CC BY
5МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
САМООРГАНИЗАЦИЯ, ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ ЭТАНОЛ-ВОДА В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ
Докучаева И.С.1,2, Рыжкина И.С.1, Мелешенко К.А.1, Костина Л.А.1
1 Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр
РАН, Россия, 420088, Казань, ул. Акад. Арбузова, 8.
2Казанский национальный исследовательский технологический университет, Российская Федерация, 420015, Казань, ул., К. Маркса, 68.
E-mail: [email protected]
Ввиду важной практической значимости структурообразование, физико-химические и спектральные свойства этанольно-водных растворов постоянно находятся в центре внимания широкого круга специалистов1,2. В представленной работе с использованием разработанного ранее подхода для изучения разбавленных растворов биологически активных веществ3,4 рассмотрены результаты исследования, в котором на основе данных, полученных комплексом экспериментальных методов (динамическое (ДРС) и электрофоретическое (ЭРС) рассеяние света, кондуктометрия, УФ-спектроскопия, флуоресценция) установлены и описаны в терминах самоорганизации дисперсных систем некоторые физико-химические закономерности этанольно-водных растворов на основе используемого в пищевой и фармацевтической промышленности этилового ректификованного спирта марки «Альфа»5 в концентрации от 100 до 1.10-15% об. Методом ДРС и ЭРС показано, что растворы этанола в интервале от 70 до 20% об. и 1.10-6-1.10-15 % об. являются самоорганизованными дисперсными системами, которые по мере разбавления претерпевают перестройку дисперсной фазы домен-наноассоциат, сопровождающуюся немонотонным изменением её параметров и размерной однородности, достигающей максимума в первом интервале при 50% об., а во втором при 1.10-6, 1.10-9, 1.10-12% об. (мономодальность распределения, индекс полидисперсности 0.3-0.1, размер доменов и наноассоциатов около 150-300 нм, дзета-потенциал доменов в интервале 70 - 20% об. от -7 до -4 мВ). В этих интервалах концентраций наблюдаются наиболее выраженные изменения УФ поглощения (А225 и А275), рН, удельной электропроводности (х), редокс-потенциала (U) систем, а также максимальная интенсивность флуоресценции (I) при 340 нм (Xgx 230 и 280 нм). Установлена корреляция между размером дисперсной фазы, I А225 и А275, рН, х и U систем в интервалах 70-20%об. и 1.10-6-1.10-15 % об. этанола. Коэффициенты корреляции лежат в интервале от 0,6 до 0,8. При концентрациях этанола 1, 1.10-1, 1.10-5, 1.10-7 % об. структур не обнаружено, УФ поглощение и флуоресценция практически отсутствуют. Аналогии в размерах доменов и наноассоциатов, поведении систем в интервалах их образования, общий вид спектров поглощения и флуоресценции этанольно-водных систем и разбавленной воды могут свидетельствовать о том, что основой обеих дисперсных фаз являются структуры воды типа EZ3,4.
[1] M. Sedlak Rak, D., & Sedlak, M. (2023). Solvophobirity-Driven Mesoscale Structures: Stabilizer-Free Nanodispersions. Langmuir, 39(4), 1515-1528., (2023). https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02911.
[2] B. Wu, Y. Liu, , C. Q. Han, X. S. Luo, J. Lu, X. W. Ni. Study on the elements of the fluorescence spectra emitted from ethanol-water mixture. Spectroscopy and Spectral Analysis, 30(5), 1285-1289, (2010). https://doi.org/10.3964/j.issn.1000-0593(2010)05-1285-05.
[3] A. I. Konovalov, I. S. Ryzhkina. Formation of nanoassociates as a key to understanding of physicochemical and biological properties of highly dilute aqueous solutions. Russian Chemical Bulletin, 63(1), 1-14. (2014). https://doi.org/10.1007/s11172-014-0388-y.
[4] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, S. Yu. Sergeeva, L. A. Kostina, D. A. Sharapova, M. D. Shevelev and A. I. Konovalov, Fluorescenсe characteristics of aqueous dispersed systems of succinic acid as potential markers of their self-organization and bioeffects in low concentration range, Environmental Technology & Innovation, 101215, (2021). https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101215.
[5] ГОСТ 5962-2013. Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия.
