Спектрофотометрический способ измерения температуры

ГОСУДАРСТ 8 ЕНКЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(7 ) Новосибирский институт биоорганической химии СО АН СССР и Институттерапии СО АМН СССР(56) Лузу П. Криобиохимия. М.: Мир, 1980,с. 53 - 55, 176- 178.Авторское свидетельство СССР461318, кл. 6 О К 11/16, 1975,(54) СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕН ИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к бесконтактным способам измерения температуры в трудИзобретение относится к бесконтактным способам измерения температуры в кюветах спектрофотометрических устройств и может быть использовано для регулярного контроля правильности функционирования термостатирующих устройств фотометров (в частности, такая необходимость часто возникает при эксплуатации биохимических анализаторов).Цель изобретения - повышение точности и быстродействия при измерении температуры.В предлагаемом способе измерения температуры для калибровки и определения неизвестной температуры вместо обычно применяемого при двухволновой регистрацииА Гспектрального отношения -- используетсяАй )-4 Й)отношение ---- в связи с тем, чтоА Гл,) ф 4(м)только с использованием этой функции удается аналитически оптимизировать выбор 801515070 А 1 2нодоступных кюветах спектрофотомс трических устройств. Целью изобретения является поцциение точности и бьц тролействия определения температуры. Для этого ргистрируют оптические плотности поме 1 ценцого в кювету термоиндикатора, представляющего обои рдтвор в трис.НС 1 буфр килогноосновного индикатора, с р 11, и рдбочм диапазоне рН буфера. Температуру оцрл- ляют цо калибровочному график), при этом оптические плотности регистрирукт цд лвух ллицах волн, соответствующих максимумам поглощения цротонированной и нецротоцировацной форм индикатора. В кдчгве калибровочного графика используют здвиимость от температуры соотношения разности оптических плотностей к их сумм. 3 табл. наилучших условий определ ция тмцрдтуры лля заданного темпера гу рцого интерГри использовании кислотцо-основного индикатора с известными константой ионизации рК и коэффициентами экстинкций при двух длинах волн обеих иоциздциоц 1 1 н1 аНф р ( лние рН буферйого раствора, соответствующее максимальной чувствительности системы (рН, ), можно найти приравнивдцием к ихлю второй производной по рН функции, связывающей измеряемую спектральную характеристику с рН раствора. В ддццом случде связь спектральных характеристик с рН определяется известным уравнением Генлрсона - Хассельбаха для разбавленных растворов:Гчц =8; 11 рц выборе в качестве измеряемой спектральной характеристики величины спек.ла,)трального отношения - ,условие оптимума сгцредсляется соотношениемрН - 1 К "г )," --- сЕл,Прц выборе в качестве измеряемой спектральной характеристики отношения разности оптических плотностей к их сумме решение для рН однозначно и его опредеГау ляют цз соотссосцессця рН =рК+д - ,. - - ; гЯд, -Ел,л,которое симметрично относительно перестановки длин волн.Таким образом, если известны константа цоццздниц и коэффициенты экстинкций двух крайних форм индикатора, можно ана. литическц рдссццтспь значение рН буферного раствора, обеспечивающее наибольшую точность измерений температуры в заданном темцер;пурцом интервале.Способ осушествляют следуюшцм обрасом.При,ис р 1. Калибровку по темпердтуре проводилии цд сцектрофотометре 5 ресогс М 40 фирмы Карл Цейс (длина оптического пути кювегы 1 см), оснащенном термостатироваццым кюветодержателем и системой измерения темпердтуры, обеспечиваюшей точность измерения температуры не хуже 0,01 С. В качестве кислотно-основного индикатора цспользовдлц тимоловый синий, который пригоден для измерений в видимой области спектра (максимум поглошения цецротонироваццой формы находится вблизи 600 нм, а протоццровдццой - 440 цм). Состав термочунствцтельцого раствора: 0,05 М трис;0,01 М 1 СЕ, 0,004 сЛ тцмоловый синий. Оптимальный состав термоццдикатора выбран исходя цз зцдцеццй рК (рК" =8,9) ц коэффициентов экстицкций крайних форм (определенныы хтсгц цсгс гьк) до коэффициента ): с И,. .Н кц, -- 77; евши -- 177; ес,(а = 01 о формуле получено значение оптимального рН = 8,85 при 30 С. Рабочий буферный раствор с требуемым значением рН был приготовлен схсешецием точной цавески трис (0,6055+.0,0003 г) ц тоццого обьемд прцготсгвлеццого из фцксдцдла раствора 0,1 НСс, (10: 0,05 мл) с последующим доведением обьемд раствора до 100 мл. Затем к 1 О мл полученного буферного раствора добавляют 0,02 мл 0,2 сЯ,-ного рдствора тцмолового ц него в метаноле (оптическая плотность полученного раствора находится в пределах 1 оптической едцццны в интервале температур от 20 до 40 С),Приготовленный раствор помещали в кювету сцекчрофотометра. Измерения проводилц относитльно соответствуюшего буферно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го раствора (без индикатора). Термостатируюшим устройством задавали требуемую температуру, измерение оптической плотности проводили после установления темпера. турного равновесия.В табл. 1 приведена зависимость соотнояР,)-дГлщения ---- от температуры для тимо 4 Р )фей)лового синего (2=440 нм, Л =600 нм).Расхождения между калибровочными данными, полученными при повторных измерениях в течение нескольких дней, не превышали 0,2 С. Тот же результат получен при проверке метода с различными препаратами трис (фирмы 8 ега, МегсК отечественного препарата ТУ 6-09-4292-76),Из приведенных данных можно сделать вывод, цто предлагаемый способ позволяет измерять неизвестную температуру в кювете спектрофотометра с точностью до 0,2 С в интервале температур от 0 до 80 С. При необходимости этот интервал может быть расширен, так как принпип, лежащий в основе температурной чувствительности тер. моиндикатора, распространяется и на более широкую область температур.Пример 2, Измерение динамики установления теплового равновесия в кювете объемом 5 мкл микроспектрофотометра, изготовленного на элементной базе спектрофотометрического детектора хроматографа Милихром, проводили аналогично примеру 1. Описанный раствор помешали в кювету прибора, регистрировали поглощение и ри .=440 нм ц г,=600 нм и время с момента включения. Температуру определяли по калибровочному графику, приведенному в табл..Температура, измеренная предлагаемым способом непосредственно после включения прибора, равнялась 17,5 С, в то время как температура окружающей среды составляла 17,6 С (измерена калиброванным лабораторным термометром).В табл. 2 приведена кицетика установления температурного равновесия в кювете капиллярного микроспектрофотометра,Пример 3. Измерение проводили аналогично примеру 1 в ультрафиолетовом диапазоне спектра. В качестве индикатора использовали метанитрофенол (рК" ,=8,25, 1 р. т тди ул и его = 148; ег 8 о = 56; еы = 26; ггзо = 83). Рассчитанное по формуле оптимальное значение рН для данного индикатора равно 8,3 (для 30 С). Соответствующий этому рН состав буфера: 0,05 М трцс, 0,025 М НСс. Затем метацитрофенол добавляли к полученному буферу в количестве, соответствуюшем содержанию его в смеси: О 02 мг/мл.В табл. 3 приведена зависимость ч с Я =280 нм,Я=250 нм, спек.Яй) -4 О )- )+д - Лю =1515070 в спектрофотометрическую ячейку вводят раствор в трис-НСВ буфере кислстно-основ.ного индикатора с константой диссоциации в рабочем диапазоне рН буфера, затем регистрируют оптическую плотность раствора и определяют температуру по градуировочному графику, отличающийся тсм, что, с целью повышения точности и быстродействия, оптическую плотность регистрируют на двух длинах волн излучения, соответствующих максимумам поглощения протонированной и непротонированной форм кислотно-основного индикатора, находят отношение разности оптических плотностей на этих длинах волн к их сумме, по величи не которого из градуировочного графикаопределяют температуру. тральных характеристик раствора от температуры для метанитрофенола.Точность определения температуры с данным индикатором составляет 0,5 С.Таким образом, как видно из приведенных результатов, предлагаемый способ прост в исполнении и обеспечивает возможность быстрого измерения температуры с достаточно высокой точностью без привлечения дополнительного специального оборудования при однократном заполнении кюветы. Формула изобретения Спектрофотометрический способ измерения температуры, заключающийся в том, что Таблица1оТ О А 40 А 600Л+А Л,Та баица 2 Л мо -Л воо Время с момесста акпючеиия,155070 Таблица 3 Т С но Арво +А иъ Составитель Ю. АндрияновРедактор А. Ревнн Техред И. Верес Корректор Л. ПатайЗаказ 6268/41 Тираж 573 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патентз, г Ужгород, ул. Гагарина, 101 20,10 25,50 30,30 35,00 40,00 45,00 0,490 0,465 0,443 0,419 0,403 0,385 0,370 0,373 0,378 0,380 0,388 0,393