SPECTROSCOPY ANALYSIS METHOD OF TWO REACTIVE DYES USED IN TEXTILE INDUSTRY Reactive Blue 204 and Reactive Red 183 are two reactive dyes frequently used for textile painting and printing. Before using in chemical laboratory analysis, these reactive dyes must be evaluated through validation methods which consists of linearity, stability of solutions, specificity, precision and accuracy. The purpose of this study is to present the validation process of these two reactive dyes. First of all it is graphical represented the dependence of absorbances obtained through spectroscopy analysis in visible domain (636 nm and 503 nm), under some values of concentrations. Statistical parameters and the concentration domains for which the method presents linearity will be calculated. After that, stability of solutions, specificity, precision and accuracy including some statistical parameters, will accomplish the validation of process.

1. 235
Metodã spectrofotometricã de determinare a doi coloranþi reactivi
Rev. Med. Chir. Soc. Med. Nat., Ia[i – 2008 – vol. 112, nr. 2, Supliment nr. 1
METODÃ SPECTROFOTOMETRICÃ DE DETERMINARE
CANTITATIVÃ A DOI COLORANÞI REACTIVI FOLOSIÞI ÎN
INDUSTRIA TEXTILÃ. VALIDAREA METODEI
C.C. Gavãt1
, A.F. ªpac2
, M. Apostu2
, Ursula Stãnescu2
, V. Dorneanu2
Universitatea de Medicinã ºi Farmacie “Gr.T. Popa” Iaºi
1 Facultatea de Bioinginerie Medicalã
2 Facultatea de Farmacie
SPECTROSCOPY ANALYSIS METHOD OF TWO REACTIVE DYES USED IN TEX-
TILE INDUSTRY (Abstract): Reactive Blue 204 and Reactive Red 183 are two reactive dyes
frequently used for textile painting and printing. Before using in chemical laboratory analysis,
these reactive dyes must be evaluated through validation methods which consists of linearity,
stability of solutions, specificity, precision and accuracy. The purpose of this study is to present
the validation process of these two reactive dyes. First of all it is graphical represented the
dependence of absorbances obtained through spectroscopy analysis in visible domain (636 nm
and 503 nm), under some values of concentrations. Statistical parameters and the concentration
domains for which the method presents linearity will be calculated. After that, stability of
solutions, specificity, precision and accuracy including some statistical parameters, will accom-
plish the validation of process. Key words: SPECTROSCOPY, REACTIVE DYES, VALI-
DATION
Coloranþii reactivi sunt compuºi orga-
nici solubili în apã, des utilizaþi la vopsirea
materialelor textile din fibre celulozice
(bumbac 100%, bumbac în amestec), a
materialelor din fibre celulozice regenerate
(vâscozã, acetat de celulozã), a celor din
fibre liberiene (in, cânepã) ºi proteice (lânã,
mãtase naturalã) (1). Aceºtia se fixeazã de
suportul textil prin legãturi covalente ce
iau naºtere, în majoritatea cazurilor, în
urma unei reacþii de substituþie nucleofilã
(SN) ce are loc între grupãrile reactive din
molecula colorantului ºi unele grupe
hidroxil mai reactive ce aparþin fibrelor
celulozice din bumbac, sau grupe tiol, ami-
no, carboxil sau hidroxil ce aparþin fibrelor
proteice (lâna ºi mãtasea naturalã). Se obþin
astfel culori vii ºi nuanþe strãlucitoare ale
vopsirilor, cu rezistenþe bune la spãlare ºi
la luminã (1).
Cei doi coloranþi reactivi supuºi analizei
sunt: C.I. Reactive Blue 204 (Cibacron
Blue F – GFN), un colorant albastru (R1) ºi
C.I. Reactive Red 183 (Cibacron Scarlet F
– 3G), un colorant roºu (R2), folosiþi pentru
colorarea textilelor din bumbac utilizate în
îmbrãcãminte. Ambii sunt produºi de firma
elveþianã Ciba-Geigy. Au heterociclul
monofluortriazinic ca grupare reactivã.
Analiza spectrofotometricã în VIS a
celor doi coloranþi este foarte importantã
pentru a determina concentraþia minimã de
colorant care, în anumite condiþii de
temperaturã, umiditate, radiaþii UV ºi IR,
pH, poate trece direct de pe fibrã pe piele .
MATERIAL ªI METODÃ
Aparaturã, sticlãrie ºi reactivi
- Balanþã analiticã cu afiºaj electronic;
- Spectrofotometru UV-VIS HP tip 8453;

2. 236
C.C. Gavãt et al.
- Coloranþi Reactive Blue 204 ºi Reac-
tive Red 183 sub formã de pulbere, sub-
stanþã etalon de puritate 99,2 %;
- Apã distilatã;
- Sticlãrie de laborator;
- Soluþii stoc de concentraþie 0,05%
(500 µg/mL), coloranþi reactivi (soluþii
apoase);
- Soluþii de lucru din ambii coloranþi de
concentraþii 10 µg/mL ºi 20 µg/mL, obþi-
nute din soluþia stoc, prin diluþii 1:50, cu
apã distilatã.
Mod de lucru
Stabilirea lungimii de undã de detecþie
Pentru a caracteriza spectrofotometric
cei doi coloranþi, în prima etapã s-a trasat
spectrul de absobþie în UV-VIS, s-a înre-
gistrat maximul de absorbþie în domeniul
vizibil la 636 nm în cazul colorantului
Reactive Blue 204, respectiv 503 nm,
pentru Reactive Red 183 pentru soluþii de
concentraþie 0,05% la pH neutru (Fig. 1 ºi
Fig. 2). Spectrul de absorbþie pentru Reac-
tive Blue 204 a fost realizat în mediu neu-
tru. S-au calculat ºi coeficienþii de absorb-
þie specifici ( 1%
1cm ,636nm
A 476
= - pentru reacti-
vul R1 ºi respectiv 1%
1cm ,503nm
A 426
= pentru
reactivul R2).
Folosind o curbã de calibrare pentru
domeniul de concentraþie 1 – 20 mg/mL,
pentru cei doi coloranþi, sau valoarea
absorbanþei specifice, se poate determina
concentraþia unei soluþii necunoscute.
S-a supus validãrii metoda spectrofoto-
metricã de analizã a ambilor coloranþi, prin
determinarea parametrilor ce caracterizeazã
un proces de validare: liniaritatea metodei,
limita de detecþie, limita de cuantificare,
specificitatea (selectivitatea) metodei, sta-
bilitatea soluþiilor preparate, precizia ºi
acurateþea (exactitatea) (2).
Liniaritatea unui proces de analizã con-
stã în capacitatea de a conduce, în interi-
orul unui interval dat , la rezultate direct
proporþionale cu concentraþia substanþei
analizate, dintr-un anumit eºantion (2,3).
Practic, s-au mãsurat absorbanþele solu-
þiilor preparate la diferite concentraþii, în
domeniul vizibil (λ = 636 nm, respectiv λ
= 503 nm) cu ajutorul unui spectrofoto-
metru HP tip 8453, apoi s-a determinat in-
tervalul de concentraþii pentru care metoda
este liniarã, respectiv liniaritatea metodei,
prin trasarea graficã a dependenþei A = f(c)
(4), reflectatã prin curba de calibrare.
Din soluþiile de lucru de concentraþii
10 µg/mL (1mg%) ºi 20 µg/mL (2mg%) s-
au preparat, prin diluþii douã seturi a câte
treisprezece soluþii etalon de concentraþii
diferite, în eprubete (1 µg/mL, 2 µg/mL,
3 µg/mL, 4 µg/mL, 5 µg/mL, 6 µg/mL, 8
Fig 1. Spectrul de absorbþie în UV-VIS a colorantului Reactive Blue 204

3. 237
Metodã spectrofotometricã de determinare a doi coloranþi reactivi
µg/mL, 10 µg/mL, 12 µg/mL, 14 µg/mL,
16 µg/mL, 18 µg/mL ºi 20 µg/mL), cãrora
li s-a mãsurat absorbanþa la λ = 636 nm
pentru Reactive Blue 204, respectiv λ =
503 nm în cazul Reactive Red 183, faþã de
apa distilatã ca martor (3).
În continuare, cu valorile absorbanþelor
gãsite s-au trasat cele douã curbe de cali-
brare. Ulterior, pe baza lor, s-au calculat
parametrii corespunzãtori linearitãþii.
Limita de detecþie (LD) s-a calculat dupã
formula : LD = 3 x SE / Panta (1).
Limita de cuantificare (LQ) a metodei s-
a calculat astfel : LQ = 10 x SE / Panta
(2).
În continuare, s-a determinat stabili-
tatea soluþiilor de coloranþi, prin calculul
mediei, deviaþiei standard ºi deviaþiei stan-
dard relative, în vederea aprecierii interva-
lului de timp necesar ºi a modului de pãs-
trare a soluþiilor, din momentul preparãrii
lor (3)
Specificitatea soluþiilor de coloranþi
analizaþi s-a apreciat prin faptul cã spec-
trele lor de absobþie ar putea sã interfere cu
spectrele altor compuºi, care absorb la o
lungime de undã identicã sau foarte apro-
piatã de lungimea de undã caracteristicã
maximelor de absorbþie ale acestora .
Precizia sau fidelitatea metodei analitice
luatã în studiu, exprimã îngustimea acor-
dului dintre rezultatele unei serii de
mãsurãtori provenind din prize multiple,
dintr-un eºantion omogen în condiþii deter-
minate, precis stabilite (4). În acest scop,
s-a determinat precizia sistemului ºi a meto-
dei. Pentru determinarea preciziei sistemu-
lui s-a ales o concentraþie de interes (6µg/
mL) si s-au efectuat câte cinci determinãri.
Acurateþea sau exactitatea metodei, a
constituit o etapã finalã în realizarea vali-
dãrii metodei folosite la analiza spectro-
fotometricã a celor doi coloranþi Ea exprimã
concordanþa dintre valoarea adevãratã (XA)
ºi rezultatul analitic obþinut în urma
mãsurãtorilor (XR). (4)
REZULTATE ªI DISCUÞII
În scopul determinãrii linearitãþii
metodei de analizã spectrofotometricã a
coloranþilor, s-au obþinut valori ale absor-
banþelor (un numãr de 5 serii) care au per-
mis calculul absorbanþelor medii, a coefi-
cientului de regresie, a ecuaþiei dreptei de
calibrare (Fig. 3), a erorii standard, care
vor fi prezentate în continuare.
Pentru Reactive Blue 204 coeficentul de
regresie este r2
= 0,9999 ºi eroarea
standard SE = 0,002187. Ecuaþia dreptei
de regresie este: Absorbanþã = 0,0287 x
concentraþie (mg/mL) – 0,0041, unde panta
dreptei are valoarea 0,0287 iar interceptul
Fig . 2. Spectrul de absorbþie în UV-VIS a colorantului Reactive Red 183

4. 238
C.C. Gavãt et al.
cu ordonata = - 0,0041.
Pentru colorantul Reactive Red 183,
calculele statistice au condus la urmãtoarele
valori coeficientul de regresie r2
= 0,9998,
eroarea standard SE = 0,002284. Ecuaþia
dreptei este: Absorbanþã = 0,0224 x
concentraþia (mg/mL) – 0,0048, unde panta
dreptei are valoarea 0,0224 iar interceptul
cu ordonata = - 0,0048. Valoarea coefi-
cienþilor de regresie obþinuþi demonstreazã
faptul cã, pe domeniul de concentraþii ales,
metoda este liniarã, în cazul ambilor
coloranþi.
Limita de detecþie (LD) a metodei.
Pentru Reactive Blue 204 limita de detecþie
este: LD = 3 x 0,002187 / 0,0287 =
0,2286 µg/mL; iar pentru Reactive Red
183 este LD = 3 x 0,002284 / 0,0224 =
0,3059 µg/mL.
Limita de cuantificare (LQ) a metodei.
În cazul colorantului Reactive Blue 204,
limita de cuantificare este LQ = 10 x
0,002187 / 0,0287 = 0,7620 µg/mL; iar
pentru Reactive Red 183, LQ = 10 x
0,002284 / 0,0224 = 1,020 µg/mL
Stabilitatea soluþiilor. A fost analizatã
câte o probã din fiecare colorant, în
concentraþia de interes (6 µg/mL) timp de
32 de ore, în condiþiile în care proba a fost
menþinutã la temperature camerei. Pe baza
datelor obþinute, s-a apreciat care este tim-
pul necesar sau care este modul de pãstrare
a soluþiilor, din momentul preparãrii ºi pânã
la analiza propriu-zisã (tab. II). S-au mãsu-
rat absorbanþele la intervale de timp diferite
exprimate în ore, în condiþii normale de
pãstrare, la temperatura camerei (5).
Deci, probele ce conþin coloranþii reac-
tivi, aduse în soluþie cu apã distilatã pot fi
pãstrate la temperatura camerei pentru o
analizã ulterioarã timp de cel puþin 32 de
ore fãrã a suferi degradãri, valorile devia-
þiei standard relative (RSD) fiind de 0,344
% ºi respectiv 0,576 %.
Specificitatea. S-a constatat cã aceºti
compuºi nu sunt degradabili în timp ºi
spectrele lor nu interferã cu spectrele altor
compuºi care absorb la o lungime de undã
identicã sau foarte apropiatã maximelor lor
de absorbþie.
Precizia sistemului. Din setul de soluþii
etalon, s-a ales o concentraþie de interes de
6 µg/mL, care a fost analizatã de 5 ori ºi s-
au înregistrat valorile absorbanþelor obþi-
Fig. 3. Curbele de calibrare ale coloranþilor Reactive Blue 204 ºi Reactive Red 183
y = 0,0287x - 0,0041
R2
= 0,9999
y = 0,0224x - 0,0048
R2
= 0,9998
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 5 10 15 20 25
Concentratie (ug/mL)
Absorbanta
R1
R2

5. 239
Metodã spectrofotometricã de determinare a doi coloranþi reactivi
TABELUL II
Stabilitatea soluþiilor de Reactive Blue 204 ºi Reactive Red 183
Absorbanþa
Nr. det Timp (ore)
R1 R2
1. 0 0,16800 0,1300
2. 2 0,16800 0,1300
3. 4 0,16825 0,1285
4. 6 0,16950 0,1295
5. 12 0,16900 0,1295
6. 18 0,16930 0,1285
7. 24 0,16880 0,1280
8. 32 0,16900 0,1290
Medie 0,168731 0,129125
Deviaþie standard (SD) 0,000581 0,000744
Deviaþie standard relativã (RSD) 0,344 % 0,576 %
TABELUL III
Precizia sistemului
Absorbanþa
Nr. det
R1 R2
1. 0,1680 0,1290
2. 0,1685 0,1285
3. 0,1670 0,1280
4. 0,1675 0,1280
5. 0,1670 0,1275
Medie 0,1676 0,1282
SD 0,000652 0,00057
RSD (%) 0,389 0,445
TABELUL IV
Precizia metodei în analiza coloranþilor R1 ºi R2
Absorbanþa
Conc. calculatã
(µg/mL)
Regãsire %
Conc.
teoreticã
(µg/mL) R1 R2 R1 R2 R1 R2
0,053800 0,0400 2,016 2 100,8 100
0,054000 0,0400 2,023 2 101,15 100
0,053800 0,0405 2,016 2,022 100,8 101,1
2
0,054000 0,0405 2,023 2,022 101,15 101,1
0,11150 0,0800 4,026 3,786 100,65 94,65
0,11100 0,0800 4,009 3,786 100,23 94,65
0,11100 0,0810 4,009 3,830 100,23 95,75
4
0,11140 0,0810 4,023 3,830 100,58 95,75
0,16700 0,12600 5,960 5,839 99,33 97,316
0,16750 0,12600 5,977 5,839 99,616 97,316
0,16750 0,12630 5,977 5,853 99,616 97,55
6
0,16700 0,12610 5,960 5,844 99,33 97,40
nute. S-a calculat valoarea medie, deviaþia
standard ºi deviaþia standard relativã
(RSD%). Valorile absorbanþelor obþinute
pentru calculului preciziei sistemului sunt
redate în tabelul de mai jos:
Absorbanþelor corespunzãtoare soluþiei
de interes alese din setul de soluþii etalon,
s-au dovedit a avea valori apropiate, iar

6. 240
C.C. Gavãt et al.
coeficientul de variaþie (RSD) se încadreazã
în limitele normale (RSD ≤ 5%).(5)
Precizia metodei
Pentru calculul preciziei metodei s-au
ales 3 concentraþii de interes din seturile de
soluþii etalon: 2 µg/mL, 4 µg/mL ºi 6 µg/
mL pentru fiecare colorant reactiv. S-au
efectuat câte patru determinãri pentru fie-
care concentraþie ºi s-au mãsurat absor-
banþele corespunzãtoare (5)
Concentraþia calculatã a fost determi-
natã din ecuaþia dreptei de regresie. În cazul
colorantului Reactive Blue 204 ecuaþia
dreptei de calibrare este: Absorbanþa =
0,0287 x concentraþia (µg/mL) – 0,0041, de
unde concentraþia (µg/mL) = (absorbanþa
+ 0,0041) / 0,0287. Pentru Reactive Red
183 din ecuaþia dreptei de regresie: Absor-
banþa = 0,0224 x concentraþia (µg/mL) –
0,0048, se determinã concentraþia: Con-
centraþia (mg/mL) = (absorbanþa + 0,0048)
/ 0,0224 .
S-au determinat apoi regãsirea, calculatã
ca procent din valoarea concentraþiei teo-
retice, regãsirea medie ºi domeniul în care
aceasta variazã, precum ºi precizia metodei,
exprimatã prin deviaþia standard relativã a
valorilor calculate pentru regãsire. Regã-
sirea medie = Concentraþia calculatã x 100
/ Conc teoreticã (3).
S-a determinat regãsirea medie, deviaþia
standard ºi deviaþia standard relativã.
Pentru Reactive Blue 204 am obþinut
valorile: regãsirea medie = 100,289%; SD
= 0,672202; RSD = 0,6703 %. În cazul
colorantului Reactive Red 183, regãsirea
medie = 97,715%, SD = 2,3416, RSD =
2,396%.
Acurateþea (exactitatea). Am ales ace-
leaºi concentraþii de interes 2 µg/mL, 4 µg/
mL ºi 6 µg/mL apoi s-au efectuat câte patru
determinãri pentru fiecare concentraþie, s-
au mãsurat absorbanþele, ºi s-au calculate
regãsirea medie, valoarea minimã ºi
valoarea maximã. În tabelul V sunt redate
rezultatele obþinute.
În urma calculelor, pentru Reactive Blue
204 regãsire medie = 101,85%, minim =
100,2%, maxim = 104,3%. Calculele pen-
tru reactive Red 183 au condus la ur-
mãtoarele valori: regãsire 00,921%, minim
= 98,066%, maxim = 105,6%.
CONCLUZII
Metoda de analizã folositã pentru
coloranþii Reactive Blue 204 ºi Reactive
Red 183 prin spectrofotometrie în VIS este
specificã, linearã în domeniul de concen-
traþii ales: 1 – 20 µg/mL, coeficientul de
regresie r2
= 0,9999 pentru Reactive Blue
TABELUL V
Exactitatea metodei
Absorbanþa
Conc. calculatã
(µg/mL)
Regãsire %
Conc.
teoreticã
(µg/mL) R1 R2 R1 R2 R1 R2
0,055800 0,0420 2,086 2,089 104,3 104,45
0,055500 0,0420 2,075 2,089 103,75 104,45
0,055600 0,0420 2,079 2,089 103,95 104,45
2
0,055600 0,0425 2,079 2,112 103,95 105,6
0,11230 0,0850 4,054 4,001 101,35 100,03
0,11200 0,0850 4,044 4,001 101,1 100,03
0,11200 0,0840 4,044 3,964 101,1 99,1
4
0,11250 0,0850 4,061 4,001 101,525 100,03
0,16850 0,12700 6,012 5,884 100,2 98,066
0,16850 0,12750 6,012 5,906 100,2 98,433
0,16880 0,12700 6,023 5,884 100,383 98,066
6
0,16880 0,12740 6,023 5,902 100,383 98,366

7. 241
Metodã spectrofotometricã de determinare a doi coloranþi reactivi
204 ºi r2
= 0,9998 pentru Reactive Red
183. De asemenea metoda este precisã RSD
≤ 5 ºi exactã (regãsirea medie fiind de
101,85% pentru Reactive Blue 204 ºi
100,921% pentru Reactive Red 183).
Soluþiile de coloranþi analizaþi în apã
distilatã, sunt stabile pentru un interval de
timp de cel putin 32 de ore la temperatura
camerei (RSD = 0,344% pentru Reactive
Blue 204 ºi respectiv RSD = 0,576%
pentru Reactive Red 183).
BIBLIOGRAFIE
1. Romen Butnaru, Aniºoara Bertea, Finisarea produselor textile, Iaºi, Universitatea Tehnicã “Gh.
Asachi”, Fac. de Textile Pielãrie, 1998.
2. Owen T. Method development and validation. Fundamentals of modern UV-visible spectroscopy, 1996.
3. Farmacopeea Românã. Ediþia a X-a, Bucureºti: Editura Medicalã, 1993.
4. Roman L, Bojiþã M, Sãndulescu R. Validarea metodelor de analizã ºi control. Bucureºti: Editura
Medicalã, 1998.
5. Dorneanu V, Stan Maria, Musteaþã MF. Chimie Analiticã. Iaºi: Editura .Gr.T. Popa., 2003.
6. Vasile Dorneanu, Maria Stan, Metode Chimice ºi Intrumentale de Analizã, Iaºi: Editura U.M.F.
„Gr. T. Popa.”, 2007.