Реакция с периодатом калия КIO 4. При взаимодействии ионов марганца с периодатом калия образуется темно-красный осадок.
Граница обнаружения: 0,02 мг марганца в 100 г биологического материала.
Реакция с персульфатом аммония. При кипячении в кислой среде без катализаторов персульфат аммония окисляет ионы марганца до марганцовистой кислоты Н 2 MnO 4 :
В щелочной среде без катализаторов персульфат аммония окисляет ионы марганца до MnО 2 :
В присутствии катализаторов (соли серебра или смесь 0,1 н. растворов нитратов кобальта, никеля и ртути) персульфат аммония окисляет ионы марганца до перманганат-ионов MnO 4 - :
Предел обнаружения: 0,1 мкг марганца в 1 мл. Граница обнаружения: 0,1 мг марганца в 100 г биологического материала.
Количественное определение. Реакция окисления Мп2+ перйодатом калия является качественно-количественной.
Окраску перманганат-иона, полученную при качественном обнаружении марганца окислением перйодатом калия или натрия, используют для измерения ее оптической плотности.
СОЕДИНЕНИЯ ХРОМА
При острых отравлениях соединениями хрома они накапливаются в печени, почках и эндокринных железах. Соединения хрома выводятся из организма в основном через почки. В связи с этим при отравлении указанными соединениями поражаются почки и слизистые оболочки мочевыводящих путей.
Исследование минерализатов на наличие хрома
После разрушения биологического материала серной и азотной кислотами в полученном минерализате хром в основном находится в трехвалентном состоянии. Для обнаружения хрома в минерализатах применяют реакцию образования надхромовой кислоты и реакцию с дифенилкарбазидом.
Реакция образования надхромовой кислоты. Ионы хрома Cr 3+ окисляют при помощи персульфата аммония в присутствии катализатора (соли серебра) до дихромат-ионов. После прибавления пероксида водорода к дихромату образуется надхромовая кислота, имеющая голубую или сине-голубую окраску. Этой кислоте приписывают несколько формул: Н 2 CrO 6, Н 3 CrO 8, Н 7 CrO 10 и др.
Образование надхромовой кислоты можно представить следующими уравнениями:
Предел обнаружения: 2 мкг хрома в 1 мл. Граница обнаружения: 0,2 мг хрома в 100 г биологического материала.
Реакция с дифенилкарбазидом. При выполнении этой реакции ионы хрома, находящиеся в минерализате, окисляют персульфатом аммония в присутствии катализатора (ионы серебра) до дихромат-ионов. Чувствительность этой реакции понижают ионы железа (III), сурьмы (III) и др. Для маскировки мешающих ионов прибавляют фосфаты.
Образовавшиеся дихромат-ионы реагируют с дифенилкарбазидом. Вначале дихромат-ионы окисляют дифенилкарбазид (I) до дифенилкарбазона (II), который не имеет окраски. При дальнейшем окислении образуется дифенилкарбадиазон (III), имеющий светло-желтую окраску:
При этой реакции дихромат-ионы восстанавливаются до двухвалентного хрома Cr 2+, но не до Cr 3+. Ионы Cr 2+ с енольной формой дифенилкарбазона (IV) дают внутрикомплексную соль (V), имеющую красно-фиолетовую окраску:
Предел обнаружения: 0,002 мкг хрома в 1 мл. Граница обнаружения: 0,1 мг хрома в 100 г биологического материала.
Обнаружение хромат-ионов в присутствии перманганат-ионов. Обнаружению хромат-ионов при помощи реакции с дифенилкарбазидом мешают перманганат-ионы, имеющие собственную окраску. Поэтому перед выполнением реакции на хромат-ионы с дифенилкарбазидом восстанавливают перманганат-ионы при помощи азида натрия NaN 3, который представляет собой соль азотистоводородной кислоты Η—Ν=Ν≡Ν. Хромат-ионы с азидом натрия практически не реагируют. Несколько кристалликов азида натрия достаточно для быстрого восстановления перманганат-ионов.
Предел обнаружения: 0,5 мкг хромат-ионов в пробе.
Количественное определение. В основу количественного определения хрома положена реакция с дифенилкарбазндом Плотность окраски измеряется на фотоэлектроколориметре при длине волны 546 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 2 см либо визуально путем сравнения со стандартной шкалой. Подчинение закону Бера в пределах 0,001—1 мкг/мл. Расчет производится по калибровочному графику.
СОЕДИНЕНИЯ СЕРЕБРА
Соединения серебра, поступившие в желудок, всасываются в кровь в незначительных количествах. Часть этих соединений взаимодействует с соляной кислотой содержимого желудка и превращается в хлорид, нерастворимый в воде. Нитрат серебра действует на кожу и слизистые оболочки. В результате этого могут возникать «химические» ожоги. При поступлении в организм через дыхательные пути пыли, содержащей серебро или его соединения, возникает опасность поражения капилляров. Длительный прием соединений серебра внутрь может быть причиной аргирии (отложения серебра в тканях), при которой кожа приобретает серо-зеленую или коричневатую окраску.
Соединения серебра выводятся из организма главным образом через кишки.
Исследование минерализатов на наличие серебра
Для обнаружения ионов серебра в минерализатах применяют реакции с дитизоном, хлоридами, иодидами, тиомочевиной и др.
Реакция с дитизоном. Ионы серебра с молекулами дитизона в кислой среде образуют однозамещенный дитизонат этого металла AgHDz:
Хлороформный слой приобретает желтую окраску (образуется AgHDz). Если в минерализате содержится незначительное количество ионов серебра, то желтая окраска Предел обнаружения: 0,04 мкг серебра в 1 мл. Граница обнаружения: 0,05 мг серебра в 100 г биологического материала.
При положительном результате реакции с дитизоном производят дальнейшее обнаружение серебра при помощи других качественных реакций.
Реакция с хлоридом натрия. К 100 мл минерализата прибавляют 0,5 г хлорида натрия и эту смесь хорошо взбалтывают. Если в минерализате содержатся ионы серебра, то образуется белый осадок AgCl.
Реакция с азотной кислотой. К 0,1—0,5 мл раствора, содержащего аммиакат серебра, добавляют азотную кислоту до рН = 1. Образование белого осадка указывает на наличие ионов серебра в растворе:
Предел обнаружения: 0,1 мкг серебра в 1 мл. Граница обнаружения: 1 мг серебра в 100 г биологического материала.
Реакция с иодидом калия. К 0,5 мл раствора, содержащего аммиакат серебра, прибавляют 0,5 мл насыщенного раствора иодида калия. Появление мути или желтого осадка Agl указывает на наличие серебра в исследуемом растворе.
Реакция с тиомочевиной и пикратом калия. На сухой остаток наносят несколько капель насыщенного раствора тиомочевины, а затем — каплю насыщенного раствора пикрата калия. Образование желтых призматических кристаллов или сростков из них указывает на наличие серебра в исследуемой пробе.
Количественное определение: а) объемным методом — титрованием роданидом аммония в присутствии жеяезоаммонийных квасцов. Определяется при 10 мг Ag+" в навеске 96% (со средней относительной ошибкой 2,6%), при 2 мг—128% (со средней относительной ошибкой 10,6%).б) Фотоэлектроколориметрическим методом по одноцветной окраске AgHDz.
СОЕДИНЕНИЯ МЕДИ
Всасывание соединений меди из желудка в кровь происходит медленно. Поскольку поступившие в желудок соли меди вызывают рвоту, они могут выделяться из желудка с рвотными массами. Поэтому в кровь из желудка поступают только незначительные количества меди. При поступлении соединений меди в желудок могут нарушаться его функции и появляться понос. После всасывания соединений меди в кровь они действуют на капилляры, вызывают гемолиз, поражение печени и почек. При введении концентрированных растворов солей меди в глаза в виде капель может развиваться конъюнктивит и наступать повреждение роговицы.
Ионы меди выводятся из организма главным образом через кишки и почки.
Исследование минерализатов на наличие соединений меди
В химико-токсикологическом анализе обнаружение ионов меди основано на выделении их из минерализата в виде диэтилдитиокарбамата, который экстрагируют хлороформом, а затем разлагают хлоридом ртути (II). Освободившиеся при этом ионы меди определяют при помощи соответствующих реакций.
Выделение ионов меди из минерализата. К минерализату прибавляют раствор диэтилдитиокарбамата свинца. При этом образуется диэтилдитиокарбамат меди:
Диэтилдитиокарбамат меди из минерализата экстрагируют хлороформом. В зависимости от количества меди в минерализате хлороформный слой, содержащий диэтилдитиокарбамат меди, приобретает желтую или коричневую окраску. Диэтилдитиокарбамат меди разлагают хлоридом ртути (II). При этом образуется диэтилдитиокарбамат ртути, а ионы меди переходят в водную фазу.
Реакция с тетрароданомеркуроатом аммония. От прибавления раствора тетрароданомеркуроата аммония (NH 4 ) 2 [Hg(SCN) 4 ] образуется желтовато-зеленый кристаллический осадок Cu[Hg(SCN) 4 ]. От прибавления ионов цинка выпадает осадок Cu[Hg(SCN 4 ]·Ζn[Ηg(SCΝ) 4 ], имеющий розовато-лиловую или фиолетовую окраску.
Реакция с гексацианоферратом (II) калия. От прибавления гексацианоферрата (II) калия K 4 [Fe(CN) 6 ] к соединениям меди образуется красно-бурый осадок Cu 2 [Fe(CN) 6 ].
Реакция с пиридин-роданидным реактивом. От прибавления пиридин-роданидного реактива к раствору, содержащему ионы меди, образуется комплекс [(РуН) 2 ] [Cu(SCN) 4 ], который выпадает в осадок или образуется муть того же состава. Образовавшийся осадок пиридин-роданидного комплекса меди растворяется в хлороформе, окрашивая его в изумрудно-зеленый цвет.
Количественное определение. а) Объемный метод. Комплексонометрическое определение Си2+ после выделения ее экстракцией в виде (ДДТК-Сu с последующей реэкстракцией в водный слой. В качестве индикатора при титровании трилоном Б используется мурексид; рН 7,0— 8,0.
б) Фотоэлектроколориметрическое определение по измерению плотности окраски (ДДТК)2Си при Я=435 нм. Граница определения 0,1 мг.
СОЕДИНЕНИЯ СУРЬМЫ
Поступившие в кровь соединения сурьмы действуют как «капиллярный яд». При отравлении органическими соединениями сурьмы нарушаются функции сердечной мышцы и печени.
При патологоанатомическом исследовании трупов лиц, отравленных соединениями сурьмы, отмечается гиперемия ткани легких, кровоизлияние в легких и в пищевом канале.
Сурьма выделяется из организма главным образом через почки. Поэтому при отравлении сурьмой может развиваться нефрит.
Исследование минерализата на наличие сурьмы
Для обнаружения сурьмы в минерализате применяют реакцию образования ионного ассоциата с малахитовым зеленым и реакцию с тиосульфатом натрия.
Реакция с малахитовым зеленым. Эта реакция основана на том, что малахитовый зеленый, являющийся основным красителем, с ацидокомплексом сурьмы [SbCl 6 ] - образует ионный ассоциат, который экстрагируется ксилолом или толуолом, окрашивая эти растворители в синий или голубой цвет.
В минерализате сурьма находится в трехвалентном состоянии. При выполнении реакции на сурьму с малахитовым зеленым к смеси минерализата и раствора этого красителя прибавляют соляную кислоту, нитрит натрия, мочевину и сульфат натрия. Под влиянием нитрита натрия Sb (III) переходит в Sb(V):
Избыток нитрита натрия разлагают мочевиной:
При взаимодействии HSbO 3 с соляной кислотой образуется ацидокомплекс [SbCl 6 ] :
Ацидокомплекс сурьмы [SbCl 6 ] - с катионом малахитового, зеленого (или бриллиантового зеленого) образует ионный ассоциат:
Для высаливания ионного ассоциата при экстракции его ксилолом или толуолом прибавляют сульфат натрия.
Предел обнаружения: 0,05 мкг сурьмы в 1 мл. Граница обнаружения: 0,1 мг сурьмы в 100 г биологического материала.
Реакция с тиосульфатом натрия. При взаимодействии трехвалентной сурьмы с тиосульфатом натрия в кислой среде при нагревании выпадает оранжевый осадок Sb 2 S 3 :
При определенных условиях протекания этой реакции вместо осадка Sb 2 S 3 может образоваться красный осадок серооксида сурьмы (сурьмяной киновари) Sb 2 OS 2 :
Большой избыток кислоты мешает реакции образования Sb 2 S 3, так как при этом происходит разложение тиосульфата натрия с выделением серы:
Предел обнаружения: 10 мкг сурьмы в пробе. Граница обнаружения: 0,4 мг сурьмы в 100 г биологического материала.
Эту реакцию в основном применяют для отличия сурьмы от таллия, который не дает осадка с тиосульфатом натрия.
Количественное определение сурьмы основано на фотоэлектро-колориметрическом (или визуальном) определении по комплексу гексахлорсурьмиата (SbCl6)
с малахитовым или бриллиантовым зеленым, экстрагируемому толуолом. Граница определения 0,1 мг.
СОЕДИНЕНИЯ МЫШЬЯКА
Мышьяк способен кумулироваться в организме. При остром отравлении соединениями мышьяка они накапливаются в основном в паренхиматозных органах, а при хронических отравлениях — в костях и ороговевших тканях (покровы кожи, ногти, волосы и др.).
Мышьяк выводится из организма через почки с мочой, кишки и через некоторые железы. Выделение мышьяка из организма происходит медленно, чем и обусловлена возможность его кумуляции. В экскрементах мышьяк еще можно обнаружить через несколько недель, а в трупном материале — и через несколько лет после смерти.
Исследование минерализатоз на наличие соединений мышьяка
Применяемые в химико-токсикологическом анализе методы обнаружения мышьяка основаны на переведении его в мышьяковистый водород и на последующем определении мышьяковистого водорода при помощи реакции Зангер — Блека, реакции с раствором диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине и реакции Марша. При всех этих реакциях из соединений мышьяка выделяется летучий и очень ядовитый мышьяковистый водород. Поэтому при выполнении всех перечисленных выше реакций на мышьяк требуется предосторожность.
Реакция Зангер — Блека основана на восстановлении соединений мышьяка до мышьяковистого водорода, который затем на фильтровальной бумаге реагирует с хлоридом или бромидом ртути (II). Реакция выполняется в специальном приборе (рис. 6).
Восстановление соединений мышьяка производится водородом в момент его выделения, который получают при взаимодействии металлического цинка с серной кислотой:
Металлический цинк и серная кислота, применяемые для получения водорода, не должны содержать мышьяка. Реакция между металлическим цинком и серной кислотой протекает медленно.
Для ее ускорения применяют так называемый «купрированный» цинк (цинк, поверхность которого покрыта сульфатом меди).
Водород, образовавшийся при взаимодействии серной кислоты и цинка, восстанавливает соединения мышьяка до AsH 3 :
Скорость восстановления соединений трех-и пятивалентного мышьяка (арсенитов и арсена-тов) водородом неодинаковая. Арсениты восстанавливаются водородом легче, чем арсенаты. Поэтому вначале производят восстановление арсенатов в арсениты водородом в присутствии солей железа (II) или олова (II), затем арсениты восстанавливаются водородом с образованием мышьяковистого водорода:
Образовавшийся мышьяковистый водород реагирует с хлоридом или бромидом ртути (II), которыми пропитана фильтровальная бумага. При реакции образуется ряд окрашенных соединений, которые располагаются на бумаге в виде желтых или коричневых пятен.
После обработки бумаги слабым раствором иодида калия вся бумага (кроме пятна, содержащего указанные соединения мышьяка) приобретает красноватую окраску, обусловленную переходом хлорида или бромида ртути в иодид этого металла:
При дальнейшей обработке бумаги концентрированным раствором иодида калия бумага обесцвечивается (образуется K 2 [HgI 4 ]), а пятно, содержащее соединения мышьяка AsH 2 (HgCl), AsH(HgCl) 2, As(HgCl) 3, остается желтым или коричневым.
Реакции Зангер — Блека мешает сероводород, который может образоваться при взаимодействии водорода с серной кислотой: H 2 SO 4 + 8Н ---> H 2 S + 4Н 2 О.
Реакции Зангер — Блека также мешают соединения, ионы которых восстанавливаются водородом.
Сереводород, выделившийся при взаимодействии водорода с серной кислотой, на фильтровальной бумаге реагирует с хлоридом или бромидом ртути (II). В результате этой реакции образуется черного цвета сульфид ртути, который маскирует окраску пятен, содержащих соединения мышьяка. Для связывания сероводорода применяют вату, пропитанную раствором ацетата свинца:
H 2 S + Pb (CH 3 COO) 2 ---> PbS + 2СН 3 СООН
Предел обнаружения: 0,1 мкг мышьяка в пробе. Граница обнаружения: 0,01 мг мышьяка в 100 г биологического материала.
Реакция с раствором диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине. При выполнений этой реакции находящиеся в минерализате соединения мышьяка восстанавливают до мышьяковистого водорода, который собирают в пробирку (приемник), содержащую свежеприготовленный раствор диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине. Раствор диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине не должен содержать влаги. При наличии мышьяка в минерализате раствор диэтилдитиокарбамата серебра приобретает устойчивую красно-фиолетовую окраску. Химизм этой реакции не выяснен.
Обнаружению мышьяка при помощи этой реакции мешают соединения сурьмы, которые тоже реагируют с указанным реактивом и дают оранжево-красную окраску. Сурьма дает эту реакцию тогда, когда содержание ее в 100 г биологического материала составляет 0,5 мг и выше.
Восстановление соединений мышьяка при этой реакции происходит под влиянием водорода, условия получения которого подробно приведены при описании реакции Зангер — Блека. Реакцию соединений мышьяка с диэтилдитиокарбаматом серебра выполняют в специальном аппарате (см. рис. 7).
Предел обнаружения: 0,5 мкг мышьяка в 1 мл минерализата. Граница обнаружения: 0,01 мг мышьяка в 100 г биологического материала.
Реакция Марша основана на восстановлении соединений мышьяка водородом в момент его выделения и на последующем термическом разложении образовавшегося при этом мышьяковистого водорода:
Мышьяк, образовавшийся при термическом разложении мышьяковистого водорода, откладывается на стенках восстановительной трубки аппарата Марша в виде налета («мышьякового зеркала»).
Определение мышьяка с помощью реакции Марша выполняют в три этапа. Вначале проверяют реактивы на отсутствие в них мышьяка, затем определяют мышьяк в исследуемом растворе и, наконец, проверяют подлинность налета, образовавшегося в восстановительной трубке.
1. Проверка чистоты реактивов. Прежде чем приступить к обнаружению мышьяка в исследуемом растворе, необходимо убедиться в том, что применяемые для этой цели реактивы («купрированный» цинк и серная кислота) не содержат мышьяка.
С этой целью в колбу аппарата Марша вносят 10 г мелких гранул «купрированного» цинка, колбу закрывают пробкой с вмонтированными капельной воронкой и отводной трубкой. В капельную воронку вносят 30 мл 10 %-го раствора серной кислоты, которую небольшими порциями (по 4—5 мл) приливают к «купрированному» цинку, находящемуся в колбе аппарата Марша. Всегда необходимо оставлять в капельной воронке 8—10 мл раствора серной кислоты, которая препятствует проникновению воздуха извне в аппарат Марша. Попадание воздуха в аппарат Марша через капельную воронку может быть причиной взрыва этого аппарата при нагревании восстановительной трубки или при зажигании выходящих из нее газов.
Через 20—25 мин после начала выделения водорода проверяют полноту вытеснения воздуха водородом из аппарата Марша. Для этого над выходным отверстием восстановительной трубки аппарата держат опрокинутую узкую пробирку. Через 4—5 мин эту пробирку закрывают пальцем и, не переворачивая ее, относят подальше от аппарата Марша. К отверстию пробирки подносят зажженную спичку для воспламенения водорода. Если водород полностью вытеснил воздух из пробирки, то при зажигании водорода не будет ощущаться даже незначительного взрыва (треска). Если воздух из аппарата вытеснен не полностью, через аппарат продолжают пропускать водород до вытеснения им воздуха. Полноту вытеснения воздуха водородом проверяют через каждые 4—5 мин.
После полного удаления воздуха из прибора приступают к проверке наличия мышьяка в реактивах (серной кислоте и «купрированном» цинке).
2. Определение наличия мышьяка в реактивах. Для этой цели можно применить несколько способов.
Зажигают водород, выходящий из отверстия восстановительной трубки аппарата Марша. При наличии мышьяка в реактивах пламя приобретает синеватую окраску. Эту пробу можно производить только тогда, когда из аппарата Марша полностью вытеснен воздух водородом. При наличии хотя бы следов воздуха в аппарате во время зажигания газов, выходящих из трубки, может произойти взрыв .
Восстановительную трубку аппарата Марша перед одним из сужений обвертывают куском металлической сетки (для равномерного нагревания), а находящееся за сеткой сужение трубки обвертывают мокрым фитилем из марли. Один конец фитиля погружают в чашку с водой, а второй — в стакан для стекания жидкости. После этого расширенную часть трубки, обвернутую металлической сеткой, нагревают до слабого красного каления. Если в реактивах содержится мышьяк, то через некоторое время в охлажденной суженной части восстановительной трубки появляется темный налет с металлическим блеском (свободный мышьяк). Обычно проверку наличия металлического налета в трубке производят через час после начала нагревания восстановительной трубки.
Если перечисленные выше опыты будут положительными, то делают вывод, что серная кислота или «купрированный» цинк, применявшиеся для получения водорода, непригодны для дальнейших исследований на наличие мышьяка. Только при отрицательных результатах опытов на наличие мышьяка серную кислоту и «купрированный» цинк можно применять для определения соединений этого элемента в минерализатах и в других объектах.
3. Исследование минерализата. В колбу аппарата Марша вносят 10 г «купрированного» цинка, не содержащего мышьяка, а в капельную воронку наливают 30 мл 4 н. раствора серной кислоты, которая тоже не содержит мышьяка. Из капельной воронки небольшими порциями (по 4—5 мл) несколько раз приливают 4 н. раствор серной кислоты к цинку. Сразу прибавлять большие объемы раствора серной кислоты к цинку не следует, так как это вызовет бурную реакцию, в результате которой часть серной кислоты может восстановиться до сероводорода, который при нагревании восстановительной трубки будет образовывать налет серы. Также следует помнить, что в капельной воронке всегда должен оставаться небольшой объем раствора серной кислоты для предупреждения попадания воздуха в прибор через эту воронку.
Спустя 15—20 мин после начала взаимодействия цинка с серной кислотой проверяют полноту вытеснения воздуха из аппарата Марша водородом, как указано выше. После полного вытеснения воздуха из аппарата Марша в капельную воронку, в которой еще остался небольшой объем раствора серной кислоты, вносят 20 мл минерализата и 2 мл 10%-го раствора хлорида олова (II) в 50 %-м растворе серной кислоты. Содержимое капельной воронки в течение 30—40 мин небольшими порциями вливают в колбу аппарата Марша и равномерно нагревают расширенную часть восстановительной трубки (перед сужением). Одновременно с этим при помощи фитиля из марли охлаждают суженную часть восстановительной трубки, расположенную за местом нагревания. Через 20—30 мин после начала нагревания восстановительной трубки проверяют наличие мышьяка в исследуемой пробе минерализата. С этой целью проводят ряд наблюдений и опытов.
1. Проверяют наличие налета в восстановительной трубке аппарата Марша. Наличие налета, его внешний вид и место расположения в восстановительной трубке может указывать на наличие мышьяка в пробе.
2. Зажигают водород, выходящий из трубки аппарата Марша. При наличии мышьяка в микерализате пламя приобретает сине-
ватую окраску. Зажигание водорода производят только после вытеснения им воздуха из аппарата. Если из аппарата не пол ностью вытеснен воздух, то может быть взрыв.
3. В указанное пламя вносят холодные фарфоровые крышки или фарфоровые пластинки. Если в минерализате содержатся соединения мышьяка, то на холодных фарфоровых крышках или пластинках отложится буро-сероватый налет.
4. Восстановительную трубку аппарат Марша осторожно поворачивают на 180°, а затем конец ее погружают в 5 %-й раствор нитрата серебра, слабо подщелоченный аммиаком. Если в выходящем из аппарата токе газов содержится мышьяковистый водород, то указанный раствор потемнеет в результате образования металлического серебра:
Выделившаяся при этих реакциях азотная кислота связывается аммиаком.
В течение первых 20—30 мин с начала реакции в аппарате Марша результаты перечисленных опытов и наблюдений могут быть положительными только при наличии относительно больших количеств мышьяка в минерализате. При малых количествах мышьяка в минерализате за указанное время налет его в восстановительной трубке не образуется. В связи с этим исследование минерализата на наличие мышьяка в аппарате Марша продолжают в течение часа. Если в восстановительной трубке аппарата Марша образуется налет, то его подвергают дальнейшему исследованию на наличие мышьяка.
Исследование налета. Образование налета в восстановительной трубке является одним из важных доказательств наличия мышьяка в минерализате. Однако в восстановительной трубке могут давать налеты и другие вещества (сурьма, селен, сера, уголь).
Налеты мышьяка можно отличить от налетов других веществ по окраске и по расположению их в восстановительной трубке. Налет мышьяка имеет буровато-серую окраску с металлическим блеском, налет сурьмы — матово-черный, налет селена — серый, а налет серы — желтоватый или слегка бурый.
При несоблюдении условий разрушения биологического материала в минерализатах могут быть органические вещества, которые откладываются в восстановительной трубке в виде черного налета (уголь). Налет мышьяка откладывается в суженной части восстановительной трубки сразу же за местом ее нагревания, а налет сурьмы образуется по обе стороны от места нагревания восстановительной трубки. Это объясняется тем, что сурьмянистый водород (SbH 3 ) при нагревании разлагается легче, чем мышьяковистый водород. Кроме этого, сурьма менее летуча, чем мышьяк.
Для дальнейшего исследования налетов, образовавшихся в восстановительной трубке, ее отсоединяют от аппарата Марша и выполняют ряд опытов. Восстановительную трубку в области расположения налета нагревают. При этом происходит окисление отложившихся в трубке веществ. Налеты угля и серы исчезают из трубки, так как при их окислении образуются газообразные продукты (оксид серы (IV) или оксид углерода (IV). Налеты мышьяка и сурьмы окисляются и откладываются в виде оксидов в холодных местах восстановительной трубки. Оксид мышьяка имеет форму октаэдров, а оксид сурьмы аморфный. Образование кристаллов, имеющих форму октаэдров, является одним из важнейших доказательств наличия мышьяка в минерализате.
При пропускании сероводорода через восстановительную трубку, содержащую оксиды мышьяка или сурьмы, образуются сульфиды, отличающиеся друг от друга окраской. Сульфид мышьяка имеет желтую окраску, а сульфид сурьмы — красную или черную. При действии концентрированной соляной кислоты окраска сульфида мышьяка не изменяется, а сульфид сурьмы обесцвечивается:
Налеты мышьяка, которые образуются в восстановительной трубке, растворяются в свежеприготовленном растворе гипохлорита натрия:
Налеты сурьмы не растворяются в гипохлорите натрия.
Отложившиеся в восстановительной трубке налеты мышьяка и сурьмы могут быть использованы для обнаружения этих веществ при помощи микрокристаллоскопических реакций. При обработке этих налетов несколькими каплями концентрированной азотной кислоты они растворяются с образованием мышьяковой и метасурьмяной кислот:
Полученные растворы указанных кислот наносят на предметные стекла, а затем осторожно выпаривают досуха. На сухие остатки наносят по капле 5 н. раствора соляной кислоты и по кристаллику хлорида цезия. В присутствии сурьмы образуются бесцветные кристаллы в виде многогранников. Соединения мышьяка с этим реактивом не дают кристаллов. Если к указанному раствору прибавить кристаллик хлорида цезия и кристаллик иодида калия, то мышьяк дает красно-оранжевый осадок.
Количественное определение мышьяка основано на восстановлении мышьяка в кислом растворе до мышьяковистого водорода и определении его а) объемным методом или б) колориметрическим методом по Зангер—Блеку Выбор метода определяется результатами обнаружения мышьяка.
а) Объемный метод — определение по избытку нитрата серебра, не вошедшего в реакцию с AsH3:
AvH3 + 6AgN03 + 6NH4OH = 6Ag + Н3АЮ3 + 6NH4N03 - 3H20
титрованием роданидом аммония в присутствии железоаммонийных квасцов. Граница определения 3 мг.
СОЕДИНЕНИЯ ВИСМУТА
Ионы висмута, всосавшиеся в кровь, долгое время задерживаются в организме (в печени, почках, селезенке, легких и ткани мозга).
Висмут выводится из организма через почки, кишки, потовые железы и др. В результате накопления висмута в почках возможно их поражение. При выделении висмута из организма потовыми железами может быть зуд кожи и появление дерматозов.
Данные о наличии висмута как нормальной составной части клеток и тканей организма в литературе не приводятся.
Исследование минерализатов на наличие висмута
Для обнаружения висмута в минерализатах вначале выполняют предварительные реакции на ионы этого металла с тиомочевиной и оксином (8-оксихинолином). При положительном результате этих реакций висмут выделяют из минерализата в виде диэтилдитиокарбамата, который экстрагируют хлороформом. После прибавления кислоты к хлороформной вытяжке происходит разложение диэтилдитиокарбамата висмута. Образовавшиеся при этом ионы висмута переходят в водную фазу, которую используют для обнаружения указанных ионов при помощи соответствующих реакций.
Реакция с тиомочевиной. При взаимодействии ионов висмута с тиомочевиной могут образовываться различного состава тиомочевинные комплексы, имеющие лимонно-желтую окраску:
Реакции образования тиомочевинных комплексов висмута мешают окислители.
Предел обнаружения: 0,4 мкг висмута в пробе. Граница обнаружения: 0,1 мг висмута в 100 г биологического материала.
Реакция с оксином основана на переведении ионов висмута в ацидокомплекс [ВiI 4 ] -, который при взаимодействии с оксином в кислой среде образует оранжево-красный осадок, представляющий собой ионный ассоциат (иодвисмутат оксина). Образование этого ионного ассоциата можно представить следующими уравнениями:
Предел обнаружения: 5 мкг висмута в пробе. Граница обнаружения: 0,1 мг висмута в 100 г биологического материала.
Выделение ионов висмута из минерализата. К минерализату прибавляют раствор диэтилдитиокарбамата натрия. При этом ионы висмута с этим реактивом образуют внутрикомплексное соединение:
Реакция с бруцином и бромидом калия. На сухой остаток наносят каплю 2 н. раствора азотной кислоты, а затем прибавляют каплю насыщенного раствора бруцина в 1 н. серной кислоте и каплю 5%-го раствора бромида калия. При наличии ионов висмута сразу же или через несколько минут образуются желто-зеленые кристаллы, собранные в виде сфероидов.
Реакция с хлоридом цезия и иодидом калия. На сухой остаток наносят 1—2 капли 3 н. раствора соляной кислоты. Затем с одной стороны жидкости на предметном стекле помещают кристаллик хлорида цезия CsCl, а с другой — кристаллик иодида калия. Нанесенные кристаллики реактивов с помощью тонкой стеклянной палочки соединяют с жидкостью. При наличии ионов висмута в растворе образуются оранжево-красные кристаллы Cs[BiI 4 ], имеющие форму шестиугольников или шестилучевых звездочек. Предел обнаружения: 0,1 мкг висмута в пробе. Граница обнаружения: 0,1 мг висмута в 100 г биологического материала.
Реакция с тиомочевиной. В пробирку вносят 0,5 мл водной фазы, к которой прибавляют 0,5 мл насыщенного раствора тиомочевины. В присутствии ионов висмута появляется лимонно-желтая окраска.
Количественное определение основано на выделении висмута из минерализата экстракцией в виде В1(ДДТК)з в щелочной среде, реэкстракции в водный слой азотной кислоты и определении
а) объемным методом — титрованием комплексоном III (трилоном) в присутствии тиомочевины (или пирокатсхипового фиолетового). Граница определения 1 мг.
б) Фотоколоримстричсским методом по комплексу висмута с тиомочевинной. Оптическая плотность измеряется при Х = 470 нм.
СОЕДИНЕНИЯ КАДМИЯ
Всасывание соединений кадмия происходит через пищевой канал, а паров — через дыхательные пути. Растворимые соединения кадмия денатурируют белки, содержащиеся в стенках пищевого канала. Поступившие в кровь ионы кадмия соединяются с сульфгидрильными группами ферментов, нарушая их функции. Соединения кадмия накапливаются главным образом в печени и почках. Они могут вызывать жировое перерождение печени. Соединения кадмия выделяются из организма в основном через почки с мочой и стенками кишок. В ряде случаев при отравлении соединениями кадмия отмечается кишечное кровотечение.
Исследование минерализатов на наличие соединений кадмия
При исследовании минерализатов на наличие ионов кадмия их переводят в комплекс с диэтилдитиокарбаматом натрия. Этот комплекс экстрагируют хлороформом, а затем разлагают соляной кислотой. В солянокислом растворе определяют наличие ионов кадмия.
Выделение ионов кадмия из минерализата. В минерализате содержится ряд ионов, которые могут мешать обнаружению кадмия при помощи соответствующих реакций. Поэтому вначале производят выделение ионов кадмия из минерализата. С этой целью к минерализату прибавляют диэтилдитиокарбамат натрия NaДДТК, который с ионами кадмия дает устойчивое внутрикомплексное соединение Сd(ДДТК) 2 :
Реакция с сульфидом натрия. К 1 мл водной фазы по каплям прибавляют 2,5 н. раствор гидроксида натрия до рН = 5 (по универсальному индикатору) и 3—4 капли 5% -го свежеприготовленного раствора сульфида натрия. Образование желтого осадка
Реакция с бруцином и бромидом калия. На сухой остаток наносят каплю насыщенного раствора бруцина в 1 н. растворе серной кислоты и каплю 5 %-го раствора бромида калия. При наличии ионов кадмия образуются бесцветные призматические кристаллы.
Реакция с пиридином и бромидом калия. На сухой остаток наносят каплю пиридина и каплю 5 %-го раствора бромида калия. При наличии ионов кадмия в растворе образуются бесцветные призматические кристаллы.
Количественное определение основано на выделении кадмия из минерализата при рН 12 в виде ДДТК-Сd, реэкстракции с помощью 1 н. раствора НС1 в водную фазу и комплексонометрическом определении Cd2+ в присутствии индикатора хромогена черного ЕТ-00. Граница определения 1 мг.
СОЕДИНЕНИЯ ЦИНКА
Цинк и его соединения могут поступать в организм через пищевой канал, а также через органы дыхания в виде пыли, образующейся при добыче и переработке цинковых руд. Цинк может поступать в организм с вдыхаемым воздухом в виде паров, выделяющихся при выплавке цинка и получении сплавов. После поступления цинка в организм в виде пыли и паров образуются его соединения с белками, вызывающие приступы лихорадки, начинающейся с озноба (так называемая лихорадка литейщиков, или латунная лихорадка). При вдыхании пыли и паров цинка может появиться тошнота, рвота и мышечные боли. Описаны случаи отравлений пищей, приготовленной и сохраняемой в оцинкованной посуде, из продуктов, содержащих кислоты (богатые кислотами фрукты, томат и др.). Соединения цинка, поступившие в желудок, могут вызывать острое отравление, при котором наступает рвота, понос, судороги и т. д.
При отравлениях соединениями цинка они накапливаются в печени и поджелудочной железе.
Исследование минерализатов на наличие цинка
Наличие ионов цинка в минерализате вначале определяют при помощи реакции с дитизоном. Если результат этой предварительной реакции отрицательный, то дальнейшее исследование минерализата на наличие ионов цинка не проводят. При положительном результате реакции с дитизоном проводят дальнейшее исследование минерализата на ионы цинка. С этой целью из минерализата ионы цинка выделяют в виде диэтилдитиокарбамата. Полученный диэтилдитиокарбамат цинка разлагают кислотой и в водной фазе определяют наличие ионов цинка при помощи соответствующих реакций.
Реакция с дитизоном. При взаимодействии ионов цинка с дитизоном образуется однозамещенный дитизонат этого металла Zn(HDz) 2 :
Выделение ионов цинка из минерализата. От прибавления раствора диэтилдитиокарбамата натрия к минерализату образуется внутрикомплексное соединение:
Реакция с гексацианоферратом (II) калия. К 1 мл водной фазы добавляют 5 %-й раствор гидроксида калия до рН = 5 (по универсальному индикатору) и 3—4 капли 5 %-го раствора гексацианоферрата (II) калия. При наличии ионов цинка выделяется белый осадок:
При добавлении избытка реактива может образоваться более растворимый осадок [Zn 2 [Fe(CN) 6 ].
Предел обнаружения: 3 мкг цинка в 1 мл.
Реакция с сульфидом натрия. К 1 мл водной фазы прибавляют 5 %-й раствор гидроксида калия до рН = 5 и 3—4 капли 5 %-го свежеприготовленного раствора сульфида натрия. Образование белого осадка ZnS указывает на наличие ионов цинка в водной фазе. Предел обнаружения: 1,5 мкг цинка в 1 мл.
Реакция с тетрароданомеркуроатом аммония. На предметное стекло наносят 3—4 капли водной фазы, которую выпаривают досуха. На сухой остаток наносят каплю 10 %-го раствора уксусной кислоты и каплю раствора тетрароданомеркуроата аммония (NH 4 ) 2 [Hg(SCN) 4 j. В присутствии ионов цинка образуются бесцветные одиночные клиновидные кристаллы или дендриты Zn [Hg(SCN) 4 ]. Предел обнаружения: 0,2 мкг цинка в 1 мл.
Количественное определение основано на выделении из мпнерализата в виде ДДТК-Zn при рН 8,5, реэкстракцня в водный слои и комплексонометрическое определение при индикаторе эриохроме черном Т. Граница определения 1 мг
СОЕДИНЕНИЯ РТУТИ
Пары металлической ртути и пыль, содержащая соединения этого металла, могут поступать в организм с вдыхаемым воздухом. При этом поражается центральная нервная система (в первую очередь кора головного мозга). Поступившая в организм металлическая ртуть и ее соединения связываются с сульфгидрильными группами ферментов и других жизненно важных белков. В результате этого нарушаются физиологические функции некоторых клеток и тканей организма. Соединения ртути, поступившие в организм через пищевой канал, поражают желудок, печень, почки, железы, через которые выделяется ртуть из организма. При этом ощущаются боли в пищеводе и желудке, появляется рвота и кровавый понос. В организме ртуть откладывается главным образом в печени и почках.
Ртуть медленно выводится из организма. Еще через две недели после острого отравления ртутью определенные количества ее можно обнаружить в отдельных тканях. Ртуть выводится из организма с мочой и калом, а также потовыми, слюнными и молочными железами.
Деструкция биологического материала. Ртуть в биологическом материале находится в связанном виде с сульфгидрильными и некоторыми другими функциональными группами белковых веществ. В процессе деструкции под влиянием сильных кислот при нагревании происходит разрыв прочных ковалентных связей между ртутью и сульфгидрильными или другими функциональными группами белковых веществ. В результате деструкции ртуть переходит в деструктат в виде ионов, которые можно обнаружить и определить с помощью соответствующих реакций и физико-химических методов. Таким образом, после деструкции биологического материала в деструктате в различных количествах находятся ионы ртути, белки, пептиды, аминокислоты, липиды и др.
Для ускорения деструкции к биологическому материалу прибавляют этиловый спирт, который является катализатором этого процесса. Для удаления из деструктата азотной, азотистой кислот и оксидов азота, образующихся в процессе деструкции, прибавляют мочевину.
Оксиды азота окисляются кислородом воздуха до оксида азота (IV), при взаимодействии которого с водой образуются азотная и азотистая кислоты, разлагающиеся мочевиной, как указано выше.
Методика деструкции органов трупов. 20 г измельченных органов трупов вносят в коническую колбу вместимостью 200 мл, в которую прибавляют 5 мл воды, 1 мл этилового спирта и 10 мл концентрированной азотной кислоты. Затем в колбу малыми порциями прибавляют 20 мл концентрированной серной кислоты с такой скоростью, чтобы оксиды азота не выделялись из колбы. После окончания прибавления концентрированной серной кислоты колбу оставляют на 5—10 мин при комнатной температуре (до прекращения выделения оксидов азота). Затем колбу устанавливают на кипящую водяную баню и нагревают в течение 10—20 мин. Если после нагревания колбы на кипящей водяной бане останутся неразрушенными кусочки биологического материала, то их осторожно растирают стеклянной палочкой о стенки колбы. При бурном протекании реакции с выделением оксидов азота в колбу прибавляют 30—50 мл горячей воды. Полученный горячий деструктат смешивают с двойным объемом кипящей воды и, не охлаждая жидкость, фильтруют ее через двойной увлажненный фильтр. Фильтр, через который фильтровали деструктат, и остатки жира на нем 2—3 раза промывают горячей водой. Промывные воды присоединяют к профильтрованному деструктату. Полученную при этом жидкость собирают в колбу, содержащую 20 мл насыщенного раствора мочевины, предназначенной для денитрации деструктата. Затем деструктат охлаждают, доводят водой до определенного объема и исследуют его на наличие ртути.
Деструкция органических веществ в моче. В моче здоровых людей ртуть и ее соединения отсутствуют. Однако при отравлении ртутью она может поражать почки и выделяться из организма с мочой в виде соединений с белками, аминокислотами и другими органическими веществами. Некоторое количество ртути может переходить в мочу и в виде ионов. Поэтому для обнаружения ртути в моче необходимо производить деструкцию белковых и других ртутьсодержащих соединений, переходящих в мочу.
А. Ф. Рубцов и А. Н. Крылова разработали два способа деструкции органических веществ в моче:
1. В колбу Къельдаля вместимостью 500 мл вносят пробу нефильтрованной суточной мочи объемом 200 мл. К моче прибавляют 35 мл концентрированной азотной кислоты, 2 мл этилового спирта и небольшими порциями в колбу вносят 25 мл концентрированной серной кислоты. Прибавляют эту кислоту так, чтобы не вспенивалась жидкость в колбе и не выделялись из нее оксиды азота. После окончания прибавления концентрированной серной кислоты содержимое колбы нагревают на кипящей водяной бане в течение 40 мин, затем прибавляют 20 мл насыщенного раствора мочевины. Если в деструктате имеется осадок, то его отфильтровывают, фильтр промывают горячей водой. Промывные воды присоединяют к деструктату, который подвергают исследованию на наличие ртути.
2. В колбу Къельдаля вместимостью 500 мл вносят 200 мл нефильтрованной суточной мочи, к которой небольшими порциями прибавляют 25 мл концентрированной серной кислоты, а затем малыми порциями прибавляют 7 г перманганата калия. Содержимое колбы оставляют на 40 мин при комнатной температуре периодически взбалтывая, затем в колбу небольшими порциями прибавляют насыщенный раствор щавелевой кислоты до исчезновения окраски перманганата калия. Полученный деструктат используют для обнаружения и количественного определения ртути.
Этот способ деструкции белковых веществ в моче более быстрый, чем описанный выше.
Деструкция органических веществ в крови. Для этой цели применяют методику, которая используется для деструкции органов трупов (см. выше), с той лишь разницей, что к пробе крови не прибавляют воду. На исследование берут по 50—100 мл крови.
Обнаружение ртути в деструктате
Для обнаружения ртути в деструктате применяют реакции со взвесью иодида меди (I) и с дитизоном. Реакцию с дитизоном также применяют для фотоколориметрического определения ртути, а реакцию со взвесью иодида меди (I) используют и для визуального колориметрического определения ионов этого металла в деструктате.
Реакция с дитизоном. Эта реакция основана на том, что при взаимодействии ионов ртути (II) с дитизоном образуется однозамещенный дитизонат этого металла:
В кислой среде дитизонат ртути имеет оранжево-желтую окраску, а в щелочной или слабокислой — пурпурно-красную. Указанные дитизонаты ртути хорошо экстрагируются четерыххлористым углеродом и хлороформом. Для маскировки мешающих ионов применяют сульфат гидроксиламина, аскорбиновую кислоту и др.
Реакция со взвесью иодида меди (I) основана на том, что при взаимодействии ионов ртути со взвесью иодида меди (I) образуется красный или оранжево-красный осадок Cu 2 [HgI 4 ]:
Различные варианты этой реакции для обнаружения и количественного определения ртути в биологическом материале разработали А. А. Васильева, А. Ф. Рубцов, А. Н. Крылова и др.
Указанной реакции мешают окислители, которые при взаимодействии с CuI выделяют свободный иод, окрашивающий суспензию в бурый или коричневый цвет:
|
Скачать 2.4 Mb.