Азокраситель нафталинового ряда – азорубин как новый аналитический реагент для определения ионов меди и никеля

1.6. Желатин и желатиновая пленка
Наряду с прозрачными синтетическими полимерными матрицами подходящей средой для иммобилизации аналитических реагентов являются пленки на основе биологического полимера желатина. По химической природе желатин представляет собой полидисперсную смесь низкомолекулярных полипептидов (рис. 1.1), состоящих из остатков аминокислот, среди которых преобладает глицин (более 30%) [129].

Рис. 1.1 Фрагмент молекулы желатина


Молекулы желатина резко анизотропны и асимметричны. Каждая молекула состоит из трех параллельных α-цепей. Полимер имеет структуру бесконечной сети, образованной длинными цепями молекул, соединенных между собой ограниченным числом поперечных связей. Стабилизация данной структуры происходит в основном за счет водородных связей и вандер-ваальсовых взаимодействий. Желатин – типичный амфолит. Изоэлектрическая точка (pI) щелочного желатина находится в интервале рН 4.8–5.1. pI кислотного желатина соответствует диапазону рН 7.0–9.5. При этой кислотности все основные группы желатина несут положительный заряд, а большинство карбоксильных групп продиссоциированы и несут столько же отрицательных зарядов [129]. Полимер фактически содержит объемную сетку зарядов и некоторое количество свободных ионов, связанных с этой сеткой. Желатин при любых значениях рН представляет смесь структур, различающихся зарядом. Изоэлектрическая точка при этом является усредненной характеристикой. Изменение рН в обе стороны от изоэлектрической точки вызывает электростатическое отталкивание одноименно заряженных функциональных групп макромолекул, что приводит к нарушению спиральной структуры молекул желатина [130]. Желатин является достаточно гидрофильным полимером. При контакте желатина с водным раствором в его массив проникают как растворитель, так и растворенные химические реагенты. Вода, попадая в желатиновый массив, вызывает его изотропное набухание. Гидратация желатина преимущественно осуществляется за счет образования водородных связей с молекулами воды. Способность к гидратации обеспечивают также многочисленные анионные и катионные группы, входящие в состав макромолекул желатина [130, 131]. Для получения твердофазных реагентов удобно использовать отвержденный желатиновый гель, нанесенный на прозрачную полимерную подложку на основе эфиров целлюлозы, в частности, готовые желатиновые слои коммерческих фотопленок. Такие пленки эластичны, обладают высокой механической, химической и термической устойчивостью. В состав желатинового слоя фотопленок входят светочувствительные галогениды серебра, оптические сенсибилизаторы, стабилизаторы, дубители, пластификаторы, антисептики. Кроме того, желатин как полимер природного происхождения содержит множество органических и неорганических примесей [132, 133]. Чтобы отвержденный желатиновый гель был бесцветным и прозрачным, из него полностью удаляют галогениды серебра, последовательно обрабатывая фотопленку растворами (NH4)2CO3 (или цитрата натрия), K3[Fe(CN)6] и Na2S2O3 [131]. Отвержденный желатиновый гель имеет пористую структуру и высокую степень гидратации: 1 дм3 желатинового геля может удерживать до 38 моль воды. Сетчатая структура полимера обеспечивает эффективное проникновение химических соединений в желатиновый массив, их однородное распределение, стерическую доступность реагентов для протекания химических взаимодействий с их участием. В результате высокой «оводнённости» желатинового геля поведение реагентов в пленке подобно их поведению в водных растворах. При этом растворимость реагентов в геле может в несколько десятков раз превышать их растворимость в воде [131,134].