Influence of Dispersion Medium on Clusterization of Water and Hydrogen Peroxide Bound To Silica-Sorbitol Composite

Authors

  • V. V. Turov Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
  • V. M. Gun'ko Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
  • V. A. Pokrovsky Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
  • N. S. Nastasienko Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
  • N. P. Galagan Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine

Keywords:

A-300/sorbitol composite, NMR spectroscopy, state of water, hydrogen peroxide, effect of solvents

Abstract

The interfacial behavior of water and hydrogen peroxide in solution alone or adsorbed on a surface of nanosilica A-400, silica gel Si-60 or composite prepared using mechanochemical activation of sorbitol – nanosilica A-300 has been studied by low-temperature 1H NMR spectroscopy. It has been shown that water in the hydrogen peroxide solution forms clusters of average radius R » 1 nm. At a surface of nanosilica, water forms clusters at R < 0.8 nm and domains at R = 2–50 nm. For the solution bound to the A-300/sorbitol composite, two main signals appear in the spectra at the chemical shift of 4 and 6 ppm corresponding to structures of strongly associated water dissolved different amounts of H2O2. In this case, the formation of domains is preferable at R » 50 nm. Addition of polar solvents (CD3CN, DMSO) leads to the formation of clusters including H2O – electron-donor complexes.

References

1. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев: Наукова думка, 2003. – 415 с.

2. Горбик П.П., Туров В.В. Наноматериалы и нанокомпозиты в медицине, биологии, экологии / Под ред. А.П. Шпака, В.Ф. Чехуна. – Киев: Наукова думка, 2011. – 444 с.

3. Энтеросорбция в комплексном лечении острых хирургических заболеваний органов брюшной полости / Под ред. А.А.  Вильцанюка, И.И. Геращенко. – Винница-Киев-Харьков: Ома-Пак, 2009. – 128 с.

4. Клименко Н.Ю., Новікова О.А., Галаган Н.П. Нанобіокомпозити з аміноцукрами як компоненти кріосередовища в біотехнології зберігання генофонду // Укр. биохим. журн. – 2010. – Т. 82, № 4 (додаток 2). – С. 260.

5. Крупская Т.В., Барвинченко В.Н., Касперский В.А., Туров В.В. Молекулярные взаимодействия в системе левомицетин-вода-кремнезем // Укр. хім. журн. – 2007. – Т. 73, № 7. – С. 20–26.

6. Гунько В.М., Туров В.В., Горбик П.П. Вода на межфазной границе. – Киев: Наукова думка, 2009. – 694 с.

7. Gun'ko V.M., Turov V.V. Nuclear Magnetic Resonance Studies of Interfacial Phenomena. – New York: Taylor & Francis, 2013. – 1040 p.

8. Туров В.В., Гунько В.М. Кластеризованная вода и пути ее использования. – Киев: Наукова думка, 2011. – 316 с.

9. Gun’ko V.M., Turov V.V., Bogatyrev V.M. et al. Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic interfaces // Adv. Colloid Interface Sci. – 2005 – V. 118. – P. 125–172.

10. Turov V.V., Gun’ko V.M., Turova A.A. et al. Interfacial behavior of concentrated HCl solution and water clustered at a surface of nanosilica in weakly polar solvents media // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2011. – P. 48–55.

11. Туров В.В., Чехун В. Ф., Гунько В.М et al. Влияние органических растворителей и  доксорубицина на кластеризацию воды, связанной ДНК // Хімія, фізика і технологія поверхні. – 2010. – Т. 1, № 4. – С. 465–472.

12. Гунько В.М. Учет многокомпонентности адсорбентов при анализе их структурных и энергетических параметров // Теорет. эксперим. химия. – 2000. – Т. 36, № 6. – С. 349–353.

13. Gun'ko V.M., Leboda R., Skubiszewska-Zięba J. Heating effects on morphological and textural characteristics of individual and composite nanooxides // Adsorption. – 2009. – V. 15, N 2. – P. 89–98.

14. Aksnes D.W., Kimtys L. Characterization of mesoporous solids by 1H NMR // Solid State Nucl. Magn. Reson. – 2004. – V. 25. – P. 146–163.

15. Petrov O.V., Furo I. NMR cryoporometry: Principles, application and potential // Progr. NMR. – 2009. – V.54. – P. 97–122.

16. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – Москва: Химия. – 1982. – 400 с.

17. Термодинамические свойства индивидуаль-ных веществ / Под ред. В.П. Глушкова – Москва: Наука,1978. – 495 с.

18. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 03, Revision E.01, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.

19. Granovsky A.A., Firefly version 8, http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html.

20. Stewart J.J.P., MOPAC2012, Stewart Computational Chemistry, Colorado Springs, CO, USA, http://openmopac.net/, 2012.

21. Mallamace F., Corsaro C., Broccio M. et al. NMR evidence of a sharp change in a measure of local order in deeply supercooled confined water // PNAS. – 2008. – V. 105, N 35. – P. 12725–12729.

22. Gun'ko V.M., Turov V.V., Turov A.V. Hydrogen peroxide – water mixture bound to nanostructured silica // Chem. Phys. Lett. – 2012. – V. 531 – P. 132–137.

23. Pople J.A., Schneider W.G., Bernstein H.J. High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance // New York-Toronto-London: McGraw-Hill Book Company, JNC, 1959. – P. 165–180.

How to Cite

(1)
Turov, V. V.; Gun’ko, V. M.; Pokrovsky, V. A.; Nastasienko, N. S.; Galagan, N. P. Influence of Dispersion Medium on Clusterization of Water and Hydrogen Peroxide Bound To Silica-Sorbitol Composite. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni 2013, 4, 406-419.