Свіщова Яна

канд.хім.наук, доцент

завідувач кафедри загальної хімії

ХНАУ ім. В.В. Докучаєва

м. Харків

ВИКОРИСТАННЯ БАРВНИКІВ ДЛЯ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ЕКОСИСТЕМ

В умовах збільшення техногенного навантаження на навколишнє середовище актуальним є питання вивчення міграції забруднюючих речовин в компонентах біосфери. Інтенсифікація сільського господарства та призводить до зо забруднення продукції рослинного походження важкими металами. До найбільш небезпечних забруднювачів відносять кадмій та свінець. Азобарвники в теперішній час знайшли широке застосування в кількісному аналізі в якості індикаторів, а також для концентрування, розділення (осадження та екстракції) багатьох хімічних елементів, зокрема, важких металів [1, 2]. Здатність різних протолітичних форм цих барвників взаємодіяти з органічними протиіонами не вивчалась, хоча, такі системи є перспективними в кількісному аналізі природніх об’єктів. В якості об’єктів дослідження було обрано багатоосновні барвники арсеназо II (C₃₂H₂₄As₂N₄O₂₂S₄) та конго червоний (C₃₂H₂₂N₆Na₂O₆S₂). Арсеназо II (АР ІІ) утворює термодинамічно стійкі комплексні сполуки в усьому діапазоні рН, та використовується в аналізі більш ніж 20 металів [3]. Однак більш вивчаються та застосовуються інші представники класу арсеназо – арсеназо І та арсеназо ІІІ [4]. Конго червоний (КЧ) використовують переважно, як індикатор в кислотно-основному титруванні. В якості органічного протиіона використовували ціаніновий барвник пінаціанол хлорид (ПНЦ). ПНЦ існує  в катіонній формі та не змінює свої спектральні характеристики в доволі широкому діапазоні рН: 3÷10, та утворює різнорідні асоціаціати з органічними речовинами у водних розчинах, що відображається в спектрах поглинання барвника зниженням інтенсивності поглинання, появою нових смуг поглинання батохромно чи гіпсохромно розташованих відносно початкової смуги поглинання. Така особливість поведінки ПНЦ пов’язана з відносно планарною будовою молекули та наявністю спряженої системи подвійних зв’язків, що є дуже чутливою до навколишнього оточення [5].

Препарат хлориду ПНЦ торгівельної марки  «Sigma» з вмістом основної речовини 95% та препарати КЧ (ДСТУ 5552-50), АР ІІ (ТУ6-09-05-1391-87) кваліфікації «чда». Початкові розчини барвників КЧ та АР ІІ з концентрацією  10^-3 моль/л готували розчиненням точної наважки. Робочі розчини (10^-4 - 10^-5 моль/л) готували відповідним розведенням початкових розчинів. Також для дослідження впливу катіонів Cd²⁺ та Pb²⁺ на процес асоціації органічних проти іонів готували початкові розчини СdSO₄ та Pb(CH₃COO)₂ на рівні концентрацій 0,1 та 0,01 моль/л, відповідно. Іонна сила розчинів (I) була в межах 0.001–0.008 моль/л. Для створення необхідного рН середовища використовували буферний розчин з рН 9,18, який готували із стандарт титрів. Спектри поглинання вимірювали при кімнатній температурі на спектрофотометрі «Hitachi-U3210» в діапазоні довжин хвиль 400-700 нм безпосередньо після приготування розчинів, проти води, довжина шару поглинання 1 см.

Ар II має 12 здатних до дисоціації кислотних груп. При рН 9,2 барвник існує у формі Н₄R^6-. Згідно з аналізом даних робіт [3,4] при такій кислотності середовища продисоціювали чотири сульфогрупи та дві арсоногрупи, дисоціація оксігруп нафтолових ядер відбувається в сильно лужному середовищі рН˃10. КЧ має в своєму складі дві сульфо групи, які при рН 9,2 повністю диссоційовані R^2-. Відомо здатність барвників утворювати однорідні асоціати, що супроводжується появою батохромно або гіпсохромно зсунених смуг поглинання. Нами досліджено здатність аніонних барвників утворювати однорідні асоціати в діапазоні концентрацій 2∙10^-7-1∙10^-4 моль/л для Ар II та 4∙10^-7-2∙10^-5 моль/л для КЧ. При збільшенні концентрцій барвників спостерігається монотоннє збільшення інтенсивності поглинання. Оптична густина розчинів обох барвників в наведеному діапазоні концентрацій підпорядковується закону Бугера. Що свідчить, про існування барвників в мономерній формі. Неможливість утворення однорідних асоціатів пов’язано з взаємо відштовхуванням негативно заряджених молекул барвників та відсутністю планарної будови. Проведено спектральне дослідження комплексоутворення в системах АРІІ - Cd²⁺ та АРІІ - Pb²⁺, КЧ - Cd²⁺ та КЧ - Pb²⁺ Встановлено вплив катіонів на процеси асоціатоутворення в системі ПНЦ - АРІІ та КЧ – ПНЦ. Встановлено можливість використання спектральних змін для аналізу кількісного вмісту катіонів важких металів.

Література

1. Болотов В.В. Використання екстракційної фотометрії в скринінгу лікарських речовин основного характеру [Текст] / В.В. Болотов, С.В. Баюрка, О.О. Маміна, С.А. Карпушина // Вісник фармації. -1997.- 2(16)-с.71-73

2. Костенко Е.М. Твердофазное спектрофотометрическое определение свинца с использованием арсеназо III [Текст] / Е.М. Костенко // Журн. Аналит. Хим. – 2000. – 55, №7. – с. 719-722.

3. Саввин С.Б. Органические реагенты группы арсеназо III [Текст] / С.Б. Саввин. – М.: Атомиздат, 1971. – 352 С. 

4. Иванов В.М. Оптические и цветометрические характеристики комплексов эрбия с арсеназо І, арсеназо III и хлорфосфоназо III [Текст] / В.М. Иванов, Н.В. Ермакова // Вестник МГУ. Сер. 2. Химическая. – 2000. – т.41, №3. – с. 174-177.

5. Шаповалов С.А. Взаимодействие анионов ксиленолового оранжевого с катионом пинацианола в водном растворе [Текст] / С.А. Шаповалов, Я.А. Свищева // Вісник Харків. нац. ун-ту. Сер. Хімія. − 2012. − Вип. 21(44), №1026. − С. 9–11.

6. Шаповалов С.А. Особенности ассоциации катионных форм пинацианола с противоионами в водном рас творе [Текст] / С.А. Шаповалов, Я.А. Свищева // Вісник ХНУ ім. Каразіна. Хімія. – 2000. - №477, Вип. 5(28). – с. 112-116.