рахҳои)  фурӯбарии гидрогелҳои  акриламидӣ: гел бе Мⁿ⁺,  Co²⁺ /гел  (пас аз  катализ),  Co²⁺ / гел  (то  катализ ) (см^-1 )

        Таблица 1. Отнесение полос поглощения акриламидных гидрогелей:  гель без Мn+, Co²⁺ /гель (после катализа), Co²⁺  / гель  (до катализа)  (см-1)

         Table 1.  Assignment of absorption bands of acrylamide hydrogels: gel without Mn+, Co²⁺ /gel (after catalysis), Co2+ /gel (before catalysis) (cm-1)

        Ҳамаи фарқияти спектри гидрогели Co то катализ дар муқоиса бо спектри  гидрогели акриламидии бе металл аз ҳалшавии пайвасти комплексии кобалт бо гурӯҳҳои функсионалии гидрогел шаҳодад медиҳад.

        Пас аз катализ дар спектри  ИС- и гидрогели кобалтдор аз рӯйи муқоиса кардани спектри он то катализ чунин тағйирёбӣ  мушоҳида мешавад: майлкунӣ ва зиёдшавии интенсивнокии рахҳои фурӯбарии       С=О – и  гурӯҳи карбоксилӣ дар 1695, 1685, 1665 см^-1 ва зоҳиршавии онҳо дар 1695, 1682, 1675, 1662 см^-1. Рахи фурубарии ба С = О – и гурӯҳи амидӣ мансуб буда ( «Амид I») дар намуди шона (плечо)  дар дарозии 1655 см^-1 намудор шуда, ду рахи нави фурӯбарии дар 1635 ва 1625 см^-1 зоҳир мешаванд.  Хати фурӯбарии  ба  «Амид II» мансубиятдошта дар 1605 см^-1 зоҳир мешавад. Инчунин тағйирёбии рахҳо дар дарозии мавҷи 1458 см^-1  мушоҳида мешавад, ки он дар намуди триплет дар дарозии 1455 см^-1 зоҳир шуда,  дар 1408 см^-1  хат дорад. Рахи васеи фурӯбарӣ дар 550 см^-1 ба соҳаи пастбасомад , ба 10 см^-1 майл мекунад. Ин рахи мувофиқ  [15,16]  ба робитаи (банди) M← L ( L -CONH₂  , -COOH, S^2-) тааллуқ дорад. Фарқияти спектрҳои гидрогели  Co- дошта пеш ва пас аз таҷриба аз ҳосилшавии комплексҳои сулфидӣ дар фазаи полимер шаҳодат медиҳад.

         Бо мақсади ошкор кардани дараҷаи оксидшавии гидрогел ҳангоми хушккунӣ силсилаи таҷрибаҳо зимни  хушккунии гел дар ҳарорати хона, дар иштироки оксигени ҳаво, дар муддатҳои гуногуни вақт гузаронида шуданд. Натиҷаҳои таҷрибаҳо оид ба оксидкунии сулфиди натрий дар гидрогели Co- дор дар расмҳои 4 ва 5 оварда шудаанд. Чи тавре ки аз расмҳои 4 ва 5 дида мешавад, вобаста ба дараҷаи хушккунии гидрогели Co(II)-дор  дар байни таҷрибаҳо дар таҷрибаҳои такрорӣ он фаъолнокии гуногуни каталитикӣ зоҳир мекунад. Дар ин маврид фаъолнокии аз ҳама зиёди Со²⁺/гел дар вақте мушоҳида мешавад, ки он то ҳолати ҳавоӣ – хушкӣ хушк карда шавад.

          Расми 4. Фаъолнокии каталитикии Со²⁺/гел( C_Co²⁺  = 4_*10^-4      мМ/г)    дар раванди оксидшавии маҳлули  0,1М Na₂S (10 мл) дар таҷрибаҳои такрорӣ, дар ҳарорати  313 К  бо фосилаҳои гуногуни вақти байни таҷрибаҳо (ба сифати намаки  Со (II)   СоСl_{2 *} 4Н₂0 истифода бурда шуд).

       Рис. 4. Каталатическая активность Co²⁺ /гель ( CCo²⁺ = 4*10^-4 мМ/г) в процессе окисления 0.1М Na₂S (10 мл) в повторных опытах при 313 К с различными промежутками времени между опытами. (В качестве соли Со (II) использован СоСl₂ * 4Н₂0).

          Rice. 4. Catalytic activity of Co²⁺/ gel (CCo²⁺ = 4*10-4 mM/g) during the oxidation of  0.1 M Na₂S (10 ml) in repeated experiments at 313 K with different time intervals between experiments. (CoCl₂ * 4H₂0 was used as the Co(II) salt).

               Тағйирёбии фаъолияти каталитикии гидрогели Со (II)-дор  вобаста ба хушккунии он эҳтимолан ба он алоқаманд аст, ки бо варамкунии гидрогел атомҳои марказии пайвастҳои координатсионии бисёрядроиро ҳосилкунанда  аз якдигар дур мешаванд ва ин ба камшавии фаъолнокии каталитикӣ оварда мерасонад. Ин бо он далел тасдиқ карда мешавад, ки пас аз ҳаҷми муайян варамкунии гел дар маҳлули реаксионӣ, минбаъд варамкунӣ ба камшавии фаъолнокии каталитикии гидрогел сабаб мешавад. Қайд кардан зарур аст, ки бо камшавии варамкунии гидрогел фаъолнокии гидрогели Co(II) – дор зиёд мешавад.

                 Расми 5.  Фаъолнокии каталитикии Со²⁺/ гел (C_Co²⁺  = 4_*10^-4  мМ/г) дар раванди оксидкунии  маҳлули  0,1М Na₂S (10 мл) дар таҷрибаҳои такрорӣ, дар ҳарорати 313 К  бо фосилаҳои гуногуни вақти байни таҷрибаҳо  (ҳамчун намаки  Со (II)   атсетати  кобалт (II) Со (СH₃ COOH)_{2 *} 4Н₂0 истифода шудааст). 

                 Рис. 5.  Каталатическая активность Co²⁺ /гель ( CCo²⁺ = 4*10^-4 мМ/г) в процессе окисления 0,1М Na2S (10 мл) в повторных опытах при 313 К с различными промежутками времени между опытами. (В качестве соли Со (II) использован Со(СH₃ COOH)₂ *4Н₂0).

   Rice. 5. Catalytic activity of Co²⁺/ gel (CCo²⁺ = 4*10^-4 mM/g) during the oxidation of 0.1 M Na₂S (10 ml) in repeated experiments at 313 K with different intervals time between experiments. (Co (CH₃ COOH)₂ *4H₂0 was used as the Co (II) salt).

         Ҳамин тавр, имконияти зиёди истифодабарии гидрогелҳои дорои пайвастҳои комплексии  металлҳои интиқолӣ аз ҷумла, пайвастаҳои комплексии Со (II, III) дар фазаи гидрогели полиакриламидӣ, дар равандҳои оксидшавӣ ҳамчун катализаторҳои пастҳарорат ва ба сифати объектҳои қуллай барои моделонии таъсири металлоферментҳо бо мақсади хубтар фаҳмидани механизми таъсири онҳо мавҷуд мебошад.

Муқарриз: Мабатқадамзода  К.С.,

доктори илмҳои химия, профессор

АДАБИЁТ

1.     Адамова Л.В., Сорбция воды редкосшитыми гидгогелями на основе акрило-вой, метакриловой кислот и их сополимеров / Л.В. Адамова., Н.А. Боровкова, А.П. Сафроков // Вестник ТвГУ. Серия химия. – 2016. – № 1. – С. 66 -73.
2. Комиссаренков А.А., Федорова О.В. Сорбционные технологии. Определение свойств сорбентов / Комиссаренков А.А., Федорова О.В. // СПБГТУРП: СПб. 2015. – С. 44.
                  3. Сафроков А.П., Терзиян Т.В. Образование химической сетки гидрогелей акриламида и акриловой кислоты, иницированное персульфатом аммония // Высокомолек. соединение. Серия Б. – 2015. –Т. 57. –№ 5. – С. 338-345.
                  4. Маликов Т.С. и др. «Каталитическая активность никель содержащего гидрогеля в процессе окисления сульфида натрия» /Т.С. Маликов // Х.физ.химии.1989. Т.63.– С. 1973-1976.
3. Хьюз М. Неорганическая химия биологических процессов. Пер. с англ / М.  Хьюз // Под ред. Вольпина М.Е. М.: Мир, 1983. – С. 414.
4. Сахаров A.M., Новые химические модели ферментативного оксиления. Каталитическое оксиление спиртов молекулярным кислородом / Сахаров A.M., Скибида И.П.  //Тез. докл. VII Всесо­юзной конференции "Каталитические реакции в жидкой фазе" Ч.З. Алма-Ата: Наука, 1986. – С.50.
5. Ергожин Е.Е., Изучение селективности сорбции ионов Cu ²⁺ и Co²⁺ анионитами на основе эпоксидного производного анилина и полиаминов / Е.Е. Ергожин, Т.К. Чалов, Е.А. Мельников, К.Х. Хакимболатова, А.И. Никитина // Химический журнал казахстана. 2012.  № 2. С. 93-98.
6. Жунусбекова Н.М., Сорбционное извлечение лантана на взаимоактивных интергелевых сорбентах / Н.М. Жунусбекова, Р.Г. Кондауров, Г.К. Ескалиева, А.А. Акимов, М.Б. Умерзакова, Т.К. Джумадилов // Химический журнал Казахстана. 2016.  №3.  С. 152-161.
7. Штильман М.И. Полимеры медико-биологического назначения. / М.И. Штильман // М.: ИКЦ Академкнига, 2006. 400 с.

        10 . Матвеева Н.Г. //Координационные полимеры. Энциклопедия полимеров. - М., 1972. Т.1. – С. 1110.

11. Бектуров Е.А., Катализ полимерами / Е.А. Бектуров, С.Е. Кудайбергенов // - Алма - Ата, Наука, 1988. – С.184
12. Рахимова,  М.  Комплексообразование ионов Fe, Co, Mn и Cu с одно- и многоосновными органическими кислотами, нейтральными лигандами в водных растворах. /  Рахимова  М.  // дис. … докт. хим. наук : 02.00.04 и 02.00.01/  Рахимова Мубаширхон. – Душанбе, 2013. – С. 328
13.    Алексеев, В. Г. Комплексообразование в системах никель(II)-глицин- β - лактамные антибиотики / В. Г. Алексеев, И. С. Самуилова // журн. коорд. химия.- 2007. - Т. 33, № 12. - С. 930 - 933.
14. Бурков К.А. Гидролитическая полимеризация ионов метал­лов в растворах электролитов / К.А.  Бурков // Тез. докл. III Всесоюз­ного совещания. Термодинамика и структура гидроксоком- плексов в растворах. Ленинград.: Наука, 1980. – С. 8­12.
15.      Иванов, А. В. Исследование спектров комбинационного рассеяния воды в условиях воздействия переменного частотно-модулированного потенциала / А. В. Иванов, Е. Н. Кадочникова, А. С. Плотникова // Известия СПбУГПС МЧСР. 2014. №4. – С. 45-50.
16. Аверко-Антонович И.Ю., Бикмуллин Р.Т. Методы исследования структуры и свойств полимеров. / И.Ю. Аверко-Антонович, Р.Т. Бикмуллин //  Казань: КГТУ, 2002. –  С.604

REFERENCES

1. Adamova L.V., Sorption of water by sparsely cross-linked hydrogels based on acrylic, methacrylic acids and their copolymers. / L.V. Adamova, N.A. Borovkova, A.P. Safrokov // Bulletin of TVGU. Chemistry series. – 2016. – No. 1. – P. 66-73.
2. Komissarenkov A.A., Sorption technologies. Determination of properties of sorbents / A.A. Komissarenkov, O.V. Fedorova // SPBGTURP: SPb. 2015. – Р.– 44
3. Safrokov A.P., Terziyan T.V. Formation of a chemical network of acrylamide and acrylic acid hydrogels initiated by ammonium persulfate / A.P. Safrokov, T.V. Terziyan // Vysokomolek. compound. Series B. – 2015. –T. 57. –No. 5. – P. 338-345.
4. Malikov T.S. et al. “Catalytic activity of nickel-containing hydrogel in the process of oxidation of sodium sulfide.” / T.S. Malikov // Ch. physical chemistry. 1989. T.63. – Р. 1973-1976.
5. Hughes M. Inorganic chemistry of biological processes. Per. from English / M. Hughes // Ed. Volpina M.E. M.: Mir, 1983. – Р. 414
6. Sakharov A.M., Skibida I.P. New chemical models of enzymatic oxidation. Catalytic oxidation of alcohols with molecular oxygen Sakharov A.M., Skibida I.P. // Proc. report VII All-Union Conference "Catalytic reactions in the liquid phase" Ch.Z. Alma-Ata: Nauka, 1986. – P.50.
7. Ergozhin E.E., Study of the selectivity of sorption of Cu 2+ and Co2+ ions by anion exchangers based on epoxy derivatives of aniline and polyamines / E.E. Ergozhin, T.K. Chalov, E.A. Melnikov, K.Kh. Khakimbolatova, A.I. Nikitina // Chemical Journal of Kazakhstan. 2012. №2. – P. 93-98.
8. Zhunusbekova N.M., Sorption extraction of lanthanum on interactive intergel sorbents / Zhunusbekova N.M., Kondaurov R.G., Eskalieva G.K., Akimov A.A., Umerzakova M.B., Dzhumadilov T.K. // Chemical Journal of Kazakhstan. 2016. № 3. – Р. 152-161.
9. Shtilman M.I. Polymers for medical and biological purposes. / M.I. Shtilman / / M.: IKTs Akademkniga, 2006. – Р. 400.
10. Matveeva N.G. Coordination polymers. Encyclopedia of polymers / Matveeva N.G. // M., 1972. T.1. – P. 1110.
11. Bekturov E.A., Catalysis by polymers / E.A. Bekturov, S.E. Kudaibergenov // - Alma-Ata, Science, 1988. – P.184
12. Rakhimova, M. Complexation of Fe, Co, Mn and Cu ions with mono- and polybasic organic acids, neutral ligands in aqueous solutions: dis. ... doc. chem. Sciences: 02.00.04 and 02.00.01 / Rakhimova Mubashirkhon // – Dushanbe, 2013. – P. 328
13. Alekseev, V. G. Complexation in nickel(II)-glycine-β-lactam antibiotic systems / V. G. Alekseev, I. S. Samuilova // journal. coord. chemistry. - 2007. - T. 33, №12. - P. 930 - 933.
14. Burkov K.A. Hydrolytic polymerization of metal ions in electrolyte solutions / K.A. Burkov // Tez. report III All-Union Conference. Thermodynamics and structure of hydroxo complexes in solutions. Leningrad: Nauka, 1980. – P. 8-12.
15. Ivanov, A. V. Study of the Raman spectra of water under the influence of an alternating frequency-modulated potential / A. V. Ivanov, E. N. Kadochnikova, A. S. Plotnikova // News of St. Petersburg State Pedagogical Service of the Ministry of Emergency Situations. 2014. No. 4. –Рp. 45-50.
16. Averko-Antonovich I.Yu., Bikmullin R.T. Methods for studying the structure and properties of polymers. / I.Yu. Averko-Antonovich, R.T. Bikmullin // Kazan: KSTU, 2002. – Р.604

ОМӮЗИШИ ФАЪОЛНОКИИ КАТАЛИТИКИИ ПАЙВАСТАҲОИ КОМПЕКСИИ СО (II) БО АКРИЛАМИД ДАР МАҲЛУЛҲОИ ОБӢ  ВА ДАР ФАЗАИ ГИДРОГЕЛИ ПОЛИАКРИЛАМИДӢ

             Гидрогелҳои синтезкардашуда дар таркибашон пайвастҳои комплексии кобалт (II, III)  доранд ва ҳосилшавии онҳо бо усулҳои гуногуни физикию  химиявӣ, аз ҷумла, бо усули спектроскопияи ИС таҳқиқ карда шуд. Дар фазаи гидрогел ҳосилшавии пайвастҳои комплексии кобалт (II,III) омӯхта шуд. Фаъолнокии каталитикии кобалт (II), ки дорои гидрогел мебошад, дар раванди оксидкунӣ  бо сулфиди натрий мавриди омӯзиш қарор дода шуд. Ғайр аз ин, катализаторҳои полимерии варамкунанда метавонанд пайвастҳои сулфурдор (H₂S ва ғайра) –и ионҳои металлҳои вазнин бошанд  ва ҳамчун иловаҳо ба хок ҷиҳати танзим намудани мубодилаи обӣ ва ионӣ, ки зоҳиркунандаи таъсири тамдидӣ мебошанд, истифода бурда шаванд.

          Калмаҳои асосӣ: комплексҳосилшавӣ, гидрогели полиакриамидӣ, варамкунӣ, металлоферментҳо, фаъолнокии каталитикӣ, катализатор, спектри –ИС.                       

ИЗУЧЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СО (II) С АКРИЛАМИДОМ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ И В ФАЗЕ ПОЛИАКРИЛАМИДНОГО ГИДРОГЕЛЯ

Синтезированы гидрогели содержащие комплексные соединения кобальта (II, III),  различными физико-химическими методами,  в том числе методом ИК-спектроскопии  изучены образования комплексных соединений кобальта (II, III) в фазе гидрогеля. Исследована каталитическая активность кобальта (II)- содержащих гидрогелей в процессе окисления сульфида натрия.  Кроме того, набухающие полимерные ка­тализаторы являются сернистых соединений (H₂S и др.) ио­нов тяжелых металлов, а также могут быть добавками к почвам для регулирования водного и ионного обмена, обладающим пролонгиро­ванным действием.

Ключевые слова: комплексообразование, полиакриламидный гидрогель, набухание, металлоферменты, каталитическая активность, катализатор, ИК-спектр.

STUDYING THE CATALYTIC ACTIVITY OF CO (II) COMPOUNDS WITH ACRYLAMIDE IN AQUEOUS SOLUTIONS AND IN THE POLYACRYLAMIDE HYDROGEL PHASE

Hydrogels containing complex compounds of cobalt (II, III) were synthesized; the formation of complex compounds of cobalt (II, III) in the hydrogel phase was studied using various physicochemical methods, including IR spectroscopy. The catalytic activity of cobalt (II)-containing hydrogels in the process of sodium sulfide oxidation was studied. In addition, swelling polymer catalysts are sulfur compounds (H₂S, etc.) of heavy metal ions, and can also be additives to soils to regulate water and ion exchange, with a prolonged effect.

               Key words: сomplexation, polyacrylamide hydrogel, swelling, metalloenzymes, catalytic activity, catalyst, IR spectrum.

Маълумот дар бораи муаллифон: Эраҷи Шералӣ  – Институти илми Таҳқиқотии  Донишгоҳи миллии Тоҷикистон, ходими илмӣ. Суроға: 734025, Душанбе, хиебони Рӯдакӣ, 17, Тел. (+992) 907461617. Почтаи электронӣ: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Раҷабзода Сироҷиддин Икром – Институти илми таҳқиқотии  Донишгоҳи миллии Тоҷикистон, доктори илмҳои химия, профессор,. Сарходими илмии Тел: (+992) 904-60-04-60, е‑mail:This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Маликов Тавакал Саидович – Институти илми таҳқиқотии  Донишгоҳи миллии Тоҷикистон, номзади илмҳои химия, дотсент, ходими пешбари илми. Суроға: 734025, Душанбе, хиебони Рӯдакӣ, 17, ДМТ. Тел. (+992) 558000105. Почтаи электронӣ: t.maliikov@bk

Аловиддинзода Рухшона Аловиддин – Институти илми таҳқиқотии  Донишгоҳи миллии Тоҷикистон, номзади илмҳои химия, ходими пешбар.  Тел: (+992)93-900-90-53, е‑mail: r.mustafakulova @ mail.ru

Сведения об авторах: Эраджи Шерали – Научно  исследовательский  институт Таджикский национальный университет, научный  сотрудник, Адрес: 734025, Душанбе, пр. Рудаки, 17, Тел: (+992) 907461617. Электроний почта: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Раджабзода Сироджиддин Икром – Научно исследовательский институт Таджикский национальный университет, доктор химических наук, главный научный сотрудник НИЛ «Химияи глицерина». Тел: (+992) 904-60-04-60, е‑mail:This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Маликов Тавакал Саидович – Научно  исследовательский  институт Таджикский национальный университет, ведущий  научный  сотрудник. Адрес: 734025, Душанбе, пр. Рудаки, 17, химический Тел. (+992) 558000105. Е-mail: t_maIikov @bk.ru

Аловиддинзода Рухшона Аловиддин – Научно исследовательский  институт Таджикский национальный университет, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник НИЛ «Химияи глицерина». Тел: (+992)93-900-90-53, е‑mail: r.mustafakulova @ mail.ru

Information about authors: Eraji Sherali – Researcher Research Institute of the Tajik National University. Address: 734025, Dushanbe, Rudaki Ave., 17, Tel: (+992) 907461617.

Radjabzoda Sirodzhiddin Ikrom – Researcher Research Institute of the Tajik National University, Doctor of Chemical Sciences, chief researcher of the research laboratory "Chemistry and glycerin". Tel: (+992) 904-60-04-60, e mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Malikov Tavakal Saidovich - Researcher Research Institute of the Tajik National University, Leading. Address: 734025, Dushanbe, Rudaki Ave., 17, chemical Tel. (+992) 558000105. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Aloviddinzoda Rukhshona Aloviddin – Scientific Research Institute, Tajik National University, Candidate of Chemical Sciences, leading researcher at the Research Laboratory of Glycerin Chemistry. Tel: (+992)93-900-90-53, e mail: r.mustafakulova @ mail.ru

Мақола ба редаксия ворид шуд: 27.09.2024

Аз тақриз баргашт: 16.10.2024

Ба чоп тавсия шуд: 20.11.2024