Спосіб тест-визначення купруму(іі)

Реферат: Спосіб тест-визначення купруму(ІІ), який включає попередню обробку силікагелю, модифікованого органічним комплексоутворюючим реагентом, кислими розчинами купруму з одержанням стандартної кольорової шкали, і порівняння кольору обробленого сорбентом зразка із стандартною кольоровою шкалою, а як модифікатор використовують 1-(4-адамантил2-тіазоліл-азо)-2-нафтол, а обробку сорбенту здійснюють розчином з рН 3,5±0,1. UA 102966 C2 (12) UA 102966 C2 UA 102966 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований спосіб належить до аналітичної хімії, зокрема до візуальних тест-методів визначення купруму(ІІ), і може бути використаний при аналізі сироватки крові і сечі. В цій галузі прийнято використовувати такі терміни і скорочення: СГ - силікагель. MB - межа виявлення. HR-1-(4-адамантил-2-тіазоліл-азо)-2-нафтол HR-СГ - 1-(4-адамантил-2-тіазоліл-азо)-2-нафтол, іммобілізований на силікагелі. ВТ - візуальне тест-визначення. ПААС - атомно-абсорбційна спектроскопія з атомізацією у полум'ї. Відомий спосіб візуального тест-визначення купруму(II), який полягає в тому, що високодисперсний кремнезем Silpeari, модифікований 1-(2-тіазолілазо)-2-нафтолом, попередньо оброблюють розчинами купруму при рН=3,3-4,6 і порівнюють колір сорбенту зі стандартною кольоровою шкалою [1]. Недоліком такого способу є недостатня стійкість 1-(2тіазолілазо)-2-нафтолу до вимивання з поверхні сорбенту у високомінералізованих розчинах, що обмежує його застосування для аналізу, зокрема біологічних рідин. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб визначення купруму(ІІ) візуальним тест-методом з використанням модифікованого цинк(II)дитизонатом мезопоруватого силікагелю (СГ). Спосіб ґрунтується на іммобілізації на СГ комплексної сполуки цинку(IІ) з дитизоном, подальшу обробку сорбенту сульфатнокислими розчинами з рН=1,0-2,0 і порівняння кольору сорбенту зі стандартною кольоровою шкалою [2]. Межа виявлення (MB) купруму становить 13 мкг/л. До недоліків запропонованого способу можна віднести трудомісткість і тривалість одержання модифікованого сорбенту через необхідність синтезу модифікатора - цинк(II)дитизонату, що включає стадію рідинно-рідинної екстракції комплексу із застосуванням токсичних органічних розчинників. Низька стабільність модифікатора у нітратнокислому середовищі внаслідок його окиснення обмежує використання способу для визначення Сu(II) у біологічних рідинах, оскільки пробопідготовка передбачає ультразвукову обробку проби у присутності нітратної кислоти. В основу винаходу поставлено задачу розробки експресного і придатного для аналізу високомінералізованих, зокрема нітратних, розчинів способу візуального тест-визначення (ВТ) купруму. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що СГ, модифікований 1-(4-адамантил-2тіазоліл-азо)-2-нафтолом (HR-СГ) обробляють розчином Сu(II) при рН 3,5+0,1 з наступним візуальним порівнянням кольору сорбенту зі стандартною кольоровою шкалою. У способі, що заявляється, використовують стандартну кольорову шкалу, одержану на основі HR-СГ. 2 Модифікацію СГ марки SG-60 фірми "Merck" (S=4 90 м /г, розмір частинок: 63-200 мкм, d(пop)=6 нм) здійснюють адсорбцією 1-(4-адамантил-2-тіазоліл-азо)-2-нафтолу з гексанового розчину [3]. Модифікацію здійснюють в одну стадію шляхом перемішування певної наважки сорбенту СГ з гексановим розчином модифікатора впродовж 5 хв [3]. Ємність одержаного сорбенту за модифікатором становить 2,0 мкмоль/г. Діапазон стандартної кольорової шкали, що використовують для визначення концентрації купруму, становить 0,50-7,50 мкг/проба (при об'ємі проби 5,0-100,0 мл). Оптимальним для кількісного вилучення Сu(II) модифікованим сорбентом (за умов найбільшої вибірковості) є рН розчину 3,5±0,1, оптимальний час перемішування сорбенту із розчином проби дорівнює 5 хв. Таким чином, суттєвими ознаками запропонованого способу є те, що як модифікатор використовують 1-(4-адамантил-2-тіазоліл-азо)-2-нафтол, а обробку сорбенту здійснюють розчином з рН 3,5+0,1. Застосування СГ, модифікованого 1-(4-адамантил-2-тіазоліл-азо)-2-нафтолом, для визначення купруму(ІІ) у високомінералізованих водних розчинах, у літературі не відомо, що дозволяє вважати запропонований спосіб таким, що відповідає критеріям "новизна" та "винахідницький рівень". Винахід ілюструється наступними прикладами, які не обмежують обсяг правової охорони: Приклад 1 Одержання стандартної кольорової шкали. Готують 5 розчинів 0,3 ммоль/л НNО3 об'ємом 10,0 мл з вмістом Сu(II) 0, 0,50, 3,0, 5,0, 7,50 мкг. До кожного розчину додають по 0,100 г HR-СГ і перемішують магнітною мішалкою впродовж 5 хв. Одержані забарвлені сорбенти відділяють центрифугуванням. Діапазон стандартної кольорової шкали становить 0,50-7,50 мкг/проба Сu(II) (при об'ємі проби 5,0-100,0 мл). Приклад 2 Вплив сторонніх іонів на результати визначення купруму(ІІ). 1 UA 102966 C2 5 Розчини 0,3 ммоль/л НNО3 об'ємом 10,0 мл з вмістом Сu(II) 8,0 мкмоль/л (5,1 мкг/проба) за відсутності і у присутності різних концентрацій сторонніх іонів (Табл. 1) перемішували магнітною мішалкою з 0,100 г HR-СГ впродовж 5 хв. Розчин частково декантували і вимірювали поглинання сорбенту при 550 нм в кюветі з 1=1,0 мм. Допустимим вважали такий вміст сторонніх іонів, при якому зміна аналітичного сигналу не перевищувала 5 %. Результати дослідження заважаючого впливу сторонніх іонів наведено у таблиці 1. Таблиця 1 Допустимі кількості заважаючих іонів при визначенні 8,0 мкмоль/л Сu(II) Сторонні іони, X СІ 2SO4 NO3 2НРО4 2С2О4 СН3СОО 10 15 20 25 Допустиме співвідношення X: Сu 3 7,0·10 4 2,0·10 5 8,0·10 3 2,0·10 2 9,0·10 3 1,0·10 Сторонні іони, X + K + Na 2+ Сa 2+ Mg 2+ Zn 2+ Ni Допустиме співвідношення X: Сu 3 7,5·10 5 1,0·10 2 3,0·10 4 8,0·10 3 7,1·10 . 3 5,0 10 Видно, що високі концентрації сторонніх іонів не заважають визначенню Сu(II) у високомінералізованих матрицях, зокрема у біологічних рідинах, таких як сироватка крові і сеча. Приклад 3 Визначення купруму(II) у сечі. До проби сечі об'ємом 5,0 мл у пластиковій пробірці додавали 100 мкл концентрованої HNO3, центрифугували протягом 15 хв зі швидкістю 3000 об/хв. Надосадкову рідину декантували, додавали до неї 5,0 мл бідистильованої води і піддавали ультразвуковій обробці 3 протягом 2 хв з інтенсивністю 3,88 Вт/см та частотою 44 кГц. Після охолодження пробу доводили до загального об'єму 10,0 мл бідистильованою водою, додавали NaOH (1:1) до рН 3,5±0,1 (контролювали рН-метром), 0,100 г HR-СГ і перемішували магнітною мішалкою впродовж 5 хв. Розчин декантували і забарвлення сорбентів порівнювали із стандартною кольоровою тест-шкалою. Правильність отриманих результатів контролювали стандартним методом атомно-абсорбційної спектроскопії з атомізацією у полум'ї (ПААС). Результати визначення вмісту Сu (II) у сироватці (С, мг/л) обчислюють за формулою: С = X/V1, де X - вміст Сu(II) за стандартною шкалою, мкг/проба, V1 - об'єм проби сечі, мл. Результати візуального тест-визначення купруму у сечі наведено у табл. 2. Таблиця 2 Результати визначення Сu(II) у сечі ВТ і ПААС методом. У спостереженні брали участь 10 спостерігачів. (V1=5,0 мл, mнаважки=0, 100 г, Р=0,95) Приклад № 3 30 35 Знайдено, С, мг/л ВТ (n=10) (Sr) 0,10±0,02 (0,25) ПААС (n=3) (Sr) 0,13±0,04 (0,12) Видно, що отримані ВТ-методом дані узгоджуються із результатами ААС аналізу, а відносне стандартне відхилення не перевищує 30 %, що є прийнятним для візуальних тест-методів. Приклади 4-7 Визначення Сu(II) у сироватці, крові. До проби сироватки крові об'ємом 4,0 мл у пластиковій пробірці додавали 100 мкл концентрованої HNO3, центрифугували протягом 15 хв. зі швидкістю 3000 об/хв. Надосадкову рідину декантували, додавали 1,0 мл бідистильованої води і піддавали ультразвуковій обробці 3 протягом 2 хв з інтенсивністю 3,88 Вт/см та частотою 44 кГц. Після охолодження пробу доводили до загального об'єму 5,0 мл бідистильованою водою, додавали NaOH (1:1) до рН 3,5±0,1 (контролювали рН-метром), 0,100 г HR-СГ і перемішували магнітною мішалкою 2 UA 102966 C2 5 впродовж 5 хв. Розчин декантували і забарвлення сорбентів порівнювали із стандартною кольоровою тест-шкалою. Результати визначення вмісту Сu(II) у сироватці крові (Х 1, мг/л) обчислюють за формулою: Х1=X/V1, де X - вміст Сu(II) за стандартною шкалою, мкг/проба, V1 - об'єм проби сироватки крові, мл. Правильність отриманих результатів контролювали ПААС методом. Результати візуального тест-визначення купруму у сироватці крові наведено у табл. 3. 10 Таблиця 3 Результати визначення вмісту Сu(II) у сироватці крові ВТ і ПААС методом. У спостереженні брали участь 10 спостерігачів. (V=5,0 мл, mнаважки=0, 100 г, Р=0,95) Приклад № 4 5 6 7 15 20 25 30 Вміст ВТ (n=10) х±Δх, мкг/проба (Sr) 1,8±0,3 (0,22) 3,1±0,2 (0,10) 3,9±0,2 (0,08) 5,1±0,3 (0,08) X1±ΔX1, мг/л (Sr) 0,45±0,08 (0,22) 0,78±0,05 (0,10) 0, 98±0,05 (0,08) 1,25±0,08, (0,08) ПААС (n=3) X1±ΔX1, мг/л (Sr) 0,48±0,05 (0,06) 0,70±0,05 (0,04) 0,96±0,05 (0,03) 1,24±0,05 (0,02) З таблиць 2 і 3 видно, що розроблений спосіб характеризується задовільною правильністю і відтворюваністю, що свідчить про його придатність для аналізу сечі і сироватки крові на вміст Сu(II). Практичне застосування способу, що заявляється, дає змогу порівняно із прототипом підвищити у 2,5 рази чутливість визначення Сu(II) і збільшити вибірковість визначення (не заважають: іони лужних і лужноземельних металів, Zn(II), Ni(II), аніони, зокрема нітрат, хлорид і оксалат). Порівняно із прототипом спрощується модифікація матриці, оскільки не передбачає одержання комплексу, у 7 разів зменшується тривалість одержання сорбенту з 35 хв до 5 хв. Підвищується експресність самої процедури аналізу, зокрема через відсутність на стадії пробопідготовки необхідності випаровування нітратних розчинів до сухого залишку і наступного розчинення у сульфатній кислоті (з метою видалення нітратів). Час елементовизначення з урахуванням тривалості пробопідготовки скорочено вдвічі, за прототипом він становить 50 хв, за способом, що заявляється, -25 хв. Джерела інформації: 1. Zaporozhets О.A. Determination of Cu(II) and Zn(II) using silica gel loaded with 1-(2thiasolylazo)-2-naphthol / O.A. Zaporozhets, N.I. Petruniok, O. Bessarabova, V.V.Sukhan // Talanta. 1999. Vol. 49. P. 899-906. 2. Запорожец О.А. Сорбционно-спектроскопическое и тест-определение Сu(II) с помощью иммобилизованного на силикагеле дитизоната цинка / О.А. Запорожец, Т.Е. Кеда, И.М. Богославец // Химия и технология воды.-2005. - Т. 22, № 6. - С. 549-557. 3. Запорожец О.А. Иммобилизованный на кремнеземе АТАН в анализе сосуществующих форм меди в природных водах / О.А. Запорожец, Р.П. Линник, О.Б. Воловенко // Методы и объекты химического анализа.-2007. - Т. 2, № 1. - С. 40-50. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Спосіб тест-визначення купруму(ІІ), який включає попередню обробку силікагелю, модифікованого органічним комплексоутворюючим реагентом, кислими розчинами купруму з одержанням стандартної кольорової шкали, і порівняння кольору обробленого сорбентом зразка із стандартною кольоровою шкалою, який відрізняється тим, що як модифікатор використовують 1-(4-адамантил-2-тіазоліл-азо)-2-нафтол, а обробку сорбенту здійснюють розчином з рН 3,5±0,1. 3 UA 102966 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4