Реферат 2
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, СОКРАЩЕНИЙ, ТЕРМИНОВ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Спектры поглощения 6
1.2 Спектры флуоресценции 8
1.3 Влияние растворителя на спектры флуоресценции. Уравнение Липперта 10
2 Растворители 12
2.1 Вода 13
2.2 Этанол 14
2.3 Ацетон 15
2.4 Толуол 16
3 Объект исследования и техника эксперимента 18
3.1 Объект исследования 18
3.2 Способы получения бромкрезолового пурпурного 19
3.3 Области применения бромкрезолового пурпурного 20
3.4 Реактивы 23
3.6 Методика эксперимента 23
3.5 Приборная база 24
4 Экспериментальное исследование спектрально-люминесцентных свойств БКП в
различных растворителях 25
4.1 Спектральные свойства бромкрезолового пурпурного в воде 25
4.2 Спектральные свойства бромкрезолового пурпурного в этаноле 29
4.3 Спектральные свойства бромкрезолового пурпурного в ацетоне 33
4.4 Спектральные свойства бромкрезолового пурпурного в толуоле 36
4.5 Экспериментальные результаты и обсуждение 39
ВЫВОДЫ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 44
За последние три десятилетия растущий спрос на новые технологии оптического зондирования стимулировал исследования в этой области. Для измерения pH было представлено несколько устройств на основе оптического детектирования. Золь-гелевые материалы, известные как органически модифицированные силикаты (ORMOSIL), обладают интересными свойствами, такими как химическая и механическая стабильность, что позволяет эффективно использовать их в устройстве оптического датчика. В работе [ 1 ] был представлен оптический датчик для измерения pH на основе тонкой пленки, нанесенной на подложку из диоксида кремния. Тонкие пленки были приготовлены с помощью золь-гель процесса с использованием pH-чувствительного индикатора бромкрезолового пурпурного (БКП).
рН является одним из основных показателей, используемых для оценки пригодности и качества воды [2]. Анализ pH предоставляет информацию о кислотности или щелочности веществ, что представляет большой интерес для многих областей применения, таких как мониторинг окружающей среды, биотехнология и биомедицинская диагностика. Измерения pH можно проводить с помощью стеклянных электродов, однако электрохимический подход имеет много недостатков, таких как электромагнитные помехи, ограничения для водных суспензий органических материалов или растворов с низкой ионной силой [3]. По сравнению с электрохимическими датчиками оптические датчики pH обеспечивают большую чувствительность и селективность благодаря явлениям люминесценции. Кроме того, они невосприимчивы к электромагнитным помехам и не нуждаются в каком-либо электроде сравнения [4, 5].
На ряду с оптическими детекторами в последнее время активно исследовались химические сенсоры на основе БКП. Особый интерес вызывает применение таких сенсоров в области медицины в качестве альтернативных методов ранней диагностики онкологических заболеваний [6]. С точки зрения сигнала, химические датчики преобразуют химические стимулы в различные реакции, которые можно легко обнаружить как электрические, флуоресцентные или цветовые изменения [7]. Хромогенный (или колориметрический) датчик представляет собой материал, обладающий двумя последними характеристиками: изменением цвета и/или флуоресценцией в присутствии химической реакции. Эти материалы обычно применяются для обнаружения ионов (как катионов, так и анионов) и изменений pH.[8].
Таким образом, бромкрезоловый пурпурный может быть использован в разработке оптического датчика для обнаружения антибиотиков в продуктах животного происхождения, таких как мясо и молоко. В связи с этим, возникает необходимость изучения спектральных свойств БКП в различных растворителях.
Цель работы: исследование спектрально-люминесцентных свойств бромкрезолового пурпурного в растворителях с различной природой.
Согласно цели работы были поставлены следующие задачи:
• Зарегистрировать спектры поглощения и флуоресценции бромкрезолового пурпурного;
• Проверить соблюдение выполнения закона Бугера-Ламберта-Бера;
• Выявить влияние природы растворителей на спектр поглощения;
• Определить спектральные характеристики (AVI/2, AVCT, в, т, f), используя
полученные экспериментальные данные;
• Построить зависимость стоксова сдвига от полярности растворителя, используя уравнение Липперта.
1. В ходе работы были зарегистрированы спектры поглощения и флуоресценции бромкрезолового пурпурного в воде, этаноле, ацетоне и толуоле. Было установлено, что для молекулы БКП положение и интенсивность полос поглощения зависят от растворителя во всей области спектра от 200 до 700 нм.
2. Проверка выполнения закона Бугера-Ламберта-Бера показала, что в воде, ацетоне и толуоле линейность нарушается. Отклонение от линейности вызвано взаимодействием бромкрезолового пурпурного с растворителем. В этаноле линейная зависимость интенсивности поглощения от концентрации БКП в растворе указывает на отсутствие какого-либо взаимодействия между поглощающими частицами в растворе.
3. Положение максимума полосы поглощения БКП в области 420-430 нм коррелирует со значениями акцепторного числа растворителя. Наибольший батохромный сдвиг полосы поглощения БКП с максимумом в области 433 нм наблюдается в воде, которая обладает наибольшим значением акцепторного числа. В спектрах воды и этанола наблюдалась длинноволновая полоса поглощения с максимумом в области 588 нм и 596 нм соответственно. Положение максимума длинноволновой полосы коррелирует с донорным числом растворителя. Таким образом, полоса поглощения БКП в этаноле имеет более длинноволновый максимум, чем полоса поглощения в воде. Таким образом, с помощью экспериментальных данных удалось установить, что области 420-430 нм и 580-590 в спектрах поглощения БКП чувствительны к изменению растворителя.
4. Интенсивность поглощения также зависит от растворителя. Наибольшее значение в для бромкрезолового пурпурного зафиксировано в воде (30530 л*моль’1*см’1). С помощью экспериментальных данных были вычислены: полуширина спектральной линии AVI/2, величина стоксова сдвига AvCr, величина молярного коэффициента поглощения в, время жизни возбуждённого состояния т, сила осциллятора f бромкрезолового пурпурного в четырёх растворителях.
5. С помощью уравнения Липперта была построена зависимость стоксова сдвига от ориентационной поляризуемости. Эта зависимость показала, что в воде и этаноле, которые являются полярными протонными растворителями, величина стоксова сдвига значительно больше, чем в полярном апротонном ацетоне и неполярном толуоле. Большое значение стоксова сдвига обусловлено специфическим взаимодействием бромкрезолового пурпурного и растворителя.
Исследование выполнено при поддержке программы развития Томского государственного университета (Приоритет-2030, проект №НУ 2.0.7.22 МЛ).
