WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |


на правах рукописи

ПУГАЧЕВА ОЛЬГА ИВАНОВНА

ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРИИОДИДА ВИСМУТА
С ФЕНОЛСОДЕРЖАЩИМИ ПРИСАДКАМИ К МАСЛАМ И СМАЗКАМ

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
специальность 02.00.04 – физическая химия

Кемерово 2008

Работа выполнена на кафедре неорганической химии

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор

Суровой Эдуард Павлович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

Денисов Виктор Яковлевич

доктор технических наук,
старший научный сотрудник

Шустов Михаил Анатольевич

Ведущая организация:

Кузбасский государственный
технический университет, г. Кемерово

Защита диссертации состоится 27 июня 2008 г. в 1000 часов на заседании Совета по защите диссертаций Д 212.088.03 при ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» (650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет».

Автореферат разослан 15 мая 2008 г.

Ученый секретарь Совета Д 212.088.03

д.х.н., профессор Кагакин Е.И.

Актуальность темы

Масла и смазки относятся к тем материалам, без которых невозможно себе представить функционирование современной техники. Требуемые технологические качества и параметры в значительной мере определяются различными добавками к ним – присадками. Контроль за содержанием присадок по мере выработки масел и смазок – важная техническая задача. Быстрое и надежное обнаружение и идентификация присадок – не менее важная криминалистическая задача. Развитие нефтехимических технологий требует поиска новых, более эффективных реагентов для анализа нефтепродуктов.

Особое место среди методов исследования нефтепродуктов в криминалистике занимает тонкослойная хроматография (ТСХ) как простой, информативный и высокочувствительный метод. Однако реагенты, традиционно используемые в ТСХ для анализа нефтепродуктов, не всегда доступны и удобны. Пары йода, например, не дают устойчивую хроматографическую картину, к тому же, токсичны, хлористый палладий является дефицитным и дорогостоящим веществом, раствор формалина в серной кислоте уничтожает хроматограмму после ее проявления.

Криминалистическая практика требует доступных, безопасных, высокочувствительных и специфичных реактивов для исследования этих объектов. Поэтому разработка новых методик анализа и поиск новых реагентов для исследования нефтепродуктов представляет как научный, так и практический интерес. Трииодид висмута – один из перспективных реагентов, который используют в химическом анализе. Реактивы, приготовленные на основе трииодида висмута, традиционно используют при открытии алкалоидов. Трииодид висмута реагирует со многими органическими веществами с образованием окрашенных продуктов, наблюдается появление окраски и в реакции с моторными маслами и смазками.

Изменение окраски трииодида висмута – результат сложного взаимодействия с многочисленными компонентами масел. Представляется необходимым исследовать взаимодействие трииодида висмута с отдельными компонентами или их группами.

Для осуществления целенаправленного поиска новых реактивов, разработки и совершенствования методик исследования важно получение комплекса сведений о способе образования этими реактивами разных типов соединений, об их структуре, проявляемых ими свойствах. Эти сведения помогут обеспечить выбор и рациональное применение подходящего реагента в практике. Поэтому изучение взаимодействия трииодида висмута с маслами и смазками, а также фенолом, как основным структурно-химическим звеном фенолсодержащих присадок, является важной и актуальной задачей в научном и практическом отношении.

Цель работы

Исследование природы и закономерностей процессов взаимодействия трииодида висмута с нефтепродуктами (маслами и смазками) и фенолсодержащими присадками к ним.

Основные задачи работы

1. Исследовать закономерности взаимодействия тонких слоев трииодида висмута с моторными маслами и ружейными смазками в интервале температур от 373 К до 473 К.

2. Исследовать закономерности взаимодействия спиртовых растворов трииодида висмута с моторными маслами, ружейными смазками и фенолсодержащими присадками к ним.

3. Изучить оптические свойства спиртовых растворов трииодида висмута в УФ и видимой областях.

4. Исследовать химический состав продукта взаимодействия трииодида висмута с фенолом, являющимся структурным звеном фенолсодержащих присадок.

Практическая значимость работы

Раствор трииодида висмута в этиловом спирте предложен и используется автором настоящей работы в структурно-групповом анализе нефтепродуктов (масел, смазок) и в качестве реагента на фенолсодержащие присадки.

Полученные данные о химическом составе продукта взаимодействия трииодида висмута с фенолом и результаты работы используются в лабораторном практикуме по курсу «Методы исследования неорганических материалов» для студентов кафедры неорганической химии Кемеровского госуниверситета.

Научная новизна работы:

1. Впервые получен и методами хроматографии выделен продукт взаимодействия трииодида висмута с фенолом.

2. Впервые методами химического и эмиссионного спектрального анализа, ИК спектроскопии и хромато-масс-спектро­метрии установлено, что продукт взаимодействия трииодида висмута и фенола содержит висмут, иод, связанный фенол и бензольные кольца с изолированными атомами водорода.

3. Впервые показана перспективность использования спиртового раствора трииодида висмута в исследовании нефтепродуктов (масел и смазок) и фенолсодержащих присадок к ним.

На защиту выносятся следующие положения

1. Спиртовый раствор трииодида висмута может быть использован в структурно групповом анализе нефтепродуктов (масел и смазок) и в качестве реагента на фенолсодержащие присадки к ним.

2. Продукт взаимодействия трииодида висмута и фенола содержит висмут, иод, связанный фенол и бензольные кольца с изолированными атомами водорода.

Апробация

Материалы диссертации доложены на международной научно-практической конференции «Химия-XXI век: новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2002); молодежной научно-практической конференции, посвященной 125-летию Томского государственного университета «Получение и свойства веществ и полифункциональных материалов, диагностика, технологический менеджмент» (Томск, 2003); международной научно-практической конференции «Химия-XXI век: новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2003); девятой международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2004); международной научно-практической конференции «Химия-XXI век: новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2005); международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы борьбы с преступностью в Сибирском регионе» (Красноярск, 2006); международной научно-практической конференции «Химия-XXI век: новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2006); общероссийской научной конференции «Полифункциональные химические материалы и технологии», посвященной 75-летию химического факультета Томского государственного университета (Томск, 2007); десятой международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2007).

Публикации

Основные результаты работы опубликованы в 2 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах из списка ВАК и 5 статьях в сборниках докладов международных научных конференций. Полный список публикаций по теме диссертации включает 17 наименований.

Основное содержание работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и библиографического списка. Она изложена на 129 страницах, включающих 15 таблиц, 62 рисунка и 183 наименования в списке литературы.

В первой главе содержится обзор сведений об исследуемом веществе и об элементах, его составляющих; обзор примеров использования трииодида висмута в судебной химии; система методов криминалистического исследования нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов.

Во второй главе рассмотрены аспекты использования основных физико-химических методов исследования, применяемых в работе: эмиссионный спектральный анализ (ИСП-28), спектроскопия в УФ и видимой области спектра («SHIMADZU UV-1700»), ИК-Фурье спектроскопия («Инфралюм ФТ-801»), хромато-масс-спектрометрия (хроматограф «Agilent Technologies 6850» с масс-селективным детектором серии 5973), тонкослойная хроматография, рентгенофазовый анализ (Дрон-3,0). Приведено описание соответствующих приборов (принципиальные схемы, основные технические характеристики).

В третьей главе изложены результаты изучения взаимодействия трииодида висмута с нефтепродуктами в тонком слое. Исследования проводили на интересных в экспертно-кримина­листическом отношении моторных маслах и ружейных смазках (масла М-8В1, М-8В2, М-10Г2к, М5з/10Г; смазки РЖ, РЖ10, РЖУ). Методами спектроскопии в УФ и видимой областях изучено взаимодействие при температурах 373 К, 423 К и 473 К тонких слоев трииодида висмута, предварительно нанесенных на стеклянные подложки методом полива, с нефтепродуктами и фенолом, являющимся структурным звеном фенолсодержащих присадок.

Установлено, что компоненты исследуемых нефтепродуктов ускоряют процесс разложения и обесцвечивания трииодида висмута в тонких слоях. При контакте с нефтепродуктами и фенолом процесс начинается без индукционного периода, в отличие от термического разложения трииодида висмута.

В четвертой главе анализируется применимость трииодида висмута в тонкослойной хроматографии нефтепродуктов.

В ходе исследования эффективности применения трииодида висмута в структурно-групповом анализе нефтепродуктов и для обнаружения фенолсодержащих присадок установлено, что хроматографическая картина, полученная при действии трииодида висмута, близка к той, что получается при обработке традиционными проявителями, но богаче по цвету и намного долговечнее. Поэтому трииодид висмута может заменить более дорогие и труднодоступные традиционные реактивы.

Более безопасен и более технологичен сам способ нанесения трииодида висмута на хроматограммы – опрыскивание насыщенным раствором в этиловом спирте. Было также установлено, что при использовании трииодида висмута в структурно-групповом анализе достаточно 3-4 мг масла, для обнаружения фенолсодержащих присадок – 45 мг.

Таким образом, трииодид висмута может быть использован как дополнительный (или заменяющий) реактив для детектирования тонкослойных хроматограмм в структурно-групповом анализе нефтепродуктов и при обнаружении фенолсодержащих присадок.

Пятая глава посвящена исследованию оптических свойств спиртовых растворов трииодида висмута методом спектроскопии в УФ и видимой областях. На рис. 1 приведены спектры поглощения растворов, полученных разбавлением насыщенного раствора в 4-64 раза.

Максимумы поглощения в области 200 и 220 нм отвечают поглощению свободных иодид-анионов. Также известен максимум поглощения для растворов молекулярного иода в области 520 нм, смещающийся в синюю область спектра при взаимодействии с растворителем. Из рис. 1 видно, что этот максимум слабо проявляется в области 430-440 нм. Для выяснения природы полос при длинах волн 290 и 660 нм были записаны спектры поглощения спиртовых растворов иодида калия и иода, а также спектры поглощения растворов оксииодида висмута в спирте, эфире и гексане.

Рис. 1. Спектры поглощения спиртовых растворов трииодида висмута. Атомные концентрации иода (ммоль/л) снизу вверх: 1,4; 2,8; 5,6; 11,1; 22,3.

Установлено, что полосы поглощения в области при длинах волн 290 и 360 нм обнаруживаются в спектрах поглощения спиртовых растворов иодида калия и иода. В литературе отмечается, что в растворах иода, помимо основной линии (440-520 нм), наблюдается сильное поглощение в ультрафиолетовой области, возникающее за счет переноса заряда в комплексе «молекулярный иод – растворитель». Действительно, это поглощение столь сильно, что указанные линии возможно регистрировать лишь при содержании атомов иода в растворе не более 3 ммоль/л. При дальнейшем разбавлении основная линия становится совсем слабой, зато проявляются полосы поглощения 200 и 220 нм, характерные для иодид-анионов.

В растворах иодид калия полосы поглощения в области 290 и 360 нм также обусловлены образованием комплекса «молекулярный иод – растворитель». Иод в этом случае образуется за счет окисления иодид-анионов.

Таким образом, спиртовые растворы трииодида висмута содержат, помимо основного вещества, иод, связанный в комплекс с растворителем:

В шестой главе представлены результаты исследования химического состава продукта взаимодействия трииодида висмута с фенолом как основным структурно-химическим звеном фенолсодержащих присадок. Ниже приведены формулы и названия некоторых распространенных фенолсодержащих присадок.

4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, ионол

4,4'-метиленбис(2,6- ди-трет-бутилфенол), этил-702

2-(1,5-диметил-4-циклооктенил)-п-крезол,

а.с. СССР 635087

2,2'-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол), НГ-2246

После выделения и очистки продукта взаимодействия трииодида висмута и фенола был исследован его химический состав комплексом методов.

Продукт выделяли из реакционной смеси методами тонкослойной и колоночной хроматографии. Для контроля чистоты вещества был использован метод тонкослойной хроматографии.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»