Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну
З використанням методів математичного моделювання досліджено кінетику та механізм основних електроаналітичних процесів, які протікають під час амперометричного визначення органічних катіонів різних солей полігексаметиленгуанідіну (ПГМГ) та продукту їхньої деструкції — гексаметилендіаміну. Для теорет...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187656 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну / В.В. Нечипорук, О.В. Болотін, М.О. Куманьова, В.І. Ткач // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 109-114. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860124582544932864 |
|---|---|
| author | Нечипорук, В.В. Болотін, О.В. Куманьова, М.О. Ткач, В.І. |
| author_facet | Нечипорук, В.В. Болотін, О.В. Куманьова, М.О. Ткач, В.І. |
| citation_txt | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну / В.В. Нечипорук, О.В. Болотін, М.О. Куманьова, В.І. Ткач // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 109-114. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | З використанням методів математичного моделювання досліджено кінетику та механізм основних електроаналітичних процесів, які протікають під час амперометричного визначення органічних катіонів різних солей полігексаметиленгуанідіну (ПГМГ) та продукту їхньої деструкції — гексаметилендіаміну. Для теоретичного аналізу часової поведінки аналітичного сигналу в залежності від параметрів електрохімічної системи та виявлення основних факторів впливу на аналітичний ефект проведено узагальнення кінетичної моделі електроаналітичних процесів, яка розглядалась в наших попередніх роботах [10, 11], на випадок наявності n-проміжних продуктів. Запропоновано математичну модель динаміки електроаналітичних процесів, яка грунтується на системі звичайних диференційних рівнянь з n-компонентами. На підставі аналітичних та чисельних досліджень математичної моделі сплановано лабораторні експерименти з визначення оптимального часу фіксації граничного струму після додавання титранту (τопт) та розроблено методику амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну.
С использованием методов математического моделирования исследованы кинетика и механизм основных электроаналитических процессов, которые протекают во время амперометрического определения органических катионов различных солей полигексаметиленгуанидина и продукта их деструкции — гексаметилендиамина. Для теоретического анализа временного поведения аналитического сигнала в зависимости от параметров электрохимической системы и определения основных факторов влияния на аналитический эффект проведено обобщение кинетической модели электроаналитических процессов, которая рассматривалась в наших предыдущих работах [10. 11] , в случае n-промежуточных продуктов. На основе аналитических и численных исследований математической модели были спланированы лабораторные эксперименты по определению оптимального времени фиксации предельного тока после добавления титранта (τопт) и разработана методика амперометрического определения солей полигексаметиленгуанидина.
With the use of methods of mathematical design research of kinetics of mechanssm of basis electro-analytical processes which flow during amperometric determination of organic cations of different salts of polyhexamethylenguanidine and product of their destruction — hexamethylenediamine is conducted. For the theoretical analysis of temporal conduct of analytical signal depending on the parameters of the electrochemical system and determination of basic factors of influence on an analytical effect generalization of kinetic model of electroanalytical processes, which was examined in our previous works, is conducted, in the case of n-intermediate products. On the basis of analytical and numeral researches of mathematical model laboratory experiments were planned on determination of optimum time of fixing of maximum current after addition of titrant (τopt) and the method of amperometric determination of salts of polyhexamethylenguanidine is developed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:41:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
чений K, k1, k2 (пунктир на рис. 3), удовлетвори-
тельно совпадают с экспериментальными дан-
ными в интервале концентраций катионов нат-
рия CNa = 0.05—0.123 моль⋅л–1.
РЕЗЮМЕ. Катодне відновлення тіосульфатних
комплексів срібла з розчинів, що містять 1 ммоль⋅л–1
AgClO4, 25 ммоль⋅л–1 Na2S2O3 (співвідношення Ag :
S2O3
2–=1:25) і різну кількість перхлорату натрію (CNa
+=
=0.05—1.00 моль⋅л–1) вивчено методами гідродинаміч-
ної вольтамперометрії і потенціометрії з Na+-селектив-
ним електродом. Електрохімічно активною часткою при
відновленні тіосульфатних комплексів срібла є іонна
пара (IП) {Na[Ag(S2O3)2]}
2–, утворення якої передує ре-
акції переносу електрона. Константи швидкостей утво-
рення і розпаду IП, константу її стійкості визначенo
iз залежностей граничних струмів від швидкості обер-
тання електродa. Величина константи стійкості іонної
пари {Na[Ag(S2O3)2]}
2– в інтервалі значень іонної сили
розчину I =0.09—0.15 моль⋅л–1 K складає 18.2 ± 2.2,
константи швидкостей її утворення (k1) і розпаду (k2)
дорівнюють 78.1 і 0.26 с–1 відповідно. Значення lgKo 1.96
при I =0 розраховано за методом Девіса.
SUMMARY. The formation of an outer-sphere as-
sociate of silver thiosulfate complex Ag(S2O3)2
3– with so-
dium cation Na+, ion pair {Na[Ag(S2O3)2]}
2–, has been
studied by hydrodynamic voltammetry and potentio-
metry with a Na+ selective electrode. Solutions contained
1 mmol ⋅L–1 AgClO4, 25 mmol⋅L–1 Na2S2O3 (ratio Ag :
S2O3
2– = 1:25) and different amounts of sodium perchlo-
rate (CNa
+ = 0.05—1.00 mol⋅L–1). The value of the loga-
rithm of stability constants at the zero ionic strength of
the solution lgKo = 1.96, has been determined by the Davis
method. The value of the stability constant of the ion pair
{Na[Ag(S2O3)2]}
2– at the ionic strength I =0.09—0.15
mol⋅L–1, K =18.2 ± 2.2, the rate constants of its formation
and decay k1 =78.1 and k2 =0.26 s–1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Senanayake G. // Gold Bulletin. -2005. -38, № 4. -P.
170—179.
2. Ситтиг М . Извлечение металлов и неорганических
соединений из отходов. -М .: Металлургия, 1985.
3. Vandeputte S ., Hubin A ., Vereecken J. // Electrochim.
Acta. -1997. -42, № 23–24. -P. 3429—3441.
4. Стезерянский Э.А ., Гурьянова-Доскоч И.А ., Омельчук
А .А . // Укр. хим. журн. -2010. -76, № 1. -С. 34—39.
5. Стезерянский Э.А ., Гурьянова-Доскоч И .А ., Омель-
чук А .А . // Там же. -2011. -77, № 4. -С. 103—106.
6. Плесков Ю.В., Филиновский В.Ю. Вращающийся дис-
ковый электрод. -М .: Наука, 1972.
7. Галюс З. Теоретические основы электрохимичес-
кого анализа. -М .: Мир, 1974.
8. Васильев В.П . Термодинамические свойства раст-
воров электролитов. -М .: Высш. шк., 1982.
9. Davies C.W . // J. Chem. Soc. -1938. -P. 2093—2098.
10. Справочник по электрохимии / Под. ред. А.М . Су-
хотина. -Л.: Химия, 1981.
Институт общей и неорганической химии Поступила 03.08.2011
им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев
УДК 543.053
В.В.Нечипорук, О.В.Болотін, М.О.Куманьова, В.І.Ткач
МЕТОДИ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ УМОВ
АМПЕРОМЕТРИЧНОГО ВИЗНАЧЕННЯ СОЛЕЙ ПОЛІГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНІДІНУ
З використанням методів математичного моделювання досліджено кінетику та механізм основних
електроаналітичних процесів, які протікають під час амперометричного визначення органічних ка-
тіонів різних солей полігексаметиленгуанідіну (ПГМГ) та продукту їхньої деструкції — гексамети-
лендіаміну. Для теоретичного аналізу часової поведінки аналітичного сигналу в залежності від пара-
метрів електрохімічної системи та виявлення основних факторів впливу на аналітичний ефект прове-
дено узагальнення кінетичної моделі електроаналітичних процесів, яка розглядалась в наших попе-
редніх роботах [10, 11], на випадок наявності n-проміжних продуктів. Запропоновано математичну
модель динаміки електроаналітичних процесів, яка грунтується на системі звичайних диференцій-
них рівнянь з n-компонентами. На підставі аналітичних та чисельних досліджень математичної моделі
© В.В.Нечипорук, О.В.Болотін, М .О.Куманьова, В.І.Ткач , 2011
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2 109
сплановано лабораторні експерименти з визначення оптимального часу фіксації граничного стру-
му після додавання титранту (τопт) та розроблено методику амперометричного визначення солей
полігексаметиленгуанідіну.
ВСТУП . Солі полігексаметиленгуанідіну
(ПГМГ) є високомолекулярними похідними гу-
анідіну та використовуються як високоефективні
біоцидні препарати широкого спектру дії [1]. За
своїми дезінфікуючими властивостями ці речо-
вини в 5—7 разів перевершують фенол, хлор-
амін та хлорне вапно і в той же час мають низьку
токсичність.
Найбільш розповсюдженими методами кіль-
кісного визначення солей полігексаметиленгуа-
нідіну в промисловій продукції є фотометричні
методи, що базуються на реакції взаємодії ПГМГ
з йодом та барвниками сульфонітразо Р, еозином
і бромпірогалоловим червоним та подальшого
кількісного визначення ПГМГ за допомогою от-
риманих комплексів або асоціатів [1—4]. Недолі-
ками цих методів є те, що методики визначення
ПГМГ у вигляді сполук з барвниками потребу-
ють додаткової операції екстракційного чи сорб-
ційного концентрування, іонні асоціати, які ут-
ворюються, є малорозчинними, що викликає не-
стійкість розчинів у часі.
З літературних даних відома також флуорес-
центна методика визначення солей ПГМГ, яка
базується на явищі гасіння флуоресценції при
утворенні комплексу ПГМГ з іоном етидію [5].
Дана методика має високу чутливість визначення,
але характеризується складністю виконання та
використанням коштовної апаратури.
Таким чином, актуальною є розробка нових
альтернативних методик для визначення солей
полігексаметиленгуанідіну, що є експресними та
мають достатню чутливість і селективність. Ви-
рішити зазначену аналітичну проблему можна за
допомогою електрохімічних методів аналізу, на-
приклад, амперометричного титрування.
Катіони досліджуваних сполук — полігек-
саметиленгуанідін та продукт його деструкції —
гексаметилендіамін (ГМДА) мають у своєму скла-
ді основний атом нітрогену, це робить можли-
вим використання гетерополіаніонів (ГПА) стру-
ктури Кегіна як аналітичних реагентів на ор-
ганічні катіони полігексаметиленгуанідіну та гек-
саметилендіаміну, що дає можливість викорис-
тання даної реакції як аналітичної при амперо-
метричному осаджувальному титруванні гуані-
дінових сполук з фіксацією точки еквівалент-
ності за різкою зміною граничного струму елек-
тровідновлення ГПА [6—8].
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА . За хімічною будо-
вою солі полігексаметиленгуанідіну є високомо-
лекулярними похідними азотистої основи гуані-
діну, містять в своєму складі основний атом ніт-
рогену, що протонується в слабкокислому водно-
му розчині, в результаті чого кожна елементарна
ланка являє собою однозарядний органічний ка-
тіон. Продукт деструкції солей ПГМГ — гексаме-
тилендіамін — містить у своєму складі дві кінцеві
аміногрупи та утворює в слабкокислому водному
розчині двозарядний органічний катіон (ОК). От-
же, можливими є реакції між ОК гуанідінових
сполук та ГПА структури Кегіна, що приводить до
утворення малорозчинних у воді іонних асоціатів.
Найбільш розповсюдженою є реакція з вико-
ристанням як протиіона ГПА12-молібдофосфат-
ної кислоти. Реакція з ОК ПГМГ з утворенням
малорозчинного іонного асоціату відбувається у
водному розчині при рН 9.0:
3ПГМГ+ + PMo12O40
3– → (ПГМГ)3PMo12O40 .
Аналогічна реакція проходить для ОК ГМ-
ДА при рН 5.0:
3ГМДА2+ + 2PMo12O40
3– → (ГМДА)3 (PMo12O40)2 .
При використанні як протиіонів ГПА інших
кислот структури Кегіна з центральними атома-
ми W та Ga реакції протікають наступним чином:
3ПГМГ+ + PW12O40
3– → (ПГМГ)3PW12O40 ;
3ПГМГ+ + GaMo2W10O40
5– →
→ (ПГМГ)5GaMo2W10O40 ;
3ГМДА2+ + 2PW12O40
3– → (ГМДА)3 (PW12O40)2 ;
5ГМДА2+ + 2GaMo2W10O40
5– →
→ (ГМДА)5(GaMo2W10O40)2 .
З літературних даних відомо, що при като-
дній поляризації в інтервалі –0.5 — +0.5 В солі
полігексаметиленгуанідіну та гексаметиленді-
аміну не проявляють електрохімічної актив-
ності, в той час як гетерополіаніони структури
Электрохимия
110 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
Кегіна в цих умовах дають чітку хвилю елект-
ровідновлення двох атомів молібдену в інтер-
валі +0.1 — +0.4 В або двох атомів вольфраму
в інтервалі –0.4—0 В [6—8].:
РМоVI
12О40
3– + 2е → РМоV
2Мо
VI
10О40
5–;
PWVI
12O40
3– + 2е → PWV
2WVI
10O40
5–;
GaMoVI
2W10O40
5– + 2е → GaMoV
2W10O40
7– .
Виходячи з того, що між досліджуваною ре-
човиною та титрантом відбувається реакція з ут-
воренням малорозчинної сполуки і титрант є еле-
ктроактивним, можливим є амперометричне тит-
рування гуанідінових сполук з індикацією точки
еквівалентності за різкою зміною граничного стру-
му електровідновлення гетерополіаніону.
Проведені попередні дослідження реакцій
взаємодії між ОК досліджуваних речовин та ГПА
методами УФ-, ІЧ-спектроскопії [6—8] показали,
що оптимальним аналітичним реагентом на ка-
тіони гуанідінових сполук є 12-молібдофосфатна
гетерополікислота (МФК), що утворює з каті-
онами гуанідінових сполук малорозчинні іонні
асоціати загального хімічного складу (Kat)3P-
Mo12O40. Цей факт дозволяє використовувати
реакцію між катіонами гуанідінових сполук і гете-
рополіаніоном МФК як аналітичну в амперомет-
ричному визначенні даних сполук.
УЗАГАЛЬНЕНА КІНЕТИЧНА МОДЕЛЬ ЕЛЕ-
КТРОАНАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ ІЗ ЗВОРОТ -
НИМ ЗВ’ЯЗКОМ . Для рішення задачі оптимізації
амперометричного визначення солей ПГМГ бу-
ло розглянуто узагальнений модельний меха-
нізм кінетики електроаналітичних процесів у
вигляді послідовних реакцій першого порядку.
Модельна система з n-поверхневими концент-
раціями x1, x2, ... xn для випадку, коли кінцевий
продукт в послідовності електроаналітичних
процесів інгібує перший, описується наступною
системою диференціальних рівнянь у безроз-
мірній формі:
dx 1/dτ = f(x n) – k1x 1 ;
dx r/dτ = x r–1 – k rx r , r = 2,....n .
де k — позитивні константи, які є комбінацією
кінетичних констант; f(xn) — функція інгібу-
вання аналітичного процесу кінцевим продуктом
завдяки негативному зворотному зв’язку, що від-
повідає члену (1 – xn
m)–1; m — кількість молекул
кінцевого продукту, необхідних для заповнення
поверхні мікроелектрода. Детальний алгоритм
отримання рівнянь такого типу та перетворення
їх до безрозмірних змінних, в яких вони тут запи-
сані, міститься в роботax [9—11].
Ця узагальнена математична модель, на наш
погляд, поєднує в собі багато цінних якостей.
Найважливішою є взаємозв’язок динамічної по-
ведінки системи, яку аналізуємо, з кінетикою та
механізмом електроаналітичних процесів. Тому
вона може бути математичним образом багатьох
реальних електроаналітичних систем, в яких ви-
никнення динамічної нестійкості аналітичного
сигналу пов’язано не тільки з гідродинамічними
факторами, а й з особливостями адсорбції та кі-
нетики на поверхні мікроелектрода.
Для отримання практичних рекомендацій
амперметричного визначення ПГМГ детально
розглянуто важливий частинний випадок систе-
ми диференційних рівнянь (1) з трьома кінетични-
ми змінними:
dx /dτ = (1 – zm)–1 – αx ;
dy/dτ = x – βy ;
dz/dτ = y – γz .
Дослідження математичної моделі (2) включа-
ло наступні етапи: встановлення кількості стаціо-
нарних станів системи; визначення стійкості та то-
пологічного типу стаціонарних станів; виявлення
областей різних динамічних режимів; дослідження
біфуркацій на межах областей; виявлення поведін-
ки фазових траєкторій на нескінченності; чисель-
не інтегрування одержаної системи диференці-
йних рівнянь.
Усі ці етапи являються звичайними при до-
слідженні нелінійних систем методами якісної
теорії диференційних рівнянь [12—14], які дозво-
ляють отримати уявлення про динаміку електро-
хімічної системи та можливих режимах її пове-
дінки, а також виявити фактори, що впливають
на стійкість та відтворюваність аналітичного
сигналу, незважаючи на неможливість інтегру-
вання рівнянь.
Якщо прирівняти праві частини системи (2)
до нуля, можна отримати три алгебраїчних рів-
няння, рішення яких буде відповідати режимам
системи, що мають назву стаціонарні стани. Ви-
користовуючи перший метод Ляпунова та кри-
терій Рауса–Гурвіца [12], можна показати, що
, (1)
(2)
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2 111
при m=1 єдиний стаціонарний стан завжди
стійкий при будь-яких співвідношеннях кінети-
чних параметрів. Якщо ж m>8, завжди існують
позитивні (біфуркаційні) значення α, β, γ, такі,
що стаціонарний стан стає нестійким за типом
коливань зростаючої амплітуди, але кооперати-
вність, яка необхідна для її виникнення, настіль-
ки високого порядку, що досягнути її в будь-якій
практичній ситуації малоймовірно.
Таким чином, отримані результати перебу-
вають у гарній якісній відповідності з експери-
ментальними даними по вивченню часової по-
ведінки аналітичного сигналу при амперомет-
ричному визначенні ПГМГ (рис. 1, 2).
Після отримання уявлення про характер ста-
ціонарних станів системи диференційних рівнянь
та залежності їх типу від параметрів α, β, γ про-
водився аналіз поведінки електроаналітичної
системи на моделі (2) у часі при різних початкових
умовах. При цьому оптимальний часовий ін-
тервал фіксації граничного струму після дода-
вання титранту (τопт) для низки значень пара-
метрів α, β, γ було встановлено шляхом дослід-
ження поведінки модельної системи електро-
аналітичних реакцій в динамічному просторі
поверхневі концентрації проміжних продуктів
— час за допомогою розрахункового експери-
менту. В першому наближенні ми припустили, що
τопт за порядком величини повинно співпадати
з часом встановлення стаціонарних значень по-
верхневої концентрації кінцевого продукту.
Результати обчислювальних експериментів
показали, що значення τопт складає 30 с та істо-
тно зростає при збільшенні кількості проміжних
стадій n на одиницю.
Таким чином, теоретичний підхід, який вико-
ристовується в нашій роботі, дозволяє дати оцін-
ку порядку величини τопт і суттєво скоротити
кількість експериментальної роботи по її визна-
ченню і по розробці методик кількісного визна-
чення азотвмісних органічних речовин амперо-
метричним методом.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА. Визначен-
ня солей полігексаметиленгуанідіну методом ам-
перометричного титрування проводили за нас-
тупною методикою. Попередньо визначали екві-
валентну молекулярну масу солей ПГМГ мето-
дом амперометричного титрування [8]. Точну
наважку в межах 6.5—7.5 мг субстанції фосфату
ПГМГ кількісно переносили в мірну колбу на 25.0
мл, після повного розчинення солі додавали по
краплях розчин NaOHрозв до рН 9.0 та доводили
до мітки дистильованою водою. Отриманий роз-
чин переносили в електрохімічну комірку з систе-
мою електродів (індикаторний — торцевий гра-
фітовий електрод; електрод порівняння — на-
сичений каломельний), накладали напругу +0.1 В
і через 2 хв фіксували величину “нульового” стру-
му. Досліджуваний розчин титрували 1.0⋅10–3 М
Рис. 1. Вплив послідовних добавок тітранту на встанов-
лення стаціонарного значення аналітичного сигналу при
амперометричному титруванні фосфату ПГМГ із МФК.
mнав=0.225 г; Vк=25.0, Vал=1.0 мл; СМФК=10–2 моль/л, рН 5.0.
Рис. 2. Фрагмент кривої амперометричного
титрування, зображеної на рис. 1.
Электрохимия
112 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
водним розчином 12-молібдофос-
фатної гетерополікислоти порці-
ями по 0.2 мл. Величину сили гра-
ничного дифузійного струму фік-
сували через 30 с після додавання
чергової порції титранту. Ампе-
рометричне титрування закінчу-
вали після різкого збільшення си-
ли дифузійного струму. Об’єм тит-
ранту, який був використаний на
титрування, визначали графічно
по кривій амперометричного тит-
рування (рис. 3).
Аналогічним чином було про-
ведено амперометричне визначен-
ня продукту деструкції ПГМГ—ГМДА.
За результатами титрування було встановле-
но, що співвідношення реагуючих компонентів у
реакції взаємодїі між ПГМГ та МФК складає 3:1,
тобто одна елементарна мономерна ланка ПГМГ
взаємодіє з однією молекулою МФК та утворю-
ється малорозчинний іонний асоціат складу
(ПГМГ)3PMo12O40. Для реакції взаємодії ГМДА
з МФК співвідношення реагуючих компоненів
складає 3:2 та утворюється асоціат складу (ГМДА)3-
(PMo12O40)2. Подібні дослідження проводились і
для гетерополіаніонів інших кислот структури
Кегіна: PW12O40
3– , GaMo2W10O40
5–.
Важливою константою малорозчинних спо-
лук, яка характеризує їх розчинність і поведінку
в розчині, є добуток розчинності. Розроблена ме-
тодика амперометричного титрування органі-
чних катіонів полігексаметиленгуанідіну та гек-
саметилендіаміну за допомогою гетерополіані-
онів структури Кегіна дозволила визначити зна-
чення добутків розчинності отриманих асоціатів.
Результати визначення добутків розчинності для
асоціатів гуанідінових сполук із різними ГПА
наведені в таблиці, з якої видно, що величина до-
бутку розчинності отриманих сполук залежить
від співвідношення реагуючих компонентів та
природи ГПА в залежності від їхнього заряду та
природи металу-комплексоутворювача.
ВИСНОВКИ . Теоретичні дослідження елект-
роаналітичних процесів, які перебігають на по-
верхні мікроелектрода при амперометричному
титруванні органічних катіонів, методами якіс-
ної теорії диференційних рівнянь дозволили пе-
рейти від розрізнених емпіричних досліджень
різноманітних аналітичних об’єктів до створен-
ня проблемно-орієнтованих математичних мо-
делей для теоретичного дослідження динаміч-
ної поведінки аналітичного сигналу і цілеспря-
мовано планувати нові лабораторні досліджен-
ня на основі результатів обчислювального екс-
перименту.
РЕЗЮМЕ. С использованием методов математи-
ческого моделирования исследованы кинетика и меха-
низм основных электроаналитических процессов, кото-
рые протекают во время амперометрического опреде-
Рис. 3. Крива амперометричного титрування фос-
фату ПГМГ із МФК . рН 9.0; СМФК=1.0⋅10–2 моль/л;
mнав = 0.0792 г.
Результати визначення співвідношення реагуючих компонентів та
добутків розчинності отриманих асоціатів методом амперометричного
титрування (n=7, P=0.95)
Асоціат ОК:ГПА Добуток
розчинності
(ПГМГ)3(PMo12O40) (3.05 ± 0.01) : (1.00 ± 0.02) (1.25 ± 0.12)⋅10–25
(ПГМГ)3(PW12O40) (3.03 ± 0.02) : (1.00 ± 0.01) (2.34 ± 0.13)⋅10–26
ПГМГ)5(PMo2W10O40) (5.02 ± 0.02) : (1.01 ± 0.02) (5.42 ± 0.17)⋅10–33
(ГМДА)3(PMo12O40)2 (3.01 ± 0.01) : (2.01 ± 0.02) (1.74 ± 0.15)⋅10–27
(ГМДА)3(PW12O40)2 (3.01 ± 0.01) : (2.02 ± 0.01) (3.25 ± 0.12)⋅10–28
(ГМДА)5(GaMo2W10O40)2 (5.02 ± 0.02) : (2.02 ± 0.02) (2.35 ± 0.42)⋅10–35
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2 113
ления органических катионов различных солей поли-
гексаметиленгуанидина и продукта их деструкции —
гексаметилендиамина. Для теоретического анализа вре-
менного поведения аналитического сигнала в зависи-
мости от параметров электрохимической системы и
определения основных факторов влияния на аналити-
ческий эффект проведено обобщение кинетической мо-
дели электроаналитических процессов, которая рассмат-
ривалась в наших предыдущих работах [10. 11] , в слу-
чае n-промежуточных продуктов. На основе аналити-
ческих и численных исследований математической мо-
дели были спланированы лабораторные эксперименты
по определению оптимального времени фиксации пре-
дельного тока после добавления титранта (τопт) и разра-
ботана методика амперометрического определения со-
лей полигексаметиленгуанидина.
SUMMARY. With the use of methods of mathema-
tical design research of kinetics of mechanssm of basis
electro-analytical processes which flow during amperomet-
ric determination of organic cations of different salts of
polyhexamethylenguanidine and product of their destruc-
tion — hexamethylenediamine is conducted. For the theo-
retical analysis of temporal conduct of analytical signal
depending on the parameters of the electrochemical system
and determination of basic factors of influence on an
analytical effect generalization of kinetic model of electro-
analytical processes, which was examined in our previous
works, is conducted, in the case of n-intermediate produc-
ts. On the basis of analytical and numeral researches of
mathematical model laboratory experiments were plan-
ned on determination of optimum time of fixing of ma-
ximum current after addition of titrant (τopt) and the method
of amperometric determination of salts of polyhexamethylen-
guanidine is developed.
ЛIТЕРАТУРА
1. Бузланова М .М ., Каранди И.В., Китаева Д.Х . // За-
вод. лаборатория. Диагностика материалов. -2003.
-63, № 4. -С. 18—19.
2. Крейнгольд С.У., Шестаков К.А . // Дезинфекцион-
ное дело. -2004. -№ 1. -С. 31—33.
3. Крейнгольд С.У., Кочетов А .Н ., Шестаков К.А . //
Там же. -2003. -C. 30—32.
4. Гончарук В.В., Терлецкая А .В., Иевлева О.С. и др.
// Химия и технол. воды. -2006. -28, № 6. -С. 558—569.
5. Матюшина Г.П., Попков В.А ., Краснюк И.И . и др.
// Химико-фармацевт. журн. -2005. -№ 1. -С. 48—50.
6. Ткач В.І., Карандєєва Н .І., Циганок Л.П ., Вишнікін
А .Б. Використання гетерополіаніонів структури
Кеггіна в аналізі органічних сполук. -Дніпропет-
ровськ: УДХТУ, 2002.
7. Ткач В.І. Гетерополіаніони як аналітичні реагенти
на азотвміщуючі органічні речовини. -Дніпропет-
ровськ: ДДУ, 1995.
8. Куманьова М .О., Головей О.П., Малецький М .М ., Ткач
В.І. // Вопросы химии и хим. технологии. -2007.
-№ 4. -С. 19—21.
9. Болотин А .В. Дис. ... канд. хим. наук. -Днепропет-
ровск, 2008.
10. Болотін О.В., Толстенко Ю.В., Нечипорук В.В., Ткач
В.І. // Укр. хим. журн. -2010. -76, № 10. -С. 109—114.
11. Болотін О.В., Нечипорук В.В., Ткач В.І. // Тези доп.
другої міжнарод. наук.-практ. конф. “Комп’ютерне
моделювання в хімії та технологіях і сталий розви-
ток”. -Київ, 2010. -С. 10—11.
12. Кольцова Э.М ., Гордеев Л.С. Методы синергетики
в химии и химической технологии. -М .: Химия, 1999.
13. Быков В.И . Моделирование критических явлений
в химической кинетике. -М .: Наука, 1988.
14. Слинько М .Г., Зеленяк Т .И ., Акрамов Т .А . и др. //
Математическое моделирование . -1997. -9, № 12.
-С. 87—109.
ДВНЗ „Український державний хіміко-технологічний Надійшла 13.07.2011
університет”, Дніпропетровськ
Чернівецький національний університет ім. Ю.Федьковича
Электрохимия
114 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2012. Т. 78, № 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187656 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:41:29Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Нечипорук, В.В. Болотін, О.В. Куманьова, М.О. Ткач, В.І. 2023-01-16T20:27:17Z 2023-01-16T20:27:17Z 2012 Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну / В.В. Нечипорук, О.В. Болотін, М.О. Куманьова, В.І. Ткач // Украинский химический журнал. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 109-114. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187656 543.053 З використанням методів математичного моделювання досліджено кінетику та механізм основних електроаналітичних процесів, які протікають під час амперометричного визначення органічних катіонів різних солей полігексаметиленгуанідіну (ПГМГ) та продукту їхньої деструкції — гексаметилендіаміну. Для теоретичного аналізу часової поведінки аналітичного сигналу в залежності від параметрів електрохімічної системи та виявлення основних факторів впливу на аналітичний ефект проведено узагальнення кінетичної моделі електроаналітичних процесів, яка розглядалась в наших попередніх роботах [10, 11], на випадок наявності n-проміжних продуктів. Запропоновано математичну модель динаміки електроаналітичних процесів, яка грунтується на системі звичайних диференційних рівнянь з n-компонентами. На підставі аналітичних та чисельних досліджень математичної моделі сплановано лабораторні експерименти з визначення оптимального часу фіксації граничного струму після додавання титранту (τопт) та розроблено методику амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну. С использованием методов математического моделирования исследованы кинетика и механизм основных электроаналитических процессов, которые протекают во время амперометрического определения органических катионов различных солей полигексаметиленгуанидина и продукта их деструкции — гексаметилендиамина. Для теоретического анализа временного поведения аналитического сигнала в зависимости от параметров электрохимической системы и определения основных факторов влияния на аналитический эффект проведено обобщение кинетической модели электроаналитических процессов, которая рассматривалась в наших предыдущих работах [10. 11] , в случае n-промежуточных продуктов. На основе аналитических и численных исследований математической модели были спланированы лабораторные эксперименты по определению оптимального времени фиксации предельного тока после добавления титранта (τопт) и разработана методика амперометрического определения солей полигексаметиленгуанидина. With the use of methods of mathematical design research of kinetics of mechanssm of basis electro-analytical processes which flow during amperometric determination of organic cations of different salts of polyhexamethylenguanidine and product of their destruction — hexamethylenediamine is conducted. For the theoretical analysis of temporal conduct of analytical signal depending on the parameters of the electrochemical system and determination of basic factors of influence on an analytical effect generalization of kinetic model of electroanalytical processes, which was examined in our previous works, is conducted, in the case of n-intermediate products. On the basis of analytical and numeral researches of mathematical model laboratory experiments were planned on determination of optimum time of fixing of maximum current after addition of titrant (τopt) and the method of amperometric determination of salts of polyhexamethylenguanidine is developed. uk Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Электрохимия Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну Методы математического моделирования и оптимизация условий амперометрического определения солей полигексаметиленгуанидина Methods of mathematical design and optimization of terms of amperometric determination of salts of polyhexamethilenguanidine in industrial products Article published earlier |
| spellingShingle | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну Нечипорук, В.В. Болотін, О.В. Куманьова, М.О. Ткач, В.І. Электрохимия |
| title | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну |
| title_alt | Методы математического моделирования и оптимизация условий амперометрического определения солей полигексаметиленгуанидина Methods of mathematical design and optimization of terms of amperometric determination of salts of polyhexamethilenguanidine in industrial products |
| title_full | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну |
| title_fullStr | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну |
| title_full_unstemmed | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну |
| title_short | Методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну |
| title_sort | методи математичного моделювання та оптимізація умов амперометричного визначення солей полігексаметиленгуанідіну |
| topic | Электрохимия |
| topic_facet | Электрохимия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187656 |
| work_keys_str_mv | AT nečiporukvv metodimatematičnogomodelûvannâtaoptimízacíâumovamperometričnogoviznačennâsoleipolígeksametilenguanídínu AT bolotínov metodimatematičnogomodelûvannâtaoptimízacíâumovamperometričnogoviznačennâsoleipolígeksametilenguanídínu AT kumanʹovamo metodimatematičnogomodelûvannâtaoptimízacíâumovamperometričnogoviznačennâsoleipolígeksametilenguanídínu AT tkačví metodimatematičnogomodelûvannâtaoptimízacíâumovamperometričnogoviznačennâsoleipolígeksametilenguanídínu AT nečiporukvv metodymatematičeskogomodelirovaniâioptimizaciâusloviiamperometričeskogoopredeleniâsoleipoligeksametilenguanidina AT bolotínov metodymatematičeskogomodelirovaniâioptimizaciâusloviiamperometričeskogoopredeleniâsoleipoligeksametilenguanidina AT kumanʹovamo metodymatematičeskogomodelirovaniâioptimizaciâusloviiamperometričeskogoopredeleniâsoleipoligeksametilenguanidina AT tkačví metodymatematičeskogomodelirovaniâioptimizaciâusloviiamperometričeskogoopredeleniâsoleipoligeksametilenguanidina AT nečiporukvv methodsofmathematicaldesignandoptimizationoftermsofamperometricdeterminationofsaltsofpolyhexamethilenguanidineinindustrialproducts AT bolotínov methodsofmathematicaldesignandoptimizationoftermsofamperometricdeterminationofsaltsofpolyhexamethilenguanidineinindustrialproducts AT kumanʹovamo methodsofmathematicaldesignandoptimizationoftermsofamperometricdeterminationofsaltsofpolyhexamethilenguanidineinindustrialproducts AT tkačví methodsofmathematicaldesignandoptimizationoftermsofamperometricdeterminationofsaltsofpolyhexamethilenguanidineinindustrialproducts |