Utjecaj selektiranih metalnih iona na stabilnost vodik peroksida u prisustvu EDTA
DOI:
https://doi.org/10.54652/rsf.2011.v41.i2.131Ključne riječi:
hydrogen peroxide, metal ions, EDTA, stabilitySažetak
UDK 546.215:546.4/.8
U radu su prikazani rezultati ispitivanja stabilnosti vodik peroksida u prisustvu različitih iona prelaznih metala i kompleksirajućeg sredstva, etilendiamintetraacetatne kiseline (EDTA). U ispitivanjima su korišteni ioni Fe(III), Mn(II), Co(II), Cu(II), Ni(II), Pb(II) i Zn(II) a primjenjivani su pojedinačno. Ioni su aplicirani u koncentracijama od 200, 1000 i 2000 µg/dm3 uz dodatak EDTA (1·10-5 mol/dm3) i vodik peroksida (200 µg/dm3). Za svaku ispitivanu otopinu korištena je odgovarajuća slijepa proba, koja je sadržala sve komponente izuzev analita. Otopine su čuvane na 4oC između mjerenja i praćena je promjena koncentracije analita u vremenu. Sva mjerenja su vršena na 25oC. Rezultati su izraženi kao procentualna promjena koncentracije vodik peroksida u vremenu.
Za praćenje signala analita korišten je prenosivi luminometar, konstruisan u laboratoriji Instituta za kemiju (Karl-Franzens Univerzitet). Detekcija analita je zasnovana na reakciji vodik peroksida i luminola u baznoj sredini, kataliziranoj Co(II) ionima u prisusutvu tenzida, natrij lauril sulfata. Mjerenja su vršena upotrebom kemiluminiscentnih senzora na bazi prethodno opisane reakcije (TAHIROVIĆ ET AL 2007).
Kompletna dezintegracija vodik peroksida završena je nakon 19 dana. Koncentracija analita bila je umanjena za 20% nakon 1 dana i za 50% nakon 7 dana. Najveći utjecaj na stabilnost analita pokazali su ioni Fe(III), Mn(II) i Co(II). Ioni Fe(III) u koncentraciji 200 µg/dm3 nisu pokazali značajniji utjecaj na raspad analita, međutim dodani u koncentracijama od 1000 i 2000 µg/dm3 pokazali su izrazit katalitički utjecaj pri čemu je dezintegracija analita završena za 5 dana.
Ioni mangana pokazali su katalitički efekt izražen u vremenu te je razlaganje analita uz dodatak 200, 1000 i 2000 µg/dm3 Mn(II) iona bilo završeno za 10, 8 i 7 dana. Utjecaj Co(II) iona bio je više izražen na početku reakcije, te je analit kompletno razložen za 10 dana uz dodatak 1000 i 2000 µg/dm3 Co(II) iona.
Cu(II) ioni nisu pokazali izražen katalitički efekt u koncentracijama od 200 i 1000 µg/dm3, ali u koncentraciji od 2000 µg/dm3 potpuno je potisnut signal analita.
Na svim ispitivanim koncentracijama, Ni(II) ioni nisu pokazali jači utjecaj na raspad vodik peroksida. Kompletan raspad analita uočen je nakon 18 dana za 200 i 1000 µg/dm3 Ni(II) iona i nakon 16 dana u prisustvu 2000 µg/dm3 Ni(II) iona.
U prisustvu iona Zn(II) i Pb(II) ne dolazi do ubrzavanja raspada vodik peroksida. Na svim ispitivanim koncentracijama iona raspad vodik peroksida se odvijao sporije nego u odsusutvu ovih iona. Ovaj stabilizirajući efekt je nešto izraženiji kod iona Pb(II). Na kraju možemo reći da i u prisustvu EDTA, određeni ioni kao što su: Fe(III), Mn(II), Co(II) i djelimično Cu(II) na većim koncentracijama promoviraju raspad ispitivanog analita. Nije primjećen značajniji katalitički utjecaj Ni(II), Zn(II) i Pb(II) na raspad vodik peroksida, mada ioni Pb(II) pokazuju izvjestan stabilizirajući efekt na vodik peroksid usporavajući dezintegraciju analita.
References
AUGUSTI, R., DIAS, A.O., ROCHA L.L., LAGO, R.M. (1998): Kinetics and Mechanism of Benzene Derivative Degradation with Fenton’s Reagent in Aqueous Medium Studied by MIMS. Journal of Physical Chemistry, 102: pp. 10723-10727.
CALVERT, J.G., STOCKWELL, W.R. (1983): Acid Generation in Troposphere by Gas Phase Chemistry. Environmental Science and Technology, 17: pp. 428-443.
CALVERT, J.G., LAZARUS A., KOK, G.L., HEIKES B.G., WALEGE, J.G., LIND, J., CANTRELL, L.A. (1985): Chemical Mechanisms of Acid Generation in the Troposphere. Nature, 17: pp. 27-35.
DENG, Y., ZUO, Y. (1999): Factors Affecting the Levels of Hydrogen Peroxide in Rainwater. Atmospheric Environment, 33(9): pp. 1469-1478. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1352-2310(98)00239-8.
ENGELMANN, M.D., BOBIER, R.T., HIATT, T., CHENG, I.F. (2003). Variability of the Fenton Reaction Characteristics of EDTA, DTPA, and Citrate Complexes of Iron. Biometals, 16(4): pp. 519-27. DOI: 10.1023/A:1023480617038.
HABER, F., WEISS, J. (1934): The Catalytic Decomposition of Hydrogen Peroxide by Iron Salts. Proceedings of the Royal Society A, 147: pp. 332-351.
GRAEDEL, T.E., MANDICH, M.L., WESCHLER, C.J. (1986): Kinetic Model Studies of Atmospheric Droplet Chemistry 2. Homogeneous Transition Metal Chemistry in Raindrops. Journal of Geophysical Research, 91(D4): pp. 5205-5221.
GLASNER, A. (1959): The Constitution of Copper Peroxide and the Catalytic Decomposition of Hydrogen Peroxide. Journal of the Chemical Society: 2464- 2467.
GUNZ, D.W., HOFFMANN, M.R. (1990): Atmospheric Chemistry of Peroxides: a Review. Atmospheric Environment A, 24 (7): pp. 1601-1633.
KELLY, T.J., DAUM, P.H., SCHWARTZ, S.E. (1985): Measurements of Peroxides in Cloudwater and Rain. Journal of Geophysical Research, 90(D5): pp. 7861-7871.
KREMER, M. (1985): Complex Versus Free Radical Mechanism for the Catalytic Decomposition of H2O2 by Ferric Ions. International Journal of Chemical Kinetic, 17(12): pp. 1299-1314.
KOK G L, (1980): Measurements of Hydrogen Peroxide in Rainwater. Atmospheric Environment, 14(6): pp. 653-656.
ORTIZ, V., RUBIO, M.A., LISSI, E.A. (2000): Hydrogen Peroxide Deposition and Decomposition in Rain and Dew Waters. Atmospheric Environment, 34(7): pp. 1139-1146. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1352-2310(99)00345-3.
SAUER F, LIMBACH S, MOORTGAT G K. (1997): Measurements of Hydrogen Peroxide and Individual Organic Peroxides in the Marine Troposphere. Atmospheric Environment, 31(8): pp. 1173-1184. http://dx.doi.org/10.1016/S1352- 2310(96)00289-0.
SEDLAK D L, HOIGNE J, DAVID M M, COLVILE R N, SEYFFER E, ACKER K, WIEPERCHT W, LIND J A, FUZZI S. (1997): The Cloudwater Chemistry of Iron and Copper at Great Dun Fell, U.K. Atmospheric Environment, 31(16): pp. 2515-2526. http://dx.doi.org/10.1016/S1352-2310(96)00080-5.
TAHIROVIĆ, A., ČOPRA, A., OMANOVIĆ-MIKLIČANIN, E., KALCHER, K. (2007): A Chemiluminescence Sensor for the Determination of Hydrogen Peroxide. Talanta, 72(4): pp. 1378-1385.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2007.01.072.
TAHIROVIĆ, A., ČOPRA-JANIĆIJEVIĆ, A., KALCHER, K. (2009): Ispitivanje stabilnosti vodik peroksida u sintetičkim i realnim uzorcima kišnice. Radovi hrvatskog društva za znanost i umjetnost, XI: pp. 197-207.
ZUO, Y., HOIGNE, J. (1992): Formation of H2O2 and Depletion of Oxalic Acid in Atmospheric Water by Photolysis of Iron(III) Oxalate Complexes. Environmental Science and Technology, 2: pp. 1014-1022.
ZUO, Y., HOIGNE, J. (1993): Evidence for Photochemical Formation of H2O2 and Oxidation of SO2 in Authentic Fog Water. Science, 260(5104): pp. 71-73.
