Файл: Занятие 1 Дата составление плана химикотоксикологического исследования.pdf

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