Thermodynamics of the Formation of Intermediate Complexes in the Oxidation of Citric Acid with Cerium(IV) and the Kinetics of Their Intramolecular Redox Decomposition

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The thermodynamic and kinetic characteristics of cerium(IV)–citrate complexes formed at the first step of oxidation of citric acid with cerium(IV) are studied via spectrophotometric, pH-metric, and kinetic means at an ionic strength of I = 2 in the 1–3 range of the pH of a sulfuric acid medium at T = 290.15–303.15 K. The composition of these complexes, the species of the organic ligand in them, the thermodynamic parameters of their formation, and the kinetic parameters of the intracomplex redox decomposition are determined. The most likely scheme of the initial steps of the redox process in the system are considered, and its rate law and the related mechanism of the reaction are established. Results are compared to ones from studies of other cerium(IV) systems with hydroxy and dicarboxylic acids.

About the authors

O. O. Voskresenskaya

Joint Institute for Nuclear Research

Email: voskr@jinr.ru
141980, Dubna, Moscow oblast, Russia

N. A. Skorik

Tomsk State University

Author for correspondence.
Email: voskr@jinr.ru
634050, Tomsk, Russia

References

  1. Zhang J., Wenzel M., Schnaars K. et al. // Dalton Trans. 2021. V. 50. P. 3550.https://doi.org/10.1039/D1DT00365H
  2. Jacobsen J., Wegner L., Reinsch H. et al. // Dalton Trans. 2020. V. 49. P. 11396. https://doi.org/10.1039/D0DT02455D
  3. Kozlova T.O., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 1761. https://doi.org/10.1134/S003602362112010X
  4. Lopatin S.I., Shugurov S.M., Kurapova O.Y. // Russ. J. Gen. Chem. 2021. V. 91. P. 2008. https://doi.org/10.1134/S1070363221100121
  5. Issa G., Dimitrov M., Ivanova R. et al. // Reac. Kinet. Mech. Cat. 2022. V. 135. № 2–3. P. 105. https://doi.org/10.1007/s11144-021-02135-0
  6. Dalanta F., Kusworo T.D. // Chem. Eng. J. 2022. V. 434. Article ID 134687. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134687
  7. Colliard I., Nyman M. // Angew. Chem. Int. Ed. 2021. V. 60. № 13. P. 7308. https://doi.org/10.1002/anie.202016522
  8. Wadekar K., Aswaleb S., Yatham V.R. // Org. Biomol. Chem. 2020. V. 18. P. 983. https://doi.org/10.1039/C9OB02676B
  9. Yedase G.S., Kumar S., Stahl J. et al. // Beilstein J. Org. Chem. 2021. V. 17. P. 1727. https://doi.org/10.3762/bjoc.17.121
  10. Ragukumar G., Nethaji O. // Indian J. Natur. Sci. 2021. V. 12. № 69. P. 36350.
  11. Ciriminna R., Meneguzzo F., Delisi R. et al. // Chem. Centr. J. 2017. V. 11. P. 22. https://doi.org/10.1186/s13065-017-0251-y
  12. Duangsa K., Tangtrakarn A., Mongkolkachit C. et al. // Adv. Mater. Sci. Eng. 2021. Article ID 5592437. https://doi.org/10.1155/2021/5592437
  13. Bao Y., Ma J., Pan Ch. et al. // Chemosphere. 2020. V. 240. P. 124897. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124897
  14. Zhang S.H., Yang B., Li M.D. et al. // Key Eng. Mater. 2019. V. 814. P. 144. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.814.144
  15. Wu Y., Li H., Bian X. et al. // Materials. 2021. V. 14. № 17. P. 4963.
  16. Таран В.Г., Боровская Л.В., Мазуренко Е.А. // Науч. обозр. (РЖ). 2019. № 2. С. 24.
  17. Васильев В.П. Аналитическая химия. Часть 1. Гравиметрический и титриметрический методы анализа. М.: Высш. школа, 1989. 320 с.
  18. Marunkić D., Pejić J., Jegdicć B. et al. // Materials and Corrosion. 2022. V. 73. № 6. P. 950.
  19. Zherbakov A.B., Zholobak N.M., Ivanov V.K. // Cerium Oxide (Ce): Synthesis, Properties and Applications / Ed.by S. Scire, M. Palmisano. Amsterdam: Elsevier, 2019. 402 p.
  20. Hancock M.L., Yokel R.A., Beck M.J. et al. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 535. Article ID https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147681
  21. Toxicological Reviev of Cerium Oxide and Cerium Compounds (CAS № 1306-383). Washington: U.S. Enviromental Protection Agency, 2009.
  22. Cassani A., Monteverde A., Piumetti M. // J. Math. Chem. 2021. V. 59. P. 792.
  23. Воскресенская О.О., Скорик Н.А. // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 10. С. 1619; Voskresenskaya O.O., Skorik N.A. // Russ. J. Phys. Chem. 2015. V. 89. № 10. P. 1821.
  24. Čupić Ž., Lente G. // React. Kinet. Mech. Catal. 2022. V. 135. № 3. P. 1137.
  25. Muzika F., Górecki J. // Ibid. 2022. V. 135. № 3. P. 1187.
  26. Kasperek G.T., Bruice T.C. // Inorg. Chem. 1971. V. 10. P. 382.
  27. Rustici M., Lombardo R., Mangone M. et al. // Faraday Disc. 2001. V. 120. P. 47.
  28. Воскресенская О.О., Скорик Н.А., Южакова Ю.В. // Журн. физ. химии. 2017. Т. 91. № 4. С. 601.
  29. Nebel D., Urban G. // Z. Phys. Chem. (DDR). 1966. V. 233. P. 73.
  30. Печурова Н.И., Вахрамова Г.П., Спицын В.И. // Журн. неорган. химии. 1974. Т. 19. № 8. С. 2074.
  31. Воскресенская О.О., Скорик Н.А. // Журн. физ. химии. 2009. Т. 83. № 6. С. 1079.
  32. Sengupta K.K. // Bull. Chem. Soc. Japan. 1969. № 2. P. 298.
  33. Tripathy S.N., Prasad R.K. // Ind. J. Chem. A. 1980. V. 19. P. 214.
  34. Datt N., Nagori R., Mehrotra R. // Can. J. Chem. A. 1986. V. 64. P. 19.
  35. Felmy A.R., Cho H., Dixon D.A. et al. // Radiochim. Acta. 2006. V. 94. № 4. P. 205.
  36. Thuéry P. // Cryst. Eng. Com. 2008. V. 10. № 2–3. P. 79.
  37. Добрынина Н.А., Мартыненко Л.И. // Проблемы современной химии координационных соединений / Под ред. К.А. Буркова. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. С. 98.
  38. Martell A.E., Smith R.M., Motekaitis R.J. NIST Critically Selected Stability Constants of Metal Complexes. Database: Version 8.0. National Inst of Standards and Technology, Gaithersburg, 2004.
  39. Binnemans K. // Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earts, V. 36. / Ed.by K.A. Gschneidner. North-Holland: Elsevier, 2006. P. 281.
  40. Singh R.S., Jha P.N., Prasad R.K. // Proc. Nation. Sci. 1987. V. LVII. № III. P. 272.
  41. Hardwich T.G., Robertson E. // Can. J. Chem. A. 1955. V. 29. P. 818.
  42. Атрошенко Ю.К. Оптимизация статических и динамических режимов. Томск: Изд-во ТПУ, 2019. С. 2.
  43. Воскресенская О.О., Скорик Н.А. // Журн. прикл. химии. 2002. Т. 75. № 6. С. 886; Voskresenskaya O.O., Skorik N.A. // Russ. J. Appl. Chem. 2002. V. 75. № 6. P. 866.
  44. Воскресенская О.О., Скорик Н.А., Соковикова Н.И. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 4. С. 1095.
  45. Яцимирский К.Б., Костромина Н.А., Шека З.А. и др. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов. Киев: Наукова думка, 1966. 493 с.
  46. Casari B.M., Lander V. // Acta Crystallogr. C. 2007. V. 63. № 4. P. i25.
  47. Скорик Н.А., Чернов Е.Б. Расчеты с использованием персональных компьютеров в химии комплексных соединений. Томск: Изд-во ТГУ, 2009. 90 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (56KB)
Indexing metadata
3.

Download (58KB)
Indexing metadata
4.

Download (46KB)
Indexing metadata
5.

Download (36KB)
Indexing metadata
6.

Download (29KB)
Indexing metadata
7.

Download (74KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 О.О. Воскресенская, Н.А. Скорик

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».