Файл: УМКД-Токс.химия-2012-2013-рус.docx

Атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный методы характеризуются низкими предела­ми обнаружения, особенно при использовании индуктивно связанной плазмы (ИСП) и элект­ротермической атомизации

Рис. 1 Электронные переходы между основным (0) и возбужденными (I. 2) уров­нями — причина происхождения атомных спектров.

Атомно-эмиссионный анализ позволяет определять до 70 элементов, в основном металлы. Для этого анализируемую пробу вводят в источник возбуждения (плазма электрического дуго­вого разряда, высоковольтная искра, газовое пламя, ИСП), где она испаряется и переходит в атомарное состояние. Атомы возбуждаются и, возвращаясь в основное состояние, испускают кванты. Суммарное излучение разлагается в линейчатый спектр. Регистрируют наличие, поло­жение и интенсивность спектральных линий, отвечающих разрешенным правилами квантовой механики переходам внешних валентных электронов того или иного элемента. Функцией при­роды атомов является длина волны спектральной линии в оптической области 200—800 нм. функцией количества — интенсивность этих линий. Схема техники измерения приведена на рис. 6-129.

Важнейший параметр источника возбуждения — температура. Температура электрической дуги постоянного или переменного тока достигает 4000—7000 °К. конденсированной электри­ческой искры — 7000—10 000 °К, в канале разряда — до 3 10⁴°К. Эти источники не отличаются высокой стабильностью. ИСП — напротив, современный высокостабильный источник воз­буждения, устойчиво поддерживающий температуру 6000—10 000 °К. Если работают с электри­ческой дугой, то используют электроды из спектрально чистого графита, а порошкообразные пробы вводят в канаты электрода. ИСП-спектрометрия — «растворный» метод: раствор про­бы распыляют аргоном в горящую плазму. Существенным может быть эффект матрицы — влияние прочих элементов пробы на интенсивность излучения исследуемого элемента. Для возбуждения каждого элемента существует оптимальная температура, при которой атомизаиия достаточна, но ионизации элемента в плазме не происходит — спектр иона существенно отли­чается от спектра атома.

Монохроматор необходим для разложения суммарного излучения пробы в спектр и выде­ления нужных спектральных линий. Эмиссионные спектры атомов особенно богаты большим числом линий. Так. например, в интервале 200—800 нм в спектре атома водорода 54 линии, калия — 99. меди — 530. железа — 3257. Безусловно, существуют проблемы с распознаванием спектральных линий искомого элемента из-за их совпадения и наложения. Поэтому требова­ния к монохроматору высокие. В современных приборах это дифракционная решетка с особым профилем полос, нанесенных на дифракционный элемент. При качественном обнаружении элемента в его спектре нужно отыскать не менее 3 характерных линии, обычно это наибо­лее чувствительные резонансные линии. Фотоэлектрическая регистрация спектральных линий ныне общепринята как наиболее удачная, при этом соответствующий электрический сигнал легко обрабатывается и регистрируется. Прежние виды регистрации — визуальная (отсюда и термин спектроскопия) и фотографическая (работа на спектрографах) ныне утратили свое значение.

---

Рис. 2. Блок-схема измерений в атомно-эмиссионном методе

1 — источник возбуждения: электрическая дуга, искра; индуктивно-связанная плазма инертного газа;

2 — монохроматор: призма [оптическое стекло, кварц (для УФ)]; дифракционная решетка: 3 — выходная щель; 4 — приемник излучения: фотоэлектронный умножитель, диодная матрица: 5 — усилитель-преоб­разователь; 6 — отсчетное устройство.

В атомно-эмиссионной фотометрии пламени:

I — газовое пламя; 2 — интерференционный светофильтр (другие монохроматоры).

Основная область применения атомно-эмиссионного анализа — определение металлов в различных объектах. При определении неметаллов наилучшие линии — резонансные — нахо­дятся в труднодоступной вакуумной УФ-области. Влияние матрицы учитывают тщательным выбором спектральных линий и соответствующей химической обработкой пробы. Поэтому в конкретных условиях не всегда можно выбрать наиболее чувствительные резонансные линии определяемого элемента. Приходится работать по другим, существенно менее чувствительным линиям.

Атомно-элшссионный анализ с ИСП. Метод применяют для определения элементов в раство­рах. Основное преимущество — возможность определять из одной пробы большое количест­во элементов параллельно или последовательно в зависимости от конструкции прибора. Для возбуждения спектров здесь используют аргоновую ИСП, получаемую в особом устройстве, называемом горелкой. Температура достигает 8000— 10 000 °К и поддерживается с высокой точностью, вследствие чего условия возбуждения атом­ных спектров очень хорошо воспроизводятся, что существенно улучшает точность определе­ний. Высокая температура плазмы устраняет многие химические помехи, связанные, напри­мер, с неполной минерализацией матрицы при исследовании биологических проб — при таких температурах атомизация всегда протекает практически полностью. Достигаемые пределы обнару­жения — низки и обычно составляют десятые и даже сотые доли микрограммов на 1 мл. Это одни из лучших современных методов, применяемых для анализа биологических проб, что подтверждает также и наличие официальных методик и нормативных документов.

Литература

5. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

6. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

7. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. -М.,"Медицина", 1994. –189с.

8. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272с.

Контрольные вопросы

5. Атомно-абсорбционный метод анализа «металлических ядов» в минерализатах органов и биожидкостей.

6. Процесс - атомизации.

7. Характеристика атомно-абсорбционного и атомно-эмиссионного методов анализа элементов.

8. Основная область применения атомно-эмиссионного анализа.

---

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Тема 5 – Рубежный контроль: коллоквиум

Цель: выявить знания у студентов по указанным разделам

Задачи обучения: сформировать у студентов знания по группе веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией и особенностями химико-токсикологического анализа, научить документировать проведение лабораторных и экспертных исследований, составлять экспертное заключение.

Форма проведения: ответы на вопросы по вариантам заданий.

Литература

5. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

6. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

7. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. -М.,"Медицина", 1994. –189с.

8. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272с.

Контрольные вопросы

1. Особенности химико-токсикологический анализ на группу веществ, изолируемых минерализацией.

2. «Металлические яды». Общая характеристика группы веществ.

3. Токсичность. Вопросы токсикокинетики.

4. Характеристика современных общих и частных методов минерализации.

5. Дробный метод анализа. Сущность метода.

6. Особенности дробного метода анализа.. Методология проведения анализа.

7. Органические реагенты в дробном методе анализа.

8. Дробный анализ на отдельные ионы.

9. Частный метод обнаружения и определения иона ртути.

10. Современные методы разделения и определения ионов металлов.

11. Количественный анализ «металлических ядов».

12. Составление заключения.

13. Экология окружающей среды и распространенность отравлений соединениями тяжелых металлов и мышьяка.

14. Общая характеристика группы. Физико-химические свойства и механизмы токсичности. Вопросы токсикокинетики (всасывание, распределение, выведение).

15. Методы изолирования соединений тяжелых металлов и мышьяка из биологических объектов.

16. Дробный метод обнаружения и определения ртути.

17. Методики обнаружения соединений бария, свинца, висмута, марганца, меди, серебра, сурьмы, таллия, хрома, цинка, мышьяка.

18. Атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектроскопии в химико-токсикологическом анализе «металлических ядов» в минерализатах органов и биожидкостей.

19. Решение практических задач по проведению ненаправленного химико-токсикологическог анализа на «металлические яды».

20. Написание экспертного заключения (заключение химико-токсикологического исследования).

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Кредит № 7

1. Тема 1 – Общая характеристика группы веществ, изолируемых дистилляцией. Токсичность, распространенность отравлений. Теоретическое обоснование изолирования «летучих ядов». Сравнительная оценка современных методов изолирования (дистилляция с водяным паром, простая и азеотропная перегонка, другие виды дистилляции).

---

2. Цель: Знать общую характеристику «летучих ядов», их токсичность, распространенность отравлений ими. Теоретическое обоснование метода изолирования данной группы веществ и сравнительную оценку современных методов изолирования (дистилляция с водяным паром, простая и азеотропная перегонка, другие виды дистилляции).

3. Задачи обучения: Студент должен знать весь объем изучаемой темы, уметь систематизировать материал и представить аргументированное заключение по заданию.

4. Форма проведения:

- групповое обсуждение с презентацией.

5. Задания по теме:

1. Общая характеристика «летучих ядов».

2. Галогенпроизводные углеводородов (хлороформ, хлоралгидрат, четыреххлористый углерод, дихлорэтан и др.), их токсичность, распространенность отравлений ими.

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы и этилбензол), их токсичность, распространенность отравлений ими.

4. Этиленгликоль и ацетон, их токсичность, распространенность отравлений ими.

5. Теоретическое обоснование метода изолирования «летучих ядов» и сравнительная оценка современных методов изолирования (дистилляция с водяным паром, простая и азеотропная перегонка, другие виды дистилляции).

6. Раздаточный материал: информационный материал по теме.

7. Литература:

1. Калетина Н.И. Токсикологическая химия. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.

2. Плетенева Т.В. Токсикологическая химия. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. Стр.314-331.

8. Контроль (вопросы, тесты, задачи и пр.) письменный опрос по следующим вопросам:

1. Общая характеристика «летучих ядов».

2. Галогенпроизводные углеводородов (хлороформ, хлоралгидрат, четыреххлористый углерод, дихлорэтан и др.), их токсичность, распространенность отравлений ими.

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы и этилбензол), их токсичность, распространенность отравлений ими.

4. Этиленгликоль, формальдегид и ацетон, их токсичность, распространенность отравлений ими.

5. Метиловый, пропиловые, бутиловые и амиловые спирты, их токсичность, распространенность отравлений ими.

6. Теоретическое обоснование метода изолирования «летучих ядов» и сравнительная оценка современных методов изолирования (дистилляция с водяным паром, простая и азеотропная перегонка, другие виды дистилляции).

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

1. Тема 2 – Химический метод исследования дистиллятов. Общая схема анализа. Типы используемых реакций, их чувствительность и специфичность. Достоинства и недостатки химического метода.

2. Цель: Знать и уметь применять общую схему анализа дистиллятов химическим методом с учетом чувствительности и специфичности используемых типов реакций.

3. Задачи обучения: Студент должен знать весь объем изучаемой темы, уметь систематизировать материал и представить аргументированное заключение по заданию.

---

4. Форма проведения:

- групповое обсуждение с презентацией.

5. Задания по теме:

1. Общая схема анализа «летучих ядов» химическим методом.

2. Специфичность и чувствительность используемых типов реакций.

6. Раздаточный материал: информационный материал по теме.

7. Литература:

1. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. – Киев: Высшая школа, 1989.

2. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия. – М.: Медицина,1975.

3. Белова А.В. Руководство к практическим занятиям по токсикологической химии. - М.:

Медицина,1976.

8. Контроль (вопросы, тесты, задачи и пр.) письменный опрос по следующим вопросам:

1. Химизм реакций, применяемых для обнаружения галогенпроизводных углеводородов, с указанием условий протекания реакций и наблюдаемых эффектов.

2. Химизм реакций, применяемых для обнаружения формальдегида, с указанием условий протекания реакций и наблюдаемых эффектов.

4. Химизм реакций, применяемых для обнаружения метилового и этилового спиртов, с указанием условий протекания реакций и наблюдаемых эффектов.

5. Химизм реакций, применяемых для обнаружения фенола, с указанием условий протекания реакций и наблюдаемых эффектов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

1. Тема 3 – Газохроматографический метод исследования как современный высокоэффективный метод разделения, идентификации и количественного определения «летучих ядов». Перспективы использования газовой хроматографии в «скрининг» - анализе «летучих ядов».

2. Цель: Студент должен знать и уметь применять газохроматографический метод идентификации и количественного определения «летучих ядов».

3. Задачи обучения: студент должен знать весь объем изучаемой темы, уметь систематизировать материал и представить аргументированное заключение по заданию.

4. Форма проведения: групповое обсуждение с презентацией.

5. Задания по теме:

1. Краткая характеристика метода газовой хроматографии.

2. Качественный анализ «летучих ядов» методом газовой хроматографии.

3. Количественное определение «летучих ядов» методом газовой хроматографии.

6. Раздаточный материал: информационный материал по теме.

7. Литература:

1. Калетина Н.И. Токсикологическая химия. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. Стр.750-752

2. Плетенева Т.В. Токсикологическая химия. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006.

3. Еремин С.К., Изотов Б.Н., Веселовская Н.В. Анализ наркотических средств. – М.: Мысль,

1993. стр.37-46.

8. Контроль (вопросы, тесты, задачи и пр.) письменный опрос по следующим вопросам:

1. Схема газохроматографического скрининга на «летучие яды».

2. Условия газохроматографического разделения на газовом хроматографе с ПИД.

3. Условия газохроматографического разделения при проведении исследования методом ГХ-МС.

4. Качественный анализ «летучих ядов» методом газовой хроматографии.

5. Количественное определение «летучих ядов» методом газовой хроматографии.

---