токсика журнал 4 курс. Занятие 1 Дата составление плана химикотоксикологического исследования
 Скачать 3.44 Mb.
|
|
Токсикологическое действие Свинец Острое отравление растворимыми солями свинца может вызвать сильные колики, сопровождающиеся запором и диареей. Более распространенным является < хроническое отравление свинцом, для которого характерны такие дополнительные симптомы, как чувство усталости, анемия, слабость к болезненность суставов. У маленьких детей отравление свинцом может вызвать кому и энцефалопатию (дистрофическое заболевание головного мозга). Барий Попадание в организм растворимых солей бария может вызвать гастроэнтерит, фибрилляцию желудочков и паралич мышц. Особенностью тяжелого отравления барием является гипокалиемия, которая представляет угрозу для жизни. Вопросы к практикуму: 1. Для чего биологический материал при определении «металлических ядов» подвергают минерализации?. 2. Каким превращениям подвергаются белки, жиры и углеводы при окислении? 3. С какой целью при минерализации к окислительной смеси прибавляют воду? В какой последовательности добавляют компоненты окислительной смеси и почему? 4. Назовите позитивные стороны и недостатки применения для минерализации хлорной кислоты? 5. Как определяют конец минерализации при обработке биологического материала серной и азотной кислотами? 6. Как определяют конец минерализации при обработке биологического материала серной и азотной кислотами? 7. Как определяют в минерализате наличие окислителей и какое значение имеет их удаление для дальнейшего хода анализа? 8. Почему методы минерализации биологического материала, перечисленные выше, нельзя использовать при исследовании его на наличие ртути? 9. Виды минерализации. 7 10. Сравнительный анализ сухой и мокрой минерализации. 11. Какие вы знаете денитраторы, применяемые в химико-токсикологическом анализе? Преимущества формалина как денитратора. 12. Какие токсикологически важные катионы осаждаются при минерализации биологического материала смесью серной и азотной кислот? 13. Осадок сульфатов после минерализации имеет белый цвет. Каким образом будете проводить исследование этого осадка? 14. Как разделить сульфаты бария и свинца, находящиеся в минерализатах? 15. Почему осадок сульфатов, выпавший после минерализации, может иметь грязно-зеленую окраску? 16. Какие из качественных реакций на катионы свинца и бария являются наиболее характерными, специфическими и доказательными с точки зрения токсикологической химии? Подпись преподавателя_____________________ ЗАНЯТИЕ № 3 Дата___________ ДРОБНЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА МИНЕРАЛИЗАТА НА «МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЯДЫ». ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛИЗАТА НА ХРОМ, МАРГАНЕЦ, СЕРЕБРО И МЕДЬ И ЦИНК. ЦЕЛЬ:__________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦЕЛЕВЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: 1. Основные положения дробного метода анализа. 2. Правило рядов Н.А.Тананаева. 3. Способы «маскировки» ионов. 4. Реагенты, наиболее часто применяемые в дробном методе анализа. 5. Схема дробного метода анализа минерализата по А.Н. Крыловой. 6. Преимущества дробного метода анализа по сравнению с систематическим. 7. Судебно-медицинская оценка результатов химико-токсикологических исследований с учетом естественного содержания в организме. 8. Методы извлечения катионов меди и серебра из минерализата 9. Методы определения в минерализате хрома, марганца, серебра, меди и цинка Источники информации 1. Крамаренко В.П. Токсикологічна хімія .- Київ-: ”Вища школа”, 1995.-С. 328—333, 342-344, 349-351. 2. Токсикологічна хімія в схемах і таблицях/– Харьків -: ”Золоті сторінки” ,2005г.С. 114-115. 3. Лекции по токсикологической химии. 4. Принципы проведения дробного метода анализа (Приложение 1) Целевые обучающие задания 1. Заполните схемы и таблицы Основные положения дробного метода анализа на «Металлические яды» 1. _____________________________________________________________________ 2. _____________________________________________________________________ 3. _____________________________________________________________________ 4. _____________________________________________________________________ Приемы «маскировки» мешающих ионов 1. _____________________________________________________________________ 2. _____________________________________________________________________ 3. _____________________________________________________________________ 4. _____________________________________________________________________ 5. _____________________________________________________________________ Вытеснительный ряд Тананаева _____________________________________________________________________________________ уменьшение вытеснительной активности Схема исследования минерализата на хром, марганец серебро, медь и цинк Марганец предварительная подтверждающая Хром предварительная подтверждающая Серебро предварительная выделение подтверждающие Медь предварительная выделение подтверждающие Цинк предварительная выделение подтверждающие ИНСТРУКЦИЯ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ: 1. Подготовительный этап: выполните химические реакции, используемые при исследовании минерализата на содержание ионов хрома, марганца, серебра и меди. Результаты опытов занесите в таблицу. Химизм реакций Наблюдения Химико- токсикологическая оценка реакции Обнаружение катионов марганца Реакция с перйодатом калия В сильно разбавленных растворах соединений марганца может образовываться темно-красный осадок Мn(JО 4 ) 2 . В присутствии фосфатов этот осадок не образуется, а происходит окисление ионов Мn 2+ до МnО 4 - Предел обнаружения: ОД мкг марганца в 1 мл. Граница обнаружения: 0,02 мг марганца в 100 г биоматериала. Методика:К 1мл минерализата добавляют 4 мл воды, 1мл насыщенного раствора дигидрофосфата натрия NaH 2 PO 4 , 0,2г перйодата калия КIO 4 и нагревают на кипящей водяной бане в течение 20 мин. Реакция с персульфатом аммония. Предел обнаружения: 0,1 мкг марганца в 1 мл. Граница обнаружения: 0,1 мг марганца в 100 г биоматериала. Методика: В пробирку вносят 1 мл минерализата, 4 мл воды, 1 мл насыщенного раствора дигидрофосфата натрия NaH 2 PO 4 . Смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 5-6 мин. К горячему раствору прибавляют 1 каплю 10%-го раствора нитрата серебра AgNO 3 и 0,5 г персульфата аммония (NH 4 ) 2 S 2 O 8 . Смесь вновь нагревают в течение нескольких минут до разложения остатка персульфата. Обнаружение катионов хрома Сr 3+ Реакция с дифеншкарбазидом. При выполнении этой реакции ионы хрома Сг 3+ , находящиеся в минерализате, окисляют персульфатом аммония в присутствии катализатора (ионов серебра) до дихромат-ионов (Сг 6+ ). Чувствительность этой реакции понижают ионы Fe 3+ , Sb 3+ . Для маскировки мешающих ионов прибавляют фосфаты. Предел обнаружения: 0,002 мкг хрома в 1 мл. Граница обнаружения: 0,1 мг хрома в 100 г био материала. Мешают перманганат-ионы МnО 4 Методика: К 1мл минерализата прибавляют 4мл воды, каплю 10% раствора нитрата серебра AgNO 3 , 0,5г персульфата аммония(NH 4 ) 2 S 2 O 8 и нагревают в кипящей воде водяной бане 20мин. Затем добавляют к смеси 1мл насыщенного раствора дигидрофосфата натрия NaH 2 PO 4 , раствор натрия гидроксида ( по каплям) до рН 2,0 и 1 мл 0,25% раствора дифенилкарбазида в смеси этилового спирта и ацетона (1:1) и содержимое пробирки взбалтывают. Реакция образования надхромовой кислоты. Ионы хрома Сг 3+ окисляют при помощи персульфата аммония в присутствии катализатора (солей серебра) до дихромат-ионов. После прибавления пероксида водорода к дихромату образуется надхромовая кислота. Чувствительность реакции понижается в присутствии ионов железа Fe 3+ и сурьмы Sb 3+ , для маскировки которых прибавляют фосфаты. Надхромовая кислота быстро разлагается в водных растворах, поэтому из водных растворов ее экстрагируют органическими растворителями. Реакция специфична для соединений хрома. Предел обнаружения: 2 мкг хрома в 1 мл. Граница обнаружения: 0,2 мг хрома в 100 г биоматериала. Методика: К 5 мл минерализата, по каплям прибавляют 30%-ный р-р NaOH до рН=7. Добавляют 1 мл минерализата (взбалтывают), потом добавляют 1-2 капли 10%-ного р-ра AgNO 3 , 0,5г персульфата аммония (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , и нагревают смесь на кипящей водяной бане в течение 20мин. Пробирку охлаждают в холодной воде в течение 10- 15мин. К охлажденной жидкости добавляют 1мл насыщенного раствора дигидрофосфата натрия, устанавливают рН=2,0. Прибавляют уксусноэтиловый эфир, толщина слоя которого должна быть около 0,5-0,6 см, и 2-3 капли 25%-ного раствора пероксида водорода. Содержимое пробирки энергично встряхивают. Обнаружение катионов серебра Реакция с дитизоном (предварительное исследование). При положительном результате реакции дитизона производят дальнейшее обнаружение серебра при помощи соответствующих качественных реакций. Предел обнаружения: 0,04 мкг серебра в 1 мл. Граница обнаружения: 0,05 мг серебра в 100 г био материала. Методика: К 5мл минерализата добавляют 1мл 4М сульфатной кислоты и 3мл 0,01% раствора дитизона в хлороформе. Смесь взбалтывают. Чтобы устранить избыток дитизона из хлороформного слоя, этот слой выделяют и взбалтывают с 5 мл 0,3 н. р-ра аммиака. Выделение серебра из минерализата. После разрушения биологического материала серебро находится в минерализате в виде сульфата серебра. К минерализату добавляют 0,5 г NaCl, нагревают, фильтруют. Осадок растворяют в 25%-ном растворе аммиака. Полученный при этом аммиакат серебра [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl используют далее для качественного анализа. Реакция с азотной кислотой Предел обнаружения: 0,1 мкг серебра в 1 мл. Граница обнаружения: 1 мг серебра в 100 г биоматериала. Методика: 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: Реакция с йодидом калия К 0,5 мл раствора, содержащего аммиакат серебра, прибавляют 0,5 мл насыщенного раствора иодида калия KI. Реакция с тиомочевиной и пикратом калия. На предметное стекло наносят 1-2 капли раствора, содержащего аммиакат серебра, и выпаривают досуха. На сухой остаток наносят несколько капель насыщенного раствора тиомочевины (NH2)2CS, а затем - каплю насыщенного раствора пикрата калия. Образование желтых призматических кристаллов или сростков из них указывает на наличие серебра в исследуемой пробе. Предел обнаружения: 0,1мкг серебра в пробе. Граница обнаружения: 0,05 мг серебра в 100г био материала. Обнаружение катионов меди Выделение ионов меди из минерализата. К минерализату добавляют р-р ДДТК Pb. При этом образуется ДДТК Cu, который экстрагируют из минерализата хлороформом и затем разлагают хлоридом ртути (ІІ). Реакция с тетрароданмеркуратом аммония. К 0,5 мл исследуемого раствора добавляют 0,2г сульфата цинка и несколько капель тетрароданмеркурата аммония. Реакция с гексацаноферратом(П) калия. Мешают катионы Fe 3+ , Co 2+ , Ni 2+ Предел обнаружения: 0,1 мкг меди в пробе. Методика:К 0,5 мл водной фазы прибавляют 2-3 капли 5%-ного раствора гексацианоферрата(П) калия K 4 [Fe(CN) 6 ]. При наличии ионов меди образуется красновато-коричневый осадок Cu 2 [Fe(CN) 6 ]. В присутствии ионов кадмия осадок имеет лиловую окраску. Реакция с пиридин-роданидным реактивом Предел обнаружения: 1 мкг меди в 1 мл раствора. Граница обнаружения: 0,4 мг меди в 100 г био материала. Методика: В пробирку вносят 0,5 мл водной фазы, к которой по каплям прибавляют 1-2 мл пиридин-роданидного реактива. При этом образуется осадок (или муть), к которому прибавляют 2 мл хлороформа и хорошо взбалтывают. Обнаружение катионов цинка Реакиия с дитизоном Предел обнаружения: 0,25 мкг цинка в 1 мл. Граница обнаружения: 5 мкг цинка в 100 г биологического материала Методика: К 5мл минерализата прибавляют 0,25мл насыщенного раствора тиосульфата натрия, устанавливают рН=5-5,5, добавляют 1мл ацетатного буфера, 2 капли 0,01% раствора дитизона в хлороформе и 1мл хлороформа Выделение цинка из минерализата. К 10 мл минерализата добавляют 4 мл калий- натрия тартрата или 20% р-ра лимонной кислоты, 1мл насыщенного р-ра тиомочевины или тиосульфата натрия, прибавляют несколько капель нильского голубого и по каплям 2,5 М р-р КОН до появления розовой окраски, после чего 1М раствор H 2 SO 4 до рН=8,5, затем добавляют 3мл 1% р-ра диэтилдитиокарбамината калия, 5мл хлороформа и смесь энергично встряхивают. Хлороформный экстракт отделяют, промывают водой и встряхивают с 3 мл 1М HCl в течении 30 с. Водный слой исследуют на цинк. Реакиия с гексатшноферратом(II) калия. Мешают катионы, образующие малорастворимые ферроцианиды. Предел обнаружения: 3 мкг цинка в 1 мл. Методика: К 1 мл исследуемого раствора добавляют раствор гидроксида натрия до рН=5,0 и 3-4 капли 5% р-ра гексацианоферрата (II) калия. Реакиия с сульфидом натрия. Мешают катионы Sn 2+ Предел обнаружения: 1,5 мкг цинка в 1мл. Методика: К 1 мл исследуемого раствора добавляют раствор гидроксида натрия до рН=5,0 и 2-3 капли свежеприготовленного р-ра сульфида натрия. Реакиия с тетрароданомеркуратом аммония Предел обнаружения: 0,2 мкг цинка в 1 мл. Методика: На предметное стекло наносят и упаривают 3-4 капли исследуемого раствора, остаток растворяют в 10% р-ре уксусной кислоты и прибавляют каплю тетрароданомеркурата аммония. 2. Контрольный этап: Выданный раствор исследуют на содержание ионов хрома, марганца, серебра и меди. По результатам проведенного исследования заполняют таблицу и делают вывод о наличии в выданном растворе перечисленных катионов. Проводимые действия Наблюдаемые результаты Вывод______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Подпись преподавателя_____________________ Вопросы к практикуму: 1. Какие ионы могут мешать определению катионов марганца и как можно устранить их мешающее действие? 2. Что положено в основу дробного анализа катиона хрома в минерализате ? Почему перед его обнаружением минерализат обрабатывают персульфатом аммония? 3. С какой целью при обнаружении в минерализате ионов серебра, их осаждают из всего объема минерализата? 4. Почему определение ионов хрома и марганца предшествует определению ионов серебра ? 5. Что лежит в основе дробного метода анализа катиона серебра? 6. Какая реакция является предварительной, а какие подтверждающими, при исследовании на катионы серебра? 7. Какие катионы мешают обнаружению серебра реакцией с дитизоном ? Как устраняется нежелательное влияние посторонних ионов? 8. Какой принцип использован при выделении из минерализата и реэкстракции катиона меди? 9. С дитизоном образуют комплексы многие металлы. Почему в качестве мешающего иона при определении серебра с дитизоном указывают только ртуть? Приложение 1 Дробный и систематический ход анализа "металлических ядов" В химико-токсикологическом анализе для обнаружения "металлических ядов" в минерализатах применяется систематический ход анализа и дробный метод. Систематический ход анализа основан на последовательном выделениии из растворов отдельных групп ионов, на подразделении этих групп на подгруппы и на выделении отдельных ионов из подгрупп. Систематический ход анализа позволяет выделять из растворов и определять отдельные ионы, находящиеся в сложных смесях. Однако данный метод анализа имеет ряд недостатков, основными из которых являются: длительность разделения; возможная потеря исследуемых ионов из-за большого числа отдельных операций: осаждения, растворения, фильтрования. Дробный метод основан на применении реакций, с помошью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ноны, при этом отпадает необходимость выделения ионов из исследуемого раствора. Исследование дробным методом предусматривает изолирование элементов минерализацией из 100 г биологического материала. Отравления соединениями металлов происходят после поступления в организм малых количеств вешеств, содержаших "металлические яды", поэтому для обнаружения этих веществ в минерализатах требуются высокочувствительные реакции. Поскольку некоторые токсикологически важные металлы являются нормальной составной частью- организма, то реакции по чувствительности должны быть такими, чтобы не давать положительного результата с ионами металлов, входящих в состав тканей организма. Для обнаружения ионов металлов, содержащихся в минерализатах, применяют реакции образования осадков, микрокристаллоскопические и цветные реакции. Доказательность и надежность дробных реакций достигается применением, как правило, по меньшей мере двух реакции -основной (специфичной) и дополнительной (подтверждающей). Однако абсолютно специфичных реакций в аналитической химии достаточно мало, поэтому разработаны определенные приемы для устранения влияния посторонних ионов. Так одной из важнейших операций в дробном анализе является маскировка. Маскировкой называют процесс устранения влияния мешающих ионов, находящихся в сложной смеси, на обнаружение искомых ионов и их количественное определение. Маскирование - наиболее эффективный прием повышения селективности аналитических реакций, главное преимущество которого состоит в экспрессности. Основным способом маскировки мешающих ионов является комплексообрааоьание. Пользуясь этим способом, подбирают такой реактив, который с мешающими ионами образует прочные комплексные ионы, не способные реагировать с нонами на искомые ионы. В дробном анализ-; для маскировки "металлических ядов" применяются фториды, хлориды, бромиды, иодиды, гидроксиды, цианиды, сульфиды, тиосульфаты, тиомочевину, ЭДТА, уксусную, лимонную, муравьиную, винную, щавелевую кислоты, дитизон и ряд других маскирующих лигандов Пример. Обнаружению ионов Cd 2+ при помощи реакции с (образуется осадок желтого цвета CdS) мешают ионы Cu 2+ , которые с этик реактивом дают черный осадок CuS. Для маскировки ионов Сu 2+ прибавляют цианиды, образующие бесцветный комплекс [Cu(CN) 4 ] 3- , не реагирующий сульфидами. С целью маскировки можно также изменять валентность мешающих ионов (для меди, марганца, хрома, сурьмы, мышьяка) при помои окислителей или восстановителей. В качестве восстановителей применяют тиосульфат натрия, гидразин, аскорбиновую кислоту, хлорид олова. Окислителями могут быть КМnО 4 , К 2 Сг 2 О 7 и другие. Пример. Ионы меди Cu(II) и цинка Zn(II) реагируют с ЭДТА с образованием устойчивых комплексов. В присутствии тиосульфат-ионов S 2 O 3 2- ионы Сu(ll) восстанавливается до ионов Cu(I), не дающих комплексов c ЭДТА. Изменение концентрации водородных ионов раствора эффективно в тех случаях, когда реагент имеет кислотный или основный характер. Пример. Фосфаты многих металлов нерастворимы в воде, нейтральных растворов осаждаются совместно, например, фосфаты железа и меди. Выделение осадка Сu з (РО 4 ) 2 можно предотвратить, создав в растворе? посредством ацетатного буфера рН 4-5. Таким способом можно отделить медь от железа и ряда других двухзарядных ионов металлов. Кроме того, используют разбавление минерализата до предела чувствительности реакции во избежание обнаружения естественно содержащихся элементов. В сочетании с вышеперечисленными приемами применяется также селективная экстракция с последующей реэкстракцией различными органическими реактивами после переведения катиона в то или иное соединение (диткзонат, диэтилдитиокарбамат) или в комплекс с красителем Выделенный ион затем реэкстрагируется в водный слой и обнаруживается соответствующими качественными реакциями. Пример. При взаимодействии ионов кадмия с диэтилдитиокарбаматом натрия NaDDTK образуется устойчивое комплексное соединение диэтилдитиокарбамат этого металла Cd(DDTK) 2 Раствор диэтилдитиокарбамата кадмия в хлороформе имеет пурпурно-красную окраску. Кроме ионов кадмия с диэтилдитиокарбаматом окрашенные комплексы образуют и катионы некоторых других металлов, для маскировки которых прибавляют раствор глицерина или сегнетовой соли. Cd 2+ + 2 NaDDTK — Cd(DDTK) 2 + 2 Na + Образовавшийся Cd(DDTK) 2 экстрагируют хлороформом, а затем разлагают соляной кислотой. В солянокислом растворе определяют наличие ионов кадмия с помощью характерных качественных реакций. На практике нередко возникает задача последующего определения ранее замаскированного элемента из одного анализируемого раствора. Для этого удобно использовать приемы демаскирования закомплексованного вещества. Демаскировкой называется процесс, в общем случае обратный маскированию и заключающийся в восстановлении способности замаскированного иона к взаимодействию с каким-либо реагентом с целью его определения тем или иным методом. Известны следующие приемы демаскирования: реакции замещения с участием катионов, более полно реагирующих с маскирующим лигандом и высвобождающих вследствие этого замаскированный ион; изменение рН раствора; изменение степени окисления маскирующего иона; разрушение или физическое удаление маскирующего агента, например, путем последовательного его переведения в труднорастворимое соединение или в фазу органического растворителя, или в (газообразный продукт и т.д. Дробный анализ можно проводить в любой последовательности, однако необходимо учитывать ограниченную специфичность отдельных реакций. Реакции перекристаллизации BaSO 4 мешает PbSO 4 . Поэтому сначала проводят исследование на РЬ 2+ и, если результат качественного анализа окажется положительным, ион свинца отделяют, а затем проводят исследование на Ва 2+ . Чувствительность реакций на хром и марганец снижается при большом количестве хлоридов, поэтому исследование на Мn и Сг 3+ предшествует анализу на Ag + , для выделения которого производится осаждение в виде AgCl раствором НС1. Обнаружению сурьмы реакцией образования ее сульфида мешает Сu 2+ (оранжевая окраска SbS 3 или SbS 5 будет маскироваться черной окраской CuS), поэтому сначала проводят исследование на Сu 2+ , а затем на Sb 2+ Исследованию минерализата на As 3+ должно предшествовать исследование на Sb 3+ , так как летучий SbH 3 может мешать обнаружению А S Н З / На проведение качественного анализа дробным методом расходуется около 1/2части минерализата (приблизительно 100 мл), что соответствует навеске 50 г. Вторая половина минерализата используется для количественного определения обнаруженного элемента. |