Шілде–тамыз–қыркүйек 30 қыркүйек 2014 ж. 1996 жылдан бастап шығады Жылына 4 рет шығады
жүктеу/скачать 4,74 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- У Н И В Е Р С И Т Е Т А ISSN 0142-0843 ХИМИЯ сериясы № 3(75)/2014
- Карагандинский государственный университет имени академика Е.А.Букетова
- Е.К.КУБЕЕВ, академик МАН ВШ, д-р юрид. наук, профессор
- М А З М Ұ Н Ы С О Д Е Р Ж А Н И Е ФИЗИКАЛЫҚ ХИМИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
- ОРГАНИКАЛЫҚ ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
- ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ ЖƏНЕ ЭКОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ
- ХИМИЯНЫҢ ƏДІСТЕМЕСІ МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ХИМИИ
- ФИЗИКАЛЫҚ ХИМИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
- Влияние молекулярно-массового состава органических аминопроизводных на развитие адсорбционных процессов в дисперсных системах на основе уайт-спирита
| Қ АР АҒ АН Д Ы У Н И В Е Р С И Т Е Т I Н I Ң ÕÀÁÀÐØÛÑÛ ÂÅÑÒÍÈÊ К АР АГ АН Д И Н С К О Г О У Н И В Е Р С И Т Е Т А ISSN 0142-0843 ХИМИЯ сериясы № 3(75)/2014 Серия ХИМИЯ Шілде–тамыз–қыркүйек 30 қыркүйек 2014 ж. 1996 жылдан бастап шығады Жылына 4 рет шығады Июль–август–сентябрь 30 сентября 2014 г. Издается с 1996 года Выходит 4 раза в год
Собственник РГП Карагандинский государственный университет имени академика Е.А.Букетова Бас редакторы — Главный редактор Е.К.КУБЕЕВ, академик МАН ВШ, д-р юрид. наук, профессор Зам. главного редактора Х.Б.Омаров, д-р техн. наук Ответственный секретарь Г.Ю.Аманбаева, д-р филол. наук Серияның редакция алқасы — Редакционная коллегия серии М.И.Байкенов, редактор д-р хим. наук;
З.М.Мулдахметов, акад. НАН РК, д-р хим. наук;
А.М.Газалиев, акад. НАН РК, д-р хим. наук;
С.М.Адекенов, акад. НАН РК, д-р хим. наук;
К.Х.Токмурзин, акад. НАН РК, д-р хим. наук;
А.П.Прокофьев, д-р хим. наук (Россия);
Ма Фэн-Юнь, профессор (КНР);
Р.Р.Рахимов, д-р хим. наук (США);
М.Б.Баткибекова, д-р хим. наук (Кыргызстан);
С.А.Безносюк, д-р физ.-мат. наук (Россия);
Б.Ф.Минаев, д-р хим. наук (Украина);
Н.У.Алиев, д-р хим. наук;
Р.Ш.Еркасов, д-р хим. наук;
В.П.Малышев, д-р техн. наук;
Л.К.Салькеева, д-р хим. наук;
Е.М.Тажбаев, д-р хим. наук;
А.К.Ташенов, д-р хим. наук;
А.Б.Татеева, отв. секретарь канд. хим. наук
Адрес редакции: 100028, г. Караганда, ул. Университетская, 28 Тел.: (7212) 77-03-69 (внутр. 1026); факс: (7212) 77-03-84. E-mail: vestnick_kargu@ksu.kz. Сайт: vestnik.ksu.kz
Редактор Ж.Т.Нурмуханова Техн. редактор В.В.Бутяйкин
Издательство Карагандинского государственного университета им. Е.А.Букетова 100012, г. Караганда, ул. Гоголя, 38, тел., факс: (7212) 51-38-20 e-mail: izd_kargu@mail.ru
Басуға 29.09.2014 ж. қол қойылды. Пiшiмi 60 84 1/8. Офсеттік қағазы. Көлемi 9,5 б.т. Таралымы 300 дана. Бағасы келiсiм бойынша. Тапсырыс № 108.
Подписано в печать 29.09.2014 г. Формат 60 84 1/8. Бумага офсетная. Объем 9,5 п.л. Тираж 300 экз. Цена договорная. Заказ № 108.
Отпечатано в типографии издательства КарГУ им. Е.А.Букетова © Карагандинский государственный университет, 2014 Зарегистрирован Министерством культуры и информации Республики Казахстан. Регистрационное свидетельство № 13110–Ж от 23.10.2012 г.
2 Вестник Карагандинского университета М А З М Ұ Н Ы С О Д Е Р Ж А Н И Е ФИЗИКАЛЫҚ ХИМИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Дюрягина А.Н., Островной К.А., Бызова Ю.С. Дисперстік жүйелердегі адсорбциялық үрдіс- тердің өршуіне уайт-спирит негізіндегі орга- никалық аминтуындыларының молекулалық- массалық құрамының əсері ................................ 4
Дюрягина А.Н., Островной К.А., Бызова Ю.С. Влияние молекулярно-массового состава ор- ганических аминопроизводных на развитие адсорбционных процессов в дисперсных сис- темах на основе уайт-спирита ............................ 4
Кондратов А.А. Полярсыз ерітіндідегі титан диоксидінің дисперсияның седиментациялық тұрақтылығына органикалық аминтуындының əсерін зерттеу ...................................................... 10
Кондратов А.А. Исследование влияния орга- нического аминопроизводного на седимента- ционную устойчивость дисперсий диоксида титана в неполярном растворителе .................... 10
лық электролизді жоғары кернеулі им- пульстық разрядпен қосарластыра жүргізу ар- қылы аммоний перренатының сулы ертіндісі- нен металдық ренийді электротұнбаға түсіру .. 15
Ибишев К.С., Сарсембаев Б.Ш. Электроосаж- дение металлического рения из водных рас- творов перрената аммония в режиме совме- щения стационарного электролиза с высоко- вольтным импульсным разрядом ....................... 15
Блялов С.А., Мұратбекова А.А. LaM II 3 Fe 5 O 12
(M II — Mg, Ca, Sr) құрамды ферриттердің тер- модинамикалық зерттеулері .............................. 21
Musstafin E.S., Kasenov R.Z., Pudov A.M., Blyalev S.A., Kaikenov D.A., Muratbekova A.A. Thermodynamic study of ferrites LaM II 3
5 O 12 (M II — Mg, Ca, Sr) ............................................... 21
лев А.Ю. Na 2 СO 3 ·10H
2 O – CH
3 COONa·3H
2 O жүйесінің күй диаграммаларын тұрғызу .......... 26
Sh.K., Alexandrov V.D., Sobo- lev А.Yu. Construction of phase diagram in sys- tems Na
2 СO 3 ·10H 2 O – CH 3 COONa·3H
2 O ........... 26
нитті жүйелерде жылдам молекулааралық протондық ауысу реакция механизмін квант- тыхимиялық зерттеу ........................................... 33
Pustolaykina I.A., Tur A.A. Quantum-chemical investigation of the fast intermolecular proton exchange reactions mechanism in paramagnetic systems .................................................................. 33
филлиннің транс-эвдесманолидтерінің стерео- бақыланған синтезі ............................................. 39
Merkhatuly N., Abeuova S.B., Vojtíšek P., Oma- rova A.T., Balmagambetova L.T. Stereocontrolled synthesis of trans-eudesmanolides from (+)-han- philline................................................................... 39
сесквитерпенді γ-лактондарды синтездеп алу . 44
Balmagambetova L.T. Synthesis of guaian sesquiterpene γ-lactones from hanphilline ............ 44
ты қалдықтарын жою мүмкіндіктерін бағалау 48
можности утилизации золошлаковых отходов . 48
коллоидтық диірмен арқылы дайындау жəне суспензия бөлшектері мөлшерінің көмірді тікелей сұйылту үрдісіне əсері .......................... 54
Baikenov M.I., Tateeva A.B., Matayeva A.Zh., Bulash Zh. Preparation of slurry with colloid mill and influence of its particle size on the direct coal liquefaction ............................................................ 54
Содержание Серия «Химия». № 3(75)/2014 3
қоспаларды тазартуда қолданылатын жаңа кө- міртекті материалдарды зерттеу ....................... 59
Кабулов А.Т., Аюпова Н.А., Нечипуренко С.В., Ефремов С.А., Наурызбаев М.К. Исследование новых углеродных материалов, используемых в очистке газовоздушных смесей ....................... 59
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ХИМИИ Көкібасова Г.Т., Жұмағұлова К.С., Шибае- ва С.Р., Жүнісова М.С. Құзыреттілікті қалып- тастыруға бағытталған сабақтарды ұйымдас- тыру тиімділігі .................................................... 68
Кокибасова Г.Т., Жумагулова К.С., Шибае- ва С.Р., Жунусова М.С. Эффективность разра- ботки уроков для формирования компетент- ности ..................................................................... 68 АВТОРЛАР ТУРАЛЫ МƏЛІМЕТТЕР ........... 75 СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ .............................. 75
4 Вестник Карагандинского университета ФИЗИКАЛЫҚ ХИМИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ УДК 541.183 А.Н.Дюрягина, К.А.Островной, Ю.С.Бызова
Исследованы объемно-поверхностные свойства растворов аминопроизводных в уайт-спирите. Уста- новлено образование ассоциированных структур молекул аддитивов (С ККМ
= 0,1·10 –6 моль/м 3 ). Опре-
делены равновесные характеристики адсорбции на поверхности пигмента (диоксид титана) в зависи- мости от разновидности аминосодержащих аддитивов и концентрационных факторов. Доказано, что всем исследуемым разновидностям аминов в системах «растворитель – аминопроизводное» и «растворитель – аминопроизводное – пигмент» присущи поверхностно-активные свойства на меж- фазных границах с воздухом и твердой поверхностью, усиливающиеся по мере увеличения их моле- кулярно-массового состава. Ключевые слова: объемно-поверхностные свойства, ассоциаты молекул, адсорбция, диоксид титана, межфазная граница, аминопроизводные, молекулярно-массовый состав.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) играют сложную и многообразную роль в процессе по- лучения лакокрасочных материалов (ЛКМ). Это смачивание и диспергирование пигментных агломе- ратов, стабилизация тонкодисперсных состояний в течение длительного времени, регулирование рео- логических характеристик суспензий [1–3]. Стремление ПАВ аккумулироваться на межфазных гра- ницах является их фундаментальным свойством. В принципе, чем сильнее эта способность, тем выше эффективность ПАВ. Степень концентрирования ПАВ на поверхности зависит от строения их моле- кул и от природы контактирующих фаз. Поэтому не существует универсального эффективного ПАВ, пригодного для любых систем [4]. Кроме того, ЛКМ, будучи многокомпонентными системами, име- ют различные типы межфазных поверхностей. В этой связи нами исследованы бинарные и тройные системы с целью изучения поверхностной активности на границе с воздухом и твердой поверхностью трех разновидностей аминопроизводных. Экспериментальная часть Объектами исследования являлись три разновидности аминопроизводных (АП): 1) смесь первичных и вторичных аминов класса АС (молекулярная масса — 283 а.е.м.; аминное число (мг НСl/г) — 30), синтезированная лабораторией ФХМИ СКГУ [5]; 2) технический продукт конденсации растительных масел с диаминами под торговой маркой «Диспергатор Телаз Д» (молекулярная масса — 2121 а.е.м.; аминное число (мг НСl/г) — 32), произ- водитель — Автоконинвест, Россия; 3) технический продукт, смесь высокомолекулярных аминов ПЭПА (молекулярная масса — 2450 а.е.м.; аминное число (мг НСl/г) — 31), производитель — ОАО «УралХимПласт», Россия. Структуры азотсодержащих аддитивов показаны на рисунке 1. В качестве растворителя использовали уайт-спирит (ГОСТ 3134–78) — смесь жидких алифати- ческих и ароматических углеводородов, полученную прямой перегонкой нефти (плотность 0,790 г/см з
Влияние молекулярно-массового состава … Серия «Химия». № 3(75)/2014 5 (при 20 ºС), массовая доля ароматических углеводородов не более 16 %, содержание механических примесей и воды отсутствует), производитель — ТОО «Фонд-2», Казахстан. В качестве пигмента применялся диоксид титана марки Р-02 (ГОСТ 9804–84) рутильной формы (массовая доля диоксида титана рутильной формы — 95 %), производитель — ЧАО «Крымский ти- тан», Украина.
R'–NH
2 и R'–NH–R", где R' — бутил, R" — 2-этил-2- гексенил (в отношении 1:3)
(–CH
2 –CH(NH
2 ))
,
(–C 2 H 4 –NH–C 2 H 4 –NH–)
n ,
ПЭПА
Рисунок 1. Химические структуры азотсодержащих аддитивов Исследовали поверхностно-активный эффект трех аминопроизводных в области концентраций: С АП = 0÷8 моль/м 3 при Т = 293 К. Измерение поверхностного натяжения жидкой фазы на границе с воздухом осуществляли на приборе Ребиндера по методу наибольшего давления пузырька. Динамическую вязкость приготов- ленных растворов измеряли с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-1 (d = 0,56 мм) в термоста- тируемом режиме [6]. Количество адсорбированных аминопроизводных на твердой поверхности диоксида титана оп- ределяли по разности их равновесных концентраций в растворе до и после адсорбции:
0
) i уд С С Г m V , где Г — количество адсорбированного АП, моль/г; С 0 — равновесная концентрация АП в растворе, моль/м 3
i — равновесная концентрация АП в растворе после адсорбции на диоксиде титана, моль/м 3
3 . Для приготовления суспензий использовали раствор фиксированной концентрации аминопроиз- водного в уайт-спирите (V = 0,00025 м 3 ), в который дозировали постоянную навеску пигмента массой 0,5 г. Все опыты проводили в условиях термостатирования и при постоянном перемешивании в тече- ние 60 мин, что, по данным предварительных кинетических исследований, оказалось достаточным для достижения равновесных состояний. По завершении операций суспензии быстро разделяли цен- трифугированием. Контроль за содержанием аминопроизводных в жидкой фазе осуществляли по изменению коэф- фициента пропускания (Т, % при λ = 440 нм), исходя из калибровочной зависимости Т = f (C АП ) для
каждого образца при заданной температуре. Результаты и их обсуждение Система «растворитель – аминопроизводное» Результаты реологических исследований растворов аминопроизводных в уайт-спирите представлены на рисунке 2. Анализ изменения относительной вязкости растворов низкомолекулярного АС показал (рис. 2а), что при постоянной температуре (Т = 293 К) по мере увеличения концентрации наблюдается прямо пропорциональное увеличение вязкости, характерное для ньютоновских жидкостей. Эти результаты согласуются с противоположной динамикой изменения поверхностного натяжения (рис. 2б), которая контролируется концентрацией истинно растворенного ПАВ, т.е. находящегося в молекулярной фор- ме; повышение η отн
в растворах аминопроизводных сопровождалось уменьшением σ. Абсолютно иной характер объемно-поверхностных свойств демонстрируют две другие разно- видности аминопроизводных. На изотермах поверхностного натяжения растворов высокомолеку- лярных Телаз и ПЭПА (рис. 2б, кривые 2 и 3) можно выделить два характерных участка: 1 — линейное уменьшение σ в области малых концентраций (С ≤ 0,1·10 –6 моль/м 3 );
2 — σ = const (15·10 –3 Дж/м 2 ) за пределами указанного концентрационного порога, что указывает на перестройку системы от молекулярного раствора ПАВ к системе, в которой молекулы ПАВ все в большей степени оказываются в самоассоциированном состоянии, т.е. в форме мицелл.
А.Н.Дюрягина, К.А.Островной, Ю.С.Бызова 6 Вестник Карагандинского университета 1 — АС; 2 —Телаз; 3 — ПЭПА Рисунок 2. Влияние концентрации аминопроизводных на относительную вязкость растворов (а) и поверхностное натяжение на границе Ж/Г (б) при Т = 293 К Образование ассоциированных структур подтверждает существенное отклонение от прямой за- висимости η отн
= f (C) при концентрации свыше 0,1·10 –6 моль/м 3 , т.е. после достижения критической концентрации мицеллообразования (рис. 2а, кривые 2 и 3). Сравнение поверхностной активности на границе «раствор–воздух» показывает, что значения 0 lim
c d g dc высокомолекулярных аминопро- изводных практически одинаковы (g = 53,1 Дж·м/моль) и превышают в 50 раз этот показатель для низкомолекулярного АС. Система «растворитель – аминопроизводное – пигмент» При появлении в системе новой, энергетически более предпочтительной межфазной поверхно- сти (диоксид титана) прослеживается отчетливо выраженная взаимосвязь между молекулярно- массовым составом аминопроизводных и значениями адсорбции (рис. 3). Аппроксимированные в области Генри изотермы адсорбции имеют вид: Г 1 = 1,57·С АС ;
2 = 3,89·С ТЕЛАЗ ; Г 3 = 13,25·С ПЭПА . Из сопоставления адсорбционной емкости пигмента, определяемой соотношением dГ/dС ПАВ , можно заключить, что этот показатель увеличивается в ряду ПЭПА > Телаз >АС. Для ленгмюровской зависимости, описывающей монослойное заполнение поверхности TiO 2
аминопроизводными, характерно отклонение от прямолинейности (рис. 4). Природу этих отклонений можно объяснить наличием на поверхности энергетических центров, резко отличающихся по своей адсорбционной активности. Поверхностная неоднородность характер- на для пигментов, поскольку они, как правило, не являются чистыми химическими соединениями и содержат некоторое количество примесей с определенной микро- и макроструктурой [7]. При этом первая ступень (I, рис. 3) отвечает заполнению более активных центров, а вторая (II, рис. 3) — заполнению следующих по активности центров. Об этом свидетельствуют полученные константы Ленгмюра (К), характеризующие энергию взаимодействия адсорбата с адсорбентом; значение К на I ступени больше в 3,3÷5,8 раз, чем на II ступени (см. табл.).
0
10 15 20 25 0 0,2 0,4 0,6
0,8 1,0 C ПАВ ·10 6 , моль/м 3 б 1 3 2 σ·10
3 , Дж/м
2 1 1,05 1,1 1,15
1,2 1,25
1,3 0 0,2
0,4 0,6
0,8 1,0
С ПАВ
·10 6 , моль/м 3 η отс а 1 2 3 Влияние молекулярно-массового состава … Серия «Химия». № 3(75)/2014 7
Рисунок 3. Зависимость величины адсорбции от концентрации ПАВ
Рисунок 4. Зависимость величины С/Г от концентрации ПАВ 0 0,4 0,8 1,2
1,6 0 0,2
0,4 0,6 0,8
1,0 1 2 3 С/Г·10 3 , г/м 3
ПАВ ·10
6 , моль/м
3
I II
I II
I II
0 0,5
1,5
2,5
3,5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 С ПАВ ·10
6 , моль/м
3
Г·10 -3 , моль/г 3 2 1 А.Н.Дюрягина, К.А.Островной, Ю.С.Бызова 8 Вестник Карагандинского университета Т а б л и ц а 1 жүктеу/скачать 4,74 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|