Phase Diagram of the Ouzo Effect Using Temperature-Controlled UV-Vis Spectroscopy

Význam tématu

Studium fázových diagramů a rozpustností je zásadní pro pochopení interakcí mezi chemickými látkami a jejich prostředím. Ouzo efekt, typ emulzifikace látky anetholu z řídkého alkoholu po zředění vodou, je ukázkovým příkladem rychlé a dramatické fázové změny ve smíšenině voda–ethanol.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vytvořit osmibodový fázový diagram rozpustnosti anetholu v pastisu (45 % alkoholu) ve vodě/ethanolových roztocích od 45 % do 30 % (v/v). Studie využila simultánní řízené rampování teploty ve čtyřech nezávislých zónách pomocí Agilent Cary 3500 UV-Vis spektrofotometru s Multicell Peltier modulem.

Použitá metodika a instrumentace

V každé zóně byly použity dva kůvety (vzorek a referenční roztok stejných koncentrací alkoholu ve vodě), celkem osm kůvet

• Příprava osmi zředění pastisu s obsahem alkoholu 45,0; 44,0; 42,5; 40,0; 37,5; 35,0; 32,5; 30,0 % (v/v)
• Objem každého roztoku 2,00 mL, konstantní míchání hvězdicovou míchací tyčinkou
• Spektrofotometrie při 750 nm (světelný rozptyl) s krokem 1 nm, SBW 4,0 nm, doba průměrování 1 s
• Teplotní program: zahřátí z 25 °C na 55 °C (5 °C/min), krátká pauza, poté ochlazení na –5 °C (1 °C/min)
• Nitrogenový purge 10 L/min proti kondenzaci při teplotách pod bodem mrazu

Hlavní výsledky a diskuse

Na 750 nm bylo zjištěno, že pročítavý rozptyl světla koreluje s usazováním anetholu. S nižším obsahem alkoholu stoupá teplota, při které došlo k počátku precipitace:

• Onset teploty precipitace se posunuly od cca 12 °C (45 % alkoholu) až k ~35 °C (30 % alkoholu)
• Pod bodem mrazu se objevila další ireverzibilní fázová změna spojená s koalescencí či sinetrizací kapek (čištění rovnováhy) v reakci na přítomnost čisté vody
• Optimální chladicí rychlost 1 °C/min zajišťuje rovnovážný stav a minimalizuje hysterézi

Přínosy a praktické využití metody

Tato metoda umožňuje rychlou a přesnou konstrukci fázových diagramů emulzních systémů tím, že monitoruje světelný rozptyl v částečně zakalených vzorcích. Multizónová konfigurace zkracuje čas experimentu (osm bodů ve dvou cyklech za 73 min), což je významné pro průmyslové i akademické laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další emulzní a koloidní systémy (fosfolipidy, nanočástice, polymery)
• Integrace s automatizovanými přípravami vzorků a vysoko-průtokovými systémy
• Sledování dynamiky fázových přechodů v reálném čase kombinací se stopovými technikami (FTIR, DLS)

Závěr

Ukázalo se, že Cary 3500 UV-Vis se samostatně řízeným Multicell Peltier modulem je efektivní nástroj pro studium fázových diagramů turbidních vzorků, jako je pastis. Multizónové temperování a konstantní míchání zajistily spolehlivé a rychlé stanovení teplot precipitace anetholu napříč rozmezím koncentrací alkoholu.

Reference

• United States Pharmacopeia (2024). General Chapter {855} Nephelometry and Turbidimetry. USP-NF.
• Sitnikova, N. L.; Sprik, R.; Wegdam, G.; Eiser, E. Spontaneously Formed trans-Anethol/Water/Alcohol Emulsions: Mechanism of Formation and Stability. Langmuir 2005, 21 (16), 7083–7089.