Главная » 2014 » Сентябрь » 30 » Изучение и аналитическое применение реакций взаимодействия NO2-с ароматическими аминами в микрореакторах-мицеллах поверхностно-активных
23:09
Изучение и аналитическое применение реакций взаимодействия NO2-с ароматическими аминами в микрореакторах-мицеллах поверхностно-активных
Изучение и аналитическое применение реакций взаимодействия NO2-с ароматическими аминами в микрореакторах-мицеллах поверхностно-активных веществ
Диссертация
Автор: Железко, Оксана Иосифовна
Название: Изучение и аналитическое применение реакций взаимодействия NO2-с ароматическими аминами в микрореакторах-мицеллах поверхностно-активных веществ
Справка: Железко, Оксана Иосифовна. Изучение и аналитическое применение реакций взаимодействия NO2-с ароматическими аминами в микрореакторах-мицеллах поверхностно-активных веществ : диссертация кандидата химических наук : 02.00.02 - Саратов, 2003 - Количество страниц: 198 с. ил Саратов, 2003 198 c. :
Объем: 198 стр.
Информация: Саратов, 2003
Содержание:
Глава 1 Аналитическая химия нитрит-иона (обзор литературы)
11 Трансформация нитритов (нитратов) в организме человека Токсическое действие
12 Источники загрязнения объектов окружающей среды и продуктов питания нитритами и нитратами
13 Методы определения нитрит-иона
Глава 2 Обоснование выбора моделей исследования Реагенты и аппаратура
21 Модели и методы исследования
22 Реагенты
23 Аппаратура
Глава 3 Взаимодействия в системе нитрит натрия 1-нафтиламин анионные ПАВ
3 1 Некоторые общие характеристики реакций взаимодействия нитрит-иона с ароматическими аминами
32 Изучение влияния различных факторов на взаимодействие нитритиона с 1-нафтиламином в водной среде
33 Препаративное вьвделение и изучение поведения
4-амино-1,1 '-азонафталина в растворах
34 Влияние мицелл ПАВ на аналитические и физико-химические характеристики системы нитрит натрия 1-нафтиламин
35 Влияние мицелл ДДС на состояние 1-нафтиламина в растворах
36 Влияние мицелл ПАВ на состояние 4-амино-1Д'-азонафталина в растворах =
37 Моделирование аналитических эффектов в системе нитрит натрия - 1-нафтиламин с помощью водно-органических сред
Глава 4 Взаимодействия в системе нитрит-ион сульфаниловая кислота - 1-нафтиламин анионные ПАВ
41 Изучение влияния различных факторов на реакцию взаимодействия нитрита натрия с сульфаниловой кислотой и 1нафтиламином в водной среде
42 Изучение реакции диазотирования сульфаниловой кислоты нитритом натрия в водной среде
43 Изучение реакции азосочетания 4-сульфофенилдиазония с
1-нафтиламином в водной среде
44 Исследование влияния мицелл анионных ПАВ на реакцию взаимодействия нитрит-иона с сульфаниловой кислотой и
1 -нафтиламином
45 "Мицеллярный катализ" в системе N02 сульфаниловая кислота 1-нафтиламин додецилсульфат натрия
Глава 5 Сравнительная характеристика результатов исследования модельных реакций автосочетания 1-нафтиламина и Грисса в микрореакторах мицеллах ПАВ Подход к оптимизации фотометрического определения нитрит-иона
51 Влияние анионных ПАВ на дисперсность частиц и агрегативную устойчивость исследуемых систем
52 Характер влияния мицелл анионных ПАВ на аналитический сигнал в системах N02 амин в зависимости от знака заряда и растворимости реактантов
53 Влияние мицелл анионных ПАВ на аналитические эффекты в системах с другими азосоставляющими и диазокомпонентами
Глава 6 Практическое применение исследованных реакций и дальнейшие перспективы
61 Определение влияния мешающих ионов на реакцию взаимодействия нитрит-иона с -нафтиламином в присутствии додецилсульфата натрия
62 Определение нитритов в природных и питьевых водах
63 Определение нитритов и нитратов в колбасных изделиях
64 Перспективы практического применения исследованных реакций для определения Ы-нитрозаминов
Выводы
Введение:
Актуальность. Одним из приоритетных токсикантов нормируемых по ПДК, является нитрит-ион.Токсическое действие нитритов основано на способности взаимодействовать с оксигемоглобином крови и образовывать метгемоглобин, что приводит к нарушению дыхания на клеточном уровне.Другой аспект токсического действия нитритов связан с образованием высококанцерогенных и мутагенных N-нитрозаминов.Контроль за содержанием N02 проводится различными методами.Одно из приоритетных мест принадлежит спектрофотометрии, отличающейся хорошими метрологическими характеристиками, простотой и доступностью оборудования.Подавляющее большинство реакций, лежащих в основе фотометрического определения нитритов, относятся к реакциям диазотирования и азосочетания. В качестве органических реагентов на нитрит-ион выступают разнообразные ароматические амины. Аналитической формой являются интенсивно окрашенные азосоединения. К этому же типу принадлежит и широко известная реакция Грисса, положенная в основу многих ГОСТ и ISO на нитрит-ион.Фотометрические реакции указанного типа имеют ряд недостатков: фотометрируемые растворы агрегативно неустойчивы и в зависимости от состава матрицы легко выделяют твердую фазу, что приводит к возрастанию погрешности определений; предел обнаружения нитрит-иона не всегда достаточно удовлетворителен; в ряде случаев время протекания реакций достаточно велико. Поэтому важен поиск путей оптимизации таких реакций.Одним из актуальных направлений развития химической науки нового тысячелетия является "химия в микрореакторах" (Бучаченко А.Л. // Успехи химии. - 1999. - Т. 68, № 2. - 99-117).Известны микрореакторы различной природы (комплексные частицы, соединения включения, полости цеолитов и др.). К микрореакторам принадлежат и самоорганизующиеся структуры - мицеллы поверхностноактивных веществ.В микрореакторах могут изменяться протолитические, комплексообразующие и другие свойства реактантов, скорость и механизмы реакций.Реакции диазотирования и азосочетания аналитического назначения в микрореакторах - мицеллах ПАВ ранее не изучались.Проведенные нами предварительные исследования показали, что мицеллярные среды способны в ряде случаев радикально изменять аналитические характеристики реакций взаимодействия нитрит-иона с ароматическими аминами.Учитывая вышеизложенное, а также важность определения приоритетного токсиканта N02^' на уровне долей ПДК с помощью одного из самых широко распространенных методов анализа - фотометрии, применение микрореакторов - мицелл ПАВ с целью оптимизации и управления аналитическими эффектами реакций исследуемого типа является актуальной задачей.Исследование выполнялось в соответствии с госбюджетной темой СГУ и НИИ Химии СГУ, включенной в Координационный план Научного Совета с РАН по аналитической химии и координируемой Головным Советом по химии и химической технологии Р А Н по проблеме 2.20. Г «Развитие теоретических основ аналитической химии» в рамках темы «Изучение электронного, пространственного строения и механизма действия органических реагентов, модифицированных и немодифицированных ПАВ для повышения эффективности применения их в анализе ионов металлов, органических соединений и ПАВ». Номер регистрации в 1996-2000 гг № 01.960.005200, в 2001-2005 гг 1\о 01.200. 114305 .Цель настоящей работы: установление закономерностей протекания реакций взаимодействия первичных ароматических аминов с нитрит-ионом в микрореакторах - мицеллах ПАВ для улучшения метрологических характеристик фотометрического определения нитритов.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: •выявить оптимальные условия получения аналитических форм в модельных реакциях автосочетания 1 -нафтиламина и реакции Грисса; •изучить влияние микрореакторов - мицелл ПАВ на состояние исходных реактантов и продуктов реакций диазотирования и азосочетания; •исследовать влияние мицелл ПАВ на кинетику реакции Грисса; •определить степень дисперсности частиц аналитических форм в реакциях Грисса для водных и мицеллярных сред; •на основании обобщения и анализа результатов исследования модельных систем КОг" - 1-нафтиламин - ПАВ и ЫОг" - сульфаниловая кислота - 1-нафтиламин - ПАВ оценить возможность направленного варьирования химико-аналитических свойств реакций взаимодействия N02^ с ароматическими аминами при помощи мицелл ПАВ; •разработать методики фотометрического определения нитрит-иона с улучшенными метрологическими характеристиками применительно к некоторым продуктам питания.Научная новизна.Выявлено три типа эффектов, характерных для реакций взаимодействия МОг" с ароматическими аминами в мицеллах анионных ПАВ: гиперхромные изменения длинноволновых полос в электронных спектрах поглощения; изменение скоростей указанных реакций; повышение агрегативной устойчивости фотометрируемых растворов. Установлена природа наблюдаемых эффектов.Показано, что для исследуемых реакций характерно явление "мицеллярного катализа". На основании изучения кинетики реакции Грисса в водных средах и в присутствии мицелл анионных ПАВ, состояний исходных реактантов (1-нафтиламина, сульфаниловой и 4-аминобензойной кислот, 4нитроаналина, дифениламина) показано, что кинетические характеристики взаимодействия НОг" с ароматическими аминами в мицеллярных средах аПАВ определяются, прежде всего, электростатическим фактором.Рассчитаны константы скорости реакций, рКа в зависимости от концентрации анионного ПАВ. Методом спектра мутности исследованы системы ЫОг' сульфаниловая кислота - 1-нафтиламин; N02" - сульфаниловая кислота - 1нафтиламин - анионные ПАВ. Доказана коллоидная природа водных растворов указанных систем, рассчитан радиус частиц (90 - 350 им).Показано, что агрегативная устойчивость систем в мицеллярных растворах анионных ПАВ связана с диспергированием частиц аналитических форм. В присутствии анионных ПАВ фотометрируемые системы не являются коллоидными.Показана роль гидрофобного фактора в изменении аналитического сигнала исследованных реакций в водных и мицеллярных средах.С учетом указанных факторов предложен подход к управлению аналитическими эффектами в реакциях взаимодействия N 0 2 ' с ароматическими аминами при помопди микрореакторов - мицелл анионных ПАВ. Разработаны и применены в анализе вод и колбасных изделий усовершенствованные фотометрические методики определения нитрит-иона.Практическая значимость работы. •Полученные результаты расширяют и углубляют представления об особенностях протекания реакций диазотирования и азосочетания в мицеллах ПАВ, позволяют прогнозировать аналитические характеристики реакций взаимодействия N02" с ароматическими аминами. •Разработаны простые и чувствительные методики фотометрического определения нитритов в водах и некоторых продуктах питания, отличающиеся улучшенными метрологическими характеристиками. •Показана принципиальная возможность определения высокотоксичных Ы-нитрозаминов по реакциям взаимодействия ароматических аминов с нитрит-ионом, образующимся при денитрозировании соответствующих нитрозосоединений.Положения, вынесенные на защиту.1. Закономерности влияния мицелл ПАВ на реакцию взаимодействия КОа ' с 1-нафтиламином.2. Аналитические и физико-химические характеристики системы нитрит натрия - сульфаниловая кислота - 1-нафтиламин в водных средах и в присутствии мицелл додецилсульфата натрия.3. Подход к регулированию мицеллами анионных ПАВ оптимальных аналитических эффектов в реакциях азосочетания с участием ароматических аминов.4. Усовершенствованные методики фотометрического определения нитритов в колбасных изделиях и воде.
