مطالعه ترمودینامیکی ایزومر کمپلکس های گنجایشی حاصل از برهم کنش متیل نارنجی و بتا-سیکلودکسترین به روش اسپکتروفوتومتری

روش اسپکتروفوتومتری جهت بررسی برهم کنش یک رنگ آزو به نام متیل نارنجی به عنوان مولکول مهمان و بتا-سیکلودکسترین به عنوان میزبان مورد استفاده قرار گرفته است. به دلیل نامتقارن بودن متیل نارنجی و بر هم کنش آن با ابرمولکول بتا-سیکلودکسترین از هر دو سمت مولکول، دو کمپلکس تشکیل می شود که ایزومر جهتی هم به شمار می روند. استوکیومتری 1:1 برای کمپلکس های تشکیل شده درنظر گرفته شده است. هدف از این تحقیق که در دو محیط اسیدی و بازی انجام شده است محاسبه ثابت های تشکیل ایزومر کمپلکس های گنجایشی حاصل از بر هم کنش مذکور و آنتالپی تعادلات مربوطه در دو محیط است. به دلیل وجود رابطه خطی مابین پروفایل های غلظتی دو ایزومر موجود، داده های کمپلکسومتری ثبت شده در یک دما دچار کمبود مرتبه هستند و با روش برازش نمی توان اطلاعات مورد نیاز را از این داده ها استخراج کرد. این مشکل با سرهم زدن داده های اندازه گیری شده در شرایط مختلف و اجراء فرایند برازش روی داده های سرهم زده قابل حل است. در این کار به منظور حل مشکل کمبود مرتبه در ماتریس داده ها و محاسبه پارامترهای ترمودینامیکی مربوط به تعادلات تشکیل کمپلکس، تیتراسیون کمپلکسومتری در دماهای مختلف تکرار شد. سپس با سرهم زدن داده های مربوط به دماهای مختلف، استخراج اطلاعات شیمیایی مورد نظر از داده های تجربی با روش آنالیز هم زمان انجام شد. در محیط بازی برهم کنش فرم بازی متیل نارنجی با بتا-سیکلودکسترین منجر به تشکیل کمپلکس های گنجایشی با جهت گیری متفاوت متیل نارنجی در حفره داخلی بتا-سیکلودکسترین می شود. ثابت تشکیل این کمپلکس ها برابر با 3 10×1/288 و 102 ×6/823 و آنتالپی تشکیل آنها برابر با 037/1- و 490/5 کیلوکالری بر مول محاسبه شد. در محیط اسیدی متیل نارنجی به دو فرم تاتومری آمونیوم و آزونیوم وجود دارد. بر اساس تحقیقات انجام شده قبلی پایداری کمپلکس فرم آمونیوم با بتا-سیکلودکسترین بیشتر از کمپلکس فرم آزونیوم است. بنابراین در این تحقیق جهت سادگی مدل، از کمپلکس شدن فرم آزونیوم صرف نظر شده است. ثابت تشکیل کمپلکس های فرم آمونیوم برابر با 105 × 1/905 و 103 × 8/729 و آنتالپی تشکیل آنها برابر با 163/8- و 12/867- کیلوکالری بر مول محاسبه شد. نرم افزار matlab جهت آنالیز داده ها استفاده شد. در این تحقیق پروفایل های غلظتی گونه های موجود در مدل شیمیایی به کار رفته با استفاده از الگوریتم نیوتون-رافسون ساخته شد. برای بهینه کردن پارامترهای مورد نظر الگوریتم نیوتون-گاوس- لونبرگ/مارکوارت به کار برده شد.