4.4. Химическая цветометрия

О.А. Моногарова, К.В. Осколок, В.М. Иванов

Цветометрический метод широко применяют в различных областях – в материаловедении, химии пищевых продуктов, текстильной, стекольной, лакокрасочной, полиграфической и фармацевтической промышленности; областей применения настолько много, что их сложно перечислить. Особое внимание необходимо обратить на использование цветометрии в аналитической химии. Метод химической цветометрии основан на зависимости цветовых характеристик анализируемого образца (светлоты, насыщенности и др.) от содержания в нем окрашенного компонента. Возможно также косвенное определение веществ, не имеющих окраски. Анализировать можно как жидкие, так и твёрдые пробы.

На кафедре первые работы по аналитическому применению метода химической цветометрии были выполнены в 1980-е годы прошлого века. Разработаны методики определения веществ разных классов, в том числе ионов металлов в растворах после проведения реакций с органическими реагентами, когда образуются окрашенные соединения. Наибольший вклад в развитие этого направления внёс профессор В.М. Иванов – автор более 100 публикаций по химической цветометрии. Под его руководством были защищены 15 кандидатских диссертаций, посвящённых этому методу. Идея создания прибора для цветометрических измерений принадлежит профессору В.К. Рунову. Значительный вклад в развитие цветометрии на кафедре внесла также профессор С.Г. Дмитриенко.

Профессор Валентин Константинович Рунов

Химическая цветометрия может быть использована для решения не только аналитических, но и исследовательских задач. В этой области цветометрический метод имеет определённые преимущества перед спектрофотомерией. В частности, цветометрия является надёжным методом определения близких по величине констант диссоциации многоосновных органических кислот за счёт большего числа степеней свободы при выборе подходящей цветометрической характеристики. Цветометрию целесообразно применять при изучении химически модифицированных сорбентов, используемых в аналитических целях. Многообразие цветометрических характеристик, описывающих различные аспекты цвета, всегда позволяет выбрать из них такую характеристику, которая обеспечивает значимо бо́льшую чувствительность определения вещества, в том числе по сравнению с аналогичными фотометрическими методиками. Дополнительному росту чувствительности анализа способствует использование гибридных сорбционно- и экстракционно-цветометрических методик.

Профессор Вадим Михайлович Иванов

Для инструментального измерения цветометрических характеристик использовали колориметры, в том числе отечественный прибор «Спектротон». Однако стоимость специализированного цветометрического оборудования довольно высока. Красота метода химической цветометрии заключается в том, что определяемое вещество непосредственно свидетельствует о себе химику-аналитику. Это позволяет проводить анализ без использования дорогостоящих инструментальных средств, например с визуальной оценкой аналитического сигнала при использовании цветовых шкал. Речь идет о полуколичественных цветометрических тест-системах. Для улучшения чувствительности методик применяют сочетание предварительного концентрирования с определением цветометрических характеристик. Так интерес представляют тест-системы с предварительным концентрированием аналитов на немодифицированных и химически модифицированных пенополиуретановых сорбентах, разработанные в группе С.Г. Дмитриенко. Конечно, аналитические возможности тест-систем существенно ограничены по метрологическим характеристикам; например, погрешность результатов определения с использованием цветовых шкал может составлять более 20%. Однако полное отсутствие средств измерения существенно снижает стоимость анализа, что весьма актуально при скрининговом анализе.

Каковы перспективы дальнейшего развития метода химической цветометрии? Появление и широкое распространение за последние годы доступных цифровых гаджетов (планшетных сканеров, цифровых фотокамер и проч.) привело к появлению нового направления, сочетающего достоинства инструментальной цветометрии (высокую чувствительность и точность) с предельно низкой стоимостью и технической простотой визуальной цветометрии. Речь идёт о создании тест-методов анализа на основе доступной фото-, видео- и офисной техники. Эти устройства не относятся к специализированным средствам измерения, они доступны, имеют невысокую стоимость. К достоинствам указанного способа измерения также следует отнести простоту, экспрессность, достаточно высокую чувствительность и точность, возможность проведения количественного анализа. Это направление на кафедре развивается С.Г. Дмитриенко и В.В. Апяри.

Результаты проведённых на кафедре исследований нашли отражение в многочисленных публикациях, доложены на всероссийских конференциях, в том числе с международным участием. Всего за последние 30 лет опубликовано более 800 работ, посвящённых развитию и совершенствованию цветометрического метода, из них более 150 работ написаны сотрудниками кафедры. Среди опубликованных научных трудов – оригинальные статьи и монографии по созданию новых систем визуального детектирования и обработке изображений. В 2002 г. Ю.А. Золотовым, В.М. Ивановым и В.Г. Амелиным издана монография «Химические тест-методы анализа», в которой большое внимание уделено цветометрии. За указанный период В.М. Ивановым с соавторами опубликованы несколько обзоров, посвящённых цветометрическому методу, в которых проведён детальный анализ основных задач и областей применения химической цветометрии. Среднее число публикаций сотрудников кафедры по данному направлению ежегодно составляет порядка 10-15% от общего числа опубликованных работ. Отмечена устойчивая тенденция увеличения числа цветометрических методик количественного анализа, связанная с расширением областей применения цветометрии и разнообразием природы анализируемых объектов. Динамика изменения общего числа публикаций по методу цветометрии указывает на то, что в ближайшее время исследования в этой области будут весьма актуальны.

Доцент Оксана Викторовна Моногарова

---

Вы можете обсудить книгу, и возможно задать вопрос автору в
Facebook группе "Книги. Издательство. Репринт.".
Также в этой группе можно узнать о новостях Издательства книг PRESS-BOOK.RU.

Наши книги  |  Наши авторы