Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт
This paper summarizes the cycle of authors’ studies devoted to polyamic acid-based Langmuir–Blodgett (LBF) functionalized by organic dyes. Previously reported results are supplemented with new experimental data. The monolayers of the polyamic acid under study, poly(4, 4'-diphenyl oxide)-2-carbo...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/533 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543917621641216 |
|---|---|
| author | Mchedlov-Petrossyan, N. O. Bezkrovnaya, O. N. Vodolazkaya, N. A. |
| author_facet | Mchedlov-Petrossyan, N. O. Bezkrovnaya, O. N. Vodolazkaya, N. A. |
| author_sort | Mchedlov-Petrossyan, N. O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:02:41Z |
| description | This paper summarizes the cycle of authors’ studies devoted to polyamic acid-based Langmuir–Blodgett (LBF) functionalized by organic dyes. Previously reported results are supplemented with new experimental data. The monolayers of the polyamic acid under study, poly(4, 4'-diphenyl oxide)-2-carboxyisophthalamide, on water surface, which contains 110–5 М Pb2+, at pH 5.8–6.0 the limiting area per repeating unit is Sm = (0.52±0.02) nm2. The character of the compressing isotherms depends on the pH of the subphase because of the presence of the carboxylic group in the polymer unit. The monolayers and corresponding LBF obtained by the Schaefer method on solid support were modified via n-octadecyl alcohol, N-n-octadecylpyridinium bromide, and acid-base indicators and luminophores. For this purpose, n-decyl esters of fluorescein and eosin, rose Bengal B, n-heptadecyl ester of rhodamine B, N,N'-di-n-octadecylrhodamine, bromothymol blue, quinaldine red, and duplex quinaldine red are used. As a rule, the LBF contained 30–60 monolayers and 2 to 23 molar percent of dyes. The character of the emission and absorption spectra of rhodamine and hydroxyxanthene compounds in the mixed LBF as well as in multilayers of N-n-octadecylpyridinium bromide and stearic acid indicates the weakening of the dye dimerization and further aggregation of these dyes by the matrix.The procedure of determination of the apparent ionization constants of the dyes, pKaapp, consisted in immersing of the LBF during 1–5 min into the aqueous solutions with different pH, air drying during several min, and measuring the absorption spectra. Experiments are performed as a rule at ionic strength of the subphase 0.05 М maintained by NaCl additives and 20 °С.Analysis of thus obtained pKaapp (? – lgKaapp) values allows concluding that they are in outline close to the corresponding values obtained in micellar solutions of surfactants. These pKaapp values may be divided into three groups. In the LBF consisting of entire N-n-octadecylpyridinium bromide, without polyamic acid, the pKaapp values are generally close to those obtained for the same indicators in micelles of cationic surfactants and in droplets of cationic N-cetylpyridinium chloride-based microemulsions. An expressed differentiating action of this kind of BLF pseudophase is observed. The value of the electrostatic potential in the indicator locus is estimated as + 107 mV. The second group is represented by the pKaapp values of indicators in polyamic acid-based LBF modified either by N-n-octadecylpyridinium bromide or n-octadecyl alcohol in the acidic region of pH. Under these conditions, the COOH groups of the polyamic acid are non-ionized, and the pKaapp values are also close to those in cationic surfactant micelles. Finally, the third group of pKaapp values corresponds to the pH region of 4–10. Here, the ionization of carboxylic groups of polyamic acid takes place. As a result, the transition range of indicators is anomalously expanded. It is these indicator equilibria that can be used in pH-sensor devices. The obtained results are compared with those reported by other authors. In addition, the peculiarity of dissociation of four-charged and triple-charged cations of the duplex quinaldine red is considered and compared with the dissociation of double-charged quinaldine red. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:52Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-533 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:07Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5332022-06-29T10:02:41Z Polymeric Langmuir–Blodgett films functionalized by pH-sensitive dyes Функционализированные pH-чувствительными красителями полимерные пленки Ленгмюра–Блоджетт Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт Mchedlov-Petrossyan, N. O. Bezkrovnaya, O. N. Vodolazkaya, N. A. polyamic acid Langmuir–Blodgett films organic dyes fluorescence pH-sensitive indicator films apparent ionization constants electrostatic potential поліамідокислота плівки Ленгмюра–Блоджетт органічні барвники флуоресценція pH-чутливі індикаторні плівки уявні константи іонізації електростатичний потенціал полиамидокислота плёнки Ленгмюра–Блоджетт органические красители флуоресценция pH-чувствительные индикаторные плёнки кажущиеся константы ионизации электростатический потенциал This paper summarizes the cycle of authors’ studies devoted to polyamic acid-based Langmuir–Blodgett (LBF) functionalized by organic dyes. Previously reported results are supplemented with new experimental data. The monolayers of the polyamic acid under study, poly(4, 4'-diphenyl oxide)-2-carboxyisophthalamide, on water surface, which contains 110–5 М Pb2+, at pH 5.8–6.0 the limiting area per repeating unit is Sm = (0.52±0.02) nm2. The character of the compressing isotherms depends on the pH of the subphase because of the presence of the carboxylic group in the polymer unit. The monolayers and corresponding LBF obtained by the Schaefer method on solid support were modified via n-octadecyl alcohol, N-n-octadecylpyridinium bromide, and acid-base indicators and luminophores. For this purpose, n-decyl esters of fluorescein and eosin, rose Bengal B, n-heptadecyl ester of rhodamine B, N,N'-di-n-octadecylrhodamine, bromothymol blue, quinaldine red, and duplex quinaldine red are used. As a rule, the LBF contained 30–60 monolayers and 2 to 23 molar percent of dyes. The character of the emission and absorption spectra of rhodamine and hydroxyxanthene compounds in the mixed LBF as well as in multilayers of N-n-octadecylpyridinium bromide and stearic acid indicates the weakening of the dye dimerization and further aggregation of these dyes by the matrix.The procedure of determination of the apparent ionization constants of the dyes, pKaapp, consisted in immersing of the LBF during 1–5 min into the aqueous solutions with different pH, air drying during several min, and measuring the absorption spectra. Experiments are performed as a rule at ionic strength of the subphase 0.05 М maintained by NaCl additives and 20 °С.Analysis of thus obtained pKaapp (? – lgKaapp) values allows concluding that they are in outline close to the corresponding values obtained in micellar solutions of surfactants. These pKaapp values may be divided into three groups. In the LBF consisting of entire N-n-octadecylpyridinium bromide, without polyamic acid, the pKaapp values are generally close to those obtained for the same indicators in micelles of cationic surfactants and in droplets of cationic N-cetylpyridinium chloride-based microemulsions. An expressed differentiating action of this kind of BLF pseudophase is observed. The value of the electrostatic potential in the indicator locus is estimated as + 107 mV. The second group is represented by the pKaapp values of indicators in polyamic acid-based LBF modified either by N-n-octadecylpyridinium bromide or n-octadecyl alcohol in the acidic region of pH. Under these conditions, the COOH groups of the polyamic acid are non-ionized, and the pKaapp values are also close to those in cationic surfactant micelles. Finally, the third group of pKaapp values corresponds to the pH region of 4–10. Here, the ionization of carboxylic groups of polyamic acid takes place. As a result, the transition range of indicators is anomalously expanded. It is these indicator equilibria that can be used in pH-sensor devices. The obtained results are compared with those reported by other authors. In addition, the peculiarity of dissociation of four-charged and triple-charged cations of the duplex quinaldine red is considered and compared with the dissociation of double-charged quinaldine red. В данной статье обобщен цикл работ авторов, посвящённых плёнкам Ленгмюра–Блоджетт (ПЛБ) на основе полиамидокислоты, поли(4,4'-дифенилоксид)-2-карбоксиизофталамида (ПАК), функционализи-рованных органическими красителями. Данные, опубликованные ранее, дополнены результатами новых экспериментов. Монослои полиамидокислоты формируются на поверхности воды, содержащей 110–5 М ионов Pb2+; при pH 5.8–6.0 молекулярная площадка в расчёте на повторяющееся звено Sm = (0.52±0.02) нм2. Характер кривых сжатия зависит от pH субфазы из-за наличия карбоксильной группы в звене полимера. Монослои, а соответственно и ПЛБ, полученные из них методом Шефера на твёрдой подложке, модифицировались н-октадециловым спиртом и бромидом N-н-октадецилпиридиния, а также кислотно-основными индикаторами и люминофорами. Для этого использовались н-дециловые эфиры флуоресцеина и эозина, бенгальский розовый Б, н-гептадециловый эфир родамина Б, N,N'-ди-н-октадецилродамин, бромтимоловый синий, хинальдиновый красный и сдвоенный хинальдиновый красный. ПЛБ состояли, как правило, из 30–60 монослоёв и содержали от 2 до 23 мольных процентов красителей. Характер спектров флуоресценции и поглощения родаминовых и гидроксиксантеновых соединений в смешанных ПЛБ, а также в мультислоях бромида N-н-октадецилпиридиния и стеариновой кислоты указывает на то, что матрица ослабляет димеризацию и дальнейшую агрегацию этих красителей.Методика определения кажущихся констант ионизации, Kaapp, красителей заключалась в погружении ПЛБ в течение 1–5 минут в водные растворы с разными значениями pH, высушивании на воздухе в течение нескольких минут и последующем измерении спектров поглощения. Эксперименты велись, как правило, при ионной силе 0.05 М, поддерживаемой добавками NaCl, и температуре 20 °С.Анализ полученных таким образом значений pKaapp (? – lgKaapp) позволяет заключить, что они в целом близки к соответствующим значениям, найденным в мицеллярных растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ). Эти значения можно разделить на три группы. В ПЛБ, состоящих только из бромида N-н-октадецилпиридиния и не содержащих ПАК, значения pKaapp близки к значениям этих же индикаторов в мицеллах катионных ПАВ и в каплях микроэмульсии на основе хлорида N-цетилпиридиния; наблюдается сильное дифференцирующее действие псевдофазы матрицы. Значение электростатического потенциала в области локализации индикатора в этих ПЛБ оценено равным + 107 мВ. Вторую группу составляют значения pKaapp индикаторов в ПЛБ на основе ПАК, модифицированных как н-октадециловым спиртом, так и бромидом N-н-октадецилпиридиния, и относящиеся к кислой области pH. В этих условиях карбоксильные группы ПАК не ионизированы, и значения pKaapp близки к полученным в ПЛБ катионного ПАВ. Наконец, третья группа значений pKaapp отвечает области pH 4–10. Здесь происходит ионизация карбоксильных групп ПАК, и интервал перехода окраски индикаторов аномально растянут. Именно такие индикаторные равновесия перспективны с точки зрения их использования в pH-сенсорных устройствах. Полученные данные сопоставлены с результатами других авторов. Кроме того, интерпретированы особенности диссоциации четырёх- и трёхзарядных катионов красителя сдвоенного хинальдинового красного и отличие её от диссоциации двухзарядного катиона хинальдинового красного. В цій статті узагальнено цикл робіт авторів, присвячених плівкам Ленгмюра–Блоджетт (ПЛБ) на основі поліамідокислоти, полі(4,4'-дифенілоксид)дифенілоксид)-2-карбоксиізофталаміду (ПАК), функціоналізовані органічними барвниками. Дані, опубліковані раніше, доповнені результатами нових експериментів. Моношари поліамідокислоти формуються на поверхні води, яка містить 110–5 М іонів Pb2+; при pH 5.8–6.0 молекулярна гранична площина в розрахунку на одну ланку становить Sm = (0.52±0.02)нм2. Характер кривих стискання залежить від pH субфази завдяки наявності карбоксильної групи в ланці полімера. Моношари, а відповідно і ПЛБ, які одержані методом Шефера, на твердій поверхні, модифікувалися н-октадециловим спиртом та бромідом N-н-октадецилпіридинія, а також кислотно-основними індикаторами і люмінофорами. Для цього використовувалися н-децилові естери флуоресцеїну та еозину, бенгальський рожевий Б, н-гептадециловий естер родаміну Б, N,N'-ди-н-октадецилродамін, бромтимоловий синій, хінальдиновий червоний і подвійний хінальдиновий червоний. ПЛБ містили, як правило, 30–60 моношарів і від 2 до 23 мольних відсотків барвників. Характер спектрів флуоресценції та поглинання родамінових і гідроксиксантенових сполук в змішаних ПЛБ, а також у мультишарах броміду N-н-октадецилпіридинію та стеаринової кислоти вказує на ослаблення димерізації та подальшої агрегації цих барвників.Методика визначення уявних констант іонізації, pKaapp, барвників полягає в зануренні ПЛБ протягом 1–5 хв у водні розчини з різними значеннями pH, осушуванні на повітрі з наступним вимірюванням спектрів поглинання. Експерименти проводилися, як правило, при іонній силі 0.05 М, яка підтримувалася додаванням NaCl, і температурі 20 °С.Аналіз одержаних таким чином значень pKaapp (? – lgKaapp) дозволяє стверджувати, що вони в цілому близькі до відповідних значень, визначених у міцелярних розчинах поверхнево-активних речовин (ПАР). Ці значення можна поділити на три групи. У ПЛБ, які містять лише бромід N-н-октадецилпіридинію і не містять ПАК, значення pKaapp близькі до значень цих індикаторів у міцелах катіонних ПАР і у краплях мікроемульсії на основі хлориду N-цетилпіридинія; також спостерігається сильна диференціюючи дія псевдофази матриці. Значення електростатичного потенціалу в області локалізації індикатора в цих ПЛБ оцінено як + 107 мВ. Другу групу складають значення pKaapp індикаторів в ПЛБ на основі ПАК, модифікованих як н-октадециловим спиртом, так і бромідом N-н-октадецилпіридинію, які належать до кислого діапазону pH. В цих умовах групи COOH ПАК не іонізовані, і значення уявних констант наближені до тих, що одержані в ПЛБ катіонної ПАР. Нарешті, третя група значень pKaapp відповідає області pH 4–10. Тут має місце іонізація карбоксильних груп ПАК, В цій області карбоксильні групи ПАК іонізуються, інтервал переходу забарвлення індикаторів аномально розтягнутий. Саме такі індикаторні рівноваги перспективні з точки зору використання їх у pH-сенсорних приладах. Одержані дані порівняно з результатами інших авторів. Крім цього, інтерпретовано особливості дисоціації чотири- та тризарядних катіонів подвійного хінальдинового черовного та її відміну від дисоціації двозарядного катіону хінальдинового черовоного. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2020-02-24 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/533 10.15407/hftp11.01.072 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 11 No. 1 (2020): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 72-99 Химия, физика и технология поверхности; Том 11 № 1 (2020): Химия, физика и технология поверхности; 72-99 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 11 № 1 (2020): Хімія, фізика та технологія поверхні; 72-99 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp11.01 ru https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/533/536 Copyright (c) 2020 N. O. Mchedlov-Petrossyan, O. N. Bezkrovnaya, N. A. Vodolazkaya |
| spellingShingle | поліамідокислота плівки Ленгмюра–Блоджетт органічні барвники флуоресценція pH-чутливі індикаторні плівки уявні константи іонізації електростатичний потенціал Mchedlov-Petrossyan, N. O. Bezkrovnaya, O. N. Vodolazkaya, N. A. Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт |
| title | Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт |
| title_alt | Polymeric Langmuir–Blodgett films functionalized by pH-sensitive dyes Функционализированные pH-чувствительными красителями полимерные пленки Ленгмюра–Блоджетт |
| title_full | Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт |
| title_fullStr | Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт |
| title_full_unstemmed | Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт |
| title_short | Функціоналізовані pH-чутливими барвниками полімерні плівки Ленгмюра–Блоджетт |
| title_sort | функціоналізовані ph-чутливими барвниками полімерні плівки ленгмюра–блоджетт |
| topic | поліамідокислота плівки Ленгмюра–Блоджетт органічні барвники флуоресценція pH-чутливі індикаторні плівки уявні константи іонізації електростатичний потенціал |
| topic_facet | polyamic acid Langmuir–Blodgett films organic dyes fluorescence pH-sensitive indicator films apparent ionization constants electrostatic potential поліамідокислота плівки Ленгмюра–Блоджетт органічні барвники флуоресценція pH-чутливі індикаторні плівки уявні константи іонізації електростатичний потенціал полиамидокислота плёнки Ленгмюра–Блоджетт органические красители флуоресценция pH-чувствительные индикаторные плёнки кажущиеся константы ионизации электростатический потенциал |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/533 |
| work_keys_str_mv | AT mchedlovpetrossyanno polymericlangmuirblodgettfilmsfunctionalizedbyphsensitivedyes AT bezkrovnayaon polymericlangmuirblodgettfilmsfunctionalizedbyphsensitivedyes AT vodolazkayana polymericlangmuirblodgettfilmsfunctionalizedbyphsensitivedyes AT mchedlovpetrossyanno funkcionalizirovannyephčuvstvitelʹnymikrasitelâmipolimernyeplenkilengmûrablodžett AT bezkrovnayaon funkcionalizirovannyephčuvstvitelʹnymikrasitelâmipolimernyeplenkilengmûrablodžett AT vodolazkayana funkcionalizirovannyephčuvstvitelʹnymikrasitelâmipolimernyeplenkilengmûrablodžett AT mchedlovpetrossyanno funkcíonalízovaníphčutlivimibarvnikamipolímerníplívkilengmûrablodžett AT bezkrovnayaon funkcíonalízovaníphčutlivimibarvnikamipolímerníplívkilengmûrablodžett AT vodolazkayana funkcíonalízovaníphčutlivimibarvnikamipolímerníplívkilengmûrablodžett |