Metal-insulator transition in a doubly orbitally degenerate model with correlated hopping

In the present paper we propose a doubly orbitally degenerate narrow-band model with correlated hopping. The peculiarity of the model is taking into account the matrix element of electron-electron interaction which describes intersite hoppings of electrons. In particular, this leads to the concentration dependence of the effective hopping integral. The cases of the strong and weak Hund's coupling are considered. By means of a generalized mean-field approximation the single-particle Green function and quasiparticle energy spectrum are calculated. Metal-insulator transition is studied in the model at different integer values of the electron concentration. With the help of the obtained energy spectrum we find energy gap width and criteria of metal-insulator transition.Comment: minor revisions, published in Phys. Rev.

СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ И ТЕСТ-ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДИ В ВОДНЫХ СРЕДАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНОМ И БАТОКУПРОИНДИСУЛЬФОКИСЛОТОЙ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ОКСИДОВ

Adsorbents based on aluminium, zirconium and titanium oxides sequentially modified with polyhexamethylene guanidine (PHMG) and bathocuproinedisulfonic acid (Batocuprsulfo) were proposed for the adsorption-photometric and test-determination of copper in the variant of test tubes. An effective reagent fixation on the surface of inorganic oxides preliminarily modified with PHMG was attained in the range of pH 3-7. The adsorption capacity of the adsorbents for Batocuprsulfo was 22, 11, 7 mmol/g for Al2O3, ZrO2, and TiO2, respectively. Complex compound of Cu(I) with Batocuprsulfo and stoichiometry Cu:Batocuprsulfo=1:2 was formed on the adsorbents surface during Cu(II) adsorption in the presence of reducing agent – hydroxylamine; it was orange colored with maximum at 490 nm in the diffuse reflectance spectra. The quantitative extraction of Cu(I) and the maximum intensity of the surface color of Cu(I) complex was attained from the solutions with pH 6.0–7.0. This effect was used for developing the procedures for adsorption-photometric determination of Cu(I). The most sensitive procedure used aluminium oxide as an adsorbent matrix. The detection limit of Cu(I) determination calculated by the 3s-criterion was 0.02 μg/0.1 g of the adsorbent. The calibration curves were linear over the range of 0.1 - 15.0 μg/0.1 g. The test-procedure for determination of copper by the length of colored area was developed. The minimum determined concentration of copper was 2 mg/L. The proposed methods were used for the determination of Cu(I) in mineral and natural waters. The results obtained were confirmed by the added−found method, and the results of atomic-emission method with inductively coupled plasma.Key words: copper(II), adsorption, inorganic oxides, modified, bathocuproinedisulfonic acid, diffuse reflectance spectroscopy, test determination(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.005Didukh S.L., Losev V.N. Scientific research engineering centre “Kristall” Siberian Federal University,Svobodnyi pr.,  79, Krasnoiarsk, 660041, Russian FederationДля сорбционно-фотометрического и тест-определения меди в варианте индикаторных трубок предложены сорбенты на основе оксидов алюминия, циркония и титана, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином (ПГМГ) и батокупроиндисульфокислотой (Batocuprsulfo). Эффективное закрепление реагента на поверхности неорганических оксидов, предварительно модифицированных ПГМГ, достигается в диапазоне рН = 3.0-7.0. Максимальная поверхностная концентрация Batocuprsulfo на поверхности неорганических оксидов, модифицированных ПГМГ, составляет 22, 11 и 7 мкмоль/г для Al2O3, ZrO2 и TiO2 соответственно. При сорбции Cu(II) в присутствии восстановителя (гидроксиламина гидрохлорида) на поверхности сорбентов образуется комплекс Cu(I) : Batocuprsulfo = 1 : 2, имеющий оранжевую окраску и максимум при 490 нм в спектрах диффузного отражения. Количественное извлечение Cu(I) неорганическими оксидами, модифицированными ПГМГ и Batocuprsulfo, достигается из растворов с рН = 6.0-7.0 и не зависит от природы матрицы сорбента. Максимальная интенсивность окраски поверхностного комплекса Cu(I) сохраняется в диапазоне рН = 6.0-7.0. Образование окрашенных комплексов Cu(I) на поверхности сорбентов использовано при разработке методик его сорбционно-фотометрического определения с использованием спектроскопии диффузного отражения. Наибольшей чувствительностью характеризуется методика с использованием в качестве матрицы сорбента оксида алюминия. Предел обнаружения Cu(I), рассчитанный по 3s-критерию, равен 0.02 мкг/0.1 г сорбента. Линейность градуировочного графика сохраняется в диапазоне 0.1-15.0 мкг Cu на 0.1 г сорбента. С использованием оксида алюминия, модифицированного ПГМГ и Batocuprsulfo, в качестве тест-системы разработана методика тест-определения меди в природных водах по длине окрашенной зоны с минимально определяемой концентрацией меди 2 мкг/л. Правильность методик подтверждена методом «введено-найдено» и сопоставлением с результатами, полученными независимым методом – АЭС-ИСП.Ключевые слова: медь, сорбционное концентрирование, неорганические оксиды, модифицирование, батокупроиндисульфокислота, сорбционно-фотометрическое определение, тест-определениеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.00

СОРБЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ Fe(III)/Fe(II) И ИХ АЭС-ИСП ОПРЕДЕЛЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРЕМНЕЗЕМА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ТАЙРОНОМ

Silica that was sequentially modified with polyhexamethylene guanidine and pyrocatechin-3,5-disulfonic acid (SiO2-PHMG-Tiron) was suggested for the sorption separation and determination of Fe(III) and Fe(II). It was found that the quantitative extraction of Fe(III) was attained at pH 2.5–4.0, while the quantitative extraction of Fe(II) was observed at pH 6.0–7.5. The time of attainment of the sorption equilibrium was less than 5 min. Solid-phase extraction in flow on-column allowed for the quantitative separation and pre-concentration of Fe(III) at pH 3.0, and Fe(II) at pH 6.0–7.0 respectively. Dynamic sorption capacity of SiO2-PHMG-Tiron for Fe(III) was 1.5 mg/g and 1.1 mg/g for Fe(II). The optimal flow rate was 1.5 mL/min. Iron was desorbed from the SiO2-PHMG-Tiron surface by passing 10 mL of 0.5M HNO3 or 5 mL of 1 М HNO3 with the flow rate of 1 mL/min. The procedures for the separation of Fe(III) and Fe(II) followed by the inductively coupled plasma optical emission determination in desorbing solutions using single-column or two-column version were suggested. The single-column version comprised of pre-concentration of Fe(III) at pH 3.0 in the mini-column, determination of Fe(II) in the effluent solution, desorption of Fe(III), and its ICP-АES determination in the desorbing solution. In the two-column version, the analyzed water sample was passed through the two-column system. In the first one, Fe(III) was adsorbed at pH 3.0, in the second one Fe(II) was adsorbed at pH 6.0. Adsorbed iron was desorbed from the columns separately by passing 10 mL portions of 0.5M HNO3 through each column, and iron content in each of them was then determined. The developed procedure was applied for the determination of Fe(II) and Fe(III) in natural waters.Keywords: separation of Fe(II) and Fe(III), solid-phase extraction, silica, Tiron, ICP-АES(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.4.002Didukh S.L., Losev V.N. Scientific research engineering centre “Kristall” Siberian Federal University, 660041, Svobodnyi av. 79, Krasnoyarsk, Russian FederationДля сорбционного разделения и определения Fe(III) и Fe(II) предложен кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином (ПГМГ) и пирокатехин-3,5-дисульфокислотой (тайрон) (сорбент SiO2–ПГМГ–тайрон). Показано, что сорбент количественно извлекает Fe(III) из растворов с рН = 2.5-4.0, а Fe(II) с рН = 6.0-7.5 при времени установления сорбционного равновесия, не превышающем 5 минут. Использование динамического режима позволяет количественно отделить и сконцентрировать Fe(III) при рН = 3.0, а Fe(II) при рН = 6.0-7.0. Динамическая сорбционная емкость SiO2–ПГМГ–тайрон по Fe(III) составляет 1.5 мг/г, по Fe(II) – 1.1 мг/г. Оптимальная скорость потока раствора 1.5 мл/мин. Железо десорбируется с поверхности SiO2–ПГМГ–тайрон при пропускании 10 мл 0.5 М HNO3 или 5 мл 1 М HNO3 со скоростью 1 мл/мин. Предложены методики разделения Fe(III) и Fe(II) и их последующего атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) определения в десорбирующих растворах с использованием одноколоночного и двухколоночного варианта. Одноколоночный вариант включает сорбционное концентрирование Fe(III) при рН = 3.0 в миниколонке, определение Fe(II) в прошедшем через миниколонку растворе, десорбцию Fe(III) и его АЭС-ИСП определение в десорбирующем растворе. В двухколоночном варианте анализируюмую воду пропускают через систему двух миниколонок. В первой миниколонке при рН = 3.0 сорбируется Fe(III), а во второй при рН = 6.0 – Fe(II). Сорбированное железо десорбируют раздельно с каждой колонки пропусканием по 10 мл 0.5 М HNO3 и определяют в них содержание железа. Разработанная методика апробирована при определении Fe(II) и Fe(III) в природных скваженных водах.Ключевые слова: разделение  Fe(II) и Fe(III), сорбционное концентрирование, кремнезем, тайрон, АЭС-ИСПDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.4.00

СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ И ТЕСТ-ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНОМ, ФЕРРОЗИНОМ И ФЕРЕНОМ С С.Л. Дидух, А.Н. Мухина, В.Н. Лосев

The zirconium oxide based sorbents  were prepared by modifying polyhexamethylene guanidine, Ferrozine or Ferene S. Optimal conditions were found for modifying the zirconium oxide by Ferrozine and Ferene S. The sorption capacity of the sorbents is 25 mM/g for Ferrozine and 5 mM/g for Feren S. The sorbents quantitatively extract the iron(II)   from solutions of pH 2.5 – 7.0. Intensively colored iron(II) complexes are formed on the sorbents surface during sorption from solutions of pH 2.5 – 5.0 during 20 min. The diffuse reflectance spectra have maxima at 560 and 600 nm for the sorbents with the functional groups of Ferrozine and Ferene S, respectively. This effect was suggested for development of procedures of sorption-photometric and visual test determination of iron(II). The calibration curves were linear over the range 0.1 – 4.0 μg per0,1 gof the sorbent. The limit of detection sorption-photometric determination of iron (II) calculated by the 3s-criterion is 0.006 mg / 0.015 mg and 0.1g / 0.1g for sorbents with functional groups of Ferrozine and Ferene S, respectively. The proposed method was used for determination of total iron in natural waters. The results of sorption-photometric determination of total iron were confirmed by the results of atomic-emission method with inductively coupled plasma.Keywords: Adsorption, modified zirconium oxide, Ferene S, Ferrozine, Iron(II), Diffuse reflectance spectroscopy, test-systems. (Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.4.009 S.L. Didukh, A.N. Mukhina, V.N. Losev Research Engineering Centre ‘Kristall’ of Siberian Federal University, Krasnoiarsk, Russian FederationREFERENCES1. Analytical measurements in aquatic environments. Ed. by Namiensnik J., Szefer P. CRC Press, 2010. 503 p.2. Marchenko Z., Bal’tsezhak M. Metody spectrofotometrii v UF i vidimoi oblastiakh v neorganicheskom analize [Spectrophotometric methods in UV and VIS ranges in inorganic analysis]. Moscow, Binom, 2007. 711 p. (in Russian)3. Haghighi B., Safavi A. Simultaneous flow injction determination of iron(II) and iron(III) with opto-electrochemical detection. Anal. Chim. Acta, 1997, vol. 354, pp. 43-50. doi: 10.1016/S0003-2670(97)00436-4.4. Mulaudzi L.V., van Staden J.F., Stefan R.I. On-line determination of iron(II) and iron(III) using a spectrophotometric sequential injection system. Anal. Chim. Acta, 2002, vol. 467, pp. 35-49. doi: 10.1016/S0003-2670(02)00128-9.5. Ermolenko Iu.V., Gridina N.N., Sokolovskaia A.P. [Chemical-analytical system Fe (III) - tyrone - chitosan for spectrophotometry determination of iron]. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii [Advances in chemistry and chemical technology], 2011, vol. 25, no. 2, pp. 50-55 (in Russian).6. Zhenpu Wang, Cheng K.L. Spectrophotometric Determination of Iron with 1,10-phenanthroline in the Presence of Copper. Microchimica Acta, 1982, II, pp. 115-124. doi: 10.1007/BF012066977. Van Staden J.F., Naidoo E.B. Determination of total iron as Fe(II) in multivitamins, haеmatinics and natural waters using a sequential injection system. South African Journal of Chemistry, 2000, vol. 53, no. 3, pp. 191-205.8. Jankiewicz B., Ptaszynski B., Turek A. Spectrophotometric Determination of Iron(II) in the Soil of Selected Allotment gardens in Lodz. Polish Journal of Environmental Studie, 2002, vol. 11, no. 6, pp. 745-749.9. Fresenius W., Schneider W. For the determination of iron(II) and total iron with 2,2'-dipyridyl in mineral waters. Reduction of iron(III) with ascorbic acid. Z. analyt. Chem, 1976, vol. 209, pp. 340-341.10. Stauffer M.T., Weller W.E., Kubas K.R., Casoni K.A. Limiting reactants in chemical analysis: influences of metals and ligands on calibration curves and formation constants for selected iron-ligand chelates. Stoichiometry and Research – The Impotance of Quantity in Biomedicine, 2012, pp. 311-334.11. Tsurubou S., Sakai T. High-sensitivity extraction - Spectrophotometric determination of iron with 3-(2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetrabromophenolphthalein ethyl ester. The Analyst, 1984, vol. 109, pp. 1397-1399. doi: 10.1039/AN9840901397.12. Nagahiro T., Uesugi K., Mehra M.C., Satake M. Spectrophotometric determination of iron(II) after separation by adsorption of its complex with 3-(4-phenyl-2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetraphenylborate on microcrystalline naphthalene. Talanta, 1985, vol. 31, no. 12, рр. 1112-1114. doi: 10.1016/0039-9140(84)80259-3.13. Ying Chen, Chang-Ming Ding, Tian-Ze Zhou, Da-Yong Qi. Organic solvent-soluble membrane filters for the preconcentration and spectrophotometric determination of iron(II) traces in water with Ferrozine. Fresenius J. Anal. Chem, 1999, vol. 363, рр. 119-120. doi: 10.1007/s002160051152.14. Zolotov Iu.A., Tsizin G.I., Dmitrienko S.G., Morosanova E.I. Sоrbtsiоnnое kоntsеntrirovaniе mikrоkоmpоnеntov iz rаstvоrоv [Sorption concentration of micro components from solutions]. Moscow, Science, 2007. 320 p. (in Russian).15. Lisichkin G.V., Fadeev A.Y., Serdan A.A., Mingalyov P.G., Nesterenko P.N., Furman D.B. Khimiia privitykh pоvеrkhnоstnykh soеdinеnii [Chemistry of Surface Grafted Compounds]. Moscow, Fizmatlit, 2003. 592 p. (in Russian).16. Losev V.N., Didukh S.L., Trofimchuk A.K. [Sorption photometric determination of iron using sorbents on the basis of inorganic oxides having functional groups of 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline]. Izvestiia vyzov. Khimiia i khimicheskaia technologiia [Chemistry and chemical technology], 2009, vol. 52, no. 7, pp. 32-36 (in Russian).17. Shvartsenbach G. Flashka G. Kompleksonometricheskoe titrovanie [Complexometric Titration]. Moscow, Chemistry, 1970. 360 p. (in Russian).18. Rеshetniak Е.А., Kholina Yu.V., Shеvchenko V.N. [The color scales constraction for visual colorimetry. Representation of analysis results]. Меtоdy i оb”еkty khimicheskogo analiza [Methods and objects of chemical analysis], 2011, vol. 6, no 4, pp. 188-197 (in Russian).Получены сорбенты на основе оксида циркония, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином, феррозином и ференом С.  Найдены оптимальные условия модифицирования аминированной поверхности оксида циркония феррозином и ференом С. Сорбционная емкость по отношению к органическим реагентам составляет 25 мкМ/г для феррозина и 5 мкМ/г для ферена С. Синтезированные сорбенты количественно извлекают железо(II) из растворов с рН = 2.5-7.0. При сорбции на поверхности сорбентов образуются интенсивно окрашенные комплексы железа(II), имеющие в спектре диффузного отражения широкую полосу с максимумом при 560 и 600 нм соответственно для сорбентов с функциональными группами феррозина и ферена С. Максимальная интенсивность окраски развивается в течение 20 мин при рН = 2.5-5.0. Образование окрашенных комплексов на поверхности сорбента использовано при разработке методик сорбционно-фотометрического и тест-определения железа(II). Градуировочные графики линейны в диапазоне от 0.1 до 4.0 мкг/0.1 г. Предел обнаружения железа(II) сорбционно-фотометрическим методом, рассчитанный по 3s-критерию, равен  0.006 мкг/0.1 г и 0.015 мкг/0.1 г  для сорбентов с функциональными группами феррозина и ферена С, соответственно. Методики использованы при определении общего содержания железа в природных водах. Правильность методик подтверждена атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой.Ключевые слова: сорбционное концентрирование, модифицированный оксид циркония, феррозин,  ферен С, железо(II), сорбционно-фотометрическое определение, тест-системы.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.4.009ЛИТЕРАТУРАAnalytical measurements in aquatic environments. Ed. by Namiensnik J., Szefer P. CRC Press, 2010. 503 p.Марченко З., Бальцежак М. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе: пер. с польского А.В. Гармаша. М.: БИНОМ, 2007. 711 с. Haghighi B., Safavi A. Simultaneous flow injction determination of iron(II) and iron(III) with opto-electrochemical detection // Anal. Chim. Acta. 1997. V. 354. P. 43-50.Mulaudzi L.V. van Staden J.F., Stefan R.I.  On-line determination of iron(II) and iron(III) using a spectrophotometric sequential injection system // Anal. Chim. Acta. 2002. V. 467. P. 35-49.Ермоленко Ю.В., Гридина Н.Н., Соколовская А.П. Химико-аналитическая система Fe(III) – тайрон – хитозан в спектрофотометрии железа // Успехи в химии и химической технологии. 2011. Т. 25, № 2. С. 50-55.Zhenpu W., Cheng K.L. Spectrophotometric Determination of Iron with 1,10-phenanthroline in the Presence of Copper // Microchimica Acta. 1982. II. P. 115-124.Van Staden J.F., Naidoo E.B. Determination of total iron as Fe(II) in multivitamins, haеmatinics and natural waters using a sequential injection system // South African Journal of Chemistry. 2000. V. 53, № 3. P. 191-205.Jankiewicz B., Ptaszynski B., Turek A. Spectrophotometric Determination of Iron(II) in the Soil of Selected Allotment gardens in Lodz // Polish Journal of Environmental Studies. 2002. V. 11, № 6. P. 745-749.Fresenius W., Schneider W. For the determination of iron(II) and total iron with 2,2'-dipyridyl in mineral waters. Reduction of iron(III) with ascorbic acid // Z. analyt. Chem. 1976. V. 209. P. 340-341.Limiting reactants in chemical analysis: influences of metals and ligands on calibration curves and formation constants for selected iron-ligand chelates / M. Stauffer [et al.] // Stoichiometry and Research – The Impotance of Quantity in Biomedicine. 2012. P. 311-334.Tsurubou S., Sakai T. High-sensitivity extraction – Spectrophotometric determination of iron with 3-(2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetrabromophenolphthalein ethyl ester // The Analyst. 1984. V. 109. P. 1397-1399.Spectrophotometric determination of iron(II) after separation by adsorption of its complex with 3-(4-phenyl-2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetraphenylborate on microcrystalline naphthalene / T. Nagahiro [et al.] // Talanta. V. 31, № 12. 1985. P. 1112-1114.Organic solvent-soluble membrane filters for the preconcentration and spectrophotometric determination of iron(II) traces in water with Ferrozine / Ying Chen [et al.] // Fresenius J Anal Chem. 1999. V. 363. P. 119-120.Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов / Ю.А. Золотов [и др.]. М.: Наука, 2007. 320 с.Химия привитых поверхностных соединений / Г.В. Лисичкин [и др.] М.: Физматлит, 2003. 592 с.Лосев В.Н., Дидух С.Л., Трофимчук А.К. Сорбционно-фотометрическое определение железа с использованием сорбентов на основе неорганических оксидов с функциональными группами 4,7-дифенил-1,10-фенантролина // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2009. Т.52, № 7. С. 32-36.Шварценбах Г., Флашка Г.  Комплексонометрическое титрование. М.: Химия, 1970. 360 с.Решетняк Е.А., Холина Ю.В., Шевченко В.Н. Построение цветовых шкал для визуальной колориметрии. Представление результатов анализа // Методы и объекты химического анализа. 2011. Т. 6, № 4. С. 188-19

Adsorption-photometric and test-determination of copper in aqueous media using the oxides modifi ed with polyhexamethylene guanidine and bathocuproinedisulfonic acid

Adsorbents based on aluminium, zirconium and titanium oxides sequentially modified with polyhexamethylene guanidine (PHMG) and bathocuproinedisulfonic acid (Batocuprsulfo) were proposed for the adsorptionphotometric and test-determination of copper in the variant of test tubes. An effective reagent fixation on the surface of inorganic oxides preliminarily modified with PHMG was attained in the range of pH 3-7. The adsorption capacity of the adsorbents for Batocuprsulfo was 22, 11, 7 μmol/g for Al2O3, ZrO2, and TiO2, respectively. Complex compound of Cu(I) with Batocuprsulfo and stoichiometry Cu:Batocuprsulfo=1:2 was formed on the adsorbents surface during Cu(II) adsorption in the presence of reducing agent – hydroxylamine; it was orange colored with maximum at 490 nm in the diffuse reflectance spectra. The quantitative extraction of Cu(I) and the maximum intensity of the surface color of Cu(I) complex was attained from the solutions with pH 6.0–7.0. This effect was used for developing the procedures for adsorption-photometric determination of Cu(I). The most sensitive procedure used aluminium oxide as an adsorbent matrix. The detection limit of Cu(I) determination calculated by the 3s-criterion was 0.02 μg/0.1 g of the adsorbent. The calibration curves were linear over the range of 0.1 - 15.0 μg/0.1 g. The test-procedure for determination of copper by the length of colored area was developed. The minimum determined concentration of copper was 2 μg/L. The proposed methods were used for the determination of Cu(I) in mineral and natural waters. The results obtained were confirmed by the added−found method, and the results of atomic-emission method with inductively coupled plasma.Для сорбционно-фотометрического и тест-определения меди в варианте индикаторных трубок предложены сорбенты на основе оксидов алюминия, циркония и титана, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином (ПГМГ) и батокупроиндисульфокислотой (Batocuprsulfo). Эффективное закрепление реагента на поверхности неорганических оксидов, предварительно модифицированных ПГМГ, достигается в диапазоне рН = 3.0-7.0. Максимальная поверхностная концентрация Batocuprsulfo на поверхности неорганических оксидов, модифицированных ПГМГ, составляет 22, 11 и 7 мкмоль/г для Al2O3, ZrO2 и TiO2 соответственно. При сорбции Cu(II) в присутствии восстановителя (гидроксиламина гидрохлорида) на поверхности сорбентов образуется комплекс Cu(I) : Batocuprsulfo = 1 : 2, имеющий оранжевую окраску и максимум при 490 нм в спектрах диффузного отражения. Количественное извлечение Cu(I) неорганическими оксидами, модифицированными ПГМГ и Batocuprsulfo, достигается из растворов с рН = 6.0-7.0 и не зависит от природы матрицы сорбента. Максимальная интенсивность окраски поверхностного комплекса Cu(I) сохраняется в диапазоне рН = 6.0-7.0. Образование окрашенных комплексов Cu(I) на поверхности сорбентов использовано при разработке методик его сорбционно-фотометрического определения с использованием спектроскопии диффузного отражения. Наибольшей чувствительностью характеризуется методика с использованием в качестве матрицы сорбента оксида алюминия. Предел обнаружения Cu(I), рассчитанный по 3s-критерию, равен 0.02 мкг/0.1 г сорбента. Линейность градуировочного графика сохраняется в диапазоне 0.1-15.0 мкг Cu на 0.1 г сорбента. С использованием оксида алюминия, модифицированного ПГМГ и Batocuprsulfo, в качестве тест-системы разработана методика тестопределения меди в природных водах по длине окрашенной зоны с минимально определяемой концентрацией меди 2 мкг/л. Правильность методик подтверждена методом «введено-найдено» и сопоставлением с результатами, полученными независимым методом – АЭС-ИСП

Fe(II) and Fe(III) sorption separation and their ICP-AES determination using the silica modified by Tiron

Silica that was sequentially modified with polyhexamethylene guanidine and pyrocatechin-3,5-disulfonic acid (SiO2-PHMG-Tiron) was suggested for the sorption separation and determination of Fe(III) and Fe(II). It was found that the quantitative extraction of Fe(III) was attained at pH 2.5–4.0, while the quantitative extraction of Fe(II) was observed at pH 6.0–7.5. The time of attainment of the sorption equilibrium was less than 5 min. Solid-phase extraction in flow on-column allowed for the quantitative separation and preconcentration of Fe(III) at pH 3.0, and Fe(II) at pH 6.0–7.0 respectively. Dynamic sorption capacity of SiO2-PHMG-Tiron for Fe(III) was 1.5 mg/g and 1.1 mg/g for Fe(II). The optimal flow rate was 1.5 mL/min. Iron was desorbed from the SiO2-PHMG-Tiron surface by passing 10 mL of 0.5M HNO3 or 5 mL of 1 М HNO3 with the flow rate of 1 mL/min. The procedures for the separation of Fe(III) and Fe(II) followed by the inductively coupled plasma atomic emission (ICP-AES) determination in desorbing solutions using single-column or two column version were suggested. The single-column version comprised of pre-concentration of Fe(III) at pH 3.0 in the mini-column, determination of Fe(II) in the effluent solution, desorption of Fe(III), and its ICP-АES determination in the desorbing solution. In the two-column version, the analyzed water sample was passed through the two-column system. In the first one, Fe(III) was adsorbed at pH 3.0, in the second one Fe(II) was adsorbed at pH 6.0. Adsorbed iron was desorbed from the columns separately by passing 10 mL portions of 0.5M HNO3 through each column, and iron content in each of them was then determined. The developed procedure was applied for the determination of Fe(II) and Fe(III) in natural waters.Для сорбционного разделения и определения Fe(III) и Fe(II) предложен кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином (ПГМГ) и пирокатехин-3,5-дисульфокислотой (тайрон) (сорбент SiO2–ПГМГ–тайрон). Показано, что сорбент количественно извлекает Fe(III) из растворов с рН = 2.5-4.0, а Fe(II) с рН = 6.0-7.5 при времени установления сорбционного равновесия, не превышающем 5 минут. Использование динамического режима позволяет количественно отделить и сконцентрировать Fe(III) при рН = 3.0, а Fe(II) при рН = 6.0-7.0. Динамическая сорбционная емкость SiO2–ПГМГ–тайрон по Fe(III) составляет 1.5 мг/г, по Fe(II) – 1.1 мг/г. Оптимальная скорость потока раствора 1.5 мл/мин. Железо десорбируется с поверхности SiO2–ПГМГ–тайрон при пропускании 10 мл 0.5 М HNO3 или 5 мл 1 М HNO3 со скоростью 1 мл/мин. Предложены методики разделения Fe(III) и Fe(II) и их последующего атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) определения в десорбирующих растворах с использованием одноколоночного и двухколоночного варианта. Одноколоночный вариант включает сорбционное концентрирование Fe(III) при рН = 3.0 в миниколонке, определение Fe(II) в прошедшем через миниколонку растворе, десорбцию Fe(III) и его АЭС-ИСП определение в десорбирующем растворе. В двухколоночном варианте анализируюмую воду пропускают через систему двух миниколонок. В первой миниколонке при рН = 3.0 сорбируется Fe(III), а во второй при рН = 6.0 – Fe(II). Сорбированное железо десорбируют раздельно с каждой колонки пропусканием по 10 мл 0.5 М HNO3 и определяют в них содержание железа. Разработанная методика апробирована при определении Fe(II) и Fe(III) в природных скважинных водах.This study was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (Project no. 4.6343.2017 for Siberian Federal University)

Радиометрия и метрология светодиодов

В роботі представлений огляд та аналіз методів вимірювання радіометричних характеристик світлодіодів. Розроблено зручну для повторення установку, що дозволяє вимірювати основні параметри світлодіодів на основі наявного і доступного в Україні метрологічного устаткування та елементної бази. Проаналізовані основні похибки вимірювань радіометричних характеристик світлодіодів, надані рекомендації щодо їх мінімізації. Результати роботи будуть корисні фахівцям в області прецизійної радіометрії та розробникам елементів оптико-електроніки.In this article presented an overview and analysis methods for measuring radiometric characteristics of the LEDs. Designed for easy installation of repetition, which allows you to measure the basic parameters of the LEDs based on best available and affordable in Ukraine metrology equipment and components. Analyzed the basic error of measurement of radiometric characteristics of the LEDs provided recommendations to minimize them. The results will be useful to specialists in the field of precision radiometry and developers elements opto-electronics.В работе представленный обзор и анализ методов измерения радиометрических характеристик светодиодов. Разработана удобная для повторения установка, что позволяет измерять основные параметры светодиодов на основе имеющегося и доступного в Украине метрологического оборудования и элементной базы. Проанализированы основные погрешности измерений радиометрических характеристик светодиодов, предоставленные рекомендации относительно их минимизации. Результаты работы будут полезны специалистам в области прецизионной радиометрии и разработчикам элементов оптико-электроники

Preconcentration of Se(IV) with Silica Gel Chemically Modified with Sulfur-Containing Groups

Для концентрирования Se(IV) предложены сорбенты на основе силикагеля с привитыми серосодержащими группами различной природы. Количественное извлечение Se(IV) достигается в диапазоне 0,5 М HCl – pH 7 силикагелем с тиольными и тетрасульфидными группами и рН 1–4 силикагелем с дитиокарбаминатными и тиомочевинными группами с временем установления сорбционного равновесия, не превышающим 5 мин. В исследованных диапазонах кислотности на сорбентах МПС, МФС и ТСС отсутствует сорбция Se(VI), что позволяет осуществить разделение Se(IV) и Se(VI) с использованием данных сорбентов. Сорбционная емкость по Se(IV) составляет 0,11; 0,035 и 0,087 ммоль/г для МПС, МФС и ТСС соответственно. Изотермы сорбции удовлетворительно описываются моделью ЛенгмюраAdsorbents based on silica gel with grafted sulfur-containing groups of various nature were proposed for preconcentrating Se(IV). The quantitative extraction of Se(IV) is achieved in the range of 0.5 M HCl – pH 7 by silica gel with thiol and tetrasulfide groups and pH 1–4 by silica gel with dithiocarbamate and thiourea groups with a sorption equilibrium time not exceeding 5 min. In the studied ranges of acidity, there is no sorption of Se(VI) on MPS, MFS, and TSS adsorbents, which makes it possible to separate Se(IV) and Se(VI) using these sorbents. The adsorption capacity for Se(IV) is 0.11; 0.035 and 0.087 mmol/g for MPS, MFS and TSS, respectivel

Scale-dependent plant diversity in Palaearctic grasslands: a comparative overview

Here we present an extensive overview of plant diversity values in Palaearctic grasslands for seven standard grain sizes from 0.0001 to 100 m². The data originate from 20 studies, including the Field Workshops of the Eurasian Dry Grassland Group (EDGG), ranging geographically from Spain in the west to Siberia in the east, from Sicily in the south to Estonia in the north and from the sea coast up to 3100 m a.s.l. The majority of data is from dry grasslands (Festuco-Brometea, Koelerio-Corynephoretea, Cleistogenetea squarrosae), but there are also some mesic, wet, saline, acidic, alpine and Mediterranean grasslands included. Among others, we compiled data from 1795 1-m², 1109 10-m² and 338 100-m² plots. In all cases we present mean, minimum and maximum richness for the seven grain sizes, plus, in cases where also terricolous bryophytes and lichens had been recorded, the same values for total “plant” species richness, non-vascular plant species richness and fraction of non-vascular plants. The maximum richness values were 82, 101 and 134 for all “plants”, and 79, 98 and 127 vascular plants at grain sizes of 1 m², 10 m² and 100 m², respectively (all in Transylvania, Romania). Our overview comprises new, hitherto unpublished world records of vascular plant species richness at the scales of 0.0001 m² (9) and 0.001 m² (19, both shoot presence), from meso-xeric, basiphilous grasslands in Navarre, Spain, which is much higher than the previously known maxima. The highest values of non-vascular plant richness at 1 m², 10 m² and 100 m², respectively, were 49, 64 and 64, respectively (all in Sedo-Scleranthenea communities of Öland, Sweden, and Saaremaa, Estonia). In general, the dry, alpine and Mediterranean grasslands were much richer than the studied mesic, wet or saline grasslands at any spatial scale. The presented set of mean, minimum and maximum values and their metadata is publically available and will be continuously updated. These data can serve as a reference of “normal” richness, both in fundamental and applied research. To facilitate the application, we provide an easy formula based on the power-law species-area relationship that allows the estimation of richness values at intermediate grain sizes not included in our dataset. In conclusion, our data emphasise the role of Palaearctic grasslands as global hotspot of small-scale vascular plant diversity, while at the same time highlighting that in some grassland types also the bryophyte and lichen diversity can be extraordinarily high