К.х.н. Петрушина Г.А.¹, Пугач Л.И.², Ковальчук Е.Ю.¹

¹Днепропетровский государственный аграрно-экономический университет, Днепропетровск, Украина

²Специализированная средняя общеобразовательная школа № 9 с углубленным изучением английского языка, Днепропетровск, Украина

Использование висмутсодержащего
18-молибдодифосфата в цветометрии растворов

В последнее время широко используется метод химической цветометрии, в котором концентрацию вещества обычно определяют исходя из характеристик цвета изображения. Более простым и доступным способом измерения окрашенных образцов является получение цветометрических характеристик изображения при применении компьютерных программ и бытовых сканеров (цифровых фотоаппаратов). Метод химической цветометрии характеризуется экспрессностью, простотой измерения, широким интервалом определяемых концентраций.

Большинство работ в литературных источниках посвящены цветометрическому определению концентрации веществ, сорбированных на твердых носителях (пенополиуретан, целлюлоза, ткани, силикагели и т.п.) в виде окрашенных форм либо по изменению цвета сорбированного на носителе реагента. Большим преимуществом при этом является концентрирование и снижение нижнего предела определяемых концентраций, но в то же время усложняется сам анализ за счет увеличения количества операций, возможны потери во время сорбции. Поэтому интерес вызывает цветометрическое определение концентрации веществ с использованием изображений отсканированных или сфотографированных растворов. Это позволит упростить и ускорить анализ.

Целью данной работы является исследование возможности использования висмутсодержащего 18-молибдодифосфатного комплекса
(18-МДФК) для цветометрического определения восстановителей.

18-молибдодифосфат P₂Mo₁₈O₆₂^6- реагирует с широким рядом восстановителей быстро и при комнатной температуре, при этом селективность определения достигается за счет варьирования рН растворов. Продуктами восстановления являются двух- (ГПС-2) и четырехэлектронный (ГПС-4) восстановленный 18-МДФК, окрашенные в синий цвет (гетерополисини – ГПС). При этом максимум электронного спектра поглощения ГПС-2 и ГПС-4 находятся при 820 и 690 нм соответственно (рН = 4). Поэтому зависимость оптической плотности от концентрации восстановителя (градуировочный график) состоит из двух пересекающихся прямых, что является неудобным при использовании 18-МДФК в анализе.

При восстановлении раствора 18-МДФК в присутствии ионов Ві(ІІІ) максимум электронного спектра поглощения ГПС-2 и ГПС-4 находится при одной длине волны – 680 нм. Поэтому градуировочный график с использованием в качестве реагента висмутсодержащего 18-МДФК является линейным во всем интервале определяемых концентраций. В качестве восстановителя была использована аскорбиновая кислота (АК), поскольку ее взаимодействие с гетерополикомплексами достаточно изучено.

Для цветометрического определения в биохимический планшет с плоским дном ячеек наливали раствор реагента для создания его концентрации 10^-4 моль/л, добавляли раствор восстановителя (АК) и доводили объем до 1 мл. Размещали планшет на стекле сканера и сканировали на белом фоне. Значения светлоты R, G, B каналов получали при обработке отсканированного изображения в программе-редакторе изображения.

Значения R, G, B уменьшаются при увеличении концентрации восстановителя и увеличении интенсивности окраски, поскольку при этом уменьшается доля белого в образцах. Зависимость светлоты R, G, B каналов от концентрации АК описывается экспоненциальным уравнением первого порядка: Y=Y₀+A×exp(-C/t), где Y – светлота, которая изменяется в интервале от 0 до 255, С – концентрация вещества в растворе, мкг/мл, A, Y₀, t – параметры регрессионного уравнения, которые характеризуют положение и форму кривой.

Было исследовано влияние концентрации реагента на диапазон определяемых концентраций – оптимальной является концентрация реагента (1-2)×10^-4 моль/л.

В цветометрии растворов есть существенный недостаток – мешающее влияние окраски раствора объекта анализа, например, фруктовых соков, которые имеют достаточно интенсивную окраску. При добавлении аликвоты сока меняются значения светлот R, G и B координат. Для апельсинового сока, окрашенного в желтый цвет, наименьшее влияние его собственной окраски наблюдается при использовании B-координаты, для гранатового сока и отвара шиповника – R-координаты. Для последнего влияние собственной окраски на значение координаты R является наименьшим.

Для устранения мешающего влияния окраски объекта анализа предложено построение градуировочного графика с добавлением сока. Для этого в ячейки биохимического планшета добавляли разные объемы заранее восстановленного аскорбиновой кислотой раствора реагента известной концентрации. После этого в каждую ячейку добавляли одинаковый объем фруктового сока (0,3 мл) и доводили дистиллированной водой до 1 мл. Сканировали планшет и получали значения светлот R, G, B координат согласно вышеописанной методики. Градуировочный график получали после линеаризации с использованием уравнения ln(A/(Y – Y₀)) = C/t. Для определения концентрации аскорбиновой кислоты во фруктовых соках в ячейки биохимического планшета добавляли 0,5 мл 2×10^-4 М раствора реагента и объем сока, такой же, как и при построении градуировочного графика (0,3 мл).

Полученные результаты исследования были использованы для экспрессного и простого в исполнении цветометрического определения АК в широком интервале концентраций. Методика была апробирована при анализе реальных объектов – фруктовых соков. Правильность полученных результатов проверена йодометрическим титрованием.