Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels
Acid-base properties of amine group-containing xerogels synthesized by sol-gel technique have been studied by pH-metric titration. Protonation (lgKprot) and conjugation (lgKcon) constants of surface 3-aminopropyl groups were calculated using electrostatic model and that of chemical reaction. An inc...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2008
|
| Online Access: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/277 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Surface |
| Download file: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291385828409344 |
|---|---|
| author | Goncharyk, V. P. Kozhara, L. I. Zub, Yu. L. |
| author_facet | Goncharyk, V. P. Kozhara, L. I. Zub, Yu. L. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. P. Goncharyk",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "L. I. Kozhara",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "Yu. L. Zub",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Goncharyk, V. P. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:40:34Z |
| description | Acid-base properties of amine group-containing xerogels synthesized by sol-gel technique have been studied by pH-metric titration. Protonation (lgKprot) and conjugation (lgKcon) constants of surface 3-aminopropyl groups were calculated using electrostatic model and that of chemical reaction. An increase has been found in lgKprot with surface amino group concentration in xerogels whereas no dependence of lgKcon on their concentration has been revealed. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:31:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
Химия, физика и технология поверхности. 2008. Вып. 14. С. 248 – 256
248
УДК 544.7+544.36+544.34
КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
3-АМИНОПРОПИЛСОДЕРЖАЩИХ КСЕРОГЕЛЕЙ
В.П. Гончарик, Л.И. Кожара, Ю.Л. Зуб
Институт химии поверхности им. А.А.Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова 17, 03164 Киев 164
Методом рН-метрического титрования хлористоводородной кислотой иссле-
дованы кислотно-основные свойства 3-аминопропилсодержащих мезопористых
ксерогелей, полученных золь-гель методом. Показано, что кислотно-основное
равновесие устанавливается в течение 7 – 10 суток. С использованием электростати-
ческой модели и модели химических реакций рассчитаны константы протонирования
поверхностных аминопропильных групп (lgKпрот) и константы гомосопряжения (lgKгом).
Показано, что lgKпрот увеличивается с ростом концентрации поверхностных амино-
групп, что обусловлено снижением концентрации силанольных групп и уменьшением их
влияния на основность аминогрупп. lgKгом практически не зависит от концентрации
функциональных аминогрупп для образцов с монофункциональным поверхностным слоем.
Введение
Кислотно-основные свойства химически модифицированных 3-аминопропильны-
ми группами кремнеземов изучались широким кругом исследователей [1-10]. Изучались
кремнеземы различной природы и пористости, в частности, непористые аминоаэроси-
лы [1], пористые МСМ материалы (МСМ-41, МСМ-48 и SBA-15) с диаметром пор
d = 4¼7 нм [3], силикагели с d = 5¼15 нм [1, 2] и силохромы с d = 50¼100 нм [1].
Модифицирование этих кремнеземов проводилось путем взаимодействия 3-аминопро-
пилтриэтоксисилана с силанольными группами поверхности кремнеземов в толуоле.
Полагают, что на поверхности кремнеземов 3-аминопропильные группы существуют в
нескольких формах. Одна из них – т. н. «свободные» аминогруппы, которые отдалены от
поверхности кремнезема на длину пропильного радикала (схема 1). Вторая форма – это
аминогруппы, связанные двумя типами водородных связей с соседними силанольными
группами кремнеземной матрицы (схемы 2 и 3), или, после переноса протона, ионными
связями (схема 4).
Si-СН2- СН2- СН2- NH2 (1)
SiOH---NH2(CH2)3-Si (2)
SiO(H) ---HN(H)(CH2)3-Si (3)
SiO-- N+H3(CH2)3- Si (4)
Следовательно, константа кислотно-основного равновесия описывает совокупный
вклад в протонирование аминогрупп и диссоциированных силанольных групп.
Авторы [1] считают, что при температуре 20 оС в статических условиях для
исследованных материалов, в том числе и для непористых, достичь равновесного состо-
249
яния даже за 2-е суток невозможно. Его можно достичь только путем прогревания
систем в течение 2-х суток при 40 оС. Полагают, что нагревание системы
благоприятствует более полной гидратации поверхностных групп, разрыхляет структуру
привитого функционального слоя, возможно, приводит к разрыву водородных связей и
частичному переходу от арочной структуры слоя к щеточной (см. схему 5).
(5)
Исходя из модели химических реакций, которая учитывает, что, кроме процесса
протонирования аминогрупп, имеет место и их гомосопряжение (схема 6), в [1] рассчи-
тали константы этих процессов (Кпрот и Кгом). Установлено, что пористость химически
модифицированных кремнеземов не оказывает существенного влияния на их кислотно-
основные свойства [1], а значения констант возрастают с увеличением концентрации
аминогрупп на поверхности кремнеземов до 4 мкмоль/м2 [1, 7].
Si-(CH2)3-NH2
Si-(CH2)3NH3
+
Si-(CH3)3NH2
Si-(CH3)3NH2
H+ (6)
Целью нашего исследования было изучение кислотно-основных свойств 3-амино-
пропилсодержащих ксерогелей. В отличие от описанных в литературе [1, 4 – 10] амино-
кремнеземов, в полученных нами образцах функциональный 3-аминопропильный слой
формировался в процессе их синтеза. Синтез таких ксерогелей осуществлялся золь-гель
методом путем совместной гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана
(ТЭОС) и 3-аминопропилтриэтоксисилана (АПТЭС) при их различных соотношениях
(2:1; 8:1 и 12:1) [11] с целью получения образцов с различным содержанием аминогрупп.
Результаты и их обсуждение
В табл. 1 приведены структурно-адсорбционные характеристики синтезирован-
ных ксерогелей (АПК) и содержание в них функциональных групп. Последнее определя-
лось путем обратного титрования образцов раствором соляной кислоты (0,1 М) после
установления равновесия в течение 3 суток.
Таблица 1. Структурно-адсорбционные характеристики аминосодержащих ксерогелей
Содержание
аминогрупп
Образец
ммоль/г мкмоль/м2
Расстояние
между амино-
группами, Å
Sуд,
м2/г
V,
см3/г
d,
нм
АПК(2:1)*
АПК(8:1)
АПК(12:1)
3,48
1,27
0,88
15,8
4,2
2,3
3,2
6,3
8,6
219
304
388
0,61
1,45
1,33
11,2
22,4
15,0
*в скобках указано соотношение взятых для синтеза силанов (ТЭОС : АПТЭС).
Si
Si
O
H
N
H H + (x + y)H2O
Si
Si
O H
NH2
. y(H2O)
. x(H2O)
250
Кислотно-основные свойства аминосодержащих ксерогелей исследовали методом
рН-метрического титрования образцов 0,1 М раствором хлористоводородной кислоты
при ионной силе 0,1 М (NaClO4). Для этого навески сорбента (фракция 0,063 – 0,14 мм)
массой 0,1 г заливали 20 см3 кислоты различной концентрации, что соответствовало сте-
пени оттитрованности аминогрупп в пределах 0,15 – 0,85. Через определенное время (от
1 до 18 суток) измеряли рН суспензии. Потом суспензию выдерживали на протяжении
2,5 суток в сушильном шкафу при 40 оС, а после охлаждения (в течение 3 ч до 20 оС)
вновь измеряли рН через определенное время (в течение 15 суток). В холостом опыте, то
есть в отсутствие кислоты, в течение всего времени исследования значение рН водной
суспензии аминокремнезема не изменялось в пределах ошибки его измерения.
Установлено, что в основном процесс протонирования аминогрупп в аминосодер-
жащих ксерогелях завершается не менее чем через 3 суток (рис. 1). Однако и после этого
рН суспензий со временем медленно возрастало, и только через 10 суток стабилизиро-
валось. Последующее прогревание суспензий в течение 2,5 суток при 40 оС и охлажде-
ние в течение 3 ч при температуре 20 оС приводило к некоторому повышению рН
суспензий. Cо временем рН суспензии снижалось и стабилизировалось практически на
таком же уровне, какое было до прогревания (рис. 1).
0 5 10 15 20 25 30 35 40
4
5
6
7
8
9
Время контакта, сутки
рН
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
6
Рис. 1. Изменение рН суспензии во
времени при различной степени
оттитрованности аминогрупп:
0,14(1); 0,26(2); 0,37(3); 0,49(4);
0,55(5); 0,60(6); 0,66(7); 0,75(8);
0,81(9); 0,86(10) – до и после
прогревания суспензий; стрел-
кой указано рН суспензий через
3 ч после охлаждения.
Повышение рН суспензий после прогревания, очевидно, связано с достижением
стационарного равновесного состояния и увеличением константы протонирования с
повышением температуры (хотя по литературным данным [12], во всяком случае, в рас-
творах, она должна падать). Очевидно, после достаточно быстрого охлаждения до 20 оС
установление равновесия, характерного для этой температуры, тормозится диффузион-
ными процессами в мезопорах. При этом замедляется как процесс проникновения прото-
нов в мезопоры, так и выход протонов из мезопор после смещения равновесия в сторону
депротонирования вследствие охлаждения суспензии.
По результатам рН-титрования аминоксерогелей с различным содержанием функ-
циональных групп (после 7-суточного контакта ксерогелей с раствором) нами рассчита-
ны их концентрационные константы протонирования согласно электростатической
модели (по уравнению 7).
)
1
lg(lg
a
a
-
+= pHК прот , (7)
где: a – степень оттитрованности.
251
Результаты расчетов, представленные на рис. 2, свидетельствуют о том, что
lgKпрот при степени оттитрованности < 0,5 и рН > 7,5 практически не зависит от величи-
ны a, как это имеет место в растворах. Отсутствие монотонного снижения lgKпрот с
увеличением a дало авторам [1] основание заявить, что для описания подобных систем
электростатическая модель не пригодна. Мы полагаем, что отсутствие упомянутой
зависимости lgKпрот от a при a < 0,5 и рН > 7,5 не противоречит электростатической
модели. Следует отметить, что частично протонирование аминогрупп происходит уже
на этапе смешивания навески аминоксерогеля с водой согласно уравнению (8).
Si-R-NH2 + H2О Si-R-NH3
+ОН- (8)
Вследствие такого взаимодействия водные суспензии аминоксерогелей с высоким
содержанием аминогрупп имеют щелочную реакцию. В частности, рН водной суспензии
образца АПК(2:1) составляет 9,1. В начальной стадии рН-метрического титрования
суспензии аминоксерогеля хлористоводородной кислотой (уравнение 9), по результатам
которого были рассчитаны lgКпрот, изменение заряда поверхности не происходит.
Kпрот.
Si-R-NH3
+OH- + HCl Si-R-NH3
+Cl- + H2O (9)
Поэтому для образцов с высоким содержанием аминогрупп при низких a lgKпрот. не
зависит от a. Мы оценили lgKпрот. по ур. (7) при a < 0,5 и рН >7 для аминоксерогеля
АПК (2:1), который составляет:
lgKпрот = (7,65+7,73+7,77+7,78+7,79+7,73+7,68) = 7,73±0,06 (10)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
3
4
5
6
7
8
lg
K пр
от
Степень отттитрованности
1
2
3
Рис. 2. Условные константы протониро-
вания аминоксерогелей с различ-
ным содержанием аминогрупп
(1 – 0,88 (2,3); 2 – 1,27 (4,2); 3 –
3,45 (15,8)) моль/г (мкмоль/м2),
рассчитанные по уравнению (7).
Для аминоксерогелей с низким содержанием аминогрупп, как и для аминокрем-
неземов с их высоким содержанием, при a > 0,5 и рН < 7,5 наблюдается монотонное
уменьшение lgKпрот.. Это согласуется с требованиями электростатической модели,
поскольку в области рН < 7,5 протонирование аминогрупп на поверхности аминокремне-
земов протекает, очевидно, по уравнению (11) с накоплением положительного заряда на
поверхности.
Kпрот.
Si-R-NH2 + HCl Si-R-NH3
+Cl- (11)
Для расчета параметров кислотно-основного равновесия на поверхности амино-
ксерогелей мы использовали также предложенную Холиным [10] модель химических
реакций. В этой модели полагают, что Кпрот. не зависит от a, и предполагают, что кроме
252
реакций протонирования, могут протекать другие реакции, не характерные для раство-
ров, в данном случае реакция гомосопряжения (6). С учетом уравнений материального
баланса для ионов водорода и поверхностных аминогрупп, а также того, что [Н+] в
нашем случае на несколько порядков ниже остальных компонентов реакций, выражения
для концентрационных констант кислотно-основного равновесия могут быть представ-
лены следующим образом:
[ ]
[ ][ ] ]])}[)[({
])[(
22
22
2
3
2
++
+
+
+
--
-
==
HHSiRNHCC
HSiRNHC
HSiRNH
SiRNHK
HCISiRNH
HCI
прот (12)
[ ]
[ ][ ]
[ ]
]))[(])()[((
)()(
2222
22
23
22
2
++
+
+
+
---
==
HSiRNHCCHSiRNHC
HSiRNH
SiRNHSiRNH
HSiRNHK
HCISiRNHHCI
гом , (13)
где СНСI – общая концентрация НCl, моль/л;
2SiRNHC – общая концентрация аминогрупп,
моль/л. Программа CLINP 2.1 [10] при заданных приблизительных значениях Кпрот и Кгом
методом последовательных итераций подбирает оптимальные значения констант.
Для образца АПК (2:1), имеющего высокое содержание аминогрупп, расчет кон-
стант проводили как для всего интервала степени оттитрованности a (0,14 – 0,86), так и
для отдельных его участков – 0,14 – 0,5 и 0,5 – 0,86 (a=СНСI /
2SiRNHC ).
Анализируя полученные результаты (табл. 2.), приходим к выводу, что в течение
первых суток происходят процессы протонирования и гомосопряжения, а рассчитанные
параметры этих процессов (lgКпрот и lgКгом) не зависят от того, рассчитаны ли они для
всего интервала кривой титрования или для отдельных ее участков. При этом выбранная
модель (уравнения 11, 6) адекватна эксперименту (рис. 3, а).
Таблица 2. Логарифмы констант равновесия на поверхности аминоксерогеля АПК (2:1)
в солянокислом растворе, рассчитанные с применением модели химических
реакций
Образец АПК (2:1)
a = 0,14¼0,86 a =0,14¼0,5 a =0,5¼0,86
Время
контакта
образца с
раствором,
сутки
lgКпрот. lgКгом lgКпрот. lgКГОм lgКпрот. lgКГом
1
2
3
7
10
14
18
6,04(0,03)*
6,94(0,02)
7,31(0,05)
7,55(0,06)
7,61(0,06)
7,63(0,06)
7,64(0,06)
2,56(0,05)
2,41(0,06)
2,31(0,21)
2,22(0,27)
2,22(0,28)
2,28(0,29)
2,24(0,33)
5,93(0,09)
7,04(0,03)
7,49(0,03)
7,74(0,02)
7,79(0,03)
7,83(0,03)
7,81(0,03)
2,72(0,15)
2,12(0,08)
1,33(0,22)
-
-
-
-
6,04(0,06)
7,03(0,05)
7,52(0,11)
7,77(0,16)
7,84(0,17)
7,86(0,14)
7,85(0,15)
2,54(0,12)
2,64(0,09)
2,93(0,18)
2,94(0,27)
2,99(0,28)
3,00(0,23)
2,96(0,26)
После прогревания
4
7
11
7,74(0,06)
7,75(0,07)
7,71(0,06)
2,39(0,26)
2,34(0,32)
2,28(0,32)
7,98(0,03)
7,95(0,03)
7,88(0,03)
-
-
-
7,94(0,15)
7,97(0,15)
7,91(0,15)
2,98(0,25)
3,02(0,25)
2,92±0,25
* – здесь и в последующих таблицах в скобках указано среднеквадратичное отклонение
результатов расчета.
253
С увеличением времени контакта ксерогеля с солянокислым раствором lgКпрот
возрастает и стабилизируется приблизительно после 7 – 10 суток, а предложенная
модель становится не адекватной эксперименту (рис. 3, б).
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
4
5
6
7
8
степень оттитрованности
pH
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
5
6
7
8
9
степень оттитрованности
pH
а б
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
5
6
7
8
9p
H
степень оттитрованности
1
2
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
3
4
5
6
7
степень оттитрованности
pH
1
2
в г
Рис. 3. Кривые рН-метрического титровання аминоксерогелей АПК (2:1) (а, б, в), АПК
(8:1) (г1) и АПК (12:1) (г2) (точки – эксперимент, линии – рассчитаны согласно
модели химических реакций) после 1-суточного (а) и 7-суточного (б, в, г)
контакта ксерогелей с раствором; кривая в1 рассчитана для a < 0,5; кривая в2 –
для a > 0,5.
Модель становится адекватной эксперименту, если кривую титрования разбить на
два участка (рис. 3, в). При этом значения lgКпрот, рассчитанные по данным как первой
половины кривой титрования, так и второй, практически одинаковы и не отличаются от
значений lgKпрот = 7,73±0,06, рассчитанных по уравнению (7) при a<0,5. Они несколько
выше значений lgКпрот, рассчитанных для всего интервала кривой титрования. В то же
время значения lgКгом существенно различаются в зависимости от того, по данным какой
части кривой титрования они были рассчитаны. В частности, lgКгом, рассчитанный для
участка кривой титрования, соответствующего a = 0,14¼0,5 и рН > 7,5, существенно
уменьшается со временем и после 7-суточного контакта образца с раствором не опреде-
ляется. Похоже, что процессы гомосопряжения поверхностных аминогрупп, которые
имели место вначале при a = 0,14¼0,5 и рН >7,5, со временем не проявляются. В про-
цессе протонирования аминосодержащих ксерогелей, очевидно, существенное влияние
имеют процессы акватации, которые протекают во времени и при прогревании суспен-
зий. В частности, акватация 3-аминопропильных групп может приводить к подавлению
254
процессов гомосопряжения, вплоть до их полного исчезновения, что, собственно, и
наблюдается. В то же время lgКгом для участка кривой титрования, соответствующего
a = 0,5¼0,86 и рН < 7,5, рассчитываются на всех этапах наблюдений. Эти значения
существенно выше, чем значения lgКгом, рассчитанные по данным всей кривой
титрования. Их стабилизация, как и lgКпрот, наблюдается после 7-суточного контакта.
Очевидно, именно потому, что после длительного контакта сорбента с раствором
процесс гомосопряжения имеет место в слабокислой среде и не происходит в
слабощелочной, модель (уравнения 11 и 6) не адекватна эксперименту для всей кривой
титрования.
Модель химических реакций (уравнения 11 и 6) адекватно описывает кислотно-
основное взаимодействие ксерогелей, имеющих невысокое содержание аминогрупп
(рис. 3, г). В табл.3 приведены параметры кислотно-основного равновесия, рассчитанные
согласно модели химических реакций для образцов аминоксерогелей с различным
содержанием функциональных групп. Для образца АПК (2:1) приведены константы,
рассчитанные для участка кривой титрования при степени оттитрованности a= 0,5¼0,86.
Как видно из табл. 3, концентрационные константы протонирования аминогрупп на
поверхности аминокремнеземов возрастают с увеличением концентрации функцио-
нальных групп. Такой эффект объясняется скорее не изменением концентрации амино-
групп на поверхности аминокремнеземов, а изменением основности аминогрупп в ре-
зультате взаимодействия их с силанольными группами поверхности согласно схемам 2-4.
Исходя из соотношения взятых для синтеза ТЭОС и АПТЕС, можно видеть, что с
увеличением содержания аминогрупп будет уменьшаться содержание силанольных
групп на поверхности, а следовательно, и их влияние на природу аминогрупп.
Таблица 3. Логарифмы условных констант кислотно-основного равновесия на поверх-
ности аминоксерогелей с различной концентрацией аминогрупп
Время контакта ксерогелей с раствором, сутки Образец lgK 3 7 10 20 27
lgKпрот 7,50(0,11) 7,75(0,16) 7,81(0,17) 7,83(0,15) АПК (2:1),
15,8 мкмоль/м2 lgKгом 2,93(0,18) 2,94(0,27) 2,99(0,28) 2,96(0,26)
lgKпрот 4,77(0,08) 5,05(0,03) 5,13(0,03) 5,25(0,03) 5,33(0,03) АПК (8:1),
4,2
мкмоль/м2 lgKгом 3,74(0,09) 3,63(0,05) 3,58(0,04) 3,40(0,05) 3,38(0,05)
lgKпрот 4,19(0,15) 4,43(0,08) 4,47(0,06) 4,70(0,06) 4,77(0,06) АПК (12:1),
2,3
мкмоль/м2 lgKгом 3,69(0,16) 3,52(0,09) 3,45(0,08) 3,38)0,07) 3.38(0,07)
Константы гомосопряжения аминогрупп (табл. 3) практически одинаковы для
образцов аминоксерогелей с относительно низкой концентрацией функциональных
групп (4,2 и 2,3 мкмоль/м2). Меньшее значение lgКгом для образца АПК (2:1) обуслов-
лено, возможно, полимерной структурой его функционального слоя. Из табл. 3 также
видно, что значения констант кислотно-основного равновесия зависят от времени
контакта аминокремнезема с раствором. Для образца с высоким содержанием амино-
групп lgKпрот и lgKгом практически стабилизируются после 7-суточного контакта с
раствором. Для образцов с низким содержанием аминогрупп на протяжении всего време-
ни наблюдения (до 27 суток) фиксировалось увеличение lgKпрот и снижение lgKгом.
Рассчитанные нами значения констант протонирования образца АПК (2:1), содержащего
15,8 мкмоль/м2 аминогрупп, согласуются с литературными данными для 3-аминопропил-
255
аэросила с концентрацией аминогрупп 11,89 мкмоль/м2 (lgKпрот= 7,81, lgКгом = 2,97±0,06)
и свидетельствуют о том, что при высоких концентрациях аминогрупп роль силаноль-
ных групп, содержание которых существенно уменьшается, нивелируется и константа
протонирования аминогрупп не зависит от их концентрации.
Выводы
Кислотно-основное равновесие с участием мезопористых кремнеземов, функцио-
нализированных 3-аминопропильными группами, устанавливается в течение 7 – 10 су-
ток. Концентрационная константа протонирования этих ксерогелей увеличивается с
ростом концентрации поверхностных аминогрупп, вследствие уменьшения доли сила-
нольных групп и, следовательно, их влияния на основность аминогрупп. Константа
гомосопряжения 3-аминопропильных групп практически не зависит от их концентрации.
Литература
1. Кислотно-основные свойства кремнеземов, химически модифицированных амино-
группами / Ю.В. Холин, В.Н. Зайцев, С.А. Мерный, Н.Д. Донская, Л.Н. Чистякова //
Укр. хим. журн. – 1993. – Т. 59, № 9. – С. 910 – 917.
2. Walcarius A., Etienne M., Bessiere J. / Rate of access to the binding sites in organically
modified silicates. 1. Amorphous silica gels graphted with amine or thiol groups // Chem.
Mater. – 2002. – V. 14, № 6. – P. 2757 – 2766.
3. Walcarius A., Etienne M., Lebeau B. Rate of access to the binding sites in organically
modified silicates. 2. Ordered mesoporous silicas grafted with amine or thiol groups //
Chem. Mater. – 2003. – V. 15, № 11. – P. 2161 – 2173.
4. Холин Ю.В., Шабаева Ю.В. Влияние фоновых электролитов на протолитические
свойства и комплексообразование с медью аминов, привитых на поверхности крем-
незема // Журн. прикл. химии. – 1998. – Т. 71, вып. 9. – С. 1433 – 1439.
5. Холин Ю.В., Мерный С.А., Зайцев В.Н. / Численный анализ энергетической неодно-
родности комплексообразующих кремнеземов // Журн. физ. химии . – 1996. – Т. 70,
№ 6. – С. 1101 – 1107.
6. Аминокремнеземы c решеточным распределением закрепленных групп / В.Н. Зайцев,
В.В. Скопенко, Ю.В. Холин, Н.Д. Донская, С.А. Мерный // Журн. общ. химии. –
1995. – Т. 65, вып. 4. – С. 529 – 537.
7. Кудрявцев Г.В., Лисичкин Г.В. Кислотно-основные свойства кремнезема, химически
модифицированного γ-аминопропилтриэтоксисиланом // Журн. физ. химии . –
1981. – Т. 55, № 5. – С. 1352 – 1354.
8. Комплексообразование Cu2+ с алифатическими аминами, закрепленными на по-
верхности кремнезема / Ю.В. Холин, В.Н. Зайцев, С.А. Мерный, О.А. Варзацкий //
Журн. неорган. химии. – 1995. – Т. 40, № 8. – С. 1325 – 1330.
9. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии / Под ред.
Г.В. Лисичкина. – М.: Химия, 1986. – 248 с.
10. Холин Ю.В. Количественный физико-химический анализ комплексообразования в
растворах и на поверхности химически модифицированных кремнеземов: содержа-
тельные модели, математические методы и их приложения. – Харьков: Фолио,
2000. – 288 с.
11. Синтез функционализированных полисилоксановых ксерогелей, строение их пове-
рхностного слоя и сорбционные свойства / Ю.Л. Зуб, И.В. Мельник, Н.В. Столярчук,
О.А. Дукарко и др. // Химия, физика и технология поверхности. – К.: Наук. думка,
2006. – Вып. 11-12. – С. 165 - 203.
12. Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и оснований. – М.-Л.: Химия,
1964. – 180 с.
256
ΑCID-BASE PROPERTIES OF
3-AMINOPROPYL-CONTAINING XEROGELS
V.P. Goncharyk, L.I. Kozhara, Yu.L. Zub
Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
General Naumov Str. 17, 03164 Kyiv-164
Acid-base properties of amine group-containing xerogels synthesized by sol-gel tech-
nique have been studied by pH-metric titration. Protonation (lgKprot) and conjugation (lgKcon)
constants of surface 3-aminopropyl groups were calculated using electrostatic model and that
of chemical reaction. An increase has been found in lgKprot with surface amino group con-
centration in xerogels whereas no dependence of lgKcon on their concentration has been
revealed.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-277 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:07:30Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/81/a2af72b2d19b9637f02ab0a5519b5f81.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-2772018-11-27T09:40:34Z Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels Кислотно-основные свойства 3-аминопропилсодержащих ксерогелей Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels Goncharyk, V. P. Kozhara, L. I. Zub, Yu. L. Acid-base properties of amine group-containing xerogels synthesized by sol-gel technique have been studied by pH-metric titration. Protonation (lgKprot) and conjugation (lgKcon) constants of surface 3-aminopropyl groups were calculated using electrostatic model and that of chemical reaction. An increase has been found in lgKprot with surface amino group concentration in xerogels whereas no dependence of lgKcon on their concentration has been revealed. Методом рН-метрического титрования хлористоводородной кислотой исследованы кислотно-основные свойства 3-аминопропилсодержащих мезопористых ксерогелей, полученных золь-гель методом. Показано, что кислотно-основное равновесие устанавливается в течение 7&nbsp;–&nbsp;10 суток. С использованием электростатической модели и модели химических реакций рассчитаны константы протонирования поверхностных аминопропильных групп (lgKпрот) и константы гомосопряжения (lgKгом). Показано, что lgKпрот увеличивается с ростом концентрации поверхностных аминогрупп, что обусловлено снижением концентрации силанольных групп и уменьшением их влияния на основность аминогрупп. lgKгом практически не зависит от концентрации функциональных аминогрупп для образцов с монофункциональным поверхностным слоем. Acid-base properties of amine group-containing xerogels synthesized by sol-gel technique have been studied by pH-metric titration. Protonation (lgKprot) and conjugation (lgKcon) constants of surface 3-aminopropyl groups were calculated using electrostatic model and that of chemical reaction. An increase has been found in lgKprot with surface amino group concentration in xerogels whereas no dependence of lgKcon on their concentration has been revealed. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2008-07-30 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/277 Surface; No. 14 (2008): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 248-256 Поверхность; № 14 (2008): Химия, физика и технология поверхности; 248-256 Поверхня; № 14 (2008): Хімія, фізика та технологія поверхні; 248-256 3154-8091 3154-8083 ru https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/277/275 Авторське право (c) 2008 V.P. Goncharyk, L.I. Kozhara, Yu.L. Zub |
| spellingShingle | Goncharyk, V. P. Kozhara, L. I. Zub, Yu. L. Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| title | Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| title_alt | Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels Кислотно-основные свойства 3-аминопропилсодержащих ксерогелей |
| title_full | Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| title_fullStr | Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| title_full_unstemmed | Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| title_short | Αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| title_sort | αcid-base properties of 3 aminopropyl-containing xerogels |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/277 |
| work_keys_str_mv | AT goncharykvp acidbasepropertiesof3aminopropylcontainingxerogels AT kozharali acidbasepropertiesof3aminopropylcontainingxerogels AT zubyul acidbasepropertiesof3aminopropylcontainingxerogels AT goncharykvp kislotnoosnovnyesvojstva3aminopropilsoderžaŝihkserogelej AT kozharali kislotnoosnovnyesvojstva3aminopropilsoderžaŝihkserogelej AT zubyul kislotnoosnovnyesvojstva3aminopropilsoderžaŝihkserogelej |