EXTRAKČNĚ-POLAROGRAFICKÉ STANOVENÍ STOPOVÝCH MNOŽSTVÍ 2-METHYL-4,6-DINITROFENOLU. PAVEL JIŘÍK a*, JAN FISCHER b a JIŘÍ BAREK b. Experimentální část

Transkript

1 Chem. Listy 99, () EXTRKČNĚ-POLROGRFICKÉ STNOVENÍ STOPOVÝCH MNOŽSTVÍ -METHYL-,-DINITROFENOLU PVEL JIŘÍK a*, JN FISCHER b a JIŘÍ REK b a Masarykova střední průmyslová škola hemiká, Křemenova, 8 Praha, b UNESCO Laboratoř elektrohemie životního prostředí, Univerzita Karlova, Přírodovědeká fakulta, Katedra analytiké hemie, lbertov, 8 Praha barek@natur.uni.z Došlo 8.., přijato... Klíčová slova: -methyl-,-dinitrofenol, polarografie, rtuťová kapková elektroda, extrake tuhou fází Úvod -Methyl-,-dinitrofenol (MDNF) patří mezi poměrně nebezpečné pestiidy, jehož toxiita byla detailně prostudována. Jsou potvrzeny jeho genotoxiké účinky, i když jeho karinogenita není dosud prokázána. Používá se i jako meziprodukt při syntézáh fungiidů a bioaktivníh sloučenin, barviv a léčiv a také jako inhibitor radikálovýh polymeraí vinylaromatikýh sloučenin. I když dnes není -methyl-,-dinitrofenol zařazen mezi povolené pestiidy v České republie, je vzhledem k jeho nebezpečnosti poptávka po itlivýh a selektivníh metodáh jeho stanovení v environmentálníh matriíh. Polarografikému a voltmetrikému hování léto látky byla již věnována značná pozornost, přičemž z analytikého hlediska se pro její stanovení v environmentálníh vzoríh osvědčila předběžná separae a prekonentrae kapalinovou extrakí. V předhozím sdělení byly nalezeny optimální podmínky pro stanovení stopovýh množství této látky pomoí moderníh polarografikýh a voltametrikýh metod na rtuťovýh elektrodáh. V návaznosti na toto sdělení byla v předkládané prái věnována pozornost kombinai diferenční pulsní polarografie s předběžnou separaí a prekonentraí pomoí extrake tuhou fází (SPE), která se již dříve osvědčila při stanovení submikromolárníh konentraí 9-nitroanthraenu. yla dána přednost klasiké rtuťové kapkové elektrodě s periodiky obnovovaným povrhem, která je méně náhylná k pasivai a přitom ve spojení s pulsními tehnikami a prekonentraí pomoí extrake tuhou fází zajišťuje dostatečnou itlivost měření. Experimentální část Reagenie Zásobní roztok -methyl-,-dinitrofenolu (C.. S. Name: Phenol, -methyl-,-dinitro-; C.. S. Registry Number: [--]) ve vodě o konentrai. mol l byl připraven rozpuštěním,99 g čisté látky (99,%, Supelo, ellefonte, US) v ml deionizované vody. Roztoky o nižšíh molaritáh byly připravovány přesným ředěním zásobního roztoku deionizovanou vodou. Všehny roztoky byly uhovávány ve tmě za laboratorní teploty. Spektrofotometriky bylo ověřeno, že zásobní roztok je stálý minimálně dní. Další použité hemikálie: kyselina boritá, kyselina otová, kyselina fosforečná, hydroxid sodný, methanol, hlorid draselný čistota p.a., Lahema rno, ČR. rittonovy-robinsonovy tlumivé roztoky o příslušném ph byly připraveny smísením, mol l NaOH s roztokem obsahujíím kyselinu boritou, fosforečnou a otovou, každou o konentrai, mol l. Přesná hodnota ph byla měřena digitálním ph metrem se skleněnou kombinovanou elektrodou. Pro přípravu vodnýh roztoků byla používána deionizovaná voda (Millipore Milli-Q plus systém, Millipore, US). Používané roztoky byly uhovávány ve skleněnýh nádobáh. Kyslík byl z polarografovanýh roztoků odstraňován pětiminutovým probuláním dusíkem čistoty. (Linde, Praha). Pro přípravu modelovýh vzorků byla použita pitná voda z Pražské vodovodní sítě a říční voda odebraná z Vltavy v entru Prahy. Odebrané vzorky vody byly prosáty přes fritu S a uhovávány potmě v hladniče při teplotě C. Pro předběžnou separai a prekonentrai studované látky byly použity kolonky Lihrolut EN ( mg), katalogové číslo K 97 (Merk, Darmstadt, Němeko) vhodné pro separai slabě polárníh látek z vodného prostředí. Tyto kolonky jsou naplněny mg sorbentu na bázi kopolymeru ethylvinylbenzenu a divinylbenzenu. paratura Při polarografikýh měřeníh byla použita sestava Eo-Tribo Polarograf se softwarem PolarPro verze, fy Polaro-Sensors, spol. s r.o., Praha. Software praoval v operačním systému Windows 98 (Mirosoft Corp.). Měření byla prováděna v tříelektrodovém zapojení s referenční argentohloridovou elektrodou ( M-KCl) typu RE (Monokrystaly,Turnov). Jako pomoná elektroda byl použit platinový plíšek. Jako praovní sloužila klasiká rtuťová kapková elektroda (DME). Při výše rezervoáru m byla přirozená doba kapky t =, s (měřeno v, M-KCl při vloženém nulovém napětí) a průtoková ryhlost rtuti m =,8 mg s. yla použita ryhlost polarizae mv s a elektroniky řízená doba kapky s. Na elektrodu byly vkládány pulsy o šíře ms a modulační amplitudě mv. * Pavel Jiřík s touto praí obsadil. místo v Soutěži středoškolské odborné činnosti na Masarykově střední škole hemiké v roe.

2 Chem. Listy 99, () Přesná hodnota ph byla měřena digitálním ph metrem (typ ) s kombinovanou skleněnou elektrodou (typ 9 ) (vše Jenway, Velká ritánie). ph metr byl kalibrován standardními vodnými pufry za laboratorní teploty. V textu je dále často používaná hodnota výsledného ph f vodně methanolikého roztoku. Jedná se o hodnotu získanou měřením těhto roztoků pomoí skleněné elektrody kalibrované standardními roztoky vodnýh pufrů. Tato hodnota není termodynamiká veličina, ale pomoný parametr zavedený za účelem o nejstručnější harakterizae měřenýh roztoků. Spektrofotometriká měření byla prováděna na přístroji Pye Uniam PU88 UV/VIS spetrophotometer (Cambridge, Velká ritánie) v křemennýh kyvetáh měrné tloušťky mm. Praovní postupy Stálost zásobního roztoku byla kontrolována spektrofotometriky, referentní kyveta byla naplněna methanolem. bsorbane zásobního roztoku byla měřena při vlnové déle 7 nm, kde měla studovaná látka absorpční maximum. Modelové roztoky byly připraveny přidáním známého množství zásobního roztoku -methyl-,-dinitrofenolu ( =. mol l ) k odebranému vzorku pitné či říční vody. Při vlastním stanovení bylo ml polarografovaného roztoku zbaveno kyslíku pětiminutovým probubláváním dusíkem. Všehny křivky byly registrovány třikrát. Před vstupem dusíku do polarografiké nádobky byla zařazena promývačka obsahujíí směsi vody a methanolu ve stejném poměru jako analyzovaný roztok. Extrake tuhou fází byly prováděny následujíím postupem: kolonka SPE napojená na vývěvu byla před vlastní extrakí aktivována promytím ml methanolu, který byl následně vymyt ml deionizované vody. Poté byl na kolonku nanesen modelový vzorek -methyl-,- -dinitrofenolu v pitné či říční vodě a po jeho prosátí byl kolonkou min prosáván vzduh. Zahyený -methyl- -,-dinitrofenol byl eluován dvakrát ml elučního činidla do srdové baňky a poté odpařen na vakuové rotační odpare. Odparek byl rozpuštěn v ml rittonova- Robinsonova pufru o ph 7 na vibračním míhadle. Poté byl roztok převeden do polarografiké nádobky a po odstranění kyslíku byl zaznamenán DP polarogram. Shodným postupem byl připraven slepý pokus. K němu bylo po zaznamenání DP polarogramu přidáno množství. mol l -methyl-,-dinitrofenolu, které odpovídalo konentrai ve vzorku a znovu byl zaznamenán DP polarogram. Výtěžek extrake byl určen z poměru I p / I o p, kde I p značí výšku píku po provedené extraki -methyl-,-dinitrofenolu z vodného roztoku a I o p je výška píku -methyl-,-dinitrofenolu v roztoku připraveném přídavkem potřebného objemu standardního roztoku -methyl-,-dinitrofenolu k roztoku po extraki slepého vzorku. Všehna měření byla prováděna za laboratorní teploty. Výšky píků byly měřeny od spojnie minim po jeho stranáh. Případný signál, který poskytoval základní elektrolyt, byl od kalibračníh závislostí odečten. Mez stanovitelnosti ( ) byla počítána v programu DSTT, který ji počítá jako nejmenší hodnotu signálu, pro kterou je relativní směrodatná odhylka predike z kalibračního grafu dostatečně malá a rovná číslu, (it. ). Výsledky a diskuse Urč ení výtě žku extrake Pro předběžné experimenty byla zvolena deionizovaná voda jako ideálně jednoduhá matrie. yla ověřena možnost využití ethylaetátu, směsi ethylaetát-methanol (:) a methanolu jako elučníh činidel. Výtěžnost extrak- - I, I n Obr.. DP polarogramy -methyl-,-dinitrofenolu v prostředí rittonova-robinsonova pufru o ph 7, po SPE ze ml deionizované vody ( =. 7 mol l ), elui methanolem a následném odpaření; Slepý vzorek (), extrakt z vodného roztoku (, ), přímý přídavek -methyl-,-dinitrofenolu ke slepému vzorku (,... ) - - I, n I p I Ip, n -8 - [nmol.l, - l - ] E, E mv [mv] Obr.. DP polarogramy -methyl-,-dinitrofenolu odpovídajíí konentrai (),. 9 (),. 9 (),. 9 (), 8. 9 (),. 8 () mol.l této látky v deionizované vodě; SPE z ml deionizované vody, elue dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7,. Vložena je závislost proudu prvního () a druhého () píku na konentrai -methyl-,-dinitrofenolu v deionizované vodě

3 Chem. Listy 99, () Tabulka I Parametry kalibračníh přímek pro stanovení -methyl-,-dinitrofenolu tehnikou DPP po SPE z deionizované vody, elui dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7, [mol l ] Směrnie [n mol l] Úsek Koefiient korelae [mol l ]. ( ). 8,7. 8,,9999,. 8. ( ). 8,9. 8,,9997,9. 8. ( ). 9,. 8,8,9998,. 9. ( ). 9 9,98. 7,8,998,. 9 e se pohybovala od % při použití ethylaetátu, přes 8 % při elui směsí ethylaetát-methanol (:) až po 97 % při elui samotným methanolem. Na obr. jsou pro ilustrai uvedeny DP polarogramy po elui methanolem. Pro uryhlení elého postupu byla ověřena možnost elue methanolem bez následného odpařování. V tomto případě byl -methyl-,-dinitrofenol z kolonky vymyt dvakrát ml methanolu, byly přidány ml rittonova- Robinsonova pufru, roztok byl doplněn methanolem na ml, probublán dusíkem a zaznamenán jeho DP polarogram. V tomto případě byla účinnost extrake 98 %, avšak přítomnost % methanolu v polarografovaném roztoku snižovala výšku píku -methyl-,-dinitrofenolu a tudíž i itlivost stanovení. Proto byla jako optimální zvolena elue -methyl-,-dinitrofenolu čistým methanolem s následným odpařením, která poskytuje praktiky stejný výtěžek, avšak výrazně vyšší itlivost. Použitelnost zvoleného postupu byla ověřena změřením kalibračníh závislostí na modelovýh vzoríh o objemu ml v konentračním rozmezí. 7 až. 8 mol l a o objemu ml v rozmezí. 8 až. 9 mol l (odpovídajíí DP polarogramy jsou pro ilustrai na obr. ). Účinnost extrake. 8 mol l -methyl-,-dinitrofenolu z ml byla o něo nižší (9 %). Parametry kalibračníh závislostí jsou uvedeny v tabule I, která potvrzuje použitelnost tohoto postupu, popsaného v experimentální části. Extrake tuhou fází z pitné vody Výtěžnost byla o něo nižší než v případě deionizované vody ( 97 % při SPE ze ml. 7 mol l a 9 % při SPE z ml. 8 mol l -methyl-,-dinitrofenolu. Proto byly kalibrační křivky proměřeny v konentrační oblasti. 8 až. 7 mol l při extraki ze ml a. 9 až. 8 mol l při extraki z ml. Parametry těhto lineárníh kalibračníh závislostí jsou shrnuty v tabule II a odpovídajíí DP polarogramy jsou pro ilustrai znázorněny na obr. a. Lineární harakter získanýh závislostí spolu nízkými hodnotami detekčníh limitů potvrzují praktikou použitelnost takto prováděného extrakčně-polarografikého stanovení -methyl-,-dinitrofenolu v oblasti jeho nanomolárníh konentraí v pitné vodě. - I, n I I p I, n Ip, I Ip, I p , [nmol.l l - ], [nmol.l - l - ] Obr.. DP polarogramy -methyl-,-dinitrofenolu odpovídajíí konentrai (),. 8 (),. 8 (),. 8 (), 8. 8 (),. 7 () mol.l této látky v pitné vodě; SPE ze ml pitné vody, elue dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7,. Vložena je závislost proudu prvního () a druhého () píku na konentrai -methyl-,-dinitrofenolu v pitné vodě Obr.. DP polarogramy -methyl-,-dinitrofenolu odpovídajíí konentrai (),. 9 (),. 9 (),. 9 (), 8. 9 (),. 8 () mol.l této látky v pitné vodě; SPE z ml pitné vody, elue dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7,. Vložena je závislost proudu prvního () a druhého () píku na konentrai -methyl-,-dinitrofenolu v pitné vodě

4 Chem. Listy 99, () Tabulka II Parametry kalibračníh přímek stanovení -methyl-,-dinitrofenolu tehnikou DPP po SPE z pitné vody, elui dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7, [mol l ] Směrnie [n mol l] Úsek Koefiient korelae [mol l ]. ( ). 8,7. 8,,999,. 8. ( ). 8,98. 8,,999,8. 8. ( ). 9,8. 9,,997,. 9. ( ). 9 8,. 8,,997,. 9 Tabulka III Parametry kalibračníh přímek stanovení MDNF tehnikou DPP v R pufru o ph 7 po SPE z říční vody, eluováno dvakrát ml MeOH, odpařeno, rozpuštěno v ml R pufru o ph 7 [mol l ] Směrnie [n mol l] Úsek Koefiient korelae [mol l ]. ( ). 8,. 8,,998,. 8. ( ). 8,. 8,,999,9. 8. ( ). 9 8,. 8,,999,8. 9. ( ). 9 7,. 8,,99,. 9 Extrake tuhou fází z ř í č ní vody Výtěžek SPE z říční vody, která představuje podstatně složitější matrii nežli voda pitná, byl 97 % při extraki. 7 mol l a 7 % při extraki z ml. 8 mol l -methyl-,-dinitrofenolu. Odpovídajíí DP polarogramy jsou na obr. a a parametry takto získanýh kalibračníh přímek jsou uvedeny v tabule III, která dokumetuje praktikou použitelnost této tehniky ke stanovení nanomolárníh konentraí -methyl-,-dinitrofenolu i v poměrně komlikované matrii reprezentované vltavskou vodou. Závěr yly nalezeny podmínky umožňujíí ryhlé a itlivé stanovení nanomolárníh konentraí genotoxikého - - I Ip, p - I, I I, n - [nmol.l, - l] - - n -8 Ip, I p - [nmol.l, - l] E [mv] E, mv E, E [mv] Obr.. DP polarogramy -methyl-,-dinitrofenolu odpovídajíí konentrai (),. 8 (),. 8 (),. 8 (), 8. 8 (),. 7 () mol.l této látky v pitné vodě; SPE ze ml říční vody, elue dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7,. Vložena je závislost proudu prvního () a druhého () píku na konentrai -methyl-,-dinitrofenolu v říční vodě Obr.. DP polarogramy -methyl-,-dinitrofenolu odpovídajíí konentrai (),. 9 (),. 9 (),. 9 (), 8. 9 (),. 8 () mol.l této látky v pitné vodě; SPE z ml pitné vody, elue dvakrát ml MeOH, odpaření a rozpuštění v ml rittonova-robinsonova pufru o ph 7,. Vložena je závislost proudu prvního () a druhého () píku na konentrai -methyl-,-dinitrofenolu v říční vodě

5 Chem. Listy 99, () -methyl-,-dinitrofenolu v pitné či říční vodě pomoí diferenční pulsní polarografie na klasiké rtuťové kapkové elektrodě po jeho předběžné separai a prekonentrai extrakí tuhou fází. Tento výzkum byl finančně podporován Fondem rozvoje vysokýh škol (grant G/8/). LITERTUR. rown M., Chessin R. L.: Dinitroresols. geny for Toxi Substanes and Disease Registry (TSDR), tlanta 99, str. 8.. Hrelia P., Morotti M., Sotti M.: Pharmaol. Res. Commun., 9 (99).. EP: Health and Environmental Effets Profile for Dinitroresols. Environmental Protetion geny, Cininnati Kolektiv autorů SRS: Seznam registrovanýh přípravků na ohranu rostlin. Státní rostlinolékařská správa, Praha.. Polák J.: Chem. Listy 77, (98).. eňadiková H., Kalvoda R.: nal. Lett. 7, 9 (98). 7. Kotouček M., Halata M., Růžička J.: ta Universitatis Palakianae Olomuensis, Chemia XXXIII 7, (99). 8. Fisher J., arek J., Zima J.: Chem. Listy 97, (). 9. arek J., Kadeřábková M., Moreira J. C., Zima J.: Chem. nal. (Warszaw), 7 ().. Sýkora V., Zátka V.: Příruční tabulky pro hemiky. str. 9. SNTL, Praha 97.. Meloun M., Militký J.: Statistiké zpraování experimentálníh dat na osobním počítači. FINISH, Pardubie 99. P. Jiřík, J. Fisher, and J. arek (UNESCO Laboratory of Environmental Eletrohemistry, Department of nalytial Chemistry, Charles University, Prague): Extration Polarographi Determination of Trae mounts of -Methyl-,-dinitrophenol Optimum onditions are desribed for the determination of the toxi pestiide -methyl-,-dinitrophenol using differential pulse polarography at a lassial dropping merury eletrode after preliminary separation and preonentration using solid phase extration in Lihrolut EN ( mg) SPE olumn. The limit of determination is around. 9 mol l both for drinking and river water. Česká společnost hemiká vypisuje výběrové řízení na místo tajemníka společnosti Požadujeme: VŠ hemikého nebo přírodovědného směru, dobré organizační a komunikační shopnosti, znalost práe s PC, znalost jazyků (především angličtiny) nutná. Nabízíme zajímavou, různorodou prái v příjemném praovním prostředí v entru Prahy, nástup... Přihlášky spolu s životopisem a přehledem dosavadní praxe zašlete prosím obratem na adresu sekretariátu (ČSCH, Novotného lávka, 8 Praha ). Přihlášku je možné podat i elektroniky na ovou adresu: mblahova@svts.z. Případné bližší informae lze získat na tel. čísle 8.