半胱胺-Zn(Ⅱ)络合反应稳定性及热力学特征研究

舒绪刚，吴春丽，周新华，李翠金，邱桂雄

(1.仲恺农业工程学院化学化工学院,广东广州 510225;2.广州天科生物科技有限公司,广东广州 510627)

饲料添加剂半胱胺盐酸盐具有重要的动物营养价值，但因其易潮解、不耐高温、适口性差以及在中性和碱性环境下易被氧化等系列问题[1,2]，影响其推广应用。作者合成和表征了半胱胺锌配合物[3]，发现半胱胺的高活性巯基与Zn(Ⅱ)形成配位健，稳定性增强。有机-金属配合物的稳定性主要采用质谱法、原子吸收法、极谱法、离子交换法等[4 - 8]方法测定，应用较为广泛的是pH电位滴定法和分光光度法[9 - 12]。

本文通过pH电位滴定法，测定了半胱胺盐酸盐的加质子常数及半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ)的络合稳定常数及条件稳定常数，为评估半胱胺盐酸盐对Zn(Ⅱ)的配位能力和配合物组成提供判断依据。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

pHS -3精密pH 计(上海雷磁仪器公司)。

半胱胺盐酸盐(石家庄古桥化工有限公司)；ZnSO4·7H2O(广试)；半胱胺锌为自制；其他所用试剂均为分析纯。半胱胺盐酸盐浓度为0.1 mol/L ，金属离子浓度为0.01 mol/L。实验用水为蒸馏水。

1.2 加质子常数测定

1.3 平衡常数K的测定

1.4 热力学函数的测定

2 结果与讨论

2.1 配体加质子常数测定

表1 半胱胺盐酸盐的加质子常数和两级离解常数

2.2 稳定常数的测定

半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ)的逐级稳定常数对数值(lgKi)和累积稳定常数(lgki)如表2所示。随着温度的增加，逐级稳定常数和累积稳定常数略有降低，说明络合反应是放热反应，温度升高不利于络合物的稳定，这与温度对加质子常数值影响的结果相似。最后计算得到半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ)配合的稳定常数lgk5(36.74)较大，说明半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ)络合能力较强。

2.3 配位反应的热力学参数

表2 配合物的各级稳定常数

2.4 配位反应的条件稳定常数

表4 常温下不同pH时Zn(Ⅱ)与半胱胺盐酸盐配合物的条件稳定常数

3 结论

在不同温度下，于离子强度为0.1 mol/L的NaOH溶液中，采用pH电位滴定法，测定了半胱胺盐酸盐的加质子常数及其与Zn(Ⅱ)络合稳定常数。考察了半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ)在不同温度和pH条件下的稳定常数，得到热力学函数，判断半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ)反应过程为自发放热反应。半胱胺盐酸盐与Zn(Ⅱ) 配合物的条件稳定常数表明，随着pH的增加，稳定常数增加，说明碱性条件下半胱胺锌更稳定。