Адріанова Софія0000-0001-5109-3823Тананайко, Оксана ЮріївнаОксана ЮріївнаТананайко2025-01-082025-01-082024Адріанова 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.https://doi.org/10.17721/1728-2209.2024.1(59).6https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/5686Background. The investigation of the degradation of organic dyes influenced by chemical and physical factors is important for the study of the stability of paints on the canvases of paintings and fabrics. Comparison of the effect of different types of oxidants on the optical and electrochemical characteristics of paints remains a relevant issue, which will allow choosing the optimal method of studying the degradation of a certain type of dye, and also help to estimate the minimum time of its decomposition. Differences in the chemical structure determine the different resistance of dyes to the different types of oxidants. It is considered expedient to compare chemical, electrochemical and photochemical methods of oxidation of two classes of dyes in order to optimize methods of studying of their degradation. It was investigated eosin Y (EOS Y) and alizarin red S (ARS), which are used in artistic paints and dyes for fabrics and are the examples of the xanthene and anthraquinone types. The aim of this work was to compare chemical, voltammetric and photochemical methods of oxidation of dyes of different types, which are included in the composition of paints, namely eosin Y and alizarin red S in aqueous solutions to choose the optimal method of studying of their degradation. Methods. Spectrophotometry and cyclic voltammetry were used in the work; photochemical oxidation of dyes was carried out under the exposure to sunlight. Results. The dependences of the degree of the decomposition of EOS Y and ARS on the time of contact of the dye with Fenton's reagent were obtained. EOS Y decomposes by 87% in the first two min, in 30 min 90% of the dye is decomposed. ARS decomposes by 25% in the first few min, and by 70% in 30 min. Cyclic voltammograms of EOS Y and ARS solutions on a carbon electrode were obtained. Electrochemical oxidation of EOS Y occurs irreversibly in one stage in acidic and neutral medium. ARS is oxidized reversibly according to the first stage and irreversibly according to the second one in an acidic medium at pH 2-3. The double dissociated form of ARS at pH > 4 is oxidized at lower potentials than its molecular form. EOS Y decomposes most intensively during the first day of exposure (degree of decomposition is 56,4%) under the exposure to sunlight. In 36 days of contact with sunlight the dye decomposes by 93%. In contrast the anthraquinone dye ARS decomposes by only 9,6% in 21 days which indicates its higher photostability. Conclusions. Xanthene dye EOS Y is more efficiently oxidized by the chemical method with Fenton's reagent and under the exposure to sunlight compared to the anthraquinone dye ARS, which has a condensed aromatic structure, which makes it more resistant to the oxidants. Although chemical oxidation is more effective for both dyes, the degree of decomposition of EOS Y is 1,5 times greater than that of ARS (78,4 and 51,5%, respectively). Both dyes are oxidized on the surface of the carbon electrode. Using the method of cyclic voltammetry, it was established that in an acidic medium, EOS Y is oxidized in one stage, and ARS - in two stages. For the investigated dyes, the chemical method using spectrophotometric detection makes it possible to detect n∙10-6 mol/l of the corresponding dye in the solution. The method of cyclic voltammetry can be used to study the degradation of both types of the dyes but for the anthraquinone dye ARS, the lower limit of detection 3,3∙10-5 mol/l is obtained compared to EOS Y.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.ukхімічне окисненняфотохімічне окисненняспектрофотометріявольтамперометріяеозин Yалізариновий червоний Сchemical oxidationphotochemical oxidationspectrophotometryvoltammetryeosin Yalizarin red SСтаття