Как отличить легкую воду от тяжелой

Структура координационного полимера (по результатам рентгеноструктурного анализа). Показан вид вдоль оси координат, совпадающей с направлением формирования пор полимера

Возможно, в скором времени для идентификации различных растворителей и измерения их концентрации нужны будут только ультрафиолетовый фонарик и полоска фильтровальной бумаги, пропитанная раствором нового полимера с фотолюминесцентными свойствами («Chemical and Engineering News», 2017, 2, 4, 579—589, doi: 10.1016/j.chempr.2017.02.010). Новая тест-система позволяет в том числе обнаружить следы обычной воды в дейтериевой D₂O.

Нет необходимости объяснять, сколько пользы принесет индикатор для быстрого выявления органических растворителей, попавших в окружающую среду, например, после аварии на производстве. Сегодня для этого приходится отбирать образцы и анализировать их в лабораторных условиях. Ситуацию может изменить новый полимер —металлоорганическая структура с фотолюминесцентными свойствами, содержащая трехвалентные ионы тербия или европия. С его помощью можно даже решить сложную аналитическую задачу — определить содержание легкой воды H₂O в тяжелой D₂O. Проверять степень чистоты D₂O необходимо, когда ее используют в качестве источника тяжелого водорода для введения дейтериевых меток либо для калибровки ЯМР-спектрометров.

Новый материал получили в лаборатории профессора Саймона Хэмфри (Техасский университет в Остине). Это металлоорганический каркасный полимер, который пока называется его создателями только в соответствии с маркировкой PCM-22. Полимер
образуют трис(пара-карбоксилато) трифенилфосфиновый лиганд, который выполняет роль линкера, и ионы европия(III), гадолиния(III) или тербия(III). Каждый из ионов лантаноидов характеризуется уникальным излучением: EuIII излучает красный свет, GdIII — ультрафиолет, а TbIII — зеленый свет. Когда полимер попадает в растворитель, молекулы растворителя входят в поры, и флуоресценция иона лантаноида гасится. Характеристика
этого процесса и соответственно тип спектра уникальны для каждой комбинации «лантаноид-растворитель», отсюда и возможность идентификации.

Исследователи получили четыре металлоорганические каркасные структуры с различным соотношением лантаноидов, воздействовали на каждый из четырех координационных полимеров разными растворителями, а затем облучали светом с длиной волны 365 нм. Так они получили индивидуаль-ные спектры эмиссии для комплексов полимеров с H₂O, D₂O, метанолом, этанолом, толуолом, бензолом и еще двенадцатью органическими растворителями. Как выяснилось, спектры настолько разные, что растворители можно отличить по ним, как по отпечат-кам пальцев. В некоторых случаях даже не нужен спектрометр — индикаторная бумага с координационными поли-мерами позволяет различить раство-рители так же просто и безошибочно, как лакмусовая распознает кислый и щелочной растворы.

Авторы исследования утверждают, что, по предварительным данным, новый материал может селективно распознавать галогены и ионы тяжелых металлов. Однако главное его преимущество — способность обнаружить даже следовые количества обычной воды в D₂O.