Застосування каталітичних індикаторних реакцій комплексоутворення для визначення деяких оксигенвмісних аніонів у функціональних матеріалах - Автореферат

Домішки оксигенвмісних аніонів, зокрема карбонат-, борат-і фосфат-іони, істотно погіршують характеристики сцинтиляційних монокристалів NAI:Tl, CSI:Na, CSI:Tl, викликаючи появу конкуруючих з основними центрів світіння, безвипромінювальної рекомбінації, а також різних мікродефектів кристалічних ґраток, що поглинають чи розсіюють випромінювання. Через відсутність досить чутливих методик визначення оксигенвмісних аніонів у монокристалах і вихідній сировині більшість даних, що стосується впливу цих домішок на характеристики сцинтиляторів, базується на результатах вимірювань поглинання кристалів у ІЧ-діапазоні спектру та екстраполяції даних, які отримано для великих концентрацій аніонів, на область їх малих концентрацій. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до планів науково-дослідних робіт Інституту монокристалів НАН України за темами: 0195V022069 “Розробка методів аналітичного контролю сировини, продукції та обєктів навколишнього середовища”, 0196V009869 “Розвиток перспективних інструментальних методів аналізу функціональних матеріалів та обєктів навколишнього середовища”, 0101V006916 "Підвищення точності, чутливості та експресності методів аналізу функціональних матеріалів і обєктів навколишнього середовища", 0102V002084 "Пошук та створення методів аналітичного контролю функціональних матеріалів, обєктів навколишнього середовища і біологічних матеріалів медичного призначення з покращеними метрологічними характеристиками". Запропоновано нові каталітичні індикаторні реакції для визначення карбонат-та фосфат-іонів, які засновано на використанні процесів комплексоутворення: реакції утворення комплексу Al (III) з ксиленоловим оранжевим (КО), яку каталізують гідрокарбонат-іони, та реакції утворення комплексу Co (III) з нітрозо-R-сіллю (NRS), яку каталізують дигідрофосфат-іони; встановлено, що присутність катіоноактивної поверхнево-активної речовини - броміду цетилпиридінію (10-4 моль/л) в реакції Al (III) з КО, неіоногенної поверхнево-активної речовини - тритону Х-100 (10-3 моль/л) та аніоноактивної поверхнево-активної речовини - лаурилсульфату натрію (10-3 моль/л) в реакції Со (III) з NRS приводить до зростання швидкості каталітичної реакції, зменшення похибок вимірювань швидкості та збільшення чутливості каталітичного визначення досліджуваних аніонів;Вивчення каталітичної дії карбонат-іонів на комплексоутворення Al (III) з цими реагентами показало, що у випадку використання ксиленолового оранжевого (КО) спостерігається найбільший каталітичний ефект карбонат-іонів. Катіоноактивна ПАР (КПАР)-бромід цетилпиридінію (ЦПБ) - у концентраціях, які є значно нижчими критичної концентрації міцелоутворення, обчисленої для чистої води при 25?С (ККМ0 = 9?10-4 моль/л), істотно збільшує швидкість каталітичної реакції (рис.1) та підвищує чутливість визначення карбонат-іонів за вивченою індикаторною реакцією. На основі вивчених залежностей швидкості каталітичної реакції від кислотності середовища, концентрацій компонентів реакції та каталізатора, температури, що переважно мають вид кривих насичення, ми встановили оптимальні умови проведення індикаторної реакції: початкові концентрації КО, сульфату алюмінію (III) та броміду цетилпиридінію 5•10-5, 2•10-4 та 1•10-4 моль/л відповідно, РН 3,0, температура 25 °C. Виявилося, що навіть незначне збільшення концентрації галогенідів призводить до суттєвого уповільнення каталітичної реакції Al (III) з КО, а у розчинах солей, близьких до насичених, за оптимальних умов, встановлених для водного середовища, реакція взагалі припиняється. У звязку з цим було вивчено залежність кінетики індикаторної реакції від такого важливого фактора, як РН середовища, і встановлено, що поблизу максимумів на залежностях швидкості каталітичної реакції від РН швидкість є близькою до тих значень, які вона має у водному середовищі за оптимальних умов (рис.2).Виявлено каталітичну дію у слабокислому середовищі малих кількостей карбонат-іонів на реакцію комплексоутворення Al (III) з ксиленоловим оранжевим і фосфат-іонів на реакцію Со (III) з нітрозо-R-сіллю. Показано, що участь КПАР - броміду цетилпиридінію (10-4 моль/л) в реакції Al (III) з КО, а також НПАР - тритону Х-100 (10-3 моль/л) або АПАР-лаурилсульфату натрію (10-3 моль/л) в реакції Со (III) з NRS зменшує похибки вимірювань швидкості та збільшує чутливість каталітичного визначення досліджуваних аніонів. Запропоновано способи усунення впливу супутніх компонентів на каталітичне визначення карбонат-і фосфат-іонів: маскування іонів металів, які утворюють забарвлені комплексні сполуки з КО та NRS, за допомогою комплексону III, маскування борат-іонів, що каталізують обидва процеси хелатоутворення, d-маннітом, усунення каталітичної дії карбонат-іонів на утворення комплексу Со (NRS)3 кипятінням підкисленого розчину. Доведено, що при оптимальних значеннях РН (1,3 та 3,7-4,2 відповідно) є можливим високочутливе каталітичне визначення карбонат-і фосфат-іонів у галогенідах лужних металів з використанням досліджених індикаторних реакцій. Доведено м

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ