1.3. Применение дисперсных систем в тестовых методах анализа

Дисперсные системы широко применяются в тестовых методах анализа. К примеру, наночастицы коллоидного (в виде золя) золота используются для спектрофотометрического и визуального колориметрического определения ионов металлов, анионов и органических соединений. В работах [11, 12] рассматривается их использование для определения ионов ртути Hg²⁺.

Современное объяснение окраски золей металлов базируется на концепции плазмонного резонанса (плазмоны – коллективные колебания электронов в металле). Плазмонный резонанс заключается в возникновении специфической полосы поглощения в видимой области, которая обусловлена малым размером частиц. Плазмонная полоса поглощения возникает в том случае, если размеры частиц становятся меньше длины свободного течения свободных электронов в массивном металле. Рассеяние свободных электронов происходит преимущественно на поверхности частицы, поэтому плазмонная частота колебания свободных электронов смещается из УФ в видимую область спектра. Оптическое излучение поглощается свободными электронами металлической наночастицы и очень быстро превращается в тепловую энергию. Положение максимума полосы поглощения зависит от среднего размера наночастиц и сдвигов в сторону длинных волн с увеличением диаметра частиц.

Агрегация НЧ (наночастицы) золота приводит к изменению цветового контраста растворов от рубиново-красного до фиолетового или темно-синего цвета (в зависимости от размера НЧ). Большинство оптических датчиков, известных в настоящее время и использующих НЧ золота и спектрофотометрических приборы, основаны на изменениях в степени агрегации.

Взаимодействие металлического иона с молекулами модификатора на поверхности НЧ золота наиболее часто вызывает сшивание НЧ, что приводит к их агрегации.

Нужно обратить внимание, что наблюдаемое изменение цвета наночастиц золота из начального рубинового зависит от иона металла. Таким образом, в присутствии ртути, система становится сине-фиолетовой, свинца - сине-зеленой, кобальта - коричневой, палладия - вишневой, и платины – грязно-фиолетовой [13].

Не менее важную роль в тестовых метода анализа играют и гели. При анализе объектов окружающей среды весьма перспективно использовать тест-системы на основе оптически прозрачных полимерных материалов с иммобилизованными реагентами. Прозрачные твердофазные реагенты можно применять в визуальной колориметрии, в спектрофотометрии или использовать в качестве чувствительных элементов в сенсорных устройствах. К таким материалам относят желатиновые пленки, в частности, готовые слои отвержденного желатинового геля. Желатиновые пленки эластичны, обладают высокой механической, химической и термической устойчивостью; отвержденный желатиновый гель имеет пористую структуру и высокую степень гидратации. Поведение реагентов в пленке подобно их поведению в водных растворах ввиду высокой «оводнённости» желатинового геля, а растворимость реагентов в геле при этом может в десятки раз превышать их растворимость в воде. В желатиновых слоях индикаторных пленок изучены аналитические реакции разного типа, в том числе реакции комплексообразования.

Примером использования желатина как среды для синтеза комплексных соединений являются работы О. В. Михайлова [14, 15].

Рассмотрим свойства отвержденного желатинового геля как среды для проведения реакций комплексообразования более детально.