Vanadyumun katalizlediği (indikatör?redoks) tepkimelerine dayalı eser derişimde vanadyumun kinetik-spektrofotometrik yöntemle belirlenmesi

Abstract

Vanadyumun çevresel ve biyolojik sistemlerdeki toksik ve elzem doğası nedeniyle, bugünlerde farklı örnek tiplerinde mevcut derişiminin belirlenmesine önemli oranda ilgi olmaktadır. Vanadyumun belirlenmesi için pek çok analitik yöntem arasında spektrofotometrik yöntemler basitliği ve düşük maliyetli enstrümentasyon gerektirmesi nedenleriyle çok popülerdir. Duyarlık ve seçiciliklerini iyileştirmek için bu yöntemleri modifıye etmek için değişik girişimler gerçekleştirilmektedir. Vanadyumun(V) katalitik-kinetik belirlenmesi Celestine Blue'nun tepkimesini incelemek suretiyle yapılmıştır. Potasyum bromatla Celestine Blue'nun vanadyum katalizli oksidasyonu sabitlenmiş-zaman yöntemini kullanmak suretiyle kinetik olarak incelenmiştir. Tepkime, 3 dakikalık süre boyunca 645 nm'de indikatör boyanın absporbansındaki azalmayı ölçmek suretiyle izlenmiştir. Analitik yöntemin seçiciliği ve duyarlığını belirlemek için indikatör boya ve bromat derişimi, inert tuz etkisi, pH, tepkime sıcaklığı ve zamanı gibi analitik değişkenlerin analitik sinyale yada duyarlığa etkileri ayrı ayrı araştırılmıştır. Optimize edilen koşullar altında (30°C'de 6,39.10-5 M Celestine Blue, 5,0.10-4 M BrO3-, 0.1 M pH: 2.0 fosfat tampon çözeltisi ve 0.1 M Na2SO4 varlığında), vanadyum(V) 0,0091 ?g mL-1 lik bir seçme sınırı ve 5 tekrarlı ölçüm için 0.004-0.160?V(V) mL-1 lik derişim aralığında % 0,3-2,30'lük bir bağıl standart sapma ile belirlenmiştir. Sonuçların doğruluğu üzerine yabancı iyonların girişim etkisi araştırılmıştır. Geliştirilen kinetik yöntem analitik açıdan son derece duyarlı, seçici ve kullanımı basittir. Yöntem doğal su örnekleri ve yapay olarak hazırlanmış su örneklerine başarılı biçimde uygulanmıştır. Ek olarak, V(IV) varlığında vanadyum(V)'in türlendirme çalışması da yapılmıştır. Özellikle 1:1, 1:5, 1:10 ve 1:15 derişim oranlarında V(IV), V(V)'in belirlenmesine herhangi bir girişim etkisi göstermemiştir. Farklı iyonlardan ileri gelen girişimler maskeleyici ajan olarak üre, NaF, H2O2, EDTA ve Sitrat kullanmakla bastırılmıştır. Sonuçlar bilinen miktarlarda örneklere eklenen vanadyumun(V) geri kazanımı ile iyi bir uyum içindedir.Anahtar Kelimeler: Kinetik spektrofotometri, Celestine Blue, Katalitik etki, Başlangıç-hız yöntemi, Sabitlenmiş-zaman yöntemi, vanadyum (V veya IV)

Owing to the toxic and essential nature of vanadium in environmental and biological systems, at nowadays there has been considerable interest in the determination of its content in different kinds of samples. Among several analytical techniques for the determination of vanadium, spectrophotometric methods are very popular due to their simplicity and low-cost instrumentation. Various attempts have been made to modify these methods in order to improve their sensitivity and selectivity. A catalytic-kinetic determination of vanadium (V) was spectrophotometrically performed by exploiting the reaction of Celestine Blue being an oxazine group indicator dye. The V(V) catalyzed oxidation of Celestine Blue with potassium bromate, KBrO3 was studied kinetically by using fixed-time method. The reaction was followed by measuring the decrease in absorbance at 645 nm. The effect of indicator dye concentration, inert salt effect, pH, activator type and concentration, bromate concentration, reaction time and temperature were investigated to achieve the Selectivity and sensitivity of the analytical procedure. Under optimized conditions (6,39.10-5 M Celestine Blue, 5,0.10-4 M BrO3-, 0.1 M pH: 2.0 phosphate buffer solution, 0.1 M Na2SO4 at 30°C) the V(V) was determined in the range 0,025 to 1 ?g mL-1 with a detection limit of 0,0091 (?g mL-1 and a relative standard deviation (N:5) 0,3-2,30 % for 0,004-0.160 ?gV(V) mL-1 by using the fixed-time method of 3 min. The effect of interfering ions on the accuracy of the results was investigated. The developed kinetic method is extremely sensitive, selective and simple. The method was applied successfully to the determination of vanadium (V) in the natural water samples and synthetically prepared water samples. Additionally, the speciation study of V(V) in the presence of V(IV) was also made. Especially, the kinetic determination of V(V) at 1:1, 1:5, 1:10 and 1:15 concentration ratios didn't show any serious interfering effect. Interferences from diverse ions could be suppressed by the use of urea, H2O2, NaF, EDTA and Citrate as a masking agent. The results are a good agreement with the recovery of vanadium (V) added in the samples at known amountsKeywords: Kinetic spectrophotometry, Celestine Blue, Catalytic effect, Initial-rate method, Fixed-time method, vanadium (V or IV)