способ количественного определения бензидина и 3,3- диметоксибензидина

Формула изобретения

СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕНЗИДИНА И 3,3-ДИМЕТОКСИБЕНЗИДИНА, включающий обработку анализируемой пробы органическим реагентом в буферном растворе с последующим фотометрированием полученного раствора, отличающийся тем, что, с целью снижения предела обнаружения, в качестве органического реагента используют раствор п-диметиламинокоричного альдегида в количестве 4,56 10^-5 - 4,56 10^-4 моль и обработку ведут в присутствии додецилсульфата натрия с концентрацией в реакционной смеси 4,0 10^-3 - 4,0 10^-2 моль в цитратном буферном растворе с pH 2,0 - 5,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к фотометрическому определению бензидина и дианизидина. Бензидин используется в производстве азокрасителей и является реагентом для определения сульфатов, вольфраматов, открытия и калориметрического определения Сr (II), Cu (II), Al (III), Pb (IV), Hg (II) Fe(CN)₆^3-, Ce (IV), NO₂, Pt, OS, Ag, а также как окислительно-восстановительный индикатор при объемном анализе. Дианизидин используется в производстве высокопрочных синтетических красителей, ионообменных смол.

Известен способ определения бензидина и 3,3-диметоксибензидина, заключающийся в том, что на первой стадии бензидин и дианизидин диазотируют нитритом натрия. На второй стадии образующийся продукт сочетают с раствором гидрохлорид 11-этил-1-нафтиламина в этиловом спирте (1).

Наиболее близким по технической сущности является фотометрический способ определения бензидина и дианизидина, в основу которого положена реакция с использованием в качестве органического реагента п-диметиламинобензальдегида. Сущность способа заключается в том, что смешивают 1,5 мл раствора в 2% -ной хлористоводородной кислоте, содержащей 1-10 мкг бензидина или дианизидина с 0,3 мл 3% -ного раствора п-диметиламинобензальдегида в 2-% -ой хлористоводородной кислоте. Через 5 минут измеряют оптическую плотность. Предел обнаружения 0,5 мгк/мл (2).

Недостатками этого способа являются:

недостаточно низкий предел обнаружения;

использование хлористоводородной кислоты, которую необходимо хранить в специальных условиях.

Цель изобретения - понижение предела обнаружения бензидина и 3,3-диметоксибензидина.

Поставленная цель достигается тем, что определение бензидина и 3,3-диметоксибензидина проводят с использованием в качестве органического реагента п-диметил- аминокоричного альдегида (п-ДМАКА) с концентрацией в реакционной смеси 4,56 10^-5 - 4,5610^-4 М, в присутствии додецилсульфата натрия в количестве 4,010^-3 - 4,010^-2 М, в среде цитратного буферного раствора с рН 2,0-5,0.

Добавление к исследуемым растворам, содержащим бензидин или дианизидин органического реагента п-ДМАКА в среде цитратных буферных растворов приводит к образованию ярко-желтой окраски, при введении в эту же смесь раствора додецилсульфата натрия (ДС11а) наблюдается изменение окраски от ярко-желтой до фиолетовой.

Спектрофотометрически фиксируется в двойной системе, содержащей бензидин(дианизидин) и п-диметиламинокоричный альдегид - 2 полосы поглощения в среде цитратных буферных растворов с _max^I = 280 нм, _max^II= 400 нм. При введении в систему бензидин(дианизидин) - п-ДМАКА раствора ДСNa наблюдается появление 3-ей полосы поглощения с _max^III = 585 нм.

Установлены оптимальные условия определения бензидина и его метоксипроизводного с п-ДМАКА в присутствии ДС11а. Показано, что аналитические сигналы системы бензидин(дианизидин)+п-ДМАКА+ ДС11а довольно велики и позволяют вести определение бензидина и дианизидина в интервале рН 2,0-5,0 (табл. 1).

При выходе за указанный интервал, т. е. при рН 5,0 и рН 2,0 величина аналитических сигналов резко падает и доходит при рН 6,0 до 0,02.

Установлено, что для определения исследуемых веществ оптимальное использование раствора п-ДМАКА в интервале концентраций 0,1-1,0 0,2% -ного раствора, что в пересчете на С_{рабочее} составляет 4,5610^-5 - 4,5610^-4 М. Данные, приведенные в табл. 2 позволяют утверждать, что ошибки определения бензидина и дианизидина в интервале указанных концентраций минимальны. Ошибки возрастают при С_раб < 4,56 10^-5 М и С_раб > 4,5610^-4 М.

Установлено, что концентрация додецилсульфата натрия в реакционной смеси должна составлять 4,010^-5 - 4,010^-2 М, это достигается при добавлении раствора анионного ПАВ (ДСNa) в количестве 10^-1 - 1 мл 1 М раствора. При концентрации ДСNa С<4,010^-3 Ми и с > 4,010^-2 М ошибка определения бензидина и его метоксипроизводного увеличивается (табл. 2).

Все дальнейшие исследования проводили с растворами следующих концентраций: п-ДМАКА 1,1410^-2 М (0,2% -ный раствор) вводили 0,1 мл в реакционную смесь додецилсульфонат натрия 10^-1 М вводили по 1 мл.

Изучена подчинимость система бензидин(дианизидин) + п-ДМАКА+ДСNа закону Бугера-Ламберта-Бера, размах варьирования концентраций составлял 0,2-0,8 мгк/мл. Установлено, что по описываемому способу возможно определение больших и малых концентраций бензидина и дианоизидина.

а) Бензидин

1) 0,1-3,0 мкг/мл, l = 1см

2) 0,04-0,3 мкг/мл, l = 5 см

б)дианизидин

1) 0,3-3,0 мкг/мл, l= 1 см

2) 0,04-1,0 мкг/мл, l= 5 см.

Регистрацию аналитических сигналов системы проводят на КФК-2, _max 590 нм, в кюветах с толщиной поглощающего слоя l= 1 см, l= 5 см.

Доказательство диапазона определяемых содержаний показано в табл. 3.

Анализ данных, представленных в табл. 3, позволяет констатировать, что возможно определение для разных интервалов концентраций, при использовании кювет с различной толщиной поглощающего слоя l= 1 см диапазон определяемых концентраций (для больших количеств) 0,1-3,0 мкг/мл, именно в этом интервале концентраций ошибка определения минимальна и не превышает 5% . При выходе за указанный интервал концентраций, т. е. при С = 0,05 мкг/мл и С= 4,0 мкг/мл ошибка определения больших количеств исследуемых веществ увеличивается до 12% .

При использовании в экспериментальной работе кювет с толщиной поглощающего слоя l = 5 см для определения малых количеств бензидина диапазон определяемых содержаний 0,04-0,3 мкг/мл. Ошибка определения минимальна, не превышает 8,5% . При выходе за указанный интервал концентраций погрешность определения возрастает до 20% .

Определяя предел обнаружения исследуемых веществ, исходят из понятия, что предел обнаружения - это наименьшее содержание, при котором по данной методике можно обнаружить присутствие определяемого компонента с заданной доверительной вероятностью.

Как уже показано, нижняя граница диапазона определяемых содержаний бензидина и дианизидина составляет 0,04 мкг/мл, следовательно, это и есть уверенно определяемый предел обнаружения при = 590 нм, l = 5 см на приборе КФК-2. Установлена зависимость между значениями предела обнаружения исследуемых веществ, концентраций п-ДМАКА (табл. 4), концентрацией ДСNa (табл. ) и значениями рН среды (табл. 6).

П р и м е р 1. Построение градуировочной характеристики для фотометрического определения больших количеств бензидина и дианизидина (на примере дианизидина).

Точную навеску дианизидина (0,025 г) помещают в мерную колбу емкостью 25 мл и растворяют в дистиллированной воде. Стандартный раствор содержит 1 мкг/мл. Рабочий раствор содержит 10 мкг/мл дианизидина. Для построения градуировочной характеристики в 6 мерных колб емкостью 25 мл помещают 10 мл цитратного буферного раствора рН 4,0, 7,5 мл (3 мкг/мл), 5 мл (2 мкг/мл), 2,5 мл (1 мкг/мл), 1,25 мл (0,5 мл), 0,5 мл (0,2 мкг/мл), 0,25 мкг/мл. В каждую из колб добавляют по 0,1 мл 0,2% -ного (1,14x x10^-2 М) раствора п-ДМАКА и по 1 мл 10^-1 М раствора ДСNa и затем доводят объем до метки цитратным буферным раствором с рН 4,0. Оптическую плотность полученных растворов измеряют на КФК-2 в кюветах с толщиной поглощающего слоя l= 1 см при = 590 нм относительно раствора сравнения, содержащего 0,1 мл 0,2% -ного раствора п-ДМАКА, 1 мл 10^-1 М раствора ДСNa и цитратный буферный раствор с рН 4. По полученным значениям оптической плотности строят зависимость А= f(С). Закон Бугера-Ламберта-Бера выполняется при концентрации дианизидина 0,1-3 мкг/мл.

П р и м е р 2. Построение градуировочной характеристики для фотометрического определения малых количеств бензидина и дианизидина (на примере бензидина).

Для построения градуировочной характеристики используют рабочий раствор бензидина 1 мкг/мл. В 6 мерных колб емкостью 25 мл приливают 10 мл цитратного буферного раствора с рН 4,0, 7,5 мл (0,3 мкг/мл), 5,0 мл (2 мкг/мл), 2,5 мл (1 мкг/мл), 2,0 мл (0,08 мкг/мл), 1,0 мл (0,04 мкг/мл), 0,5 мл (0,02 мкг/лмл) рабочего раствора бензидина, затем в каждую колбу добавляют по 0,1 мл 0,2-ного раствора п-диметиламинокоричного альдегида, по 1 мл 10^-1 М раствора додецилсульфата натрия и доводят объем до метки цитратным буферным раствором с рН 4,0. Оптическую плотность полученных растворов измеряют на КФК-2 в кюветах с толщиной поглощающего слоя l= 5 см при = 590 нм относительно раствора сравнения, содержащего 0,1 мл 0,2% -ного раствора п-ДМАКА, 1 мл 10^-1 М раствора ДСNa и цитратный буферный раствор с рН 4,0. По полученным значениям оптической плотности строят зависимость А= f(С). Закон Бугера-Ламберта-Бера выполняется при концентрации бензидина 0,04-0,3 мкг/мл.

Доказательство наличия существенных отличий описываемого способа представлено в табл. 7.

Положительный эффект заявленного способа определения бензидина и 3,3-диметоксибензидина заключается в том, что снижен предел обнаружения исследуемых веществ на 3 порядка по сравнению с базовым способом и в 12 раз - с прототипом; изменена техника проведения экспериментальных работ, не требуется использование реагентов, требующих соблюдения особых норм и требований по технике безопасности, позволяет определять как малые, так и большие содержания веществ. Преимущества заявленного способа позволяют предлагать его для анализа технологических сред и объектов окружающей среды на содержание микроколичеств бензидина и дианизидина.

(56)Коренман И. М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений, М. : Химия, 1970, с. 343.

Перегуд Е. А. и др. Быстрые методы определения вредных веществ, М. : Химия, 1970, с. 358.