Химико-токсикологический анализ на группу веществ, изолируемых минерализацией. ''Металлические яды'': Учебно-методическое пособие

1

М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я И Н А У К И РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РСИ Т Е Т

Х И М И КО-Т ОКС И КОЛ ОГ И Ч Е С КИ Й А Н А Л И З Н А Г Р У П П У ВЕ Щ Е С Т В, И ЗОЛ И Р У Е М Ы Х М И Н Е Р А Л И ЗА ЦИ Е Й . “М Е Т А Л Л И Ч Е С КИ Е ЯДЫ ” У ч ебно-м ет оди ч ес кое пос оби е для с т удент ов пос пеци аль нос т и 060108 – Ф арм аци я

Воронеж-2004

2

У тверж дено научно -методическим факультета, про токо л № 3 о т11.05.2004 г .

со ветом

фармацевтическо г о

Со ставители: асс., к.б .н. Ш кутинаИ .В . асс. Е встиг нееваВ .П . асс., к.ф.н. Бреж неваТ .А . про ф., д.ф.н. Сливкин А .И . про ф., д.х .н. СелеменевВ .Ф .

У чеб но -методическо е по со б ие по дг о товлено на кафедре аналитическо й х имии х имическо г о факультета В о ро неж ско г о г о сударственно г о университета Реко мендуется для студентов 4 и 5 курсо в фармацевтическо г о факультета.

3

С одержание В ведение… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 Ф изико -х имическиесво йства“ металлических ядо в”… … … … … … … … … … . 4 Т о ксико кинетика“ металлических ядо в”… … … … … … … … … … … … … … … . 5 П атог енез токсическо г о действия… … … … … … … … … … … … … … … … … … ..6 М етоды минерализации о рг анических вещ еств… … … … … … … … … … … … ...7 М еры предо сторо ж но сти при минерализации… … … … … … … … … … … … … 10 О тбо р и по дг о товкапро б б ио ло г ическо г о материалапри минерализации… 11 В о про сы для само ко нтро ля … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 12 Л аб о раторная раб о та№ 1. М инерализация б ио ло г ическо г о материала ко нцентриро ванны ми серно й и азо тно й кисло тами … … … … … … … … … … ..13 Д ро б ны й и систематический х о д анализа“ металлических ядо в”… … … … … .15 В о про сы для само ко нтро ля … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 21 Л аб о раторная раб о та№ 2. В ы делениеио но в“ металлических ядо в” из минерализатаспо мо щ ью х елатоо б разую щ их реаг ентов… … … … … … … ..22 Л аб о раторная раб о та№ 3. И сследо вания минерализатапо сле изо лиро вания “ металлических ядо в” из б ио ло г ическо г о материалас по мо щ ью ко нцентриро ванны х серно й и азо тно й кисло т… … … … … … … … ..28 К о личественно ео пределение“ металлических ядо в” вминерализатах … … ...46 В о про сы для само ко нтро ля … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..49 Л аб о раторная раб о та№ 4. Ф о тометрическо ео пределениех ро ма в б ио ло г ическо м материале… … … … … … … … … … … … … … … … … … … ...50 Л аб о раторная раб о та№ 5. О пределениесо держ ания “ металлических ядо в” методо м атомно -аб со рб цио нно й спектро ско пии … … … … … … … … … … … ...53 В о про сы к ко лло квиуму“ М еталлическиеяды ”… … … … … … … … … … … … ..57 Л итература… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .57

4

Введение В х имико -токсико ло г ическо м анализе к “ металлическим ядам” о тно сятся со единения б ария, висмута, кадмия, марг анца, меди, ртути, свинца, сереб ра, таллия, х ро ма, цинка и неко торы х друг их металло в, а такж е со единения неметалло в (мы шьяка, сурьмы ). Бо льшинство из перечисленны х вы ше х имических элементов, со единения ко торы х являю тся токсичны ми, в неб о льших ко личествах со держ атся в тканях о рг анизма как но рмальная со ставная часть и иг раю т важ ную ро ль в физио ло г ических про цессах в о рг анизмечело века. К атио ны металло в вы ступаю т в качестве активаторо в ферментов: например, медь (аско рб атоксидазы , по лифено ло ксидазы , фено лазы , карб о ксилазы , цитох ро мо ксидазы ), марг анец (адено зинтрифо сфатазы , амино ацилтрансферазы , г ексо киназы ). Ц инк является реко рдсмено м по числу Zn-зависимы х ферментов – их насчиты вается свы ше 120. Х ро м, цинк, марг анец и друг ие металлы принимаю т участие вфо рмиро вании спирально й структуры нуклеино вы х кисло т. М едь вх о дит в со став б елка – цируло плазмина, участвует в синтезе г емо г ло б ина. Различны е катио ны принимаю т участие в распаде и синтезе как непо средственно б елко в, уг лево до ви липидо в, так и про дуктових деструкции. П о вы шение со держ ания данны х металло в в кро ви и тканях вы зы вает о травления. Т о ксично сть“ металлических ядо в” о б ъ ясняется связы ванием их с со о тветствую щ ими функцио нальны ми г руппами физио ло г ически активны х вещ еств, нах о дящ их ся во рг анизме. Ф изико-химическиесвой ст ва“мет аллических ядов” Сущ ествует тесная взаимо связь меж ду токсично стью металла и ег о физико -х имическими сво йствами. К физико -х имическим сво йствам металло в, связанны х с токсично стью , мо ж но о тнести: степень о кисления элемента в со единении; электро о трицательно сть; во змо ж но сть о б разо вания х елатны х ко мплексны х со единений; размер частиц (о со б енно при о травлениях через о рг аны ды х ания); раство римо сть и устойчиво сть со единений в ж идких б ио средах и степень г идратации о б разую щ их ся ио но в; г идро лиз, раство римо стьи реакцио нная спо со б но стьпро дуктов г идро лиза; спо со б но сть сущ ество ватьвко лло идно м и твердо м со стоянии втканях . В ы со кие степени о кисления элемента со о тветствую тб о лее токсичны м ио нам. И склю чение со ставляю т со единения мы шьяка. А рсенаты As (+5) менеетоксичны , чем арсениты As (+3).

5

У меньшение радиуса и увеличение заряда ио на до лж но спо со б ство вать х елатиро ванию . Ряд увеличения спо со б но сти металло в к ко мплексо о б разо ванию мо ж но представитьследую щ им о б разо м: Mn2+ х ло риды > б ро миды > ацетаты > ио диды > перх ло раты > сульфаты > фо сфаты > карб о наты > фториды > г идро ксиды > о ксиды . Т ак, например, х ло рид BaCl2 и нитрат BaNO3 б ария х о ро шо диссо циирую тв во де и о б ладаю твы со ко й токсично стью , а сульфатб ария BaSO4 не раство ряется в во де и не о казы вает токсическо г о действия на о рг анизм. Н ераство римы й в во де х ло рид ртути(I) Hg2Cl2 менее токсичны й, чем раство римы й в во де х ло рид ртути(II) HgCl2, а металлическая ртуть, по ступившая в пищ ево й канал, во о б щ е не о казы ваеттоксическо г о действия на о рг анизм. О днако по д влиянием со держ имо г о ж елудка металлическая ртуть по дверг ается х имическим превращ ениям, мо ж ет раство ряться, всасы ваться и про являтьтоксическиесво йства. Т оксикокинет ика“мет аллическихядов” “ М еталлические яды ”, по ступившие в о рг анизм, о казы ваю т о пределенно е действие только тог да, ко г да вступаю тво взаимо действие с со о тветствую щ ими, со держ ащ имися в клетках , реакцио нно спо со б ны ми структурами, назы ваемы ми р ецепт о р ам и . Ф ункции рецепторо в мо г ут вы по лнять карб о ксильны е, аминны е, г идро ксильны е, фо сфо рсо держ ащ ие, сульфг идрильны е, дисульфидны е, фено льны ег руппы амино кисло т, пептидо в, б елко в, ферментов, нуклеино вы х кисло т, птеридино в, пурино в, витамино в и друг их физио ло г ически активны х вещ еств. П ро чно сть о б разо вавших ся при этом со единений зависито тприро ды металло в, наличия со о тветствую щ их

6

функцио нальны х г рупп в мо лекулах вещ еств, связы ваю щ их ся с металлами, приро ды связи во б разо вавших ся ко мплексах и т.д. О б разо вание внутрико мплексны х со единений (х елатов) мо ж но по казать напримере взаимо действия ио но вмеди сцистеино м: COO

COOH H

C

NH2

H

C

H

SH

+

2+

H

C

NH 2

H

C

H

Cu

Cu

S

П ри связы вании ио но в Сu2+ с цистеино м о б разую тся ко валентны е связи меж дуио но м металла и о трицательны ми зарядами атомо в кисло ро даи серы , а за счетнепо деленно й электро нно й пары азо та в амино кисло те мо ж ет реализо ваться ко о рдинацио нная связь меж ду катио но м металла и атомо м азо та. Со единения тяж елы х металло в и мы шьяка мо г утпо ступать в о рг анизм перо ральны м, инг аляцио нны м и парентеральны м путями. В кро ви ио ны металло в циркулирую т в виде ко мплексо в с амино кисло тами, б елками, липидами. М еталлы распределяю тся и депо нирую тся практически во всех о рг анах . В вы со ких ко нцентрациях металлы ло кализую тся и длительно со х раняю тся в по чках и печени из-завы со ко г о со держ ания в тканях данны х о рг ано в б елка– металло б ио нина, б о г атог о тио ло вы ми г руппами. В ко стно й ткани о тклады вается свинец, б арий, вко ж е– сереб ро . М есто ло кализации зависити о тх арактера о травления. П ри о стро м о травлении мы шьяк и ртуть накапливаю тся в печени и по чках , при х ро ническо м – вно г тях , ко стях , во ло сах и нервно й ткани. В ы деление металло в про исх о дит через по чки, печень, слизистую о б о ло чкуж елудкаи кишечника, по товы ми и слю нны ми ж елезами, что мо ж ет со про во ж даться по вреж дением вы делительны х аппаратовэтих о рг ано в. П ат ог енезт оксическог о дей ст вия М ехани зм т о кси ческо го д ейст ви я тяж елы х металло в и мы шьяка склады вается из местно г о и резо рб тивно г о действия. М ест но е д ейст ви е про является в деструкции ткани и зависито тспо со б но сти этих со единений к диссо циации. П ри этом в результате упло тнения и денатурации б елка о б разуется некро з тканей со струпо м. Н аличие в со ставе мо лекулы со единений кисло тно г о о статкасильно й кисло ты (х ло ро во до ро дно й, азо тно й)

7

приво дит к б о лее вы раж енно му деструктивно му действию , чем действие со единений, ко торы е имею т в сво ем со ставе кисло тны й о статок слаб о й кисло ты (уксусно й, цианистой). В о сно ве р езо р бт и вно го д ейст ви я леж итб ло киро вание функцио нально активны х г рупп ферментов и структурны х б елко в. Н аиб о льшее значение имеет б ло киро вание сульфг идрильны х (тио ло вы х ) г рупп (SH), о б еспечиваю щ их б ио ло г ическую активно стьб о лее 50 % б елко в – ферментов; б ло кирую тся такж е аминны е, карб о ксильны е и друг ие г руппы . В результате по тери про теидами мно г их физико -х имических и б ио ло г ических сво йств нарушается б елко вы й, уг лево дны й и ж иро во й о б мены . Разрушениеструктуры клеточны х о б о ло чек приво дитк вы х о дуиз клетки калия и про никно вению в нее натрия и во ды . О сно вны ми сферами изб ирательно й токсично сти со единений тяж елы х металло ви мы шьякаявляю тся специфический эпителий по чек, печени и кишечника, эритро циты и нервны е клетки, г де наб лю дается по вы шенная ко нцентрация этих вещ еств, по этомунефро патия, токсическая дистро фия печени, вы раж енная невро ло г ическая симптоматика и г емо лиз часто превалирую твклиническо й картинеэтих о травлений (таб л.1). М ет оды минерализации орг анических вещ ест в Д ля изо лиро вания “ металлических ядо в” из о б ъ ектов б ио ло г ическо г о про исх о ж дения нео б х о димо разрушить о рг анические вещ ества, с ко торы ми связаны металлы , и перевести их вио нно есо стояние, азатем вминерализатах идентифициро вать с по мо щ ью качественны х реакций и ко личественно о пределять со о тветствую щ ие металлы . П рименяемы е методы изо лиро вания мо ж но по дразделить на две г руппы : методы сух о г о о зо ления и методы мо кро г о о зо ления, или мо кро й минерализации. М ет о д сухо го о зо лени я о сно ван нанаг ревании о рг анических вещ ествдо вы со ко й температуры при до ступе во здух а. Сух о е о зо ление про изво дятв фарфо ро вы х , кварцевы х или платино вы х тиг лях . Н а исследо вание б ерутся о тно сительно неб о льшие навески (1-10 г ) исследуемы х о б ъ ектов (б ио ло г ический материал, пищ евы е про дукты и друг ие) и наг реваю тв тиг ле 0 до 300-400 С. У величение навесо к исследуемы х о б ъ ектов неж елательно , так как при этом значительно увеличивается время о зо ления. О дин из г лавны х недо статко в данно г о метода связан с частичны м или по лны м улетучиванием “ металлических ядо в” при сж иг ании. М етод применяется при исследо вании о б ъ ектов на наличие ио но в марг анца Mn2+, меди Cu2+, цинка Zn2+, висмута Bi3+.

8

Т аблица1 Т оксиколог ическоезначение“мет аллических ядов” М еталл

Т о ксико ло г ическо езначение

Барий

П о падание во рг анизм раство римы х со лей б ария мо ж етвы звать г астро энтерит, фиб рилляцию ж елудо чко в и паралич мы шц. О со б енно стью тяж ело г о о травления б арием является г ипо калиемия, ко торая представляетуг ро зудля ж изни.

Свинец

О стро е о травление раство римы ми со лями свинца мо ж ет вы звать сильны е ко лики, со про во ж даю щ иеся запо ро м и диареей. Бо лее распро страненны м является х ро ническо е о травление свинцо м, для ко торо г о х арактерны такие до по лнительны е симптомы , как чувство устало сти, анемия, слаб о сть и б о лезненно сть суставо в. У маленьких детей о травление свинцо м мо ж ет вы звать ко му и энцефало патию (дистро фическо езаб о леваниег о ло вно г о мо зг а).

М арг анец

Со единения марг анца являю тся сильны ми про топлазматическими ядами, действую т на центральную нервную систему, вы зы вая в ней тяж елы е о рг анические изменения, по раж аю т такж е по чки, о рг аны кро во о б ращ ения, лег кие. П ри по ло сканиях ко нцентриро ванны ми раство рами перманг аната калия наб лю дается о тек слизисты х о б о ло чек с по следую щ ими во спалительны ми явлениями, приво дящ ими ино г дак о б щ емуо травлению о рг анизма.

Х ро м

П ри по падании со лей х ро ма внутрь наб лю даю тся о ж о г и слизистой о б о ло чки рта, пищ ево да, ж елудка, о течно сть, о крашивание в ж елты й цветслизистой по ло сти рта, кро вавая рво та. П ри по падании в о рг анизм б о льших ко личеств пы ли, со держ ащ ей х ро м, развивается пневмо ния.

Сереб ро

Н аиб о льшее токсико ло г ическо е значение имеетнитратсереб ра. О н о казы ваетприж иг аю щ ее и вяж ущ ее действие на ко ж у и слизисты е о б о ло чки. П ри длительно й раб о те как с металлическим сереб ро м, так и с ег о со лями мо ж етво зникать арг ирия (о тло ж ение металлическо г о сереб ра в тканях ), про являю щ аяся в серо -зелено й о краске ко ж и и слизисты х о б о ло чек.

9

Пр о д о лж ени е т абл. 1 М еталл

Т о ксико ло г ическо езначение

М едь

П ро г латы вание меди или медно аммо ниевы х со лей сначала приво дит к по явлению ж елудо чно -кишечны х симптомо в (металлический привкус во рту, тошно та, рво та и диарея). В тяж елы х случаях мо г ут по следо вать по раж ения печени (о со б енно удетей) и по чек, ко маи сердечная недо статочно сть.

К адмий

В ряде случаев при о травлении со единениями кадмия о тмечается кишечно е кро во течение, со единения кадмия мо г ут вы зы ватьпереро ж дение печени. О стро е о травление со лями цинка мо ж ет вы звать лих о радку, тошно ту, диарею , со нливо сть, мы шечны е б о ли, слаб о сть, о тек лег ких , о струю по чечную недо статочно сть.

Ц инк

В исмут Т аллий

О стро е о травление висмутом приво дитк по вреж дению по чек, энцефало патии и периферическо й нерво патии. П ри о травлении со единениями таллия по раж ается центральная нервная система, по чки. И з друг их явлений при о травлениях о тмечается б о львсуставах , вы падениево ло с.

Ртуть

П ары ртути аб со рб ирую тся через ко ж у и лег кие и мо г ут вы звать стоматит, усиленно е слю но о тделение, металлический привкус во рту, диарею , пневмо нит и по чечную недо статочно сть. П ро г латы вание со лей ртути мо ж етпривести к сильно й б о ли в ж елудке, рво те, кро ваво мупо но су, а такж е к по чечно й недо статочно сти, ко торая о б ы чно стано вится причино й смерти. О рг анические со единения ртути ко нцентрирую тся в центрально й нервно й системе и вы зы ваю т атаксию (нарушение мы шечно й ко о рдинации) и судо ро г и.

Сурьма

П о ступившие в кро вь со единения сурьмы действую т как “ капиллярны й яд”. П ри о травлениях со единениями сурьмы нарушаю тся функции сердечно й мы шцы и печени, о тмечается г иперемия ткани лег ких , кро во излияние в лег кие и в пищ ево м канале. О стро е о травление со лями мы шьяка вы зы ваетсильны е б о ли в ж иво те, рво ту. В ряде случаев по д влиянием со единений мы шьяка наступает паралич капилляро в. Смерть мо ж ет наступить вследствие сердечно -со судистой и по чечно й недо статочно сти.

М ы шьяк

10

М ет о д сплавлени я о рг анических вещ еств с нитратами или карб о натами щ ело чны х металло ввх имико -токсико ло г ическо м анализеиспо льзуется чащ е, чем метод сух о г о о зо ления. Д анны й метод применяется при специальны х заданиях исследо вать со о тветствую щ ие о б ъ екты (пилю ли, о рг анические со единения, о статки по сле вы паривания мо чи, во ло сы , но г ти и друг ие) на 3+ + наличиеио но вмы шьякаAs , сереб раAg и неко торы х друг их металло в. М ет о д ы м о кр о го о зо лени я, и ли м о кр о й м и нер али заци и о сно ваны на разрушении о рг анических вещ еств различны ми о кислителями (серно й, азо тно й, х ло рно й кисло тами, реж е - перо ксидо м во до ро да, х ло ратом калия, перг идро лем и друг ими), нах о дящ имися вж идко й фазе. М етод минерализации с по мо щ ью х ло рно й, серно й и азо тно й кисло т х арактеризуется вы со ко й ско ро стью минерализации, спо со б но стью разрушать стойкие вещ ества по о тно шению к друг им о кислителям. О днако при испо льзо вании данно г о метода минерализации нео б х о димо стро г ое со б лю дениетех ники б езо пасно сти из-заво змо ж но сти взры вах ло ра. М етод минерализации с по мо щ ью ко нцентриро ванны х серно й и азо тно й кисло т приг о ден для анализа о б ъ ектов исследо вания на наличие по давляю щ ег о б о льшинства катио но в, имею щ их токсико ло г ическо е значение, и мо ж етрассматриваться как о б щ ий метод минерализации. М етод о б ладает рядо м преимущ еств перед друг ими методами минерализации: сравнительно б ы стро е до стиж ение по лно ты разрушения о рг анических вещ еств; неб о льшие о б ъ емы по лучаемо г о минерализата; вы со кая чувствительно стьметодапо о тно шению к рядукатио но в. О днако с по мо щ ью данно г о метода нельзя разрушать о б ъ екты , со держ ащ ие ртуть, так как в про цессе минерализации со единения ртути мо г ут улетучиваться. П о этому для исследо вания о б ъ ектов б ио ло г ическо г о про исх о ж дения на наличие ртути применяю т специальную методику исследо вания – д ест р укт и вный м ет о д . Дест р укци я – нарушение структуры б ио ло г ическо г о материала по д влиянием азо тно й, серно й и друг их кисло т, о б ладаю щ их о кислительны ми сво йствами, б ез по лно г о разрушения о рг анических вещ еств, перех о дящ их в деструктаты . П о сле деструкции в деструктате в различны х ко личествах нах о дятся ио ны ртути, б елки, пептиды , амино кисло ты , липиды и неко торы е друг ие вещ ества, вх о дящ ие в со став тканей о рг анизма. М еры п редост орожност и п ри минерализации И з-за несо б лю дения мер б езо пасно сти при минерализации во змо ж но вы б расы вание г о рячих кисло т из ко лб . В результате этог о мо г ут б ы ть по вреж дены г лаза, ко ж алицаи рук, о деж да. • Разрушение б ио ло г ическо г о материала нео б х о димо про во дить только в вы тяж ны х шкафах с х о ро шей тяг о й. П ри разрушении б ио ло г ическо г о

11

материала по со о тветствую щ им методикам нео б х о димо по льзо ваться защ итны ми о чками, предо х раняю щ ими г лаза о тпо падания г о рячих кисло ти о ско лко встеклапри взры весо держ имо г о ко лб . • П риступать к разрушению б ио ло г ическо г о материала следуеттолько по сле о знако мления со сво йствами применяемы х реактиво в. К исло ты и друг ие испо льзуемы е для этой цели ж идко сти не до лж ны со держ атьпримеси со единений металло в, имею щ их токсико ло г ическо е значение. П о ско лькудля каж до г о метода разрушения б ио ло г ическо г о материала применяю тся б о льшие о б ъ емы кисло т, о б щ ее ко личество примесей металло в в минерализатах мо ж ет о казаться значительны м. Э ти примеси мо г ут б ы ть о б наруж ены при дальнейшем исследо вании минерализатов с по мо щ ью со о тветствую щ их реакций и по служ ить о сно ванием для о шиб о чно г о заклю чения о наличии “ металлических ядо в” вб ио ло г ическо м материале. • Е сли степень чистоты кисло т, применяемы х для минерализации, неизвестна, то про во дят“ х о ло стой о пы т”. С этой целью кисло ты -о кислители б ерутвтаких ко личествах , вко торы х о ни применяю тся для минерализации, и по ступаю т так, как указано в со о тветствую щ их методиках разрушения о рг анических вещ еств. Т о лько при о трицательны х реакциях по лученны х ж идко стей на наличие токсичны х со единений металло в, делаю т вы во д о приг о дно сти со о тветствую щ их кисло т для минерализации б ио ло г ическо г о материала. От бори п одг от овкап роб биолог ическог о мат ериала п ри минерализации 1. Д ля минерализации б ерутпро б ы печени, ж елудка с со держ имы м, по чек и неко торы е друг ие о б ъ екты массо й по 100 г . К аж дую про б у б ио ло г ическо г о материаламинерализую траздельно , не до пуская смешивания этих про б . Е сли на исследо вание по ступили о тно сительно б о льшие навески о рг ано в трупо в или пищ евы х про дуктов, то в таких случаях целесо о о б разно , а ино г да даж е нео б х о димо б рать неско лько по рций каж до г о о б ъ екта массо й по 100 г . П ри этом разрушение каж до й по рции про во дятраздельно , а затем минерализаты , по лученны еиз о дно г о и тог о ж ео б ъ екта, со единяю т. 2. К о личество о б ъ екта, ко торо е б ерут для разрушения, зависит о т о б щ ей массы о б ъ екта исследо вания, о б стоятельства дела и друг их факторо в. Е сли из материало в дела известно , что по сле о травления по страдавший ж ил ещ е сравнительно до лг о е время, в течение ко торо г о мо г ло про исх о дить вы деление яда из о рг анизма, или ко г да имею тся указания на малую до зу принятог о вещ ества, нео б х о димо испо льзо вать во змо ж но б о льшие навески со о тветствую щ их о б ъ ектов. В тех случаях , ко г да в распо ряж ение х имикаэксперта по ступили малы е ко личества о б ъ ектов, для разрушения б ерут и

12

о статки б ио ло г ическо г о материала, из ко торо г о ранее б ы ли о тог наны с во дяны м паро м летучиетоксичны евещ ества. 3. Н еко торы е о б ъ екты б ио ло г ическо г о про исх о ж дения, по ступившие на анализ, мо г ут со держ ать о пределенно е ко личество ж идко сти, препятствую щ ее успешно мупро теканию про цесса минерализации. П о этому перед минерализацией изб ы ток во ды из б ио ло г ическо г о материала удаляю т упариванием наво дяно й б ане. 4. В о тдельны х о б ъ ектах , по длеж ащ их разрушению , мо г утсо держ аться летучие со единения ртути, мы шьяка и друг их металло в, спо со б ны х улетучиваться при вы паривании ж идко стей. Д ля разло ж ения таких со единений к о б ъ ектам, со держ ащ им б о льшие ко личества ж идко стей, приб авляю траство ры щ ело чны х металло в, азатем про во дятупаривание. 5. Е сли б ио ло г ический материал ко нсервиро ван этило вы м спиртом, ег о слаб о по дщ елачиваю траство ро м карб о натанатрия, по мещ аю тв фарфо ро вую чашку и о тг о няю тспиртна во дяно й б ане при температуре не вы ше 50о С. П о сле этог о исследуемы ео б ъ екты по дверг аю тминерализации.

Воп росы для самоконт роля 1. К акиефизико -х имическиесво йстваметалло всвязаны стоксично стью ? 2. К ако ваклиническая картинао травлений металлами? 3. За счет каких функцио нальны х г рупп, нах о дящ их ся в мо лекулах физио ло г ически активны х вещ еств, про исх о дит связы вание катио но в “ металлических ядо в” сэтими вещ ествами? 4. П о чему нео б х о дима минерализация б ио ло г ическо г о материала при исследо вании ег о наналичие“ металлических ядо в”? 5. К акие о сно вны е правила о тбо ра и по дг о товки про б б ио ло г ическо г о материаладля минерализации сущ ествую твХ Т А ? 6. В каких случаях про во дято зо лениеи сплавлениео б ъ ектовб ио ло г ическо г о про исх о ж дения при исследо вании их наналичие“ металлических ядо в”? 7. К акие о кислители применяю тся для минерализации б ио ло г ическо г о материала, по длеж ащ ег о исследо ванию на “ металлические яды ”? К ако вы преимущ ества и недо статки х ло рно й кисло ты , применяемо й для минерализации? 8. К ак про во дится разрушение б ио ло г ическо г о материала с по мо щ ью ко нцентриро ванны х серно й и азо тно й кисло т? 9. Д ля каких целей про изво дится денитрация минерализатов и деструктатов и как о нао сущ ествляется напрактике? 10. К акие меры предо сторо ж но сти нео б х о димо со б лю дать при про ведении про цессаминерализации?

13

Л аборат орная работ а№ 1 М И Н Е Р А Л И ЗА ЦИ Я Б И ОЛ ОГ И Ч Е С КОГ О М А Т Е Р И А Л А КОН ЦЕ Н Т Р И Р ОВА Н Н Ы М И С Е Р Н ОЙ И А ЗОТ Н ОЙ КИ С Л ОТ А М И Цель работ ы : о владение тех нико й ко нцентриро ванны ми кисло тами.

про ведения

минерализации

С у щ ност ь работ ы . М етод минерализации ко нцентриро ванны ми азо тно й и серно й кисло тами приг о ден для анализа о б ъ ектов исследо вания на наличие по давляю щ ег о б о льшинства “ металлических ядо в”. Н а перво й стадии минерализации про исх о дит деструкция б ио ло г ическо г о материала (разрушение фо рменны х элементов). Н а второ й стадии минерализации наб лю дается о кисление о рг анических вещ еств, нах о дящ их ся в деструктате (ж идко й фазе). В начале минерализации серная кисло таиг раетро льво до о тнимаю щ ег о о средства, при по вы шении температуры (до 110 С) и ко нцентрации кисло та про являето кислительны е сво йства, б лаг о даря чемуразрушаетб ио ло г ический материал. А зо тная кисло та на перво м этапе минерализации слаб о о кисляет о рг анические вещ ества. П о сле тог о как в про цессе разрушения о рг анических вещ еств из азо тно й кисло ты о б разую тся азо тистая кисло та и о ксиды азо та, азо тная кисло тапро являетсеб я как сильны й о кислитель. П о сле разрушения б ио ло г ическо г о материала в по лученны х минерализатах по чти всег да со держ атся о пределенны е ко личества азо тно й и азо тистой кисло т, а такж е о ксидо в азо та, ко торы е мешаю то б наруж ению и ко личественно муо пределению катио но в металло в. Дени т р аци ей назы вается про цесс удаления со единений азо таиз минерализатов. С целью денитрации к минерализатудо б авляю тфо рмалин. Х имические реакции, про текаю щ ие при денитрации, мо ж но представитьследую щ им о б разо м: 4HNO3 + 5HCHO → 2N2 ↑+ 5CO2 ↑+ 7H2O ; 4HNO2 + 2HCHO → N2 ↑+ 2NO↑ + 2CO2 ↑+ 4H2O ; NO + [O] → NO2 ↑ ; 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3.

14

Д ля про верки по лно ты денитрации минерализата про во дятреакцию с дифениламино м. Н итрит-ио н при реакции с дифениламино м (C6H5)2NH в среде ко нцентриро ванно й серно й кисло ты перево дито рг анический реаг ентв про дукт ег о о кисления – синий дифенилдифено х ино ндиимин (“ дифенилб ензидино вы й фио летовы й” или “ г о ло х ино ид”). В начале о сущ ествляется нео б ратимо ео кислениедифениламинавдифенилб ензидин: 2 C6H5NHC6H5 → C6H5-NH-C6H4-C6H4-NH-C6H5 + 2H+ + 2eдифениламин дифенилб ензидин (б есцветны й) Д алее про исх о дит о б ратимо е о кисление мо лекулы б ензидина присутствую щ им о кислителем до о крашенно г о в синий цвет дифенилдифено х ино ндиимина, при ко торо м мо лекула дифенилб ензидина такж ео тдаето кислителю дваэлектро наи теряетдваио наво до ро да: C6H5

NH C6H5

C6H4 N

C6H4

NH

C6H5 N

C6H5 + 2H + 2e

дифенилдифено х ино ндиимин синий Д енитрация считается о ко нченно й, если реакция дифениламинаб удето трицательно й.

с раство ро м

М ат ериалы и обору дование: 1. К о лб аК ьельдаля. 2. К апельная во ро нка. 3. Ш татив. 4. Го релка. 5. И сследуемы й б ио ло г ический материал. 6. А зо тная кисло та, Н NO3, 3 М раство р. 7. Серная кисло та, H2SO4, 3 М раство р. 8. Ф о рмалин, Н СН О , 37-40% во дны й раство р фо рмальдег ида. 9. Д ифениламин, (C6H5)2 NH. Вы п олнениеработ ы . В ко лб уК ьельдаля емко стью 500-800 мл вно сят100 гизмельченно г о исследуемо г о о б ъ екта. Затем до б авляю т75 мл смеси, со стоящ ей из равны х о б ъ емо в во ды , ко нцентриро ванны х серно й H2SO4 и азо тно й Н NO3 кисло т. К о лб у с исследуемы м о б ъ ектом закрепляю т в штатив так, чтоб ы дно ее нах о дило сь на расстоянии 1-2 см о т асб естиро ванно й сетки. Н ад ко лб о й закрепляю т капельную во ро нку, в ко торую наливаю т ко нцентриро ванную

15

азо тную кисло ту, разб авленную равны м о б ъ емо м во ды . П о сле этог о начинаю то сторо ж но наг ревать ко лб у. В течение 30-40 минутпро исх о дит деструкция б ио ло г ическо г о материала. П ри этом про зрачная ж идко сть в ко лб е прио б ретаетж елтую или б урую о краску. Затем ко лб у о пускаю тна сетку, усиливаю тнаг ревание и по каплям из капельно й во ро нки вно сятв нее разб авленную азо тную кисло ту. П риб авление азо тно й кисло ты рег улирую т так, чтоб ы б уры е пары о ксидо в азо та, о б разую щ иеся при минерализации, не вы х о дили из нее. П ро цесс минерализации прекращ аю ттог да, ко г даж идко сть про светлеет и при наг ревании ко лб ы (б ез приб авления азо тно й кисло ты ) начнуто б ильно вы деляться б елы е пары серно й кисло ты . С целью денитрации минерализат о х лаж даю т, приб авляю т 10-15 мл дистиллиро ванно й во ды и наг реваю т до кипения, а затем по каплям приб авляю т фо рмалин. П ри этом о тмечается о б ильно е вы деление б уры х паро в. П о сле о ко нчания вы деления этих паро в ж идко сть ещ е наг реваю т5-10 минут, а затем 1-2 капли о х лаж денно й ж идко сти нано сятна предметно е стекло и приб авляю т каплю дифениламина в серно й кисло те (0,5 г дифениламина раство ряю т в 100 гко нцентриро ванно й серно й кисло ты и приб авляю т 20 мл дистиллиро ванно й во ды ). К ритерием о ко нчания денитрации является о трицательная реакция минерализатас дифениламино м. Е сли наб лю дается синеео крашивание, реакцию про во дятпо вторно . О б ы чно про цесс минерализации о рг анических вещ еств заканчивается за 3-4 часа. Д ля разрушения о б ъ ектов, б о г аты х ж ирами, треб уется 6-8 часо в. П о сле разрушения и о х лаж дения минерализато б ы чно б есцветен или о крашен в слег ка ж елты й цвети про зрачен. В присутствии о крашенны х ио но в (Сu2+, Cr3+) минерализатмо ж етб ы тьо крашен, апри наличии ио но вPb2+, Ba2+ (по сле разб авления во до й) со держ атьо садо к. Дробны й и сист емат ический ход анализа“мет аллических ядов” В х имико -токсико ло г ическо м анализедля о б наруж ения “ металлических ядо в” в минерализатах применяется систематический х о д анализа и дро б ны й метод. Си ст ем ат и чески й хо д анали за о сно ван на по следо вательно м вы делениии из раство ро в о тдельны х г рупп ио но в, на по дразделении этих г рупп на по дг руппы и на вы делении о тдельны х ио но в из по дг рупп. Систематический х о д анализа по зво ляетвы делять из раство ро в и о пределять о тдельны е ио ны , нах о дящ иеся в сло ж ны х смесях . О днако данны й метод анализа имеет ряд недо статко в, о сно вны ми из ко торы х являю тся: длительно сть разделения; во змо ж ная по теря исследуемы х ио но в из-за б о льшо г о числао тдельны х о пераций (о саж дения, раство рения, фильтро вания и т.д.).

16

У читы вая указанны е недо статки систематическо г о х о да анализа, для о б наруж ения ио но в в смесях при х имико -токсико ло г ическо м анализе преимущ ественно испо льзуется дро б ны й метод. Др о бный м ет о д о сно ван на применении реакций, с по мо щ ью ко торы х в лю б о й по следо вательно сти мо ж но о б наруж ить иско мы е ио ны , при этом о тпадает нео б х о димо сть вы деления ио но виз исследуемо г о раство ра. И сследо вание дро б ны м методо м предусматривает изо лиро вание элементов минерализацией из 100 гб ио ло г ическо г о материала. О травления со единениями металло в про исх о дятпо сле по ступления в о рг анизм малы х ко личеств вещ еств, со держ ащ их “ металлические яды ”, по этому для о б наруж ения этих вещ еств в минерализатах треб ую тся вы со ко чувствительны е реакции. П о ско льку неко торы е токсико ло г ически важ ны е металлы являю тся но рмально й со ставно й частью о рг анизма, то реакции по чувствительно сти до лж ны б ы ть такими, чтоб ы не давать по ло ж ительно г о результата с ио нами металло в, вх о дящ их в со став тканей о рг анизма. Д ля о б наруж ения ио но в металло в, со держ ащ их ся в минерализатах , применяю т реакции о б разо вания о садко в, микро кристалло ско пические и цветны е реакции (таб л.2). Д о казательно сть и надеж но сть дро б ны х реакций до стиг ается применением, как правило , по меньшей мере двух реакций – о сно вно й (специфично й) и до по лнительно й (по дтверж даю щ ей). О днако аб со лю тно специфичны х реакций в аналитическо й х имии до статочно мало , по этомуразраб о таны о пределенны е приемы для устранения влияния по сторо нних ио но в. Т ак о дно й из важ нейших о пераций в дро б но м анализе является маскиро вка. М аски р о вко й назы ваю т про цесс устранения влияния мешаю щ их ио но в, нах о дящ их ся в сло ж но й смеси, на о б наруж ение иско мы х ио но в и их ко личественно е о пределение. М аскиро вание – наиб о лее эффективны й прием по вы шения селективно сти аналитических реакций, г лавно епреимущ ество ко торо г о со стоитвэкспрессно сти. О сно вны м спо со б о м маскиро вки мешаю щ их ио но в является ко мплексо о б разо вание. П о льзуясь этим спо со б о м, по дб ираю ттако й реактив, ко торы й с мешаю щ ими ио нами о б разует про чны е ко мплексны е ио ны , не спо со б ны ереаг иро ватьсио нами наиско мы еио ны . В дро б но м анализе для маскиро вки “ металлических ядо в” применяю тся фториды , х ло риды , б ро миды , ио диды , г идро ксиды , цианиды , сульфиды , тио сульфат, тио мо чевину, Э Д Т А , уксусную , лимо нную , муравьиную , винную , щ авелевую кисло ты , дитизо н и ряд друг их маскирую щ их лиг андо в.

17

Т аблица2 Р еаг ент ы и п роду кт ы некот оры х аналит ических реакций , п рименяемы х п ри обнару жении “мет аллическихядов” Реаг енты И о ны металло в В а2+ 1. К IO3 2. К 2Cr2O7 3. Н 2SO4 4. Na2С6О Рb2+

6

1. Н 2Dz 2. К I 3. К 2Cr2O7 4. Na2S или H2S 5. H2SO4 6.Сu(CH3COO)2, KNO2 7.СsCl, KI

Mn2+

1. KIO4 2. (NH4)2S2O8, HCl 3. NaBiO3, HNO3 4. Na2S или Н 2S

П ро дукты реакций 1. Ba(IO3)2, б есцветны епризматические кристаллы , со б ранны еввиде сферо идо в 2. BaCrO4, ↓ светло -ж елтог о цвета, раство рим вминеральны х кисло тах и нераство рим вуксусно й кисло те 3. BaSO4, ↓б ело г о цвета, нераство рим вразб авленны х кисло тах 4. В аС6О 6, ↓ красно вато-ко ричнево г о цвета 1. Pb (HDz)2, ко мплекс о ранж ево красно г о цвета 2. PbI2, ↓ зо ло тисто-ж елтог о цвета, раство рим вг о рячей во де, визб ы тке раство раК I, вуксусно й кисло те 3. PbCrO4, ↓ о ранж ево -ж елтог о цвета, раство рим вщ ело чах 4. PbS, ↓черно г о цвета, раство рим вН NO3 5. PbSO4, ↓б ело г о цвета, раство рим в раство рах щ ело чей и ко нц. Н 2SO4 и HCl 6. K2Cu[Pb(NO2)6], черно -ко ричневы е кристаллы куб ическо й фо рмы 7. Cs[PbI3], ж елто-зелены еиг о льчаты е кристаллы 1. MnO4-, раство р красно -фио летово г о цвета 2. MnO42-, раство р красно -фио летово г о или ро зо во г о цвета 3. MnO4 , раство р красно -фио летово г о цвета 4. MnS, ↓ cветло -ро зо во г о цвета, раство римы й вразб авленны х минеральны х кисло тах

18

И о ны Cr3+

Реаг енты 1. NaOH, Н 2О

2

2. R 3. Na2HPO4 4. (NH4)2S2O8 Ag+

1. Н 2Dz 2. NaCl, HCl 3. KI

Сu2+

4. (NH2)2CS, C6H2N3O7К 5. K2Cr2O7, CH3COOH 6. Н СН О 1. DDTK 2. NH4OH 3. (NH4)2S или H2S 4. K4[Fe(CN)6] 5. (NH4)2[Hg(SCN)4] 6. C5H5N, NH4SCN

Cd2+

1. DDTK 2. Н 2Dz 3. Na2S или Н 2S 4.C23H26O4N2, KBr 5.C5H5N, KBr 6. (NH4)2[Hg(SCN)4]

Пр о д о лж ени е т абл. 2 П ро дукты реакций 1. H2CrO6 , H3CrO8, H7CrO10, раство р сине-г о луб о г о цвета + 2. (CrR2) , ко мплекскрасно -фио летово г о цвета 3. CrPO4, ↓ зелено г о цвета, раство рим вщ ело чах , нераство рим вуксусно й кисло те 4. Cr2O72-, раство р ж елто-о ранж ево г о цвета 1. AgHDz, ко мплексж елтог о цвета 2. AgCl, ↓б ело г о цвета, раство рим враство рах NH4OH, KCN, Na2S2O3 3. AgI, ↓ ж елтог о цвета, раство рим враство рах KCN, Na2S2O3 4. Ag(CSN2H4)2·C6H2N3O7, ж елты е призматическиекристаллы 5. Ag2CrO4, ↓ кирпично -красно г о цвета, раство рим враство реNH3 6. А g, ↓ настенках про б ирки 1. (DDTK)2Cu, ко мплекс ж елтог о или ко ричнево г о цвета 2+ 2. [Сu(NH3)4] , раство рcинег о цвета 3. CuS, ↓ черно г о цвета 4. Cu2[Fe(CN)6], ↓ красно -б уро г о цвета 5. Сu[Hg(SCN)4], ↓ ж елто-зелено г о цвета 6. Cu(C5H5N)2·(SCN)2, ко мплекс изумрудно -зелено г о цвета 1. Cd (DDTK)2, ко мплекс красно г о цвета 2. Cd(Н Dz)2, ко мплекс красно г о цвета 3. CdS, ↓ ж елтог о цвета 4. H2(CdBr)4[C23H24O4N2]2, б есцветны е призматическиекристаллы , со б ранны еввидесферо идо в 5. Cd (C5H5N)2Br, б есцветны е призматическиекристаллы , со б ранны еввидесферо идо в 6. Cd [Hg(SCN)4], б есцветны е про до лг о ваты екристаллы

19

И о ны Zn2+

Реаг енты 1. Н 2Dz 2. Na2S или Н 2S 3. K4[Fe(CN)6] 4. (NH4)2[Hg(SCN)4]

Sb3+

1. C27H33N2Cl 2. Na2S2O3, HCl 3. Na2S или Н 2S

Т l3+

1. H2Dz 2. C27H33N2Cl

Bi3+

1. DDTK 2. C9H6NOH 3. (NH2)2CS 4. C23H26O4N2, KBr 5. CsCl, KI 6. Na2S (или Н 2S)

Hg2+

Пр о д о лж ени е т абл.2 П ро дукты реакций

1. Н 2Dz 2. CuI или К I 3. (NH4)2S или Н 2S 4. Na2CO3

1. Zn(HDz)2, ко мплекс пурпурно красно г о цвета 2. ZnS, ↓ б ело г о цвета 3. K2 Zn3[Fe(CN)6]2, ↓б ело г о цвета 4. Zn [Hg(SCN)4], б есцветны е клино видны екристаллы 1. [C27H33N2]+·[SbCl6]-, ко мплекс cинег о или г о луб о г о цвета 2. Sb2S3,↓о ранж ево г о цвета 3. Sb2S3, ↓о ранж ево г о цвета 1. TlHDz, ко мплекскрасно г о цвета + 2. [C27H33N2] ·[TlCl4] , ко мплекс синег о луб о г о цвета 1. Bi(DDTK)3, ко мплексро зо во г о цвета + 2. [C9H6NН OH] ·[BiI4] ,↓ о ранж ево красно г о цвета 3. [Bi(SCN2H4)2]2(SO4)3, раство р лимо нно -ж елтог о цвета 4. H2BiBr5(C23H26O4N2)2, ж елто-зелены е кристаллы , со б ранны еввиде сферо идо в 5. Cs[BiI4], о ранж ево -красны екристаллы 6. Bi2S3, ↓ черно г о цвета 1. Hg(Н Dz)2, ко мплекс о ранж ево красно г о цвета 2. Cu2[HgI4], ↓ о ранж ево -красно г о цвета 3. HgS, ↓ черно г о цвета 4. HgCO3, ↓ красно -б уро г о цвета

О бо значени я: R – дифенилкарб азид; Н 2Dz – дитизо н; DDTK- диэтилдитио карб амат; C9H6NOH – о рто-о ксих ино лин; C23H26O4N2 – б руцин; [C27H33N2]Cl –б риллиантовы й зелены й; C5H5N –пиридин.

20

П ример. О б наруж ению ио но в Сd2+ при по мо щ и реакции с Na2S (о б разуется о садо к ж елтог о цвета CdS) мешаю тио ны Сu2+, ко торы е с этим реактиво м даю тчерны й о садо к СuS. Д ля маскиро вки ио но в Сu2+ приб авляю т цианиды , о б разую щ ие б есцветны й ко мплекс [Cu(CN)4]3-, не реаг ирую щ ий с сульфидами. С целью маскиро вки мо ж но такж е изменять валентно сть мешаю щ их ио но в (для меди, марг анца, х ро ма, сурьмы , мы шьяка) при по мо щ и о кислителей или во сстано вителей. В качестве во сстано вителей применяю т тио сульфат натрия, г идразин, аско рб ино вую кисло ту, х ло рид о ло ва. О кислителями мо г утб ы тьKMnO4, K2Cr2O7 и друг ие. ирую т с Э Д Т А с П ример. И о ны меди Сu(II) и цинка Zn(II) реаг о б разо ванием устойчивы х ко мплексо в. В присутствии тио сульфат-ио но в S2O32- ио ны Cu(II) во сстанавливается до ио но вСu(I), недаю щ их ко мплексо вс Э Д Т А. И зменение ко нцентрации во до ро дны х ио но враство раэффективно втех случаях , ко г дареаг ентимееткисло тны й или о сно вны й х арактер. их металло в нераство римы в во де. И з П ример. Ф о сфаты мно г нейтральны х раство ро в о саж даю тся со вместно , например, фо сфаты ж елеза и меди. В ы деление о садка Сu3(PO4)2 мо ж но предо твратить, со здав в раство ре по средство м ацетатно г о б уфера рН 4-5. Т аким спо со б о м мо ж но о тделить медьо тж елезаи рядадруг их двух зарядны х ио но вметалло в. К ро ме тог о , испо льзую т разб авление минерализата до предела чувствительно сти реакции во изб еж ание о б наруж ения естественно со держ ащ их ся элементов. В со четании с вы шеперечисленны ми приемами применяется такж е селективная экстракция с по следую щ ей реэкстракцией различны ми о рг аническими реактивами по сле переведения катио на в то или ино е со единение (дитизо нат, диэтилдитио карб амат) или в ко мплекс с красителем. В ы деленны й ио н затем реэкстраг ируется в во дны й сло й и о б наруж ивается со о тветствую щ ими качественны ми реакциями. П ример. П ри взаимо действии ио но в кадмия с диэтилдитио карб аматом натрия NaDDTK о б разуется устойчиво е ко мплексно е со единение – диэтилдитио карб амат этог о металла Сd(DDTK)2. Раство р диэтилдитио карб амата кадмия в х ло ро фо рме имеет пурпурно -красную о краску. К ро ме ио но в кадмия с диэтилдитио карб аматом о крашенны е ко мплексы о б разую ти катио ны неко торы х друг их металло в, для маскиро вки ко торы х приб авляю траство р г лицеринаили сег нетово й со ли. 2+ + Cd + 2 NaDDTK → Cd(DDTK)2 + 2 Na О б разо вавшийся Сd(DDTK)2 экстраг ирую т х ло ро фо рмо м, а затем разлаг аю тсо ляно й кисло той. В со ляно кисло м раство ре о пределяю тналичие ио но вкадмия спо мо щ ью х арактерны х качественны х реакций.

21

Н а практике нередко во зникает задача по следую щ ег о о пределения ранее замаскиро ванно г о элемента из о дно г о анализируемо г о раство ра. Д ля этог о удо б но испо льзо вать приемы демаскиро вания зако мплексо ванно г о вещ ества. Дем аски р о вко й назы вается про цесс, в о б щ ем случае о б ратны й маскиро ванию и заклю чаю щ ийся в во сстано влении спо со б но ст и замаскиро ванно г о ио на к взаимо действию с каким-либ о реаг ентом с целью ег о о пределения тем или ины м методо м. И звестны следую щ ие приемы демаскиро вания: реакции замещ ения с участием катио но в, б о лее по лно реаг ирую щ их с маскирую щ им лиг андо м и вы сво б о ж даю щ их вследствие этог о замаскиро ванны й ио н; изменение рН раство ра; изменение степени о кисления маскирую щ ег о ио на; разрушение или физическо е удаление маскирую щ ег о аг ента, например, путем по следо вательно г о ег о переведения в трудно раство римо есо единениеили вфазуо рг аническо г о раство рителя, или в г азо о б разны й про дукти т.д. Д ро б ны й анализ мо ж но про во дитьвлю б о й по следо вательно сти, о днако нео б х о димо учиты вать о г раниченную специфично сть о тдельны х реакций. Реакции перекристаллизации BaSO4 мешает PbSO4. П о этому сначала про во дят исследо вание на Pb2+ и, если результат качественно г о анализа о каж ется по ло ж ительны м, ио н свинца о тделяю т, а затем про во дят исследо вание на Ba2+. Ч увствительно сть реакций на х ро м и марг анец сниж ается при б о льшо м ко личестве х ло ридо в, по этомуисследо вание наMn2+ и Cr3+ предшествуетанализуна Ag+, для вы деления ко торо г о про изво дится о саж дение ввидеAgCl раство ро м Н Сl. О б наруж ению сурьмы реакцией о б разо вания ее сульфида мешаетСu2+ (о ранж евая о краска SbS3 или SbS5 б удет маскиро ваться черно й о краско й CuS), по этому сначала про во дят исследо вание на Сu2+, а затем на Sb2+. И сследо ванию минерализатанаAs3+ до лж но предшество ватьисследо вание на Sb3+, так как летучий SbH3 мо ж етмешатьо б наруж ению AsH3. Н а про ведение качественно г о анализа дро б ны м методо м расх о дуется о ко ло ½ части минерализата (приб лизительно 100 мл), что со о тветствует навеске 50 г . В торая по ло вина минерализата испо льзуется для ко личественно г о о пределения о б наруж енно г о элемента. Воп рсы для самоконт роля 1. Ч ем о тличается дро б ны й анализ о т систематическо г о х о да анализа “ металлических ядо в”? 2. В чем заклю чается прием маскиро вки катио но в металло в, мешаю щ их о б наруж ению исследуемы х ио но в? 3. К акие о сно вны е реактивы применяю тся для маскиро вки о тдельны х катио но ввх имико -токсико ло г ическо м анализе? 4. Д ля каких целей применяю тся дитизо н и диэтилдитио карб аматы в х имико -токсико ло г ическо м анализе?

22

5. К ак разделитьсульфаты б ария и свинца, нах о дящ иеся в минерализатах , и о б наруж итьэти катио ны по слеразделени? 6. С по мо щ ью каких реакций про во дится идентификация со единений марг анца и х ро ма, нах о дящ их ся в минерализате? К ак про во дят о б наруж ениех ро мат-ио но ввприсутствии перманг анат- ио но в? 7. К ак мо ж но о б наруж ить со единения сереб ра, нах о дящ иеся в минерализате? 8. К акие реакции леж атв о сно ве качественно г о анализа минерализата на наличиесо единений цинкаи меди? 9. Н а о сно вании каких реакций до казы ваю тся со единения сурьмы дро б ны м методо м? К ак о тличить со единения сурьмы о т со единений таллия в х имико -токсико ло г ическо м анализе? 10. К акие качественны е реакции испо льзую тся для о б наруж ения со единенй кадмия и висмута? Л аборат орная работ а№ 2 ВЫ ДЕ Л Е Н И Е И ОН ОВ “М Е Т А Л Л И Ч Е С КИ Х ЯДОВ” И З М И Н Е Р А Л И ЗА Т А С П ОМ ОЩ Ь Ю Х Е Л А Т ООБ Р А ЗУ Ю Щ И Х Р Е А Г Е Н Т ОВ Цель работ ы : о сво ение аналитических приемо в вы деления ио но в металло в c испо льзо ванием дитизо на и со лей диэтилдитио карб амино во й кисло ты . С у щ ност ь работ ы . В х имико -токсико ло г ическо м анализе для разделения и вы деления ио но в “ металлических ядо в” испо льзую тпреимущ ественно дитизо н или со ли диэтилдитио карб амино во й кисло ты . В ы деление ио но в свинца Рb2+ из минерализата о сно вано на реакции с дитизо но м. Д итизо н (дифенилдитио карб азо н) практически не раство рим в во де, но х о ро шо раство ряется во мно г их о рг анических раство рителях (х ло ро фо рме, четы рех х ло ристом уг леро де и т.д.). Раство ры дитизо на в х ло ро фо рме о б ладаю т дих ро матизмо м (темно -красная о краска раство ра дитизо навпло тны х сло ях при разб авлении перех о дитвярко -зеленую ). П ри приб авлении к раство ру, со держ ащ ему ио ны свинца, х ло ро фо рмно г о раство ра дитизо на о б разуется о дно замещ енны й дитизо нат свинца Pb(HDz)2, х ло ро фо рмны й раство р ко торо г о имеето ранж ево -красную о краску:

23

SH

2+

Pb + C H 6

5

N

N

C

CH N

NH

6 5

C6H 5

N

N

S

Pb/ 2

N

NH

C

+ H+ C6H5

В мо лекуле дитизо на со держ ится два атома во до ро да, ко торы е спо со б ны замещ аться на ио ны металло в. Н аличие в мо лекуле дитизо на г руппы –С–S увеличиваетпо движ но сть атома во до ро да в –S–H-г руппе, т.е. увеличивает кисло тны е сво йства этог о реактива. П о движ но сть атома во до ро да в –N–H-г руппе дитизо на значительно меньшая. П о этомудитизо н в кислы х раство рах с катио нами металло в о б разуеттолько о дно замещ енны е со единения. Замещ ение второ г о атома во до ро да в мо лекуле дитизо на мо ж ет про исх о дитьтолько всильно щ ело чно й среде. Д ля маскиро вки мешаю щ их ио но в приб авляю т г идро ксиламин. О б разо вавшийся в х ло ро фо рмно й фазе о дно замещ енны й дитизо натсвинца разлаг аю тазо тно й кисло той. П ри этом о б разуется нитратсвинца, ко торы й перех о дитв во дную фазу, адитизо н о стается в х ло ро фо рме, о крашивая ег о в зелены й цвет. Д ля вы деления ио но в Cd2+, Zn2+, Bi3+ из минерализатов применяю т натриевую со ль диэтилдитио карб амино во й кисло ты , ко торая о б разует с катио нами металло в внутрико мплексны е со единения (диэтилдитио карб аматы ):

2

H5C2 H5C2

S N

C

2+

+

S Na

+ Cu

H5C2 H5C2

S N

S C

Cu

C S

S

N

C2H5 C2H5

+

+ 2 Na

Д ля вы деления диэтилдитио карб аматов из раство ро в применяю тметод экстракции. П ри этом врядеслучаевпо льзую тся маскирую щ ими средствами. П о сле разрушения б ио ло г ическо г о материала с по мо щ ью ко нцентриро ванны х серно й и азо тно й кисло тв минерализате медь нах о дится в виде сульфата. П рименение диэтилдитикарб амата натрия в качестве реактивадля переведения ио но в меди Cu2+ в о крашенно е со единение связано с неко торы ми неудо б ствами. Э тот реактив нераство рим в о рг анических раство рителях , кро ме тог о в кисло й среде данны й реактив разлаг ается на диэтиламин и серо уг леро д. О пределению меди с по мо щ ью диэтилдитио карб амата натрия мешаю тио ны ж елеза(III), висмута, марг анца, ко б альта, никеля, х ро ма и друг ие, ко торы е с этим реактиво м о б разую т о крашенны есо единения.

24

У читы вая указанны е недо статки диэтилдитио карб амата натрия, в качестве реактива для вы деления ио но в меди Сu2+ испо льзую т диэтилдитио карб амат свинца, ко торы й раство ряется в о рг анических раство рителях , не разлаг ается в кисло й среде и дает о краску с меньшим число м ио но в, чем диэтилдитио карб аматнатрия. В результате реакции о б разуется диэтилдитио карб аматмеди, раство р ко торо г о вх ло ро фо рмеимеетб урую или ж елто-ко ричневую о краску: 2+

Cu +

N H5C2

C

Pb

C S

C2H5

S

S

H5C2

S

N

N C2H5

H5C2

Cu

C S

C2H5

S

S

H 5C 2

C S

N

2+

+ Pb C2H5

В со о тветствии с правило м “ рядо в” Т ананаева: Hg, Ag, Cu, Pb, Bi, Cd, Sb, Zn, Mn, каж ды й преды дущ ий металл, нах о дящ ийся в во дно м раство ре (минерализате), вы тесняет по следую щ ий из раство ра карб амата, раство ренно г о в х ло ро фо рме. Д иэтилдитио карб амат меди экстраг ирую т х ло ро фо рмо м, а затем разлаг аю тх ло ридо м ртути(II). В реэкстракте про во дят о пределениеио но вмеди. М ат ериалы и обору дование: 1. Д елительная во ро нка. 2. Серная кисло та, H2SO4, 1%-ны й раство р. 3. А цетатаммо ния, CH3COONH4, 10%-ны й раство р. 4. Гидро ксиламмо ния г идро х ло рид, (NH3OH)Cl, 10%-ны й раство р. 5. А ммиак, NH3, 25%-ны й во дны й раство р. 6. Х ло ро фо рм, СHCl3. 7. Д итизо н,С6H5N=NC(S)NHNHC6H5, 0,01%-ны й раство р дитизо нав х ло ро фо рме. 8. Ц ианид натрия, NaCN, 0,5%-ны й раство р. 9. А зо тная кисло та, HNO3, 1 M раство р. 10. 2,4-динитро фено л, (NO2)2C6H3OH, 0,1%-ны й спиртово й раство р. 11. Д иэтилдитио карб аматсвинца, ((С2H5)2NCS2)2Pb, х ло ро фо рмны й раство р. 12. Со ляная кисло та, HCl, 1 и 6 М раство ры . 13. Х ло рид ртути(II), Н gCl2, 1%-ны й раство р. 14. Сег нетовасо ль, KOOC(CHOH)2COONa · 4H2O, 10%-ны й раство р. 15. Т ио сульфатнатрия, Na2S2O3, насы щ енны й раство р. 16. Н ильский г о луб о й, 0,1%-ны й раство р. 17. Гидро ксид натрия, NaOH, 0,3 ;2,5 и 3 M раство ры . 18. Серная кисло та, H2SO4, 2 М раство р; 19. Д иэтилдитио карб аматнатрия, (C2H5)2NCS(S)Na, 1%-ны й раство р в смеси во ды и этило во г о спирта(3:1).

25

20. Глицерин, HО CH2CH(OH)CH2OH, 10%-ны й раство р. 21. Т рило н Б, (Н О О СCH2)2 NC2H4N(CH2COONa)2 ·2Н 2О , сух ая со ль. 22. А зо тная кисло та, HNO3, 4 М раство р. Вы п олнениеработ ы . 1. Выд елени е и о но всви нца Pb2+ и з м и нер али зат а. П о сле минерализации с по мо щ ью ко нцентриро ванны х серно й и азо тно й кисло тб арий и свинец нах о дятся в виде о садка сульфата б ария и сульфата свинца, о крашенно г о вб елы й цвет. О садо к мо ж етб ы тьтакж ео крашен засчет со о саж дения катио но вх ро ма, ж елеза, сереб ра. О садо к о тфильтро вы ваю т, про мы ваю т5 мл 1%-но г о раство ра серно й кисло ты H2SO4, а затем 5 мл во ды (для удаления примесей со путствую щ их ио но в). П ро мы вны е во ды присо единяю т к о сно вно му фильтрату и о б ъ ем ж идко сти до во дят до 200 мл. О садо к о б раб аты ваю т г о рячим (кипящ им) раство ро м ацетата аммо ния CH3COONH4. П ри этом о садо к сульфата б ария о стается нафильтре, ао садо к сульфатасвинцаперех о дитвраство р. PbSO4 + 4 CH3COONH4 → (NH4)2[Pb (CH3COO)4] + (NH4)2SO4 И сследуемы й раство р, со держ ащ ий ио ны свинца, вно сятвделительную во ро нку, приб авляю т1 мл 10%-но г о раство ра г идро ксиламина г идро х ло рида и раство р аммиака до рН 8 (по универсально муиндикатору). П о сле этог о в делительную во ро нкувно сят3 мл х ло ро фо рма, неско лько капель0,01 %-но г о раство радитизо навх ло ро фо рме и взб алты ваю т. П ри наличии ио но всвинцав исследуемо м раство ре зеленая о краска х ло ро фо рмно г о сло я перех о дит в красную или о ранж ево -красную (о б разуется дитизо нат). Х ло ро фо рмны й сло й о тделяю то тво дно й фазы , к ко торо й сно ва приб авляю т3 мл х ло ро фо рма и неско лько капель 0,01%-но г о раство ра дитизо на в х ло ро фо рме. Со держ имо е делительно й во ро нки взб алты ваю т, а затем о тделяю тх ло ро фо рмны й сло й. В зб алты вание во дно й фазы с но вы ми по рциями х ло ро фо рма (по 3 мл) и 0,01%-ны м раство ро м дитизо на про во дятдо тех по р, по ка х ло ро фо рмны й сло й не перестанетизменять зеленую о краску на красную или о ранж ево красную . О крашенны е х ло ро фо рмны е вы тяж ки, со держ ащ ие дитизо натсвинца, со единяю ти перено сятв делительную во ро нку, в ко торую для про мы вания этих вы тяж ек приб авляю т 10 мл смеси, со стоящ ей из равны х о б ъ емо в 0,5%-но г о раство ра цианида натрия NaCN и раство ра аммиака, а затем взб алты ваю т. П ри наличии ио но в свинца х ло ро фо рмны й сло й со х раняет о ранж ево -красную о краску. Д ля по дтверж дения наличия дитизо ната свинца в х ло ро фо рмно м сло е ег о о тделяю то тво дно й фазы и перено сятв делительную во ро нку, в ко торую

26

приб авляю т2 мл 1 М раство ра азо тно й кисло ты Н NO3 и взб алты ваю т. П ри этом в во дную фазу перех о дят ио ны свинца, а дитизо н о стается в х ло ро фо рмно м сло е, о крашивая ег о в зелены й цвет. О тх ло ро фо рмно г о сло я о тделяю тво дную фазуи о пределяю твней наличие ио но всвинцас по мо щ ью со о тветствую щ их качественны х реакций. 2.Выд елени е и о но вСd2+ и з м и нер али зат а. В ко лб у вно сят 10 мл минерализата, приб авляю т 2 мл 10%-но г о во дно г о раство ра г лицерина, 4 мл 10%-но г о раство ра сег нетово й со ли (для маскиро вки) и 2-3 капли 0,1%-но г о спиртово г о раство ранильско г о г о луб о г о. Затем приб авляю т2,5 М раство р г идро ксида натрия до по явления ро зо ватокрасно й о краски раство ра. Со держ имо е ко лб ы перемешиваю ти перено сятв делительную во ро нку, в ко торую приб авляю т 3 мл 1%-но г о раство ра диэтилдитио карб амата натрия в смеси этило во г о спирта и во ды (1:3) и 10 мл х ло ро фо рма. Со держ имо е во ро нки энерг ично взб алты ваю тв течение 30 с. П о сле разделения фаз о тделяю т х ло ро фо рмны й сло й, перено сят ег о в делительную во ро нку, приб авляю т10 мл во ды и взб алты ваю т. Затем во дную фазу о тделяю т, а к х ло ро фо рмно му сло ю приб авляю т2 мл 1 М раство ра со ляно й кисло ты . Со держ имо е делительно й во ро нки взб алты ваю тв течение 30 с, а затем о т х ло ро фо рмно г о сло я о тделяю т во дную фазу, в ко торо й о пределяю тналичиеио но вкадмия. 3.Выд елени е и о но вци нка Zn2+ и з м и нер али зат а. В делительную во ро нку вно сят10 мл минерализата, 4 мл 10%-но г о раство ра сег нетово й со ли и 1 мл насы щ енно г о раство ра тио сульфата натрия. К этой смеси до б авляю тнеско лько капель 0,1%-но г о раство ра нильско г о г о луб о г о , а затем по каплям до б авляю т 2,5 М раство р г идро ксида до по явления ро зо во й о краски. К со держ имо му делительно й во ро нки приб авляю т2 М раство р серно й кисло ты до рН 8,5, 3 мл 1%-но г о раство ра диэтилдитио карб амата натрия в смеси во ды и этило во г о спирта (3:1) и 5 мл х ло ро фо рма. Со держ имо е делительно й во ро нки интенсивно взб алты ваю т, а затем х ло ро фо рмны й сло й о тделяю то тво дно й фазы и перено сятв друг ую делительную во ро нку. К х ло ро фо рмно му сло ю приб авляю т10 мл во ды и взб алты ваю т. В о дную фазу о тделяю то тх ло ро фо рмно г о сло я, к ко торо му приб авляю т3 мл 1 М раство ра со ляно й кисло ты , а затем взб алты ваю тв течение 30 с. П о сле взб алты вания о тх ло ро фо рмно й фазы о тделяю тво дную фазу, вко торо й о пределяю тналичиеио но вцинка. 4. Выд елени е и о но вви см ут а Вi3+ и з м и нер али зат а. В делительную во ро нкувно сят10 мл минерализата, 0,1 гко мплексо на III и неско лько капель 0,1%-но г о спиртово г о раство ранильско г о г о луб о г о. К данно й смеси приб авляю т 3 М раство р г идро ксида натрия до рН 12 (до

27

перех о да синей о краски в ро зо вую ). П о сле до ведения со держ имо г о делительно й во ро нки до нео б х о димо г о рН к ж идко сти приб авляю т ещ е 2-3 мл 3 М раство ра г идро ксида натрия, а затем в делительную во ро нку вно сят3 мл 1%-но г о раство радиэтилдитио карб аматанатрия (в смеси равны х о б ъ емо в этило во г о спирта и во ды ) и 5 мл х ло ро фо рма. Со держ имо е во ро нки взб алты ваю тв течение 30 с, а затем х ло ро фо рмны й сло й о тделяю тв друг ую делительную во ро нку. Д ля про мы вания х ло ро фо рмно г о сло я к нем у приб авляю т5 мл 0,3 М раство ра г идро ксида натрия и взб алты ваю т. П о сле взб алты вания х ло ро фо рмно г о сло я с раство ро м щ ело чи о тделяю т во дную фазу. Х ло ро фо рмны й сло й, со держ ащ ий диэтилдитио карб амат висмута, перено сятв делительную во ро нку, приб авляю т3 мл 4 М раство ра азо тно й кисло ты . Со держ имо е делительно й во ро нки взб алты ваю тв течение 1 мин и о тделяю тх ло ро фо рмны й сло й, ко торы й вдальнейшем не исследую т. В о дную фазупо дверг аю тисследо ванию наналичиеио но ввисмута. 5. Выд елени е и о но в м ед и Сu2+ и з м и нер али зат а. К 10 мл минерализата приб авляю т2-3 капли индикатора (б есцветны й 0,1%-ны й спиртово й раство р, 2,4-динитро фено ла), а затем неб о льшими по рциями приб авляю т 25%-ны й раство р аммиака до рН 3 (до перех о да о краски индикатора в ж елтую ). Ж идко сть перено сятв делительную во ро нку, в ко торую приб авляю т5 мл х ло ро фо рмно г о раство ра диэтилдитио карб амата свинца и взб алты ваю т. П ри этом х ло ро фо рмны й сло й прио б ретает ж елтую или ко ричневую о краску. Х ло ро фо рмны й сло й о тделяю то тво дно й фазы и перено сятег о в друг ую делительную во ро нку, в ко торую приб авляю т6 М раство р со ляно й кисло ты HCl (для разрушения диэтилдитио карб амата свинца), взб алты ваю т и о тделяю т во дную фазу. К х ло ро фо рмно му сло ю по каплям приб авляю т 1%-ны й раство р х ло рида ртути(II) HgCl2, со держ имо е делительно й во ро нки взб алты ваю т до тех по р, по ка не наступит по лно е о б есцвечивание х ло ро фо рмно г о сло я. Затем, не о тделяя х ло ро фо рмны й сло й, в делительную во ро нкувно сят1,5-2,0 мл во ды и интенсивно взб алты ваю т. Ч ерез 2-3 мин х ло ро фо рмны й сло й о тделяю т о т во дно й фазы , ко торую исследую т на наличиеио но вмеди.

28

Л аборат орная работ а№ 3 И С С Л Е ДОВА Н И Е М И Н Е Р А Л И ЗА Т А П ОС Л Е И ЗОЛ И Р ОВА Н И Я "М Е Т А Л Л И Ч Е С КИ Х ЯДОВ" И З Б И ОЛ ОГ И Ч Е С КОГ О М А Т Е Р И А Л А С П ОМ ОЩ Ь Ю КОН ЦЕ Н Т Р И Р ОВА Н Н Ы Х С Е Р Н ОЙ И А ЗОТ Н ОЙ КИ С Л ОТ Цель работ ы : о б наруж ение ио но в “ металлических минерализатедро б ны м методо м. М ат ериалы и обору дование: 1. П ро б ирки, штативы и держ атели для про б иро к. 2. Д елительны ево ро нки. 3. П редметны естекла. 4. М икро ско п. 5. Го релка. 6. И сследуемы й раство р минерализата. 7. Реактивы для о б наруж ения катио но вметалло в. Ио ны сви нца Pb2+: - ио дид калия, KI, 5%-ны й раство р; - дих ро маткалия, K2Cr2O7, 5%-ны й раство р; - cерная кисло та, H2SO4, 10%-ны й раство р; - ацетатмеди, Сu(CH3COO)2, 1%-ны й раство р; - уксусная кисло та, СH3COOH, 30%-ны й раство р; - нитриткалия, KNO2, сух ая со ль. Ио ны бар и я Ba2+: - cерная кисло та, H2SO4, 1 М раство р; - cо ляная кисло та, HCl, 5 М раство р; - ио даткалия, KIO3, cух ая со ль; - дих ро маткалия, K2Cr2O7, 5%-ны й раство р; - ацетатнатрия, CH3COONa; - ро дизо натнатрия, Na2C6O6, 0,2%-ны й раство р; - со ляная кисло та, Н Сl, 0,1 М раство р. Ио ны м ар ганца Mn2+: - диг идро фо сфатнатрия, NaH2PO4, насы щ енны й раство р; - перио даткалия, KIO4, сух ая со ль; - нитратсереб ра, AgNO3, 10%-ны й раство р; - персульфатаммо ния, (NH4)2S2O8, сух ая со ль. Ио ны хр о м а Cr3+: - г идро ксид натрия, NaOH, 30%-ны й раство р; - нитратсереб ра, AgNO3, 10%-ны й раство р; - персульфатаммо ния, (NH4)2S2O8, сух ая со ль;

ядо в”

в

29

-

диг идро фо сфатнатрия, NaH2PO4, насы щ енны й раство р; уксусно этило вы й эфир, С4Н 8О 2; перо ксид во до ро да, H2O2, 5%-ны й раство р; г идро ксид натрия, NaOH, 5%-ны й раство р; дифенилкарб азид, (С6Н 5NHNH)2CO, 1,00 и 0,25%-ны й раство ры всмеси этило во г о спиртаи ацетона(1:1); cерная кисло та, H2SO4, 1 М раство р; азид натрия, NaN3, сух ая со ль. Ио ны сер ебр а Ag+: cерная кисло та, H2SO4, 4 М раство р; cо ляная кисло та, HCl, 0,5 М раство р; дитизо н, С6H5N=NC(S)NHNHC6H5, 0,01%-ны й раство р вх ло ро фо рме; х ло рид натрия, NaCl, сух ая со ль; аммиак, NH3, 25%-ны й во дны й раство р; азо тная кисло та, HNO3, 1 М раство р; ио дид калия, KI, насы щ енны й раство р; тио мо чевина, (NH2)2CS, насы щ енны й раство р; пикраткалия, C6H2N3O7К , насы щ енны й раство р. Ио ны м ед и Cu2+: аммиак, NH3, 10%-ны й во дны й раство р; г ексациано феррат(II) калия, K4 [Fe (CN)6], 5%-ны й раство р; пиридин-ро данидны й реактив(С5H5N, 50%-ны й во дны й раство р+NH4SCN, 20%-ны й во дны й раство р); х ло ро фо рм, CHCl3. Ио ны ци нка Zn2+: тио сульфатнатрия, Na2S2O3, насы щ енны й раство р; х ло ро фо рм, СН Сl3; дитизо н, С6H5N=NC(S)NHNHC6H5, 0,01%-ны й раство р вх ло ро фо рме; г идро ксид калия, К О Н , 5%-ны й раство р; г ексациано феррат(II) калия, K4 [Fe (CN)6], 5%-ны й раство р; cульфид натрия, Na2S, 5%-ны й раство р; тетраро дано меркуратаммо ния, (NH4)2[Hg(SCN)4]; уксусная кисло та, CH3COOH, 10%-ны й раство р. Ио ны кад м и я Cd 2+: г идро ксид натрия, NaО Н , 2,5 М раство р; cульфид натрия, Na2S, 5%-ны й раство р; пиридин, С6Н 5N; б ро мид калия, KBr, 5%-ны й раство р; тетраро дано меркуратаммо ния, (NH4)2[Hg(SCN)4]; уксусная кисло та, CH3COOH, 10%-ны й раство р.

30

-

Ио ны сурьм ы Sb3+: серная кисло та, Н 2SO4, 2 М раство р; со ляная кисло та, Н Сl, 5 М раство р; нитритнатрия, NaNO2, 5%-ны й раство р; малах итовы й зелены й, C23H25N2Сl, 0,5%-ны й раство р всмеси во да+этило вы й спирт(3:1); мо чевина, (NH2)2CO, насы щ енны й раство р; сульфатнатрия, Na2SO4, сух ая со ль; толуо л, C6H5CH3; со ляная кисло та, Н Сl, 2 М раство р; тио сульфатнатрия, Na2S2O3; cульфид натрия, Na2S, 5%-ны й раство р. Ио ны ви см ут а Bi3+: аско рб ино вая кисло та, С6Н 8О 6, сух ая со ль; сег нетовасо ль, KOOC(CHOH)2COONa · 4H2O; ио дид калия, KI, 5%-ны й раство р; раство р крах мала; тио сульфатнатрия, Na2S2O3, 10%-ны й раство р; ацетон, CH3COCH3; амилацетат, CH3COOC5H11; 8-о ксих ино лин (о ксин), C9H6NOH, 2%-ны й раство р в2 M раство реHCl; тио мо чевина, (NH2)2CS, насы щ енны й раство р; cульфид натрия, Na2S, 5%-ны й раство р; со ляная кисло та, HCl, 1 М раство р. Вы п олнениеработ ы . Обнару жениекат ионов свинца

Х о д анализананаличие ио но в свинцаPb2+ зависито твеличины о садка сульфата свинца PbSO4, нах о дящ ег о ся в минерализате. В ы деление ио но в свинцаиз о садкапро во дяткак о писано влаб о раторно й раб о те№ 2. I. И сследо вание о тно сительно б о льших о садко в сульфата свинца (свы ше2 мгвещ ества). Реакци я с и о д и д о м кали я. В про б ирку вно сят 0,5 мл исследуемо г о раство раи неско лько капель5%-но г о раство раио дидакалия К I. П ри наличии ио но в свинца вы падает ж елты й о садо к PbI2, ко торы й раство ряется при наг ревании и вно вь по является в виде ж елты х пластино к при о х лаж дении раство ра (реакция “ зо ло тог о до ж дя”). П ри вы по лнении этой реакции следует изб ег ать изб ы тка реактива, в ко торо м раство ряется ио дид свинца и о б разуется K2[PbI4].

31

Pb2+ + 2KI → PbI2 ↓ + 2K+ П редело б наруж ения: 60 мкгсвинцавпро б е. М ешаю ткатио ны Сu2+, Ag+, Hg2+, Bi3+, Fe3+. о раство ра Реакци я с д и хр о м ат о м кали я. К 0,5 мл исследуемо г приб авляю т 3−5 капель 5%-но г о раство ра дих ро мата калия K2Cr2O7. О б разо вание о ранж ево -ж елтог о о садках ро мата свинца указы ваетнаналичие ио но всвинцавраство ре. 2 Pb2+ + K2Cr2O7 + H2O → 2 PbCrO4↓ + 2K+ + 2H+ П редело б наруж ения: 2 мкгсвинцавпро б е. М ешаю т катио ны , о б разую щ ие нераство римы е х ро маты (Ba2+, Hg2+, Bi3+ и друг ие). о Реакци я с сер но й ки сло т о й. В про б ирку вно сят0,5 мл исследуемо г раство ра и приб авляю т 5 капель 10%-но г о раство ра серно й кисло ты . П о явление б ело г о о садка сульфата свинца указы вает на наличие ио но в свинцавраство ре. Pb2+ + H2SO4 → PbSO4↓ +2H+ П редело б наруж ения 0,2 мгио но всвинцавпро б е. М ешаю ткатио ны , о б разую щ иемало раство римы есульфаты (Ba2+, Hg22+, Ca2+ и друг ие). II. И сследо вание малы х о садко всульфатасвинца(до 2 мг ). Реакци я с ацет ат о м м ед и и ни т р и т о м кали я. Н а предметно е стекло нано сятнеско лько капель во дно й фазы и вы париваю тдо сух а на неб о льшо м пламени. Н асух о й о статок нано сят1−2 капли 1%-но г о раство раацетатамеди Cu(CH3COO)2 и сно вавы париваю тдо сух а. К сух о муо статкуприб авляю т2−3 капли 30%-но г о раство ра уксусно й кисло ты CH3COOH, а затем на край ег о по мещ аю т неско лько кристаллико в нитрита калия KNO2. О б разо вание черны х или ко ричневы х кристалло в, имею щ их фо рму куб а, указы вает на наличиеио но всвинцавво дно й фазе. Pb2+ + Cu(CH3COO)2 + 6 KNO2 → K2Cu[Pb(NO2)6] + 2CH3COOK + 2K+ П редело б наруж ения: 0,01 мкгсвинцавпро б е.

32

Обнару жениекат ионов бария О ставшийся на фильтре о садо к испо льзую тдля исследо вания ег о на наличие ио но в б ария. С этой целью про изво дятперекристаллизацию этог о о садка в ко нцентриро ванно й серно й кисло те, перево дято садо к в сульфид б ария, азатем вио датб ария. о Пер екр и ст алли заци я о сад ка сульфат а бар и я. Ч асть исследуемо г о садка нано сятна предметно е стекло и слег ка по дсушиваю т. Затем к о садку приб авляю т2-3 капли ко нцентриро ванно й серно й кисло ты и наг реваю тдо вы деления б елы х паро в SO3. П ри наг ревании серная кисло та не до лж на растекаться на предметно м стекле. Е сли в о садке нах о дится сульфатб ария, то через 10-20 мин по сле о х лаж дения смеси на предметно м стекле по являю тся б есцветны е кристаллы , имею щ ие фо рму прямо уг о льнико в с вы тянуты ми уг лами или фо рмулинз, со б ранны х ввидекрестов. П редело б наруж ения: 0,05 мкгб ария. Реакци я во сст ано влени я сульфат а бар и я. Н а предметно е стекло нано сятнеско лько капель 5 М раство ра со ляно й кисло ты . Затем с по мо щ ью платино во й петли заб ираю тчасть исследуемо г о о садка и наг реваю тег о в во сстано вительно й части пламени г азо во й г о релки. П ри этом сульфатб ария во сстанавливается и о б разуется сульфид б ария BaS. В результатеэтог о пламя г о релки о крашивается в зелены й цвет. Н аг ретую платино вую петлю с о садко м время о твремени о пускаю тна неско лько секунд в раство р со ляно й кисло ты , нах о дящ ейся напредметно м стекле. Н аг реваниеплатино во й петли с о садко м и смачивание в со ляно й кисло те про изво дятдо тех по р, по ка не наступито слаб ление интенсивно сти о крашивания пламени. П о сле этог о в со ляную кисло ту о пускаю т кристаллик ио дата калия KIO3. П ри этом о б разую тся б есцветны е призматические кристаллы ио дата б ария Ba(IO3)2, со б ранны еввидесферо идо в. BaS + 2HCl + 2 KIO3 = Ba(IO3)2 + H2S +2KCl П редело б наруж ения: 0,03 мкгб ария впро б е. Д ля о б наруж ения ио но в б ария в ег о со единениях применяю треакции с дих ро матом калия, серно й кисло той, ро дизо натом б ария и др. Реакци я с д и хр о м ат о м кали я. В про б ирку вно сят 5 капель исследуемо г о раство ра, приб авляю т5 капель дих ро мата калия K2Cr2O7 и 4-5 капель ацетата натрия CH3COONa. О б разуется светло -ж елты й о садо к

33

х ро мата б ария, раство римы й в минеральны х кисло тах и нераство римы й в уксусно й кисло те. 2Ba2+ + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4 ↓+ 2K+ + 2H+ В связи с раство римо стью о садка х ро мата б ария в минеральны х кисло тах приб авляю тацетатнатрия: H+ + CH3COONa → CH3COOH + Na+ О б разо вавшаяся в результате этой реакции уксусная кисло та не раство ряето садо к х ро матаб ария. М ешаю ткатио ны Ag+, Pb2+, Cd2+, Co2+, Ni2+. Реакци я с сер но й ки сло т о й. В про б ирку вно сят 2-3 капли минерализата, приб авляю тпо каплям раство р серно й кисло ты . П ри наличии ио но вб ария вы падаетб елы й о садо к сульфатаб ария. 2Ba2+ + Н 2SO4 → BaSO4↓ + 2H+ П редело б наруж ения 10 мкгб ария впро б е. М ешаю тио ны Сa2+, Sr2+, Pb2+. Реакци я с р о д и зо нат о м нат р и я. Н а фильтро вальную б умаг унано сят каплю раство ра анализируемо г о вещ ества и приб авляю ткаплю 0,2%-но г о во дно г о раство ра ро дизо ната натрия. П ри этом на б умаг е по является интенсивно е пятно красно вато-ко ричнево г о цвета. О т приб авления капли разб авленно й со ляно й кисло ты пятно ро дизо ната б ария прио б ретаетярко красную о краску. К расно вато-ко ричнево е пятно ро дизо ната стро нция исчезает, так как о садо к ро дизо ната стро нция раство ряется в со ляно й кисло те. O O O

O ONa ONa

+

2+

Ba

O O

O

П редело б наруж ения: 0,25 мкгб ария впро б е. М ешаю ткатио ны Pb2+.

O O O

Ba

+

+ 2 Na

34

И сследованиеминерализат ап ослеот деления осадка (BaSO4, PbSO4) М инерализат по сле о тделения о садка, со держ ащ ег о BaSO4, PbSO4, по дверг ается качественно муи ко личественно муанализунасо единения Mn2+, Cr3+, Ag+, Cu2+, Cd2+, Sb3+, Bi3+, Zn2+. И сследо вание о б ы чно начинаю т с ио но в Mn2+ и Cr3+. В о сно ву о б наруж ения и о пределения этих катио но в по ло ж ены реакции о кисленияво сстано вления. Обнару жениекат ионов марг анца И о ны марг анца, со держ ащ иеся в минерализатах , о пределяю т с по мо щ ью реакций с перио датом калия и персульфатом аммо ния. П о сле о кисления ио но в марг анца этими реактивами о б разую тся перманг анат-ио ны , имею щ ие красно -фио летовую о краску. О б е реакции являю тся специфичны ми для о б наруж ения ио но в марг анца, так как катио ны друг их металло в при о кислении указанны ми реактивами не даю т фио летово й о краски. Реакци я с пер и о д ат о м кали я KIO4. В про б ирку вно сят 1 мл минерализата, 4 мл во ды , 1 мл насы щ енно г о раство ра диг идро фо сфата натрия NaH2PO4 и 0,2 гперио датакалия KIO4. П ри наличии ио но вмарг анцав минерализате по сле наг ревания про б ирки на кипящ ей во дяно й б ане в течение 20 мин раство р прио б ретает красно -фио летовую или ро зо вую о краску. 2Mn2+ + 5 KIO4 + 3H2O → 2HMnO4 + 5KIO3 + 4H+ В сильно разб авленны х раство рах со единений марг анца мо ж ет о б разо вы ться темно -красны й о садо к Mn(IO4)2. В присутствии фо сфатов этот о садо к нео б разуется, апро исх о дито кисление ио но вMn2+ до MnO4-. П редело б наруж ения: 0,1 мкгмарг анцав1 мл. Граница о б наруж ения: 0,02 мг марг анца в 100 г б ио ло г ическо г о материала. Реакци я с пер сульфат о м ам м о ни я. В про б ирку вно сят 1 мл минерализата, 4 мл во ды , 1 мл насы щ енно г о раство ра диг идро фо сфата натрия NaH2PO4. Смесь наг реваю тна кипящ ей во дяно й б ане в течение 5-6 мин. К г о рячемураство руприб авляю т1 каплю 10%-но г о раство ра нитрата сереб ра AgNO3 и 0,5 г персульфата аммо ния (NH4)2S2O8. Смесь вно вь

35

наг реваю т в течение неско льких минут. П ри наличии ио но в марг анца в минерализате по является красно -фио летовая или ро зо вая о краска. 2Mn2+ + 5 S2O82- + 8H2O → 2MnO4- + 10SO42- + 16H+ П редело б наруж ения: 0,1 мкгмарг анцав1 мл. Граница о б наруж ения: 0,1 мг марг анца в 100 г б ио ло г ическо г о материала. Обнару жениекат ионов хрома П о сле разрушения б ио ло г ическо г о материала серно й и азо тно й кисло тами в по лученно м минерализате х ро м нах о дится в о сно вно м в трех валентно м со стоянии. Д ля о б наруж ения ио но в х ро ма в минерализате применяю т реакцию о б разо вания надх ро мо во й кисло ты и реакцию с дифенилкарб азидо м. Реакци я о бр азо вани я над хр о м о во й ки сло т ы. И о ны х ро маСr3+ о кисляю т при по мо щ и персульфата аммо ния в присутствии катализатора (со лей сереб ра) до дих ро мат-ио но в. П о сле приб авления перо ксида во до ро да к дих ро мату о б разуется надх ро мо вая кисло та, имею щ ая г о луб ую или синег о луб ую о краску. Э той кисло те приписы ваю т неско лько фо рмул: H2CrO6, H3CrO8, H7CrO10 и друг ие. Ч увствительно сть реакции о б разо вания надх ро мо во й кисло ты по ниж ается в присутствии ио но в ж елеза Fe3+ и сурьмы Sb3+, для маскиро вки ко торы х приб авляю тфо сфаты . Н адх ро мо вая кисло та б ы стро разлаг ается в во дны х раство рах , по этому из во дны х раство ро в ее экстраг ирую т о рг аническими раство рителями (этило вы м эфиро м, этилацетатом), в ко торы х надх ро мо вая кисло таб о лее устойчива, чем вво де. В про б иркувно сят5 мл минерализата, по каплям приб авляю т30%-ны й раство р едко г о натра NaOH до рН 7. Затем в про б ирку вно сятещ е 1 мл минерализата и со держ имо е про б ирки взб алты ваю т. П о сле этог о в про б ирку вно сят 1-2 капли 10%-но г о раство ра нитрата сереб ра AgNO3, 0,5 г персульфата аммо ния (NH4)2S2O8, и наг реваю тсмесь на кипящ ей во дяно й б ане в течение 20 мин. Затем со держ имо е про б ирки о х лаж даю тв х о ло дно й во де в течение 10-15 мин. К о х лаж денно й ж идко сти до б авляю т 1 мл насы щ енно г о раство ра диг идро фо сфата натрия и про веряю трН среды . П ри нео б х о димо сти до во дят рН до 1,5-1,7. П о сле этог о в про б ирку вно сят уксусно этило вы й эфир, толщ инасло я ко торо г о до лж наб ы тьо ко ло 0,5-0,6 см, и 2-3 капли 25%-но г о раство ра перо ксида во до ро да. Со держ имо е про б ирки энерг ично встрях иваю т.

36

П ри наличии ио но в х ро ма Сr3+ в минерализате сло й о рг аническо г о раство рителя прио б ретаето краскуо тг о луб о й до синей. О б разо вание надх ро мо во й кисло ты мо ж но представить следую щ ими уравнениями: Cr2O72– + 4H2O2 + 2H+ → 2H2CrO6 + 3H2O Cr2O72– + 7H2O2 + 2H+ → 2H3CrO8 + 5H2O Реакция специфичнадля со единений х ро ма. П редело б наруж ения: 2 мкгх ро мав1 мл. Границао б наруж ения: 0,2 мгх ро мав100 гб ио ло г ическо г о материала. Реакци я с д и фени лкар бази д о м . П ри вы по лнении этой реакции ио ны х ро ма Сr3+, нах о дящ иеся в минерализате, о кисляю тперсульфатом аммо ния в присутствии катализатора (ио но в сереб ра) до дих ро мат-ио но в (Cr6+). Ч увствительно сть этой реакции по ниж аю тио ны Fe3+, Sb3+. Д ля маскиро вки мешаю щ их ио но вприб авляю тфо сфаты . В про б иркувно сят1 мл минерализата, к ко торо муприб авляю т4 мл во ды , 1 каплю 10%-но г о раство ранитратасереб раAgNO3 и 0,5 гперсульфата аммо ния (NH4)2S2O8. Смесьнаг реваю тнакипящ ей во дяно й б ане в течение 20 мин, затем в про б иркувно сят1 мл насы щ енно г о раство ра диг идро фо сфата натрия NaH2PO4 и по каплям до б авляю т5%-ны й раство р едко г о натра до рН 1,5-1,7. П о сле этог о до б авляю т1 мл 0,25%-но г о раство радифенилкарб азидав смеси этило во г о спиртаи ацетона(1:1) и со держ имо е про б ирки взб алты ваю т. П ри наличии ио но в х ро ма в минерализате раство р прио б ретаетро зо вую или красно -фио летовую о краску(pеакцию см. лаб о раторная раб о та№ 4). П редело б наруж ения: 0,002 мкгх ро мав1 мл.. Границао б наруж ения: 0,1 мгх ро мав100 гб ио ло г ическо г о материала. М ешаю тперманг анат-ио ны MnO4 . О бнар уж ени е хр о м ат -и о но в в пр и сут ст ви и пер м анганат -и о но в. О б наруж ению х ро мат-ио но в при по мо щ и реакции с дифенилкарб азидо м мешаю тперманг анат-ио ны , имею щ ие со б ственную о краску. П о этомуперед вы по лнением этой реакции перманг анат-ио ны во сстанавливаю тпри по мо щ и азиданатрия NaN3. Х ро мат-ио ны с азидо м натрия практически не реаг ирую т. Н еско лько кристаллико в азида натрия до статочно для б ы стро г о во сстано вления перманг анат-ио но в. В уг луб ление на капельно й пластинке вно сят каплю исследуемо г о раство ра, приб авляю ткаплю ко нцентриро ванно й серно й кисло ты и неско лько кристаллико в азида натрия. Смесь перемешиваю тстеклянно й пало чко й до

37

исчезно вения о краски перманг анат-ио но в. Затем приб авляю ткаплю 1%-но г о спиртово г о раство ра дифенилкарб азида. В присутствии х ро матов по является сине-фио летово еили красно ео крашивание. П редело б наруж ения: 0,5 мкгх ро мат-ио но ввпро б е. Обнару жениекат ионов серебра Реакци я с д и т и зо но м (пр ед вар и т ельно е и сслед о вани е). В делительную во ро нкувно сят5 мл минерализата, 1 мл 4 М раство ра серно й кисло ты и 3 мл 0,01%-но г о раство ра дитизо на в х ло ро фо рме. П о сле встрях ивания со держ имо г о делительно й во ро нки х ло ро фо рмны й сло й прио б ретаетж елтую о краску. Е сли в минерализате со держ ится незначительно е ко личество ио но в сереб ра, то ж елтая о краска AgHDz маскируется зелено й о краско й изб ы тка дитизо на. Д ля удаления изб ы тка дитизо на х ло ро фо рмны й сло й о тделяю то т во дно й фазы и взб алты ваю тс 5 мл раство ра аммиака. П ри этом аммо ниевая со ль дитизо на перех о дит в во дную , а х ло ро фо рмны й сло й, со держ ащ ий дитизо натсереб ра, имеет ж елтую о краску. Затем о тво дно й фазы о тделяю т х ло ро фо рмны й сло й, ко торы й взб алты ваю тс 5 мл 0,5 М раство ра со ляно й кисло ты . П ри этом дитизо натсереб ра разлаг ается. О сво б о дившийся дитизо н о стается вх ло ро фо рмно м сло е, о крашивая ег о взелены й цвет. А g+ + H2Dz = AgHDz + H+ П редело б наруж ения: 0,04 мкгсереб рав1 мл. Граница о б наруж ения: 0,05 мг сереб ра в 100 г б ио ло г ическо г о материала. П ри по ло ж ительно м дальнейшее о б наруж ение качественны х реакций.

результате реакции дитизо на про изво дят сереб ра при по мо щ и со о тветствую щ их

П о сле разрушения б ио ло г ическо г о материала сереб ро нах о дится в минерализате в виде сульфата сереб ра. К минерализатудо б авляю т0,5 гNaCl, наг реваю т, фильтрую т. О садо к раство ряю тв25%-но м раство реаммиака. Ag2SO4 + 2NaCl → 2AgCl↓ + Na2SO4 AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl

38

П о лученны й при этом аммиакатсереб ра[Ag(NH3)2]Cl испо льзую тдалее для качественно г о анализа. о Реакци я с азо т но й ки сло т о й. К 0,1–0,5 мл раство ра, со держ ащ ег аммиакатсереб ра, до б авляю тазо тную кисло тудо рН 1. О б разо вание б ело г о о садкауказы ваетнаналичиеио но всереб равраство ре: [Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 → 2AgCl ↓ + 2NH4NO3 П редело б наруж ения: 0,1 мкгсереб рав1 мл.. Границао б наруж ения: 1 мгсереб рав100 гб ио ло г ическо г о материала. о аммиакат Реакци я с и о д и д о м кали я. К 0,5 мл раство ра, со держ ащ ег сереб ра, приб авляю т 0,5 мл насы щ енно г о раство ра ио дида калия KI. П о явление мути или ж елтог о о садка AgI указы ваетна наличие сереб ра в исследуемо м раство ре. [Ag(NH3)2]Cl + KI → AgI↓ + KCl + 2NH3↑ Реакци я с т и о м о чеви но й и пи кр ат о м кали я. Н а предметно е стекло нано сят1–2 капли раство ра, со держ ащ ег о аммиакатсереб ра, и вы париваю т до сух а. Н а сух о й о статок нано сятнеско лько капель насы щ енно г о раство ра тио мо чевины (NH2)2CS, а затем – каплю насы щ енно г о раство ра пикрата калия. О б разо вание ж елты х призматических кристалло в или сро стко в из них указы ваетнаналичиесереб рависследуемо й про б е: O

[ Ag (S

C

NH 2 NH 2

)2 ]

-

.O2N

NO 2 NO 2

П редело б наруж ения: 0,1 мкгсереб равпро б е. Граница о б наруж ения: 0,05 мг сереб ра в 100 г б ио ло г ическо г о материала. Обнару жениекат ионов меди В х имико -токсико ло г ическо м анализе о б наруж ение ио но в меди о сно вано на вы делении их из минерализата в виде диэтилдитио карб амата, ко торы й экстраг ирую тх ло ро фо рмо м, а затем разлаг аю тх ло ридо м ртути(II)

39

(cм. лаб о раторная раб о та № 2). О сво б о дившиеся при этом ио ны о пределяю тпри по мо щ и со о тветствую щ их реакций.

меди

Реакци я с ам м и ако м . В про б ирку вно сят 3-5 капель раство ра минерализата и приб авляю тпо каплям разб авленны й раство р аммиака при перемешивании смеси. В ы падаю щ ий вначале г о луб о й о садо к о сно вно й со ли меди(II) (сине-зелено г о цвета), затем раство ряется в изб ы тке аммиака с о б разо ванием ко мплексно г о катио на[Сu(NH3)4]2+ ярко -синег о цвета. СuCl2 + NH4OH → Cu(OH)Cl ↓ + NH4Cl Cu(OH)Cl + NH4OH → [Сu(NH3)4]2+ + О Н - + Сl- +4Н 2О М ешаю ткатио ны Со 2+, Ni2+, Sn2+. Реакци я с гексаци ано фер р ат о м (II) кали я. К 0,5 мл во дно й фазы приб авляю т 2-3 капли 5%-но г о раство ра г ексациано феррата(II) калия K4[Fe(CN)6]. П ри наличии ио но в меди о б разуется красно вато-ко ричневы й о садо к Cu2[Fe(CN)6]. В присутствии ио но в кадмия о садо к имеетлило вую о краску. 2Cu2+ + K4[Fe(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6] ↓ + 4K+ П редело б наруж ения: 0,1 мкгмеди впро б е. М ешаю ткатио ны Fe3+, Co2+, Ni2+. Реакци я с пи р и д и н-р о д ани д ным р еакт и во м . В про б иркувно сят0,5 мл во дно й фазы , к ко торо й по каплям приб авляю т1-2 мл пиридин-ро данидно г о реактива. П ри этом о б разуется о садо к (или муть), к ко торо муприб авляю т2 мл х ло ро фо рма и х о ро шо взб алты ваю т. О б разо вавшийся о садо к пиридинро данидно г о ко мплекса меди раство ряется в х ло ро фо рме, о крашивая ег о в изумрудно -зелены й цвет. CuCl 2 + 2 N

+ 4 NH 4 SCN

[2 N H

] . [ Cu ( SCN ) 4 ]

+ 2 NH Cl + 2 NH 4 3

П редело б наруж ения: 1 мкгмеди в1 млраство ра. Границао б наруж ения: 0,4 мгмеди в100 гб ио ло г ическо г о материала.

40

Обнару жениекат ионов цинка Н аличие ио но в цинка в минерализате вначале о пределяю тпри по мо щ и реакции с дитизо но м. Е сли результатэтой реакции о каж ется о трицательны м, то дальнейшее исследо вание минерализата на наличие цинка не про во дят. П ри по ло ж ительно м результате реакции далее про во дят исследо вание минерализата на присутствие ио но в цинка. Д ля этог о ио ны цинка вы деляю т из минерализата в виде диэтилдитио карб амата, ко торы й затем разлаг аю т кисло той (см. лаб о раторная раб о та № 2). В во дно й фазе ио ны цинка о пределяю тспо мо щ ью со о тветствую щ их реакций. Реакци я с д и т и зо но м (пр ед вар и т ельно е и сслед о вани е). В стакан вно сят 0,5 мл минерализата, к ко торо муприб авляю т0,25 мл насы щ енно г о раство ра тио сульфата натрия, а затем по каплям приб авляю т 5%-ны й раство р г идро ксид калия до рН 4,5-5,0. К этой смеси приб авляю т1 мл ацетатно г о б уфера, перемешиваю ти ко личественно перено сятвделительную во ро нку, в ко торую приб авляю т 1 мл х ло ро фо рма, 2 капли 0,01%-но г о раство ра дитизо на в х ло ро фо рме, а затем со держ имо е делительно й во ро нки х о ро шо взб алты ваю т. П ри наличии ио но в цинка в минерализате зеленая о краска х ло ро фо рмно г о сло я исчезает, а по является ро зо вая или пурпурно -красная о краскаэтог о сло я (взависимо сти о тко личестваио но вцинка). Zn2+ + 2H2Dz = Zn(Н Dz)2 + 2H+ П редело б наруж ения: 0,25 мкгцинкав1 мл. Границао б наруж ения: 5 мкгцинкав100 гб ио ло г ическо г о материала. Реакци я с гексаци ано фер р ат о м (II) кали я. К 1 мл во дно й фазы до б авляю т5%-ны й раство р едко г о кали KOH до рН 5 (по универсально му индикатору) и 3–4 капли 5%-но г о раство ра г ексациано феррата(II) калия K4[Fe(CN)6]. П ри наличии ио но вцинкавы деляется б елы й о садо к. 3Zn2+ + 2K4[Fe (CN)6] → K2Zn3[Fe (CN)6]2 ↓ +6K+ П ри до б авлении изб ы тка реактива мо ж ет о б разо ваться раство римы й о садо к Zn2[Fe (CN)6].

б о лее

П редело б наруж ения: 3 мкгцинкав1 мл. М ешаю ткатио ны , о б разую щ ие мало раство римы еферро цианиды . Реакци я с сульфи д о м нат р и я. К 1 мл во дно й фазы приб авляю т 5%-ны й раство р едко г о кали KOH до рН 5 и 3 – 4 капли свеж еприг о товленно г о

41

5%-но г о раство ра сульфида натрия Na2S. О б разо вание б ело г о о садка ZnS указы ваетнаналичиеио но вцинкавво дно й фазе. Zn2+ + Na2S → ZnS↓ + 2 Na+ П редело б наруж ения: 1,5 мкгцинкав1 мл. М ешаю ткатио ны Sn2+. Реакци я с т ет р ар о д ано м ер курат о м ам м о ни я. Н а предметно е стекло нано сят 3-4 капли во дно й фазы , ко торую вы париваю т до сух а. Н а сух о й о статок нано сяткаплю 10%-но г о раство ра уксусно й кисло ты CH3COOH и каплю раство ра тетраро дано меркурата аммо ния (NH4)2[Hg(SCN)4]. В присутствии ио но в цинка о б разую тся б есцветны е о дино чны е клино видны е кристаллы или дендриты тетраро дано меркуратацинкаZn[Hg(SCN)4]. Zn2+ + (NH4)2[Hg(SCN)4] → Zn[Hg(SCN)4] + 2NH4+ П редело б наруж ения: 0,2 мкгцинкав1 мл. Обнару жениекат ионов су рьмы П о сле разрушения б ио ло г ическо г о материала сурьма нах о дится в виде сульфата сурьмы (III) Sb2(SO4)3. Д ля о б наруж ения сурьмы в минерализате применяю треакции о б разо вания ио нно г о ассо циата с малах итовы м зелены м (или б риллиантовы м зелены м), тио сульфатом и друг ие. Реакци я с м алахи т о вым зеленым . Э та реакция о сно вана на том, что малах итовы й зелены й с ацидо ко мплексо м сурьмы [SbCl6]- о б разуетио нны й ассо циат, ко торы й экстраг ируется толуо ло м, о крашивая эти раство рители в синий или г о луб о й цвет. В делительную во ро нку вно сят5 мл минерализата, до б авляю т1 мл ко нцентриро ванно й серно й кисло ты , 3 мл 5 М раство ра со ляно й кисло ты и 2 капли 5%-но г о раство ра нитрита натрия NaNO2 (для перево да Sb(III) в Sb(V)). Смесь взб алты ваю т, а затем через 5 минут до б авляю т 1 мл насы щ енно г о раство ра мо чевины (NH2)2CO и 7 капель 0,5%-но г о раство ра малах итово г о зелено г о в смеси во ды и этило во г о спирта(3:1), 2 гб езво дно г о сульфата натрия Na2SO4 и 5 мл толуо ла. Со держ имо е делительно й во ро нки взб алты ваю т в течение 10-15 с. П ри наличии сурьмы в минерализате толуо льны й сло й прио б ретает синю ю или г о луб ую о краску. О крашенны й толуо льны й сло й перено сятвдруг ую делительную во ро нку, приб авляю т3 мл

42

2 М раство ра серно й кисло ты и взб алты ваю т. П ри наличии сурьмы толуо льны й сло й недо лж ен о б есцвечиваться. Sb2 (SO4)3 + 4 NaNO2 + 12 HCl → 2HSbCl6 +2Na2SO4 + H2SO4 + 4H2O + 4NO↑ + N(CH 3 ) 2

]

[

(CH 3 ) 2 N

-

[

SbCl

6

]

C

П редело б наруж ения: 0,5 мкгсурьмы в1 мл. Границао б наруж ения: 0,1 мгсурьмы в100 гб ио ло г ическо г о материала. 3+ М ешаю тио ны Tl . Реакци я с т и о сульфат о м нат р и я. В про б ирку вно сят 5 мл минерализата, приб авляю т 5 капель насы щ енно г о раство ра тио сульфата натрия Na2S2O3 и кипятятсмесь в течение 1−2 мин. О б разо вание о ранж ево г о о садка cульфида сурьмы (III) Sb2S3 указы вает на наличие сурьмы в минерализате. Э туреакцию в о сно вно м применяю тдля о тличия сурьмы о т таллия, ко торы й недаето садкастио сульфатом натрия. 2Sb3+ + 3 Na2S2O3 + 3H2O → Sb2S3 + 3Na2SO4 +6H+ П ри о пределенны х усло виях про текания этой реакции вместо о садка Sb2S3 мо ж ето б разо ваться красны й о садо к серо о ксида сурьмы (сурьмяно й кино вари) Sb2О S2: 2Sb3+ + 2Na2S2O3 + 3H2O → Sb2О S2 + 2Na2SO4 + 6H+ Бо льшо й изб ы ток кисло ты мешаетреакции о б разо вания Sb2S3, так как при этом про исх о дитразло ж ениетио сульфатанатрия с вы делением серы : Na2S2O3 + 2HCl → S + SO2 + 2NaCl + H2O П редело б наруж ения: 10 мкгсурьмы впро б е. Границао б наруж ения: 0,4 мгсурьмы в100 гб ио ло г ическо г о материала. 3+ М ешаю ткатио ны Bi .

43

Реакци я с сульфи д о м нат р и я. В про б иркувно сят5 капельисследуемо г о раство ра и приб авляю тпо каплям 5%-ны й раство р сульфида натрия Na2S. В ы падаето ранж евы й о садо к сульфидасурьмы (III). 2Sb3+ + 3Na2S → Sb2S3 ↓+ 6 Na+ Обнару жениекат ионов кадмия П ри исследо вании минерализатананаличие ио но вкадмия их перево дят в ко мплекс с диэтилдитио карб аматом натрия. Д алее ко мплекс экстраг ирую т х ло ро фо рмо м, а затем разлаг аю тсо ляно й кисло той (см. лаб о раторная раб о та № 2). В со ляно кисло м раство рео пределяю тналичиеио но вкадмия. Реакци я с сульфи д о м нат р и я. К 1 мл во дно й фазы по каплям приб авляю т2,5 М раство р едко г о натра NaOH до рН 5 (по универсально му индикатору) и 3−4 капли свеж еприг о товленно г о 5%-но г о раство ра сульфида натрия Na2S. О б разо вание ж елтог о о садкасульфидакадмия CdS указы ваетна наличиеио но вкадмия враство ре. Cd2+ + Na2S → CdS↓ + 2 Na+ П ри о трицательно м результате этой реакции дальнейшее исследо вание во дно й фазы на наличие ио но в кадмия не про изво дят. П ри по ло ж ительно й реакции о б разо вания сульфида кадмия до по лнительно про веряю тналичие ио но вкадмия вво дно й фазе. П редело б наруж ения: 50 мкгкадмия впро б е. Границао б наруж ения: 2 мгкадмия в100 гб ио ло г ическо г о материала. Реакци я с пи р и д и но м и бр о м и д о м кали я. Н а предметно е стекло нано сят 2−3 капли во дно й фазы и вы париваю тдо сух а. Н а сух о й о статок нано сят каплю пиридинаи каплю 5%-но г о раство раб ро мидакалия KBr. П ри наличии ио но в кадмия в раство ре о б разую тся б есцветны е призматические кристаллы [C5H5NH]2 [CdBr4], со б ранны еввидесферо идо в. 2 N

+ 2 KBr + CdCl 2

[

2 N H

] . [ CdBr 2 ]

+ 2 KCl

П редело б наруж ения: 0,05 мкгкадмия впро б е. Границао б наруж ения: 0,2 мгкадмия в100 гб ио ло г ическо г о материала.

44

Реакци я с т ет р ар о д ано м ер курат о м ам м о ни я. Н а предметно е стекло нано сят 3-4 капли во дно й фазы , ко торую вы париваю т до сух а. Н а сух о й о статок нано сяткаплю 10%-но г о раство ра уксусно й кисло ты СН 3СО О Н и каплю раство ра тетраро дано меркурата аммо ния (NH4)2[Hg(SCN)4]. В присутствии ио но в кадмия о б разую тся б есцветны е (или б елы е) про до лг о ваты екристаллы тетраро дано меркуратакадмия Сd[Hg(SCN)4]. Cd2+ + (NH4)2[Hg(SCN)4] → Cd [Hg(SCN)4] + 2NH4+. П редело б наруж ения: 1,0 мкгкадмия в1 мл. Обнару жениекат ионов висму т а В исмутвы деляю тиз минерализата с по мо щ ью диэтилдитио карб амата, ко торы й экстраг ирую тх ло ро фо рмо м (см. лаб о раторная раб о та № 2). П о сле приб авления кисло ты к х ло ро фо рмно й вы тяж ке про исх о дит разло ж ение диэтилдитио карб амата висмута. О б разо вавшиеся при этом ио ны висмута перево дят в во дную фазу, ко торую испо льзую т для о б наруж ения ио но в висмутас по мо щ ью со о тветствую щ их реакций. Реакци я с 8-о кси хи но ли но м (о кси но м ). К 10 мл минерализата приб авляю т0,5 гаско рб ино во й кисло ты , сег нетово й со ли и ио дида калия. П ри этом по является интенсивно -ж елтая о краска ио до висмутата [BiI4]-, ко торая не до лж на перех о дить в синю ю о т приб авления капли раство ра крах мала. П ри по явлении синей о краски к смеси реаг ирую щ их вещ еств приб авляю т по каплям 10%-ны й раство р тио сульфата натрия до исчезно вения о краски. П о сле этог о к смеси, имею щ ей ж елтую о краску, по каплям о сторо ж но приб авляю т 1-2 мл 2%-но г о раство ра о ксина в 2 М со ляно й кисло те. Н а г ранице со прико сно вения раство ра о ксина и нах о дящ ейся в про б ирке ж идко сти через 1-2 мин по является о ранж ево ж елты й о садо к ио до висмутатао ксина. Е сли впро б е со держ ится незначительно е ко личество ио но ввисмута, то указанны й о садо к мо ж етпо явиться только через 30-60 мин. П о этому, не до ж идаясь о б разо вания о садка, со держ имо е про б ирки перено сят в делительную во ро нку, в ко торую приб авляю т3 мл смеси равны х о б ъ емо в ацетона и амилацетата, а затем взб алты ваю т. П ри наличии ио но в висмута в минерализате сло й о рг анических раство рителей (ацетон-амилацетат) прио б ретаето ранж ево -ро зо вую о краску. Bi3+ + 4KI = [BiI4]- + 4K+ [BiI4]- + C9H6NOH + H+ = [C9H6NHOH ]+ [BiI4]-

45

П редело б наруж ения: 5 мкгвисмутавпро б е. Границао б наруж ения: 0,1 мгвисмутав100 б ио ло г ическо г о материала. о Реакци я с т и о м о чеви но й. В про б ирку вно сят 0,5 мл исследуемо г раство ра, к ко торо муприб авляю т0,5 мл насы щ енно г о раство ратио мо чевины (NH2)2CS. В присутствии ио но в висмута о б разую тся тио мо чевинны е ко мплексы , имею щ ие лимо нно -ж елтую о краску:

[ Bi (S

C

NH 2 NH 2

3+

)2 ]

[ Bi ( S

C

NH 2 NH

3+

)3 ]

2

[

Bi ( S

C

NH 2

3+

)9 ]

NH 2

М ешаю ткатио ны Hg22+, Fe3+. Д анная реакция имеето трицательно есудеб но -х имическо езначение. Реакци я с сульфи д о м нат р и я. П ри приб авлении по каплям раство ра сульфида натрия Na2S к минерализату, со держ ащ ему ио ны висмута(III), вы падаетчерно -ко ричневы й о садо к сульфидависмутаBi2S3. 2Bi3+ + 3Na2S → Bi2S3↓+ 6 Na+ П редело б наруж ения: 50 мкгвисмутавпро б е. Реакци я с и о д и д ам и . В про б иркувно сято ко ло 5 капель минерализата, столько ж е капель со ляно й кисло ты и приб авляю тпо каплям раство р ио дида калия К I до вы падения черно г о о садка ио дида висмута(III) BiI3. Д альнейшее приб авление изб ы тка раство ра К I приво дит к раство рению о садка и о б разо ванию о ранж ево г о раство ра, со держ ащ ег о тетраио до висмутат(III)ио ны [BiI4] . [BiCl6]3- + 3I- → BiI3↓ + 6ClBiI3 + I- = [BiI4]П ри приб авлении во ды к этомураство руи ег о наг ревании о б разуется о ранж евы й о садо к ио дидависмутилаBiOI. П ро во дят исследо вание минерализата на наличие “ металлических ядо в” с по мо щ ью со о тветствую щ их для каж до г о катио на качественны х реакций. П о лученны еданны езано сятся втаб лицу:

46

Т аб лица К атио н

М етодикавы по лнения реакции

У равнениех имическо й реакции

Н аб лю даемы й эффект.В ы во д о присутствии ио нав минерализате

Д елается вы во д о присутствии тог о или ино г о катио на металла в исследуемо м о б ъ екте. Со ставляется экспертно е заклю чение. Количест венноеоп ределение“мет аллических ядов” в минерализат ах О сно вны ми методами ко личественно г о о пределения “ металлических ядо в” в х имико -токсико ло г ическо м анализе являю тся спектральны е мо лекулярно -аб со рб цио нны е (ко ло риметрия, фо тометрия, спектро фо тометрия) и атомно -аб со рб цио нны й методы анализа. Т итриметрический и г равиметрический методы анализа в настоящ ее время практически не испо льзую тся в Х Т А для ко личественно г о исследо вания минерализатовнаналичиеметалло в. М о лекуляр но -абсо р бци о нные м ет о д ы о сно ваны на измерении уменьшения интенсивно сти электро маг нитно г о излучения, про шедшег о через анализируемо е вещ ество . Н аиб о лее про сты м мо лекулярно -аб со рб цио нны м методо м анализа является ко ло р и м ет р и я. В ко ло риметрии про во дят сравнение о краски анализируемо г о и стандартно г о раство ра вещ ества визуальны м спо со б о м. В изуальны е ко ло риметрические методы реко мендо ваны для ко личественно г о о пределения ртути и мы шьяка. Ртуть о пределяю тпо интенсивно сти о краски суспензии Сu2[HgI4], а мы шьяк по о краске индикаторны х б умаж ек, про питанны х б ро мидо м или х ло ридо м ртути. Ф о т о м ет р и я о сно вана на измерении интенсивно сти немо но х ро матическо г о светово г о по тока, про шедшег о через раство р вещ ества, фо тоэлектрическим спо со б о м. Спект р о фо т о м ет р и я – измерение интенсивно сти мо но х ро матическо г о (о пределенно й длины во лны ) светово г о по тока, про шедшег о через анализируемы й раство р вещ ества фо тоэлектрическим спо со б о м.

47

Э кст р акци о нно -фо т о м ет р и чески й м ет о д со четает экстракцию и фо тометрию . Э кстракцио нно -фо тометрический метод применяю т при о пределении ко мпо нента сло ж но й смеси, ко г да друг ие присутствую щ ие в смеси вещ ествамешаю тпро ведению анализа, например, по г ло щ аю тсветпри той ж е длине во лны , что и о пределяемы й ко мпо нент. П ри этом по дб ираю т тако й экстраг ент, ко торы й селективно извлекаетиз анализируемо г о раство ра только о пределяемы й ко мпо нент, по сле чег о измеряю т светопо г ло щ ение экстрактапри аналитическо й длине во лны о пределяемо г о ко мпо нента. Т акж е экстракцио нно -фо тометрический метод испо льзую т при о пределении вещ еств, со держ ащ их ся в анализируемо м раство ре в малы х ко нцентрациях , недо статочны х для о пределения их светопо г ло щ ения. В таких случаях про во дят ко нцентриро вание, экстраг ируя о пределяемо е вещ ество из сравнительно б о льшо г о о б ъ ема исх о дно г о анализируемо г о раство ра в малы й о б ъ ем экстраг ента. П ри этом ко нцентрация о пределяемо г о вещ ества в экстракте по вы шается, вследствие чег о стано вится во змо ж ны м измерение о птическо й пло тно сти экстракта при аналитическо й длине во лны о пределяемо г о вещ ества. П ри испо льзо вании экстракцио нно -фо тометрическо г о метода нео б х о димо , чтоб ы степеньизвлечения о пределяемо г о вещ естваиз исх о дно г о анализируемо г о раство ра экстраг ентом б ы ла ко личественно й, т.е. чтоб ы в экстракт перех о дило не менее 99,9% о пределяемо г о вещ ества. Э то до стиг ается путем вы б о ра по дх о дящ их о рг анических экстраг ентов, экстракцио нны х реаг ентов, фо тометрическо й реакции, со здания о птимально г о значения рН в исх о дно м анализируемо м раство ре, введения маскирую щ их реаг ентови т.д. П ри о пределении “ металлических ядо в” в минерализате фо токо ло метрическим методо м в Х Т А в качестве реактиво в применяю т дитизо н (для о пределения ртути, сереб ра, свинцаи таллия), малах итовы й или б риллиантовы й зелены й (для о пределения сурьмы , таллия), дифенилкарб азид (для о пределения х ро ма), диэтилдитио карб аматы (для о пределения меди, мы шьяка), тио мо чевину(для о пределения висмута). Ф о токо ло риметрический метод о пределения ио но в марг анца о сно ван на переведении этих ио но в в перманг анат. М о лекулярно -аб со рб цио нны е методы анализа о б ладаю тсравнительно вы со ко й чувствительно стью , х о ро шей во спро изво димо стью , селективно стью , про стотой вы по лнения анализа. О тно сительная о шиб ка о пределения фо токо ло риметрическо г о о пределения ко нцентрации о б ы чно не превы шает±3%.

48

Ат о м но -абсо р бци о нный анали з – метод элементно г о анализа и исследо вания вещ ества по атомны м спектрам по г ло щ ения. Д ля наб лю дения этих спектро в через атомны й пар про б ы про пускаю т видимо е или У Ф излучение. В результате по г ло щ ения квантов излучения электро ны атомо в перех о дят с ниж них энерг етических уро вней на во зб уж денны е. Э тим перех о дам в атомно м спектре со о тветствую т резо нансны е линии, х арактерны едля данно г о элемента. М етод атомно -аб со рб цио нно й спектро метрии о тличает вы со кая селективно сть, низкие пределы о б наруж ения (10-1 – 10-4 мкг /мл), х о ро шая во спро изво димо сть, во змо ж но сть автоматизации (до 500 о пределений в 1 час). Д анны й метод применяется для о пределения как следо в вещ ества (до 10-6 %), так и макро ко личеств примерно 70 элементов (г лавны м о б разо м металло в). В о сно ве спектральны х методо в анализа леж итзако н Буг ера-Л амб ертаБера, связы ваю щ ий уменьшение интенсивно сти света, про шедшег о через сло й светопо г ло щ аю щ ег о вещ ества, с ко нцентрацией вещ ества и толщ ино й по г ло щ аю щ ег о сло я: I = Io ·10 – k l c, г де I0 и I – интенсивно сть излучения о тисточника со о тветственно до (I0) и по сле(I) про х о ж дения через по г ло щ аю щ ий сло й; k – ко эффициентпо г ло щ ения (cветопо г ло щ ения) вещ ества; l – толщ инасветопо г ло щ аю щ ег о сло я; с– ко нцентрация о пределяемо г о вещ естваванализируемо м раство ре. О днако в практике спектро х имических о пределений данны й зако н применяю тне вэкспо ненциально й фо рме, авло г арифмическо й фо рме: А = εlc, г де А =lg (I0/I) – о птическая пло тно сть(по г ашение, экстинкция) раство рапри данно й длинево лны ; ε= k / 2,3 – ко эффициентэкстинкции (ко эффициентпо г ашения). О сно вно й зако н светопо г ло щ ения справедлив только для по г ло щ ения мо но х ро матическо г о светово г о по токаспо стоянно й длино й во лны λ =const. Ч увствительно сть ко личественно г о о пределения металло в зачастую леж ит на г ранице с естественны м со держ анием б о льшинства токсико ло г ически важ ны х элементов. П о этому при интерпретации по лученны х результатов ко личественно г о анализа нео б х о димо руко во дство ваться данны ми о естественно м со держ ании металло в в о рг анизмечело века(таб л.3).

49

Т аблица3 С одержаниенекот оры хэлемент ов в орг анах человека, мг /100 г орг ана(п о данны м А .О.Вой нара) К атио ны

П ечень

П о чки

Hg2+ Pb2+ Ba2+ Mn2+ Cr3+ Ag+ Cu2+ Sb3+ As3+ Bi3+ Zn2+ Cd2+

0-0,01 0,130 0,13-0,40 0,001-0,013 0,005 0,56-1,12 0,01-0,07 2,73-6,71 0,64-6,68

0-0,04 0,027 0,06-0,28 0,028-0,029 0,26-0,40 0,01-0,08 1,76-6,16 1,32-8,48

Воп росы для самоконт роля 1. К акие методы испо льзую тся для разделения и ко личественно г о о пределения ио но вметалло ввх имико -токсико ло г ическо м анализе? 2. В чем заклю чается сущ но сть методо в мо лекулярно й аб со рб цио нно й спектро ско пии? 3. В чем заклю чается сущ но сть метода атомно й аб со рб цио нно й спектро ско пии? 4. К ако й зако н леж итво сно веспектральны х методо ванализа? 5. Н азо витео сно вны еузлы приб о ро вдля аб со рб цио нны х измерений. 6. К ако вы преимущ ества атомно -адсо рб цио нно г о метода анализа при испо льзо вании ег о вХ Т А ? 7. В чем заклю чается принцип испо льзо вания приема г радуиро во чно г о г рафика? 8. К ак про во дится статистическая о б раб о тка результатов ко личественно г о о пределения вХ Т А ? 9. К ак нео б х о димо про во дить интерпретацию результатов х имико токсико ло г ическо г о анализа с учетом естественно г о со держ ания металло в во рг анизме? 10. К ак со ставляется экспертно е заклю чение при про ведении Х Т А с диаг но стическо й целью и актпро ведения судеб но -х имическо й экспертизы , связанны еспро ведением исследо вания на“ металлическиеяды ”?

50

Л аборат орная работ а№ 4 Ф ОТ ОМ Е Т Р И Ч Е С КОЕ ОП Р Е ДЕ Л Е Н И Е Х Р ОМ А В Б И ОЛ ОГ И Ч Е С КОМ М А Т Е Р И А Л Е Цель работ ы : о пределение со держ ания х ро ма(III) (в минерализате и о садке) на фо тоэлектро ко ло риметре К Ф К -2 методо м г радуиро во чно г о г рафика. С у щ ност ь работ ы . П ри о пределении х ро ма(III) в исследуемо м о б разце предварительно про во дят фо тометрическую х имическую реакцию о б разо вания внутрико мплексно г о со единения ио но в х ро ма с дифенилкарб азидо м. П ри про ведении этой реакции ио ны Cr3+, нах о дящ иеся в минерализате, о кисляю т персульфатом аммо ния в присутствии катализатора (ио но в сереб ра) до дих ро мат-ио но в(Cr6+). Cr2(SO4)3 + 3(NH4)2S2O8 + 7H2O → H2Cr2O7 + 3(NH4)2SO4 + 6H2SO4 Ч увствительно сть этой реакции по ниж аю тио ны ж елеза(III), сурьмы (III). Д ля маскиро вки мешаю щ их ио но вприб авляю тфо сфаты . О б разо вавшиеся дих ро мат-ио ны реаг ирую т с дифенилкарб азидо м. В начале дих ро мат-ио ны о кисляю тдифенилкарб азид (I) до дифенилкарб азо на (II), ко торы й не имеет о краски. П ри дальнейшем о кислении о б разуется дифенилкарб адиазо н (III), имею щ ий светло -ж елтую о краску:

O

C

NH

NH

NH

NH

C6H5 C6H5

; O

C

N

N

C6H5 C6H5

;

O

C

II

I C

NH

NH

N NH C6H5 OH ; N N C6H5 IV

N

N

C6H5

N

N

C6H5

.

III C

N N O Cr N N

C6H5 . C6H5

V

П ри этой реакции дих ро мат-ио ны во сстанавливаю тся до двух валентно г о 2+ х ро ма. И о ны х ро ма Сr с ено льно й фо рмо й дифенилкарб азо на (IV) даю т внутрико мплексную со ль(V), имею щ ую красно -фио летовую о краску. В данно й раб о те для о пределения х ро ма фо тометрическим спо со б о м испо льзуется метод г радуиро во чно г о г рафика. График стро ятв ко о рдинатах : о птическая пло тно сть – ко нцентрация (А -с) при длине во лны λ max, со о тветствую щ ей максимально му по г ло щ ению раство ра, и с ег о по мо щ ью о пределяю тсо держ ание х ро мавминерализатеи во садке.

51

П о дчиняемо сть зако ну Буг ера–Л амб ерта–Бера леж ит в пределах ко нцентраций х ро ма0,001–1 мкгв1 мл. М ат ериалы и обору дование: 1. Ф о тоэлектро ко ло риметр К Ф К -2 и кю веты с толщ ино й по г ло щ аю щ ег о сло я 50 мм. 2. А налитическиевесы . 3. Го релка. 4. П ипетки емко стью 5,00 мл. 5. М ерны е ко лб ы емко стью 50,00 мл и 1000,00 мл. 6. Ц илиндремко стью 10 мл. 7. К о лб аК ьельдаля. 8. И сследуемы й раство р минерализата. 9. Д их ро маткалия, К 2Cr2O7, сух ая со ль. 10. П ерсульфатаммо ния, (NH4)2S2O8, сух ая со ль. 11. Гидро ксид натрия, NaOH, 10%-ны й раство р. 12. Д иг идро фо сфатнатрия, NaH2PO4, насы щ енны й раство р. 13. Д ифенилкарб азид, (С6Н 5NHNH)2CO, 0,25%-ны й раство р всмеси этило во г о спиртаи ацетона(1:1). 14. Серная кисло та, H2SO4, 1 М раство р. 15. Серная кисло та, H2SO4, 1%-ны й раство р. 16. Н итратсереб ра, AgNO3, 10%-ны й раство р. Вы п олнениеработ ы . 1. Пр и го т о влени е ст анд ар т но го р аст во р а д и хр о м ат а кали я К2Cr2O7 . Н авеску2,83 мгК 2Cr2O7, взятую нааналитических весах , раство ряю тв дистиллиро ванно й во де в мерно й ко лб е емко стью 1000 мл. П риг о товленны й раство р со держ ит1 мкгх ро мав1 мл. 2.О пр ед елени е спект р ально й хар акт ер и ст и ки и сслед уем о го р аст во р а. В мерную ко лб у емко стью 50 мл по мещ аю т 2,5 мл стандартно г о раство ра дих ро мата калия, приб авляю т серную кисло ту до устано вления значения рН 1,7±0,2 и до б авляю т1 мл раство ра дифенилкарб азида. Д о во дят дистиллиро ванно й во до й до метки, перемешиваю т и через 20 минут фо тометрирую тпо лученны й раство р при длинах во лн: 490, 540, 590, 670, 750 нм. П о г рафику зависимо сти о птическая пло тно сть – длина во лны (А - λ ) о пределяю тзначение λ max, при ко торо м затем стро ятг радуиро во чны й г рафик.

52

3.По ст р о ени е гр ад уир о во чно го гр афи ка. В мерны е ко лб ы емко стью 50 мл о тмеряю тпипетко й 0,5; 1,0; 2,5; 4,0; 5,0 мл стандартно г о раство ра дих ро мата калия К 2Cr2O7. В каж дую ко лб у до б авляю тсерную кисло ту до рН 1,7±0,2 и 1 мл раство радифенилкарб азида. Раство ры до во дят до метки дистиллиро ванно й во до й и тщ ательно перемешиваю т. Ч ерез 20 минутпо сле приг о товления раство ро в измеряю тих о птическую пло тно сть при длине во лны λ max в кю вете с толщ ино й по г ло щ аю щ ег о сло я l = 50 мм. В качестве раство ра сравнения испо льзую т дистиллиро ванную во ду. П о лученны еданны езаписы ваю твтаб лицу: Т аб лица N п/п

О б ъ ем стандартно г о раство равэтало не, мл

С Сr, мкг /мл

А при λ max

Н а о сно вании по лученны х данны х стро ят г радуиро во чны й г рафик в ко о рдинатах А -с. 4.О пр ед елени е хр о м а вм и нер али зат е. В мерную ко лб уна 50 мл по мещ аю т1 мл минерализата, 4 мл во ды и про изво дято кисление персульфатом аммо ния (NH4)2S2O8. Раство р до во дят дистиллиро ванно й во до й до метки. Д ля ко личественно г о о пределения б еруталикво тную часть раство ра, по мещ аю тв мерную ко лб уна50 мл, приб авляю т1 мл насы щ енно г о раство ра г идро фо сфата натрия NaH2PO4 и, до б авляя 10%-ны й раство р NaOH, устанавливаю т рН 1,7±0,2. Д алее приб авляю т 1 мл раство ра дифенилкарб азида и до во дят о б ъ ем до метки. И нтенсивно сть о краски измеряю тчерез 20 мин. Расчетсо держ ания х ро мавминерализатепро во дятпо фо рмуле:

m1 =

C1 ⋅ V1 ⋅ V 2 ⋅ 100 , P ⋅ 1000

г де m1 – со держ аниех ро мавминерализатевмгна100 го б ъ екта; С1 – ко нцентрация х ро ма, мкг /мл; V1 – о б ъ ем фо тометрируемо г о раство ра (по лученны й по сле о кисления 1 мл минерализатаи разб авления), мл; V2 – о б щ ий о б ъ ем минерализата, мл; Р – массаб ио ло г ическо г о материала, взятог о наанализ, г .

53

В тех случаях , ко г да о птическая пло тно сть исследуемо г о раство ра вы х о дитза пределы калиб ро во чно г о г рафика, нео б х о димо по вторить о пы т, взявменьший о б ъ ем минерализата. 5.О пр ед елени е хр о м а во сад ке. П ри наличии о крашенно г о в серо -зелены й цвето садка сульфатов ег о ко личественно перено сят в ко лб у К ьельдаля, смы вая 1%-ны м раство ро м серно й кисло ты , до б авляю т1 каплю 10%-но г о раство ранитратасереб ра, 1,0 г персульфата аммо ния и наг реваю т на асб естово й сетке до по лно г о прекращ ения вы деления пузы рько в г аза. К о х лаж денно му раство ру до б авляю т во ду до перво начально г о о б ъ ема, 0,5 г (NH4)2S2O8 и вно вь наг реваю т до прекращ ения вы деления пузы рько в г аза. Э ту о перацию про во дятлиб о до по лно г о раство рения о садка, либ о до исчезно вения зелено й о краски о садка (на этуо перацию затрачивается до 4,0 г(NH4)2S2O8). Затем о х лаж денную ж идко стьперено сятвмерную ко лб уи до во дятво до й до метки. Д ля о пределения х ро ма б еруталикво тную часть. Д алее по ступаю ткак о писано для минерализата. Со держ ание х ро ма в о садке о пределяю т по фо рмуле:

m2 =

С2 ⋅V3 ⋅V5 , V 4 ⋅ 1000

г де m2 – cо держ аниех ро маво садке, мг ; С2 – ко нцентрация х ро ма, мкг / мл; V3 – о б ъ ем фо тометрируемо г о раство ра, мл; V4 – о б ъ ем раство ра, взятог о для реакции сдифенилкарб азидо м, мл; V5 – о б ъ ем раство ра, по лученно г о по сле о кисления о садка, со держ ащ ег о х ро м, мл. Суммарно есо держ аниех ро ма(m, мг ) о пределяется как суммаm1 и m2: Н а о сно вании заклю чение.

m=m1+m2.

по лученны х

данны х

со ставляется

экспертно е

Л аборат орная работ а№ 5 ОП Р Е ДЕ Л Е Н И Е С ОДЕ Р Ж А Н И Я “М Е Т А Л Л И Ч Е С КИ Х ЯДОВ” М Е Т ОДОМ А Т ОМ Н О-А Б С ОРБ ЦИ ОН Н ОЙ С П Е КТ РОС КОП И И Цель работ ы : прио б ретение навы ко в раб о ты наспектро метре К В А Н Т Z.Э Т А ; о владение методико й ко личественно г о о пределения "металлических ядо в" методо м А А С.

54

С у щ ност ь работ ы . М етод о сно ван на измерении аб со рб цио нно сти (о птическо й пло тно сти) атомно г о пара о пределяемо г о элемента, по лучаемо г о при электро термическо й атомизации про б ы в г рафитово й печи атомно аб со рб цио нно г о спектро метра. И змерение о птическо й пло тно сти атомно г о пара про изво дится по резо нансно й спектрально й линии элемента, излучаемо г о лампо й с по лы м катодо м (Л П К ). И змеряемая о птическая пло тно сть атомно г о пара о пределяемо г о элемента о дно значно связана с ко нцентрацией этог о элементавпро б ег радуиро во чно й зависимо стью . М ат ериалы и обору дование: 1. Спектро метр К В А Н Т -Z.Э Т А . 2. М икро пипеткао б ъ емо м 5 мкл. 3. И сследуемы й минерализат. Вы п олнениеработ ы . Д ля по стро ения г радуиро во чны х г рафико в испо льзую тся стандартны е раство ры следую щ их ко нцентраций: Сd 0,5–2,0; Cu 10–40; Pb 10–40; Zn 500– 5000 мкг /л. Градуиро во чны й г рафик стро ится для со о тветствую щ ег о металла минимум по 4 раство рам, вклю чая фо но вы й раство р. И змерение ко нцентрации элемента в разб авленно м раство ре минерализата про изво дят со г ласно инструкции по эксплуатации спектро метра К В А Н Т -Z.Э Т А . Д ля настро йки приб о ра нео б х о димо устано вить спектральны е параметры о пределения элементов: длину резо нансно й линии, ширинущ ели мо но х ро матора, ток Л П К . Т аб лица Спектральны епараметры атомно -аб со рб цио нно г о о пределения элементов Э лемент Сd Cu As Pb Zn

Д лина во лны резо нансно й линии, нм 228,8 324,8 193,7 283,3 307,6

Ш иринащ ели мо но х ро матора, мм 0,50 0,25 0,50 0,25 0,50

Т о кЛ П К (лампы спо лы м катодо м), мА 5 25 25 10 20

55

А ликво ту анализируемо й про б ы о б ъ емо м 5 мкл с по мо щ ью микро пипетки вно сятв г рафитовую печь электро термическо г о атомизатора. В клю чаю тпро г рамму наг рева печи, ко торая со стоитиз стадии испарения, трех стадий пиро лиза, стадии атомизации и стадии о чистки. П араметры этих стадий влияю т на во спро изво димо сть и чувствительно сть о пределения элементов. П о сле о ко нчания про г раммы наг рева и индикации результатов измерения на дисплее ко мпью тера считы ваю т значение массо во й ко нцентрации элементав анализируемо м раство ре, вы численно е про г раммо й по амплитуде анализируемо г о сиг нала. И змерение ко нцентрации в данно й про б е про во дят два раза. За результатизмерения принимаю тсреднее арифметическо езначение. Расх о ж дение меж ду двумя значениями не до лж но превы шать 5%, то есть: | Х1-Х2 | / Хср ≤ 0,05. М ассо вую до лю металла в про б ах б ио ло г ическо г о материала в мкг /г вы числяю тпо фо рмуле: (C − C O ) ⋅ V m= 1000, P г де С – Со – V – Р –

ко нцентрация элементаванализируемо м раство ре, мкг /л; ко нцентрация элементавфо но во м (х о ло стом) раство ре, мкг /л; о б ъ ем анализируемо г о раство ра, л; навескапро б ы , г .

Результаты измерений ко нцентрации элементапредставляю тввиде: m ± ∆, м кг/г, г де ∆ – аб со лю тная по г решно сть измерения массо во й до ли элемента при до верительно й веро ятно сти равно й 0,95. Н а о сно вании по лученны х результатов со ставляется экспертно е заклю чение.

56

Бю ро судеб но -медицинско й экспертизы (адрес) __________________________

К о д фо рмы по О К У Д ________ К о д фо рмы по О К П О ________ М едицинская до кументация Ф о рма3 175/У У тверж денаМ инздраво м РФ

А КТ су дебно-химическог о исследования № ______________ Н ао сно вании о тно шения___________________________________________

от

№

в х имическо м о тделении судеб но -медицинско й_______

лаб о ратории б ю ро судеб но -медицинско й экспертизы В о ро неж ско г о ______ о б лздраво тдела, экспертом-х имико м о тделения

про изведено исследо вание

И сследо вание начато______________________________________________ И сследо вание зако нчено ___________________________________________

В о про сы , по длеж ащ ие разрешению при исследо вании, и друг ие разделы “ А кта судеб но -х имическо г о исследо вания” излаг аю тся на следую щ их ________________ листах .

57

Воп росы к коллоквиу му п о т еме“М ет аллическиеяды ” 1. М еталлические яды , по длеж ащ ие х имико -токсико ло г ическо му исследо ванию . Т о ксично стьи физико -х имическиесво йства. 2. В о про сы токсико кинетики “ металлических ядо в” (всасы вание со единений тяж елы х металло в, мех анизм связы вания в о рг анизме, распределение, вы деление). К линикао травлений и клиническая диаг но стика. 3. О б ъ екты исследо вания. П равила о тбо ра и по дг о товки б ио ло г ических о б разцо вк анализу. 4. М етоды изо лиро вания со единений тяж елы х металло в и мы шьяка из б ио ло г ическо г о материала (сух о е о зо ление, влаж но е о зо ление, друг ие методы ). Сущ но стьметодо в. Д о стоинстваи недо статки. 5. Т ех ника про ведения минерализации ко нцентриро ванны ми кисло тами. П о дг о товкаминерализатак исследо ванию . 6. П ринципы и спо со б ы разделения ио но вметалло в. 7. М етодо ло г ия и о со б енно сти дро б но г о и систематическо г о х о даанализа. 8. К ачественны е реакции, леж ащ ие в о сно ве дро б но г о метода анализа на 2+ 2+ 2+ 3+ + 2+ 2+ 3+ 3+ ио ны : Pb , Ba , Mn , Cr , Ag , Cu , Cd , Sb , Bi , Zn2+, As3+. 9. И зо лиро вание, о б наруж ениеи ко личественно ео пределениеио но вртути. 10. Х арактеристика методо в ко личественно г о о пределения “ металлических ядо в”.

58

Л И Т Е РА Т У РА 1. К рамаренко , В .Ф . Т о ксико ло г ическая х имия / В .Ф . К рамаренко . – К иев: В ы сш.шк., 1989. 2. Ш вайко ва, М .Д .Т о ксико ло г ическая х имия / М .Д . Ш вайко ва. – М . : М едицина, 1975. 3. О сно вы аналитическо й токсико ло г ии : меж дунаро дная про г рамма по х имическо й б езо пасно сти. – М . : М едицина, 1997. 4. Бело ва, А .В . Руко во дство к практическим занятиям по токсико ло г ическо й х имии / А .В . Бело ва. – М . : М едицина, 1978. 5. К ры ло ва, А .Н . И сследо вание б ио ло г ическо г о материалана“ металлические яды ” дро б ны м методо м / А .Н . К ры ло ва. – М . : М едицина, 1975. 6. Е ршо в, Ю .А . М ех анизм токсическо г о действия нео рг анических со единений / Ю .А .Е ршо в, Т .В . П летнева. – М . : М едицина, 1989. 7. Л уж нико в, Е .А . К линическая токсико ло г ия / Е .А . Л уж нико в. – М . : М едицина, 1994. 8. Х аритоно в, Ю .Я . А налитическая х имия (аналитика) : в2-х кн. / Ю .Я . Х аритоно в. – М . : В ы сш. шк., 2003. 9. Зо ло тов, Ю .А . Х имические тест – методы анализа / Ю .А . Зо ло тов, В .М . И вано в, В .Г. А мелин. – М . : Е диториал У РСС, 2002. 10. П ятницкий, И .В . М аскиро ваниеи демаскиро ваниеваналитическо й х имии / И .В . П ятницкий, В .В . Сух ан. – М . : Н аука, 1990.

59

Со ставители: Ш кутинаИ ринаВ икторо вна Е встиг нееваВ алентинаП етро вна Бреж неваТ атьянаА лександро вна Сливкин А лексей И вано вич СелеменевВ ладимир Ф едо ро вич

Редактор Т их о миро ваО .А .

60