离子对识别范文

离子对识别范文（精选4篇）

离子对识别 第1篇

最近,取代聚乙炔衍生物因其具有电和光致发光特性,气体渗透性,能形成螺旋结构等性能,引起了人们极大的关注［20 － 22］。唐本忠等合成了一系列功能性聚苯乙炔,该类聚苯乙炔发射不同颜色的荧光,并且可以通过离子调节其光致发光效率［23］。Kachuchi等合成了侧链含脲和氨基酸的螺旋聚苯乙炔,研究发现加入阴离子时,聚苯乙炔的螺旋结构发生变化,并且显示出比色响应［24 － 25］。

本文中,我们设计合成了1 - ( 4 - 乙炔苯基) - 3 - ( 4 - 硝基苯) 硫脲,以铑配合物作催化剂,聚合得到含硫脲聚苯乙炔poly( 1) ( 图1) ,考察其阴离子识别性能。

1 实验部分

1. 1仪器与试剂

( 1) 仪器: DMX 400 - MHz型核磁共振仪,美国布鲁克公司; UV - 2450 型紫外- 可见吸收光谱仪( 1 cm石英液池) ,日本岛津公司; FTIR - 8100 型红外光谱仪( KBr压片) ,日本岛津公司; Vario EL III元素分析仪,德国Elementar公司; Yanaco型熔点仪,P230 凝胶渗透色谱仪。

( 2) 试剂: [( nbd) Rh Cl]2、4 - 硝基苯基异硫氰酸酯、四正丁基硫酸氢铵( TBAHSO4) 、四正丁基醋酸铵( TBAA) 和四正丁基硝酸铵( TBAN) ,均为分析纯,百灵威科技有限公司; 四正丁基氟化铵( TBAF) 、四正丁基氯化铵( TBACl) 和四正丁基溴化铵( TBABr) ,均为分析纯,阿达玛斯试剂有限公司; 4 - 乙炔基苯胺( 分析纯) ,TCI有限公司; 以上试剂均未经进一步纯化而直接使用。

1. 2合成

( 1) 单体合成: 在100 m L干燥烧瓶中加入乙炔基苯胺( 1. 76 g,15 mmol) 和30 m L CH2Cl2,再加入4 - 硝基苯基异硫氰酸酯( 2. 7 g,15 mmol) ,室温下搅拌12 h。反应后的溶液依次用1 M盐酸、饱和Na HCO3水溶液和饱和Na Cl水溶液洗涤3 次,有机层在无水Mg SO4中干燥,然后旋蒸除去溶剂,残余物用正己烷与乙酸乙酯( 4∶1,V/V) 的混合物作洗脱剂,经硅胶柱层析分离纯化,重结晶得到黄色固体,收率76% ,熔点112 ~113. 5 ℃ 。

1H NMR ( 400 MHz,DMSO - d6) : δ 10. 41 ~ 10. 49 ( d,2H,NH) ,8. 21 ( s,2H,Ar) ,7. 85 ( s,2H,Ar) ,7. 49 ~ 7. 56 ( d,4H,Ar) ,4. 84 ( s,CH) ;13C NMR ( 100 MHz,DMSO - d6) : δ80. 2,83. 3,117. 4,121. 7,123. 1,124. 3,132. 2,139. 4,141. 7,154. 6,178. 2; IR ( cm－ 1,KBr) : 3 263,3 014,2 362,2 106,1 588,1 525,1 409,1 334,1 251,1 179,1 013,930,843,735,698; Anal. Calcd for C15H11N3O4S: C,60. 59; H,3. 73; N,14. 13;S,10. 78; Found: C,60. 42; H,3. 70; N,13. 91; S,10. 45。

( 2) 聚合: 聚合反应在带有三通阀的Schlenk瓶中,氮气保护下进行,[Rh( nbd) Cl]2催化聚合1 的反应步骤如下:

在20 m L Schlenk瓶中加入1 ( 59. 4 mg,2 mmol) ,通过侧臂抽真空,充氮气三次,注入1 m L现蒸的THF。在另外的瓶中将催化剂[Rh( nbd) Cl]2( 0. 004 mmol) 溶于1 m L THF,加入1 滴Et3N,再转移到单体溶液中,溶液在30 ℃ 反应12 h。反应后的溶液用2 m L THF稀释,然后倒入大量的乙醚中沉淀,过滤,沉淀物在室温下真空干燥到恒重,得聚合产物,收率47% 。

1. 3聚合物的光谱数据

1H NMR ( 400 MHz,DMSO - d6) : δ 6. 07 ( s,1,CH) ,7. 46 ~8. 23 ( m,8,Ar) ,10. 06 ( s,1,NH) ,10. 47 ( s,1,NH) ; IR( cm－ 1,KBr) : 3 297,3 035,2 358,1 642,1 539,1 507,1 391,1 330,1 251,1 108,837,731,597。

1. 4 紫外- 可见吸收检测

所有的紫外可见吸收检测都在干燥的溶剂中进行,典型的实验步骤如下: 依据单体单元计算,所有poly( 1) 的浓度为100 M分别在10 m L容量瓶中制备poly( 1) ( 10 mg/10 m L) 和正四丁基氟化铵( TBAF,1. 0 m M) 的DMF溶液。取0. 3 m L poly( 1)和0. 1 m L TBAF的DMF溶液,加入10 m L容量瓶,用干燥的DMF稀释, 配成样品溶液, 此时[poly ( 1 ) 单体单元]与[TBAF]/[poly( 1) 单体单元] 分别为100 μM和10,在25 ℃ 下1 cm石英池中检测样品溶液的紫外- 可见吸收光谱。

1. 5 吸收滴定和Hill曲线

聚合物与其它阴离子的样品溶液依据上述方法配制,通过紫外- 可见吸收检测确定其变化。以适宜波长处的吸光度对[阴离子]/[ poly( 1) 单体单元] 比率作图,得到滴定曲线。Hill方程: log[Y / ( 1 - Y) ]= nlog[阴离子]+ nlog Ka,进一步分析结合常数; 此处,Y,Ka和n分别代表主体的部分结合度,表观结合常数和Hill系数。Y值的计算如下: Y = ΔAobs/ ΔAmax=( Aobs- A0) /( Amax- A0) ,其中A0,Aobs和Amax分别表示聚合物本身的吸光度,阴离子存在时的吸光度和在所选波长下的最大吸光度。Ka和n值由Hill曲线的斜率和截距确定,此时计算的Ka即是poly( 1) 中硫脲单元的一个表观结合常数。

1. 6 Job's曲线

poly( 1) 与TBAB的DMF溶液混合,配成0 ~ 1 之间不同摩尔比的样品溶液,poly( 1) 与C6H5CO2－的总浓度保持在200 μM不变,检测其紫外- 可见光谱。按如下公式标准化380 nm处的紫外吸收: ΔA380= Aobs- χA0,此处A0表示poly( 1) 的DMF溶液在200 μM ( χ = 1) 处的紫外吸引。Job's曲线通过 ΔA380对 χ 作图得到。

2 阴离子识别特性

为了考察poly( 1) 的阴离子识别能力,一系列正四丁基铵( TBA) 盐加入到poly( 1) 的DMF溶液中。如图2( a) 所示,poly( 1) 溶液显淡黄色,加入CH3CO2－,C6H5CO2－和F－后,溶液颜色变为橙红色; 而加入Cl－、Br－、NO3－和HSO4－后,溶液颜色基本不变。为了近一步了解poly( 1) 的阴离子识别作用,我们检测了添加不同阴离子后poly( 1) 的紫外- 可见光谱( 图2( b) ) 。加入CH3CO2－,C6H5CO2－和F－后,紫外- 可见光谱红移,而加入Cl－、Br－、NO3－和HSO4－后,峰型几乎不变; 这说明poly( 1) 对CH3CO2－,C6H5CO2－和F－显示出明显的识别作用。

为进一步阐明聚合物与阴离子相互作用的本质,我们进行了1H NMR滴定实验( 图3) 。加入CH3CO2－后,硫脲上质子峰明显地向低场移动,表明其与CH3CO2－之间形成了氢键。硫脲与阴离子之间形成超分子配合物,通过氢键作用引发poly( 1)的比色响应,导致溶液颜色变化。

由poly ( 1) 与C6H5CO2－的Job曲线( 图4) 可看出,ΔA380最大值对应的氟离子摩尔分数为0. 6,说明poly ( 1 ) 与C6H5CO2－形成3∶2 的稳定配合物。

阴离子的正四丁基铵盐( TBA) 标准液加入poly( 1) 的DMF溶液中,由紫外滴定光谱确定poly( 1) 的结合能力。如图5( a)所示,随着C6H5CO2－浓度的增加,吸收峰红移至380 nm,345 nm处吸收峰减弱,溶液颜色也由淡黄色变为橙红色。在357 nm处存在一个等吸光度点,这可能是电荷从硫脲- NH供体转移到生色团- NO2受体时,电子激发产生。结合阴离子后激发态更稳定,导致吸收光谱红移,溶液颜色变化。

由Hill方程分析poly( 1) 的结合过程,确定结合常数。此配合物体系中的Hill系数( n) 为1. 92,表观结合常数( Ka) 高达2. 75 × 104M－ 1( 图5( b) 中插图) ,这说明poly( 1) 对C6H5CO2－有超强的结合能力。 - NO2吸电子基赋予了硫脲单元更强的氢键结合力,提高poly( 1) 的阴离子亲和力［26］。我们同样测定了单体1 与C6H5CO2－的紫外滴定光谱,计算Hill方程,确定其结合能力。单体1 的表观结合常数( Ka) 仅为1. 68 × 103M－ 1,远低于poly( 1) 。由此可以看出,聚苯乙炔骨架对poly( 1) 的阴离子结合能力非常重要。部分单元上的硫脲与C6H5CO2－结合后改变了聚合物主链的构型,促使poly( 1) 更容易与C6H5CO2－结合。

我们检测了poly( 1) 与其它阴离子的紫外滴定光谱( 图6) ,并运用希尔方程计算了各阴离子的希尔系数和表观络合常数,结果见表1。由表1 可知,poly ( 1) 对阴离子的结合能力:。其中,poly( 1) 和C6H5CO2－,CH3CO2－,F－表观结合常数( Ka) 分别高达2. 69 × 104M－ 1,2. 51 × 104M－ 1,2. 75 × 104M－ 1,远远大于Cl－, HSO4－, Br－和NO2－; 说明poly ( 1 ) 更易结合C6H5CO2－,CH3CO2－和F－。

a由Hill分析和紫外-可见吸收滴定实验确定。

在阴离子识别化学中,阴离子碱度是结合点主- 客相互作用的关键因素［27］。为进一步阐释poly( 1) 对阴离子的选择性,以表观络合常数( Ka) 对阴离子的碱性( p Ka值,相对其共轭酸) 作散点图,如图7。由图7 可见,碱性高的阴离子其表观结合常数较高,说明阴离子的选择性识别由其碱性决定。

3 结论

设计合成了含硫脲的聚苯乙炔poly( 1) 。通过一系列阴离子的正四丁基铵盐来评价其阴离子识别性能。加入CH3CO2－,C6H5CO2－和F－后,poly ( 1) 的DMF溶液颜色由黄色变成橙黄色; 而加入Cl－,HSO4－,Br－和NO3－后,溶液颜色不变,说明poly( 1) 具有阴离子识别能力。1H NMR滴定结果表明,硫脲- 阴离子之间由氢键作用,引发poly( 1) 的比色响应。采用紫外吸收滴定光谱和Hill曲线分析考察聚合物对阴离子的结合能力。poly( 1) 对阴离子的结合能力:。poly( 1) 的阴离子选择性与阴离子的碱性相关。

摘要：设计合成1-(4-乙炔苯基)-3-(4-硝基苯)硫脲,聚合得到含硫脲聚苯乙炔poly(1)。通过一系列阴离子的正四丁基铵盐评价其阴离子识别性能。加入CH3CO-2,C6H5CO-2和F-后,poly(1)的DMF溶液颜色由黄色变成橙红色;而加入Cl-,HSO-4,Br-和NO-3后,溶液颜色不变,结果表明poly(1)显示阴离子识别能力。1H NMR滴定表明硫脲和阴离子的氢键引发poly(1)的比色响应。poly(1)对阴离子的结合能力大小顺序排列为:C6H5COO-≈CH3COO-≈F-Cl-≈HSO-4≈Br-≈NO-3,其阴离子选择性与阴离子的碱性相关。

离子对识别 第2篇

基于杯[6]芳烃的选择性识别氟离子和丙二酸的荧光传感器

以杯[6]芳烃为平台,通过在上沿用氨基吡啶桥连的.方法固定构象,并以氨基吡啶基团为识别位点和荧光基团,合成了一类能识别F和丙二酸的新型荧光化学传感器.当氟离子与胺成氢键时,由于光诱导电子转移效应(PET),荧光强度淬灭;但往这个配合物滴加丙二酸时,荧光强度得到迅速恢复,由此,传感器体现了一个on/off的分子开关性质.

作 者：王润和 刘军民 麦健航 廖世军  作者单位：华南理工大学化学科学学院,广州,510640 刊 名：有机化学  ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 年，卷(期)：2008 28(7) 分类号： 关键词：杯芳烃   化学传感器   选择性识别   氟离子   丙二酸  

对高中化学离子共存问题的探讨 第3篇

【关键词】高中化学 化学离子 共存

一、化学离子不能大量共存的条件

1.水解、络合反应导致离子不能共存

（1）离子发生水解反应，是不能大量共存的。水解反应会导致溶液显酸性的阳离子和溶液显碱性的阴离子反应更加剧烈，两种离子在溶液中水解作用导致大量消耗，因此无法大量共存。

（2）离子发生络合反应导致离子不能共存。络合反应是指分子或者离子与金属离子结合，形成很稳定的新的离子的过程。而络离子是由一种离子跟一种或多种分子，或由两种或多种不同离子所形成的一类复杂离子或分子。例如，Fe3+、Fe2+与SCN-就无法大量共存，由于Fe2+与SCN-通过产生络合反应最后结合在一起，从而导致两种离子在溶液中造成一定的消耗，无法大量共存。

2.由于复分解反应导致离子不能共存

（1）生成弱电解质。例如H+与OH-发生反应生成H2O、H+与CH3COO-发生反应生成CH3COOH，这类物质都属于弱点解质，从而降低溶液中离子的浓度而使离子不能大量共存。相似的如H+与ClO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、AlO2-、SiO32-、F-、CN-等，OH-与NH4+，OH-与一些酸式弱酸根如HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-不能大量共存。

（2）产生气体。离子之间发生复分解反应，产生挥发气体，从而导致了这类离子不能共存。例如，弱酸性的酸根离子HS-、HCO3-、CO32-、HSO3-、S2-、SO32-与氢离子不能大量共存，会产生H2、CO2、SO2等挥发性气体

（3）生成沉淀。由于离子之间发生复分解反应而产生沉淀，从而降低溶液中离子的浓度，也是离子不能共存的原因之一。例如，在碱性溶液中，OH-容易与Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Al3+、Ag+等金属阳离子发生反应，生产沉淀而不能大量共存；Fe2+与S2-、Ca2+与PO43-、Pb2+与Cl-、Ag+与Cl-因产生沉淀而不能大量共存。Mg2+、Ca2+、Ba2+、Ag+等金属阳离子能与CO32-、SO42-这类离子发生反应产生沉淀。

（4）一些在特殊条件下才能存在，容易水解反应的离子，当特殊条件发生改变时，或者存在另一种离子能与之发生双水解反应时，离子是不能大量共存的。例如，Fe3+、Al3+等在中性或者碱性溶液中易发生水解反应生产沉淀。因此，这类离子必须在酸性溶液中才能大量存在，而AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在。若溶液中出现AlO2-、Al3+，则会发生双水解反应，生成Al（OH）3沉淀，而不能大量共存。

3.由于氧化还原反应导致离子不能共存

（1）强还原性的离子和强氧化性的离子不能大量共存。如Fe3+不能与HS-、S2-、Cl-、SO32-大量共存。

（2）在酸性或碱性条件下，由于氧化还原反应的发生而导致离子不能大量共存。例如碱性条件下，SO32-和S2-可以共存，但在酸性条件下则由于发生氧化还原反应，生成水和沉淀而不能共存；NO3-、MnO4-与Fe2+、S2-、HS-、HSO3-、SO32-等不能大量共存。

二、判断离子共存解题的方法和常见考题

1.判断离子共存解题的方法

判断在同一溶液中离子是否能够共存，就是要清楚离子之间能够发生反应。对此，对题目给出的前提条件一定要理解清楚：

①要弄清题目是肯定句还是否定句的问法，如：“能大量共存”和“无法大量共存”是两个相反的条件。

②对题目的限定条件需要了解清楚，对溶液的颜色进行限定，如：像出现Cu2-（蓝色）、Fe2+（浅绿色）这些离子就需要排除，另外，还要注意颜色限定时“无色”与“透明”的区别。另外，还有对溶液酸碱性的限定，在溶液为强碱性（或PH=1）中，应考虑到H+的作用，弱酸性离子和OH-都无法大量共存。

2.近些年来，高考化学考题当中，离子共存问题一直都是常见的热门考题，尽管考查知识点的方式一直有在变化，考题大多都是以选择题的方式给出。能够掌握离子共存的基本规律，是能正确解题的关键，以下对理念离子共存问题考题进行分析和探讨。

例：下列各组离子一定能大量共存的是：

A.在含大量Fe3+的溶液中：NH4+、Na+、Cl-、SCN-

B.在pH=1的溶液中：K+、Fe2+、Cl-、NO3-

C.在强碱溶液中：Na+、K+、AlO2-、CO32-

碱渣对铜(Ⅱ)离子吸附特征的研究 第4篇

碱渣对铜(Ⅱ)离子吸附特征的研究

研究了铜在碱渣表面的吸附特征.结果表明,碱渣总吸附量随体系温度的升高而降低;随体系pH值的升高而增加;随吸附质初始浓度的增加而增大.在pH《5.01时其等温吸附能较好地符合Freudlich等温吸附规律,而在pH》5.01时,能较好地符合Langmuir等温吸附规律,吸附热随pH值的增大而升高.当pH≤4.54时,碱渣的吸附力以偶极间力和氢键力的`作用为主,而当pH》4.54时,以化学键力为主.碱渣的动力学方程亦随pH值的改变而改变,在pH=4.54时,碱渣对Cu2+的吸附动力学方程以一级动力学方程拟合效果最优;当pH为4.91和6.01时,以Langmuir方程的拟合效果最优.

作 者：曹煊 金春姬 刘兴超 彭刚 CAO Xuan JIN Chun-ji LIU Xing-chao PENG Gang  作者单位：海洋环境与生态教育部重点实验室,中国海洋大学环境科学与工程学院,青岛,266003 刊 名：环境化学  ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL CHEMISTRY 年，卷(期)：2006 25(4) 分类号：X13 关键词：碱渣   铜   吸附   吸附动力学   热力学