Wissenszone

Dithizon, også kjent som difenyltiokarbazon, er et klassisk reagens i kjemisk analyse som primært brukes til bestemmelse av tungmetaller. Dette fascinerende molekylet danner intensivt fargede komplekser med en rekke overgangsmetaller, noe som gjør det mulig å kvantifisere disse elementene raskt og presist. I dette blogginnlegget skal vi se nærmere på egenskapene og anvendelsesmulighetene til dithizon.

Kjemien til dithizon

Dithizon er en organisk forbindelse som tilhører klassen thiocarbonylhydrazoner. Navnet er avledet fra gresk 'di' (to) og 'thio' (svovel), ettersom molekylet inneholder to svovelatomer. Den kjemiske strukturen til dithizon er relativt kompleks, men kan forenklet representeres som et aromatisk system med en hydrazingruppe og to thiolgrupper.

Denne unike strukturen gjør at dithizon kan danne stabile komplekser med en rekke metallioner. Svovelatomene og nitrogenatomet i hydrazingruppen koordinerer til metallens sentrum, noe som resulterer i fargeintensive kelatkomplekser. Fargen på disse kompleksene avhenger av det aktuelle metallionet og varierer fra rødt via fiolett til blått.

Kompleksdannelse med tungmetaller

Dithizon er spesielt kjent for sin høye affinitet til tungmetaller som bly, kadmium, kobber, kvikksølv, nikkel og sink. Disse ionene danner svært stabile komplekser med dithizon, som lett kan påvises fotometrisk eller spektroskopisk. Kompleksdannelseskonstantene ligger for det meste i området 10^10 til 10^20, noe som forklarer selektiviteten og følsomheten til påvisningen.

Mekanismen for kompleksdannelse kan forenkles som følger:

1. Dithizon-molekylet foreligger først i sin enolform, der tiolgruppene er protonerte.
2. Ved tilsetning av metallionen skjer det deprotonering av tiolgruppene og koordinering til metalsenteret.
3. Dette danner et plant, fargeintensivt kelatkompleks som kan detekteres fotometrisk eller spektroskopisk.

Selektiviteten og følsomheten til dithizon-påvisningen avhenger av ulike faktorer, som pH-verdi, ionestyrke og tilstedeværelse av konkurrerende ioner. Ved å velge analysebetingelsene kløktig, kan metoden likevel optimaliseres for en rekke anvendelser.

Analytiske anvendelser av dithizon

På grunn av sine fremragende kompleksdannende egenskaper, finner dithizon mange anvendelser i kjemisk analyse. Spesielt innen sporanalyse av tungmetaller har dithizon-metoden etablert seg og brukes fortsatt rutinemessig.

Fotometrisk bestemmelse av tungmetaller

En av hovedanvendelsene til dithizon er den fotometriske bestemmelsen av tungmetaller. Her tilsettes prøven med en dithizon-løsning, noe som danner det karakteristiske fargekomplekset. Deretter kan konsentrasjonen av metallet kvantifiseres ved å måle absorpsjonen ved den spesifikke bølgelengden til komplekset.

Denne metoden kjennetegnes ved høy følsomhet, selektivitet og enkelhet. Typiske deteksjonsgrenser ligger i området 0,1 til 1 μg/L, avhengig av metall og prøvesammensetning. I tillegg kan metoden enkelt automatiseres og er derfor godt egnet for rutineanalyser.

Ekstraksjon og anrikning av tungmetaller

I tillegg til direkte fotometrisk bestemmelse, kan dithizon også brukes til selektiv ekstraksjon og anrikning av tungmetaller. For å gjøre dette tilsettes prøven først med dithizon-løsning, noe som omdanner metallionene til dithizon-komplekset.

Deretter kan dette komplekset separeres fra den vandige fasen ved ekstraksjon med et organisk løsemiddel som kloroform eller diklormetan. Dette gjør det mulig å effektivt separere og anrike tungmetallene fra matrisen, noe som øker følsomheten og selektiviteten til analysen betydelig.

De ekstraherte metallkompleksene kan deretter enten bestemmes direkte fotometrisk eller etter tilbakeekstraksjon til den vandige fasen med andre analysemetoder som atomabsorpsjonsspektroskopi (AAS) eller induktivt koblet plasma-massespektrometri (ICP-MS).

Flere anvendelser

I tillegg til de nevnte hovedanvendelsene, brukes dithizon også i andre områder av kjemisk analyse:

• Tynnkromatografi: Dithizon kan brukes til selektiv farging av tungmetaller på tynnkromatogrammer.
• Kompleksometri: Dithizon kan brukes i kompleksometriske titreringer for bestemmelse av tungmetaller.
• Miljøanalyse: Dithizonmetoden brukes ofte til å bestemme tungmetallforurensning i jord, sedimenter og vann.
• Klinisk kjemi: I medisinsk analyse brukes dithizon til bestemmelse av tungmetaller i blod eller urin.

Fordeler og ulemper ved dithizon

Som enhver analytisk metode har også bruken av dithizon i tungmetallanalysen fordeler og ulemper som må tas i betraktning:

Fordeler:

• Høy selektivitet og følsomhet for mange tungmetaller
• Enkel og kostnadseffektiv utførelse
• God egnethet for rutineanalyser
• Mulighet for ekstraksjon og anrikelse
• Bredt anvendelsesområde innen ulike felt

Ulemper:

• Mulige interferenser fra andre ioner
• Følsomhet overfor pH-endringer
• Toksistet av dithizonreagenset og de organiske løsemidlene
• Relativt høyt forbruk av kjemikalier

For å minimere disse ulempene er det nødvendig med en grundig metodeoptimalisering og -validering. I tillegg må gjeldende sikkerhetsforskrifter følges når dithizon brukes, for å unngå helse- og miljørisiko.

Konklusjon

Dithizon er et allsidig og kraftfullt reagens som i flere tiår har blitt brukt med hell i kjemisk analyse for bestemmelse av tungmetaller. Dens høye selektivitet og følsomhet, kombinert med enkel håndtering, gjør den til et verdifullt verktøy i sporanalysen.

Selv om moderne instrumentelle metoder som ICP-MS har fått økt betydning de siste årene, forblir dithizonmetoden et viktig del av det analytiske metodespekteret på grunn av sin robusthet, kostnadseffektivitet og brede anvendbarhet. Med riktig optimalisering og validering kan dithizon fortsatt brukes med hell i tungmetallanalysen i fremtiden.