Іонні асоціати нітрофенолів з основними поліметиновими барвниками у спектрофотометричному аналізі та іонометрії - Автореферат

Останні можуть виступати ефективними аналітичними формами при визначенні таких речовин спектрофотометричними та потенціометричними (з використанням іоноселективних електродів) методами. Мета роботи полягає в систематичному вивченні оптичних та електроаналітичних властивостей основних поліметинових барвників та їх іонних асоціатів з нітрофенолами, використанні ІА як ефективних аналітичних форм для спектрофотометричного та іонометричного визначення нітрофенолів, подальшому розширенні можливостей методів аналізу органічних речовин з використанням основних барвників. Вивчити кольорові твердофазні реакції нітрофенолів з поліметиновими барвниками у водній фазі. Вивчити хімізм та кількісні характеристики процесу екстракції, що дозволило б оцінити аналітичні можливості ІА нітрофенолів з різними поліметиновими барвниками. Іонні асоціати, утворені за участю нітрофенолів та поліметинових барвників, можуть служити новими аналітичними формами для спектрофотометричного визначення нітрофенолів за наступними схемами: · селективне та кількісне осадження утвореного ІА, розчинення його в полярному розчиннику й наступне фотометрування одержаного розчину;У третьому розділі викладені результати вивчення хіміко-аналітичних властивостей та стану в розчинах чотирьох поліметинових барвників загальної формули [R1-(СН=СН)3-R2], які раніше в аналітичний хімії не використовувались. Тобто, рівновага (1) буде визначати повноту протолізу барвника як основи, а рівновага (2) - як кислоти. Для більш детального вивчення механізму протолітичних перетворень в розчинах ПБ було проведено квантовохімічний розрахунок розподілу заряду в їх молекулах. Встановлено, що значення РН1/2 екстракції ІА пікринової кислоти з різними ПБ у цілому корелюють із відповідними значеннями РКГІДР барвників (табл. Так, значення РН1/2 екстракції ІА з різними барвниками достатньо близькі і знаходяться в межах 1,50±0,22, хоча значення РНПР барвників відрізняються суттєво.Досліджено протолітичні та спектрофотометричні характеристики нових поліметинових барвників - гексаметинів. Досліджені барвники характеризуються високою стійкістю до протолітичних перетворень (?РК=8,7?10,7) та високою інтенсивністю забарвлення (?=(1,0?1,9)·105). На основі даних квантовохімічних розрахунків та спектроскопії ПМР запропоновано можливі механізми їх протолітичних перетворень в розчинах. Іонні асоціати, утворені нітрофенолами та поліметиновими барвниками, можуть служити новими аналітичними формами для спектрофотометричного визначення нітрофенолів за наступними схемами: · селективне та кількісне осадження утвореного ІА, розчинення його в полярному розчиннику й наступне фотометрування одержаного розчину; Значення молярних коефіцієнтів світлопоглинання (e=70000-120000) свідчать про високу чутливість, а коефіцієнти селективності по відношенню до різних органічних речовин - про високу селективність таких аналітичних систем.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Досліджено протолітичні та спектрофотометричні характеристики нових поліметинових барвників - гексаметинів. Досліджені барвники характеризуються високою стійкістю до протолітичних перетворень (?РК=8,7?10,7) та високою інтенсивністю забарвлення (?=(1,0?1,9)·105). На основі даних квантовохімічних розрахунків та спектроскопії ПМР запропоновано можливі механізми їх протолітичних перетворень в розчинах.

2. Обгрунтована перспективність використання в аналітичній хімії нітрофенолів нових органічних реагентів - основних поліметинових барвників. Іонні асоціати, утворені нітрофенолами та поліметиновими барвниками, можуть служити новими аналітичними формами для спектрофотометричного визначення нітрофенолів за наступними схемами: · селективне та кількісне осадження утвореного ІА, розчинення його в полярному розчиннику й наступне фотометрування одержаного розчину;

· солюбілізація утвореного ІА за допомогою ПАР та фотометрування одержаних розчинів;

· селективна екстракція ІА органічними розчинниками та наступне фотометрування органічної фази.

Вивчено вплив різних факторів та встановлено оптимальні умови протікання вказаних процесів.

3. Визначено спектрофотометричні та екстракційні характеристики іонних асоціатів нітрофенолів з основними барвниками. Значення молярних коефіцієнтів світлопоглинання (e=70000-120000) свідчать про високу чутливість, а коефіцієнти селективності по відношенню до різних органічних речовин - про високу селективність таких аналітичних систем. Окрім того, виявлена різниця в умовах екстракції три-, ди- та моно-нітрофенолів дозволяє проводити їх одночасне розділення та визначення екстракційно-спектрофотометричним методом.

4. Встановлена можливість використання виділених ІА пікринової кислоти та поліметинових барвників як електродоактивних речовин пластифікованих іоноселективних електродів. Відгук мембран на ПК залежить від природи та концентрації ІА, розчинника, пластифікатора. Визначені важливіші хіміко-аналітичні характеристики створених мембранних електродів на пікрат-аніони (межі лінійності та крутизна електродної функції, межа виявлення, селективність та ін.).

5. Обговорено аналітичні можливості вивчених іонних асоціатів, переваги та недоліки використання таких систем. Вибір ІА як оптимальної аналітичної форми для спектрофотометрії та іонометрії здійснено за допомогою алгоритмів, що передбачають поступову оцінку важливіших хіміко-аналітичних параметрів системи.

6. Розроблено нові методики визначення нітрофенолів у модельних сумішах та обєктах навколишнього середовища (води, грунти), які характеризуються високою чутливістю, селективністю, простотою та експресністю визначення. Правильність результатів аналізу оцінювали методом ‘‘введено-знайдено’’, а також порівнянням з результатами, отриманими методом ВЕРХ. Новизна, оригінальність та практична цінність розроблених методів підтверджені 2 патентами України на винахід.

1. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Воронич О.Г. Применение полиметиновых красителей для экстракционного разделения и спектрофотометрического определения нитрофенолов // Журн. аналит. химии. - 2006. - Т.61, №3. - С. 255-260.

Особистий внесок здобувача: вивчення умов утворення та екстракції іонних асоціатів нітрофенолів з гексаметиновими барвниками похідними індолію та бензтіазолію, обговорення результатів та підготовка статті до друку

2. Shkumbatiuk R., Bazel Ya.R., Andruch V., Torok M. Investigation of 2-[(E)-2-(4-diethylaminophenyl)-1-ethenyl]-1,3,3-trimethyl-3H-indolium as a New Highly Sensitive Reagent for the Spectrophotometric Determination of Nitrophenols // Anal. Bioanal Chem.-2005.-V.382, №6.- P.1431-1437.

Особистий внесок здобувача: дослідження умов утворення та екстракції ІА нітрофенолів з використаним основним барвником, обговорення результатів, підготовка статті до друку

3. Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р. Екстракційно-фотометричне визначення нітрофенолів у суміші // Укр.хім.журн. - 2004. - Т.70, №3. - С. 60-64.

Особистий внесок здобувача: дослідження умов утворення та екстракції ІА нітрофенолів з основними барвниками, обговорення результатів, підготовка статті до друку

4. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С. Екстракція і фотометричне визначення малих кількостей пікринової кислоти базакрил брильянтово-червоним // Науковий вісник Ужгородського університету, Серія хімія. - 2002. - Випуск 7. - С. 77-80.

Особистий внесок здобувача: дослідження особливостей екстракції пікринової кислоти з використаним барвником, обговорення результатів, підготовка статті до друку

5. Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р. Екстракційно-фотометричне визначення динітрофенолів з астразоновим фіалковим 3Р // Науковий вісник Ужгородського університету, Серія хімія, - 2003. Випуск 9. - С. 13-17.

Особистий внесок здобувача: дослідження умов екстракції та фотометричного визначення ІА динітрофенолів з використаним барвником, обговорення результатів, підготовка статті до друку

6. Шкумбатюк Р.С., Кулакова Т.О., Базель Я.Р., Сабов М.Ю. Дослідження пластифікованих мембранних електродів для визначення пікрат-іонів // Науковий вісник Ужгородського університету, Серія хімія, - 2005. Випуск 13-14. - C. 121-125.

Особистий внесок здобувача полягає в плануванні та виконанні експериментального дослідження по синтезу та використанню ІА пікринової кислоти як електродоактивних речовин ІСЕ

7. Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р. Экстракция и спектрофотометрическое определение нитрофенолов полиметиновыми красителями // Вопросы химии и химической технологии. - 2005, №2. - С. 36-41.

Здобувачем було вивчено особливості екстракції нітрофенолів з поліметиновими барвниками, розроблено нові спектрофотометричні методики визначення нітрофенолів

8. Патент 64531 (україна), МКИ G 01 N 31/22. Спосіб екстракційно-фотометричного визначення пікринової кислоти / Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Чопей І.В., Зимомря І.І. / Заявл. 23.06.2003, Опубліковано 15.05.2006, Бюл.№5. - 4с.

Здобувачем розроблена нова методика екстракційно-фотометричного визначення пікринової кислоти

9. Патент 69691 (Україна), МКИ G 01 N 31/22. Спосіб екстракційно-фотометричного визначення динітрофенолів / Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р., Чопей І.В., Зимомря І.І. / Заявл. 17.11.2003, Опубліковано 15.05.2006, Бюл.№6. - 4с.

Здобувачем розроблена нова методика екстракційно-фотометричного визначення динітрофенолів

10. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Кулакова Т.А., Веркалец О.М. Экстракция и фотометрическое определение нитропроизводных фенолов основными полиметиновыми красителями // XII Российская конференция по экстракции: Тезисы докл. - М., 2001. - С. 221.

11. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Кулакова Т.А., Веркалец Л.М. Аналитическое применение реакций нитрофенолов с катионными красителями // Всероссийская конференция “Актуальные проблемы аналитической химии: Тезисы докл. М.: - 2002. - Т.2, - С. 6-7.

12. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Кулакова Т.А., Веркалець Л.М. Умови екстракції та фотометричного визначення нітрофенолів основними барвниками // Українська конференція “Актуальна питання органічної та елементоорганічної хімії і аспекти викладання органічної хімії у вищій школі”: Тези доповідей. - Ніжин, 2002. - С. 42.

13. Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р. Аналітичні можливості реакцій нітрофенолів з катіонними барвниками // Актуальні проблеми аналітичної хімії: Матеріали Сесії Наукової Ради НАН України з проблеми “Аналітична хімія”. - Ужгород, 2003. - С. 15-16.

14. Шкумбатюк Р.С., Кулакова Т.О., Кочіш Г.В., Гнида М.П., Базель Я.Р. Сполуки нітровмісних органічних аніонів з катіонними барвниками: утворення, екстракція, аналітичне застосування // Актуальні проблеми аналітичної хімії: Матеріали Сесії Наукової Ради НАН України з проблеми “Аналітична Хімія”. - Дніпропетровськ, 2004. - С. 61-62.

15. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Кулакова Т.О. Визначення нітрофенолів у водах // Чистота довкілля в нашому місті: Матеріали Другої Міжнародної конференції - Трускавець, 2004. - С. 27-29.

16. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Гнида М.П., Кочиш А.В. Особенности экстракции и определения некоторых органических кислот полиметиновыми красителями // XIII Российская конференции. по экстракции: Тезисы докл. - М.: 2004. - С. 21-22.

17. Кулакова Т.О., Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р. Пікрат-селективні електроди з пластифікованою мембраною // Методи хімічного аналізу: Матеріали Другого Міжнародного симпозіуму. -Ужгород, 2005. - С. 42-44.

18. Базель Я.Р., Шкумбатюк Р.С., Гнида М.П., Кулакова Т.А., Андрух В.А. Перспективы применения полиметиновых красителей для определения органических кислот // ІІІ Межнародная конференция ‘‘ЭОС-2005’’. - Воронеж, 2005. - С. 355.

19. Bazel Ya.R., Shkumbatiuk R., Voronych O.G., Balogh Josif S.. Investigation of polymethyne dyes of derivates indolium as a new highly sensitive reagents for the spectrophotometric determination of nitrophenols // 48. Magyar spektrokemiai vandorgyules. Eloadasok osszeffoglaloi.-Hajduszoboszlo, 2005.-O. 175.

20. Shkumbatiuk R.S., Bazel Ya.R.. Investigation of polymethyne dye 1,3,3-trimethyl-2-[(1E,3E,5E)-6-(1H-1-pirolyl)-1,3,5-hexatrienyl]-3H-indolium chloride as a new highly sensitive reagents for the spectrophotometric determination of nitrophenols // International conference «Analytical chemistry and chemical analysis (AC&CA-05)». Book of abstracts. - Kyiv, 2005.- P.53.

21. Шкумбатюк Р.С., Базель Я.Р. Іонні асоціати нітрофенолів з основними поліметиновими барвниками у спектрофотометричному аналізі та іонометрії // Сесія Наукової Ради НАН України з проблеми аналітична хімія : Програма і матеріали. - Одеса, 2006. - С. 84-85.

22. Bazel Ya., Skrlikova J., Kravchuk R., Shkumbatiuk R., Kormosh Z., Andruch V. Determination of Some Organics Compounds in the Form of Ion-Associates with Polymethine Dyes // XVIII Slovac Spectrophotometric Conference. Booc of Abstracts. -Spisska Nova Ves, Slovakia, 2006.- P.77.

23. Bazel Ya.R., Balogh J., Gnyda M., Shkumbatiuk R., Kormosh G., Andruch V. Separation and spectrophotometric determination of nitrophenols using ionic association with quinaldin red // Centenariumi vegyeszkonferencia. -Sopron, Hungary, 2007. -P.42.