Спектрофотометричні та вольтамперометричні характеристики еозину Y та алізаринового червоного С у розчинах під час дії різних типів окисників

Адріанова С., Тананайко О. Спектрофотометричні та вольтамперометричні характеристики еозину Y та алізаринового червоного с у розчинах під час дії різних типів окисників. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія. 2024. Вип. 1(59). С. 35-42.

Вступ. Дослідження деградації органічних барвників під дією хімічних і фізичних чинників є важливим для вивчення стійкості фарб на полотнах картин і тканин. Актуальним завданням є вибір оптимальної методики оцінки стабільності барвника у фарбі до дії окисників і мінімального часу його розкладу. Відмінності в хімічній будові обумовлюють різну стійкість барвників під час контакту з окисниками різного типу. Досліджувалися барвники еозин Y (EOS Y) і алізариновий червоний С (ARS), що входять до складу художніх фарб і фарб для тканин, і є представниками ксантенового та антрахінонового типу. Мета – дослідження спектрофотометричних і вольтамперометричних характеристик водних розчинів EOS Y та ARS після їхнього хімічного та фотохімічного окиснення, оцінювання ступеня їх розкладу та порівняння отриманих результатів.
Методи. Використано методи спектрофотометрії, циклічної вольтамперометрії; фотохімічне окиснення барвників проводили під дією сонячного світла.
Результати. На основі спектрофотометричних вимірювань отримано залежності ступеня розкладу EOS Y та ARS від часу контакту барвника з реактивом Фентона. За перші дві хвилини реакції EOS Y розкладається на 87 %, за 30 хв відбувається розклад 90 % барвника. За перші 2 хв ARS розкладається на 25 %, а за 30 хв – на 70 %. Отримано циклічні вольтамперограми розчинів EOS Y та ARS на вуглецевому електроді. Електрохімічне окиснення EOS Y відбувається необоротно в одну стадію в кислому й нейтральному середовищах. ARS окиснюється оборотно за першою і необоротно за другою стадіями в кислому середовищі за рН 2–3. Дисоційована форма ARS за рН > 4 окиснюється при менших потенціалах, ніж його молекулярна форма. Порівняння спектрів поглинання розчинів барвників після електрохімічного та хімічного окиснення свідчить про подібність продуктів окиснення EOS Y, отриманих вольтамперометричним і хімічним методами. Продукти хімічного та електрохімічного окиснення ARS відрізняються. Отримано градуювальні графіки для визначення концентрацій барвників у розчинах після їхнього окиснення реактивом Фентона та вольтамперометричним методом. Зміна спектрів поглинання розчинів EOS Y та ARS, що перебували на денному світлі, корелює зі зміною спектрів поглинання відповідних барвників під час хімічного окиснення реактивом Фентона. Ступінь розкладу барвників під впливом фотохімічних реакцій менша. Під дією сонячного світла EOS Y найбільш інтенсивно розкладається протягом першого дня опромінення (ступінь розкладу 56,4 %). За 36 днів контакту з денним світлом барвник розкладається на 93 %. На відміну від нього антрахіноновий барвник ARS розкладається лише на 10 %, що свідчить про його вищу фотостабільність.
Висновки. Спектрофотометричним методом показано, що ксантеновий барвник EOS Y ефективніше окиснюється хімічним методом із реактивом Фентона порівняно з антрахіноновим барвником ARS: за 30 хв реакції ступінь розкладу барвників становить 90 та 70 % відповідно. Під час фотохімічного окиснення барвників різниця між ступенями розкладу EOS Y та ARS за 36 днів контакту з денним світлом становить 93 та 10 % відповідно. Методом циклічної вольтамперометрії встановлено, що обидва барвники окиснюються на поверхні вуглецевого електрода. У кислому середовищі EOS Y окиснюється в одну, а ARS – у дві стадії. Розроблено методики визначення концентрацій барвників після їхнього окиснення реактивом Фентона та вольтамперометричним методом. Для обох барвників хімічний метод із використанням спектрофотометричного детектування чутливіший порівняно з вольтамперометричним (LOD=n∙10–6 та n. 10–5 моль/л відповідно). Спектрофотометрична методика визначення ступеня розкладу антрахінонового барвника з використанням реактива Фентона може використовуватись у подальшому для передбачення деградації барвника такого типу під дією сонячного світла.