Chemistry, Physics and Technology of Surface, 2013, 4 (4), 406-419.

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



V. V. Turov, V. M. Gun'ko, V. A. Pokrovsky, N. S. Nastasienko, N. P. Galagan

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.

Keywords


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

Full Text:

PDF (Русский)

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.




Copyright (©) 2013 V. V. Turov, V. M. Gun'ko, V. A. Pokrovsky, N. S. Nastasienko, N. P. Galagan

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.