Электрофоретическое разделение и определение ионов металлов в виде комплексов с органическими реагентами

• Автор: Лебедева, Елена Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1 Обзор литературы

1.1 Метод капиллярного зонного электрофореза

1.2 Определение ионов металлов в режиме капиллярного зонного электрофореза

с прямым фотометрическим детектированием

1.3 Факторы, влияющие на подвижность комплексов металлов с органическими реагентами

1.4 Постановка задачи исследования

2 Экспериментальная часть

2.1 Растворы и р еактивы

2.2 Аппаратура

2.3 Методики эксперимента
2.3.1 Методика атомно-абсорбционного определения концентрации ионов металлов
2.3.2 Методика атомно-эмиссионного определения концентрации ионов металлов
2.3.3 Методика спектрофотометрических исследований
2.3.4 Методики кондиционирования капилляра
2.3.5 Методики электрофоретических исследований
2.3.6 Методика расчёта величин предела обнаружения и предела определения
ионов металлов
2.3.7 Методика расчёта равновесного состава растворов
3 Электрофоретическое поведение ЭДТА и её комплексов с ионами металлов
3.1 Отрицательная полярность источника напряжения
3.2 Положительная полярность источника напряжения
4 Влияние дополнительных комплексообразующих реагентов на разделение
комплексов Ме-ЭДТА
4.1 Введение диглицилглицина в состав фонового электролита
4.2 Ввод отдельных зон диглицилглицина. катионов металлов и ЭДТА
4.3 Ввод отдельных зон диглицилглицина и комплексов Ме-ЭДТА

5 Влияние устойчивости комплекса на его электрофоретическое поведение
5.1 Модель, описывающая поведение комплекса в капилляре
5.2 Описание поведения комплексов М-арил-З-аминопропионовых кислот
5.3 Описание электрофоретического поведения комплексов 1,10-фенантролина
5.4 Описание электрофоретического поведения комплексов ЭДТА
6 Анализ реальных объектов
6.1 Определение ионов меди(П) при положительной полярности
6.1.1 Природная и питьевая вода
6.1.2 Напитки
6.1.3 Удобрения
6.1.4 Почва
6.1.5 Витаминно-минеральные комплексы
6.2 Определение ионов меди(П), свинца(П), железа(Ш) и висмута(Ш) при отрицательной полярности
6.3 Определение ионов кобальта(И) и никеля(Н) в виде комплексов
с 1,10-фенантролином
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Методика измерений массовой доли ионов меди(Н) в витаминноминеральных комплексах методом капиллярного зонного электрофореза

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Ионы многих тяжёлых металлов играют важную роль в биохимических процессах живого организма. Они входят в состав активных центров ферментов, и при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Увеличение поступления металлов в окружающую среду в ходе хозяйственной деятельности человека приводит к тому, что эти элементы перераспределяются в экосистемах, аккумулируются в пищевых цепях и проявляют себя как экотоксиканты. Таким образом, определение содержания тяжёлых металлов в объектах окружающей среды, продуктах питания, промышленных отходах является актуальной задачей аналитической химии.
Метод капиллярного электрофореза (КЭ) получает всё большее распространение в аналитической практике вследствие своей высокой эффективности и экспрессности. Однако при электрофоретическом определении ионов металлов в виде аквакомплексов возникают определённые проблемы: электрофоретические подвижности многих гидратированных ионов близки, а чувствительность УФ-детектирования в методе КЭ часто недостаточна для их определения. Повысить чувствительность и селективность определения можно, используя реакции комплексообразования ионов металлов с органическими лигандами. Изучение электрофоретического поведения комплексов различной природы позволит выявить оптимальные условия для определения ионов металлов в реальных объектах и расширить область практического применения метода.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (ГК №П278 от 23 июля 2009 г.), Уральского научнообразовательного центра (стипендий для молодых учёных УрГУ и УГТУ-УПИ за успехи в фундаментальных исследованиях по созданию, изучению и применению новых перспективных материалов), стипендии губернатора Свердловской области и первого Президента России Б.Н. Ельцина для аспирантов, а также при финансовой поддержке молодых учёных УрФУ в рамках реализации программы развития УрФУ.

2 Экспериментальная часть
2.1 Растворы и реактивы
Для выполнения экспериментальной работы использовали реактивы квалификации не ниже «х.ч.». Все растворы готовили на деионизованной воде. Рабочие растворы готовили последовательным разбавлением исходных.
Исходные растворы солей металлов готовили из кристаллогидратов нитратов, сульфатов, хлоридов или ацетатов меди(П), кобальта(П), никеля(П), свинца(Н), марганца(П), хрома(Ш), висмута(Ш), ртути(П), серебра(1), кадмия, цинка, кальция, магния, бария, стронция, натрия, калия растворением соответствующей навески реагента в воде в мерной колбе, при необходимости добавляя несколько капель концентрированной кислоты для предотвращения гидролиза. Для приготовления исходных растворов нитратов железа(Ш) и алюминия точную навеску карбонильного железа или алюминия растворяли в разбавленном растворе азотной кислоты в химическом стакане при нагревании. После охлаждения полученный раствор количественно переносили в мерную колбу и доводили водой до метки. Точную концентрацию растворов устанавливали методом комплексонометрического титрования, согласно [121], или методом АЭС-ИСП. При оценке метрологических характеристик электрофоретических методик в качестве исходных растворов использовали ГСО состава ионов металлов концентрацией 1.0 мг/см3.
Исходные растворы комплексообразующих реагентов (динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, П,П,П,Ы-тетра(2-карбоксиэтил)-и-
фенилендиамина, М,Ы-ди(2-карбоксиэтил)анилина, Ы,Ы-ди(2-карбоксиэтил)-3
ксилидина, >Ш-ди(2-карбоксиэтил)-и-анизидина, М,1М-ди(2-карбоксиэтил)-о-
метиланилина, М-(2-карбоксиэтил)антраниловой кислоты, 1,10-фенантролина, диметилглиоксима, ванкомицина, диглицилглицина, винной, щавелевой, лимонной, аскорбиновой, янтарной кислот) готовили растворением точной навески соответствующего вещества в воде в мерной колбе.