Водні розчини полі (гексаметилен гуанідін гідрохлориду) та полі (диетиленаміно-гуанідін гідрохлориду: дослідження за допомогою кислотно-основних індикаторів

doi:10.26565/2220-637X-2019-33-05

Anastasia Yu. Kharchenko Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0001-5675-5611
Maria A. Romakh Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0003-0457-1129
Karolina V. Yanova Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпро https://orcid.org/0000-0001-5041-1121
Marina N. Tereshchuk Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпро https://orcid.org/0000-0003-4458-1831
Nikolay O. Mchedlov-Petrossyan Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0001-6853-8411

DOI: https://doi.org/10.26565/2220-637X-2019-33-05

Ключові слова: полікатіон, індикаторний барвник, уявна константа іонізації, полі (гексаметилен гуанідин гідрохлорид), полі (диетиленаміно-гуанідін гідрохлорид), сульфофлуоресцеїн, метилоранж, сульфофталеїни

Анотація

В цій статті досліджено властивості катіонних поліелектролітів як засобів керування протолітичними рівновагами кислотно-основних індикаторів у воді. З цією метою вивчено водорозчинні pH-залежні полі (гексаметилен гуанідін гідрохлорид), ПГМГ, та полі (діетиламін гуанідін гідрохлорид), ПДЕГ. Як молекулярні зонди використано набір аніонних індикаторних барвників, причому ключовим параметром є так звані уявні константи іонізації, K_a^app. Електрокінетичний потенціал обох макромолекул в кислій області pH суттєво позитивний. Як правило, досліджені поліелектроліти помітно впливають на спектри поглинання та стан кислотно-основних рівноваг барвників при pH < 7, особливо в разі ПГМГ. Обидва зазначені ефекти нагадують такі що спостерігалися для цих самих барвників у розчинах катіонних ПАР, але не настільки виражені. Кислотно-основні рівноваги досліджувалися здебільшого при співвідношенні поліелектроліт : барвник = 150 : 1, при іонній силі 0,05 M і 25 ^oC. Зниження значення pK_a^app (≡ –log K_a^app) при переході від води до розчинів ПГМГ найбільш значне для бромкрезолового зеленого (HB^– ↔ B^2– + H⁺): pK_a,2^app – pK_a,2^w = –1.93. Для бромфенолового синього, бромкрезолового пурпурного та сульфофлуоресцеїна відповідний зсув менш виражений. Виявлено також деякі специфічні взаємодії метилоранжу та бромфенолового синього з поліелектролітами. Крім того, залежність pK_a^app від логарифму іонної сили дозволяє оцінити ступінь зв’язування протиіонів полікатіоном: β = 0.40.1.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Wojciechowski K., Klodzinska E. Zeta potential study of biodegradable antimicrobial polymers. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2015, 483 (Supplement C), 204-208.

Kabanov V.A. From synthetic polyelectrolytes to polymer-subunit vaccines. Pure and Applied Chemistry. 2004, 76 (9), 1659-1677.

Jia Q., Song C., Li H., Zhang Z., Liu H., Yu Y., Wang T. Synthesis of strongly cationic hydrophobic polyquaternium flocculants to enhance removal of water-soluble dyes in wastewater. Research on Chemical Intermediates. 2017, 43 (5), 3395-3413.

Li Q., Yue Q.-Y., Sun H.-J., Su Y., Gao B.-Y. A comparative study on the properties, mechanisms and process designs for the adsorption of non-ionic or anionic dyes onto cationic-polymer/bentonite. Journal of Environmental Management. 2010, 91 (7), 1601-1611.

Szyguła A., Guibal E., Palacín M.A., Ruiz M., Sastre A.M. Removal of an anionic dye (Acid Blue 92) by coagulation–flocculation using chitosan. Journal of Environmental Management. 2009, 90 (10), 2979-2986.

Masadome T. Determination of cationic polyelectrolytes using a photometric titration with crystal violet as a color indicator. Talanta. 2003, 59 (4), 659-666.

Chmilenko T.S., Ivanitsa L.A., Chmilenko F.A. Substituent and environment influence on analytical properties of associates of xanthene dyes with polyhexamethyleneguanidine chloride. Bulletin of Dnipropetrovsk National University. 2014, 21 (20), 10.

Chmilenko T.S., Chmilenko F.A. Analytical chemistry of polyelectrolytes (in Russian). Dnipropetrovsk University Press: 2012.

Kharchenko A.Y., Moskaeva O.G., Klochaniuk O.R., Marfunin M.O., Mchedlov-Petrossyan N.O. Effect of poly (sodium 4-styrenesulfonate) on the ionization constants of acid-base indicator dyes in aqueous solutions. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2017, 527, 132-144.

Mchedlov-Petrossyan, N.O., Kamneva N.N., Kharchenko A.Y., Shekhovtsov S.V., Marinin A.I., Kryshtal A.P. The influence of the micellar pseudophase of the double-chained cationic surfactant di-n-tetradecyldimethylammonium bromide on the absorption spectra and protolytic equilibrium of indicator dyes. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2015, 476, 57-67.

Kamneva N.N., Kharchenko A.Y., Bykova O.S., Sundenko A.V., Mchedlov-Petrossyan N.O. The influence of 1-butanol and electrolytic background on the properties of CTAB micelles as examined using a set of indicator dyes. Journal of Molecular Liquids. 2014, 199, 376-384.

Baumgartner E., Fernandez-Prini R., Turyn D. Change of apparent acidity constant of indicators in polyelectrolyte solutions. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases. 1974, 70, 1518-1526.

Medjahed K., Tennouga L., Mansri A., Chetouani A., Hammouti B., Desbrières J. Interaction between poly(4-vinylpyridine-graft-bromodecane) and textile blue basic dye by spectrophotometric study. Research on Chemical Intermediates. 2013, 39 (7), 3199-3208.

Egawa Y., Hayashida R., Anzai J.-i. Multilayered Assemblies Composed of Brilliant Yellow and Poly(allylamine) for an Optical pH Sensor. Analytical Sciences. 2006, 22 (8), 1117-1119.

Shen J.-J., Ren L.-L., Zhuang Y.-Y. Interaction between anionic dyes and cationic flocculant P(AM-DMC) in synthetic solutions. Journal of Hazardous Materials. 2006, 136 (3), 809-815.

Yanova K.V., Kutyanina V.S., Solovyev V.M. A study of methods of synthesis of poly (hexamethylene guanidine hydrochloride). Voprosy Khimii I Khimicheskoi Tekhnologii. 2000, No.1, 281–284.

Yanova K.V., Kutyanina V.S., Solovyev V.M. A study of methods of synthesis of poly (diethylenamine guanidine hydrochloride). Voprosy Khimii I Khimicheskoi Tekhnologii. 2000, No.4, 72–74.

Mchedlov-Petrossyan N.O. Protolytic equilibrium in lyophilic nanosized dispersions: Differentiating influence of the pseudophase and salt effects. Pure and Applied Chemistry. 2008, 80 (7), 1459-1510.

Mchedlov-Petrossyan N.O., Vodolazkaya N.A., Kamneva N.N. Acid-base equilibrium in aqueous micellar solutions of surfactants. In Micelles: Structural Biochemistry, Formation and Functions & Usage, Bradburn, D.; Bittinger, J., Eds. Nova Science Publishers: N. Y., 2013; pp. 1-71.

Vleugels L.F.W., Domańska I., Voets I.K., Tuinier R. On the driving forces for complexation of methyl orange with polycations. Journal of Colloid and Interface Science. 2017, 491, 141 150.

Quadrifoglio F., Crescenzi V. The interaction of methyl orange and other azo-dyes with polyelectrolytes and with colloidal electrolytes in dilute aqueous solution. Journal of Colloid and Interface Science. 1971, 35 (3), 447-459.

Drummond C.J., Grieser F., Healy T.W. Acid-base equilibria in aqueous micellar solutions. Part 4.-Azo indicators. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases. 1989, 85 (3), 561-578.

Boily J.-F., Seward T.M. On the Dissociation of Methyl Orange: Spectrophotometric Investigation in Aqueous Solutions from 10 to 90 ∘C and Theoretical Evidence for Intramolecular Dihydrogen Bonding. Journal of Solution Chemistry. 2005, 34 (12), 1387 1406.

Nikiforova E.M., Bryleva E.Yu., Mchedlov-Petrosyan N.O. The distribution of the anion and zwitterion forms of methyl orange between the disperse microemulsion pseudophase and continuous water phase. Russian J. Phys. Chem. A. 2008, 82(9), 1434-1437.

Plaisance M., Ter-Minassian-Ssaraga L. Spread Insoluble Cationic Polysoap Monolayers II. Specific Effect of Counterion Binding on Surface Density Pressure and Potential at Collapse Point. Journal of Colloid and Interface Science. 1977, 59(1), 113-122.

Itaya T., Ochiai H. Counterion Binding to Poly (allylammonium) Cation. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 1992, 30, 587-590.

Kharchenko A.Yu., Kamneva N.N., Mchedlov-Petrossyan N.O. The properties and composi-tion of the SDS – 1-butanol mixed micelles as determined via acid-base indicators. Colloids Surf. A. 2016, 507, 243-254.