Химия и химические технологии / 5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

^*Донец С.С., ^*Моисеев А.А., ^*Бондарев Н.В., ^**Зайцева И.С.

^*Национальный университет имени В.Н. Каразина, Харьков, Украина

^**Харьковская национальная академия городского хозяйства, Украина

Влияние состава водно-ацетонитрильного

растворителя на равновесный выход коронатов

натрия ([18C6Na]Cl) и калия ([18C6K]Cl)

Целью работы является количественный анализ влияния водно-ацетонитрильных растворителей на выход продукта реакции комплексообразования хлоридов калия и натрия с 18-краун-6-эфиром.

Задачи работы: разработка методологии расчета влияния состава смешанного водно-ацетонитрильного растворителя на степень комплексообразования в зависимости от концентрации соли и лиганда; описание на основе уравнения Робинсона-Стокса концентрационной зависимости средних ионных коэффициентов активности электролитов в водно-ацетонитрильных растворителях при 298.15; методом последовательных приближений (итераций) оценить степень превращения солей и 18-краун-6 эфира в реакциях комплексообразования; обосновать выбор оптимальных соотношений концентрации краун-эфира и соли, а также составов водно-ацетонитрильных растворителей для ожидаемого максимального выхода хлоридов монокоронатов натрия и калия; оценить энергетические вклады первичных эффектов среды, равновесных концентраций реагентов и солевых эффектов в изменение концентрационных констант образования коронатов калия и натрия (выход коронатов) в водно-ацетонитрильных растворителях по сравнению с водой.

В основу моделирования равновесного выхода коронатов положены следующие положения: в воде и водно-ацетонитрильных растворителях при заданных концентрациях солей и эфира 18-краун-6 образуются хлориды монокоронатов натрия и калия; в водно-ацетонитрильных растворителях с содержанием ацетонитрила до Х_AN = 0.8 сохраняется первичная гидратная оболочка ионов электролитов; концентрационная зависимость средних ионных коэффициентов активности электролитов описывается уравнением Стокса-Робинсона

Моделирование выхода коронатов натрия и калия в водно-ацетонитрильных растворителях проведено для следующих условий: интервал концентраций электролитов 0.1 – 2.1 моль/(кг р-ля); интервал концентраций краун-эфира 0.1 – 0.7 моль/(кг р-ля); состав смешанного растворителя 0.0 – 0.8 мол. д. AN.

Ожидаемый равновесный выход коронатов (MLA) отвечает молярной доле этого вещества в равновесном состоянии системы:

где , – доли исходных реагентов (MA или L), претерпевших превращение (степень превращения).

Показано, что с возрастанием исходных концентраций реагентов в водно-ацетонитрильных растворах равновесный выход коронатов калия и натрия вначале заметно растет, а начиная с концентраций m^о_MCl = m^о_L = 0.5 и выше рост замедляется, а выход коронатов калия и натрия остается практически постоянным в смесях с высоким содержанием ацетонитрила.

Взаимосвязь (рисунок) между энергетическими вкладами первичных эффектов среды, равновесных концентраий реагентов, солевых эффектов и изменением концентрационных констант образования коронатов натрия и калия () в водно-ацетонитрильных раствортелях (SW) по сравнению с водой (W) имеет вид