Зайцев в. Н. Комплексообразующие кремнеземы

4.4.2 Расчет концентрации привитых групп для КХМК, полученных ме-
тодом поверхностной сборки 
Уравнения (4.3) и (4.4) применимы для расчета концентрации приви-
тых групп на КХМК, полученных методом поверхностной сборки, только 
если степень превращения на каждой стадии синтеза на поверхности 
близка к единице. В противном случае их применение приводит к суще-
ственным ошибкам. Проиллюстрируем это на примере. 
В работе [16] приведены данные элементного анализа КХМК, полу-
ченного в две стадии по методу ПСБ согласно схеме (4.5): 
OH
CH
3
O
Si
CH
3
O
CH
3
O
O
O
Si
O
O
O
NH
2
NH
2
+
Si
O
O
OH
N
H
N
H
2
По данным элементного анализа после первой стадии модифицирования 
такой КХМК содержал: С— 6.44% и Н— 1.26%, после второй: С—7.93%, 
1
данные получены из фотоэлектронных спектров кремнеземов и, вероятнее всего, за-
вышены. По крайней мере, в нашей практике не встречалось столь значительное 
несоответствие данных элементного анализа на углерод с другими методами опре-
деления концентрации закрепленых групп. Возможно, графитизация кремнезема 
существенно не влияет на результаты определения “органического” углерода эле-
ментным анализом. 
(4.5) 

---

151 
Н—1.26% и N—0.5%. Расчет концентрации привитых групп из результа-
тов анализа на углерод с применением формулы (4.3) дает 0.89 и 0.55 
ммоль/г после первой и второй стадий синтеза, соответственно. Однако из 
данных элементного анализа на азот получено совершенно другое значе-
ние — 0.18 ммоль/г. Исходя из того, что атомы азота в КХМК (4.5) по-
явились только после второй стадии синтеза, концентрацию 0.18 ммоль/г 
следует считать концентрацией привитых функциональных групп. Расчет 
же по данным анализа на углерод некорректен, так как не учитывает низ-
кую степень прохождения второй стадии модифицирования. Автор дан-
ной монографии предлагает для расчета концентрации в таких случаях 
подход, позволяющий избежать ошибки. Необходимо учитывать, что уве-
личение содержания углерода на КХМК после второй стадии синтеза обу-
словлено прививкой диаминоциклогексана. Поэтому рассчитывать следу-
ет не общую концентрацию привитых групп после второй стадии, а кон-
центрацию групп, которые обусловили возрастание содержания углерода. 
Расчет осуществляют по формуле (4.3) или (4.4), подставляя для значений 
Р
э 
не общее содержание углерода, а его прирост после второй стадии; в 
нашем примере это 7.93 - 6.44=1.49%. При этом n
э
равно количеству ато-
мов углерода в циклогександиамине (n
С
=6). Расчет из данных элементно-
го анализа на углерод в этом случае дает 0.21 ммоль/г привитых групп, 
что отлично согласуется с результатами, полученными из анализа КХМК 
на азот.
Применение данных элементного анализа по предложенной схеме позво-
ляет рассчитать степень прохождения реакции синтеза на поверхности. 
Для рассмотренного выше примера выход продукта составляет 
(0.19

0.2)

100/0.89=21%, где значения 0.19 и 0.89 — концентрации 
(ммоль/г) привитого циклогександиамина и исходного эпоксида, соответ-
ственно. 
Несмотря на простоту предлагаемого подхода, концентрацию приви-
тых групп на поверхности модифицированных кремнеземов, полученных 
по методу ПСБ, продолжают рассчитывать по ошибочной методике, ис-
ходя из общего содержания элемента на последней стадии. Это приводит 
к существенным ошибкам. 
Достоверность результатов элементного анализа можно значительно 
повысить путем сопоставления данных по различным элементам. В табл. 
4-2 приведены некоторые примеры применения мультиэлементного ана-
лиза кремнеземов, синтезированных нами, для расчета концентрации 
функциональных групп по уравнению (4.3) с учетом замечаний, выска-
занных выше. Вполне очевидно, что в большинстве случаев наблюдается 
хорошее согласование результатов. 

---

152 
Табл. 4-2. Результаты расчета концентрации привитых групп (C
L
) по данным эле-
ментного анализа некоторых КХМК 
Привитая 
C
L
, ммоль/г 
группа 
C,% C
L
N,% C
L
P,% 
C
L
S,% 
C
L
C
3
H
6
NHPS[N(C
2
H
5
)
2
]
2
4.9 0.37 1.86 0.44 1.39 0.45 1.46 0.46 
C
3
H
6
NHPS(C
6
H
5
)
2
8.03 0.35 1.11 0.26 1.05 0.34 0.91 0.28 
C
3
H
6
N(CH
2
PO
3
H
2
)
2
1.4 
0.23 0.31 0.22 1.26 0.20 
- 
- 
Интересный подход к обработке данных элементного анализа рас-
сматривается в работе [2]. Предлагается использовать систему уравне-
ний, связывающую данные по определению элементного состава КХМК и 
концентрацию привитых групп C
L
: