Введение
Исследованию комплексообразования междувольфраматом натрия и D-(+)-виннойкислотой было посвящено достаточное число работ,в которых авторы едины в том, что образуемое в растворе комплексное соединение с соотношением компонентов 1:1 диссоциируетна комплексный анион и ионы металла [3; 5-8]. Однако результаты этих исследований несколько противоречивы относительно состава анионного комплекса и зависимости величины заряда его от 
раствора.Так, например, в работе [5] методами кондуктометрии, потенциометрии и поляриметрии установлено, что в зависимости от раствора существуют следующие анионы
, 
, 
. При 
имеет место распад анионного комплекса на вольфрамат и тартратионы.В работе же [3] дается вывод, что в области 
в растворе доминирует комплексный анион 
, а при 
в растворе преобладает комплекс состава 
. На основании криоскопических измерений [8] было установлено, что в водных растворах вольфрамата натрия и винной кислоты образуется комплексное соединение с соотношением компонентов 1:1, диссоциирующее на анион с зарядом -2. Кроме того, только две работы [6-7] посвящены исследованию этой системы методами поляриметрии, к тому же в этих работах отсутствуют данные по зависимости величины вращения плоскости поляризации растворовD-(+)-винной кислоты и вольфрамата натрия от состава и об удельном вращении образуемого в системе тартратовольфраматного комплекса. Следует отметить, что в работе [7] приведены удельные вращения растворов вольфрамата натрия и винной кислоты, однако они вычислены относительно концентрации винной кислоты, а не образуемого в растворе комплекса.
Полагаем, что продолжение работ по изучению водных растворов вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты различными методами физико-химического анализа вполне обоснованно.
Экспериментальная часть
В случае поляриметрических и -метрических измерений готовили растворы одинаковых молярностей
вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты, которые в дальнейшем смешивали в определенных соотношениях в широком интервале состава. Для приготовления растворов были использованы бидистиллированная вода, вольфрамат натрия и D-(+)-винная кислота марки «ч.д.а.», дополнительно очищенные перекристаллизацией из водных растворов. Растворы готовили в мерных колбах на 50 мл, объемы которых были предварительно определены с точностью до ±0,01 мл при температуре 293,15±0,02К. Измерения величины угла вращения плоскости поляризации изомолярных растворов 
определяли на поляриметре СМ-2 с точностью ±0,020, а измерения растворов проводили на высокоомном потенциометре рН-673М, с точностью ±0,02 ед. рН. В случае криоскопических измерений готовили растворы отдельных компонентов одинаковых моляльностей 
в мерных колбах объемом около 100 мл, объемы которых также были предварительно определены с точностью ±0,02 мл при температуре 293,15±0,02К. Изомоляльные растворы компонентов в широком интервале состава готовили в специальных пробирках для криоскопических измерений. Криоскопические измерения проводили на приборе Бекмана с точностью измерения температуры ±0,002К.
Результаты исследования и их обсуждение
Методами поляриметрии, криоскопии и -метрии в широком интервале состава нами были изучены изомолярные (в случае криоскопии - изомоляльные ) серии (0,1, 0,3, 0,5 и 0,7 моль/л) квазибинарной системы вольфрамат натрия - D-(+)-винная кислота. На рис.1 представлена оптическая активность изомолярных растворов 
.
Рис.1. Оптическая активность изомолярных растворов 
(кривая 1), 
(кривая 2)
Как видно из рис.1, наблюдается значительное положительное отклонение опытных величин угла вращения плоскости поляризации растворов 
(кривая 2) от значений, рассчитанных в предположении отсутствия взаимодействия между компонентами 
(кривая 1), которые были вычислены с помощью соотношения зависимости величины вращения водных растворов от концентрации D-(+)-винной кислоты [1]:
, (1)
где 
- число граммов оптически активной винной кислоты в 100 мл раствора.
На кривой зависимости величины угла вращения изомолярных растворов 
(кривая 2, рис.1) и кривой отклонения опытных величин угла вращения от расчетных 
(кривая 2, рис.2, 
) наблюдается четко выраженный максимум при соотношении компонентов 1:1. Диаграммы оптической активности других изомолярных серий аналогичны диаграмме, представленной на рис.1 для изомолярных растворов вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты
. Таким образом, характер кривых и (рис.2) для различных изомолярных серий вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты не зависит от концентрации компонентов в растворе, что находится в согласии с результатами работы [4] для изомолярной серии с концентрацией 
(кривая 5, рис.2).
Рис.2. Отклонения величины вращения изомолярных растворов отрасчетных
в квазибинарной системе
(растворитель-вода, Т=293,15К)
(кривая 1),
(кривая 2), 
(кривая 3),
(кривая 4), 
(кривая 5)
Максимальные значения относительного отклонения величин угла вращения раствороввольфрамата натрия и D-(+)-винная кислоты с соотношением компонентов 1:1 
для различных изомолярных растворов близки друг к другу 
.
Рис.3. Криоскопическая диаграмма изомоляльных растворов вольфрамата натрия и
D-(+)-винной кислоты 
На рис.3 представлена криоскопическая диаграмма изомоляльных растворов вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты . Как видно из рис.3, наблюдается значительное уменьшение понижения температуры замерзания этих растворов (кривая 2) по сравнению со значениями, рассчитанными в предположении отсутствия взаимодействия между компонентами, но с учетом тех изменений, которые претерпевают каждый компонент в отдельности в водном растворе (кривая 1).Понижения температуры замерзания изомолярных растворов в предположении отсутствия взаимодействия между компонентами
рассчитывались с помощью следующих соотношений [1]:
, (2)
где 
дается уравнением зависимости понижения температуры замерзания водных растворов от концентрации вольфрамата натрия 
.
(3)
и 
соответствующим уравнением для водных растворов D-(+)-винной кислоты 
(4)
Максимум отклонения опытных данных по понижению температуры замерзания этих изомоляльных растворов от значений, рассчитанных в предположении отсутствия взаимодействия между компонентами (зависимость 
кривая 3, рис.3), также приходится на соотношение компонентов 1:1. Как и в случае оптической активности, криоскопические диаграммы других изомоляльных серий аналогичны диаграмме, представленной на рис.3.
Рис.4.Отклонения опытных значений понижения температуры замерзания растворов от расчетных для изомоляльных растворов (растворитель-вода)
(кривая 1), 
(кривая 2),
(кривая 3) и
(кривая 4)
Характер кривых 
и 
(рис.4) не меняется с концентрацией компонентов в растворе и указывает на то, что взаимодействие между компонентами идет до конца. Некоторая асимметрия кривых и должна быть связана с иррациональностью системы. Значительные уменьшения понижения температуры замерзания изомоляльных растворов должны быть связаны с уменьшением числа частиц в растворе за счет реакции присоединения
III III
Учитывая, что реакция практически идет до конца, можно рассчитать удельное вращение образуемого продукта присоединения, которое в отличие от удельного вращения D-(+)-винной кислоты в растворах слабо зависит от концентрации и может быть принято равным 99,8.
Не затрагивая здесь вопроса о зависимости заряда анионного комплекса от среды, отметим, что расчеты на основании полученных криоскопических данных позволяют с уверенностью сказать, что продукт присоединения III не диссоциирует на комплексный аниони ионы 
. Зависимость понижения температуры замерзания водных растворов от концентрации продукта (III) дается следующим соотношением:
, (5)
где 
- моляльность продукта присоединения. При 
соотношение (5) переходит в известное уравнение криоскопии для водных растворов 
, что свойственно для растворов неэлектролитов или соединений с очень слабой электролитической диссоциацией.
Если принять, что продукт присоединения диссоциирует на комплексный анион 
и ионы , что противоречит результатам криоскопии, то изомолярные растворы вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты при соотношении компонентов 1:1 
должны были бы иметь или щелочную реакцию, или же близкую к нейтральной.Изучение изомолярных растворов вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты показало, что образование растворов сопровождается уменьшением концентрации ионов водорода по сравнению со значениями, рассчитанными в предположении отсутствия взаимодействия между компонентами, и для изомолярных растворов с соотношением компонентов 1:1 изменяется в интервале 3,3-4,0. Концентрация ионов водорода в указанных растворах в предположении отсутствия взаимодействия между компонентами будет определяться содержанием D-(+)-винной кислоты и дается следующим соотношением:
,(6)
где 
- молярность D-(+)-винной кислоты в растворе (моль/л).
Максимум отклонения концентрации ионов водорода от расчетных значений (кривые 
,(рис.5) также приходится на соотношение компонентов 1:1.
Рис.5.Отклонения концентрации водородных ионов изомолярных растворов от
расчетных значений в квазибинарной системе
Кривые 
для 0,1М (кривая 1), 0,3М (кривая 2), 0,5М (кривая 3), 0,7М (кривая 4) и
1М (кривая 5) изомолярных растворов.
Изучена зависимость водных растворов от концентрации продукта присоединения III, которая хорошо описывается уравнением
,(7)
где - молярность продукта присоединения III в растворе (моль/л).
Полученные результаты указывают на то, что продукт присоединения является слабой кислотой, оценка константы диссоциации которой дает значение
.
Образуемый продукт присоединения III устойчив в водных растворах и в присутствии сильной кислоты 
. Как было показано в работе [2], продукт присоединения распадается на вольфрамат натрия и тартрат натрия по мере добавления в систему щелочи 
.
Таким образом, на основании полученных данных показано, что в водных растворах вольфрамата натрия и D-(+)-винной кислоты имеет место образование оптически активного продукта присоединения с соотношением компонентов 1:1, удельным вращением 
являющегося очень слабой кислотой с константой диссоциации , для которого также установлено уравнение зависимости понижения температуры замерзания водных растворов от концентрации его в растворе.
Рецензенты:
Масимов Э.А., д.ф-м.н., профессор, заведующий кафедрой «Строение вещества» физического факультета Бакинского государственного университета, г.Баку.
Бабанлы М.Б., д.х.н., профессор кафедры общей и неорганической химии химического факультета Бакинского государственного университета, г.Баку.
Библиографическая ссылка
Мусаева Н.Д., Шахвердиев Я.Х., Ахмедов Э.И., Искендерова К.А., Мустафаева А.Л., Нагиева Э.Х. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЛЬФРАМАТА НАТРИЯ И D-(+)-ВИННОЙ КИСЛОТЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ. // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 4. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=9764 (дата обращения: 19.04.2024).