Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия
Показана принципиальная возможность использования функции полного цветового различия (ΔЕ) для изучения кислотно-основных равновесий и определения констант ионизации в растворах красителей наряду с известными цветометрическими функциями. При этом упрощается и сокращаетсяматематический аппарат по сра...
Gespeichert in:
| Datum: | 2013 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2013
|
| Schriftenreihe: | Украинский химический журнал |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187834 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия / А.Н. Чеботарeв, Д.В. Снигур, И.С. Ефимова, Е.В. Бевзюк // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 1. — С. 18-21. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187834 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1878342025-02-23T18:56:41Z Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия Дослідження протолітичних рівноваг у розчинах барвників з використанням функції повного колірного розрізнення The CIE color differences use for protolytic equilibria stady in dyes solutions Чеботарeв, А.Н. Снигур, Д.В. Ефимова, И.С. Бевзюк, Е.В. Неорганическая и физическая химия Показана принципиальная возможность использования функции полного цветового различия (ΔЕ) для изучения кислотно-основных равновесий и определения констант ионизации в растворах красителей наряду с известными цветометрическими функциями. При этом упрощается и сокращаетсяматематический аппарат по сравнению с существующими подходами метода химической цветометрии и классических физико-химических методов. Показано принципову можливість використання функції повного колірного розрізнення (ΔE) для вивчення кислотно-основних рівноваг і визначення констант іонізації в розчинах барвників поряд з відомими кольорометричними функціями. При цьому спрощується математичний апарат у порівнянні з існуючими підходами методу хімічної кольорометрії і класичних фізико-хімічних методів. The principal possibility of using CIE color differences (ΔE) for study of acid-base equilibrium and ionization constants determination in dyes solutions along with known colorimetric functions was shown. The CIE color differences allows to simplify and reduce the mathematical apparatus instead of the existing approaches of chemical chromaticity method and classical physico-chemical methods. 2013 Article Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия / А.Н. Чеботарeв, Д.В. Снигур, И.С. Ефимова, Е.В. Бевзюк // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 1. — С. 18-21. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187834 543.4:535.6 ru Украинский химический журнал application/pdf Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Чеботарeв, А.Н. Снигур, Д.В. Ефимова, И.С. Бевзюк, Е.В. Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия Украинский химический журнал |
| description |
Показана принципиальная возможность использования функции полного цветового различия (ΔЕ) для изучения кислотно-основных равновесий и определения констант ионизации в растворах красителей наряду с известными цветометрическими функциями. При этом упрощается и сокращаетсяматематический аппарат по сравнению с существующими подходами метода химической цветометрии и классических физико-химических методов. |
| format |
Article |
| author |
Чеботарeв, А.Н. Снигур, Д.В. Ефимова, И.С. Бевзюк, Е.В. |
| author_facet |
Чеботарeв, А.Н. Снигур, Д.В. Ефимова, И.С. Бевзюк, Е.В. |
| author_sort |
Чеботарeв, А.Н. |
| title |
Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия |
| title_short |
Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия |
| title_full |
Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия |
| title_fullStr |
Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия |
| title_full_unstemmed |
Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия |
| title_sort |
исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2013 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187834 |
| citation_txt |
Исследование протолитических равновесий в растворах красителей с использованием функции полного цветового различия / А.Н. Чеботарeв, Д.В. Снигур, И.С. Ефимова, Е.В. Бевзюк // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 1. — С. 18-21. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT čebotarevan issledovanieprotolitičeskihravnovesijvrastvorahkrasitelejsispolʹzovaniemfunkciipolnogocvetovogorazličiâ AT snigurdv issledovanieprotolitičeskihravnovesijvrastvorahkrasitelejsispolʹzovaniemfunkciipolnogocvetovogorazličiâ AT efimovais issledovanieprotolitičeskihravnovesijvrastvorahkrasitelejsispolʹzovaniemfunkciipolnogocvetovogorazličiâ AT bevzûkev issledovanieprotolitičeskihravnovesijvrastvorahkrasitelejsispolʹzovaniemfunkciipolnogocvetovogorazličiâ AT čebotarevan doslídžennâprotolítičnihrívnovagurozčinahbarvnikívzvikoristannâmfunkcíípovnogokolírnogorozríznennâ AT snigurdv doslídžennâprotolítičnihrívnovagurozčinahbarvnikívzvikoristannâmfunkcíípovnogokolírnogorozríznennâ AT efimovais doslídžennâprotolítičnihrívnovagurozčinahbarvnikívzvikoristannâmfunkcíípovnogokolírnogorozríznennâ AT bevzûkev doslídžennâprotolítičnihrívnovagurozčinahbarvnikívzvikoristannâmfunkcíípovnogokolírnogorozríznennâ AT čebotarevan theciecolordifferencesuseforprotolyticequilibriastadyindyessolutions AT snigurdv theciecolordifferencesuseforprotolyticequilibriastadyindyessolutions AT efimovais theciecolordifferencesuseforprotolyticequilibriastadyindyessolutions AT bevzûkev theciecolordifferencesuseforprotolyticequilibriastadyindyessolutions |
| first_indexed |
2025-11-24T13:00:39Z |
| last_indexed |
2025-11-24T13:00:39Z |
| _version_ |
1849676780771737600 |
| fulltext |
УДК: 543.4:535.6
А.Н.Чеботарeв, Д.В.Снигур, И.С.Ефимова, Е.В.Бевзюк
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТОЛИТИЧЕСКИХ РАВНОВЕСИЙ В РАСТВОРАХ КРАСИТЕЛЕЙ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФУНКЦИИ ПОЛНОГО ЦВЕТОВОГО РАЗЛИЧИЯ
Показана принципиальная возможность использования функции полного цветового различия (∆Е)
для изучения кислотно-основных равновесий и определения констант ионизации в растворах краси-
телей наряду с известными цветометрическими функциями. При этом упрощается и сокращается
математический аппарат по сравнению с существующими подходами метода химической цветомет-
рии и классических физико-химических методов.
ВВЕДЕНИЕ. Цветометрия — научное на-
правление о способах измерения цвета и его ко-
личественном выражении. Метод химической
цветометрии (МХЦ), заключающийся в расче-
те цветовых характеристик анализируемого объе-
кта на основе имеющихся спектрофотометри-
ческих данных, позволяет не только различить
спектрально близкие вещества, но и получить
дополнительные сведения о них [1, 2]. Среди
основных цветометрических характеристик (ЦХ),
таких как координаты цвета, показатели бе-
лизны и желтизны, для исследования кислот-
но-основных равновесий в растворах, исполь-
зуется характеристика насыщенности, именно
ее производная — удельное цветовое различие
[1]. Одной из ЦХ является полное цветовое раз-
личие (∆Е), то есть различие между двумя цве-
тами, которое рассчитывается различными спо-
собами на основе математической
разности двух цветов на базе равно-
контрастных систем [3]. Функция ∆Е
широко применяeтся в пищевой и
текстильной промышленности [1, 4],
медицине и стоматологии [5—7]; в
практике химического анализа ∆Е
используется при построении тест-
шкал для визуально-цветометриче-
ского определения различных ком-
понентов [8]. Однако сведения о воз-
можности применения цветовых раз-
личий для исследования протоли-
тических равновесий с участием ио-
ногенных группировок и функцио-
нально-аналитических групп, необ-
ходимые для описания процессов
взаимодействия реагентов с компo-
нентами различных химических систем, как не-
органической, так и органической природы, от-
сутствуют. Как правило, для решения этой за-
дачи прибегают к классическим физико-хими-
ческим и физическим методам.
В настоящей работе показана и обсуждена
возможность применения различных подходов
к расчету ∆Е при изучении протолитических рав-
новесий в растворах красителей на примере три-
фенилметанового красителя ксиленолового оран-
жевого (КО), который характеризуется большим
количеством кислотно-основных равновесий с
достоверно определенными константами иони-
зации (рК) различными физико-химическими и
физическими методами (табл. 1).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВА -
НИЙ. При изучении кислотно-основных равно-
весий в водном растворе КО с концентрацией
Неорганическая и физическая химия
© А.Н .Чеботарeв, Д .В.Снигур, И .С.Ефимова, Е.В.Бевзюк , 2013
Т а б л и ц а 1
Константы ионизации ксиленолового оранжевого
№ Группа
Метод
Электро-
форез [9]
Потенциомет-
рия [10]
СФМ
[11, 12]
ПМР
[13]
МХЦ
[14]
1 –SO3H — — — –1.74 — — –1.73
2 = OH+ — — — –1.09 — — –1.10
3 –СООН — — — 0.76 — — 0.70
4 –СООН 1.25 2.06 2.00 — — 1.13 1.12
5 –СООН 2.15 2.16 2.74 — 2.60 2.53 2.53
6 –СООН 3.20 3.56 4.49 — 3.70 3.15 3.05
7 –OH 6.10 7.34 7.50 6.46 6.40 6.28 6.31
8 = NH+ 10.0 9.68 10.30 10.46 8.40 8.70 10.45
9 ≡NH+ — 12.61 12.00 12.28 12.20 10.5 12.38
18 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 1
1⋅10–3 моль/л регистрировали спектры погло-
щения на спектрофотометре СФ-56 (ОКБ “ЛО-
МО-Спектр”, Санкт-Петербург, РФ) в кюветах
с толщиной поглощающего слоя 1 см в интерва-
ле длин волн 380—780 нм. Для определения рК
в ряд мерных колб вносили по 5 мл стандартно-
го раствора КО, в каждой создавали соответ-
ствующее значение кислотности среды в диапа-
зоне от 18 М (по сульфатной кислоте) до рН 14
через единицу значений кислотности. При нечет-
ком разделении максимумов и для большей диф-
ференциации значений рК дискретность измене-
ния рН уменьшали до 0.25 ед. кислотности. В ра-
боте использовали реактивы квалификации не
ниже ч.д.а., необходимую кислотность создава-
ли растворами сульфатной кислоты и гидрокси-
да натрия, рН контролировали с помощью стек-
лянного электрода ЭСЛ-63-07 в паре с хлорсере-
бряным электродом сравнения ЭВЛ-1М3 на ио-
номере И-130, откалиброванном по стандарт-
ным буферным растворам. Использовали следу-
ющие ЦХ: X,Y,Z — координаты цвета в системе
CIEXYZ; L,A,B — в системе CIELAB; L,u,v — в
CIELuv; полные цветовые различия ∆Еuv, ∆Е76
— соответственно цветовые различия модели
CIELuv и CIELАВ [1—3]. Необходимые ЦХ ис-
следуемых растворов получали исходя из коор-
динат цвета X, Y, Z, рассчитанных на основа-
нии зарегистрированных спектров поглощения
с помощью базового программного обеспечения
спектрофотометра. Полученные значения преоб-
разовывали в координаты L, A, B равноконтра-
стной системы CIELAB, а последние — в коор-
динаты L, u, v модели CIELuv, исходя из кото-
рых определяли цветовые различия по следу-
ющим формулам:
∆Euv = √ (∆L )2 + (∆u)2 + (∆v)2 , (1)
где ∆L=L1–L2, ∆u=u1–u2, ∆v=v1–v2 ;
∆E76 = √ (∆L)2 + (∆A )2 + (∆B)2 , (2)
где ∆L=L1–L2, ∆A=A1–A2, ∆B=B1–B2 .
Расчеты и обработку результатов проводи-
ли на созданной нами программе “Цветометри-
ческий калькулятор”, написанной на языке С# .
Приведенные в табл. 1 рК, принятые нами за
“реперные”, сравнивались со значениями рК КО,
рассчитанными с использованием функции ∆Е.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ . На основа-
нии проведенных цветометрических исследова-
ний и соответствующих расчетов построены кри-
вые зависимости ∆Е растворов КО от кислотно-
сти среды. Один из существенных минусов цве-
тового пространства CIEXYZ — его неравно-
мерность, что не дает возможности вычисления
цветовых различий. Поэтому были разработа-
ны повторяемые системы стандартов цветопе-
редачи, а именно — универсальные модели, в
рамках которых можно было бы устанавливать
соответствие цветов, такиx как цветовые прост-
ранства CIELuv и CIELAB, позволяющее опре-
делять ∆Е [3]. Используя массив спектрофото-
метрических данных и соответствующих расче-
тов, мы построили кривые зависмостей ∆Е от
величины кислотности среды (рисунок).
Модель CIELuv не нашла широкого при-
менения в связи с неудобством при пересчете ко-
Зависимость величины ∆Е ксиленолового оранжевого
от кислотности среды в моделях CIELuv (а) и CIELAB (б).
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 1 19
ординат цвета, однако полученные значения ∆Е
и вид зависмости от кислотности среды (рисунок,
а) позволяют говорить о существовании в рас-
творе десяти кислотно-основных форм КО, рав-
новесия между которыми характеризуются 9
константами равновесия, что согласуется с из-
вестными литературными данными, приведен-
ными в табл. 1. Более адаптированным к цвето-
вым расчетам является созданное в 1976 году
пространство CІELAB, которое изначально раз-
рабатывалось как объективный метод описания
цвета с использованием источника света, цвето-
вого образца и наблюдателя. Это теоретическое про-
странство может быть концептуализировано как
трехмерный цилиндр с осью, идущей сквозь центр
сверху вниз. Тем не менее CIELAB использует
квадратную плоскость, чтобы показать, как кра-
сно-зеленая и желто-синяя оси проходят сквозь
цилиндр [3]. Вид зависимости ∆Е76=f(–lgCH+) в
системе CIELAB (рисунок, б) аналогичен для
системы CIELuv (рисунок, а), однако следует от-
метить большую дифференциацию пиков в срав-
нении с моделью CIELuv. Как видно из рисунка,
кривые имеют по 9 максимумов, нахождением
абсцисс которых определяют соответствующие
значения –lgCH+, численно равные рК (табл. 2).
Следует отметить, что значения рК, полученные
с использованием моделей CIELuv и CIELAB,
соответственно равны между собой.
Приведенные в табл. 2 рК* являются общи-
ми (едиными) для моделей CIELuv и CIELAB,
что свидетельствует об адекватности данных мо-
делей несмотря на некоторые различия в мето-
дологии расчетов функций ∆Е в одном и дру-
гом случае. Как следует из сравнительного ана-
лиза данных табл. 1 и 2, полученные с использо-
ванием функций ∆Е результаты коррелируют
между собой, что свидетельствует о принципиаль-
ной возможности использования функций ∆Е для
определения рК в растворах. В целом необходи-
мо отметить, что проблема создания однородно-
го цветометрического пространства до настояще-
го времени не решена, а существующие частные
решения позволят единообразно толковать явле-
ния, связанные с цветовосприятием и цветовыми
расчетами. При этом система СIELAB сохраня-
ет свое значение как способ наглядного выраже-
ния природы и величины цветовых различий, то
есть как система спецификации цвета, а разра-
ботанные в последнее десятилетие формулы цве-
тового различия позволяют оценивать полное цве-
товое различие образцов с большей точностью.
Таким образом, нами показана возмож-
ность использования цветометрической функ-
ции ∆Е при изучении и количественном описании
кислотно-основных процессов в водных раство-
рах красителей, а применение еe позволяет упро-
стить математический аппарат и легко автомати-
зировать расчеты по сравнению с существующи-
ми подходами метода химической цветометрии
и классическими физико-химическими методами.
РЕЗЮМЕ. Показано принципову можливість ви-
користання функції повного колірного розрізнення
(∆E) для вивчення кислотно-основних рівноваг і ви-
значення констант іонізації в розчинах барвників по-
ряд з відомими кольорометричними функціями. При
цьому спрощується математичний апарат у порів-
нянні з існуючими підходами методу хімічної кольо-
рометрії і класичних фізико-хімічних методів.
SUMMURY. The principal possibility of using CIE
color differences (∆E) for study of acid-base equilibrium
and ionization constants determination in dyes solutions
along with known colorimetric functions was shown.
The CIE color differences allows to simplify and reduce
the mathematical apparatus instead of the existing
approaches of chemical chromaticity method and classi-
cal physico-chemical methods.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванов В.М ., Кузнецова О.В. // Успехи химии. -2001.
-70, № 5. -С. 411—428.
Неорганическая и физическая химия
Т а б л и ц а 2
Константы ионизации ксиленолового оранжевого,
установленные с использованием функций полного
цветового различия ∆Еuv и ∆Е76 (n=3, P=0.95)
№ Группа рК*
1 –SO3H –1.75 ± 0.15
2 = OH+ –1.10 ± 0.25
3 –СООН 0.75 ± 0.05
4 –СООН 1.25 ± 0.05
5 –СООН 2.50 ± 0.05
6 –СООН 3.00 ± 0.13
7 –OH 6.50 ± 0.03
8 ≡NH+ 10.50 ± 0.03
9 ≡NH+ 12.50 ± 0.02
20 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 1
2. Prasad K., Raheem S., V ijayaleksmi P., Sastri С. //
Talanta. -1996. -43. -P. 1187—1206.
3. Домасев М ., Гнатюк С. Цвет, управление цветом,
цветовые расчеты и измерения. -СПб.: Питер, 2009.
4. Y uerong L iang, Jianliang Lu, L ingyun Z hang et al .
// Food Chemistry. -2003. -80, № 2. -P. 283—290.
5. Shigemi Ishikawa-Nagai, Aki Y oshida,M aiko Skai et
al. // J. Dentistry. -2009. -37, № 1. -P. 57—63.
6. Razvan Ghinea, M aria M . Perez , Luis J. Herrera
et al. // J. Dentistry. -2010. -38, № 2. -P. 57—64.
7. Bong-Joon Kim, Y ong-Keun Lee // Dental Materials.
-2009. -25, № 9. -P. 1148—1154.
8. Золотов Ю.А ., Иванов В.М ., Амелин В.Г. Химичес-
кие тест-методы анализа. -M.: Едиториал УРСС, 2002.
9. M ori I., Shinogi M ., Falk E., Kiso Y . // Talanta.
-1972. -19. -P. 299—306.
10. Ghjlivand M .B., Bamdad F., Chasemi J. // Ibid. -1998.
-46. -Р. 875—894.
11. Hulanicki A ., Glab S., Ackerman G. // Pure & appl.
chem. -1983. -55, № 7. -P. 1137—1230.
12. Rechak B., Korbl J. // Coll. Czech. Chem. Comm.
-1960. -25. -P. 797—810.
13. Костроміна Н .А ., Крашневська Л.М ., Кирилов А .І.
// Укр. хим. журн. -1977. -43, № 2. -С. 454—459.
14. Чеботарьов О.М ., Єфімова І.С., Борисюк Н .А .,
Снігур Д.В. // Методы и объекты химического ана-
лиза. -2011. -6, № 4. -С. 207—213.
Одесский национальный университет Поступила 16.10.2012
им. И .И .Мечникова
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 1 21
|