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[국내논문] 분광학을 이용한 흄산의 모델 리간드인 2,6-Dihydroxybenzoic acid와 우라늄(VI)의 착물형성 반응에 관한 연구
Spectroscopic Studies on U(VI) Complex with 2,6-Dihydroxybenzoic acid as a Model Ligand of Humic Acid 원문보기

방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, v.9 no.4, 2011년, pp.207 - 217  

차완식 (한국원자력연구원) ,  조혜륜 (한국원자력연구원) ,  정의창 (한국원자력연구원)

초록
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UV-Vis 분광광도법과 시간분해 레이저 유도 형광분광법(TRLFS)을 이용하여 흄산의 모사 리간드로 사용한 2,6-Dihydroxybenzoate(DHB)와 U(VI)의 착물형성반응을 조사하였다. U(VI)-DHB 착물 고유의 전하이동 흡수 스펙트럼을 분석한 결과, 착물형성반응은 우라늄-리간드 비가 1:1 또는 1:2 착물을 형성하는 이중 평형반응이며, 산도에 따라 착물종의 분포가 변한다는 것을 밝혔다. 계산된 착물형성상수 (log $K_1$ and log $K_2$)는 $12.4{\pm}0.1$$11.4{\pm}0.1$이다. 이에 더하여, TRLFS 방법으로 조사한 결과, DHB는 U(VI) 화학종들의 형광 소광제(quencher)로서 역할을 한다는 것을 확인하였다. 특히, 확인된 U(VI) 화학종 모두(${UO_2}^{2+}$, $(UO_2)_2{(OH)_2}^{2+}$$(UO_2)_3(OH)_5{^+})$에서 정적 (static) 및 동적 (dynamic) 소광작용이 공존하는 것으로 관찰되었다. 시간분해 형광 스펙트럼으로부터 리간드 농도에 따른 U(VI) 화학종의 형광세기와 형광수명을 측정하였으며, Stern-Volmer 식을 이용하여 분석하였다. 결정된 정적소광계수(KS)는 ${UO_2}^{2+}$, $(UO_2)_2{(OH)_2}^{2+}$$(UO_2)_3(OH)_5+$에 대하여 각각 $4.2{\pm}0.1$, $4.3{\pm}0.1$$4.34{\pm}0.08$이다. Stern-Volmer 식을 이용한 분석 결과, 단일 또는 이중 배위자 구조(mono- and bi-dentate)의 U(VI)-DHB 착물이 모두 정적소광효과에 관여하는 바닥상태 착물임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study the complex formation reactions between uranium(VI) and 2,6-dihydroxybenzoate (DHB) as a model ligand of humic acid were investigated by using UV-Vis spectrophotometry and time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy (TRLFS). The analysis of the spectrophotometric data, i.e., ...

주제어

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문제 정의

  • 첫 번째 착물생성상수는 이전에 보고된 유사 리간드(2,5-DHB)의 상수 값과 비슷함을 알 수 있다. 두 번째 착물생성상수와 착물종의흡광계수는 본 연구에서 처음으로 결정하여 보고하였다. 또한, 추가 실험에서 U(VI)의 농도가 서로 다른 조건(1 mM와 20 μM)에서 흡광도를 측정하였는데, 계산된 결과 값들은 실험불확도 수준에서 동일한 결과를 보였다.
  • 하지만, (UO2)2(OH)22+와 (UO2)3(OH)5+의 경우 정적소광을 유발하는 바닥상태 착물의 구조를 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 현재, 본 실험실에서는 주된 바닥상태 착물의 구조가 해당 가수분해화합물 구조에 DHB가 추가로 결합하는 삼성분 착물 형태인지, 또는 가수분해화합물 구조가 해체된 UO2(H2L)+ 또는 UO2(HL)0 등의 형태인지를 추정하기위한 연구를 진행하고 있다.

가설 설정

  • 리간드가 없는 경우(그림 4(a)), 실험조건에서 여러 U(VI) 화학종들이 공존함을 알 수 있다. 하지만, 리간드 DHB가 있을 때(그림 4(b)) 전반적인 형광신호가 거의 10분의1 수준으로 줄어든다. 이러한 형광신호의 감소는 그림 5(a)에서 볼 수 있듯이 DHB농도 증가와 관련이 있으며, 이는 리간드 DHB에 의한 형광 소광효과가 있음을 보여준다.
  • 상기 ‘가’ 항의 결과를 바탕으로, 아래와 같은 이중 착물반응(반응식 (1)과 (2))을 가정하였다.
  • (UO2)2(OH)22+와(UO2)3(OH)5+의 경우 이중 지수함수적(bi-exponential)인 형광 감쇄를 보이는데, 긴 형광수명 성분을 취하여 형광수명을 측정하였다. 측정된 형광 스펙트럼은 UO22+, (UO2)2(OH)22+ 과 (UO2)3(OH)5+의 성분이 혼합된 것으로 가정하였으며, 성분분석(deconvolution)을 통하여 각 성분의 기여도를 측정하였다. 각 화학종의 고유 스펙트럼은 게이트 위치 조절을 포함한 다음 조건에서 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하이드록시 또는 페놀기가 착물 형성에 미치는 역할의 예는? 최근 연구에서는 리간드의 -OH 작용기, 즉 하이드록시 또는 페놀기가 착물 형성에 미치는 역할이 주된 관심사 중의 하나이다[3]. 예를 들어, 다중 음이온을 갖는 흄산의 경우 pH 2에서 금속이온과 결합력(binding capacity)에 관여하는 -OH 작용기의 역할은 미미한 것으로 보고 되었다[4]. 반대로, 보다 높은 pH에서 -OH와 -COOH를 이웃한 위치에 함께 갖고 있는 리간드(α-hydroxycarboxylates)의 경우, -OH 작용기는 우라닐 이온(UO22+)의 산소와 수소결합을 형성하여 생성된 착물에 추가적인 안정성을 제공하며, 해리된 -COOH와 -OH가 동시에 우라닐 이온에 결합하여, 오각형 또는 육각형 고리구조의 착물을 생성하는 것으로 보고되었다[3]. 이런 pH 의존성은 U(VI)의 가수분해 특성과 관련이 있는데, 이들 리간드에서 -OH의 pKa(산해리상수, 살리실산의 경우 13.
대표적인 모델 리간드인 살리실산은 무엇을 생성하는가? 대표적인 모델 리간드인 살리실산은 여러 다른 금속과 착물을 형성하는데, 특히, 킬레이트 구조를 형성하여 새로운 흡수띠를 갖는 전하이동착물(charge-transfer complex, 또는 CT 착물)을 생성한다[6-9]. 우라닐 이온(UO22+)의 경우, 앞선 연구에서 설포살리실산(5-sulfosalicylate, 또는 SSal)과 CT착물을 형성하여 약 460 nm 부근에서 새로운 흡수띠를 보이며, 1:1 리간드-착물 구조를 갖는 것으로 보고되었다[10-14].
용존 방사성핵종의 거동은 무엇에 의하여 영향을 받는가? 심지층 사용후핵연료 처분시설이나 지상 또는 지표면 가까운 곳에 설치되는 임시 저장시설로부터 유출될 수 있는 방사성핵종은 잠재적인 지권 (geosphere) 오염 물질이다. 특히, 인문환경이나 생물권 (biosphere) 가까이에서 지하수의 흐름을 따라 이동하는 용존 방사성핵종(dissolved radionuclides)의 거동은 흄산이나 풀빅산 같이 금속이온들과 착물을 생성할 수 있는 용존 유기물질들에 의하여 큰 영향을 받는다. 이런 천연 리간드(natural ligands)는 다양한 작용기(-COOH(카복시), -OH(하이드록시, 페놀) 등)를 갖는데, 이들 작용기의 역할을 이해하기 위하여 앞선 연구에서는 수용액 중 방사성핵종과의 반응에서 특정 작용기의 함유량을 조절한 합성 흄산을 사용하거나, 특정 작용기만을 갖는 모사 화합물들을 이용하였다[1, 2].
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참고문헌 (33)

  1. Kim, J.-I., "Significance of actinide chemistry for the long-term safety of waste disposal", Nucl. Engin. Tech. 38, 459-482 (2006). 

  2. Fangha¨nel, T., Neck, V., "Aquatic chemistry and solubility phenomena of actinide oxides/hydroxides", Pure Appl. Chem. 74, 1895-1907 (2002). 

  3. Moll, H., Geipel, G., Reich, T., Bernhard, G., Fangha ¨nel, T., Grenthe, I., "Uranyl(VI) complexes with alpha-substituted carboxylic acids in aqueous solution", Radiochim. Acta 91, 11-20 (2003). 

  4. Schmeide, K., Sachs, S., Bubner, M., Reich, T., Heise, K. H., Bernhard, G., "Interaction of uranium(VI) with various modified and unmodified natural and synthetic humic substances studied by EXAFS and FTIR spectroscopy", Inorg. Chim. Acta 351, 133-140 (2003). 

  5. Stumm, W., Furrer, G. The dissolution of oxides and aluminium silicates: Examples of surfacecoordinatin-controlled kinetics. In: Aquatic Surface Chemistry. J. Wiley & Sons, New York, (1987) pp. 197-219. 

  6. Jankovic, I. A., Saponjic, Z. V., Comor, M. I., Nedeljkovic, J. M., "Surface modification of colloidal $TiO_{2}$ nanoparticles with bidentate benzene derivatives", J. Phys. Chem. 113, 12645-12652 (2009). 

  7. Mitchell-Koch, J. T., Reid, K. R., Meyerhoff, M. E., "Salicylate detection by complexation with Iron(III) and optical absorbance spectroscopy", J. Chem. Educ. 85, 1658-1659 (2008). 

  8. Greenaway, F. T., Norris, L. J., "Mononuclear and binuclear copper(II) complexes of 3,5-diisopropylsalicylic acid", Inorg. Chim. Acta 145, 279-284 (1988). 

  9. Kim, B.-I., Miyake, C., Imoto, S., "Spectroscopic studies on the uranyl complexes with 1,2-disubstituted benzenes", J. Inorg. Nucl. Chem. 36, 2015-2021 (1974). 

  10. Banks, C. V., Singh, R. S., "Composition and stability of some metal-5-sulfosalicylate complexes", J. Inorg. Nucl. Chem. 15, 125-132 (1960). 

  11. Foley, R. T., Anderson, R. C., "Spectrophotometric studies of complex formation with sulfosalicylic Acid. II. With uranyl ion", J. Am. Chem. Soc. 71, 909-914 (1949). 

  12. Rao, J. M., Seshaiah, U. V., "Stability constants of uranyl chelates with nuclear-substituted salicylic acids", Bull. Chem. Soc. Jap. 39, 2668-2671 (1966). 

  13. Gangopadhyay, S., Banerjee, R. N., Banerjea, D., "Complexation of uranium(VI) by salicylate and substitute salicylates: A kinetic study", Transition Met. Chem. 10, 325-328 (1985). 

  14. Yousif, Y. Z., Al-Imarah, F. J. M., "Spectroscopic study of the effect of substitution on the thermodynamic stability of the 1:1 complexes of the dioxouranium(II) ion with mono-substituted salicylic acids in aqueous media", Transition. Met. Chem. 14, 123-126 (1989). 

  15. Jahagirdar, D. V., Khanolkar, D. D., "Studies of UO2(II) complexes of substituted salicylic acids", J. Inorg. Nucl. Chem. 35, 921-930 (1973). 

  16. Rajan, K. S., Martell, A. E., "Equilibrium studies of uranyl complexes - I. Interaction of uranyl ion with some hydroxycarboxylic and aminocarboxylic acids", J. Inorg. Nucl. Chem. 26, 789-798 (1964). 

  17. Vartak, D. G., Menon, K. R., "Stability constants of some substituted salicylic acids and their complexes", J. Inorg. Nucl. Chem. 33, 1003-1011 (1971). 

  18. Silva, J. C. G. E. d., Machado, A. A. S. C., Oliveira, C. J. S., "Study of the interaction of a soil fulvic acid with UO22+ by self-modelling mixture analysis of synchronous molecular fluorescence spectra", Analyst 121, 1373-1379 (1996). 

  19. Toraishi, T., Aoyagi, N., Nagasaki, S., Tanaka, S., "Stoichiometry, stability constants and coordination geometry of Eu(III) 5-sulfosalicylate complex in aqueous system - A TRLFS study", Dalton Trans. 3495-3502 (2004). 

  20. Jung, E. C., Cho, H.-R., Park, K. K., Yeon, J.-W., Song, K., "Nanoparticle sizing by a laser-induced breakdown detection using an optical probe beam deflection", Appl. Phys. B 97, 867-875 (2009). 

  21. 조혜륜, 박경균, 정의창, 송규석, "모세관 셀을 이용한 수용액 내 악티나이드 화학종의 고감도 검출", 방사성폐기물학회지, 7(2), pp. 109-114 (2009). 

  22. Cha, W., Cho, H.-R., Park, K., Jung, E. C., Kim, W., Song, K., "Spectroscopic Studies on U(VI)-Salicylate Complex Formation with Multiple Equilibria", Radiochim. Acta In print, (2012), doi 10.1524/ract.2012.1930. 

  23. Guillaumont, R., Fangh?nel, T., Fuger, J., Grenthe, I., Neck, V., Palmer, D. A., Rand, M. H. In: (OECD, NEA-TDB): Chemical thermodynamics. vol. 5. Update on the Chemical Thermodynamics of Uranium, Neptinum, Plutonium, Americium and Technetium. Elsevier, North-Holland, Amsterdam, (2003) p. 157. 

  24. 정의창, 조혜륜, 박경균, "시간분해 레이저 유도 형광분광학을 이용한 우라늄(VI) 가수분해 화학종 규명 연구", 방사성폐기물학회지, 7(3), pp. 133-141 (2009). 

  25. Eliet, V., Bidoglio, G., Omenetto, N., Parma, L., Grenthe, I., "Characterisation of hydroxide complexes of uranium(VI) by time-resolved fluorescence spectroscopy", J. Chem. Soc. Farad. Trans. 91, 2275-2285 (1995). 

  26. Moulin, C., Laszak, I., Moulin, V., Tondre, C., "Time-resolved laser-induced fluorescence as a unique tool for low-level uranium speciation", Appl. Spec. 52, 528-535 (1998). 

  27. Harris, D. C. Application of Spectrophotometry. In: Quantitative Chemcal Analysis. 6th ed., W.H. Freeman and Company, New York, (2006) pp. 440-442. 

  28. Deranleau, D. A., "Theory of the measurement of weak molecular complexes. II. Consequences of multiple equilibria", J. Am. Chem. Soc. 91, 4050-4054 (1969). 

  29. Bruneau, E., Lavabre, D., Levy, G., Micheau, J. C., "Quantitative analysis of continuous-variation plots with a comparison of several methods", J. Chem. Educ. 69, 833-837 (1992). 

  30. Lajunen, L. H. J., Portanova, R., Piispanen, J., Tolazzi, M., "Stability Constants for alpha-Hydroxycarboxylic Acid Complexes with Protons and Metal Ions and the Accompanying Enthalpy Changes - Part I:Aromatic orth-hydroxycarboxylic Acids", Pure & Appl. Chem. 69, 329-381 (1997). 

  31. Weert, M. v. d., "Fluorescence quenching to study protein-ligand binding: Common errors", J. Fluoresc. 20, 625-629 (2010). 

  32. Lakowicz, J. R. Quenching of Fluorescence. In: Principles of Fluorescence Spectroscopy. Springer, New York, NY, (2006) p. 282. 

  33. Pompe, S., Brachmann, A., Bubner, M., Geipel, G., Heise, K. H., Bernhard, G., Nitsche, H., "Determination and comparison of uranyl complexation constants with natural and model humic acids", Radiochim. Acta 82, 89-95 (1998). 

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