Спосіб кількісного визначення бензидину та 3, 3-диметоксибензидину - патент Україна 2009471 -
Винахід відноситься до аналітичної хімії. Сутність винаходу полягає в тому, що аналізовану пробу обробляють розчином п-диметиламінокоричного альдегіду в кількості 4, 56 10 - 4, 56 10 М у присутності додецилсульфату натрію з концентрацією в реакційній суміші 4,0 10 - 4,0 10 М в середовищі розчину з pH 2,0 – 5,0.
Малюнки до патенту Україна 2009471
Винахід відноситься до аналітичної хімії, а саме до фотометричного визначення бензидину та діанізидину. Бензидин використовується у виробництві азобарвників і є реагентом для визначення сульфатів, вольфраматів, відкриття та калориметричного визначення Сr(II), Cu(II), Al(III), Pb(IV), Hg(II) Fe(CN)6 3- , Ce (IV), NO2, Pt, OS, Ag, а також як окисно-відновний індикатор при об'ємному аналізі. Діанізидин використовується у виробництві високоміцних синтетичних барвників, іонообмінних смол.
Відомий спосіб визначення бензидину та 3,3-диметоксибензидину, що полягає в тому, що на першій стадії бензидин та діанізидин діазотують нітритом натрію. На другій стадії продукт, що утворюється, поєднують з розчином гідрохлорид 11-етил-1-нафтиламіну в етиловому спирті (1).
Найбільш близьким за технічною сутністю є фотометричний спосіб визначення бензидину і діанізидину, в основу якого покладена реакція з використанням як органічний реагент п-диметиламінобензальдегіду. Сутність способу полягає в тому, що змішують 1,5 мл розчину в 2%-ної хлористоводневої кислоти, що містить 1-10 мкг бензидину або діанізидину з 0,3 мл 3%-ного розчину п-диметиламінобензальдегіду в 2-%-ої хлористоводневої кислоти . Через 5 хвилин вимірюють оптичну густину.Межа виявлення 0,5 мг/мл (2).
Недоліками цього способу є: недостатньо низька межа виявлення; використання хлористоводневої кислоти, яку необхідно зберігати в спеціальних умовах.
Мета винаходу - зниження межі виявлення бензидину та 3,3-диметоксибензидину.
Поставлена мета досягається тим, що визначення бензидину і 3,3-диметоксибензидину проводять з використанням як органічний реагент п-диметил-амінокоричного альдегіду (п-ДМАКА) з концентрацією в реакційній суміші 4,56 10 -5 - 4,5610 -4 М , у присутності додецилсульфату натрію в кількості 4,010 -3 - 4,010 -2 М, серед цитратного буферного розчину з рН 2,0-5,0.
Додавання до досліджуваних розчинів, що містять бензидин або діанізидин органічного реагенту п-ДМАКА в середовищі цитратних буферних розчинів призводить до утворення яскраво-жовтого забарвлення, при введенні в цю ж суміш розчину додецилсульфату натрію (ДС11а) спостерігається зміна забарвлення.
Спектрофотометрично фіксується у подвійній системі, що містить бензидин(діанізидин) та п-диметиламінокоричний альдегід - 2 смуги поглинання в середовищі цитратних буферних розчинів з max I = 280 нм, max II = 400 нм. При введенні в систему бензидин (діанізідин) - п-ДМАКА розчину ДСNa спостерігається поява 3-ї смуги поглинання з max III = 585 нм.
Встановлено оптимальні умови визначення бензидину та його метоксипохідного з п-ДМАКУ у присутності ДС11а. Показано, що аналітичні сигнали системи бензидин(діанізидин)+п-ДМАКА+ ДС11а досить великі і дозволяють вести визначення бензидину та діанізидину в інтервалі рН 2,0-5,0 (табл. 1).
При виході за вказаний інтервал, тобто при рН 50 і рН 20 величина аналітичних сигналів різко падає і доходитьпри рН від 6,0 до 0,02.
Встановлено, що для визначення досліджуваних речовин оптимальне використання розчину п-ДМАКА в інтервалі концентрацій 0,1-1,0 0,2%-ного розчину, що в перерахунку на Робоче становить 4,5610 -5 - 4,5610 -4 М. Дані, наведені у табл. 2 дозволяють стверджувати, що помилки визначення бензидину та діанізидину в інтервалі зазначених концентрацій мінімальні. Помилки зростають при Срабі -5 М і Срабі > 4,5610 -4 М.
Встановлено, що концентрація додецилсульфату натрію в реакційній суміші повинна становити 4,010 -5 - 4,010 -2 М, це досягається при додаванні розчину аніонного ПАР (ДСNa) у кількості 10 -1 - 1 мл 1 М розчину. При концентрації ДСNa С -3 Мі та > 4,010 -2 М помилка визначення бензидину та його метоксипохідного збільшується (табл. 2).
Всі подальші дослідження проводили з розчинами наступних концентрацій: п-ДМАКА 1,1410 -2 М (0,2% -ний розчин) вводили 0,1 мл реакційну суміш додецилсульфонат натрію 10 -1 М вводили по 1 мл.
Вивчено підпорядковість система бензидин(діанізидин) + п-ДМАКА+ДСNа закону Бугера-Ламберта-Бера, розмах варіювання концентрацій становив 0,2-0,8 мг/мл. Встановлено, що за способом, що описується, можливе визначення великих і малих концентрацій бензидину і діаноізидину.
а) Бензидин 1) 0,1-3,0 мкг/мл, l = 1см 2) 0,04-0,3 мкг/мл, l = 5 см б)діанізидин 1) 0,3-3,0 мкг/мл, l= 1 см 2) 0,04-1,0 мкг/мл, l= 5 см.
Реєстрацію аналітичних сигналів системи проводять на КФК-2, max 590 нм, в кюветах з товщиною шару, що поглинає l= 1 см, l= 5 см.
Доказ діапазону визначених змістів показано у табл. 3.
Аналіз даних, поданих у табл. 3, дозволяє констатувати, що можливе визначення для різних інтервалів концентрацій, привикористання кювет з різною товщиною поглинаючого шару l= 1 см діапазон визначених концентрацій (для великих кількостей) 0,1-3,0 мкг/мл, саме в цьому інтервалі концентрацій помилка визначення мінімальна і не перевищує 5%. При виході за вказаний інтервал концентрацій, тобто при = 0,05 мкг/мл і С = 4,0 мкг/мл помилка визначення великих кількостей досліджуваних речовин збільшується до 12%.
При використанні в експериментальній роботі кювет з товщиною шару, що поглинає l = 5 см для визначення малих кількостей бензидину діапазон визначених вмістів 0,04-0,3 мкг/мл. Помилка визначення мінімальна, не перевищує 8,5%. При виході за вказаний інтервал концентрацій похибка визначення зростає до 20%.
Як уже показано, нижня межа діапазону визначених вмістів бензидину і діанізидину становить 0,04 мкг/мл, отже, це і є впевнено визначена межа виявлення при = 590 нм, l = 5 см на приладі КФК-2. Встановлено залежність між значеннями межі виявлення досліджуваних речовин, концентрацій п-ДМАКА (табл. 4), концентрацією ДСNa (табл.) та значеннями рН середовища (табл. 6).
П р і м е р 1. Побудова градуювальної характеристики фотометричного визначення великих кількостей бензидину і дианизидина (з прикладу дианизидина).
Точну навішування діанізидину (0,025 г) поміщають у мірну колбу ємністю 25 мл і розчиняють у дистильованій воді. Стандартний розчин містить 1 мкг/мл. Робочий розчин містить 10 мкг/мл діанізидину. Для побудови градуювальної характеристики 6 мірних колб ємністю 25 мл поміщають 10 мл цитратного буферного розчину рН 4,0, 7,5 мл (3 мкг/мл), 5 мл (2 мкг/мл), 2,5 мл (1 мкг/ мл), 1,25 мл (0,5 мл), 0,5 мл (0,2 мкг/мл), 0,25 мкг/мл. У кожну з колб додають по 0,1 мл 0,2%-ного (1,14xx10 -2 М) розчину п-ДМАКА і 1 мл 10 -1 М розчину ДСNa і потім доводять об'єм до мітки цитратним буферним розчином з рН 4,0. Оптичну щільність отриманих розчинів вимірюють на КФК-2 в кюветах з товщиною поглинаючого шару l= 1 см при = 590 нм щодо розчину порівняння, що містить 0,1 мл 0,2%-ного розчину п-ДМАКА, 1 мл 10 -1 М розчину ДСNa і буферний цитратний розчин з рН 4. За отриманими значеннями оптичної щільності будують залежність А= f(С). Закон Бугера-Ламберта-Бера виконується за концентрації діанізидину 0,1-3 мкг/мл.
П р і м е р 2. Побудова градуювальної характеристики фотометричного визначення малих кількостей бензидину і дианизидина (з прикладу бензидина).
Для побудови градуювальної характеристики використовують робочий розчин бензидину 1 мкг/мл. У 6 мірних колб ємністю 25 мл доливають 10 мл цитратного буферного розчину з рН 4,0, 7,5 мл (0,3 мкг/мл), 5,0 мл (2 мкг/мл), 2,5 мл (1 мкг /мл), 2,0 мл (0,08 мкг/мл), 1,0 мл (0,04 мкг/мл), 0,5 мл (0,02 мкг/лмл) робочого розчину бензидину, потім у кожну колбу додають по 0,1 мл 0,2-ного розчину п-диметиламінокоричного альдегіду, по 1 мл 10 -1 М розчину додецилсульфату натрію і об'єм доводять до мітки цитратним буферним розчином з рН 4,0. Оптичну щільність отриманих розчинів вимірюють на КФК-2 в кюветах з товщиною поглинаючого шару l = 5 см при = 590 нм щодо розчину порівняння, що містить 0,1 мл 0,2% -ного розчину п-ДМАКА, 1 мл 10 -1 М розчину ДСNa та цитратний буферний розчин з рН 4,0. За отриманими значеннями оптичної густини будують залежність А=f(С). Закон Бугера-Ламберта-Бера виконується за концентрації бензидину 0,04-0,3 мкг/мл.
Доказ наявності суттєвих відмінностей описуваного способу представлено у табл. 7.
(56) Коренман І.М. Фотометричний аналіз. Методи визначення органічних сполук, М.: Хімія, 1970, с. 343.
Перегуд Е. А. та ін Швидкі методи визначення шкідливих речовин, М.: Хімія, 1970, с. 358.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСІБ КІЛЬКІСНОГО ВИЗНАЧЕННЯ БЕНЗИДИНУ І 3,3-ДИМЕТОКСИБЕНЗИДИНА, що включає обробку аналізованої проби органічним реагентом в буферному розчині з подальшим фотометруванням отриманого розчину, який відрізняється тим, що, з метою зниження межі виявлення 4 ,56 10 -5 - 4,56 10 -4 моль та обробку ведуть у присутності додецилсульфату натрію з концентрацією в реакційній суміші 4,0 10 -3 - 4,0 10 -2 моль у цитратному буферному розчині з pH 2,0 - 5 0.