در این تحقیق یون پالادیوم توسط لیگاند رودانین به صورت کمپلکس در آمده، مقدار کمپلکس پس از استخراج به تکنیک میکرو استخراج مایع-مایع پخشی به صورت فتومتریک تعیین گردید. لیگاند به شکل محلول در یک حلال پخشی، وارد محلول حاوی یون پالادیوم شد و پس از تشکیل کمپلکس، این مادّه به داخل یک حلال آلی استخراج گردید. برخلاف روش معمول میکرو استخراج مایع مایع پخشی، که در آن جداسازی فاز استخراج کننده از محلول نمونه توسط سانتریفوژ انجام میپذیرد، عملیات میکرواستخراج در یک سرنک طبّی معمولی انجام شد.

٣-٢- مواد و تجهیزات

٣-٢-١- مواد شیمیایی

همه مواد شیمیایی مورد استفاده در این تحقیق (تهیه شده از کمپانی مرک آلمان) از درجه خلوص تجزیه ای برخوردار بودند و بدون آماده سازی بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. در تمام مراحل ازمایش از آب دوبار تقطیر استفاده شد.

٣-٢-٢- تجهیزات و وسایل

١- اسپکتروفوتومتری ماوراء بنفش- مرئی: برای اندازه گیری جذب از یکی از دستگاه های اسپکتروفوتومتر ماوراء بنفش- مرئی مدل ۱۶۰-UV ساخت شرکت شیمادزو ژاپن، مدل ۳۲۲۰ UV- شرکت آپتیزن کره جنوبی یا مدل کری ۵۰ شرکت واریان آمریکا استفاده شد.

٢- ترازوی دیجیتال با دقت ١/۰ میلی گرم ساخت سارتوریوس آلمان برای توزین به کار گرفته شد.
٣- سمپلرهای متغیر ١۰ و ١۰۰۰ مارک میکرولیت و براند آلمان برای برداشتن حجم دقیق مایعات و ورود آنها به درون میکروسلهای کوارتزی Lμ١۰ دستگاه Uv-Vis (ساخت شرکت آجیلانت آمریکا) استفاده گردید.

٣-٣- تهیه محلولهای استاندارد

محلول پالادیم با غلظت mg L^-1١٠٠، از حل کردن g ٠۴١۶/٠ از پودر کلرید پالادیم (II) در بالن mL ٢۵٠ همراه با اضافه کردن mL ٢ کلریدریک اسید غلیظ تهیه شد. برای تهیه محلول رودانین با غلظت mol L^-1 ۴-١٠×۶۴/۶ ، مقدار ٠۴٣٩/٠ گرم از پودر رودانین در اتانول گرم حل گردید و سپس در بالن mL ٢۵٠ با الکل به حجم رسانده شد. برای تهیه محلول سورفاکتانت سوتیل پریدینیوم کلراید منوهیدرات^[۲۳](CPC) با غلظت M٠۵/٠، ٨۶/١ گرم پودر سورفاکتانت در بالن mL ١٠٠ ریخته شد و پس از انحلال، با آب مقطر، به حجم رسانده شد. برای تهیه بافر اسید فرمیک/فرمیات سدیم با۴= pH، mL ١ اسید فرمیک در بالن mL ۵٠٠ ریخته شد و با آب مقطر به حجم رسانده شد. سپس آن را در بشر ریخته و به وسیله pH متر با اضافه کردن هیدروکسید سدیم M ١/٠ در مقادیر کم و قطره قطره محلول مورد نظر به ۴= pH رسانده شد. محلولهای بافر، با pH های دیگر نیز به همین ترتیب ساخته شدند.

٣-۴- نحوه تشکیل کمپلکس پالادیوم-رودانین و استخراج آن

برای انجام روش میکرواستخراج مایع – مایع پخشی در سرنگ، یک سرنگ پلاستیکی ١۰ میلی لیتری به عنوان ابزار استخراج کننده مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا مقدار مشخصی از محلول سورفاکتانت و نمونه حاوی پالادیم در یک بالن mL ۵ ریخته شد و توسط بافر با ۴= pH به حجم رسانده شد. این محلول در یک وایال mL ١٠ ریخته شد و با سرنگ طبی mL ١٠ بالا کشیده شد. سپس مخلوطی از Lµ ١٠٠ بنزیل الکل به عنوان حلال استخراجی و Lµ ٧٠ اتانول به عنوان حلال پخشی همراه با Lµ ٧٠٠ از محلول رودانین به محلول داخل سرنگ تزریق شد. با افزودن واکنشگر رودانین کمپلکس پالادیوم-رودانین به سرعت تشکیل می شود و با افزایش مخلوط حلال استخراجی- پخشی، حالت کدری در محلول تشکیل می شود که ناشی از تشکیل قطرات ریز حلال استخراج کننده است. سپس برای چند بار پیستون سرنگ بالا و پایین شده تا قطرات ریز حلال استخراجی حاوی آنالیت در سطوح بالای محلول داخل سرنگ جمع آوری شود. در نهایت فاز استخراجی حاوی آنالیت توسط میکروسرنگ به میکروسل های کوارتزی تزریق شد و برای اندازه گیری به دستگاه اسپکتروفوتومتر ماوراء بنفش-مرئی منتقل و جذب کمپلکس پالادیوم-رودانین در مقابل محلول شاهد در طول موج مناسب اندازه گیری شد. برای اندازه گیری محلول شاهد، روش میکرو استخراج طبق روش بالا و در غیاب آنالیت صورت گرفت. شکل ٣-١ مراحل انجام میکرو استخراج مایع- مایع پخشی در سرنگ را نشان می دهد. ساختار مولکولی کمپلکس پالادیوم-رودانین در شکل ٣-٢ آورده شده است.

(٣) (٢) (١)
شکل ٣-١ مراحل انجام میکرو استخراج مایع- مایع پخشی در سرنگ (١) تزریق محلول نمونه بدرون سرنگ (٢) تزریق حلال دوتایی و تشکیل محلول کدر (٣) تجمع فاز استخراجی در نوک سرنگ و نحوه برداشتن آن

شکل ٣-٢- کمپلکس رودانین با فلز پالادیوم
برای افزایش حساسیت اندازه گیری و امکان اندازه گیری مقادیر کم آنالیت، اندازه گیری جذب در طول موجی انجام می شود که در آن بیشترین جذب مشاهده می شود. این طول موج با _maxλ نشان داده می شود. در شکل ٣-٣ طیف جذبی مربوط به کمپلکس و شاهد نشان داده شده است. همان طور که در شکل مشاهده می شود، طیف شاهد جذبی در ۴۶٠ = _maxλ نانومتر را نمایش داد که مربوط به لیگاند رودانین بود. طیف کمپلکس، جذبی در ۵۶٢ = _maxλ نانومتر داشت که مربوط به کمپلکس پالادیوم-رودانین بود.

شکل ٣-٣- طیف مربوط به شاهد و کمپلکلس پالادیوم-رودانین

٣-۵- بهینه سازی شرایط استخراج

به منظور یافتن بهترین کارآیی استخراج، پارامترهای مؤثر بر آن به شرح زیر بررسی و بهینه سازی شدند. بدین منظور پارامترهای مؤثر بر استخراج پالادیوم که عبارتند از: نوع و حجم حلال استخراجی، نوع و حجم حلال پخشی، حجم سورفاکتانت، اثر pH و حجم لیگاند رودانین مورد مطالعه قرار گرفته و بهینه سازی شدند.

٣-۵-١- جنس حلال استخراجی

در طول فرایند میکرواستخراج، جنس حلال استخراجی آلی بر استخراج اثر فاحشی دارد. بنابراین حلال استخراجی باید تمایل خوبی برای استخراج ترکیبات هدف، حلالیت کمی در آب و پایداری کافی در زمان استخراج داشته باشد. در این مرحله حلالهای بنزیل الکل، اکتانول، هپتانول مورد بررسی قرار گرفتند که بنزیل الکل بهترین کارآیی استخراج را نشان داد. بنابراین در آزمایشات بعدی به عنوان حلال استخراج کننده از بنزیل الکل استفاده شد.

شکل ٣-۴- اثر نوع حلال استخراجی بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین. شرایط استخراج به کار رفته عبارتند از: غلظت پالادیوم mgL^-1 ۵، غلظت رودانین ^۴-١۰ × ٣٢/٣، غلظت سورفاکتانت M٠١۵/٠ و اسیدیته محیط بافر فرمات با ۴= pH.

٣-۵-٢- حجم حلال استخراجی

برای بررسی اثر حجم حلال استخراجی در میزان استخراج کمپلکس پالادیم-رودانین، ضمن ثابت نگهداشتن سایر شرایط، حجمهای ١٣٠-٨٠ میکرولیتر از بنزیل الکل مورد استفاده قرار گرفت. شکل ٣-۵ اثر تغییر حجم حلال استخراجی بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین را نشان می دهد. با افزایش حجم حلال استخراجی، استخراج افزایش می یابد ولی از Lμ١٠٠ به بعد با افزایش حجم حلال استخراجی، با افزایش استخراج، فاکتور تغلیظ کاهش می یابد. بنابراین در ادامه تحقیقات، حجم Lμ١٠٠ از حلال استخراجی مورد استفاده قرار گرفت.

شکل ٣-۵- اثر تغییر حجم حلال استخراجی بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین. (سایر شرایط مطابق شکل ٣-۴ می باشد).

٣-۵-٣- نوع حلال پخشی

ملاک اصلی برای انتخاب حلال پخشی, امتزاج پذیری آن در حلال استخراجی و محلول نمونه است. نوع حلال پخشی، ویسکوزیته حلال دوتایی را تحت تأثیر قرار می دهد. این حلال می تواند تولید قطرات و کارایی استخراج را کنترل کند. برای این منظور ٣ حلال پخشی متداول استون، استونیتریل و اتانول انتخاب و مورد بررسی قرار گرفتند. لازم به ذکر است که سایر شرایط استخراج ( غلظت پالادیوم mg.L^-1 ۵، غلظت رودانین M ^۴-١۰ × ٣٢/٣، غلظت سورفاکتانت M ٠١۵/٠ و اسیدیته محیط بافر فرمات با ۴= pH) ثابت در نظر گرفته شد. همان طور که در شکل ٣-۶ مشاهده می شود هنگامی که از اتانول به عنوان حلال پخشی استفاده شد، بهترین راندمان استخراج به دست آمد. بنابراین در ادامه تحقیقات، اتانول به عنوان حلال پخشی مورد استفاده قرار گرفت.

شکل٣-۶- اثر نوع حلال پخشی بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین. (سایر شرایط مطابق شکل ٣-۵ می باشد).

٣-۵-۴- حجم حلال پخشی

جهت اپتیمم کردن حجم حلال پخشی (اتانول), حجمهای بین ٨٠-۴٠ میکرولیتر از اتانول مورد استفاده قرار گرفت. سایر شرایط استخراج ( غلظت پالادیوم mg.L^-1۵، غلظت رودانین M ^۴-١۰ × ٣٢/٣، غلظت سورفاکتانت M٠١۵/٠ و اسیدیته محیط بافر فرمات با ۴= pH) ثابت در نظر گرفته شد. زمانی که حلال پخشی کم است توانایی پخش حلال استخراجی را ندارد و محلول کدری به طور کامل تشکیل نمی گردد. از طرفی، وقتی حجم حلال پخشی از یک مقدار بالاتر بالاتر می رود، حلالیت حلال استخراجی در آب افزایش می یابد و راندمان استخراج کاهش می یابد (شکل ٣-٧). بنابراین در ادامه تحقیقات حجم ٧۰ میکرولیتری حلال پخشی مورد استفاده قرار گرفت.

شکل ٣-٧- اثر تغییر حجم حلال پخشی بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین. (سایر شرایط مطابق شکل ٣-۶ می باشد).

٣-۵-۵- اثرpH

برای بررسی اثر pH در میزان استخراج کمپلکس پالادیوم-رودانین، طبق دستوراتی که در مرحله تهیه محلول (٣-٣-١) گفته شد بافرهای مورد نیاز در محدوده بین ٧-٣ ساخته شد و طبق توضیحات گفته شده در بخش ٣-۴ بعداز اضافه کردن pH مورد نظر محلول کمپلکس پالادیوم-رودانین اندازه گیری شد. لازم به ذکر است که سایر شرایط استخراج (غلظت پالادیوم mg.L^-1۵، غلظت رودانین M ^۴-١۰ × ٣٢/٣، غلظت سورفاکتانت M ٠١۵/٠، حلال استخراجی Lμ ١۰٠ و حلال پخشی Lμ ٧٠) ثابت در نظر گرفته شد. همان طوری که در شکل ٣-٧ مشاهده می شود، بهترین استخراج در ۴= pH به دست آمد. بنابراین در ادامه تحقیقات، این pH مورد استفاده قرار گرفت.

شکل ٣-٨- اثر pH بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین.( سایر شرایط مطابق شکل ٣-٧ می باشد).

٣-۵-۶- تعیین غلظت بهینه سورفاکتانت

در این تحقیق برای بررسی شرایط تشکیل کمپلکس رودانین-پالادیوم استفاده از محلول آبی سورفاکتانت غیر یونی مورد مطالعه قرار گرفت. سورفکتانت ها به طور گسترده ای در روش های اسپکتروفوتومتریک استفاده می شوند و دلیل آن این است که این ترکیبات توانایی بسیار بالایی برای حل کردن سطح گسترده ای از ترکیباتی که در آب نامحلول هستند و یا به مقدار کمی در آب حل می شوند را دارا می باشند. از آنجایی که رودانین در آب نامحلول است، بنابراین برای جلوگیری از رسوب کردن رودانین در آب و حل شدن کمپلکس رودانین-پالادیوم در فاز آلی از سورفاکتانت سوتیل پریدینیوم کلراید منوهیدرات استفاده شد. با توجه به توضیحاتی که در مرحله تهیه محلول (۳-۳-۱) داده شد، برای بهینه سازی غلظت سورفاکتانت، غلظتهای مختلف از آن در محدوده بین ^۴-١٠ ×١ تا ^۴-١٠× ۴ مولار در شرایط بهینه شده به محلول اضافه شد و در طول موج جذبی، کمپلکس رودانین-پالادیوم اندازه گیری شد. لازم به ذکر است که سایر شرایط استخراج (غلظت پالادیوم mgL^-1۵, غلظت رودانین^۴-١۰× ٣٢/٣ مول بر لیتر و اسیدیته محیط بافر فرمات با ۴= pH، حلال استخراجیLμ ١۰٠ و حلال پخشیLμ ٧٠) ثابت در نظر گرفته شد. شکل ٣-۹ اثر تغییر غلظت سورفاکتانت cpc بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین را نشان داده است. . همان طوری که در شکل مشاهده می شود، بهترین راندمان استخراج در غلظت ^۴-١۰×٢ مولار سورفاکتانت به دست آمد. بنابراین این غلظت در ادامه تحقیقات مورد استفاده قرار گرفت.

شکل ٣-۹- اثر تغییر غلظت سورفاکتانت بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین. (سایر شرایط مطابق شکل ٣-٨ می باشد).

٣-۵-٧- تعیین غلظت بهینه لیگاند

با توجه به توضیحاتی که در مرحله تهیه محلول (۳-۳-۱) داده شد، برای بهینه سازی غلظت لیگاند رودانین تمام شرایط قبلی تشکیل کمپلکس را ثابت در نظر گرفته و غلظتهای متفاوتی از لیگاند رودانین در محدوده ^۴-١٠×١ الی ^۵-١٠×۵ مول بر لیتر به محلول پالادیوم اضافه گردید. لازم به ذکر است که سایر شرایط استخراج (غلظت پالادیوم mgL^-1۵، غلظت سورفاکتانت ^۴-١۰×٢ مولار، اسیدیته محیط بافر فرمات با ۴= pH، حلال استخراجی Lμ ١۰٠ و حلال پخشی Lμ ٧٠) ثابت در نظر گرفته شد. شکل ٣-١۰ اثر تغییر غلظت لیگاند رودانین را بر میکرواستخراج کمپلکس پالادیم-رودانین نشان می دهد. همان طوری که در شکل مشاهده می شود، بهترین راندمان استخراج در غلظت ^۵-١۰×۹ مولار رودانین به دست آمد. بنابراین این غلظت در ادامه تحقیقات مورد استفاده قرار گرفت.