Дробный анализ металлов и перспективы его применения в судебной химии. Свинец Качественный анализ содержания свинца в биологическом материале

Свинец ядовит и обладает кумулятивными свойствами (способностью накапливаться в организме). Вследствие этого наличие свинца во всех видах консервов не допускается.

Основные источники попадания свинца в консервы – полуда, содержание свинца в которой ограничивается до 0,04 %, и припой. Наличие в консервируемых продуктах веществ, способных растворять металлы, может привести при длительном хранении консервов к переходу свинца в состав содержимого банки. Содержание свинца в продукте определяют в случае длительного хранения и наличия на внутренней стороне банки наплывов припоя.

Метод основан на получении раствора хлорида свинца после озоления навески продукта, осаждении из раствора сульфидов металлов и определении свинца в насыщенном растворе ацетата натрия в присутствии бихромата калия.

Порядок выполнения анализа: 15 г измельченного продукта помещают в фарфоровую чашку диаметром около 7 см, высушивают на песочной бане или в сушильном шкафу, а затем осторожно обугливают и озоляют на слабом огне или муфельной печи при слабо-красном накаливании стенок муфеля. К золе добавляют 5 мл разбавленной соляной кислоты (соотношение1:1), 1 каплю пероксида водорода и выпаривают на водяной бане досуха. К сухому остатку добавляют 2 мл 10 %-ной соляной кислоты и 3 мл воды, после чего содержимое чашки фильтруют через предварительно смоченный водой фильтр в коническую колбу вместимостью 100 мл. Чашку и фильтр промывают 15 мл дистиллированной воды, собирая промывные воды в ту же колбу. Полученный раствор нагревают до 40-50 ˚С, пропуская через него в течение 40 - 60 минут сероводород через узко оттянутую трубку, доходящую до дна колбы. При этом в осадок выпадают сульфиды свинца, олова, меди. Выпавший осадок сульфидов и серы отделяют центрифугированием в пробирке вместимостью 10 мл. Жидкость сливают, а осадок сульфидов металлов промывают 1 – 2 раза 1%-ным раствором соляной кислоты, насыщенным сероводородом. К промытому осадку сульфидов тотчас же добавляют 5 капель 10 %-ного раствора гидроксида натрия (во избежание окисления сульфида свинца в сульфат, растворимый в щелочах), нагревают на кипящей водяной бане, вводят 10 мл воды и центрифугируют. При большом осадке обработку гидроксидом натрия производят два раза.

К осадку сульфидов свинца и меди добавляют 5 – 10 капель смеси крепкой серной и азотной кислоты, взятых в равных количествах, осторожно нагревают на небольшом пламени горелки до полного удаления паров азотной кислоты и появления белых густых паров триоксида серы. После охлаждения в пробирку добавляют 0,5 –1,5 мл дистиллированной воды и такое же количество этанола. Если после прибавления воды и спирта раствор остается прозрачным, то соли свинца считают необнаруженными. При появлении в растворе мути или выпадения белого осадка сульфат свинца отделяют разбавленным этанолом (соотношение 1:1). К оставшемуся в центрифужной пробирке осадку сульфата свинца добавляют 1 мл насыщенного раствора ацетата натрия, предварительно слабо подкисленного уксусной кислотой, и нагревают на кипящей водяной бане 5 – 10 минут. Затем приливают 1 мл дистиллированной воды, после чего содержимое пробирки фильтруют через маленький фильтр, смоченный дистиллированной водой. Фильтрат собирают в мерный цилиндр вместимостью 10 мл. Пробирку и фильтр промывают несколько раз, небольшими порциями дистиллированной воды, собирая промывные воды в тот же цилиндр. Объем раствора доводят водой до метки и перемешивают. 5 мл раствора из цилиндра переносят в центрифужную пробирку, добавляют 3 капли 5%-ного раствора бихромата калия и перемешивают. Если раствор остается прозрачным в течение 10 мин, считают, что свинец не обнаружен. При наличии свинца в растворе появляется желтая муть (PbCrO4). В этом случае проводят количественное определение свинца.

Для количественного определения свинца определенный объем раствора (0,5 – 2 мл) из цилиндра переносят в плоскодонную пробирку с делениями на 10 мл. В три другие такие же пробирки вносят стандартный раствор с содержанием свинца 0,01; 0,015 и 0,02 мг. В пробирки со стандартным раствором добавляют такое количество насыщенного раствора ацетата натрия, слабо подкисленного уксусной кислотой, чтобы его содержание в испытуемом и стандартном растворах было одинаковым (если для количественного определения свинца берут 1 мл испытуемого раствора, то в пробирки со стандартным раствором свинца добавляют 0,1 мл ацетата натрия). Далее во все четыре пробирки добавляют дистиллированную воду до 10 мл, перемешивают и приливают по 3 капли 5%-ного раствора бихромата калия. Содержимое пробирки хорошо перемешивают и через 10 – 15 минут мутность испытуемого раствора сравнивают с мутностью стандартных растворов.

Х = (а ·10·1000)/V ·15, (6)

где х – содержание свинца в 1 кг продукта, мг;

а – количество свинца в пробирке стандартным раствором, мг;

10 – объем разведения, мл;

V – объем раствора, взятый для сравнения со стандартным раствором, мл; 15 – навеска продукта, г.

Приготовление стандартного раствора нитрата свинца. 160 мг нитрата свинца растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью 100 мл, добавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, перемешивают и доводят объем дистиллированной водой до метки; 1 мл такого раствора содержит 1 мг свинца, 2 мл раствора переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем дистиллированной водой до метки. Последний раствор является стандартным. В 1 мл его содержится 0,02 мг свинца.

СОЕДИНЕНИЯ СВИНЦА

Ионы свинца, поступившие в организм, соединяются с сульфгидрильными и другими функциональными группами ферментов и некоторых других жизненно важных белковых соединений. Соединения свинца тормозят синтез порфирина, вызывают нарушение функций центральной и периферической нервной системы. Около 90 % ионов свинца, поступивших в кровь, связываются эритроцитами.

Соединения свинца выделяются из организма главным образом с калом. Меньшие количества этих соединений выделяются с желчью, а следы - с мочой. Соединения свинца частично откладываются в костной ткани в виде трехзамещенного фосфата. Следует иметь в виду, что незначительные количества свинца содержатся в организме как нормальная составная часть клеток и тканей.

Исследование минерализатов на наличие свинца

Для обнаружения свинца в органах трупов, крови, моче и других объектах биологического происхождения используют осадок, который образуется в минерализатах после разрушения биологического материала смесью серной и азотной кислот.

После разрушения биологического материала смесью серной и азотной кислот свинец выпадает в минерализате в виде белого осадка сульфата свинца. Такого же цвета осадок сульфата бария образуется при отравлении соединениями бария. В результате соосаждения осадки сульфатов свинца и бария могут быть загрязнены ионами кальция, хрома, железа и др. При наличии хрома в осадке он имеет грязно-зеленую окраску. Для освобождения осадков сульфатов свинца и бария от примесей эти осадки промывают серной кислотой и водой, а затем осадок сульфата свинца растворяют в подкисленном растворе ацетата аммония:

Ход анализа на наличие свинца зависит от величины осадков, находящихся в минерализатах.

Исследование относительно больших осадков сульфата свинца

Реакция с иодидом калия. При наличии ионов свинца выпадает желтый осадок PbI 2 , который растворяется при нагревании и вновь появляется в виде желтых пластинок при охлаждении раствора.

Реакция с хроматом калия. Образование оранжево-желтого осадка хромата бария указывает на наличие ионов свинца в растворе. Предел обнаружения: 2 мкг свинца в пробе.

Реакция с сероводородной водой. Появление черного осадка сульфида свинца (или мути) указывает на наличие ионов свинца в растворе. Предел обнаружения: 6 мкг свинца в пробе.

Реакция с серной кислотой. Появление белого осадка указывает на наличие ионов свинца в растворе. Предел обнаружения: 0,2 мг ионов свинца в пробе.

ТЕТРАЭТИЛСВИНЕЦ

ТЭС - прозрачная бесцветная жидкость с неприятным, раз­дражающим запахом (в ничтожно малых концентрациях имеет приятный фруктовый запах). Он почти нерастворим в воде, лег­ко растворяется в керосине, бензине, хлороформе.

Изолирование тетраэтилсвинца производится раз­личными методами в зависимости от характера объекта.

а) При исследовании внутренних органов трупа изолирование производят дистилляцией с водяным паром. Дистиллят в коли­честве 50-100 мл собирают в приемник, содержащий 30 мл на­сыщенного спиртового раствора йода; приемник соединяют с уловителем, содержащим также насыщенный спиртовой рас­твор йода.

После отгонки содержимое уловителя и дистиллят объединя­ют, покрывают часовым стеклом и оставляют на 30 минут при комнатной температуре, затем упаривают досуха в фарфоровой чашке на водяной бане. Остаток обрабатывают азотной кисло­той (1:2) и вновь упаривают на водяной бане. Кристаллический остаток растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и подвергают качественному и количественному исследова­нию на ион свинца по описанному выше методу. Для целей хи­мико-токсикологического анализа метод разработан А. Н. Кры­ловой.

Исследование на ТЭС следует производить немедленно по по­лучении объекта. Положительный результат получается при со­держании 0,3 мг ТЭС в 100 г исследуемого объекта.

В случае отрицательного результата при исследовании на ТЭС необходимо произвести анализ на продукты разложения тетраэтилсвинца - нелетучие соединения свинца, для чего содер­жимое колбы после отгонки ТЭС помещают в большую фарфо­ровую чашку и выпаривают на водяной бане. Остаток подверга­ют минерализации серной и азотной кислотами и исследуют, как описано выше. Положительный результат наблюдают еще при наличии 0,3 мг неорганического свинца в 100 г трупного мате­риала.

б) Изолирование из растительных объектов.
При исследовании продуктов животного происхождения (мясо, котлеты и т. п.) ТЭС изолируют по описанному выше способу. Если продукты представляют собой муку, крупу, хлеб и другие вещества растительного происхождения, изолирование ТЭС пред­
почтительнее производить извлечением органическим раствори­телем. При этом 50-100 г объекта заливают, например, хлоро­формом и оставляют при комнатной температуре на 2 часа в колбе с притертой пробкой. Хлороформную вытяжку отфильтровывают в стакан, на дно которого помещено около 1 г сухого
кристаллического йода. Периодически содержимое стакана пе­ремешивают вращательным движением с целью ускорения рас­творения йода. Объект на фильтре промывают 1-2 раза хлоро­формом, а промывную жидкость собирают в тот же стакан. Че­рез 15-30 минут содержимое стакана переносят в фарфоровую
чашку и выпаривают досуха на водяной бане. Сухой остаток
разрушают серной и азотной кислотами, удаляют окислы азота
и исследуют на РЬ 2+ .

При исследовании одежды на наличие ТЭС ее подвергают из­влечению органическим растворителем с дальнейшим переведе­нием ТЭС в неорганические соединения свинца, обнаружением и количественным определением его.

в) Изолирование из бензинов. Все способы изолирования ТЭС из бензина сводятся к разрушению молекулы тетраэтилсвинца и обнаружению и определению РЬ 2 +. В качестве при­мера приведем один из способов. Смешивают 20 мл исследуемо­
го бензина с 20 мл 4% спиртового раствора йода. Через некоторое время водную фазу выливают в фарфоровую чашку и выпаривают на водяной бане досуха. Полученный остаток исследуют на РЬ 2 +

Качественное обнаружение и количественное определение. После разрушения молекулы ТЭС обнаружение и определение РЬ 2+ не представляет никаких особенностей. Пригодны все опи­санные выше реакции и методы.

Йодометрически удается определить до 1 мг ТЭС в исследуе­мой навеске (А. Н. Крылова).

СОЕДИНЕНИЯ БАРИЯ

Растворимые соединения бария, поступившие в организм через пищевой канал, всасываются в желудке и вызывают отравление.

Соединения бария выделяются из организма главным образом через кишки. Следы этих соединений выводятся через почки и частично откладываются в костях. Сведения о содержании бария как нормальной составной части клеток и тканей организма в литературе отсутствуют.

СОЕДИНЕНИЯ МАРГАНЦА

Соединения марганца относятся к числу сильных протоплаз-матических ядов. Они действуют на центральную нервную систему, вызывая в ней органические изменения, поражают почки, легкие, органы кровообращения и т. д. При использовании концентрированных растворов перманганата калия для полоскания горла может наступить отек слизистых оболочек рта и глотки.

Соединения марганца накапливаются в печени. Они выделяются из организма через пищевой канал и с мочой. При патолого-анатомическом вскрытии трупов лиц, умерших в результате отравления соединениями марганца, отмечаются ожоги слизистых оболочек в различных участках пищевого канала, напоминающие ожоги, вызванные едкими щелочами. Обнаруживаются дегенеративные изменения в некоторых паренхиматозных органах.

СОЕДИНЕНИЯ ХРОМА

При острых отравлениях соединениями хрома они накапливаются в печени, почках и эндокринных железах. Соединения хрома выводятся из организма в основном через почки. В связи с этим при отравлении указанными соединениями поражаются почки и слизистые оболочки мочевыводящих путей.

СОЕДИНЕНИЯ СЕРЕБРА

Соединения серебра, поступившие в желудок, всасываются в кровь в незначительных количествах. Часть этих соединений взаимодействует с соляной кислотой содержимого желудка и превращается в хлорид, нерастворимый в воде. Нитрат серебра действует на кожу и слизистые оболочки. В результате этого могут возникать «химические» ожоги. При поступлении в организм через дыхательные пути пыли, содержащей серебро или его соединения, возникает опасность поражения капилляров. Длительный прием соединений серебра внутрь может быть причиной аргирии (отложения серебра в тканях), при которой кожа приобретает серо-зеленую или коричневатую окраску.

Соединения серебра выводятся из организма главным образом через кишки.

СОЕДИНЕНИЯ МЕДИ

Всасывание соединений меди из желудка в кровь происходит медленно. Поскольку поступившие в желудок соли меди вызывают рвоту, они могут выделяться из желудка с рвотными массами. Поэтому в кровь из желудка поступают только незначительные количества меди. При поступлении соединений меди в желудок могут нарушаться его функции и появляться понос. После всасывания соединений меди в кровь они действуют на капилляры, вызывают гемолиз, поражение печени и почек. При введении концентрированных растворов солей меди в глаза в виде капель может развиваться конъюнктивит и наступать повреждение роговицы.

Ионы меди выводятся из организма главным образом через кишки и почки.

СОЕДИНЕНИЯ СУРЬМЫ

Поступившие в кровь соединения сурьмы действуют как «капиллярный яд». При отравлении органическими соединениями сурьмы нарушаются функции сердечной мышцы и печени.

При патологоанатомическом исследовании трупов лиц, отравленных соединениями сурьмы, отмечается гиперемия ткани легких, кровоизлияние в легких и в пищевом канале.

Сурьма выделяется из организма главным образом через почки. Поэтому при отравлении сурьмой может развиваться нефрит.

СОЕДИНЕНИЯ МЫШЬЯКА

Мышьяк способен кумулироваться в организме. При остром отравлении соединениями мышьяка они накапливаются в основном в паренхиматозных органах, а при хронических отравлениях - в костях и ороговевших тканях (покровы кожи, ногти, волосы и др.).

Мышьяк выводится из организма через почки с мочой, кишки и через некоторые железы. Выделение мышьяка из организма происходит медленно, чем и обусловлена возможность его кумуляции. В экскрементах мышьяк еще можно обнаружить через несколько недель, а в трупном материале - и через несколько лет после смерти.

СОЕДИНЕНИЯ ВИСМУТА

Ионы висмута, всосавшиеся в кровь, долгое время задерживаются в организме (в печени, почках, селезенке, легких и ткани мозга).

Висмут выводится из организма через почки, кишки, потовые железы и др. В результате накопления висмута в почках возможно их поражение. При выделении висмута из организма потовыми железами может быть зуд кожи и появление дерматозов.

Данные о наличии висмута как нормальной составной части клеток и тканей организма в литературе не приводятся.

СОЕДИНЕНИЯ КАДМИЯ

Всасывание соединений кадмия происходит через пищевой канал, а паров - через дыхательные пути. Растворимые соединения кадмия денатурируют белки, содержащиеся в стенках пищевого канала. Поступившие в кровь ионы кадмия соединяются с сульфгидрильными группами ферментов, нарушая их функции. Соединения кадмия накапливаются главным образом в печени и почках. Они могут вызывать жировое перерождение печени. Соединения кадмия выделяются из организма в основном через почки с мочой и стенками кишок. В ряде случаев при отравлении соединениями кадмия отмечается кишечное кровотечение.

СОЕДИНЕНИЯ ЦИНКА

Цинк и его соединения могут поступать в организм через пищевой канал, а также через органы дыхания в виде пыли, образующейся при добыче и переработке цинковых руд. Цинк может поступать в организм с вдыхаемым воздухом в виде паров, выделяющихся при выплавке цинка и получении сплавов. После поступления цинка в организм в виде пыли и паров образуются его соединения с белками, вызывающие приступы лихорадки, начинающейся с озноба (так называемая лихорадка литейщиков, или латунная лихорадка). При вдыхании пыли и паров цинка может появиться тошнота, рвота и мышечные боли. Описаны случаи отравлений пищей, приготовленной и сохраняемой в оцинкованной посуде, из продуктов, содержащих кислоты (богатые кислотами фрукты, томат и др.). Соединения цинка, поступившие в желудок, могут вызывать острое отравление, при котором наступает рвота, понос, судороги и т. д.

При отравлениях соединениями цинка они накапливаются в печени и поджелудочной железе.

СОЕДИНЕНИЯ РТУТИ

Пары металлической ртути и пыль, содержащая соединения этого металла, могут поступать в организм с вдыхаемым воздухом. При этом поражается центральная нервная система (в первую очередь кора головного мозга). Поступившая в организм металлическая ртуть и ее соединения связываются с сульфгидрильными группами ферментов и других жизненно важных белков. В результате этого нарушаются физиологические функции некоторых клеток и тканей организма. Соединения ртути, поступившие в организм через пищевой канал, поражают желудок, печень, почки, железы, через которые выделяется ртуть из организма. При этом ощущаются боли в пищеводе и желудке, появляется рвота и кровавый понос. В организме ртуть откладывается главным образом в печени и почках.

Ртуть медленно выводится из организма. Еще через две недели после острого отравления ртутью определенные количества ее можно обнаружить в отдельных тканях. Ртуть выводится из организма с мочой и калом, а также потовыми, слюнными и молочными железами.

Деструкция биологического материала. Ртуть в биологическом материале находится в связанном виде с сульфгидрильными и некоторыми другими функциональными группами белковых веществ. В процессе деструкции под влиянием сильных кислот при нагревании происходит разрыв прочных ковалентных связей между ртутью и сульфгидрильными или другими функциональными группами белковых веществ. В результате деструкции ртуть переходит в деструктат в виде ионов, которые можно обнаружить и определить с помощью соответствующих реакций и физико-химических методов. Таким образом, после деструкции биологического материала в деструктате в различных количествах находятся ионы ртути, белки, пептиды, аминокислоты, липиды и др.

Для ускорения деструкции к биологическому материалу прибавляют этиловый спирт, который является катализатором этого процесса. Для удаления из деструктата азотной, азотистой кислот и оксидов азота, образующихся в процессе деструкции, прибавляют мочевину.

Оксиды азота окисляются кислородом воздуха до оксида азота (IV), при взаимодействии которого с водой образуются азотная и азотистая кислоты, разлагающиеся мочевиной, как указано выше.

Методика деструкции органов трупов. 20 г измельченных органов трупов вносят в коническую колбу вместимостью 200 мл, в которую прибавляют 5 мл воды, 1 мл этилового спирта и 10 мл концентрированной азотной кислоты. Затем в колбу малыми порциями прибавляют 20 мл концентрированной серной кислоты с такой скоростью, чтобы оксиды азота не выделялись из колбы. После окончания прибавления концентрированной серной кислоты колбу оставляют на 5-10 мин при комнатной температуре (до прекращения выделения оксидов азота). Затем колбу устанавливают на кипящую водяную баню и нагревают в течение 10-20 мин. Если после нагревания колбы на кипящей водяной бане останутся неразрушенными кусочки биологического материала, то их осторожно растирают стеклянной палочкой о стенки колбы. При бурном протекании реакции с выделением оксидов азота в колбу прибавляют 30-50 мл горячей воды. Полученный горячий деструктат смешивают с двойным объемом кипящей воды и, не охлаждая жидкость, фильтруют ее через двойной увлажненный фильтр. Фильтр, через который фильтровали деструктат, и остатки жира на нем 2-3 раза промывают горячей водой. Промывные воды присоединяют к профильтрованному деструктату. Полученную при этом жидкость собирают в колбу, содержащую 20 мл насыщенного раствора мочевины, предназначенной для денитрации деструктата. Затем деструктат охлаждают, доводят водой до определенного объема и исследуют его на наличие ртути.

Деструкция органических веществ в моче. В моче здоровых людей ртуть и ее соединения отсутствуют. Однако при отравлении ртутью она может поражать почки и выделяться из организма с мочой в виде соединений с белками, аминокислотами и другими органическими веществами. Некоторое количество ртути может переходить в мочу и в виде ионов. Поэтому для обнаружения ртути в моче необходимо производить деструкцию белковых и других ртутьсодержащих соединений, переходящих в мочу.

А. Ф. Рубцов и А. Н. Крылова разработали два способа деструкции органических веществ в моче:

1. В колбу Къельдаля вместимостью 500 мл вносят пробу нефильтрованной суточной мочи объемом 200 мл. К моче прибавляют 35 мл концентрированной азотной кислоты, 2 мл этилового спирта и небольшими порциями в колбу вносят 25 мл концентрированной серной кислоты. Прибавляют эту кислоту так, чтобы не вспенивалась жидкость в колбе и не выделялись из нее оксиды азота. После окончания прибавления концентрированной серной кислоты содержимое колбы нагревают на кипящей водяной бане в течение 40 мин, затем прибавляют 20 мл насыщенного раствора мочевины. Если в деструктате имеется осадок, то его отфильтровывают, фильтр промывают горячей водой. Промывные воды присоединяют к деструктату, который подвергают исследованию на наличие ртути.

2. В колбу Къельдаля вместимостью 500 мл вносят 200 мл нефильтрованной суточной мочи, к которой небольшими порциями прибавляют 25 мл концентрированной серной кислоты, а затем малыми порциями прибавляют 7 г перманганата калия. Содержимое колбы оставляют на 40 мин при комнатной температуре периодически взбалтывая, затем в колбу небольшими порциями прибавляют насыщенный раствор щавелевой кислоты до исчезновения окраски перманганата калия. Полученный деструктат используют для обнаружения и количественного определения ртути.

Этот способ деструкции белковых веществ в моче более быстрый, чем описанный выше.

Деструкция органических веществ в крови. Для этой цели применяют методику, которая используется для деструкции органов трупов (см. выше), с той лишь разницей, что к пробе крови не прибавляют воду. На исследование берут по 50-100 мл крови.

МЕТИЛОВЫЙ СПИРТ

Метиловый спирт (метанол) - бесцветная жидкость (т. кип. 64,5 °С, плотность 0,79), смешивающаяся во всех соотношениях с водой и многими органическими растворителями.

Метиловый спирт может поступать в организм через пищевой канал, а также с вдыхаемым воздухом, содержащим пары этого спирта. В незначительных количествах метиловый спирт может проникать в организм и через кожу Смертельная доза принятого внутрь метилового спирта составляет 30-100 мл. Смерть наступает в результате остановки дыхания, отека головного мозга и легких, коллапса или уремии. Местное действие метилового спирта на слизистые оболочки проявляется сильнее, а наркотическое действие - слабее, чем у этилового спирта.

Одновременное поступление метилового и этилового спиртов в организм уменьшает токсичность метилового спирта. Это объясняется тем, что этиловый спирт уменьшает скорость окисления метилового спирта почти на 50 %, а следовательно, и уменьшает его токсичность.

Метаболизм. Метиловый спирт, поступивший в организм, распределяется между органами и тканями. Наибольшее количество его накапливается в печени, а затем в почках. Меньшие количества этого спирта накапливаются в мышцах, жире и головном мозгу. Метаболитом метилового спирта является формальдегид, который окисляется до муравьиной кислоты. Часть этой кислоты разлагается на оксид углерода (IV) и воду. Некоторое количество метилового спирта, не подвергшегося метаболизму, выделяется с выдыхаемым воздухом. Он может выделяться с мочой в виде глюкуронида. Однако с мочой могут выделяться и небольшие количества неизмененного метилового спирта. Метиловый спирт окисляется в организме медленнее, чем этиловый спирт.

ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ

Этиловый спирт С 2 Н 5 ОН (этанол, этиловый алкоголь, винный спирт) - бесцветная, летучая жидкость с характерным запахом, жгучая на вкус (пл. 0,813-0,816, т. кип. 77-77,5 °С). Этиловый спирт горит синеватым пламенем, смешивается во всех соотношениях с водой, диэтиловым эфиром и многими другими органическими растворителями, перегоняется с водяным паром.

Этиловый спирт неравномерно распределяется в тканях и биологических жидкостях организма. Это зависит от количества воды в органе или биологической жидкости. Количественное содержание этилового спирта прямо пропорционально количеству воды и обратно пропорционально количеству жировой ткани в органе. В организме содержится около 65 % воды от общей массы тела. Из этого количества 75- 85 % воды содержится в цельной крови. Учитывая большой объем крови в организме, в ней накапливается значительно большее количество этилового спирта, чем в других органах и тканях. Поэтому определение этилового спирта в крови имеет большое значение для оценки количества этого спирта, поступившего в организм.

Метаболизм. Часть этилового спирта (2-10 %) выделяется из организма в неизмененном виде с мочой, выдыхаемым воздухом, потом, слюной, калом и т. д Остальное количество этого спирта подвергается метаболизму. Причем метаболизм этилового спирта может происходить несколькими путями. Определенное количество этилового спирта окисляется с образованием воды и оксида углерода (IV). Несколько большее количество этого спирта окисляется до уксусного альдегида, а затем до уксусной кислоты.

ИЗОАМИЛОВЫЙ СПИРТ

Изоамиловый спирт (СН 3) 2 -СН-СН 2 -СН 2 -ОН (2-метил-бутанол-4 или изобутилкарбинол) представляет собой оптически неактивную жидкость (т. кип. 132,1 °С, пл. 0,814 при 20 °С), имеющую неприятный запах.

Изоамиловый спирт (2-метилбутанол-4) является главной составной частью сивушных масел. В состав сивушных масел входят также оптически активный изоамиловый спирт СН 3 -СН 2 -СН(СН 3)-СН 2 -ОН (2-метилбутанол-1), изобутиловый спирт и нормальный пропиловый спирт. Кроме этих спиртов в сивушных маслах в незначительных количествах содержатся жирные кислоты, их эфиры и фурфурол. Наличием 2-метилбутанола-4 в сивушных маслах объясняется его резкий неприятный запах и высокая токсичность. Изоамиловый спирт (2-метилбутанол-4) является побочным продуктом спиртового брожения углеводов, содержащихся в свекле, картофеле, фруктах, зернах пшеницы, ржи, ячменя и других сельскохозяйственных культурах.

Изоамиловый спирт в 10-12 раз токсичнее, чем этиловый. Он действует на центральную нервную систему, обладает наркотическими свойствами.

Метаболизм. Часть дозы изоамилового спирта, поступившего в организм, превращается в альдегид изовалериановой кислоты, а затем в изовалериановую кислоту. Некоторое количество неизмененного изоамилового спирта и указанных выше метаболитов выделяются из организма с мочой и с выдыхаемым воздухом.

ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ

Этиленгликоль (НО-СН 2 -СН 2 -ОН) является одним из представителей двухатомных спиртов, имеющих токсикологическое значение. Это бесцветная маслянистая жидкость (т. кип. 197 °С) сладковатого вкуса. Этиленгликоль смешивается с водой во всех соотношениях, плохо растворяется в диэтиловом эфире, хорошо-в этиловом спирте. Этиленгликоль перегоняется с водяным паром.

Метаболизм. Метаболизм этиленгликоля является сложным. Основной путь метаболизма этого препарата состоит в том, что он окисляется до альдегида гликолевой кислоты НО-СН 2 -СНО, который дальше окисляется до гликолевой кислоты НО-СН 2 - СООН, разлагающейся на оксид углерода (IV) и муравьиную кислоту. Часть этиленгликоля в организме превращается в щавелевую кислоту, которая может быть причиной повреждения почек в результате отложения оксалатов в почечных канальцах. Оксид углерода (IV), как метаболит этиленгликоля, выделяется из организма с выдыхаемым воздухом. Остальные метаболиты и часть неизмененного этиленгликоля выделяется из организма с мочой.

Выделение этиленгликоля из биологического материала. Метод выделения этиленгликоля из объектов химико-токсикологического анализа предложен Н. Б. Лапкиной и В. А. Назаренко. Этот метод основан на использовании бензола как селективного переносчика этиленгликоля из объектов в дистиллят. Бензол совместно с парами этиленгликоля и небольшим количеством водяного пара переносится в дистиллят. Вода, которая перегоняется при этом, практически содержит весь этиленгликоль.

На исследование берут печень трупа, в которой после отравления содержится больше этиленгликоля, чем в других органах. При острых отравлениях этиленгликолем исследованию подвергают и желудок с содержимым. К 10 г печени или содержимого желудка прибавляют 5 г кристаллической щавелевой кислоты, смесь растирают до получения тонкой кашицы, переносят в круглодонную колбу 1 вместимостью 100 мл и прибавляют 50 мл бензола. Колбу закрывают вертикально поставленным холодильником 3, снабженным приспособлением 2 для улавливания воды. Затем колбу устанавливают на водяную баню и нагревают. Пары бензола и увлекаемые им вода и этиленгликоль конденсируются в холодильнике и попадают в специальное приспособление. Поскольку в этом приспособлении (насадке) бензол (плотностью 0,879) находится сверху воды, он стекает в колбу. Вода и находящийся в ней этиленгликоль остаются в насадке. После окончания отгонки разбирают прибор и пипеткой из насадки отбирают необходимое для анализа количество жидкости.

Обнаружение этиленгликоля.

Реакция окисления этиленгликоля периодатом и обнаружение образовавшегося формальдегида. В результате указанной реакции образуется формальдегид, который можно обнаружить при помощи фуксинсернистой кислоты:

Окисление этиленгликоля азотной кислотой и обнаружение щавелевой кислоты. При многократном выпаривании этиленгликоля с азотной кислотой образуется щавелевая кислота, которая с солями кальция образует кристаллы оксалата кальция, имеющие характерную форму. Эти кристаллы в ряде случаев появляются через 2-3 суток.

Реакция с сульфатом меди. От прибавления сульфата меди и щелочи к этиленгликолю образуется соединение, имеющее синюю окраску:

ХЛОРОФОРМ

Хлороформ (трихлорметан) СНCl 3 - бесцветная прозрачная летучая жидкость с характерным запахом. Смешивается с диэтиловым эфиром, этиловым спиртом и другими органическими растворителями, слабо растворяется в воде (см. табл. 1). Под влиянием света, воздуха, влаги и температуры хлороформ постепенно разлагается. При этом могут образовываться фосген, муравьиная и соляная кислоты.

Метаболизм. Хлороформ, поступивший в организм, быстро исчезает из крови. Через 15-20 мин с выдыхаемым воздухом в неизмененном виде выделяется 30-50 % хлороформа. В течение часа через легкие выделяется до 90 % хлороформа, поступившего в организм. Однако еще и через 8 ч в крови можно обнаружить незначительные количества хлороформа. Часть хлороформа подвергается биотрансформации. При этом в качестве метаболитов образуются оксид углерода (IV) и хлороводород. При химико-токсикологических исследованиях основными объектами анализа на наличие хлороформа в организме являются выдыхаемый воздух, богатые жирами ткани трупов и печень.

Обнаружение хлороформа

Реакция отщепления хлора. При нагревании хлороформа со спиртовым раствором щелочи происходит отщепление атомов хлора, которые можно обнаружить при помощи реакции с нитратом серебра:

Перед выполнением этой реакции необходимо убедиться в том, что в исследуемом растворе (дистилляте) и в реактивах отсутствуют ионы хлора.

Реакция Фудживара. Хлороформ и ряд других галогенсодержащих соединений можно обнаружить при помощи реакции Фудживара, которая основана на взаимодействии этих веществ с пиридином в присутствии щелочи. При взаимодействии хлороформа с пиридином и щелочью образуется полиметиновый краситель. При этой реакции вначале образуется соль пиридиния:

Под влиянием щелочи соль пиридиния превращается в производное глутаконового альдегида (I), при гидролизе которого образуется глутаконовый альдегид (II), имеющий окраску:

Описано два варианта реакции Фудживара. При использовании первого варианта наблюдают окраску образовавшегося глутаконового альдегида. При втором варианте этой реакции к образовавшемуся глутаконовому альдегиду прибавляют ароматический амин или другое соединение, содержащее подвижный атом водорода, а затем наблюдают окраску.

Реакция с резорцином. При нагревании хлороформа с резорцином в присутствии щелочи появляется розовая или малиново-красная окраска.

Реакция образования изонитрила. При нагревании хлороформа с первичными аминами и щелочью образуется изонитрил (карбиламин), имеющий неприятный запах:

Реакция с реактивом Фелинга. При взаимодействии хлорофор ма со щелочью образуется соль муравьиной (формиатной) кислоты:

Реактив Фелинга, содержащий внутрикомплексное соединение K 2 Na 2 , которое образуется при взаимодействии ионов меди (II) с сегнетовой солью, при нагревании окисляет муравьиную кислоту и ее соли. В результате реакции выпадает красного цвета осадок оксида меди (I):

ХЛОРАЛГИДРАТ

Хлоралгидрат или

Бесцветные кристаллы или мелкокристаллический порошок с характерным острым запахом и слегка горьковатый, растворяется в воде, этиловом спирте, диэтиловом эфире и хлороформе. Хлоралгидрат гигроскопичен и медленно улетучивается на воздухе.

Метаболизм. Хлоралгидрат быстро всасывается в кровь из пищевого канала. В организме он подвергается метаболизму. Метаболитами хлоралгидрата являются трихлорэтанол и трихлоруксусная кислота. Считают, что токсическое действие хлоралгидрата на организм объясняется образованием трихлорэтанола. Трихлоруксусная кислота в организме может образовываться двумя путями: непосредственно из хлоралгидрата и из трихлорэтанола. Трихлорэтанол из организма выделяется с мочой в виде глюкуронида. После смерти, наступившей в результате отравления хлоралгидратом, определенное количество его в неизмененном виде можно обнаружить в печени и желудке.

Обнаружение хлоралгидрата

Хлоралгидрат дает все реакции, которые в химико-токсикологическом анализе применяются для обнаружения хлороформа. Это объясняется тем, что применяемые в химико-токсикологическом анализе реакции на хлороформ производятся в присутствии щелочи, под влиянием которой хлоралгидрат разлагается с выделением хлороформа:

Для отличия хлоралгидрата от хлороформа может быть использована реакция с реактивом Несслера. Эту реакцию дает хлоралгидрат, содержащий альдегидную группу. Не дает этой реакции хлороформ.

Реакция с реактивом Несслера. При взаимодействии хлоралгидрата с реактивом Несслера выделяется свободная ртуть:

ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТЫЙ УГЛЕРОД

Четыреххлористый углерод ССl 4 - прозрачная жидкость со своеобразным запахом (т. кип. 75-77 °С). Он смешивается в любых соотношениях с ацетоном, бензолом, бензином, сероуглеродом и другими органическими растворителями. В воде при 20 °С растворяется около 0,01 % четыреххлористого углерода. Четыреххлористый углерод не огнеопасен, его пары в несколько раз тяжелее воздуха.

Четыреххлористый углерод поступает в организм при вдыхании его паров, а также может поступать через неповрежденную кожу и пищевой канал. Четыреххлористый углерод неравномерно распределяется в организме. Количество его в ткани, богатой жирами, в несколько раз больше, чем в крови. Содержание четыреххлористого углерода в печени и в костном мозгу значительно выше, чем в легких. В эритроцитах крови трупов содержится четыреххлористого углерода примерно в 2,5 раза больше, чем в плазме.

Метаболизм. Четыреххлористый углерод быстро выделяется из организма. Уже через 48 ч после поступления в организм его нельзя обнаружить в выдыхаемом воздухе. Его метаболитами являются хлороформ и оксид углерода (IV).

ДИХЛОРЭТАН

Известны два изомера дихлорэтана (С 2 Н 4 Сl 2): 1,1-дихлорэтан и 1,2-дихлорэтан.

1,1-Дихлорэтан (хлористый этилиден) СН 3 СНСl 2 - бесцветная жидкость (плотность 1,189 при 10 °С), кипящая при 58 °С. 1,2-Дихлорэтан (хлористый этилен) Сl-СН 2 -СН 2 -Сl - жидкость (плотность 1,252 при 20 °С), кипящая при 83,7 °С. В промышленности 1,2-дихлорэтан более широко используется, чем 1,1-дихлорэтан.

1,2-Дихлорэтан слабо растворяется в воде, хорошо растворяется в большинстве органических растворителей. Он стоек к действию кислот и щелочей. Воспламеняется с трудом. Технический 1,2-дихлорэтан содержит примесь трихлорэтилена С1-СН = СС1 2 .

Выделение дихлорэтана из биологического материала. Выделение дихлорэтана из биологического материала производится путем перегонки с водяным паром. На исследование берут первые порции дистиллята. В тех случаях, когда имеются специальные указания провести исследование биологического материала на наличие 1,2-дихлорэтана, получают около 300 мл дистиллята, который подвергают повторной перегонке и собирают первые 200 мл дистиллята. Этот дистиллят дважды подвергают перегонке с дефлегматором. Последний дистиллят (объемом 10 мл), полученный при отгонке жидкости с дефлегматором, подвергают исследованию на наличие 1,2-дихлорэтана.

ФОРМАЛЬДЕГИД

Формальдегид (альдегид муравьиной кислоты)-газ, хорошо растворимый в воде, обладающий острым специфическим запахом. Водный раствор, содержащий 36,5-37,5 % формальдегида, называется формалином.

Формальдегид изолируют из биологического материала путем перегонки с водяным паром. Однако этим методом перегоняется только незначительная часть формальдегида. Считают, что формальдегид в водных растворах находится в виде гидрата (метиленгликоля), который трудно отгоняется с водяным паром:

НСНО + НОН ---> СН 2 (ОН) 2 .

Формальдегид угнетает центральную нервную систему, в результате этого может произойти потеря сознания, появляются судороги. Под влиянием формальдегида развиваются дегенеративные поражения печени, почек, сердца и головного мозга. Формальдегид оказывает влияние на некоторые ферменты. 60-90 мл формалина являются смертельной дозой.

Метаболизм. Метаболитами формальдегида являются метиловый спирт и муравьиная кислота, которые, в свою очередь, подвергаются дальнейшему метаболизму.

Обнаружение формальдегида

Реакция с хромотроповой кислотой. Хромотроповая кислота (1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислота) с формальдегидом в присутствии серной кислоты дает фиолетовую окраску.

После минерализации органов серной и азотной кислотами свинец и барий будут находиться в осадке в виде BaSО 4 и PbS0 4 . Оптимальными условиями для количественного осажде-

ния Ва 2 + и Рb 2 + являются: концентрация H 2 SO 4 в минерализа-те ~20% H 2 SO 4 , отсутствие окислов азота (частичное растворе-ние PbSO 4 и в значительно меньшей степени BaS0 4 в азотной кислоте), время осаждения (~24 часа). Вследствие соосажде-ния в осадке могут также находиться Са 2 +, Fe 3+ , Al 3 +, Cr 3+ , Zn 2+ , Cu 2+ и др. При соосаждении Сг 3 + осадок окрашен в грязно-зе-леный цвет. Во избежание потерь Сr 3+ грязно-зеленый осадок обрабатывают при нагревании раствором персульфата аммония в 1°/о растворе серной кислоты. Нерастворившийся осадок под-вергают анализу на Ва 2 + и Рb 2 +, а фильтрат оставляют для ко-личественного определения хрома. В целях разделения Ва 2+ и Pb 2+ (наличие Рb 2 + мешает обнаружению Ва 2 +) осадок непо-средственно на фильтре тщательно обрабатывают 0,5-10 мл (в зависимости от величины осадка) горячего раствора ацетата амония 1 , добиваясь полноты растворения PbSO 4 ;

Качественное обнаружение

Фильтрат исследуют на свинец: а) реакцией с дитизоном (НrDz)

Дитизон (дифенилтиокарбазон) нашел широкое применение в неорганическом анализе. В зависимости от рН среды в рас-творах дитизон может существовать в двух формах:

В энольной форме реактив мало растворим в органических растворителях (хлороформ, четыреххлорнстый углерод). В ке-тоннон форме ои довольно хорошо растворяется в них, образуя окрашенные в интенсивно зеленый цвет растворы. В щелочных растворах дает анион HDz", окрашенный в оранжевый цвет.

Со многими катионами металлов [Мп, Сг, Со, Ni, Zn, Fe(III), Tl, Cu, Cd, Ag, Pb, Bi, Hg] дитизон дает внутрикомплексиые со-ли (дитизонаты), обычно растворимые в неполярных органиче-ских растворителях (СНС1 3 , СС1 4). Многие из внутрикомплекс-ных соединений ярко окрашены.

и вторичные дитизонаты:

Различают первичные дитизонаты:

Первичные дитизонаты образуются со всеми катионами . Вторичные дитизонаты образуются лишь с немногими металлами (HgDz, Ag 2 Dz, CuDz и др.). Фишер, введший дитизон в аналитическую практику (1957), приписывает им следующую структуру:

Там, где металл может давать и первичный, и вторичный ди-тизонат, все зависит от реакции рН среды: в кислой среде обра-зуется первичный дитизонат, в щелочной и при недостатке ре-агента-вторичный дитизонат.

И образование, и экстракция дитизонатов зависят в первую.очередь от рН среды.

Для обнаружения свинца раствор, полученный обработкой осадка PbS0 4 и BaS0 4 ацетатом аммония, встряхивают с рас-твором дитизона в хлороформе (СС1 4): при наличии РЬ 2 + наблю-дается (при рН 7,0-10,0)" появление пурпурно-красного окра-

Реакция обладает высокой чувствительностью - 0,05 мкг Р 2 + в 1 мл. Граница обнаружения Рb 2+ этой реакцией в орга-нах 0,02 мг.

В описанных условиях химико-токсикологического анализа реакция почти абсолютно специфична, так как получению Pb(HDz) 2 предшествует переведение Рb 2+ в PbSO 4 , т. е. отде-ление Рb 2+ от большинства других элементов. С PbSO 4 могут соосадиться главным образом Fe 3 + и Сг 3 +. При этом Fe 3+ имеет малое сродство к дитизону, а Сr 3 + с дитизоном образует неокра-шенные соединения.

Одним из преимуществ реакции является возможность соче-тать с ее помощью качественный анализ на Рb 2+ с количествен-ным определением. При этом при наличии пурпурно-красной окраски хлороформного слоя сначала производится

количествен-ное определение (см. стр. 302). Затем после измерения плотно-сти окраски Pb(HDz) 2 на фотоэлектроколориметре дитизонат свинца для дальнейших качественных реакций энергично встря-хивают в течение 60 секунд с 0,5-2 мл (в зависимости от объ-ема и интенсивности окраски экстракта) 1 н. раствора HNO 3 (или НС1):

Pb(HDz) 2 >- Pb(N0 8) 2 + 2H 2 Dz

(слой органи- (водный (слой органи-

ческого раство- слой) ческого рас-

рителя) творителя)

В зависимости от объема водного слоя раствор исследуют далее микрокристаллическими или макрохимическими реакциями.

I. При малом объеме водного слоя (0,5 мл) весь объем делят на 2 части, осторожно упаривают и производят ре-акции: а) получают двойную соль йодида цезия и с в и н ц а - CsPbl 3 . Подкисляют 1 / 2 часть остатка 30% ук-сусной кислоты и смешивают с несколькими кристаллами йодида калия:

В раствор вносят 1-2 кристалла хлорида цезия - через не-которое время выпадает зеленовато-желтый осадок йодида цезия и свинца. При рассматривании под микроскопом можно наблю-дать игольчатые кристаллы, часто собранные в пучки и сфе-роиды.

Оптимальные условия: 30°/о раствор уксусной кислоты, отсут-ствие минеральных кислот, небольшое количество CsCl и избы-ток KI.

Чувствительность реакции 0,01 мкг. Реакция позволяет обна-ружить (граница обнаружения) 0,015 мг Рb 2+ в 100 г объекта исследования;

б) образование гексанитрита калия, меди и свинца КrСuРb(NO 2) 6 . Вторую часть остатка смешивают с 1-2 каплями насыщенного раствора ацетата меди и осторожно выпаривают досуха. Остаток растворяют в 2-3 каплях 30% рас-твора уксусной кислоты и добавляют несколько кристаллов ни-трита калия. При наличии Рb 2+ через 5-10 минут по всему полю зрения появляются кристаллы КrСu Pb(NO 2) 6 в виде черных или коричневых (при малых количествах Рb 2 +) кубов. Оптимальные условия: 30% раствор СН 3 СООН, отсутствие минеральных кис-лот, избыток нитрита калия. Чувствительность реакции 0,03 мкг. Границей обнаружения Рb 2+ в биологическом материале явля-ется 0,015 мг в 100 г органа.

П. При большом объеме водного слоя (2 мл и бо-лее) его нейтрализуют до рН 5,0 по универсальной индикатор-ной бумаге, делят на 4 части и исследуют реакциями:

а) образования PbS:

Pb(N0 3) 2 + H 2 S = PbSJ + 2HN0 3 .

Осадок не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, но растворяется в разбавленной азотной кислоте с вы-делением окислов азота и элементарной серы:

3PbS + 8HNO 3 = 3Pb(NO 3) 2 + 2NO + 3S + 4H 2 O;

б) образование PbS0 4:

Pb(OCOCH 3) 2 + H 2 SO 4 = PbSO 4 | + 2СН 3 СООН

Сульфат свинца мало растворим в воде (1:22 800 при 15°); в разбавленной серной кислоте растворимость его еще меньше; в спирте он практически нерастворим; значительно растворяет-ся в азотной кислоте, еще лучше - в соляной кислоте, особенно при нагревании:

При добавлении воды вновь выпадает осадок сульфата свинца.

Осадок сульфата свинца растворяется в растворах едкого нат-ра, едкого кали, ацетата и тартрата аммония (отличие от суль-фата бария и сульфата стронция):

При растворении в тартрате аммония образуется РЬ 2 0(С 4 Н 4 0 6) 2 .

в) образования PbCr0 4 ; нерастворим в уксусной кислоте, но
растворим в минеральных кислотах и едких щелочах:

2РЬ(ОСОСН 3) 3 + К 2 Сг 2 0 7 + НОН - 2СН 3 СООК + 2РЬСЮ 4 + 2СН 3 СООН.

г) четвертую часть исследуют микрохимическими реакциями
получения CsPbl 3 и К2СиРЬ(Ы0 2)е.

Количественное определение РЬ 2+ после выделения его в виде сульфата свинца возможно несколькими методами:

а) бихроматн о-й одометрическим по избытку бихро-мата, не вошедшего в реакцию с РЬ 2+ . В основу определения по-ложены следующие реакции:

Бихроматно-йодометрический метод определения дает хоро-шие результаты (93% со средней относительной ошибкой 1,4°/о) при содержании от 2 до 100 мг свинца в 100 г органа. При коли-чествах свинца меньше 2 мг (граница определения) метод явля-ется ненадежным. Например, при наличии 1 мг РЬ 2 + в 100 г ор-гана определяется в среднем всего 37%;

б) э кстр а кцион но-фото м етр и ч е с к и и по д и т и-зонату свинца. В основу метода положена приведенная вы-ше чувствительная и довольно специфичная реакция:

РЬ(ОСОСН 3) 2 4- 2H a Dz (при рЫ 7-10) - Pb(HDz) a + 2СН 3 СООН.

Полученный дитизонат экстрагируют хлороформом при рН выше 7,0 до полноты экстракции Рb 2+ . Извлечения объединяют, промывают раствором KCN п присутствии NH 4 OH, отстаивают, измеряют объем, а затем определяют плотность окраски хлоро-формного экстракта на ФЭК при длине полны 520 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. Раствором сравнения слу-жит хлороформ. Закон Бера соблюдается в пределах 0,0001 - 0,005 мг/мл.

в) комплексонометрическим, являющимся общим для многих двухвалентных и некоторых трехвалентных катионов.

Принцип комплексонометрического титрования сводится к сле-дующему: к исследуемому раствору, содержащему определенный катион, прибавляют при строго определенном значении рН не-большое количество соответствующего индикатора - образуется хорошо растворимое в воде окрашенное комплексное соединение индикатора с катионом. При титровании трилоном Б (комплек-тен III)-динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кис-лоты- комплекс катиона с индикатором разрушается, так как трилон Б образует более прочный комплекс с определяемым ка-тионом. В эквивалентной точке выделяется свободный индика-тор, окрашивая раствор в цвет, присущий индикатору при дан-ном значении рН среды.

Большинство катионов определяется в щелочной среде, для чего в титруемый раствор вводят аммиачный буфер (смесь ам-миака и хлорида аммония).

В основе определения Рb 2+ (или другого двухвалентного ка-тиона) лежат следующие реакции:

А. Н. Крылова для определения Рb 2+ рекомендует обратное титрование трилона Б (применяется для определения катионов, вступающих в реакцию с раствором NH 4 OH). Сущность методи-ки заключается в следующем: исследуемый раствор разбавля-ют водой до 100-150 мл и смешивают с избытком 0,01 н. рас-твора трилона Б. 10 мл аммиачно-хлоридного буфера 2 и 0,1 - 0,2 г сухого зриохрома черного Т (смесь с NaCl 1:200). Избы-ток трилона Б oттитровывают 0,01 н. раствором ZnCl 2 до пере-хода сине-голубого окрашивания в красно-фиолетовое. Опреде-ляется 96% со средней относительной ошибкой 6,2% при 1 мг Рb 2 + в 100 г органа; 97% со средней относительной ошибкой 27% при 10 мг. Граница определения 0,5 мг Рb 2 + в 100 г органа.

Токсикологическое значение. Токсикологическое значение свин-ца определяется ядовитыми свойствами металлического свинца, его солей и некоторых производных, широким и разнообразным применением их в промышленности и быту.

Особенно опасными в отношении отравлений свинцом являются добыча свинцовых руд, выплавка свинца, про-изводство аккумуляторов, свинцовых красок [свинцовые белила 2РbСO 3 .Рb{ОН) 2 и сурик Рb 3 O 4 ], применение которых в СССР ограничивается только окраской судов и мостов, лужение, пай-ка, применение свинцовой глазури PbSi0 3 и т. д. При недоста-точной охране труда возможны промышленные отравления.

Источниками бытовых отравлений являлось в ряде случаев недоброкачественно луженая, эмалированная, фарфорово-фаян-совая и глиняная посуда, покрытая глазурью.

Описаны случаи отравления свинцом через питьевую воду (свинцовые трубы), нюхательный табак, завернутый в свинцо-вую бумагу, после огнестрельного ранения и т. п. Известны так-же случаи отравлений свинцовыми солями и тетраэтилсвинцом.

Свинец является протоплазматическим ядом, вызывающим из-менения главным образом в нервной ткани, крови и сосудах. Ядовитость соединений свинца в значительной степени связана с растворимостью их и в желудочном соке, и в других жидкостях организма. Хроническое отравление свинцом дает характерную клиническую картину. Смертельная доза различных соединений свинца неодинакова. Дети особенно чувствительны к нему. Сви-нец не относится к числу биологических элементов, но обычно присутствует в воде и пище, откуда поступает в организм. Че-ловек, не занятый работой со свинцом, поглощает в сутки, как указывает Н. В. Лазарев, 0,05-2 г свинца (в среднем 0,3 мг). Соединения свинца способны кумулироваться в костной ткани, печени, почках. Около 10% его всасывается организмом, осталь-ное количество выделяется с калом. Свинец откладывается в пе-чени и в трубчатых, несколько меньше - в плоских костях. В остальных органах откладывается в незначительном количе-стве. Отсюда возможность обнаружения свинца во внутренних органах трупов людей, умерших от других причин, и необходи-мость количественного определения его при положительных ре-зультатах качественного анализа.

Естественное содержание свинца (по данным А. О. Войнара, в миллиграммах на 100 г органа) в печени 0,130; в почке 0,027; в трубчатых костях 1,88; в желудке и кишечнике 0,022 и 0,023 соответственно.

В судебно-химическом и химико-токсикологическом анализе при исследо­вании биологического материала (органов трупов, биологических жидкостей, растений, пищевых продуктов и др.) на наличие «металлических» ядов приме­няется метод минерализации. Эти яды в виде солей, оксидов и других соедине­ний в большинстве случаев, поступают в организм перорально, всасываются в кровь и вызывают отравления. «Металлические» яды будут находиться в орга­низме в виде соединений с белками, пептидами, аминокислотами и некоторыми другими веществами, выполняющими важную роль в жизненных процессах. Связи металлов с большинством указанных веществ являются прочными (ковалентными). Поэтому для исследования биологического материала на наличие «металлических» ядов необходимо разрушить органические вещества, с которыми связаны металлы, и перевести их в ионное состояние. Выбор метода минерализации органических веществ зависит от свойств исследуемых элементов, количества биологического матери­ала, поступившего на анализ.

Минерализация – это окисление (сжигание) органического вещества (объекта) для высвобождения металлов из их комплексов с белками и другими соединениями. Наиболее широко распространённые методы минерализации можно разделить на 2 большие группы:

Общие методы (методы «мокрой» минерализации) применяются при общем исследовании на группу «металлических ядов», пригодны для изолирования всех катионов металлов. Кроме ртути. Для минерализации используют смеси кислот-окислителей: серной и азотной, серной, азотной и хлорной.

Частные методы (методы «сухого озоления») – метод простого сжигания, метод сплавления со смесью нитратов и карбонатов щелочных металлов. К числу частных методов относится и метод частичной минерализации (деструкции), служащий для изолирования соединений неорганической ртути из биологических материалов.

1.1. Разрушение биологического материала азотной и серной кислотами

Вколбу Кьельдаля вместимостью 500-800 мл вносят 100 г измельчен­ного биологического материала, прибавляют 75 мл смеси, состоящей из равных объемов концентрированных азотной и серной кислот и воды очищенной. Кол­бу с содержимым в вертикальном положении закрепляют в штативе так, чтобы дно ее находилось над асбестовой сеткой на расстоянии 1-2 см. Над колбой Кьельдаля в штативе закрепляют делительную воронку, в которой содержит­ся кислота азотная концентрированная, разбавленная равным объемом воды. Далее начинают осторожно нагревать колбу. В течение 30-40 мин происхо­дит деструкция, разрушение форменных элементов биологического материала. По окончании деструкции получается полупрозрачная жидкость, окрашенная в желтый или бурый цвет.

Затем колбу Кьельдаля с содержимым опускают на асбестовую сетку и уси­ливают нагрев - начинается стадия глубокого жидкофазного окисления. Для разрушения органических веществ, находящихся в колбе, из капельной воронки по капле прибавляют концентрированную азотную кислоту, разбавленную рав­ным объемом воды. Минерализация считается законченной тогда, когда про­зрачная жидкость (минерализат) при нагревании без добавления азотной кисло­ты в течение 30 мин перестает темнеть, а над жидкостью будут выделяться белые пары ангидрида серной кислоты.

Полученный минерализат подвергают денитрации: охлаждают, прибавля­ют 10-15 мл воды очищенной и нагревают до 110-130°С, а затем осторожно по каплям, избегая избытка, прибавляют раствор формальдегида. При этом от­мечают обильное выделение бурых, иногда оранжевых, паров. После окончания выделения этих паров жидкость еще нагревают в течение 5-10 мин, а затем 1-2 капли охлажденной жидкости (минерализата) наносят на предметное стек­ло или на фарфоровую пластину и прибавляют каплю раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Эф­фект реакции - характерное синее окра­шивание.

Отрицательная реакция минерализата с дифениламином на азотную, азотистую кислоты, а также на окислы азота указывает на окончание процесса денитрации. При положительной реакции минерализата с дифениламином денитра­цию проводят повторно.

Метод минерализации биологическо­го материала концентрированными азот­ной и серной кислотами имеет ряд дос­тоинств. Минерализация этим методом происходит быстрее, получается относи­тельно небольшой объем минерализата, чем с использованием других методов. Однако минерализация смесью сер­ной и азотной кислотой непригодна для изолирования ртути из биологического материала, так как значительное количе­ство ее улетучивается при нагревании биологического материала на стадии глу­бокого жидкофазного окисления.

библиографическое описание:
Дробный анализ металлов и перспективы его применения в судебной химии / Крылова А.Н. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1958. — №4. — С. 26-30.

html код:
/ Крылова А.Н. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1958. — №4. — С. 26-30.

код для вставки на форум:
Дробный анализ металлов и перспективы его применения в судебной химии / Крылова А.Н. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1958. — №4. — С. 26-30.

wiki:
/ Крылова А.Н. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1958. — №4. — С. 26-30.

Одна из особенностей судебнохимического анализа заключается в том, что при необходимости исследования биологического материала на большую группу веществ различного характера обнаруживается, как правило, одновременно не более 1-2 веществ. Комбинированные отравления двумя или более веществами являются редкостью.

В связи с этим нет необходимости в строго систематическом ходе исследования, основанном на разделении и обязательном отделении одного вещества от другого. И действительно, исследование биологического материала на алкалоиды, барбитураты и другие органические вещества производится в пределах определенных групп, обусловленных способом изолирования, в любой последовательности, без отделения друг от друга, т. е. фактически является дробным.

В то же время исследование на тяжелые металлы и мышьяк до настоящего времени производится в основном по строго систематическому ходу анализа, при котором жидкость, полученная после разрушения биологического материала, подвергается ряду операций, имеющих целью разделить катионы металлов и мышьяка на различные подгруппы и отделить их друг от друга.

Операции разделения на группы и отделения катионов друг от друга трудоемки, требуют много времени и не всегда дают ожидаемый эффект. Из-за явлений соосаждения, пептизации, многочисленных операций фильтрования, промывания и растворения не только не всегда достигается полное разделение, но нередко результаты анализа получаются путанными, а небольшие количества катионов, как правило, теряются.

Сотрудниками Института судебной медицины и кафедры судебной химии Московского фармацевтического института подробно изучен сероводородный метод систематического качественного анализа биологического материала на металлы и мышьяк и показаны ошибки, возникающие при этом.

Так, при определении свинца в ходе анализа теряется до 42%, цинка - до 21% . Марганец обнаруживается по систематическому ходу анализа лишь в очень незначительном количестве, так как основная масса его - до 64%-теряется, соосаждаясь с железом. При определении ряда металлов в биологическом материале систематическим сероводородным методом наблюдается большой разброс в результатах определения: при исследовании на олово определяется от 33 до 76 % его, при определении сурьмы - от 44 до 89%, при определении хрома - от 30 до 70%.

Малые количества катионов металлов и мышьяка, особенно интересующие судебную химию, нередко вообще не удается обнаружить сероводородным методом. Примером этого могут служить ртуть, кадмий, хром и др. Так, менее 1 мг ртути сероводородным методом уже не обнаруживается даже при разрушении биологического материала хлором, при котором летучесть ртути наименьшая. При разрушении же серной и азотной кислотами граница обнаружения ртути лежит еще выше. Граница определения хрома колеблется от 1 до 3 мг. Соосаждаю- щееся с сульфидом кадмия железо настолько маскирует его окраску, что о присутствии 2 мг кадмия уже невозможно судить по этой реакции. Из-за значительного растворения сульфида меди в многосернистом аммонии невозможно полностью отделить медь от мышьяка, олова и сурьмы.

Необходимость во время исследования на металлы и мышьяк работать с дурно пахнущим сероводородом, сильно загрязняющим лабораторный воздух и являющимся ядом,- также одна из отрицательных сторон систематического сероводородного метода.

Уже около 100 лет продолжаются поиски возможности замены классического сероводородного метода.

В последние 25 лет интенсивно развивается новое направление в химическом анализе, имеющее целью найти метод качественного обнаружения, свободный от недостатков сероводородного метода и позволяющий определять каждый катион в присутствии других, т.е. дробным методом.

Над дробными методами много работают Н. А. Тананаев, И. М. Коренман, Ф. И. Тришин, В. Н. Подчайнова и др. Эти методы находят все больше сторонников. В 1950 г. появилось руководство по дробному анализу Н. А. Тананаева 1 .

Дробный метод анализа позволяет избежать многих трудностей, возникающих при классическом сероводородном методе. Особенно привлекают его чувствительность, доказательность и быстрота.

Применение дробного анализа в судебной химии при исследовании трупного материала на металлические яды не только желательно, но в значительной степени облегчает исследование. Как уже указывалось, в трупном материале редко обнаруживается одновременно более одного вещества. Исключением при исследовании на соли тяжелых металлов и мышьяка являются немногие случаи, когда отравление происходит каким-либо сложным соединением, например швейнфуртской зеленью, которая, являясь медной солью мышьяковистой кислоты, содержит одновременно мышьяк и медь.

Присутствие в организме человека металлов как естественной составной части, казалось бы, усложняет разработку дробных методов. Однако среди множества металлов, входящих в состав тканей человека, только железо содержится в значительных количествах, с которыми необходимо считаться при обнаружении того или иного металла.

В области судебной химии разработаны дробные методы обнаружения и определения мышьяка (А. Н. Крылова), ртути (Н. А. Павловская, М. Д. Швайкова и А. А. Васильева), свинца, бария, серебра, сурьмы (А. Н. Крылова), кобальта (Л. Т. Икрамов).

Преимущества дробного метода наглядно видны из таблицы.

Сравнительные данные по обнаружению металлов и мышьяка дробным и систематическим сероводородным методом в биологическом материале

При обнаружении мышьяка дробным методом можно получить ответ уже через 1 час, не считая времени, требующегося для разрушения органических веществ. Обнаружение мышьяка сероводородным методом требует не менее 3 рабочих дней, т. е. 20 рабочих часов. Чувствительность же дробного метода при обнаружении мышьяка настолько велика, что при некотором изменении условий он позволяет обнаруживать даже мышьяк, содержащийся в естественном состоянии.

Обнаружение свинца дробным методом в осадке сульфатов, получающемся после разрушения органических веществ, требует всего 15-20 минут, а исследование этого осадка общепринятым в судебнохимической практике методом сплавления - не менее одного рабочего дня, т. е. не менее 6 часов. Исследование на свинец сероводородным методом после разрушения органических веществ хлором в момент выделения продолжается не менее 2 рабочих дней.

Дробным методом можно обнаружить 0,015 мг свинца в 100 г трупного материала, сплавлением осадка сульфатов после разрушения серной и азотной кислотами -0,5 мг, а после разрушения хлором в момент выделения - только 30 мг свинца. Таким образом, чувствительность дробного метода при обнаружении свинца в трупном материале в первом случае в 33, а во втором случае - в 2000 раз выше.

Обнаружение бария дробным методом также требует всего 20 минут вместо 6 часов при исследовании сплавлением по общепринятой методике. Этот метод позволяет обнаруживать 0,015 мг бария в 100 г исследуемого объекта.

Исследование на серебро дробным методом дает возможность получить ответ уже через 2-3 часа, в то время как при исследовании сероводородным методом ответ получают только через 2 дня. Дробным методом можно обнаружить 0,05 мг серебра в 100 г трупного материала.

В последнее время закончена работа над дробными методами определения сурьмы и кобальта.

На обнаружение сурьмы по систематическому ходу анализа необходимо затратить не менее 3 рабочих дней, т. е. 20 рабочих часов. Предлагаемый нами дробный метод обнаружения сурьмы дает возможность получить ответ в течение 10 минут. Если по систематическому ходу анализа можно обнаружить 1 мг сурьмы в 100 г объекта, то дробным методом возможно найти 0,1 мг ее.

Кобальт не входит в обязательный перечень ядов, подлежащих судебнохимическому анализу, поэтому разработка дробного метода, позволяющего производить исследование на кобальт независимо от общего хода анализа, очень полезна. При этом методе исследование заканчивается в течение 2-3 часов и можно обнаружить 0,1 мг кобальта в 100 г объекта.

Особенно наглядно видно преимущество дробного метода на примере ртути. Будучи очень летучим металлом, ртуть доставила немало затруднений судебным химикам. Вопросам обнаружения ее при исследовании трупного материала посвящено много работ. При исследовании сероводородным методом границей обнаружения является 1 мг ртути в 100 г трупного материала. В то же время ртуть нередко остается в небольших количествах в органах погибших от отравления ею. Кроме того, из-за летучести она теряется еще в процессе разрушения органического вещества. При разрушении серной и азотной кислотами потери могут достигать в общей сложности 98%.

Попытки повысить чувствительность метода обнаружения ртути шли в основном по пути дробного анализа. В начале 1900-х годов А. В. Степанов предложил частный метод исследования ртути в моче; фактически же этот метод является дробным. Далее А. Ф. Рубцов, а затем М. Д. Швайкова, А. А. Васильева и Н. А. Павловская подробно изучали вопрос о дробном обнаружении ртути в трупном материале. В настоящее время А. А. Васильевой разработана методика дробного обнаружения ртути, отличающаяся быстротой и высокой чувствительностью- она позволяет определять 0,01 мг ртути в 100 г трупного материала, т. е. чувствительность обнаружения ртути повысилась в 100 раз. Время исследования при этом сократилось втрое по сравнению с сероводородным методом.

Для каждого из вышеназванных ионов разработана также методика количественного определения, позволяющая производить анализ без предварительного отделения. При этом результаты определения получаются вполне удовлетворительные. Серебро, свинец, барий и мышьяк определяются в трупном материале в пределах от 74 до 100%, а ртуть по последнему методу - до 100%.

Возможность успешного проведения анализа в случае необходимости исследования объекта весом 10-25 г, а также быстрота ответа, особенно при частных заданиях, делает дробный анализ особенно ценным для судебнохимических целей.

Доказательность дробных методов, предложенных для судебнохимических исследований, также во многих случаях значительно выше, так как, кроме применения специфических реакций для выделения того или иного иона, при разработке дробных реакций широко используется комплексообразование и избирательное извлечение органическими растворителями, что дает возможность чрезвычайно быстро и эффективно устранять влияние посторонних ионов. А применение для последующих подтверждающих реакций наиболее специфических микрокристаллических реакций еще более повышает доказательность дробных методов.

В связи с сокращением количества операций при данном анализе по сравнению с систематическим сероводородным методом применение дробного метода позволит значительно экономить не только время, но и реактивы. Кроме того, он дает возможность изъять из употребления в лабораториях вредный для здоровья сероводород, сильно загрязняющий воздух.

Бесспорное преимущество дробного метода ясно видно уже на этих немногих примерах.

Дальнейшая работа над дробными методами в судебнохимическом анализе позволит окончательно оставить систематический сероводородный метод, что даст возможность не только повысить чувствительность и доказательность обнаружения катионов, но и значительно сократить срок анализа на металлы и мышьяк (возможно, до 3 рабочих дней, включая и время, необходимое для разрушения органических веществ). Последнее обстоятельство особенно важно, потому что судебнохими- ческие исследования недопустимо длительны: чтобы дать ответ при исследовании на металлы и мышьяк некоторые лаборатории затрачивают не менее 2 недель. Даж е при применении наиболее быстрого метода разрушения серной и азотной кислотами на полный анализ металлов затрачивается не менее 8-10 дней. Это не только не удовлетворяет требованиям следственных органов, но и не соответствует тем возможностям, которые предоставляет современный уровень развития аналитической химии.

Выводы

1. Применяемый в настоящее время в судебнохимической практике систематический сероводородный метод анализа катионов металлов и мышьяка устарел.
2. Разрабатываемый в настоящее время дробный метод анализа катионов металлов и мышьяка дает возможность сократить сроки судебнохимического анализа в 2-3 раза по сравнению с сероводородным методом, повысить чувствительность в некоторых случаях в 100 и даже в 2000 раз, повысить доказательность обнаружения металлов и мышьяка, а также значительно сократить расход реактивов и отказаться от применения сероводорода, загрязняющего воздух лабораторий.

1 Тананаев Н. А. Дробный анализ. М., 1950.