Published July 1, 2022 | Version v1
Publication Open

The Catalytic Influence of Polymers and Surfactants on the Rate Constants of Reaction of Maltose with Cerium (IV) in Acidic Aqueous Medium

Creators

  • 1. Philadelphia University
  • 2. Ibb University
  • 3. Middle East University
  • 4. Al-Balqa Applied University

Description

Kinetics of the reaction of maltose with cerium ammonium sulfate were analyzed spectrophotometrically by observing the decrease of the absorbance of cerium (IV) at 385 nm in the presence and absence of polyethylene glycols (600, 1500, and 4000) and polyvinylpyrrolidone (PVP), in addition to anionic micelles of sodium dodecyl sulfate (SDS), cationic micelles of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and non-ionic micelles of Tween 20 surfactants. Generally, there is little literature about using the polymers (PEGs and PVP) as catalysts in the oxidation-reduction reactions. Therefore, the major target of this work was to investigate the influence of the nature of polymers and surfactants on the oxidation rates of maltose by cerium (IV) in acidic aqueous media, as well as employing the Piszkiewicz model to explain the catalytic effect. The kinetic runs were derived by adaptation of the pseudo first-order reaction conditions with respect to the cerium (IV). The reaction was found to be first-order with respect to the oxidant and fractional-order to maltose and H2SO4. The reaction rates were enhanced in the presence of polymer and micellar catalysis. Indeed, the surfactants were found to work perfectly close to their critical micelle concentrations (CMC). Electrostatic interaction and H-bonding appear to play an influential role in binding maltose molecules to polymer/surfactant micelles, while oxidant ions remain at the periphery of the Stern layer within the micelle.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تحليل حركيات تفاعل المالتوز مع كبريتات الأمونيوم السيريوم طيفيًا من خلال ملاحظة انخفاض امتصاص السيريوم (الرابع) عند 385 نانومتر في وجود وغياب البولي إيثيلين جليكول (600 و 1500 و 4000) والبولي فينيل بيروليدون (PVP)، بالإضافة إلى المذيلات الأنيونية لكبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS)، والمذيلات الكاتيونية لبروميد سيتيل تريميثيلامونيوم (CTAB) والمذيلات غير الأيونية لـ 20 مادة خافضة للتوتر السطحي. بشكل عام، هناك القليل من الأدبيات حول استخدام البوليمرات (PEGs و PVP) كمحفزات في تفاعلات الأكسدة والاختزال. لذلك، كان الهدف الرئيسي من هذا العمل هو التحقيق في تأثير طبيعة البوليمرات والمواد الخافضة للتوتر السطحي على معدلات أكسدة المالتوز بواسطة السيريوم (الرابع) في الأوساط المائية الحمضية، بالإضافة إلى استخدام نموذج Piszkiewicz لشرح التأثير الحفاز. تم اشتقاق الجريان الحركي عن طريق تكييف ظروف التفاعل الزائفة من الدرجة الأولى فيما يتعلق بالسيريوم (الرابع). وجد أن التفاعل من الدرجة الأولى فيما يتعلق بالمؤكسد والترتيب الكسري للمالتوز و H2SO4. تم تعزيز معدلات التفاعل في وجود البوليمر وتحفيز ميسيلار. في الواقع، وجد أن المواد الخافضة للتوتر السطحي تعمل بشكل قريب تمامًا من تركيزات المذيلة الحرجة (CMC). يبدو أن التفاعل الكهروستاتيكي والترابط H يلعبان دورًا مؤثرًا في ربط جزيئات المالتوز بالمذيلات البوليمرية/الخافضة للتوتر السطحي، بينما تظل الأيونات المؤكسدة في محيط طبقة ستيرن داخل المذيلة.

Translated Description (French)

La cinétique de la réaction du maltose avec le sulfate de cérium et d'ammonium a été analysée spectrophotométriquement en observant la diminution de l'absorbance du cérium (IV) à 385 nm en présence et en l'absence de polyéthylène glycols (600, 1500 et 4000) et de polyvinylpyrrolidone (PVP), en plus des micelles anioniques de dodécyl sulfate de sodium (SDS), des micelles cationiques de bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB) et des micelles non ioniques de tensioactifs Tween 20. En général, il existe peu de littérature sur l'utilisation des polymères (PEG et PVP) comme catalyseurs dans les réactions d'oxydo-réduction. Par conséquent, l'objectif principal de ce travail était d'étudier l'influence de la nature des polymères et des tensioactifs sur les taux d'oxydation du maltose par le cérium (IV) en milieu aqueux acide, ainsi que d'utiliser le modèle de Piszkiewicz pour expliquer l'effet catalytique. Les courses cinétiques ont été dérivées par adaptation des conditions réactionnelles de pseudo premier ordre par rapport au cérium (IV). La réaction s'est avérée être de premier ordre en ce qui concerne l'oxydant et d'ordre fractionnaire en maltose et H2SO4. Les vitesses de réaction ont été augmentées en présence de polymère et de catalyse micellaire. En effet, on a constaté que les tensioactifs fonctionnaient parfaitement près de leurs concentrations micellaires critiques (CMC). L'interaction électrostatique et la liaison H semblent jouer un rôle influent dans la liaison des molécules de maltose aux micelles de polymère/tensioactif, tandis que les ions oxydants restent à la périphérie de la couche de Stern à l'intérieur de la micelle.

Translated Description (Spanish)

La cinética de la reacción de maltosa con sulfato de cerio y amonio se analizó espectrofotométricamente observando la disminución de la absorbancia de cerio (IV) a 385 nm en presencia y ausencia de polietilenglicoles (600, 1500 y 4000) y polivinilpirrolidona (PVP), además de micelas aniónicas de dodecil sulfato de sodio (SDS), micelas catiónicas de bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) y micelas no iónicas de tensioactivos Tween 20. En general, hay poca literatura sobre el uso de los polímeros (PEG y PVP) como catalizadores en las reacciones de oxidación-reducción. Por lo tanto, el objetivo principal de este trabajo fue investigar la influencia de la naturaleza de los polímeros y tensioactivos en las tasas de oxidación de la maltosa por cerio (IV) en medios acuosos ácidos, así como emplear el modelo de Piszkiewicz para explicar el efecto catalítico. Las corridas cinéticas se derivaron mediante la adaptación de las pseudocondiciones de reacción de primer orden con respecto al cerio (IV). Se encontró que la reacción era de primer orden con respecto al oxidante y de orden fraccional con respecto a la maltosa y H2SO4. Las velocidades de reacción se mejoraron en presencia de polímero y catálisis micelar. De hecho, se descubrió que los tensioactivos funcionaban perfectamente cerca de sus concentraciones micelares críticas (CMC). La interacción electrostática y el enlace de H parecen desempeñar un papel influyente en la unión de moléculas de maltosa a micelas de polímero/tensioactivo, mientras que los iones oxidantes permanecen en la periferia de la capa de Stern dentro de la micela.

Files

2609478.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:db98931725cb739d3a5fa2d57f23f73b
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التأثير الحفاز للبوليمرات والمواد الخافضة للتوتر السطحي على ثوابت معدل تفاعل المالتوز مع السيريوم (الرابع) في الوسط المائي الحمضي
Translated title (French)
L'influence catalytique des polymères et des tensioactifs sur les constantes de vitesse de réaction du maltose avec le cérium (IV) en milieu aqueux acide
Translated title (Spanish)
La influencia catalítica de los polímeros y tensioactivos en las constantes de velocidad de reacción de la maltosa con el cerio (IV) en medio acuoso ácido

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4283770153
DOI
10.1155/2022/2609478

Is supplement to
https://openalex.org/W2992416137 (Other)
https://openalex.org/W2006251528 (Other)
https://openalex.org/W2078699603 (Other)
https://openalex.org/W4380356815 (Other)
https://openalex.org/W2093667793 (Other)
https://openalex.org/W2366750327 (Other)
https://openalex.org/W4368362801 (Other)
https://openalex.org/W2249239836 (Other)
https://openalex.org/W2076698426 (Other)
https://openalex.org/W2377366233 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Yemen

References

  • https://openalex.org/W959877378
  • https://openalex.org/W1922034070
  • https://openalex.org/W2000630699
  • https://openalex.org/W2007269074
  • https://openalex.org/W2013573614
  • https://openalex.org/W2014196511
  • https://openalex.org/W2022399814
  • https://openalex.org/W2026821449
  • https://openalex.org/W2030269224
  • https://openalex.org/W2056722139
  • https://openalex.org/W2091060393
  • https://openalex.org/W2115666014
  • https://openalex.org/W2137085131
  • https://openalex.org/W2174111713
  • https://openalex.org/W2498541899
  • https://openalex.org/W2604266532
  • https://openalex.org/W2791741869
  • https://openalex.org/W3169917734
  • https://openalex.org/W3183448337
  • https://openalex.org/W3183794769
  • https://openalex.org/W3203982423
  • https://openalex.org/W4205760043
  • https://openalex.org/W4247414524