Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Фоменко, Ф. Н. Бурение скважин электробуром-1

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
20.8 Mб
Скачать

Окислительно-восстанови­ тельная система

л) [N i(grn a ) ] 0 [комплекс]-

-> [комплекс]2-

{F e (N O )[S 2C 2(C F 3) 2]2}-

-> комплексыкомплекс}3- комплекс}0

[F e (N O ) (C 6C14S2) 2]- -> комплекс]2“ -> комплекс]0

[F e (N O ) (M eC 6H 3S2) 2]-

-> комплекс]2- -> комплекс]0

[F e (N O ) (S 2C 2Ph 2) 2l-

комплекс]2-

-> комплекс] 0 комплекс]+

(F e (N O ) [S 2C 2(C N )2]2} 2- -> {комплекс}

 

Продолж ение

табл. 11

 

 

 

 

В

|

 

 

 

(отн.£0'

Литература

Растворитель

Электрод

электрода сравнения),

и фоновый электролит

сравнения

 

 

 

Диметилсульфоксид,

Водный

Н КЭ

-0 ,3 0

100

0,05М w-Pr4N C 10 4

 

 

-1 ,0 5

100

С Н 2С12,

Водный

КЭ

-0 ,0 7

101

0,1М E t4NC 104

(O .lM L iC l)

-0 ,3 6

101

 

 

 

+0,84

101

С Н 2С12,

Водный

КЭ

-0 ,2 4

101

0,1М E t4N C 10 4

(O .lM L iC l)

+0,74

101

C H 2C I2,

Водный

КЭ

-0 ,6 4

101

0,1М Et4N C 10 4

(O .lM L iC l)

+0,27

101

С Н 2С12,

Водный

КЭ

-0 ,8 3

101

0,1М Et4N C 10 4

(O .lM L iC l)

-

0,02

101

 

 

 

+0,71

101

СНгСіг,

Водный

КЭ

+0,03

101

0,1М Et4N C 10 4

(O .lM L iC l)

 

 

 

а л) Данные опубликованы для подобных соединений следующих элементов: а) Со, Pt, Cu и Pd [195]; б) Pt и Pd [203]; ") Сг и W [196]; r) V [196]; д) Ni [198]; e) Ni, Pt, Co,

Fe и Au [199]; ж) Ni и Cu [200]; 3) Pt и Co [99]; ”) Fe [202]; K) Cu, Zn и Cd [100]; л) Zn и Cd [100].

Единичная стрелка (->) означает, что полярографические и вольтамперометрическиѳ данные получены только с растворами веществ, стоящих перед стрелкой. Двойная стрелка (-<—>-) означает, что полярографическое и вольтамперометрическое поведение окисленной и восстановленной форм изучено отдельно. Et— этил, Рг—-пропил, Ви— бутил.

Ключ к формулам в табл. 11

 

Г / ph\

s

-i0

 

 

[M (S 2C 2Ph 2)„]°

 

 

 

 

 

 

p A

VS

/

 

 

'NC.

s

- I Л —

 

 

 

\

 

{M [S 2C 2(C N )2U * -

,

А s

*

 

L \ N C X

S

n~1

{ M [ S A ( C F з)2]ге}°

tM (C 6H 4S2) „ p -

[M (M eC eH ,S 2)n]* -

[M (C 6H 4N 2H 2)2]°

[M (C 6H 4N H S )2]°

[M (C 6H 4O S )2]2-

[M (M e 2C6H 2S2) 2]

[M (M e 4C eS2)2]~

2 _

[M (C eC l4S2) 2]

[ M ( « 3 0 - P r C 6H , N 2H J 2]<>

{M [(M e C N P h )2] 2} 2+

[M (S C P h N N H )2]°

[M (d tb h )]°

[M (d b h )]°

/ Р\

СЛ

 

\

 

 

II

/ М / 2

V

N \ У

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

-P h 4

 

s

S ^Ph o

[1\V /

4

/

N

N'\

 

\Ж

4 /N

 

N

 

 

N

 

 

\

/

 

 

 

C— C

 

M e7

xMe

РЬч

'

О

О

/Ph ~ 0

V

\

/

^

II

 

 

 

 

N \

/

 

 

 

 

N

N

 

 

 

V /

 

M e7

4Me

fM (gm a ) ] 0

Неводные растворы

185

Потенциал вращающегося Pl-элентрода (отн водного Н1ІЭ),В

Рис. 2. Вольтамперограмма для {P d [C eH 4(N H )2] 2}0 в диметилсульфоксиде, содержащем 0,05M перхлората н-пропиламмония [см. J. Am . Chem. Soc., 88, 5204 (1966)].

комплексов возрастает и будет возрастать в будущем. Электро­ химические данные для многих инертных комплексов в водных органических растворах приведены в гл. 7 уже упомянутой кни­ ги Хидриджа (см. примечание на стр. 176). Подобные данные для комплексов в неводных растворах представлены в табл. 10, 11 и 13. Они относятся к металл-углеводородным соединениям, дитиоленовым и родственным комплексам, а также к смешан­ ным комплексам соответственно.

Были опубликованы [204] полярографические данные для дитиоленовых комплексов железа и кобальта, сольватированных далее трехзамещенными фосфинами. В подробном исследовании Олсона и сотр. [3] получены также полярографические данные

для дитиоленовых комплексов

никеля,

палладия и платины,

M (S2C2R2)2 или M (S2C2R R')2, и

связаны со структурой, причем

R и R' были CN, п-С6Н4С1, С6Н5, Н,«-СбН4СН3, СН3, п-С6Н4ОСН3,

С2Н5, н - С3Н7 и и з о - С3Н7. Полярография

и вольтамперометрия

были также использованы как методы для изучения медленных реакций обмена лигандов бпс-дитиоленовых комплексов никеля [205]. Наконец, обзор по химии дитиоленовых комплексов, вклю­ чая их свойства, связанные с переносом электронов, недавно сделан Мак-Клеверти [206].

В некоторых благоприятных случаях много информации можно получить из одной полярограммы. Например, полярогра­ фические волны, возникающие в результате окисления и вос­ становления {Pd[C6H4(NH)2]2}° в растворе диметилсульфоксида [99], показаны на рис. 2.

Полезность полярографических и вольтамперометрических потенциалов полуволн обратимых волн для классификации окислительно-восстановительного поведения комплексов и для определения — окислитель или восстановитель требуется для

186 Д . Хидридж

Таблица 12

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ДИТИОЛЕНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ В РАСТВОРАХ АЦЕТОНИТРИЛА 1195, 203]

 

 

 

 

 

 

E \jz

R

 

Пара

 

 

водного( OНКЭ),T H .

 

 

 

 

 

 

ß

с 6н6а)

(N i)2-

+

(N i)"

+ e

-0 ,7 4

C F 3

(C o )2"

+ :

(C o )'

+

e

-0 ,4 0

C F 3

(P t )2-

+ :

(P t)"

+

e

- 0,27

C F 3

(N i)2"

 

(N i)"

+ e

-0 ,1 2

C N

(C o )2-

+ :

(C o )- +

e

+0,05

C F 3

(P d )2“

+ :

(P d )"

+

e

+0,08

C N

(P t )2-

+ :

(P t )"

+

e

+0,21

C 6H 5 a)

(N i)"

+ 1

(N i)°

+

e

+0,22

C N

(N i)2'

 

(N i)"

+ e

+0,23

C N

(C u )2-

+ 1

(C u )- +

e

+0,33

C N

(P d )2"

+ :

(P d )- +

e

+0,44

C F 3

(C o )“

+ :

(C o )° +

e

+0,54

C F 3

(P t)"

z t

(P t)° +

e

+0,82

C F 3

(P d )"

+ :

(P d )° +

e

+0,96

C F 3

(N i)"

+

(N i)° +

e

+ 1,00

а) Измеренные в растворе диметилсульфоксида.

воздействия на данную реакцию электронного переноса, была проиллюстрирована Дэвисоном и сотр. [203], воспользовавши­ мися данными табл. 12. Изученные соединения имели следую­ щие формулы:

или 2-

где R = С6Н5, CF3 или CN и М = Со, Ni, Pd, Pt или Cu. Дэвисон и сотр. [203] сообщают, что все дианионы (2—) пар

с потенциалами менее положительными, чем да +0,08 В, легко окисляются в растворе (вероятно, окисление за счет кислорода воздуха), тогда как все восстановленные формы пар с потен­ циалами более положительными, чем это значение, устойчивы к окислению кислородом воздуха. Окисленные формы пар с по­ тенциалами более положительными, чем да +0,20 В, неустой­ чивы к восстановлению такими растворителями, как^ кетоны и спирты, в то время как окисленные формы пар с потенциалами, меняющимися приблизительно в интервале от —0,12 до +0,20 В,

Таблица 13

ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЕ, ВОЛЫАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ И ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДОМ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ДАННЫЕ ДЛЯ ОБРАТИМЫХ ВОЛН СМЕШАННЫХ КОМПЛЕКСОВ

Окислительно-восстано- вительная система

[Fe(2,2,-d ip y )3]2+

-> [комплекс]+

-» [комплекс]0

-» [комплекс]

[Re2C l8]2-

-> [комплекс] 3

[R e 2(N C S )8]2- [комплекс]3“

-> [ком плекс]4-

[N b 6C l12]2+

-> [комплекс]3+ -> [комплекс]4+

Производные я-(3)-1,2-дикарбо- лилметаллов:

[ ( Jr*В9С 2Н 11) 2^ ° ] -*-«► [комплекс]0 -*-* [комплекс]2-

[я -В 9С2Н 8Вг3) 2Со] ►[комплекс]2- •*-*- [комплекс]3-

[(я -В 9С 2Н 9М е2) 2Со]~ ►[комплекс]2-

[(я -В 9С ,Н ,,),№ ]« -*-»• [комплекс]

[комплекс]2-

[(я -С 6Н б)Р е(я -В 9С 2Н п )]° -*-»■ [комплекс]

[(я -С 6Н в)С о(я-В 9С 2Н и )]° [комплекс]-

Растворитель

и фоновый электролит

C H 3CN, 0.05М E t4N C 10 4

C H 3CN,

0.1М K -B U4N C 10 4

C H 3CN,

0,1M H -BU 4N C 10 4

ДиметилсульфОксид,

0,1M E t4N C 10 4

C H 3CN,

0,1M Et4N C 10 4

CH 3CN,

0,1M Et4N C 10 4

C H 3CN, 0,1M E t4N C I0 4

C H 3CN,

0,1M Et4N C 104

C H 3CN, 0,1M E t4N C 104

C H 3CN,

0,1M Et4N C 10 4

 

 

Е0'

о.Л

Электрод

{отн. элек*

сравнения

трода

1

сравне­

я £:

 

 

ния), В

 

Водный

Н КЭ

-1 ,3 5

208

 

 

-1 ,5 7

208

 

 

- 1,88

208

Водный

Н КЭ

-0 ,8 2

209

■ Водный

НКЭ

— 0,04

209

 

 

-0,71

209

Водный Н КЭ

0,10 а)

210

 

 

+0,70 а)

210

Водный

Н КЭ

+ 1,57б)

6

 

 

— 1,46б)

6

Водный

Н КЭ

-0 ,4 8 б)

6

 

 

-1 ,5 8 б)

6

Водный

Н КЭ

- 1 ,1 3 б)

6

Водный

Н КЭ

+0,25 б)

6

 

 

-0 ,5 9 б)

6

Водный

Н КЭ

-0 ,0 8 б)

6

Водный

Н КЭ

-1,2 5 6 )

6

Продолжение табл. 13

Окислительно-восстано­

Растворитель

Электрод

и фоновый

вительная система

сравнения

 

электролит

 

£0'

(отн. элек­ трона

сравне­ ния), В

Литера­ тура

Производные

 

я-(3)-!,7-дикарб о-

 

лилметаллов:

 

[(л>В 9С 2Н п ) 2С о]-

C H jC N ,

-*-*■ [комплекс]2-

0,1М Et4N C 104

[(я -В 9С 2Н п )2№ ]°

C H 3CN,

■*-* [комплекс]

0 ,Ш Et4NC 104

•*—►[комплекс]2-

 

В. В', В"-трифенил-

 

боразин

1,2-Диметоксиэтан,

*-*■ [соединение]-

0,1M B U 4NC1O4

В, В'-дифенилборазин

1,2 Диметоксиэтан,

-*-* [соединение]

0,1М BU 4N C 10 4

В-фенилборазин

1,2-Диметоксиэтан,

-*-»• [соединение]-

0,1M B U4NC1O4

[F e(ph en )2(C N )2]°

С Н 2С12,

■*-* (ком плекс)+

0,Ш BU4N C 10 4

[Fe(phen)2(C N B F 3)2]°

С Н 2С І2,

(комплекс)+

0,1M B U 4NC1O4

[Fe(phen)2(C N B C l3) 2]°

с н 2С12,

■*-* [комплекс]*

0, 1M B U4N C 10 4

[Fe(phen)2(C N B B r3)2]°

сн2С12,

[комплекс]+

0,1M B U 4NC1O4

Водный Н КЭ

— 1,17б)

6

Водный Н КЭ

+0,55 б)

6

 

-0.91 б)

б

A g / A g N 0 3 (нас.)

-3 ,3 3

1

в желатине

 

 

 

A g / A g N 0 3 (нас.)

-3 ,3 7

1

в желатине

 

 

 

A g / A g N 0 3 (нас.)

-3 ,4 0

1

в желатине

 

 

 

A g / A g + (?М )

+0,52 б)

2

0,1М BU 4N C 10 4

 

 

 

в С Н 2С12

 

 

 

A g / A g + 1?М)

+

1,12 б)

2

0,1М BU4N C 104

 

 

 

в С Н 2С12

 

 

 

A g / A g + (?М )

+

1>18б)

2

0,IM BU4N C 104

 

 

 

в С Н 2С12

 

 

 

A g / A g + (?М )

+

1,21б)

2

0,1М BU 4NC 104

 

 

 

в С Н 2С12

 

 

 

а) Нет никаких данных относительно обратимости этих волн. Предполагают, что

они обратимы, б) Применена циклическая вольтамперометрия для определения потенциа­ лов середины пика; в других случаях использована полярография или вольтамперо­ метрия.

Единичная стрелка (->) означает, что полярографические и вольтамперометрические данные получены только с растворами веществ, стоящих перед стрелкой. Двойная стрелка <«—>>) означает, что обратимость системы была установлена при использовании циклической вольтамперометрии.

d!py—2,2'-дипиридил; phen — 1,10-фенантролин.

Неводные растворы

189

восстанавливаются ароматическими аминами, такими,

как о-

и я-фенилендиамины. Окисленные формы пар с потенциалами более отрицательными, чем да —0,12 В, могут быть восстанов­ лены более сильными восстановителями, такими, как гидразин или амальгама натрия; восстановленные формы пар с потенциа­ лами менее положительными, чем да +0,44 В, можно окислить иодом. Наконец, если требуется более сильный окислитель, чем иод, можно применить быс-[чис-1,2-быс-(трифторметил)дитио- лен]никель — {Ni[S2C2 (CF3)2З2}0-

По этим вопросам уместны некоторые замечания. В строго безводных растворителях все восстановленные формы пар, по­ тенциалы которых положительнее —0,6 В относительно водного НКЭ, должны быть устойчивы к действию кислорода, так как формальный электродный потенциал пары кислород/супероксид в ацетонитриле составляет ~ —0,8 В относительно водного НКЭ [40]. Однако в растворителях, содержащих некоторое ко­ личество воды, кислород восстанавливается до перекиси водо­ рода при потенциале значительно более положительном, чем —0,8 В; в этом и состоит причина описанного выше наблюдения окисления при аэрации. Формальный электродный потенциал пары иод/трииодид в ацетонитриле равен примерно +0,7 В от­ носительно водного НКЭ [206], что хорошо согласуется с экспе­ риментальными результатами по окислению иодом.

VIII. ЭЛЕКТРОХИМИЯ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ

Металлоорганические соединения типа ферроцена были рас­ смотрены в гл. 7 (табл. 8 и 9) книги Хидриджа (см. примеча­ ние на стр. 176), а также в табл. 10 настоящего обзора; в по­ следних обширных работах [80, 81, 133, 211—217] Десси и со­ трудники привели результаты электрохимических исследований многих других металлоорганических соединений. Для изучения поведения при электрохимическом восстановлении металлоорга­ нических соединений группы ІѴб — Ph3MX, Ph2MX2, Ph3MM'Ph3 и т. д., где М или М' = Si, Ge, Sn и Pb, а X = Cl или ОАс,— они применили полярографию,'циклическую вольтамперометрию и кулонометрию при контролируемом потенциале [133]. Хотя большая часть полярографических волн, по-видимому, необра­ тима (сообщены только приблизительные значения потенциалов полуволн), использование этих методик определенно привело к лучшему пониманию реакций этих соединений с восстанови­ телями. В качестве растворителя был использован 1,2-димет- оксиэтан, а в качестве фонового электролита — перхлорат тетрабутиламмония (0,1 М). Обо всех деталях можно справиться в оригинальной статье [133].

Подобные методики затем применялись для исследования поведения при восстановлении металлоорганических соединений

190 И. Хидридж

типа RHgX и R2Hg, где R и X — алкильные или арильные груп­ пы и галогенные группы соответственно [211].

Продолжением этих работ явилось исследование катодного восстановления металлоорганических соединений фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута. Были изучены соединения РЬ3М, PhsMXa, Ph2MX, Ph2MMPh2, PhMX2, Ph4MX и Ph2MOMPh2, где M — металл группы V, а X — хлорид, бромид, иодид, перхлорат или ацетат. И в этом случае все волны были необратимы, но, объединив результаты полярографии, циклической вольтамперо­ метрии и электролиза при контролируемом потенциале с ре­ зультатами ультрафиолетовой спектроскопии и существующими

Таблица 14

ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДЛЯ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ДЕССИ И СОТРУДНИКИ)

 

 

 

 

 

 

 

 

£ «'

 

Окислительно-восстановительная система

(отн.

Литература

электрода

 

 

 

 

 

 

 

 

сравнения), В

 

[(2 ,2 '-d ip y) М о (С О )4]°

—► [ком плекс]'

-

2,2

80

[(я-м езитилен) М п (С О )3] + —► [комплекс] 0

- 0 ,9

80

[(я-мезитилен) Р е(я -С 6Н б)]+

—»

[комплекс]0

-

2,0

80

[(я - С 6Н 6)Р е (я -С 5Н 5) ] +

—> [комплекс]0

— 1,9

80

[ ( я еН б)

F e (C O )2SM e]°

—*•

[комплекс]+

-0 ,4

80

[(я - С 5Н 6)

F e (C O )S M e l2

—►-[комплекс]^

-

0,6

80

[ ^ - C 5H 6)C oS 2C 2(C F 3) 2]0

—>

[ком плекс]'

-

1,1

80

[(n -C 6H 5)N iS 2C 2(C F 3) 2] 0

—>

[ком п лекс]'

-0 ,9 6

80

[(n -C 5H 5)RhS2C 2(C F 3)2]0

—>

[ком п лекс]'

- 1 ,4

80

[(я-антрацен)2С г]+

—>

[комплекс]0

- 1 ,4

81

[(я -С 5Н 5)М о 3 2С 2(С Р з) 2]2

—>

[комплекс]!]-

- 1 ,7

81

[(a -C 5H 5)W (C O )2N O ] 0

—> [ком плекс]'

- 2 ,4

81

[(n -C 5H 5) 2M n 2(N O )3]0

—> [ком плекс]'

-

1,8

81

[(я-циклооктатриенон) F e (C O )3] 0

—► [ком п лекс]'

- 1 ,7

81

[(я -С 5Н 5)С о (С О )]з

—>

[комплекс]^

-

1,6

81

[Биферроценил] 0 —> [комплекс]+

 

0,0

81

 

 

—> [комплекс]2+

+ 0,2

81

[( я 5Н 5) і г 8 2С 2(С Р 3) 2] 0 - >

[ком плекс]'

- 1 ,7

81

[(я -С 5Н 5) 3Х і3(С О )2] 0 —»

[ком плекс]'

-1 ,5

81

[(О С )4С г(Р М е 2) ] 2

—>

[комплекс]^-

-

1,8

213

3

 

2)]2

—> [комплекс]|-

- 1 ,9

213

[(O C ) F e (A s M e

 

 

 

 

Растворитель: 1,2-диметокеиэтан;

фоновый электролит: ОДМ перхлората тетрабутил-

аммония; электрод сравнения: электрод Ag/I0 3 М AgC104—0,1М перхлората тетрабутиламмония в 1,2-диметоксиэтане; этот электрод имеет потенциал около +0,7 В относитель­ но водного НКЭ.

Неводные растворы

191

химическими данными, можно объяснить поведение этих ве­ ществ при восстановлении [212].

Продолжением этих обширных исследований явилось изуче­ ние электрохимического поведения 130 металлоорганических со­ единений переходных элементов [80, 81]. В этом случае был при­ нят [80] следующий подход: «Нормальное исследование любого соединения включало: 1) полярографическое изучение; 2) ис­ следования с помощью метода многократных треугольных им­ пульсов (т. е. циклическая вольтамперометрия) для установления химической или электрохимической обратимости системы; 3) исчерпывающий электролиз при соответствующем контроли­ руемом потенциале и определение числа электронов (п ), уча­ ствующих в реакции, которая соответствует полярографической волне; 4) полярографическое изучение конечного раствора; 5) исследования (когда это было целесообразно) конечного рас­ твора с помощью метода ЭПР; 6) пробное окисление (или восстановление) электрохимически генерированных веществ до исходного соединения и 7) полярографическое и спектроскопиче­ ское исследования этого конечного раствора в сопоставлении с исходным раствором». Некоторые из этих металлоорганиче­ ских систем были электрохимически обратимыми, и данные для этих веществ, не приведенные в более ранних таблицах, собра­ ны в табл. 14. Восстановленные формы не обязательно устой­ чивы в растворе в течение длительного времени. Другие соеди­ нения восстанавливались необратимо, но в определенных слу* чаях восстановленные формы, полученные электролизом при контролируемом потенциале, можно было окислить при постоян­ ном потенциале до исходного материала с изменяющимся про­ центом регенерации. Все детали этих процессов можно найти в оригинальных статьях. Типы реакций металлоорганических со­ единений при их электрохимическом восстановлении показаны на рис. 3 [80].

Электрохимические методики были применены затем Десси и сотр. [213] для изучения расщепления связей металл — металл. Полярографические волны восстановления, связанные с расщеп­ лением диметаллических форм, необратимы, но электрохимиче­ ское восстановление гомо-и гетеродиметаллических соединений может протекать по одному из двух маршрутов:

е

где m и пТ— металлы и связанные с ними группы. В гомодиметаллических соединениях m — m'. Для гомодиметаллических ве­ ществ наблюдался только верхний маршрут. В той же работе

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ