Статья: Спектроскопическое определение несимметричного диметилгидразина в объектах окружающей среды

Рисунок 1 – Спектры поглощения диметилгидразонов

5-фенилпентадиен-2,4-аля (1), о-нитробензальдегида (2),

м-нитробензальдегида (3), п-нитробензальдегида (4), коричного альдегида (5) и реагентов: о-нитробензальдегида (6),

м-нитробензальдегида (7), п-нитробензальдегида (8),

5-фенилпентадиен-2,4-аля (9) и коричного альдегида (10)

Величину избытка реагентов, достаточную для фотометрического определения, оценивали по кривым зависимости оптической плотности от соотношения альдегида – НДМГ. Было установлено, что в случае использования о‑нитробензальдегида достаточным является 10000-кратный избыток, для его м- и п-изомеров – 2000-кратный, для 5‑фенилпентадиен-2,4-аля – 1000-кратный и для коричного альдегида – 500-кратный избыток (рис. 2).

Продолжительность реакции при постоянной температуре устанавливали по зависимости оптической плотности от времени нагрева реакционных систем, вид полученных зависимостей при 100оС показан на рис. 3. Для проведения реакции с о-нитробензальдегидом достаточно продолжительности нагрева в течение 40 минут, с м- и п‑изомерами 30 и 20 минут соответственно, 10 минут с коричным альдегидом и 50 минут с 5-фенилпентадиен-2,4-алем.

Рисунок 2 – Зависимость оптической плотности от величины избытка о-нитробензальдегида (1), м-нитробензальдегида (2),

п-нитробензальдегида (3), коричного альдегида (4)

и 5-фенилпентадиен-2,4-аля (5)

Рисунок 3 – Зависимость оптической плотности от времени нагрева НДМГ с о-нитробензальдегидом (1), м-нитробензальдегидом (2),

п-нитробензальдегидом (3), коричным альдегидом (4)

и 5-фенилпентадиен-2,4-алем (5) при 100оС

В оптимизированных таким образом условиях были построены градуировочные зависимости величины оптической плотности от концентрации НДМГ в растворе при 400 нм в кюветах с толщиной поглощающего слоя 2 см относительно фоновых растворов реагентов. Вид полученных зависимостей представлен на рис. 4.

Рисунок 4 – Зависимость оптической плотности от концентрации НДМГ (о-нитробензадльдегид (1), м-нитробензальдегид (2),

п-нитробензальдегид (3), коричный альдегид (4)

и 5-фенилпентадиен-2,4-аль (5)

Линейность в случае о-, м-, п-нитробензальдегидов сохраняется в диапазоне 2,0–20,0; 0,5–15,0 и 0,1–10,0 мкг/мл соответственно. При использовании 5-фенилпентадиен-2,4-аля диапазон линейности составляет 1,0–10,0 мкг/мл, а в случае коричного альдегида – 0,05–10,0 мкг/мл. С целью повышения чувствительности спектрофотометрического определения и расширения диапазона определяемых концентраций НДМГ с использованием коричного альдегида были изучены процессы концентрирования диметилгидразона методом жидкость-жидкостной экстракции. В качестве экстрагентов применяли гексан и хлороформ. Степень перехода диметилгидразонов альдегидов из водной фазы в органическую контролировали хроматографически.

Было установлено, что степень перехода диметилгидразона в органическую фазу при использовании для целей экстракции гексана не превышает 25%, в случае хлороформа эта величина достигает 96% при 2,5-кратном концентрировании. Максимум поглощения экстракта диметилгидразона коричного альдегида также наблюдается при 400 нм, как и в случае реакционной системы: этиленгликоль – уксусная кислота, что позволяет фотометрировать его в аналогичных условиях и понизить минимально определяемую концентрацию с 0,05 до 0,02 мкг/мл. Точность анализа определяли методом «введено-найдено», погрешность определения не превышала 10%. Также установлено, что содержание воды в растворителях не должно превышать 5%, что обусловлено помутнением аналитической системы из-за низкой растворимости в воде альдегида.

Флуориметрическое определение

несимметричного диметилгидразина

Учитывая тот факт, что диметилгидразоны ароматических альдегидов имеют в своем составе флуоресцирующие группы, были проведены исследования по созданию методики определения НДМГ по сигналу флуоресценции.

Оптимизацию детектирования по интенсивности аналитического сигнала проводили на флуориметре «Флюорат-02-1». Установлено, что для коричного альдегида лучшее соотношение поглощения и флуоресценции достигается со светофильтрами с максимумами при 360 и 530 нм для каналов возбуждения и регистрации соответственно, для п- и м‑нитробензальдегида – при 350 и 430 нм, для о-изомера – при 350 и 430 нм, но с более широкой полосой пропускания.

При оптимизации величины избытка реагента установили, что для коричного альдегида достаточным является 500-кратный, 1000-кратный для о- и п-нитробензальдегидов, 2000-кратный для мета-изомера и 5-фенилпентадиен-2,4-аля. В полученных условиях были сняты градуировочные зависимости интенсивности флуоресценции диметилгидразонов от концентрации НДМГ.

Диапазоны линейности составляют 0,05–0,80; 0,02–0,20; 0,01–0,10 мкг/мл в случае применения о-, м- и п‑нитробензальдегида соответственно. При использовании 5‑фенилпентадиен-2,4-аля линейность сохраняется при концентрациях определяемого вещества 0,5–5,0 мкг/мл, а в случае коричного альдегида 0,001–0,010 мкг/мл. Для увеличения чувствительности определения НДМГ был применен метод экстракции диметилгидразона коричного альдегида из водной среды хлороформом, позволяющий понизить значение минимально определяемой концентрации до 0,0004 мкг/мл. При этом было установлено, что смена растворителя не оказывает влияния не только на положение максимума поглощения диметилгидразона, но и на длину волны регистрации его флуоресценции.