УДК 615.1

МЕТОДЫ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЙОДА

Явич Павел Абрамович1, Кахетелидзе Мзия Бондоевна2, Чурадзе Луиза Ивановна3
1Институт фармакохимии им. И.Г. Кутателадзе Тбилисского медицинского университета, профессор
2Институт фармакохимии им. И.Г. Кутателадзе Тбилисского медицинского университета, ассистент профессор
3Институт фармакохимии им. И.Г. Кутателадзе Тбилисского медицинского университета, научный сотрудник

Аннотация
Приведен обзор по некоторым из существующих методов аналитического определения йода в различных продуктах, почве, воде и других. Обзорный материал позволяет сделать определенный выбор при поиске необходимых методик.

Ключевые слова: анализ, йод, методы, применение


METHODS OF ANALYTICAL DETERMINATION OF IODINE

Yavich Pavel Abramovich1, Kakhetelidze Mzia Bondoevna2, Churadze Luisa Ivanovna3
1IG Kutateladze Institute of Pharmaceutical Chemistry Tbilisi Medical University, Professor
2IG Kutateladze Institute of Pharmaceutical Chemistry Tbilisi Medical University, assistant professor
3IG Kutateladze Institute of Pharmaceutical Chemistry Tbilisi Medical University, Researcher

Abstract
Given the overview of some of the existing methods of the analytical determination of iodine in various products, soil, water and others. Review material allows you to make certain choice when searching for the necessary methods.

Keywords: analysis, application, iodine, methods


Рубрика: Общая рубрика

Библиографическая ссылка на статью:
Явич П.А., Кахетелидзе М.Б., Чурадзе Л.И. Методы аналитического определения йода // Исследования в области естественных наук. 2014. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2014/01/6585 (дата обращения: 29.04.2017).

аболевания щитовидной железы  широко распространены в мире и являются самой частой эндокринной патологией, особенно в регионах с недостаточным содержанием йода в окружающей среде. Дефицит йода  на сегодняшний день  достаточно широко распространен [1 ], . По данным ВОЗ, в условияхдефицита йода живут более 2 млрд человек, среди них у 740 млн человек выявлен эндемический зоб, 43 млн человек  из-за дефицита йода  умственно отстают, более 6 млн человек страдают кретинизмом. К йододефицитным или эндемичным по зобу районам относят горные массивы, возвышенности и любые местности, удаленные от моря, что приводит к увеличению вероятности рождения детей с эндемическим кретинизмом Следует отметить , что соли йода  хорошо растворяются в воде,  вымываются из почвы и с потоками воды уходят в мировой океан, при этом целые районы живут в условиях йододефицита.. При длительном существовании дефицита йода компенсаторные механизмы истощаются, что приводит к образованию узлов (как доброкачественных, так и злокачественных). Кроме того, в условиях дефицита йода может нарушиться функция щитовидной железы, развиться гипотире­оз – снижение ее функции  при снижении синтеза тиреоидных гормонов ,или тиреотоксикоз – повышение функции железы при автономном неконтролируемом синтезе тиреоидных гормонов в ее узлах, тиреотоксических аденомах или многоузловом токсическом зобе, с последйющим формирование многоузлового токсического зоба.

Не страдают дефицитом йода, живущие на побережье морей и океанов, люди, употребляющие в пищу большое количество морепродуктов. Создать избыток йода в организме  также трудно, так как 95–98% поступающего в организм йода выводится с мочой, а 2–5% – через кишечник. Иододефицитные заболевания  - это все патологические состояния, развивающиеся в популяции в результате йодного дефицита, которые могут быть предотвращены при нормальном потреблении йода.. По данным ВОЗ, минимальное физиологическое потребление йода в сутки составляет 200 мкг .. Потребление более 2000 мкг (2 мг) йода в сутки так же  нежелательно, она уже  потенциально вредная [3]. Хотя в разных странах рекомендунмые нормы отличаются, что связано с генетическими факторами населения. В Австралии безопасным считается потребление йода до 2000 мкг/сут. для взрослых и до 1000 мкг/сут. для детей, в Великобритании – до 17 мкг йода на 1 кг массы тела в сутки, но не более 1000 мкг/сут. [1-3].

В течение ряда лет для уменьшения возможного йододефицита  соли йода вводятся в пищевые продукты и добавки  в молоко и молочные продукты , прохладительные напитки, чай, соль,кофе, хлеб, БАДЫ, и др. Учитывая отрицательные последствия, как малого потребления йода , так и избыточного, необходим точный контроль его содержания в них.Так же необходим контроль пищевой воды, почвы, сельскохозяйственных продуктов и животноводства, биологических жидкостей и др.

Аналитическое определение йода до сегодняшнего дня , несмотря на наличие многих методов , остается весьма сложным и трудоемким. Это  связано с  его  летучестью, возможностью вступать в окислительно-восстановительные реакции с компонентами анализируемого  вещества, поливалентностью и , в ряде случаев, с  малой концентрацией  . В связи с этим особое значение имеет правильный выбор метода подготовки проб[3-10]. При этом приходитсмя учитывать  2 основныж фактора- а( наличие органических веществ в пробе  мешает проведению анализа, б) идеального метода подготовки проб не существует-  в большинстве случаев  мы сталкиваемся с потерей  йода  в этом процессе, вопрос в том , как их минимизировать.

На сегодняшний день известны ряд методов подготовки проб. Рассмотрим некоторые из них.

а) метод щелочного сухого сжигания  при обработке пробы  раствором гидроокиси натрия или карбоната натрия , т.н. сухое  озоление,  при температуре от 400 до 500 °С,  либо жидкое  озоление -  предварительная обработка сильными кислотами в присутствии окислителей. Для снижения потерь йода  в этих процессах вводятся различные добавки, например, карбонат калия, сульфат цинка  , этанол . В ряде работ в качестве окислителей используют нитрат натрия  либо перманганат калия [,что позволяет, с одной стороны, избавится от  влияния органических веществ, с другой получить  йод в одной окисленной форме с последующей нейтрализацией пробы, после озоления, и восстановлением . При «мокрого» озоление используют различные смеси, например, смесь серной, азотной и перхлорной кислот ,смесь хлорной-хлорноватой кислот, смесь концентрированной серной кислоты и перхлорной кислот.

По нашим данным, минимальных потерь йода можно достичь только в случае использования  метода разложения и дальнейшей обработки в закрытом пространстве, т.н способ использования«бомб» [11,12].  Модификацией этого метода можно считать   сжигание пробы в закрытом пространстве в атмосфере кислород в конической или круглодонной колбе из термостойкого стекла со шлифом,  при одновременом растворение образующихся продуктов сгорания в поглощающей жидкости и определение йода в растворе[ 13 ].

Следует отметить, что по данным авторов способ применим только для проб с определеным содержанием йода  и аппаратурно допускает использование навески порядка 0,05- 0,1 г.  Поэтому  на сегодняшний день достаточно широко продолжает использоватся  «сухое» или «мокрое» сжигание пробы, где допустимо использование проб  с массой порядка до 10 г.

Рассмотрим  существующие методы количественого определения йода.

Титриметрический метод [14-20]. Титриметрический метод анализа - один из наиболее распространенных способов количественного определения йода. Он  рекомендован для определения йода в питьевой воде , хлебе и хлебобулочных изделиях ,в пищевой поваренной соли йодатом калия и применяется в ряде стран  . при оценке абсорбированного и связанного по двойным связям йода в маслах и жирах . Он простот и  доступноступен к выполнению в любых условиях , имеет  высокую чувствительность при определении всех форм йода - молекулярного, йодидов и йодатов.

В качестве титранта чаще всего используется тиосульфат натрия (в присутствии крахмала в качестве индикатора). Йодометрическое титрование лежит в основе количественного определения, как  йодатов, так и  и йодидов .В  раствор, содержащий йодат , добавляется избыточное количество калия йодида  для  высвобождения свободного йода, количественного определение которого  проводится титриметрически . Количественное определение йодидов  в растворе также осуществляется титриметрическим методом,  йодиды вначале окисляются бромом в кислой среде до йодатов ,которые восстанавливаются с помощью йодидов в кислой среде до молекулярного йода и оттитровывается тиосульфатом натрия в кислой среде .

Йодометрическое титрование необходимо осуществлять на холоде, так как при повышенных температурах наблюдается потеря йода вследствие его улетучивания из раствора.

Фотометрические методы [21-34  ],

Фотометрические методы определения йода можно разделить на 2 группы . 1-ая это  относительно простой метод определения йода в экстракционных органических растворителях-  хлороформе, бензоле , 4-х хлористом углероде, а так же фотометрические методики   основанные на образовании комплексного соединения йода с различными реактивами   , например с азотистокислым натрием в кислой среде. Эта группа  методов удобны  в исполнение , просты, но  с достаточной достоверностью выполнимы при относительно высоком содержание солей йода в пробе.Конечно , им предшевствует  подготовка пробы, перевод  йода в определенную форму. 2-ая  это  кинетические методы анализа, которые обладают большей чувствительностью ,но реакции должны проводится в строго контролтруемых условиях, при условие выполнения  точного  контроля времени, температуры и рН.

Известен, например,церий-арсенитный.  Основаный  на каталитическом действии йода на процесс восстановления четырехвалентного церия трехвалентным мышьяком в кислой среде. Скорость уменьшения интенсивности окраски раствора измеряется фотометрическим методом при длине волны 405 нм. В настоящее время существуют различные варианты кинетического определения йодидов на основе церий-арсенитной реакции, которые различаются в основном способами подготовки проб к анализу .  Извесен роданидо-нитритный метод в  основе которого лежит  реакция окисления роданид-иона смесью нитрат- и нитрит-ионов, катализируемой йодид-ионами. Описан   метод количественного определения общего йода , основанный на каталитической деструкции ферро-тиоцианатного комплекса нитритом, катализируемым йодидом и последующем фотометрическом определении при длине волны 450 нм. Методы используются достаточно широко для определении йода  в ряде биологических жидкостей, пищевых продуктах растительного и животного происхождения, в кормах и растениях , например, в картофеле . моркове, яблоках, молоке, морских продуктах, чае, сладостях и во многих других.

 Хроматографические методы [35-39].    

Метод газожидкостной хроматографии  разработан для определения общего йода в пищевых продуктах. Для подготовки пробы, после озоления, йодид растворяется в воде.   Его окисление  до свободного йода осуществляется бихроматом калия  в присутствии серной кислоты. Освобождающийся при этом йод взаимодействовал с 3-пентаноном, и полученое соединение  экстрагируется н-гексаном либо другим аналогичным растворителем, после чего поступает  в хроматограф.  Возможны различные модификации метода , но принцип его остается постояным. Метод достаточно чувствителен, используется для объектов с малым содержанием йода.

Один из сравнительно новых методов - высокоэффективная жидкостная хроматография. При использование высокоэффективной жидкостной хроматография необходима предварительная тщательная  подготовка проб, удаление из них  жиров, белков, минеральных примесей и т.п. Детектирование проводится с применением электрохимического либо ультрафиолетового детектора. Высокая чувствительность и селективность метода позволяет его использование в широком диапазоне поставленных задач.

Электрохимические методы[40-52].     

Эту группу методов можно подразделить на несколько типов- вольтамперометрические , полярографические, амперометрические и др..Первый основан на переводе всех форм йода в электрохимическую активную форму йодида  с последующим определением йодид ионов с помощью инверсионной вольтамперометрии.  Йодид-ионы накапливаются на поверхности ртутного электрода в виде малорастворимого соединения с ртутью с последующим катодным его восстановлением    при рН 2 в среде инертного газа.Метод достаточно чувствителен, предел обнаружения йодидов составляет 0,5 мкг в 100 г продукта.

Метод потенциометрического титрования основан на определение потенциала индикаторного серебряного электрода,  в процессе титрования йодид-ионов серебром . Количество  серебра, израсходованное на потенциометрическое титрование  соответствует концентрации йодид-ионов. Метод возможно использовать в широком диапазоне концентраций - 0,2 до 500 мг/кг .

В последние годы все большее применение  привлекают элементо селективные  электроды, в том числе йодидселективные, мембраны этих электродов состоят из малорастворимой соли йодида серебра в смеси с сульфидом серебра, Фактически этот метод можно отнести  к электорхимическим методам анализа. Метод в основном используется при оценке качества природных и пищевых вод.

Можно еще отметить  ряд высокоэффетивных методов определения йода [53] , но выполнимых только в специальных лабораториях, в частности метод изотопного разбавления и метод нейтронно-активационного анализа, масс-спектрометрический метод с индуктивно-связанной плазмой.

Приводимые данные показывают, что существует обширный набор методов количественного определения йода в различных пищевых продуктах, воде и биологических объектах и т.п. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. При этом следует отметить, что многие из методов, которые применяются для определения йода, обладающие высокой чувствительностью и достоверностью, малодоступны для использования в массовой ,широкой аналитической практике. Чаще используютсят более доступные и простые методы (титриметрические, фотометрические и др.), хотя и менее  чувствительные. Все зависит от  характера анализируемого объекта , содерхания в нем  солей йода, необходимой точности определения.


Библиографический список
  1. Герасимов Г.А. Йодный дефицит в странах Восточной Европы и Центральной Азии – состояние проблемы в 2003 году // Клиническая тиреоидология, 2003. Т. 1. № 3. С.5–12.
  2. Thompson C. Dietary recommendations for iodine around the world//IDD Newsletter.2002,Vol. 18. № 3. P. 38–42.
  3. Герасимов Г.А. Безопасность йода и йодата калия// Клиническая тиреоидология, 2004. Т. 2. № 3. С.10–14.
  4. ГОСТ 25832-89. Изделия хлебобулочные диетические.
  5. МУК 4.1.1187-03. Вольтамперометрическое определение йода в пищевых продуктах.
  6. МУК 4.1.1481-03. Определение массовой концентрации йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и БАД вольтамперометрическим методом (I).
  7. Perihan В., Fatma Y.F., Zymryt B. // Analyst. - 2000. - Vol. 125. -P. 1977-1982.
  8. Хотимченко С.А.Жукова Г.Ф.Савчик С.А. Методы количественного определения йода в пищевых продуктах и продовольственном сырье. Вопросы питания, 2004,147с.
  9. Общие методы проверки и анализа пищевых продуктовwww.normacs.ru/Doclist/.../670500000.ht.
  10. Способ определения йода в йодсодержащих органических веществах: Пат. 2163377 Россия, МПК7 G 01 N 27/48. 20.02.2001.
  11. Rao R.R., ChattA. // Ibid. - 1991. - Vol. 63, No. 13. - P. 1298-1303.
  12. Rao R.R., ChattA. // Analyst. - 1993. - Vol. 118, No. 10. -P. 1247-1251.
  13. Гос. фармакопея СССР, вып. 11, т.2, с
  14. МУК 4.1.1481—03 ,Определение массовой концентрации йода в пищевых продуктах.
  15. Методы определения содержания йода в пищевом сырье. window.edu.ru/library/pdf2txt/653/.../1795.
  16. Подкорытова А.В., Кадникова И.А. Качество, безопасность и методы анализа продуктов из гидробионтов. Вып. 3. Руководство по современным методам исследований морских водорослей, трав и продуктов их переработки . М. 2009, 198с.
  17. определение йода в соли поваренной пищевой. www.lawrussia.ru/.../doc469a391x913.htm
  18. МУК 4.1.1090-02. Определение йода в воде.
  19. МУК 4.1.1106-02. Определение массовой доли йода в пищевых продуктах и сырье титриметрическим методом.
  20. A OA С Official Method 920-158. // Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists / Ed. Sidney Williams. - Arlington, 1995. - Ch. 41. - P. 6.
  21. Гос. фармакопея СССР, вып. 11, т.2, с.377.
  22. Явич П.А., Чурадзе Л.И., Рухадзе Т.А. и др. Железо и йод в растительном сырье и пищевых продуктах. Хим. ж. Грузии, 2002, №2, с.355-261.
  23. Явич П.А., Чурадзе Л.И., Рухадзе Т.А., Хоситашвили В.Л. и др. К дефициту железа и йода в организме человека. Сб. радиологические исследования, 2009, т.6, с.210-214, Тбилиси.
  24. Драгомирова М. Л. Методы определения микроэлементов. М.: Химия, 1950. - С. 23-31.
  25. Laurberg  P. //J. Clin. Endocrinol. Metab. - 1987. - Vol. 64. -P. 969-974.
  26. ГОСТ Р 51301-99 - Продукты пищевые и продовольственное сырье.
  27. Фотометрическое определение йода в воде. zakon.law7.ru/base07/part2/d07ru2984.htm
  28. Afkhami Abbas, Zarei Ali Reza // Talanta. 2000. - V. 53. -№ 4. -P. 815-821.
  29. G. Knapp, B. Maichin, P. Fecher, S. Hasse, P. Schramel .Iodine Determination in Biological Materials. Options for Sample Preparation and Final Determination Anal. Chem. 1998. - V. 362. - № 6. - P. 508-513.
  30. Dan Denzhong. Iodine Determination in Urine by «on-line» Flow-Injection Catalytic Spectrophotometric Method . Anal. Chem. 2000.  V. 28. - № 4. - P. 486-490.
  31. Dan Dezhong, Li Ping, Zhang Kun, Shi Bo. Iodine Determination in Urine by Catalytic Spectrophotometric Method Using Microwave Sample Decomposition . Anal. Chem. 2000. 28. - № 7. - P. 918.
  32. G. Knapp, B. Maichin, P. Fecher, S. Hasse, P. Schramel. Iodine Determination in Biological Materials. Options for Sample Preparation and Final Determination . Anal. Chem. 1998. - V. 362. - № 6. - P. 508-513.
  33. Dan Dezhong, Li Ping, Zhang Kun, Shi Bo. Iodine Determination in Urine by Catalytic Spectrophotometric Method Using Microwave Sample Decomposition- (2) . Anal. Chem. 2002. - . 30. - № 4. - P. 1258.
  34. Zhang Aimei, Wang Shuhao, Du Lingyun . Zhang Aimei Simultaneous Determination of Micro Bromide and Iodide by Kinetic Spectrophotometric Method . Anal. Lett. 2000. - V. 33. - № 11. - P. 2321-2339.
  35. Kumar S. D. Determination of Iodate and Sulphate in Iodized Common Salt by Ion Chromatography with Conductivity Detection . Talanta. 2000. - V. 53. - № 4. - P. 701-705.
  36. Bichsel Yves, V. G. Urs Determination of Iodide and Iodate by Ion Chromatography with Postcolumn Reaction and UV/Visible Detection . Anal. Chem. 1999. - V. 71. - № 1. - P. 34-38.
  37. Liu Xiang-Nong, Yu Bi-Yu, Ji Sheng-Quan. Gas Chromatographic Determination of Inorganic Iodine in Salt . Chin. J. Spectrosc. Lab. -2000. V. 17. - № 6. - P. 635-636.
  38. M. Sanjeev, S. Vandana, J. Archana, V. K. Krishna. Determination of Iodide by Derivatization to 4-iodo-N, N-dimethylaniline and Gas Chromatography Mass Spectrometry .Analyst. - 2000. - V. 125. - № 3. - P. 459-464.
  39. Maros L, Kaldy M, Igaz S. // Anal. Chem. - 1989. - Vol. 61, No. 7. - P. 733-735.
  40. Выдра Ф.И. Инверсионная вольтамперометрия. - М.: Мир, 1980. - 265 с.
  41. МУК 4.1.1187-03. Вольтамперометрическое определение йода в пищевых продуктах.
  42. МУК 4.1.1481-03. Определение массовой концентрации йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и БАД вольтамперометрическим методом (I).
  43. МУК4.1.1481 -03. Определение массовой концентрации йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и БАД вольтамперометрическим методом (II).
  44. Вольтамперометрическое определение йода в пищевых продуктахhttp://www.fcgsen.ru/DOC/.
  45. Способ количественного определения йода методом инверсионной вольтамперометрии патент RU 2459199.
  46. Бозина Т.В. Биамперометрическое определение йода в пищевых продуктах и объектах окружающей среды.Дисс...канд. техн.наук.Краснодар,2003, 140с.
  47. Писаревский A.M. Селективность редокс-электродов основа для создания новых анализаторов . «Сенсор-2000»: Тез. докл. Всерос. конф. с междунар. уч.  С-Петербург. гос. ун-т. - СПб, 2000. - С. 25.
  48. А. М. Писаревский, И. П. Полозова .Селективность модифицированных йодом редоксметрических электродов и их применение в потенциометрическом анализе окислителей (активный хлор, озон, пероксид водорода, молекулярный кислород) . Тез. докл. Всерос. конф. с междунар. уч.  С-Петербург. гос. ун-т. - СПб, 2000. - С. 26-27
  49. Александрова Т. П. Инверсионная вольтамперометрия бромид- и йодид-ионов на обновляемом серебряном электроде . Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 55. - № 6. - С. 655-658.
  50. Бельбаева Н. Н. Спектральное определение хлора, брома и йода в неорганических и органических соединениях с использованием конденсированной искры и высокочастотной индукционной аргоновой плазмы .Дисс... канд. хим наук ,М. 1999, 183с.
  51. Захарова Э.А., Слепченко Г.Б., Колпакова Е.Ю. Электрохимические методы для контроля содержания йода в напитках // Вопросы питания. 2001. N3. C.32-36.
  52. Брайнина Х.З., Сапожникова Э.Я. Концентрирование веществ в полярографическом анализе. Определение ионов йода // ЖАХ. 1966. Т.21, Вып.11. С.1342-1347.
  53. Вторушина Л. А. Определение хлора, брома и йода в водных объектах и образцах с органической матрицей методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с применением газовой генерации .www.dissercat.com/.../opredelenie-khlora-b.

 



Все статьи автора «Кахетелидзе Мзия Бондоевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: