РАЗДЕЛЕНИЕ Co (II) , Ni (II) , Zn (II) И Cu (II) МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Международный Научный Институт & quot-Educatio"- IV (11), 2015
149
Химические науки
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
РАЗДЕЛЕНИЕ Co (II), Ni (II), Zn (II) И Cu (II) МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОГО
ЭЛЕКТРОФОРЕЗА
Зыкова Ирина Викторовна
доктор химических наук, доцент, Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого,
г. Великий Новгород Исаков Владимир Александрович Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, г. Великий Новгород
SEPARATION OF Co (II), Ni (II), Zn (II) AND Cu (II) BY CAPILLARY ELECTROPHORESIS
Irina Viktorovna Zykova, Doctor of Chemical Sciences, Associate Professor, Yaroslav-the-Wise Novgorod State University Velikiy Novgorod,
Isakov Vladimir Aleksandrovich, Yaroslav-the-Wise Novgorod State University, Velikiy Novgorod
АННОТАЦИЯ
Метод капиллярного электрофореза находит широкое применение в аналитическом контроле содержания тяжелых металлов в питьевых и природных водах. В литературных источниках описывается возможность разделения тяжелых металлов методом капиллярного электрофореза, используя буферный раствор следующего состава: 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ гликолевой кислоты и 23 мМ уксусной кислоты. В работе показана возможность его замены на буферный раствор: 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ салициловой кислоты и 23 мМ бензойной кислоты, как более доступный и дешевый.
ABSTRACT
The method of capillary electrophoresis is widely used in analytical control of heavy metals in drinking and natural waters. The literature describes the possibility of separation of heavy metals by capillary electrophoresis using a buffer solution with the following composition: 12.8 mM benzimidazole, 8.3 mM of glycolic acid and 23 mM acetic acid. The paper shows the possibility of changing to a buffer solution: 12.8 mM benzimidazole, 8.3 mM salicylic acid and 23 mM benzoic acid as the more accessible and cheap.
Ключевые слова: капиллярный электрофорез, тяжелые металлы, буферный раствор, константы устойчивости металлов
Keywords: capillary electrophoresis, heavy metals, a buffer solution, stability constants of metal
Тяжелые металлы составляют одну из наиболее опасных и широко распространенных групп веществ, загрязняющих окружающую среду. В последнее время предъявляются все более высокие требования к аналитическому контролю содержания этих металлов в различных объектах и, в первую очередь, в питьевых, природных и сточных водах.
Традиционно аналитический контроль содержания тяжелых металлов проводят с помощью атомно-абсорбционной, атомно-эмиссионной, рентгенофлуоресцентной и масс-спектроскопии. В настоящее время широкое применение получил метод капиллярного электрофореза из-за высокой эффективности разделения, малого объема анализируемой пробы и буферных растворов, простой и недорогой аппаратуры, экспрессности и низкой себестоимости анализа.
Капиллярный электрофорез сравнивают с высокоэффективной жидкостной хроматографией, поскольку в обоих методах разделение происходит в ограниченном пространстве (капилляре или колонке) с участием движущейся жидкой фазы (буферного раствора или подвижной фазы (элюента)) и для регистрации сигналов используют схожие принципы детектирования и программы обработки данных.
Из ограничений капиллярного электрофореза следует отметить невысокую, по сравнению с ВЭЖХ, концентрационную чувствительность и требование к анализируемым соединениям растворяться в воде и разбавлен-
ных водно-органических смесях. В то же время эти ограничения не являются непреодолимыми. Так, недостаточную чувствительность определения при использовании УФ-детектирования (из-за малой длины оптического пути, равного внутреннему диаметру капилляра) может скомпенсировать использование таких видов детектирования, как лазерно-индуцированное флуориметрическое или масс-спектрометрическое в сочетании с различными приемами концентрирования пробы. А вариант неводного капиллярного электрофореза успешно позволяет разделять и анализировать сильно гидрофобные, нерастворимые в водных растворах компоненты пробы.
В литературных источниках описывается возможность разделения тяжелых металлов методом капиллярного электрофореза, используя буферный раствор следующего состава: 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ гликолевой кислоты и 23 мМ уксусной кислоты [1]. Была предпринята попытка провести разделение ионов Co (II), Ni (II), Zn (II) и Cu (II) различных концентраций, приготовленных из стандартных растворов, используя следующие буферные растворы:
1. 12,8 мМ бензимидазола и 23 мМ уксусной кислоты-
2. 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ молочной кислоты и 23 мМ пропановой кислоты-
3. 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ салициловой кислоты и 23 мМ бензойной кислоты.
Условия проведения анализа тяжелых металлов на системе капиллярного электрофореза «Капель-104Т» представлены в таблице 1.
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- IV (11), 2015
150
Химические науки
Таблица 1
Условия проведения анализа тяжелых металлов методом капиллярного электрофореза____________
Капилляр Ьэфф/Ьобщ = 50/60 см, d = 75 мкм
Ввод пробы 300 мбар- с
Напряжение +20 кВ
Детектирование 254 нм, косвенное
Температура 20°С
При использовании в качестве буферного раствора смеси 12,8 мМ бензимидазола и 23 мМ уксусной кислоты времена миграции катионов металлов составили: Ni (II) —
5,84 мин., Co (II) — 5,86 мин, Zn (II) — 5,89 мин, Cu (II) -6,90 мин. Электрофореграмма модельного раствора смеси катионов представлена на рисунке 1.
1 — т = 5,86 мин [Ni (II), Co (II), Zn (II)]- 2 — т = 6. 82 мин [Cu (II)]
Рисунок 1. Электрофореграмма модельного раствора смеси катионов при использовании в качестве буферного раствора 12,8 мМ бензимидазола и 23 мМ уксусной кислоты
Анализ электрофореграммы показывает, что при использовании в качестве буферного раствора смеси бензимидазола и уксусной кислоты наблюдаются два пика: 1
— с временем выхода 5,86 мин, соответствующий одновременному выходу катионов Ni (II), Co (II), Zn (II), а 2 — с временем выхода 6,82 мин, соответствующий выходу ионов Cu (II). Полученные данные можно объяснить тем, что общая скорость электромиграции ионов складывается из двух величин: скорости движения иона под действием электрического поля и скорости движения электроосмотического потока. Первая зависит от природы иона, а вторая
— от свойств диффузной части двойного электрического
слоя в капилляре, мерой которой является Z-потенциал поверхности. Различные компоненты, которые могут находиться как в ведущем электролите, так и в растворах проб, сорбируясь на поверхности капилляра, уменьшают Z-потенциал и, как следствие, увеличивают времена миграции компонентов. Значения констант устойчивости образующихся комплексов металлов с уксусной кислотой (табл. 2) позволяют предположить, что в первую очередь с поверхности капилляра будут удаляться менее устойчивые комплексы Ni (II), Co (II), Zn (II) с уксусной кислотой (рК1 ~ 1,5), которые выходят одним общим пиком, а затем — более устойчивый комплекс Cu (II) с уксусной кислотой (рК1 = 2,23).
Таблица 2
Константы устойчивости комплексов металлов с уксусной кислотой [2]
Металл рК1 рК2
Ni (II) 1,43 2,12*
Co (II) 1,46 —
Zn (II) 1,57 2,38*
Cu (II) 2,23 3,63*
* - нейтральные молекулы в растворе
При использовании в качестве буферного раствора смеси 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ молочной кислоты и 23 мМ пропановой кислоты времена миграции катионов металлов составили: Ni (II) — 7,08 мин., Co (II) — 7,14 мин,
Zn (II) — 7,85 мин, Cu (II) — 7,95 мин. Электрофореграмма модельного раствора смеси катионов представлена на рисунке 2.
1 — т = 7,10 мин [Ni (II), Co (II)]- 2 — т = 7,90 мин [Zn (II), Cu (II)]
Рисунок 2 — Электрофореграмма модельного раствора смеси катионов при использовании в качестве буферного раствора 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ молочной кислоты и 23 мМ пропановой кислоты
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- IV (11), 2015
151
Химические науки
При использовании в качестве буферного раствора смеси бензимидазола, молочной и пропановой кислот на электрофореграмме наблюдаются два пика: 1 — с временем выхода 7,10 мин, соответствующий одновременному выходу катионов Ni (II), Co (II) — 2 — с временем выхода 7,90
мин, соответствующий одновременному выходу ионов Zn (II), Cu (II). Константы устойчивости образующихся комплексов металлов с молочной кислотой, представлены в таблице 3.
Таблица 3
Константы устойчивости комплексов металлов с молочной кислотой [2]
Металл рК1 рК2
Ni (II) 1,60 1,10*
Co (II) 1,50 0,90*
Zn (II) 2,50 1,20*
Cu (II) 2,60 1,30*
* - нейтральные молекулы в растворе
При использовании в качестве буферного раствора смеси 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ салициловой кислоты и 23 мМ бензойной кислоты времена миграции катионов металлов составили: Ni (II) — 5,21 мин., Co (II) — 5,39
мин, Zn (II) — 5,97 мин, Cu (II) — 6,83 мин. Электрофоре-грамма модельного раствора смеси катионов представ лена на рисунке 3.
mAU
100-
80
60
40
3
12
Капель
01
1 — т = 5,20 мин [Ni (II)], 2 — т = 5,38 мин [Co (II)]- 3 — т = 5,97 мин [Zn (II)], 4 — т = 6,83 мин [Cu (II)] Рисунок 3 Электрофореграмма модельного раствора смеси катионов при использовании в качестве буферного раствора 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ салициловой кислоты и 23 мМ бензойной кислоты
2
3
4
5
6
7
8
9
10 мин
При использовании в качестве буферного раствора смеси бензимидазола, салициловой и бензойной кислот происходит разделение ионов металлов и на электрофоре-грамме наблюдается 4 пика. Возможность разделения ионов Ni (II), Co (II), Zn (II), Cu (II) можно объяснить образованием гетеролигандных комплексов металлов с салициловой и бензойной кислотами [3]. Литературных сведений о константах устойчивости гетеролигандных комплексов Ni (II), Co (II), Zn (II) и Cu (II) с салициловой и бензойной кислотами нет. Можно сделать предположение о ряде устойчивости гетеролигандных комплексов металлов с салициловой и бензойной кислотами:
CuLILII & gt- ZnLILII & gt- CoLILII & gt- NiLILII (1)
Таким образом, для разделения тяжелых металлов возможна замена буферного раствора, предложенного фирмой — разработчиком данного прибора «Люмэкс», 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ гликолевой кислоты и 23 мМ
уксусной кислоты на буферный раствор следующего состава: 12,8 мМ бензимидазола, 8,3 мМ салициловой кислоты и 23 мМ бензойной кислоты, как более доступного и дешевого.
Список литературы
1. Комарова Н. В., Каменцев Я. С. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель» — СПб.: ООО «Веда», 2006. — 212 с.
2. Доусон, Р. Справочник биохимика / Р. Доусон, Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс // - М.: Мир, 1991. -544 с.
3. Афанасьева Г. В. Комплексообразование и
химический обмен в водных и водно-органических растворах меди (П), никеля (П) и кобальта (П) с гидразидами некоторых кислот: Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. хим. наук -Казань, 2008. — 16 с.
СИСТЕМА Ga2S3 — CaF2 — CaS
Кертман Александр Витальевич
д-р хим. наук, профессор Тюменского Государственного Университета
THE Ga2S3 — CaF2 — CaS SYSTEM
Kertman Alexandr, Dr. Chem. Sci., Professor of Tyumen State University, Tyumen АННОТАЦИЯ
Комплексом методов физико-химического анализа построена поверхность ликвидуса системы Ga2S3 — CaF2 -CaS. Определены координаты и температуры плавления эвтектических составов и поля кристаллизации исходных компонентов.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой