Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 9
1.1. Методы детектирования в высокоэффективной жидкостной хроматографии 9
1.2. Кинетические методы определения неорганических и органических соединений 13
1.2.1. Методы определения неорганических анионов 14
1.2.1.1. Методы определения нитрит-иона 15
1.2.1.2. Методы определения серосодержащих неорганических анионов 20
1.2.2. Методы определения серосодержащих органических соединений.. 24
1.3. Использование проточных систем для проведения кинетических реакций 34
1.4. Каталитическое детектирование вВЭЖХ 39
ГЛАВА 2. Исходные вещества, аппаратура, методика эксперимента и обработка результатов измерений 42
2.1. Исходные вещества и реагенты 42
2.2. Аппаратура и техника эксперимента 43
2.3. Методика эксперимента в статических условиях 47
2.4. Методика хроматографического эксперимента 48
2.5. Обработка результатов измерения 49
ГЛАВА 3. Выбор индикаторной реакции 51
3.1. Выбор индикаторной реакции для определения неорганических анионов51
3.2. Оптимизация условий проведения реакции бромпирогаллоловый красный - бромат калия в присутствии анионов 54
3.3. Выбор индикаторной реакции и выяснение оптимальных условий её проведения для определения тиомочевины и её производных 66
3.3.1. Изучение оптимальных условий проведения реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия в присутствии тиомочевин 67
3.3.2. Выяснение оптимальных условий проведения реакции окисления бромпирогаллолового красного пероксидом водорода в присутствии тиомочевин 72
ГЛАВА 4. Изучение индикаторных реакций в динамических условиях 80
4.1. Оптимизация условий проведения индикаторных реакций в динамическом режиме 80
4.1.1. Оптимизация условий проведения в динамических условиях реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия в присутствии анионов 82
4.1.2. Оптимизация условий проведения в динамических условиях реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия в присутствии тиомочевины и её производных 95
4.1.3. Оптимизация условий проведения в динамических условиях реакции окисления бромпирогаллолового красного пероксидом водорода в присутствии тиомочевины и её производных 102
ГЛАВА 5. Хроматографическое разделение 108
5.1. Хроматографическое разделение неорганических анионов 108
5.2. Хроматографическое разделение замещённых тиомочевин 116
ГЛАВА 6. Сочетание каталитического детектирования с хроматографическим разделением 134
6.1. Каталитическое детектирование неорганических анионов после их хроматографического разделения 134
6.1.1. Влияние элюента на каталитическое детектирование неорганических анионов 135
6.1.2. Определение нитрит-иона в водах 139
6.1.3. Определение нитрит-иона в огуречном и арбузном соках 142
6.2. Каталитическое детектирование серосодержащих соединений после их хроматографического разделения 149
6.2.1. Определение тиомочевины в лекарственных препаратах «Фамотидин» и «Квамател» 151
Выводы 156
Приложение 1 158
Литература
- Кинетические методы определения неорганических и органических соединений
- Методика эксперимента в статических условиях
- Выбор индикаторной реакции и выяснение оптимальных условий её проведения для определения тиомочевины и её производных
- Оптимизация условий проведения в динамических условиях реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия в присутствии тиомочевины и её производных
Введение к работе
Актуальность работы. Определение малых количеств серосодержащих органических соединений, являющихся лекарственными препаратами или веществами токсичного действия - одна из проблем современной аналитической химии. В последнее время все большее применение находят производные тиомочевины. Они имеют важное значение для идентификации органических соединений (например, аминов, изоцианатов, аминокислот), кроме того, способны к комплексообразованию с некоторыми металлами. Большинство N-замещенных тиомочевин обладает фармакологическими свойствами, и их широко используют как антитуберкулёзные, противоопухолевые, противосудорожные, антивирусные и другие терапевтически активные вещества. Их применяют также при производстве лекарственных препаратов, синтетических смол, красителей. В то же время эти вещества могут оказывать вредное воздействие на организм человека, снижать активность ряда ферментов тканевого дыхания, угнетать функции щитовидной железы и органов кроветворения. Из всего вышесказанного очевидно, насколько важна разработка методов определения малых количеств соединений данного класса.
В условиях возрастающего внимания к проблемам охраны окружающей среды всё более актуальной становится задача разработки чувствительных методов определения токсичных неорганических анионов. Определение микроколичеств нитрита в водах, почвах, пищевых продуктах и кормах относится к числу важных экологических задач. В воде культурно-бытового пользования его ПДК равна 3.3 мг/л, а для рыбохозяйственных водоёмов - 0.08 мг/л.
Разрабатываемые методы определения анионов и биологически активных веществ, как упомянутые выше производные тиомочевины, должны не только отличаться высокой чувствительностью, но и быть селективными, экспрессными. Всеми этими свойствами обладают кинетические методы анализа в их каталитическом варианте. Существенным недостатком метода при анализе сложных объектов является мешающее влияние компонентов матрицы. Кроме того, каталитические методы часто неселективны, так как каталитическим
действием могут обладать несколько близких по свойствам химических соединений.
Для многих систем изменения реакционных условий недостаточно для повышения селективности каталитических реакций и тогда каталитические методы анализа необходимо объединять с подходящими методами разделения, такими как отгонка, осаждение на коллекторе, экстракция или хроматография. Несомненно, что преимущество в этом случае может иметь объединение каталитических методов с хроматографией, как наиболее эффективной для разделения анионов и органических соединений. Выгодное сочетание низких пределов обнаружения каталитических методов и высокой селективности хроматографического разделения делает такой гибридный метод особенно перспективным для анализа сложных многокомпонентных смесей.
Цель работы: разработка способа каталитического детектирования серосодержащих органических веществ (тиомочевины и её производных) и неорганических анионов (нитрита, сульфита, сульфида, тиоцианата) после их хроматографического разделения.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
- выбраны и оптимизированы новые индикаторные системы для
каталитического определения неорганических анионов и серосодержащих
соединений в статических и динамических условиях;
- выяснены особенности хроматографического удерживания и разделения
тиомочевины и её производных;
разработана система, сочетающая хроматографическое разделение неорганических анионов (нитрита, сульфида и сульфита) с их послеколоночным каталитическим детектированием;
разработана система, сочетающая хроматографическое разделение серосодержащих органических соединений на примере тиомочевины и её производных с их послеколоночным каталитическим детектированием.
Научная новизна.
Обнаружено ускоряющее действие сульфит-, сульфид- и тиоцианат-ионов в реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия.
Обнаружено каталитическое действие микроколичеств тиомочевины и её производных в реакциях окисления бромпирогаллолового красного броматом калия и пероксидом водорода, которые предложено использовать в качестве индикаторных в кинетических методах определения серосодержащих органических соединений.
Высказаны предположения о причинах ускоряющего действия серосодержащих органических соединений в исследованных окислительно-восстановительных реакциях.
Сочетание каталитического детектирования с хроматографическим разделением анионов и серосодержащих органических соединений использовано для создания чувствительного и селективного способа их определения.
Практическая значимость работы. Разработаны чувствительные
щ каталитические методики определения нитрит-, сульфид-, сульфит-, тиоцианат-
ионов, а также тиомочевины и её производных, которые могут быть
использованы в химическом анализе как в статических, так и динамических
условиях. В результате проведенных исследований предложен способ
селективного и чувствительного каталитического детектирования тимочевины и
её производных и неорганических анионов в сложных смесях после их
хроматографического разделения, позволивший расширить круг определяемых
соединений, а также снизить пределы их обнаружения. Этот подход может быть
Щ> использован при решении различных задач, связанных с определением
компонентов, присутствующих в низких концентрациях в сложных смесях, например, при контроле качества фармацевтической и пищевой продукции.
На защиту выносятся следующие положения:
- данные изучения действия нитрит-, сульфид-, тиоцианат- и сульфит-
ионов в реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия в
статических и динамических условиях;
- результаты исследования влияния тиомочевины и ее' производных на
чй| ' скорость реакций окисления бромпирогаллолового красного броматом калия или
пероксидом водорода в статическом и динамическом режимах;
- данные изучения хроматографического поведения тиомочевины и её
производных на гидрофобизированном силикагеле в обращённо-фазовом
варианте высокоэффективной жидкостной хроматографии;
- способ каталитического детектирования ряда анионов (нитрит-,
сульфит-, сульфид-) и серосодержащих органических веществ (тиомочевины и
её производных) после их разделения методом высокоэффективной жидкостной
хроматографии;
ионохроматографическое определение нитрит-иона в природных водах и овощных соках с использованием каталитического детектирования;
хроматографическое определение тиомочевины в фармацевтических препаратах «Фамотидин» и «Квамател» с использованием каталитического детектирования.
Апробация работы. Основное содержание работы изложено в 12 публикациях. Результаты исследований доложены на 10 Russian-Japan Joint Symposium on Analytical Chemistry (Moscow - St Petersburg, 2000), Всероссийском симпозиуме «Современные проблемы хроматографии» (Москва, 2002), Международном симпозиуме «Разделение и концентрирование в аналитической химии» (Россия, Туапсе, 2002), Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2002» (Москва, 2002), Европейской конференции по аналитической химии «Euroanalysis-12» (Germany, Dortmund, 2002), 3rd Int. Symposium on Separations in BioSciencies «100 Years of Chromatography» (Moscow, 2003), 10th international conference «Separation of ionic solutes» (Slovakia, Podbanske, High Tatras, 2003), на V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2003» с международным участием (Санкт-Петербург, 2003).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи и 9 тезисов докладов на Международных и Российских конференциях и симпозиумах.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, 5 глав экспериментальной части, общих выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Материал диссертации изложен на 190 странице текста, содержит
*
*
^
58 рисунков и 23 таблицы, список цитируемой литературы содержит 175 наименования.
Кинетические методы определения неорганических и органических соединений
Кинетические методы анализа основаны на использовании зависимости скорости химической реакции (V) от концентрации реагирующих веществ и катализатора v = k-c:-c;-cM (і) где к- константа скорости каталитической реакции. Аналитическим сигналом в кинетических методах является скорость процесса. Кинетические методы подразделяют на каталитические и некаталитические методы [14].
В некаталитических кинетических методах определяемым соединением является одно из реагирующих веществ. Чувствительность определения в этом случае зависит, в основном, от чувствительности метода, выбранного для наблюдения за скоростью индикаторной реакции. Некаталитические методы отличаются высокой селективностью. Это связана с тем, что кинетические характеристики реакций химически родственных соединений, как правило, отличаются в значительной степени, даже в тех случаях, когда различие в термодинамических характеристиках этих реакций невелико. Обычно эти методы используют при анализе смесей органических соединений одного класса, например гомологов, когда важно определять близкие по составу и химическим свойствам соединения в их смеси [15].
Каталитическими кинетическими методами определяют либо катализатор, либо связанные с ним соединения, изменяющие его каталитическую активность, - ингибиторы или активаторы. В отличие от некаталитических методов, эти методы отличаются высокой чувствительностью, но, как правило, относительно мало селективны: катализатором в той или иной системе может быть группа близких по свойствам химических соединений, а активирующее или ингибирующее действие могут оказывать многие вещества, образующие соединения с катализатором.
Относительно низкая селективность каталитических методов не служит препятствием, если требуется определение какого-либо одного соединения или соединений, доминирующих в объекте. Возможности высокочувствительных каталитических методов анализа могут быть значительно расширены за счёт использования различных методов предварительного выделения и разделения соединений. В связи с вышесказанным каталитические методы определения неорганических и органических соединений различных классов находят всё большее применение в анализе различных объектов.
Опубликован ряд монографий и обзоров, в которых рассмотрены кинетические методы определения как неорганических, так и органических соединений [14-35]. Некаталитические кинетические методы определения органических соединений подробно обсуждены в монографии Марка и Рехница [32].
Каталитические методы определения органических веществ основаны либо на их собственном каталитическом действии, либо на их ингибирующем или активирующем влиянии на каталитическую активность ионов металлов-катализаторов в индикаторных реакциях.
Для определения неорганических анионов применяют каталитические методы, основанные на их собственном каталитическом действии в индикаторной реакции либо ингибирующем действии на активность катализаторов, а также некаталитические методы.
Некаталитические методы определения нитрит-ионов [36-41] основаны преимущественно на образовании окрашенных соединений, интенсивно поглощающих в видимой или УФ областях спектра. В большинстве случаев NOJ-HOH определяют фотометрически в форме азосоединений, получаемых диазотированием первичных ароматических аминов с последующим сочетанием диазония с аминами или фенолами; при этом скорость образования нитрозосоединения прямо пропорциональна концентрации нитрит-иона.
За последнее десятилетие для спектрофотометрического определения нитрита предложено более 30 аналитических форм азосоединений, различающихся условиями образования (кислотностью и составом среды, временем образования), селективностью реакции и её аналитическими характеристиками - чувствительностью, контрастностью.
При выборе аналитической формы азосоединения руководствуются прежде всего сведениями о реакционной способности исходных компонентов. В качестве диазосоставляющей обычно используют сульфаниламид [36] и сульфаниловую кислоту [37], а в качестве азосоставляющей - М-(нафтил)-этилендиаммонийдигидрохлорид [36, 37]. Необходимо также учитывать нетоксичность, устойчивость исходных веществ и конечных продуктов взаимодействия, кинетику образования и химико-аналитические свойства азосоединений: растворимость, светопоглощение в различных областях спектра (контрастность), селективность определения, а также наличие кислотно-основных и таутомерных превращений, влияющих на условия определения (состав среды, рН) и воспроизводимость результатов анализа. Диапазон определяемых содержаний нитрит-иона с использованием реакций азосочетания составляет 44 нг/мл-4.4 мкг/мл [37].
Методика эксперимента в статических условиях
Работу выполняли на жидкостном хроматографе, состоящем из следующих блоков: - насос высокого давления модели «ВТ8100» фирмы «Biotronik» (Германия); - инжектор фирмы «Knauer» (Германия) с дозирующей петлёй объёмом 50 мкл; - спектрофотометрический детектор с изменяемой длиной волны модели «LCD 2084» фирмы «ЕСОМ» (Чехия); - кондуктометрический детектор модели «CD-510 Стайер» фирмы «Аквилон» (Россия); - устройство для сбора и обработки хроматографических данных «Мультихром» с програмным обеспечением версии 1.52, ЗАО «Амперсенд» (Россия).
На рис, 2 представлена блок-схема установки для послеколоночного каталитического детектирования. Поток элюента из резервуара (1) при помощи насоса высокого давления (2) подавали со скоростью 0.5 мл/мин. Пробу (3) в поток вводили при помощи устройства ввода проб (4). После хроматографического разделения смеси на разделяющей колонке (5) и детектирования в проточном УФ-детекторе (6) элюат смешивали с потоком растворов бромата калия и серной кислоты или пероксида водорода и фосфатного буферного раствора (7) и раствором красителя бромпирогаллолового красного (8) в смесителе (10). Растворы реагентов подавали в систему под давлением сжатого воздуха из блока (9). После реактора (11) поток поступал в ячейку проточного спектрофотометрического детектора (12), где измеряли поглощение раствора. Скорость после протекания каталитической реакции измеряли по уменьшению спектрофотометрического сигнала.
Жидкостные коммуникации хроматографа были изготовлены из инертных материалов, в качестве соединительных трубок послеколоночной системы применяли полиэтиленовые реакторы с внутренним диаметром 0.3-0.7 мм.
Изменение оптической плотности растворов во времени и спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре модели «UV-2201» фирмы «Shimadzu» (Япония). Использовали кварцевые кюветы с длиной оптического пути 10 мм. f
Блок-схема установки для каталитического детектирования. 1 - элюент; 2 - жидкостный насос высокого давления; 3 - проба; 4 - устройство ввода пробы; 5 - хроматографическая разделяющая колонка; 7, 8 - ёмкости с растворами реагентов; 9 - модуль контроля давления; 10 - смеситель; 11 - реактор; 6 и 12 -спекгрофотометрический детектор; 13, 14 - регистрирующее устройство для сбора и обработки хроматографических данных; 15 - слив.
- в случае определения неорганических анионов это - кондуктометрический детектор. Измеряли рН растворов с помощью универсального иономера рН-340 со стеклянным индикаторным электродом ЭСЛ-63-07 и хлоридсеребрянным электродом сравнения.
Использовали амперометрический детектор фирмы «Яуза» с ячейкой типа «стенка-сопло» со стеклоуглеродным рабочим электродом с варьируемым значением потенциала. Обработку результатов, полученных с омощью этого детектора, проводили с использованием программы «Экохром».
В работе для разделения неорганических анионов были использованы следующие колонки: - разделяющая колонка «IonPac Fast Anion» (4x200 мм) производства «Dionex Corp.» (США), заполненная анионообменником низкой ёмкости (8 мкэкв/на колонку) на основе сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола (степень сшивки 4%), агломерированного полиглицидилметакрилатным латексом (степень сшивки 40%) с группами N tROH) размером 70 нм, размер частиц сорбента 16 мкм, химически устойчивый при рН 2-11 [146];
- разделяющая колонка «Star—Ion А300» (4.6x100 мм) производства «Phenomenex» (США), заполненная анионообменником низкой ёмкости, который представляет собой сополимер дивинилбензола и стирола с привитыми ал кил-аммониевыми группами [147];
- разделяющая колонка «Separon НЕМА S 1000 QL» (4x100 мм) производства «Tessek» (Чехия), заполненная анионообменником низкой ёмкости (10 мкэкв/на колонку) на основе гидроксиметилметакралата с привитыми ионообменными четвертичными алканол—аммониевыми группами, размер частиц сорбента 10 мкм [148].
Для подавления фоновой электропроводности использовали подавляющую колонку, заполненную сульфокатионообменником высокой ёмкости в ЬҐ-форме, произведённую фирмой «Biotronik» (Германия).
Для регистрации сигнала проточных детекторов использовали компьютерную систему для обработки хроматографических данных «Мультихром» с програмным обеспечением версии 1.52, ЗАО «Амперсенд» (Россия), а также 2-канальныЙ самописец «Line Recorder TZ 4620» (Чехословакия) или регистрирующий интегратор «Chromatopac C-R3A» фирмы «Shimadzu» (Япония).
Для сбора и обработки хроматографических данных и проведения расчётов применяли IBM PC-совместимые компьютеры. Статистическую обработку результатов измерений проводили на компьютере с использованием программ VS Excel 97 и VS Excel ХР 2002.
Методика эксперимента в статических условиях Скорость индикаторных реакций в статических условиях контролировали спектрофотометрическим методом, так как в процессе окисления восстановителя изменяется его первоначальная окраска: обесцвечиваются исходные растворы.
Во всех случаях в период наблюдения за скоростью реакции величина оптической плотности раствора линейно изменялась во времени, поэтому использовали способ тангенсов дифференциального варианта кинетических методов [149].
Эксперимент проводили по следующей методике.
В мерную колбу ёмкостью 25 мл последовательно вводили необходимые объёмы растворов восстановителя, буферного раствора с соответствующим рН или кислоты, окислителя и исследуемого соединения. В момент введения последнего включали секундомер, доводили общий объём до 25 мл деионизованной водой, перемешивали. Оптическую плотность раствора измеряли каждые 10 с в течение 150 с, начиная с 30 с. После каждого определения кювету и колбу промывали концентрированной азотной кислотой, а затем деионизованной водой. При окислении органических красителей кювету промывали смесью вода - этанол (1:1) для удаления продуктов окисления красителей, растворимых в этаноле.
Скорость индикаторных реакций в статических условиях характеризовали тангенсом угла наклона (tga) начальных линейных участков кинетических кривых в координатах оптическая плотность (А) - время (t, сек).
Выбор индикаторной реакции и выяснение оптимальных условий её проведения для определения тиомочевины и её производных
В выбранных оптимальных условиях проведения реакции окисления БПК броматом калия в присутствии неорганических анионов изучено влияние их концентраций на скорость индикаторной реакции и рассчитаны метрологические характеристики их определения (табл.7).
Несмотря на то, что разработка методик определения анионов в статических условиях является не целью исследования, а лишь промежуточным его этапом, полезно сопоставить полученные нами характеристики их определения с использованием реакции БПК - бромат калия с литературными данными.
Анализ полученных нами и литературных данных показывает, что разработанная нами методика определения нитрит-иона по его ускоряющему действию на реакцию окисления БПК броматом калия превосходит по чувствительности каталитические методики определения нитрита с использованием реакций окисления тимолового синего [46, 47], прохлорперазина [49], пирогаллового красного [50], пиридин-2-альдегид-2-пиридагидразона [51, 52], хлорпромазина [53], нильского голубого [56], и сопоставима с методиками определения нитрита по реакциям окисления броматом калия карминовой кислоты [44], тионина [45] и метилового оранжевого [55].
Разработанная методика определения сульфид-иона превосходит по чувствительности методики определения сульфида с использованием реакций сульфаниловая кислота - персульфат - Ag(I) [67], резазурин [71], но существенно уступает методике, основанной на каталитическом действии сульфида в Йод - азидной реакции [58].
Методика определения тиосульфат-иона с применением реакции окисления БПК по аналитическим характеристикам превосходит методики его определения с использованием реакции окисления флоксина персульфатом калия [77] и йод-азидной реакции [63]. Однако разработанная нами методика уступает методикам, основанным на ингибирующем действии тиоцианата в реакциях окисления индигокармина пероксидом водорода [65] и родамина 6Ж броматом калия [76].
Разработанная методика определения сульфит-иона уступает по аналитическим характеристикам методике [66].
Таким образом, нами впервые обоснована целесообразность применения реакции окисления БПК броматом калия в качестве индикаторной для каталитического определения нитрит-иона и таких серосодержащих неорганических анионов, как сульфит, сульфид и тиоцианат.
Одной из задач настоящего исследования была разработка способа ...., каталитического детектирования серосодержащих органических соединений после их хроматографического разделения, поэтому в первую очередь было необходимо разработать каталитический метод одновременного определения тиомочевины и её производных. В обзоре литературы было показано, что, несмотря на относительно большое количество публикаций по методам определения сероорганических соединений по их собственному каталитическому действию, число предложенных для их определения индикаторных реакций невелико. Наиболее широко используют реакции щ окисления красителей, в которых сероорганические соединения оказывают собственное каталитическое действие. Индикаторные реакции, используемые для каталитического определения производных тиомочевины неизвестны. Поскольку для определения неорганических анионов в качестве индикаторной нами была выбрана реакция окисления БПК, то было целесообразно выяснить, обладают ли каталитическим действием в данной реакции тиомочевина и её производные. В качестве окислителей использовали бромат-ион и пероксид водорода, обладающие различной окислительной способностью. Следует & отметить, что оптимальные условия проведения реакции окисления БПК указанными соединениями в присутствии тиомочевины и её производных ранее не были изучены, поэтому предстояло выяснить эти условия.
Изучение оптимальных условий проведения реакции окисления бромпнрогаллолового красного броматом калия в присутствии тиомочевин
Прежде всего представлялось целесообразным выяснить возможность использования для определения тиомочевины и её производных того же окислителя БПК, что и в случае неорганических анионов, то есть бромата калия. Поэтому выяснили оптимальные условия проведения этой реакции в присутствии тиомочевины и её производных.
На рис. 12 представлены зависимости скорости реакции БПК - бромат калия в присутствии и в отсутствие серосодержащих органических соединений от концентрации восстановителя. Видно, что эти зависимости имеют одинаковый сложный вид как в отсутствие тиомочевин, так и в их присутствии. Значительное увеличение скорости окисления БПК наблюдается при концентрациях больших, чем 0.08 мМ. В интервале концентраций БПК 0.04-0.06 мМ на кривых имеется плато, и влияние тиомочевин максимально. Вследствие этого для работы была выбрана концентрация БПК 0.04 мМ.
При изучении влияния концентрации бромат-ионов на скорость реакции окисления БПК в присутствии тиомочевины и её N-замещенных аналогов (рис. 13) показано, что скорость реакции возрастает с увеличением концентрации окислителя. Наибольшее различие в скоростях каталитической и некаталитической реакций наблюдается при концентрации окислителя 8 мМ. При концентрации бромат-иона выше 8 мМ возрастает скорость каталитической и некаталитической реакций. Наложение этих двух процессов приводит к резкому увеличению скорости окисления бромпирогаялолового красного. Оптическая плотность раствора изменяется настолько быстро, что не представляется возможным её точно измерять. В качестве оптимальной выбрали концентрацию бромат-иона 8 мМ.
Оптимизация условий проведения в динамических условиях реакции окисления бромпирогаллолового красного броматом калия в присутствии тиомочевины и её производных
Потоки реагентов и носителя подавали с суммарной скоростью 1.1 мл/мин. Аналитический сигнал определяемых соединений имел вид несимметричного пика (особенно в случае алкилтиомочевин, обладающих слабым каталитическим эффектом), это обусловлено размыванием реакционной зоны по мере продвижения её по реактору к детектору.
При детектировании фенилтиомочевины в проточных условиях с использованием каталитической реакции окисления БПК броматом калия снижается чувствительность её определения, что, по-видимому, связано с низкой растворимостью этого соединения в воде. На ПИА-грамме в присутствии фенилтиомочевины (рис. 26) наблюдаются два воспроизводимых пика с достаточно хорошим разрешением, что существенно усложняет её детектирование в этих условиях. Появление второго пика связано, очевидно, либо с влиянием этилового спирта, который использовали для растворения фенилтиомочевины, на скорость протекания реакции даже в отсутствие катализатора, либо с присутствием в этаноле каталитически активных примесей.
На рис. 27 приведена зависимость величины аналитического сигнала от концентрации органического красителя, которая имеет плато при концентрациях БПК 0.16 мМ и выше. При взаимодействии органического красителя с окислителем оптическая плотность уменьшается. Возможно, это связано также с высоким фоновым сигналом. При понижении чувствительности регистрирующего устройства снижается чувствительность определения тиомочевин. При более низких концентрациях БПК индикаторная реакция протекает с достаточно высокой скоростью, и каталитическое действие тиомочевин не столь заметно. Концентрация органического красителя 0.16 мМ была выбрана в качестве оптимальной.
Были изучены зависимости высоты и площади пика от концентрации окислителя. Из полученных данных видно (рис. 28), что при концентрации бромата 50 мМ в случае ацетилтиомочевины наблюдается четко выраженный максимум, что связано, возможно, с большей скоростью протекания реакции в данных условиях. Поскольку алкилтиомочевины обладают значительно меньшей каталитической активностью, влияние концентрации бромат-ионов на площадь Аналитиче ский сигнал, мБ
Влияние концентрации бромата на аналитический сигнал (площадь пика) в присутствии замещённых тиомочевин: (1) - МТМ; (2) - ДМТМ; (3) -АлТМ; (4) - ATM. (Концентрации: БПК - 0.16 мМ; серная кислота - 0.14 М; тиомочевины - 1 мМ. Элюент - вода; длина реактора - 305 см; длина волны -470 нм; суммарная скорость потока -1.1 мл/мин). пиков в их присутствии значительно меньше, что позволяет относительно селективно определять ацетилтиомочевину на фоне других замещенных производных. При увеличении концентрации окислителя выше 50 мМ скорость реакции в присутствии алкилтиомочевин возрастает незначительно. В связи с этим концентрация бромата калия 50 мМ была выбрана как оптимальная.
Как говорилось выше, серная кислота существенно влияет на окислительную способность бромат-ионов. В качестве оптимальной была выбрана её концентрация 0.14 М, при которой аналитический сигнал данной индикаторной реакции был максимальным в присутствии тиомочевин. Кроме того, использовать более высокие концентрации кислоты при такой высокой концентрации бромата калия нецелесообразно, так как резко возрастает скорость окисления БПК в отсутствие катализатора.
Исходя из рассмотренных зависимостей, были выбраны следующие оптимальные условия проточного определения тиомочевин: концентрации красителя - 0.16 мМ; серной кислоты - 0.14 М; бромата калия - 50 мМ.
Было изучено влияние концентраций тиомочевины и её производных на величину аналитического сигнала и рассчитаны метрологические характеристики их определения (табл.12). Предел обнаружения ацетилтиомочевины в потоке в этих условиях составил 1-10" мМ. Пределы обнаружения алкилтиомочевин, обладающих значительно меньшей каталитической активностью, представлены в табл.12.
Анализ полученных данных показывает, что разработанная методика определения производных тиомочевины по их каталитическому действию на реакцию окисления БПК броматом калия в динамических условиях уступает по пределу обнаружения методике, проводимой в статических условиях. Однако разработанный метод определения серосодержащих органических соединений в динамических условиях характеризуется высокой производительностью. Определение всех соединений в проточных условиях отличается большей точностью, что подтверждается меньшими значениями относительного стандартного отклонения измерений концентрации, равной нижней границе определяемых содержаний (табл.7,10).
При проведении в проточном режиме индикаторной реакции окисления БПК пероксидом водорода в присутствии тиомочевины и её производных было изучено влияние на величину аналитического сигнала длины реактора и концентраций реагирующих веществ.
Скорость реакции контролировали спектрофотометрически по уменьшению оптической плотности раствора с использованием спектрофотометрической проточной кюветы. Для определения тиомочевины и её производных с использованием реакции окисления БПК пероксидом водорода в проточных условиях была выбрана длина волны 560 нм, которая соответствует максимуму поглощения красителя при рН 5.0.