بخشی از مقاله

چکیده: برای تعیین مقادیر ناچیز مس - II - ، یک روش سنتیکی حساس و سریع توسعه یافته است، که اساس آن اثر کاتالیزوری مس - II - بر اکسیداسیون، دی سدیم- -6 هیدروکسی- -4 - ] -5 سولفوفنیل - آزو-2 -[ نفتالن سولفونیک اسید - رنگ غذای "Sunset Yellow FCF"، E110، در متن به اختصار SY نامیده شده - بوسیله ی هیدروژن پراکسید در بافر بورات در pH 10.5 است.

واکنش به روش اسپکتروفوتومتری، با اندازهگیری میزان کاهش در جذب SY در طول موج 478 nm مورد سنجش قرار گرفت. شرایط عملیاتی بهینه به وسیلهی غلظت واکنشگرها، دما و pH تعیین شده است. منحنی کالیبراسیون تا 318 ng/ml مس - II - ، خطی بود و حد تشخیص آن 5.0 ng/ml - 3 /S - وحد تعریف - 10 /6 - ، 16.67ng/ml است. روش سنتیک پیشنهادی برای سنجش غلظت مس - II - ، در نمونه های میوه، شراب و شیر با موفقیت بکار گرفته شده است. مقایسه ی نتایج حاصل از روش پیشنهادی سنتیک با نتایج بدست آمده از روش ICP-OES، مطابقت خوبی نشان داده است.

مقدمه:

در منابع گزارش شده ی اخیر، به منظور تعیین مس - II - در نمونههای مختلف از طیفسنجی جذب اتمی کورهی گرافیتی - GF-AAS - ، - اجتونی و همکاران، 2008؛ کاراجووا، ایزگی و گاسر، - 2002 و طیف سنجی نشر نوری پلاسمای جفت شدهی القایی - ICP-OES - ، - لارا، کروتی، ساجونیا، اولسینا ومارتینز، 2005؛ مورینو و همکاران، - 2008 استفاده شده است .

کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، - برموا و همکاران، 2001؛ کترینا، کریستین، ایلس، گرگوری و جوزف، - 1999 و ولتامتری نوار آندی - سیزر، جوآنا، جان و ریچارد، 1999؛ زنگ، لیو ، تان، ژانگ و جیو، - 2002 نیز جهت تعیین مس با حساسیت و گزینش پذیری بالا بکار برده میشد؛ اما استفاده از این روش ها و ابزارهای پیچیده زحمت زیادی میطلبد.

با وجود پیشرفت های ابزاری در دهه های گذشته، هنوز هم تکنیک های اسپکتروفوتومتری از نقطه نظر آنالیتیکال قابل توجه اند؛ که این به دلیل کاربرد آسان، ارزان و حساس آن ها در آزمایشگاه است. در این میان روش های سنتیکی-کاتالیتیکی، حساسیت و دقت بالایی را بدون نیاز به تجهیزات گران قیمت و ویژه ارائه مینمایند. به منظور بهبود خاصیت سلکتیویته در این روش، از واکنشگرهای پوششی مختلف یا عصارهی استخراجی استفاده میشود. حساسیت این روش حداقل 2-3 برابر بیشتر از روشهای اسپکتروفوتومتری متداول است.

معمولاً روش های کاتالیتیکی- سنتیکی، در تعیین بسیاری از گونه ها در مقادیر ناچیز بهکار میروند. بعضی از روش های کاتالیتیکی- سنتیکی، دارای حساسیت کم - قاسمی و همکاران، 2008؛ تاسیک و همکاران، - 2004 یا سلکتیویته ضعیف هستند که کاربرد آنها را در نمونه های پیچیده، با مشکل روبهرو میکند. در مقایسه با سایر روشهای سنتیکی مورد استفاده برای تعیین مس - II - ؛ روش سنتیکی که در این مطالعه مورد بحث قرار میگیرد، برای شرایط بسیار حساس بهکارگرفته میشود - در سطح نانوگرم - .

این روش، علاوه بر حساسیت بالا، کاربردی سریع و ساده برای نمونه های طبیعی مختلف دارد که این امر، با استفاده از عوامل پوششی قابل دسترس به منظور حذف اثر تداخلی یونهای Fe3+، Mn2+، Ni2+ و Co2+ ؛ بدون تیمارهای پیچیده و با صحت قابل قبول تایید شده توسط روش ICP-OES؛ حاصل میشود. مس در مقادیر کم برای سلامتی انسان ضروری است . معمولا در بسیاری از نمونههای مواد غذایی و نوشیدنیها - میوه، آبمیوه، شیر و شراب - مس و آهن حضور دارند.

غلظت بالای مس، آهن، منگنز و روی ممکن است موجب بی ثباتی و کدورت شراب شود. به عنوان مثال، شراب به طور متوسط دارای حدود 0.1-0. 3 mg/L مس است. علاوه بر نمک های مس - CuSO4 - و آفتکش های بکار رفته در مرحله ی رشد؛ تجهیزات مورد استفاده در تولید شراب نیز از منابع مهم مس موجود در شراب می باشند. در این مطالعه، رنگ غذای SY توسط هیدروژن پراکسید در بافر بورات اکسید میشود.

سرعت واکنش اکسیداسیون مذکور، بهوسیلهی مقادیر جزئی مس - II - ، به طور قابل ملاحظه ای افزایش مییابد. در نتیجه، هدف اصلی این مطالعه، به کارگیری یک روش حساس و جدید سنتیکی - اسپکتروفوتومتری، برای تعیین مس - II - بر اساس اثر کاتالیزوری آن و بهینه سازی روش جهت استفادهی آسان و مستقیم در حضور سایر گونهها در نمونه های طبیعی است.

از آنجا که در بسیاری از عوامل محیطی - آب های طبیعی و فاضلاب، خاک و هوا - ، غذا، شراب، نوشیدنیها و نمونهای بیولوژیکی - خون، سرم، ادرار - این عنصر معمولاً در مقادیر کم حضور دارد؛ تکنیکهای آنالیتیکال حساس و انتخابی برای تعیین آن موردنیاز است . روش سنتیکی موردنظر حساس، سریع، کم هزینه و قابل اجراست. این روش جهت تعیین آثار مس - II - در نمونه های میوه، شراب و شیر با موفقیت بهکارگرفته شد . به منظور تأیید روش پیشنهادی سنتیکی- اسپکتروفوتومتری، روش ICP-OES، برای تعیین غلظت مس - II - در نمونه های مذکور مورد استفاده قرار گرفت؛ که نتایج بدست آمده مطابقت خوبی نشان دادند.

همچنین در طول اکسیداسیون فنلها در شراب ممکن است هیدروژن پراکسید تولید شود. H₂O₂ با مشارکت آهن و مس تمایل به تولید گونه ی اکسیژن فعال، مانند رادیکال هیدروکسیل را دارد - OH - ، که به عنوان واکنش Fenton شناخته میشود - لی و همکاران، . - 2008 در این روش، بسیاری از رادیکال های OH تولیدی در نمونه های شراب و آبمیوه از تجزیهی هیدروژن پراکسید تحت اثر کاتالیزور فلزی، مطابق با واکنش Fenton حاصل میشوند.

بر اساس نتایج حاصل از این آزمایش میتوان دید که اکسیداسیون SY؛که عموماً به عنوان رنگ مصنوعی برای غذا و نوشیدنی ها استفاده می شود؛ توسط مقادیر جزئی یون های فلزی، در حضور ترکیبات اکسیداتیو - مانند - H2O2 در واسطه های قلیایی و در دمای حدود 25 C، افزایش می یابد؛ که این امر موجب رنگ زدایی انواعی از نمونه های غذایی و نوشیدنی میشود.

مواد و روش ها:

دستگاهها:

اندازهگیری اسپکتروفوتومتری در دستگاه اسپکتروفوتومتر Perkin-Elmer Instruments, Shelton, USA - Perkin -Elmer Lambda 15 UV-vis - ، با استفاده از سلول استوانه ای که در دمای حدود 25 & تنظیم شده بود، انجام شد. جهت اندازهگیری pH، از pH متر نوع رادیومتر - PHM 29Bb MeterLab, USA - و یک الکترود ترکیب شده ی شیشه- جیوه سفید، GK2311C استفاده شد.

پیش از شروع واکنش، تمامی محلول ها در یک حمام آب با دمای ثابت 25 - 0.1 C نگهداری شدند. اندازهگیری ICP-OES با استفاده از یک طیف سنج اتمی- انتشاری SPECTRO CIROSCCD - Spectro Analytical Instruments, Kleve, Germeny - انجام شد. اندازهگیری با دقت بالا برای کارهای آزمایشگاهی به وسیلهی ترازوی آنالیتیکال سوئیسی METTLER TOLEDO, AB204-S صورت پذیرفت.

واکنشگرها و محلولها :

مواد شیمیایی با درجهی آنالیتیکال و آب دیونیزه شده - سیستم آبی با خلوص بالای MicroMed، - TKA Wasseraufbereitungssysteme GmbH برای آماده سازی همه ی محلول ها مورد استفاده قرار گرفت. تمامی محلول های موجود در ظروف پلی اتیلنی ذخیره سازی گردیدند. ظروف پلیاتیلنی و شیشه ای مورد استفاده در HCl آبدار - به نسبت - 1:1 تمیز شده و سپس به طور کامل با آب دیونیزه شده شسته شدند. 1.000 g/L مس - II - ، - نمک نیترات، Merk، KGaA، Darmstadt، - Germeny به عنوان یک محلول پایه مورد استفاده قرار گرفت. محلول های مس - II - مورد آزمایش با رقیق سازی مناسب از این محلول پایه حاصل شدند.

محلولی از SY - دی سدیم- -6 هیدروکسی- -4 - ] -5 سولفوفنیل - آزو-2 -[ نفتالن سولفونیک اسید - ، Fluka - Bushs,Switzerland - به غلظت 1×10-3 mol/L با توزین 0.0226g از ماده با درجهی آنالیتیکال با استفاده از یک ترازوی آنالیتیکال و حل شدن با آب دیونیزه در یک فلاسک حجمی کالیبره شدهی 50 ml، تهیه شد. محلول هیدروژن پراکسید - Merck - با غلظت2 mol/L با رقیق سازی مناسب 30% از ماده ی واکنشگر در فلاسک حجمی 50 ml با آب دیونیزه آماده گردید.  محلول بافر بورات بهوسیله ی اختلاط مناسب محلولی از - Merck - Na2B4O7.10H2O به غلظت 0.05 mol/L و محلول NaOH با غلظت 0.1 mol/L حاصل شد. بافرهای سیگما با pH، 7.00 - 0.01 و pH، 4.00 - 0.01 برای کالیبراسیون pH متر مورد استفاده قرار گرفت.

روش سنتیکی - اسپکتروفوتومتری:

یک کسر مناسب از محلول مس - II - ، که برای هر نمونه تعیین شده، به یک فلاسک استاندارد 10ml با یک درپوش شیشه ای انتقال داده شد. سپس 0.2ml از محلول SY با غلظت 10-3 mol/L و 2ml بافر بورات با pH، 10.5 افزوده و محلول تا 4ml با آب دیونیزه، رقیق گردید . محلول در حمام با دمای ثابت25 0.1 & نگهداری شد. بعد از اینکه دمای محلول به 25 0.1 & رسید، 1ml از محلول هیدروژن پراکسید با غلظت 2 mol/L به ترکیب واکنش اضافه شد تا واکنش را آغاز نماید. مخلوط واکنش بلافاصله به سلول اسپکتروفوتومتر منتقل و جذب در طول موج 478.4 nm، در مرحلهی آغازین 6 min - از زمان شروع واکنش - به فاصلهی هر 30 s اندازهگیری شد. روش تانژانت مورد استفاده قرار گرفت و شیب منحنی جذب-زمان، G$/GW WJ، به عنوان معیاری از سرعت واکنش بکار گرفته شد.

شرایط :ICP-OES

شرایط ICP-OES بدین شرح اعمال شد: توان پلاسما 1400 W ، جریان سردکننده 14.00 L/min، جریان کمکی 1.00L/min و جریان گازی 0.90 ICP-OES .L/min یک طیف سنج همزمان با پلاسمای تابشی نمایان شده، سیستم نوری Paschen-Rung و دتکتورهای 22 خطی CCDs جای گرفته در دایره Rowland,s، با در اختیار نهادن محدوده ی طیفی 125-770 nm، و با محفظه ی اسپری نوع Scott میباشد. انرژی برای پلاسما به وسیله ی یک ژنراتور مداوم 27.12 MHz حاصل شده است. شدت انتشار در 324.754 nm اندازهگیری گردید، زیرا این شرایط بیشترین حساسیت را فراهم نموده است. پارامتر های بهکار رفته با استفاده از بسته ی نرم افرازی Smart Analyser Vision، کنترل و اصلاح شدند.

طرح نمونه برداری و آماده سازی نمونه ها:

روش سنتیکی پیشنهادی، برای تعیین مقایسه ای آثار مس - II - در نمونه های شراب، انگور و شیر، در مناطق مختلف در جنوب صربستان و کوزوو بهکار گرفته شد؛که این امر به منظور بررسی تأثیر شرایط ژئومورفولوژیکی و زیست محیطی بر محتوای مس - II - در نمونه های مذکور است. همچنین روش سنتیک پیشنهادی، برای تعیین ردپای مس - II - در نمونه های میوه - لیمو و پرتقال- - Tivat, Montenegro و برگ مو مورد استفاده قرار گرفت.

نمونه های انگور، شراب - سفید ، قرمز - و شیر - که به طور تصادفی در طول پاییز 2007 انتخاب شدند - بهطور همزمان از مناطق زیر جمع آوری گردیدند: - انگور، شراب قرمز و سفید، برگ مو - - Porecje، صربستان؛ - انگور قرمز - - Mitrovica ،کوزوو؛ - شیر گاو - - Porecje، صربستان و Novo Brdo، کوزوو؛ - لیمو، پرتقال - -. Tivat, Montenegro تعیین مقادیر بسیار کم عناصر، آلودگی ها یا اتلاف از ملاحظات اولیه می باشد.

جهت حفاظت نمونه های مورد آزمایش - لیمو، پرتقال، انگور - در برابر تمامی منابع آلودگی معدنی، آن ها را در ظروف پلاستیکی جمع آوری کرده و در مدت حمل و نقل در 4 & نگهداری می شوند. نمونه های شراب و شیر تازه در بطری های پلیاتیلنی؛که قبلاً با مواد شوینده و به دنبال آن با 10% HNO3 و آب دیونیزه شسته شده اند؛ دریافت می گردند . نمونه ها در مدت انتقال به آزمایشگاه در 4 & نگهداری شده و در 4 & ذخیره سازی می شوند. نمونه هایی که بدین طریق آماده گردیدند، مطابق روش های زیر،که برای هریک از انواع نمونه هاست، بلافاصله آنالیز شدند:

1g از نمونه ی انگور قرمز به دقت توزین و با 10 ml نیتریک اسید 65% گرم شد؛ به دنبال آن با افزودن 8 ml پرکلریک اسید 70% ،تا زمانی که بی رنگ شود، حرارت ملایم دید. بعد از سرد شدن، 30 mlآب دیونیزه اضافه گردید و مجدداً به مدت 10 min حرارت از سر گرفته شد. در نهایت محلول سرد شده، و با آب دیونیزه تا 50 ml به حجم میرسد. 100 ml از نمونه ی شراب و کنسانتره ی تازه ی لیمو و پرتقال را در یک حمام آب تا زمانیکه خشک شود؛ جوشانده و باقی مانده در دمای 450-500 & به مدت 12 h سوزانده شد . سپس 5 ml از HNO3غلیظ افزوده و نمونه مجدداً جوشیده تا خشک شود.

باقیمانده حدود 2-3 h در همان دما نگهداری شد. پس از آن، باقیمانده در 5 قطره از HNO3 غلیظ حل شده و با آب دیونیزه تا 50ml رقیق می گردد. در 10 ml شیر، 3 قطره CH3COOH اضافه شد. نمونه در یک حمام آب، تا هنگامی که خشک شود، جوشید و باقیمانده در دمای 400-450 & به مدت 12 h سوزانده شد. سپس 1 ml از HNO3غلیظ افزوده و نمونه مجدداً تا زمان خشک شدن، جوشید. باقیمانده حدود 2-3 h در همان دما مانند حالت قبل نگهداری و سپس در 2 قطره HNO3 غلیظ حل شده و با آب دیونیزه تا 25 ml رقیق گردید.

جهت کاربرد سنتیک در مورد نمونه های تهیه شده ی میوه، شراب و شیر به ترتیب زیر عمل میکنیم: برای 0.2 ml از محلول نمونه ی تهیه شده، 0.8 ml از NaOH با غلظت 2 mol/L، بهمنظور تنظیم فعالیت pH افزوده گردید. سپس 1 ml از نمونه ی آماده شده برای اندازهگیری سنتیک، طبق روش پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفت. جهت حذف اثر تداخلی اصلی ناشی از حضور Fe 3+ و Mn2+، حجم 0.1 ml از F- با غلظت 0.01 mol/L و برای یونهای Co2+ و Ni2+ حجم 0.5 ml محلول سیترات با غلظت 0.01 mol/L اضافه شد، و روش سنتیک پیشنهادی برای نمونه های تهیه شده ی مذکور با موفقیت بهکار گرفته شد. - - Piatnickii & Suhan, 1990

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید