تحضير وتشخيص وتقدير طيفي لأيونات الكوبلت(II) والنيكل(II) والنحاس(II) باستخدام كاشفي شف وآزوشف جديدة

رسالة ماجستير

اسم الباحث : حسين مجيد مهدي

اسم المشرف : أ.د. ساجد حسن كزار

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2024

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

تضمنت الدراسة تحضير وتشخيص كاشفين آزو- آزوميثين وآزوميثين لتقدير كميات قليلة من الأيونات الفلزية الثقيلة الكوبلت(II) والنيكل(II) والنحاس (II)عن طريق تكوين معقدات ملونة معها, إذ حُضر الكاشف الأول بطريقة الأزوتة التقليدية بخطوتين تضمنت الخطوة الأولى(تحضير الآزو) من تفاعل (5-aminosalicylic) مع حامض النتروز لتكوين ملح الديازانيوم ومن ثم تفاعل ملح الديازانيوم مع (salicylic aldehyde) لتكوين الآزو, والخطوة الثانية(تكوين قاعدة شيف) مفاعلة الناتج في الخطوة الأولى مع (Thiosemicarbazide) عن طريق تفاعل التصعيد ليعطي الكاشف
5-((3-(2-carbamothioylhydrazineylidene)methyl-4-hydroxyphenyl )diazenyl)-2-hydroxybenzoic acid (CMHPHB)
أما الكاشف الثاني تم تحضيره بخطوة واحدة عن طريق التصعيد من تفاعل مركب (3-methylthiophene-2-carbaldehyde) مع مركب Thiosemicarbazide)) ليعطي الكاشف 2-((3-methylthiophen-2-yl)methylene)hydrazine-1-carbothioamide (MTMHC) وشخَص الكاشفين بواسطة طيف الأشعة فوق البنفسجية- المرئية (UV-Vis)والأشعة تحت الحمراء (FT-IR) وكذلك طيف الرنين النووي المغناطيسي للبروتون والكاربون 1H-NMR و 13C-NMR, بينما شخصت المعقدات بواسطة طيف الأشعة فوق البنفسجية- المرئية (UV-Vis)وطيف الأشعة تحت الحمراء (FT-IR), كما تم دراسة بعض الخواص الفيزيائية للمعقدات مثل الذوبانية ودرجة الانصهار والتوصيلية الكهربائية.
كذلك تم تحديد الظروف الفضلى لتكوين المعقدات مثل تأثير الدالة الحامضية وتأثير تركيز محلول الكاشف وتأثيرالمدة الزمنية لأستقرارية المعقدات المتكونة بعد مرور 24 ساعة فكانت ثابته تقريباً مما يبرهن ان المعقدات المحضرة قيد الدراسة تكون ذات ثبوتية واستقراريه عالية, وتأثير درجة الحرارة ووجد أنها مستقرة عند (10-25)°C, وكذلك ترتيب الاضافة, كما تم تعيين مدى التراكيز الخطية التي تطاوع قانون بير- لامبرت عن طريق منحنيات المعايرة فكانت ضمن المدى ppm (0.2946 – 5.893) بالنسبة لمعقد الكوبلت(II) و ppm (0.2934–5.869) بالنسبة لمعقد النيكل(II) و ppm (0.476 – 6.354) بالنسبة لمعقد النحاس(II) للكاشف (CMHPHB)و ppm (0.2946 – 5.893) بالنسبة لمعقد الكوبلت(II) و ppm (0.1467-5.869) بالنسبة لمعقد النيكل(II) و ppm (0.1588-3.177) بالنسبة لمعقد النحاس(II) للكاشف MTMHC)) ومنها تم تحديد معامل الامتصاص المولاري وحساسية ساندل ومعامل الارتباط لطريقة التقدير الطيفي.
كما تم دراسة تكافؤية المعقدات المحضرة لأيجاد نسبة الأيون الفلزي إلى الكاشف باستخدام طريقتي النسب المولية والتغيرات المستمرة(طريقة جوب), تبين النتائج إلى أن النسبة كانت (2:1) (فلز: كاشف) لجميع المعقدات ولكلا الكاشفين.
كما تم حساب ثوابت الأستقرارية للمعقدات ووجد بأنها ذات أستقرارية عالية حيث كانت ثوابت الأستقرارية (1.5678×108 L.mol-1) (4.1850×108 L.mol-1) (4.6314×108 L.mol-1) لمعقد الكوبلت(II), النيكل(II) والنحاس(II) على التوالي مع للكاشف .(CMHPHB) و(3.8054×108 L.mol-1) (3.4463×108L.mol-1) (8.2495×108L.mol-1) لمعقد الكوبلت(II), النيكل(II) والنحاس(II) على التوالي مع للكاشفMTMHC)).
فضلاً عن ذلك تم حساب الدوال الثرموديناميكية (°ΔG°, ΔH°, ΔS) للمعقدات المحضرة قيد الدراسة عند مدى من الدرجات الحرارية °C (65-15) فوجد بأن ثوابت استقرار المعقدات لكلا الكاشفين تقل بارتفاع درجات الحرارة لأنها تفاعلات باعثة للحرارة وإن تفاعلات تكوين جميع المعقدات تحدث بصورة تلقائية وهذا ما لوحظ عبر قيم التغير بطاقة كبس الحرة القياسية, وعينت شحنة المعقدات الذائبة باستخدام جهاز التوصيلية الكهربائية فكانت النتيجة أن الكرة التناسقية جميعها تكون غير مشحونة ومن كل ماتقدم تم أقتراح الشكل الهندسي ثماني السطوح للمعقدات قيد الدراسة.
وكذلك تم تحديد توافق وضبط وحساسية الطريقة التحليلية الطيفية المستخدمة باستعمال محاليل قياسية من الايونات المنتخبة مع محاليل قياسية من الكاشفين بثلاث تراكيز مختلفة ومنها تم حساب كل من الانحراف القياسي والانحراف القياسي النسبي المئوي الذي كانت حدوده لاتتجاوز 3.000%)) وحساب الخطأ النسبي المئوي الذي كانت حدوده لا تتجاوز (±5.000) وحساب نسبة الاستيعاديه ومنها نستنتج بأن الطريقة الطيفية المستخدمة تكون ذات دقة وضبط وحساسية جيدة.
بوساطة النتائج إعلاه نستنتج أن الطريقة المقترحة هي طريقة سريعة، وإقتصادية, صديقة للبيئة, سهلة التطبيق, ذات دقة جيدة وحساسية وانتقائية عاليتين.

Preparation, Characterization and Spectrophotometric determination of Cobalt(II), Nickel(II) and Copper(II) ions using new Schiff and Azo Schiff reagents

The study included the preparation and Characterization of two azo-azomethine and azomethine reagents for the determination of small quantities of the heavy metal ions cobalt(II), nickel(II) and copper(II) by forming colored complexes with them, The first reagent was prepared by the traditional diazotization method, in two steps. The first step included (Azo preparation) from react (5-aminosalicylic) with nitros acid to form diazonium salt and then diazonium salt reaction with (salicylic aldehyde) to form azo, and the second step(Schiff base preparation) is reaction the product from step one with (Thiosemicarbazide) to give the reagent
5-((3-(2-carbamothioylhydrazineylidene)methyl-4-hydroxyphenyl )diazenyl)-2-hydroxybenzoic acid (CMHPHB)
As for the second reagent, it was prepared in one step via the reflux reaction by react the compound (3-methylthiophene-2-carbaldehyde) with the compound (Thiosemicarbazide) to give the reagent 2-((3-methylthiophen-2-yl)methylene)hydrazine-1-carbothioamide (MTMHC)
Reagents charactrazation using ultraviolet-visible (UV-Vis) and infrared spectra (FT-IR) and nuclear magnetic resonance for proton and carbon (1H-NMR, 13C-NMR), while the complexes were charactrazation using the ultraviolet-visible (UV-Vis) and infrared spectrum (FT-IR), and some physical properties of the complexes were studied, such as solubility, melting point, and electrical conductivity.
Also the optimum conditions for the formation of complexes were determined, such as the effect of the pH, the effect of the concentration of the reagent solution, the effect of the time period for the stability of the complexes formed after 24 hours, which were almost constant, which proves that the prepared complexes are of high constancity and stability, and the effect of temperature, and it was found that they are stable at (10-25)°C. As well as the order of addition, the range of linear concentrations that obey the Beer-Lambert law were determined through calibration curves, They were within the range (0.2946 – 5.893) ppm for the cobalt (II) complex and (0.2934 – 5.869) ppm for the nickel (II) complex and (0.476 – 6.354) ppm for the copper(II) complex of the reagent (CMHPHB), (0.2946 – 5.893) ppm for the cobalt(II) complex, (0.1467-5.869) ppm for the nickel(II) complex, and (0.1588-3.177) ppm for the copper(II) complex of the reagent (MTMHC). Also, the molar absorption coefficient, the sandell’s sensitivity, and the correlation coefficient for the spectrophotometric estimation method were determined.
Also the equivalence of the prepared complexes was studied to finding the ratio of the reagent to the metal ion using the two methods, molar ratios and continuous changes(Job method), The results showed that the ratio was (1:2) (Metal: reagent) for all complexes and for both reagents.
The stability constants for the complexes were also calculated and were found to be highly stable, the stability constants were (1.5678×108 L.mol-1) (4.1850×108 L.mol-1) (4.6314×108 L.mol-1) for the complexes Cobalt(II), Nickel(II) and Copper(II) respectively with reagent (CMHPHB). and (3.8054×108 L.mol-1) (3.4463×108 L.mol-1) (8.2495×108 L.mol-1) for the Cobalt(II), Nickel(II), and Copper(II) complex, respectively with reagent (MTMHC).
The thermodynamic functions (ΔG°, ΔH°, ΔS°) were also calculated for the prepared complexes under study at a range of temperatures (15-65) °C, It was found that the stability constants of the complexes for both reagents decrease with increasing temperatures because they are heat-exothermic reactions, and the formation reactions of all Complexes occur spontaneously, and this is what was observed through the change values of the standard gibbs free energy. The charge of the dissolved complexes was determined using an electrical conductivity device. The result was that all the complexes were uncharged, From all of the above, are propose the octahedral geometric shape of the complexes under study.
The precision, accuracy and sensitivity of the spectrophotometric analytical method used were also determined by using standard solutions of the selected ions with standard solutions of the two reagents at three different concentrations, From these, both the standard deviation and the relative standard deviation, whose limits were no more than (3.000%), and calculate the percentage relative error, whose limits were no exceeds (±5.000), and calculate the recovery ratio, and from this results we conclude that the spectroscopic method used has good accuracy, precision, and sensitivity.
From the above results, we conclude that the spectrophotometric method is fast, economical, environmentally friendly, easy to apply, has good precision, high sensitivity and selectivity.