О дитизоне
Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы поговорим с вами о дитизоне, некоторых его свойствах и применении.
Итак, дитизон (дифенилтиокарбазон) - это органическое соединение, один из представителей азокрасителей с химической формулой C₁₃H₁₂N₄S. Физически представляет из себя пурпурно-черные либо сине-чёрные кристаллы. В воде не растворим; плохо растворим в этиловом спирте, изопропиловом спирте, ацетоне и гексане; хорошо растворим в дихлорметане, этилацетате, диметилформамиде и хлороформе. При этом раствор дитизона в этиловом и изопропиловом спирте имеет грязно-зелёный цвет; в гексане, этилацетате и диметилформамиде - насыщенно-зелёный; в дихлорметане - зелёный с небольшим синеватым оттенком в высокой концентрации.
В подборке фото ниже представлен внешний вид кристаллов дитизона (первое фото); структурная формула дитизона (второе фото); цвет раствора дитизона в изопропиловом спирте (третье фото); цвет раствора дитизона в дихлорметане (четвёртое фото), а также цвет раствора дитизона в этилацетате (пятое фото).
В науке и технике основное применение дитизон находит в химии - в качестве реагента для экстракционно-фотометрического определения и концентрирования таких металлов как серебро, золото, висмут, медь, железо, ртуть, марганец, молибден и некоторых других.
При этом тип растворителя, а также pH раствора в аналитической химии выбираются исходя из максимального различия цветов самого дитизона в данных условиях и его комплекса (раствор дитизона является индикатором pH), максимальной степени экстракции необходимого дитизоната, а также его устойчивости в данных условиях.
В подборке фото ниже представлены физические свойства некоторых дитизонатов в различных условиях.
А давайте на практике попробуем получить некоторые дитизонаты и сравнить полученные данные со справочными?
1. Для проведения первого опыта необходимо 0.1-0.2г хлорида олова(II) растворить в 80-100 мл воды. Далее раствор необходимо подкислить серной кислотой до pH в диапазоне 3-5. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный красно-розовый цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната олова. При этом дитизонат олова нестоек и достаточно быстро распадается - раствор обесцвечивается.
Вживую это выглядит вот так:
Интересно, однако… Может быть дитизонат олова будет устойчив в органическом растворителе?
2. Для проведения второго опыта необходимо 0.1-0.2г хлорида олова(II) растворить в 80-100 мл ацетона. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный красно-розовый цвет. При этом дитизонат олова нестоек и достаточно быстро распадается - раствор обесцвечивается.
Вживую это выглядит вот так:
Таким образом и в среде ацетона образующийся дитизонат олова нестоек, хотя его цвет в общем и целом соответствует справочным данным. Из-за нестойкости данного дитизоната он не имеет практического значения в аналитической химии. Впрочем, подобным же образом ведут себя и некоторые другие органические комплексы олова…
Ну что же, попробуем тогда провести опыт с другими солями металлов...
3. Для проведения третьего опыта необходимо 0.1-0.2г хлорида цинка(II) растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный пурпурно-красный цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната цинка.
Вживую это выглядит вот так:
4. Для проведения четвёртого опыта необходимо 0.1-0.2г нитрата свинца(II) растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный карминово-красный цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната свинца. Дитизонат свинца образуется в нейтральной либо слабощелочной среде.
Вживую это выглядит вот так:
5. Для проведения пятого опыта необходимо 0.1-0.2г нитрата кадмия растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный оранжево-красный цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната кадмия. Дитизонат кадмия образуется в нейтральной либо слабощелочной среде.
Вживую это выглядит вот так:
6. Для проведения шестого опыта необходимо 0.1-0.2г нитрата висмута(III) растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный красно-оранжевый цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната висмута. Дитизонат висмута образуется при pH раствора в интервале от 3 до 10.
Вживую это выглядит вот так:
7. Для проведения седьмого опыта необходимо 0.1-0.2г сульфата магния растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный оранжево-коричневатый цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната магния. Дитизонат магния образуется в нейтральной среде.
Вживую это выглядит вот так:
8. Для проведения опыта необходимо 0.1-0.2г хлорида марганца(II) растворить в 80-100 мл воды и довести pH раствора добавлением гидроксида натрия до 10 (дитизонат марганца образуется в узком диапазоне pH около 10). Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в фиолетовый цвет с красноватым оттенком. Появление фиолетового цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната марганца. Дитизонат марганца неустойчив и быстро разлагается.
Вживую это выглядит вот так:
По приведённым видео хорошо видно, что дитизонаты многих металлов имеют оранжево-красный оттенок и достаточно сильно похожи между собой визуально. В связи с этим некоторые из них реально можно отличить только по условиям проведения эксперимента, а также при фотометрировании и сравнении полученных спектров.
Но бывают ли дитизонаты других оттенков? - оказывается да. Покажем это на наглядных опытах.
9. Для проведения девятого опыта необходимо 0.1-0.2г нитрата алюминия растворить в 80-100 мл воды. Далее раствор необходимо подкислить до слабокислой среды 70% раствором уксусной кислоты. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный васильково-коричневый цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната алюминия. Дитизонат алюминия образуется в слабокислой среде.
Вживую это выглядит вот так:
10. Для проведения десятого опыта необходимо 0.1-0.2г сульфата никеля(II) растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный коричнево-фиолетовый цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната никеля.
Вживую это выглядит вот так:
11. Для проведения последнего опыта необходимо 0.1-0.2г хлорида меди(II) растворить в 80-100 мл воды и подкислить до pH в диапазоне 3-4. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в практически чёрный цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната меди.
Вживую это выглядит вот так:
По приведённым видео хорошо видно, что в воде дитизонаты в основном не растворимы. Соответственно при проведении опытов необходимо больше обращать внимание не на фоновый цвет раствора, а на цвет образующегося хлопьевидного осадка. Наиболее чётко его видно в верхней части химического стакана при перемешивании раствора. Причём сам по себе дитизон в воде также не растворим, но ограниченно растворим в водно-ацетоновой смеси. Поэтому при добавлении в воду ацетонового раствора дитизона он не будет выпадать в подобный осадок (при достаточной концентрации ацетона).
Если сравнить цвет полученных дитизонатов со справочными данными, то в целом он совпадает практически везде. Отклонение цвета скорее всего связано с примесями в использованных для опыта реактивах.
В завершении статьи следует заметить, что в растворах дитизонаты и его комплексы, содержащие помимо дитизона 2,2-дипиридил; 1,10-фенантролин и некоторые другие лиганды, проявляют фотохромизм. Так, например, оранжевые растворы дитизоната ртути в бензоле при облучении переходят в голубые. При этом обратное восстановление происходит примерно за 30-90 секунд. Но об этом мы как-нибудь поговорим отдельно.
Вот такое интересное соединение дитизон!
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!