1
302 Kurze Originalmitteilungen I)ie Xatur- wissenschaften Co ~a y-rays to a dose of 50 Mrad at ~.5 lWrad/hr. Isothermal annealing runs were made in air, and the damage oxidizing fragments (bromite, hypobromite, etc.) were determined as the difference between the total non-bromate bromine and the bromide by micropotentiometric titration against standard silver nitrate with and without added excess arsenite; the arsenite reduces the bromite, hypobromite, etc., to bromide. A typical pint of the disappearance of the oxidizing fragments produced by the irradiation upon thermal annealing of the crystals is shown in Fig. t. The pattern is similar to that a,~ ~ _--------- 0,a ~. 41 ' 0 I0 20 ?o qo h,es an Ti?ne of healing Isothermal annealing at t50~ of irradiated potassium bromate Fig. t. obtained in other systems, e.g. nitrates~b),~),5). A detailed account of the results and an analysis of the kinetic aspects will appear shortly. We are indebted to the Atomic Energy Establishment Trombay for the irradiations. One of us (M. K.) thanks the Council of Scientific & Industrial Research, New Delhi, for a junior research fellowship. Radiochemical Laboratory, Department o/ Chemistry, Banaras Hindu University, Varanasi 6, India S. R. MO~A~TY and IV[.KHARE Eingegangen am 12. l%{~trz1965 i) 5IADDOCK,A.G., and S.R. MoHANTY: a) Nature 182, t797 (1958) ; -- b) Discussions Faraday Soc. 31, 193 (1961). ~ :) BoYo, G.E., E.W. GRAHA~, and Q.V. LARSO~: J. Phys. Chem. 66, 300 (t962). -- ~) ANDERSEN, T.: Nature 200, 1094 (1963). -- ~) MO- HANTY, S.R., and S.R. UPADHYAY: J. Inorg. & Nuclear Chem. 2s, 309 0963). -- ~) UPADnYAY, S.R.: Annealing Reactions in Irradi- ated Crystals, Ph.D. Thesis, Banaras Hindu University, 1964. Superadditive Wirkung yon Co2+- und Mo0~--Ionen auf Selenittriigern im H20e-Zerfall Beim Anftragen yon zwei versehiedenen Ionenarten auf einer Tr~geroberflgche sind, falls es sich um das katalytische Verhalten der beiden Ionen handelt, drei Fglle zu unterschei- den1), wovon einer die gegenseitige Verstgrkerwirkung yon Ion, und Ion= betrifft, die additiv oder gar superadditiv sein kann. Soeben fanden wir, dab Co 2+- und MoO~--Ionen im H202-ZerfalI stark superadditiv wirken, wenn sie auf einem Barium-, Zink- oder t(admiumselenit-TrXger untergebracht werden. Die Selenitverbindungen, die als reinste Shinko Chemical L'cd.-Prgparate zur Verfiigung standen nnd sich Ms Trgger in Redox-Systemen such schon anderweitig gut be- wghrt haben2), sind in ether Menge yon je 0,I g zun~chst mit 1 cm a CoCI=- und (oder) I em a (NH~)2MoO~-Lasung (= t mg Co e§ resp. I mg 3~oO~-) zu befeuchten und nach Ablauf yon 10min mit tS0cm a H=O2-L6sung (0,3%ig) bet 37 ~ zu ver- setzen. Das umgeschwenkte Reaktionsgemisch verbleibt ohne weitere Konvekfion bis znm Abschlug der Messungen im Wasserthermostaten bei 37 ~ In bestimmten Zeitabstgnden entnimmt man t0 cma-Proben, um die HeO~-Konzentration manganometrisch zu ermitteln. Die Tabelle beriicksichtigt nur Kadmiumselenit als Tr~ger fiir Co 2+ und MoO~-, da die AuS- wirkungen der anderen Selenittrgger trotz individueller Unter- sehiede sieh ganz ~hnIich gestalteten. Es zeigte sich, dab der Trgger allein im H=O~-Zerfall unwirksam ist. MoO~--Ionen aktivieren schwaeh, Co2+-Ionen dagegen stark. Wenn die beiden Ionen sich zugleich auf der Trggeroberflg~che befinden, nimmt die Geschwindigkeit der H~O=-Zersetzung enorm zu. Die zweifellos superadditive Wirkung yon Co ~+ + MoO~- ist abet an das heterogene System gebunden, da im homogenen System, d.h. ohne Trgger, eine nut mgBige Verst~rkerwirkung der beiden Ionen zu verzeichnen ist, die iibrigens einzeln eine noch geringere Aktivitgt im HaO=-Zerfall zeigen (s. Tabelle). Gelegentlich dieser Versuche wurde auch die katalytische Mutation I) von Co 2+ und MoO~- auf den Selenit-Trggern be- obachtet. Man bemerkt, dab die Kombination Trgger + Co2++ MoO~- einen besseren Katalysator abgibt sis die Reihenfolge Tr~ger + MoO~- + Co 2+ (Tabelle). Wie bereits an ahnlichen Beispielen erlgutert wurdea), ist bet den aktiven Trgger/Ion-Katalysatoren mit der Bildung einer unfertigen Komplexverbindung (Ku) zu rechnen, die mit Radikalen behaftet ist. Wean superadditive Verstgrkung vor- liegt, wie das bet Co =+ q- MoO~- der FalI ist, so diirften, da die Tabelle. H,Oz-Zer/all bei 37 ~ an 0,1g CdSeO, aIs Trdger (Tr) bei Zusatz yon ~e 1 mg Co~+ und MoO'~- (abgeh~rzt Co und MOO,). Die Zahlenwerte geben den Verbrauch an 0,f n-KMnO~ in era a ffir je l0 cm 3 Reaktionslasung an, und zwar naeh 60 rain. Zur Zeit 0 ist er fiberall 17,6. Tr Tr + Tr + I Tr+ MoO~ + Co [ Tr + MoOs Co MoO, Moo4C~ + ] probeBlind- co i~oo; +co 1 i 1 I ' t7,5 t2,3 15,8 ! 5,2 7,3 16,6 16,9 14,5 : 17,5 Trggeroberflgche mit Ion 1 und Ion 2 verankert ist, weft kom- pliziertere, eventuell sogar superkomplexartige Verbindungen auftreten, die offenbar noch unfertiger nnd noeh weniger voll- zghlig sind als (Ku). Da mit diesen Vergnderungen ansehei- nend neue nnd znsgtzliche Radikalstrukturen geschaffen wer- den, so ist auch der H~O2-Zerfall wirksamer als zuvor. Dieser wird an den Radikalen sis AkzeptorkatMyse ausgelSst. Sein Mechanismus ist 'bereits bekannta). Institut /i~r anorganische Chemie der Universit~L Poana~ (Pole@ ALFONS KRAUSE und FLORIAN DOMKA, mitbearbeitet yon B. MARCINIEC u n d E. KOSII~SKA Eingegangen am 20. Januar 1965 ~) VgI. KRAVSE, A., u. J. ORLIKOWSKA: Naturwissenschaften 51, 508 (1964). -- =) Vgl. DO.~tKA,F., u. B. MARCINIEC: Wiss. Univ. Hefte (Poznafi), math.-phys.-ehem. Abt. Nr. 8,53 (1964). -- a) KRAV" SE, A., U. I. PLURA: Naturwissensehaften 48, 693 (1961). Koordinationsverbindungen substituierter Phosphorsiiureamide Substituierte Amide der Phosphorsgure (R2N)aP+O - treten bet ausgeprggt polaren Strukturen und dentlichen Donatoren-Funktionen des Sauerstoffs als Liganden in Uber- gangsmetall-Halogen- und andere Verbindungen ein. Speziell liefert das mit Wasser unbegrenzt mischbare Hexamethyl- phosphorsguretriamid {(CHa)2}aPO (Synonym HPT) mit wggrigen Lasungen entsprechender Metallsalze folgende kristalline Verbindungen : No. I II III IV V VI VII VIII Verbindung l Fp. Abs. ] ] ~ P0*)i Eigensehaften FelIICla HPT . . 121 t 184 gelbbraun, selektiv extrahierbar SnYCC1~. 2 H P T i 260 Zs 1t85 weig, extrahierbar H[BiC14-2HPT]. ' 141 tt80 weil3, extrahierbar FelII(SCN)3.3HPT 182 t190 orange, sehrschwer-16slich Zn(SCN)2 2 HPT I t50 1185 weig, bet pH 5 selektiv VO(SCN)~ 2 ttPT 222 Zs ' extrahierbar i tt85:hellblau, m~tgig sehwer- i i 15slieh UO2(NOa)2 2 HPT /250 tt90 gelb, selektivextrahierbar Th(NOa)4.2HPT ~178Zsit188 weiB, extrahierbar ) Absorption der PO-Bindung. In diesen teils schwerlaslichen Verbindungen erfolgt eine Verschiebung der der PO-Bindung entsprechenden IR-Absorp- tion des KPT yon t208 cm. -1 nach lgngeren ~rellenlgngen bis zu 28 cm -1. Die L6sliehkeit in Wasser ist eine Funktion des Verhgltnisses iJbergangsmetall:KPT und nimmt bet dem xeVert = 3 analytisch brauchbare niedrige Laslichkeiten an (Verbindung IV). Neben dem Aufbau von Koordinationen bekannter Koordinationszahlen aus Neutralsalzen (Verbin- dnngen I, II, V nsw.) erfolgt auch der Aufbau haherer Koordi- nationen aus 14omplexen niederer 14oordinationszahl (Verbin- dung III). Extraktiv-photometrisehe Bestimmungen der genannten Metalle, z.B. ffir Eisen als FeCI a" HPT (3~3 bzw. 363 nm)

Superadditive Wirkung von Co2+- und MoO42−-Ionen auf Selenitträgern im H2O2-Zerfall

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Superadditive Wirkung von Co2+- und MoO42−-Ionen auf Selenitträgern im H2O2-Zerfall

302 K u r z e O r i g i n a l m i t t e i l u n g e n I)ie Xatur- wissenschaften

Co ~a y - r ays to a dose of 50 Mrad a t ~.5 lWrad/hr. I s o t h e r m a l annea l ing r u n s were m a d e in air, and t he d a m a g e oxidiz ing f r a g m e n t s (bromite, hypob romi t e , etc.) were de t e rmi ned as t h e difference be tween t h e to ta l n o n - b r o m a t e b r o m i n e and t h e bromide b y mic ropo ten t iome t r i c t i t r a t i on aga ins t s t a n d a r d silver n i t r a t e wi th and w i t h o u t added excess a rsen i te ; t he arseni te reduces t he bromi te , hypob romi t e , etc., to bromide . A typ ica l pint of t h e d i sappea rance of t he oxidiz ing f r a g m e n t s p roduced b y t he i r rad ia t ion u p o n t h e r m a l annea l ing of t he c rys ta l s is shown in Fig. t . T he p a t t e r n is s imilar to t h a t

a,~ ~ _ - - - - - - - - -

0,a

~. 41 '

0 I0 20 ?o qo h,es an Ti?ne of healing

Isothermal annealing at t50~ of irradiated potassium bromate

Fig. t.

ob t a ined in o the r sy s t ems , e.g. nitrates~b),~),5). A deta i led accoun t of t h e resu l t s a n d a n ana lys i s of t he k ine t ic a spec t s will appea r shor t ly .

W e are i ndeb t ed to t he A t omi c E n e r g y E s t a b l i s h m e n t T r o m b a y for t he i r radia t ions . One of us (M. K.) t h a n k s t he Council of Scientif ic & Indus t r i a l Research , New Delhi, for a jun io r research fellowship.

Radiochemical Laboratory, Department o/ Chemistry, Banaras Hindu University, Varanasi 6, Ind ia

S. R. MO~A~TY and IV[. KHARE

Eingegangen am 12. l%{~trz 1965

i) 5IADDOCK, A.G., and S.R. MoHANTY: a) Nature 182, t797 (1958) ; - - b) Discussions Faraday Soc. 31, 193 (1961). ~ :) BoYo, G.E., E .W. GRAHA~, and Q.V. LARSO~: J. Phys. Chem. 66, 300 (t962). - - ~) ANDERSEN, T.: Nature 200, 1094 (1963). - - ~) MO- HANTY, S.R., and S.R. UPADHYAY: J. Inorg. & Nuclear Chem. 2s, 309 0963). - - ~) UPADnYAY, S.R. : Annealing Reactions in Irradi- ated Crystals, Ph .D . Thesis, Banaras Hindu University, 1964.

Superadditive Wirkung yon Co 2+- und Mo0~--Ionen auf Selenittriigern im H20e-Zerfall

B e i m Anf t r agen yon zwei ve r seh iedenen I o n e n a r t e n au f einer Tr~geroberf lgche sind, falls es sich u m das ka t a ly t i s che Ve rha l t en der be iden Ionen hande l t , drei Fglle zu un te r sche i - den1), wovon e iner die gegensei t ige Ve r s t g rke rw i rkung yon Ion , u n d Ion= betr iff t , die add i t i v oder gar supe radd i t i v sein kann . Soeben f a n d e n wir, dab Co 2+- u n d MoO~--Ionen im H202-ZerfalI s t a rk supe radd i t i v wirken, w e n n sie au f e inem Bar ium- , Zink- oder t ( admiumse len i t -T rXger u n t e r g e b r a c h t werden. Die Se len i tve rb indungen , die als re ins te Shinko Chemica l L 'cd . -Prgpara te zur Verf i igung s t a n d e n n n d sich Ms Trgger in R e d o x - S y s t e m e n s u c h schon anderwei t ig g u t be- wghr t haben2) , s ind in ether Menge yon je 0,I g zun~chs t m i t 1 cm a CoCI=- u n d (oder) I em a (NH~)2MoO~-Lasung ( = t m g Co e§ resp. I m g 3~oO~-) zu be feuch ten u n d nach Ablauf yon 1 0 m i n m i t t S 0 c m a H=O2-L6sung (0,3%ig) bet 37 ~ zu ver- setzen. Das u m g e s c h w e n k t e R e a k t i o n s g e m i s c h verb le ib t ohne wei tere K o n v e k f i o n bis z n m Absch lug der M essungen im W a s s e r t h e r m o s t a t e n bei 37 ~ I n b e s t i m m t e n Z e i t a b s t g n d e n e n t n i m m t m a n t0 cma-Proben, u m die HeO~-Konzen t ra t ion m a n g a n o m e t r i s c h zu e rmi t te ln . Die Tabel le ber i icks icht ig t n u r K a d m i u m s e l e n i t als Tr~ger fiir Co 2+ u n d MoO~-, da die AuS- w i r k u n g e n der ande ren Seleni t t rgger t ro tz individuel ler Un te r - sehiede sieh ganz ~hnIich ges ta l t e ten . Es zeigte sich, dab der Trgger allein im H=O~-Zerfall u n w i r k s a m ist. MoO~--Ionen ak t iv ie ren schwaeh, Co2+-Ionen dagegen s tark . W e n n die be iden I o n e n s ich zugleich au f der Trggeroberflg~che bef inden , n i m m t die Geschwindigke i t der H~O=-Zersetzung eno rm zu. Die zweifellos supe radd i t i ve W i r k u n g yon Co ~+ + MoO~- i s t abe t an das he te rogene S y s t e m gebunden , da i m h o m o g e n e n Sys tem, d .h . ohne Trgger , eine n u t mgBige Ve r s t~ rke rwi rkung der be iden Ionen zu verze ichnen ist, die i ibrigens einzeln eine noch ger ingere A k t i v i t g t im HaO=-Zerfall zeigen (s. Tabelle).

Gelegent l ich dieser Versuche wurde auch die ka t a ly t i s che Mutation I) von Co 2+ und MoO~- auf den Se len i t -Trggern be-

obach te t . Man bemerk t , dab die K o m b i n a t i o n Trgger + Co2++ MoO~- e inen besseren K a t a l y s a t o r abg ib t s is die Reihenfolge Tr~ger + MoO~- + Co 2+ (Tabelle).

Wie bere i t s an ahn l i chen Beispielen e r lgu te r t wurdea) , i s t bet den ak t i ven T r g g e r / I o n - K a t a l y s a t o r e n m i t der B i l d u n g e iner un fe r t i gen K o m p l e x v e r b i n d u n g (Ku) zu rechnen, die m i t Rad ika l en b e h a f t e t ist. W e a n supe radd i t i ve V e r s t g r k u n g vor- liegt, wie das bet Co =+ q- MoO~- der FalI ist, so di irf ten, da die

Tabelle. H,Oz-Zer/all bei 37 ~ an 0,1g CdSeO, aIs Trdger (Tr) bei Zusatz yon ~e 1 mg Co ~+ und MoO'~- (abgeh~rzt Co und MOO,).

Die Zahlenwerte geben den Verbrauch an 0,f n-KMnO~ in era a ffir je l0 cm 3 Reaktionslasung an, und zwar naeh 60 rain. Zur Zeit 0 ist er fiberall 17,6.

Tr Tr + Tr + I Tr+ MoO~ + Co [ Tr + MoOs Co MoO, Moo4C~ + ] probeBlind- co i~oo; +co 1

i 1 I ' t7,5 t2,3 15,8 ! 5,2 7,3 16,6 16,9 14,5 : 17,5

Trggeroberf lgche m i t Ion 1 u n d Ion 2 v e r a n k e r t ist, weft kom- pliziertere, even tue l l sogar supe rkomplexa r t i ge V e r b i n d u n g e n au f t r e t en , die of fenbar noch unfe r t iger n n d noeh weniger voll- zghl ig s ind als (Ku). Da m i t d iesen V e r g n d e r u n g e n ansehe i - nend neue n n d znsgtz l iche R a d i k a l s t r u k t u r e n geschaf fen wer- den, so i s t a u c h der H~O2-Zerfall w i rksamer als zuvor . Dieser wird an den R a d i k a l e n sis Akzep to rka tMyse ausgelSst . Sein M e c h a n i s m u s ist 'berei ts bekann ta ) .

Insti tut /i~r anorganische Chemie der Universit~L Poana~ (Pole@

ALFONS KRAUSE u n d FLORIAN DOMKA, m i t b e a r b e i t e t y o n B. MARCINIEC u n d E. KOSII~SKA

Eingegangen am 20. Januar 1965

~) VgI. KRAVSE, A., u. J. ORLIKOWSKA: Naturwissenschaften 51, 508 (1964). - - =) Vgl. DO.~tKA, F., u. B. MARCINIEC: Wiss. Univ. Hefte (Poznafi), math.-phys.-ehem. Abt. Nr. 8,53 (1964). - - a) KRAV" SE, A., U. I. PLURA: Naturwissensehaften 48, 693 (1961).

Koordinationsverbindungen substituierter Phosphorsiiureamide

Subs t i tu i e r t e Amide der P h o s p h o r s g u r e (R2N)aP+O - t r e t en bet au sgep rgg t polaren S t r u k t u r e n u n d den t l i chen D o n a t o r e n - F u n k t i o n e n des Sauers tof fs als L i g a n d e n in Uber - gangsme ta l l -Ha logen - u n d andere V e r b i n d u n g e n ein. Speziell l iefert das m i t W a s s e r u n b e g r e n z t m i schba re H e x a m e t h y l - p h o s p h o r s g u r e t r i a m i d {(CHa)2}aPO ( S y n o n y m HPT) m i t wggr igen L a s u n g e n en t sp rechende r Metal lsalze folgende kr is ta l l ine V e r b i n d u n g e n :

No.

I

II III IV

V

VI

VII VIII

Verbindung l Fp. Abs. ] ] ~ P0*)i Eigensehaften

FelIICla �9 HPT . . 121 t 184 gelbbraun, selektiv extrahierbar

SnYCC1~. 2 HPT �9 i 260 Zs 1t85 weig, extrahierbar H[B iC14-2HPT] . ' 141 t t80 weil3, extrahierbar FelII(SCN)3.3HPT 182 t190 orange, sehrschwer-16slich

Zn(SCN)2 �9 2 HPT I t50 1185 weig, bet pH 5 selektiv

VO(SCN)~ �9 2 t tPT 222 Zs ' extrahierbar i t t85 :he l lb lau , m~tgig sehwer- i i 15slieh

UO2(NOa)2 �9 2 HPT /250 t t90 gelb, selektivextrahierbar Th (NOa)4 .2HPT ~178Zs i t188 weiB, extrahierbar

�9 ) Absorption der PO-Bindung.

I n diesen teils schwer las l ichen V e r b i n d u n g e n erfolgt eine Ver sch i ebung der der P O - B i n d u n g e n t s p r e c h e n d e n I R - A b s o r p - t ion des K P T yon t208 cm. -1 n a c h lgngeren ~re l len lgngen bis zu 28 cm -1. Die L6sl iehkei t in W a s s e r i s t eine F u n k t i o n des Verhg l tn i s ses i J b e r g a n g s m e t a l l : K P T u n d n i m m t be t d e m xeVert = 3 ana ly t i s ch b r a u c h b a r e niedr ige Las l i chke i t en an (Verb indung I V ) . Neben d e m A u f b a u von K o o r d i n a t i o n e n b e k a n n t e r Koord ina t i onszah l en aus Neu t ra l sa l zen (Verbin- dnngen I, II, V nsw.) erfolgt auch der Aufbau haherer Koordi- nationen aus 14omplexen niederer 14oordinationszahl (Verbin- dung III).

Extraktiv-photometrisehe Bestimmungen der genannten Metalle, z .B . ffir E i sen als FeCI a" H P T (3~3 bzw. 363 nm)