Научная статья на тему 'Влияние биологически активных веществ на определение йодид-ионов потенциометрическим методом'

Влияние биологически активных веществ на определение йодид-ионов потенциометрическим методом Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
279
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Буйновский А. С., Колпакова Н. А., Безрукова С. А.

Представлены результаты исследований влияния биологически активных веществ (мочевина, белок, молочная и мочевая кислоты) на результат определения йодид-ионов потенциомвтрическим методом. Мешающее влияние органических веществ устраняется добавкой к анализируемой пробе 30 % раствора этанола. Содержание йодид-ионов в пробе оценивали методом двойных стандартных добавок. Правильность методики доказана на модельных растворах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Буйновский А. С., Колпакова Н. А., Безрукова С. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The ion-selective electrode, the iodide-selective electrode, the method of the double standard additions, the method of potentiometric determination of iodide-ions

The results of investigations concerning the influence of biologically active substances (urea, protein, lactic and uric acids) on the outcome of iodide-ions determination by the potentiometric method are presented in this paper. The disturbing influence of organic substances is eliminated when 30% -ethanol solution is added to the analyzed probe. The content of iodide-ions in the probe has been estimated by the method of double standard additions. The method accuracy has been proven on the model solutions.

Текст научной работы на тему «Влияние биологически активных веществ на определение йодид-ионов потенциометрическим методом»

Технические науки

6. Singh S.P.,. Naithani R., Aggarwal R., Prakash О. A convenient synthesis.of 4-(2-fuiyl)-2-substituted thiazoles

' utilising [hydroxy(tosyloxy)iodo]benzene // Synth. Commun. - 1998. - V. 28. - № 13. - P. 2371-2378.

7. Prakash 0., Rani N., Goyal S. Hypervalent iodine in the synthesis of bridgehead heterocycles: novel and facile

1 synthesis of 3-substituted-5,6-dihidroimidazo[2,l-b]thria-zoles and 3-phenylthiazolo[3,2-a]benzimidazole from acetophenones using [hydroxy(tosylo* xy)iodo]benzene //J. Chem. Soc.Perkin Trans. 1. -1992. -№ 6. - P. 707-709. _ ; '

8. Мамаева E. A., Бакибаев A.A., Неожиданная димери-зация N-арилалкил-мочевин под действием фенил-иодозогрифторацетата в метанольном растворе // Известия вузов. Химия и химическая технология. -2000. - Т. 43.-№3,-С. 107-108. ;

9. Spyroudis S., Varvoglis A. Dehydrogenations with phenyliodine diftuoroacetate // Synthesis. -1975. - № 7. -P.445-447. '

10. SevenoA., Morel G., FoucaundA., Marchand E. Dimerisation des a-cyanoesterspar le diacetate

d'iodosobenzene // Tetrahedron Lett. - 1977. - № 38. - P. 3349-3352.

11. Narasàka K., Morikawa A., SaigoK., MukaijamaT.

. Efficient methods for oxidation of alcohols //Bull. Chem.

Soc. Japan. - 1977. - V. 50: - № 10. - P. 2773-2776';

12. Неницеску К.Д. Органическая химия/Под ред. академика М.И. Кабачника - М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. - Т. 1. - С. 815-824.

13. Степаненко Б.Н. Курс органической химии. - М.: Высшая школа, 1979. - С. 259-260..

14. Михалева М.А. Пиразолопиримидины. Изучение конденсации окси- и аминопиразолов с бисмочеви-нами. Автореф. дис. ... канд. хим. наук..- Новосибирск,: 1973. - 19 с.

15. Меркушев Е.Б., Шварцберг М.С. Йодистые органические соединения и синтезы на их основе. - Томск: Томский государственный педагогический университет, 1978. - С. 34-36.

УДК 543.25

ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЙОДИД-ИОНОВ

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

A.C. Буйновский*, H.A. Колпакова**, С.А. Безрукова*

*Северский государственный технологический институт. E-mail: bas@ssti.ru "Томский политехнический университет. E-mail: zvetoc@mail.ru

Представлены результаты исследований влияния биологически активных веществ (мочевина, белок, молочная и мочевая кислоты) на результат определения йодид-ионов потенциометрическим методом. Мешающее влияние органических веществ устраняется добавкой к анализируемой пробе 30 % раствора этанола. Содержание йодид-ионов в пробе оценивали методом двойных стандартных добавок. Правильность методики доказана на модельных растворах.

В настоящее время электрохимическим методам определения йодид-ионов в различных природных и биологических объектах уделяется большое внимание. Определение содержания йодид-ионов в биологических жидкостях стало возможным благодаря внедрению в практику метода прямого потен-циометрического анализа с применением ионосе-лективных электродов (ИСЭ) [1-3]. Достоинствами метода являются: малая трудоемкость и продолжительность измерения; небольшое количество исследуемой жидкости; возможность определения содержания основных компонентов и микропримесей в объектах различною состава.

Анализ биологических объектов представляет трудную задачу, поскольку они имеют сложный состав и отличаются разнообразием. Содержание микроэлементов (йодид-ионов) в них крайне низкое, в то время как содержание макроэлементов и органических веществ колеблется в широких пределах и их влияние сильно сказывается на результатах определения микроэлементов.

Для устранения мешающего воздействия некоторых веществ непосредственно на сам метод анализа необходимо знать химию среды и определяемого иона.

Цель данной работы - исследовать влияние биологически активных веществ на результаты определения йодид-ионов методом прямой потенциомет-рии с использованием ИСЭ.

Экспериментальная часть

В исследованиях использовался отечественный твердоконтактный электроде поликристаллической мембраной (фирма «Вольта», г. Санкт-Петербург), селективный к йодид-ионам. Мембрана представляет собой поликристаллы труднорастворимых в воде солей ПРА^5 - 6-К)-50). Присутствие

сульфида серебра повышает прочностные характеристики мембраны и уменьшает ее растворимость [3]. В качестве электрода сравнения использовали хлоридсеребряный электрод марки ЭВЛ-1М1.3. ЭДС гальванической цепи измеряли с помощью

цифрового иономера И-130.2М. Время установления равновесного потенциала 3...5 мин. Йодид-ионы определяли в электрохимической ячейке типа / КС1, 1М/ исследуемый раствор /А§25 -

В анализе применяли растворы Ю классификации ч.д.а. и государственные стандартные образцы (ГСО) с аттестованным значением концентрации йодид-ионов 1,0 мг/см3. Растворы Ю хранили в посуде из темного стекла не более 30 суток, поскольку на свету Ю легко окисляется кислородом воздуха до элементного йода. Все потенциометрические измерения проводили при температуре 20...25 °С в стеклянной ячейке емкостью 50 мл. Ионоселектив-ный электрод перед работой вымачивали в течение 10...20 мин в водных растворах Ю концентрацией 10-3...10~2 моль/дм3 или в дистиллированной воде.

Результаты и их обсуждение

Основную трудность при работе с ИСЭ создают адсорбционные процессы, связанные с образованием труднорастворимой пленки органических ве-

ществ на поверхности мембраны, что приводит к нестабильности и невоспроизводимости значений потенциала электрода. Электрод становится изолированным от раствора плотной пленкой биологически активных веществ, которую можно удалить чисткой с помощью сильных окислителей, органических растворителей, либо механической или ультразвуковой обработкой [4].

В состав большинства биологических жидкостей входят: мочевина, мочевая и молочная кислоты, белок, которые, взаимодействуя с поверхностью мембраны электрода, могут изменять ее свойства, а также маскировать аналитический сигнал определяемого компонента [2, 4].

Нами проведены исследования по влиянию органических соединений на крутизну электродной характеристики и точность измерения аналитического сигнала йодид-ионов. Для этого были приготовлены модельные растворы йодид-ионов с добавкой соответствующего органического соединения (мочевина, мочевая и молочная кислоты, белок). Количество вводимого органического соединения

Е, мВ 80 * а

60 •

40 л

20

0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-20

-40

20

40

60

80 юд

С^, мкг/дм

с мочевой кислотой (400 мг/л)

Е, мВ 30 20 10 О -10 -20 -30

-I.

0 '25 50 75 100 125 150

С}-, мкг/дм3

" с добавкой белка (30 мг/л)

25 50 75 100 " с мочевиной (22 г/л)

125

150 з

Е, МВ50

30 10 -10 ' -30

.фоновый раствор

■ 20

40

60

80

100

с молочной кислотои

„ С,,-, мкг/дм

Рис. 1. Зависимость от концентрации йодид-ионов в присутствии биологически активных веществ: а) мочевой кислоты (400 мг/л); б) белка (30 мг/л); в) мочевины (22 г/л); г) молочной кислоты

Технические наук^

Е, мВ О

-50

-100

-150

-200

■ а

• . « — фон - - - 10

» - '30% ----40%

--- -50% -г 100 % ^^

Е, мВ 45

. .35 25 15 5 -5

"стандартный раствор с добавкой 30 % этанола I I I

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

20

40

60

80

100

-6

-4

-3 18 С

Сг, мкг/дм

Рис. 2. Калибровочная характеристика ИСЭ в зависимости от концентрации этанола

соответствовало той величине , которая содержится в реальной пробе (урине) [5]. .,

Зависимость потенциала ИСЭ от концентрации йодид-ионов в растворах с добавкой мочевой и молочной кислот, мочевины и белка представлены на рис. 1, а-г. .

Из рис. 1 видно, что присутствие в растворе белка, мочевины и мочевой кислоты не изменяет крутизну электродной характеристики и не снижает чрствительность электрода. ¡;-

При добавке в стандартный раствор молочной кислоты чувствительность ИСЭ уменьшается; калибровочная кривая смещается в область более отрицательных потенциалов. Аналитический сигнал в присутствии молочной кислоты имеет завышенное значение.

Также следует заметить, что при проведении серии экспериментов не было получено воспроизводимых результатов, поскольку поверхность мембраны индикаторного электрода пассивируется, а значения потенциала становятся нестабильными.

Поэтому все известные методы определения йодид-ионов в биологических жидкостях и природных объектах предполагают проводить предварительную обработку проб ("мокрая минерализация" различными окислителями, озонирование, фотохимическая обработка, озоление с добавками и др.) с целью удаления мешающих определению органических веществ [7].

Однако стадия предварительного отделения в любом случае делает методику анализа более сложной и продолжительной и, таким образом, сводит на нет одно из основных практических достоинств анализа с использованием ИСЭ - простоту и эксп-рессность.

Для снижения адсорбционных процессов на электроде предложено добавлять в анализируемый раствор органический растворитель. В этой связи нами исследована возможность использования ИСЭ в спиртовых средах для определения концентрации йодид-ионов.

Из литературных данных [6] известно, что метиловый, этиловый, н-пропиловый и изопропило-вый спирты устраняют нежелательный адсорбционный эффект. При этом только метиловый и этиловый спирты не изменяют крутизну электродной характеристики. Из-за опасности работы с метиловым спиртом нами предложено использовать добавку этанола к анализируемому раствору.

В частности, при определении йодид-ионов с помощью ионоселективного электрода можно использовать спиртовые растворы с содержанием этанола от 10 до 90 об. % [6]. В этих пределах калибровочная характеристика ИСЭ практически не изменяется.

Нами проведены исследования по выбору оптимальной концентрации органического растворителя, вводимого в анализируемую пробу непосредственно перед анализом. Построена зависимость

Таблица 1. Результаты определения йодид-ионов в водных растворах (п=5, Р=0,95)

мкг/дм3 мкг/дм3 а 5 БО Относительная погрешность, %

25 . 20,8±1,2 1,40 1,18 0,59 0,054 16,8 ■

50 49,4+3,4 11,51 3,39 1,70 0,068 1,2

70 74,7+1,8 2,29 1,51 0,87 0,020 6,7

100 101,6±8,1 63,87 7,99 3,99 0,078 1,6

150 147,3±6,4 40,38 6,35 3,18 0,043 1,8

200 198,4±5,2 118,77 10,89 5,45 0,058 0,8

Примечание. ХС9 - среднее значение концентрации йодид-ионов; <У - дисперсия, 5 - среднее квадратическое отклонение; 50 - стандартное отклонение; 5, - относительное стандартное отклонение; п - число параллельных измерений; Р - доверительная вероятность

Таблица 2. Результаты определения йодид-ионов (п=5, Р=0,95)

Среда Концентрация йодид-ионов, мкг/дм3 Стандартное отклонение, £ Погрешность, % отн.

Введено Найдено

Стандартный раствор 25,0 50,0 100,0 21,8 54,8 101,6 0,054 0,110 0,078 5.5 . 9.6 7,9

С добавкой 25,0 26,4 0,061 5,6

биологически активных 50,0 56,2 0,127 12,4

веществ и этанола 100,0 116,5 0,169 16,5

потенциала индикаторного электрода от концентрации йодид-ионов в водных растворах при различной концентрации органического растворителя (рис. 2, а и 2, б).

Как следует из рис. 2, линейность калибровочной кривой и угловой коэффициент во всех водно-спиртовых смесях сохраняются также, как и в водном растворе во всем диапазоне концентраций.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Выбор оптимальной концентрации этилового спирта осуществляли эмпирически по достижению постоянной и воспроизводимой величины аналитического сигнала. Удовлетворительные результаты были получены при использовании 30 % раствора этанола. Проверку правильности определения йодид-ионов после введения С2Н5ОН проводили методом "введено-найдено".

Для оценки содержания йодид-ионов нами предлагается использовать метод двойных стандартных добавок, достоинством которого является то, что все измерения проводятся в присутствии всех компонентов пробы. Кроме того, он позволяет находить суммарную концентрацию йодид-ионов. В табл. 1 представлены результаты определения йодид-ионов в водных растворах с помощью данного метода.

Как видно из табл. 1, максимальная погрешность единичного измерения в водных растворах не превышает 17 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Николаев Б.А., Примакова Л.Н., Рахманько Е.М. Ионометрическое определение йодид-ионов в моче // Журн. аналит. химии. -1996. - Т. 51. - № 10. -С. 1110-1112.

2. Камман К. Работа с ионселективными электродами. - М.: Мир, 1980. - 283 с.

3. Уильяме У. Дж. Определение анионов. - М.: Химия, 1982.- 624 с.

Результаты проверки правильности определения содержания йодид-ионов в присутствии биологически активных веществ представлены в табл. 2.

Из результатов, представленных в табл. 2, видно, что в присутствии органических веществ погрешность измерения увеличивается, но в среднем не превышает 17 %.

Результаты проведенных исследований легли в основу разработки методики потенциометрическо-го метода определения йодид-ионов в биологических жидкостях с использованием ИСЭ.

Предлагаемый метод прост в выполнении и по точности не уступает существующим методам определения йодид-ионов [3]. В отличие от кинетического и инверсионно-вольтамперометрического методов, где продолжительность анализа составляет от 2...3 до 3...4 ч с учетом пробоподготовки, он достаточно экспрессен (20...30 мин).

Выводы

Исследовано влияние мочевины, белка, молочной и мочевой кислот на результат определения йо-дид-ионов потенциометрическим методом. Мешающее влияние биологически активных веществ предложено устранять добавкой к анализируемой пробе 30 % раствора этанола. Для оценки содержания использован метод двойных стандартных добавок.

4. Екельчик И.В. Потенциометрическое определение форм окисления элементов с использованием метода добавок: Автореф. дис.... канд. хим. наук. - Томск, 2003.-20 с.

5. Тодоров Й. Клинические лабораторные исследования в педиатрии. - Собрия: Медицина и физкультура, 1963.- 112 с.

6. Казарян Н.А., Быкова Л.Н., Чернова Н.С. Определение йодид-ионов в спиртовых средах с помощью йодид-селективных электродов // Журн. аналит. химии. - 1976. - Т. 31. - № 1. - С. 334-337.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.