Количественное определение металлических ядов

Обновлено: 16.05.2024

К токсичности серебра:
1) При длительном применении препаратов
серебра (протаргола, колларгола, AgNO3)–
возникает аргирия («посиневший» больной)
- за счёт образования металлического серебра и
тиолатов (протеинатов) – придаёт коже тёмносинее окрашивание:
+
+
а) 2 Ag + 2 R-SH → 2 Ag↓ + R-S-S-R + 2 H
б) Ag+ + R-SH → RS-Ag↓ + H +
2) Токсические концентрации серебра:
- в крови – (0,003 – 2,7 мкг/л);
- в моче – 0,004 мг/л.

Основные требования, предъявляемые к методам
количественного определения:
1.
Высокая
чувствительность
(позволяющая
осуществлять
детекцию
«металлов»
на
уровне
естественного содержания в организме).
2. Достаточная селективность (в значительной степени
достигается основными условиями и приёмами,
используемые в дробном анализе – по А.Н. Крыловой).
3.
Сочетание
качественного
обнаружения
с
количественным определением «металлических» ядов
при исследовании одной порции минерализата
(объекта).
4. Доступность в аппаратурном отношении (дорогие
приборы – недоступны для многих лабораторий в
настоящее время).

Методы количественного определения
«металлических» ядов в биологических объектах
Химические методы
Комплексонометрия,
весовой метод,
колориметрический метод
определения ртути и др.
Физико-химические
методы
Фотометрия,
экстракционная
фотометрия и др.
Физические методы
ААС (атомно-абсорбционная спектрометрия)
АЭС-ИСП (атомно-эмиссионная спектрометрия с
индуктивно связанной плазмой)

Сущность, химизм колориметрического определения
ртути в деструктате
(по А.Ф. Рубцову и А.Н. Крыловой).
Метод основан на предварительном выделении ртути из
деструктата в осадок в виде тетрайодмеркуриата меди
(Cu2[HgJ4]) взвесью йодистой меди (CuJ), с последующим
переводом в фильтрат в виде тетрайодмеркуриата калия
(K2[HgJ4]) при помощи поглотительного раствора (раствор
йода в йодиде калия) и повторным переосаждением из
аликвоты фильтрата в виде тетрайодмеркуриата меди
(Cu2[HgJ4]) с использованием составного раствора (CuSO4
+ Na2SO3 + NaHCO3), с последующим колориметрическим
определением ртути в составе окрашенного осадка.

Химизм реакции колориметрического метода
определения ртути в деструктате при
исследовании мочи.
1 стадия – Изолирование ртути из деструктата
(реакция Полежаева)
2+
1+
1+
Hg + 4 Cu I → Cu2[HgI4]↓ + 2 Cu
йодистая
медь
тетрайодмеркуриат меди
(кирпично-красный осадок)

2 стадия – Растворение осадка (тетрайодмеркуриат меди):
рН 5, 0
K2[HgI4] + 2 CuI
Cu2[HgI4]↓ + 2 KI
(поглотительный
раствор)
тетрайодмеркуриат
калия (фильтрат)
3 стадия – Переосаждение тетрайодмеркуриата меди
а) K2[HgI4] + CuSO4 + Na2SO3 + 2 KI
OH
H
Cu2[HgI4] + Na2SO4 + 2 K2SO4 + 2 HI
(кирпично-красный
осадок)
б) NaHCO3 + HI → NaI + H2CO3
(нейтрализация HI)
H2O CO2

Примечание: Характеристика метода:
1.Достаточно
высокая
чувствительность
(определяемый минимум – 1 мкг/в пробе).
2. Высокая селективность (р. Полежаева).
3. Доступность в обеспечении метода (в полевых
условиях)

Сущность, химизм, условия экстракционнофотометрического метода определения ртути в
деструктате (дитизонатный метод).
Метод основан на селективной экстракции ртути
из деструктата органическим растворителем в виде
дитизоната
ртути,
с
последующим
фотоколориметрическим
определением
оптической плотности очищенного хлороформного
экстракта при помощи фотоэлектроколориметра
(спектрофотометра) и расчёта концетрации ртути
по предварительно построенному калибровочному
графику (стандартному раствору).

Химизм реакций экстракционно-фотометрического
определения ртути (дитизонатный способ).
1 этап – Селективная экстракция ртути из деструктата
NH – NH – C6H5
S=С
N = N – C6H5
+ Hg
2+
рН < 7
(деструктат)
дифенил тиокарбазон
(избыток)
C6H5
NH – N
Hg /2
S=С
N=N
C6H5
дитизонат ртути (хлороформный экстракт,
красно-оранжевое окрашивание)

2 этап – Очистка экстракта дитизоната ртути от избытка
дитизона:
Способы очистки экстракта дитизоната ртути:
1 способ – Обработка водным раствором аммония
гидроксида:
C6H5
NH – N
Hg/2
S=С
N=N
C6H5
NH4OH
дитизонат ртути
(хлороформный слой)
S=С
NH – NH – C6H5
N = N – C6H5
дитизон
(избыток, хлороформный слой)

+
-
[H4N ] S - С
N – NH – C6H5
N = N – C6H5
+
дитизонат аммония
(водная фаза)
NH – N
+ S=С
N=N
C6H5
Hg /2
C6H5
дитизонат ртути (хлороформный слой)
2 способ – Хроматографическая очистка (колоночный
вариант, адсорбент – порошок алюминия оксида).

Сущность очистки. Основана на предварительной
адсорбции
аликвоты
неочищенного
хлороформного экстракта в слое сорбента
(порошка оксида алюминия), с последующим
элюированием
дитизоната
ртути
при
использовании селективного растворителя –
ацетона. Ацетоновый раствор используется для
последующего
фотоколориметрического
определения оптической плотности и расчёте
концентрации ртути в растворе.

Достоинства экстракционно- фотометрического
метода определения ртути.
1.
Достаточная
чувствительность
(граница
определения – 10 мкг ртути в исследуемой пробе).
2.
Высокая
селективность
(обеспечивается
условиями проведения реакции образования
дитизоната ртути и очистки экстракта)
3. Сочетание качественного обнаружения с
количественным определением при использовании
одной пробы деструктата (объекта).
4. Недорогие приборы и реактивы.

§ 9. ДРОБНЫЙ МЕТОД И СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА «МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЯДОВ»

Для обнаружения и количественного определения «металлических ядов» используются минерализаты, полученные после разрушения биологического материала, содержащего эти яды. Обнаружению ионов исследуемых металлов могут мешать ионы других элементов, в том числе и элементов, содержащихся в биологическом материале как естественная составная часть тканей и жидкостей организма. В химико-токсикологическом анализе для обнаружения ионов металлов в минерализатах применяется систематический ход анализа и дробный метод.

Систематический ход анализа основан на последовательном выделении из растворов отдельных групп ионов, на подразделении этих групп на подгруппы и на выделении отдельных ионов из подгрупп. Выделенные из растворов ионы определяют при помощи соответствующих реакций.

При систематическом ходе анализа на исследование берут относительно большие навески исследуемого объекта и в соответствующей последовательности выполняют все необходимые аналитические операции (минерализация, осаждение, растворение, фильтрование и др.), связанные с выделением ионов. Систематический ход анализа с определенной надежностью позволяет выделять из растворов и определять отдельные ионы, находящиеся в сложных смесях. Однако этот метод анализа имеет и ряд недостатков, основным из которых является длительность разделения ионов. Кроме того, большое число отдельных операций (осаждение, растворение, фильтрование и др.) может быть причиной частичной потери исследуемых ионов. Часть ионов может быть потеряна в результате процессов соосаждения.

Учитывая указанные выше недостатки систематического хода анализа, для обнаружения ионов в смесях применяют дробный метод.

Дробный метод анализа. Основоположником дробного метода анализа, применяемого в современной аналитической химии, является советский учёный Н. А. Тананаев. Большая заслуга в разработке методик дробного анализа «металлических ядов» и внедрении этих методик в практику химико-токсикологического анализа принадлежит А. Н. Крыловой и сотр.

Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого раствора. Пользуясь дробным методом, отпадает необходимость выделения исследуемых ионов из растворов.

Для обнаружения соответствующих ионов дробным методом необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Однако не всегда можно подобрать специфические реакции для обнаружения искомых ионов. В этих случаях в дробном анализе пользуются специальным приемом (маскировкой), с помощью которого устраняется влияние мешающих ионов.

Обнаружение искомых ионов дробным методом производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с помощью соответствующих реактивов или их смесей, а затем прибавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.

3. Методы количественного определения «металлических» ядов в минерализате

Для количественного определения «металлических ядов» в химико-токси­кологическом анализе используется гравиметрические, титриметрические и фотоколориметрические методы, но все большее применение находят методы атомно-абсоробционной спектроскопии, эмиссионно-спектрального и рентгено-флуоресцентного анализа. Большинство методик по количественному опреде­лению «металлических» ядов в минерализате изложено в методических указа­ниях, которыми пользуются судебно-химические эксперты и в работе А. Н. Крыловой «Исследование биологического материала на «металлические» яды дробным методом» (М.: Медицина, 1975), а также в учебнике «Фармацев­тическая химия» Беликов В. Г.

3.1. Гравиметрический метод

Метод основан на количественном определении вещества в виде нерастворимого в воде соединения с последующим выделением, очисткой, высушиванием и взвешиванием осадка.

Весовой метод количественного определения ионов бария по сульфату не­посредственно в биологическом материале, после минерализации серной и азот­ной кислотами дает завышенные результаты (до 144 %), что обусловлено соосаждением ионов кальция и железа, содержащимися в органах и тканях организма человека в значительных количествах. Поэтому для освобождения осадка от при­месей этих ионов и для получения более точных результатов предварительно про­водят переосаждение осадка бария сульфата из 0,05 М аммиачного раствора трилона Б. Выпавший после перекристаллизации осадок, отфильтровывают, промывают 0,2 М раствором серной кислоты, сушат, прокаливают до постоянной массы и взвешивают. Граница определения -— 5 мг в 100 г органа.

3.2. Титриметрические (объемные) методы

1) Комплексонометрический метод. Комплексонометрия применяется для количественного определения ионов бария, свинца, меди, висмута, цинка, кадмия. Метод основан на образовании растворимых в воде комплексов двух-, трех-, четырехзарядными ионами метал­лов с титрованным раствором трилона Б (динатриевой соли этилендиаминотетрауксусной кислоты) или с другими комплексонами. Взаимодействие происхо­дит в стехиометрическом соотношении 1:1 не зависимо от заряда катиона. Не­пременным условием комплексометрии является соблюдение определенного значение рН среды водного раствора, которое достигается с помощью аммиач­ного буфера для ионов бария, свинца, меди, цинка, кадмия или азотной кислоты для иона висмута. При титровании применяются индикаторы: кислотный хром черный специальный — для бария, свинца, цинка, кадмия; мурексид — для иона меди, пирокатехиновый фиолетовый — для иона висмута.

Для количественного определения ионов бария применяется обратное тит­рование избытка 0,05 М раствора трилона Б раствором цинка хлорида в присут­ствии этанола при индикаторе кислотный хром черный специальный. К осадку бария сульфата прибавляют точно отмеренный избыток 0,05 М раствора трило­на Б и 25 % раствора аммония гидроксида, нагревают и горячую массу отфиль­тровывают. К фильтрату прибавляют аммиачный буферный раствор, индикатор - кислотный хром черный специальный и избыток трилона Б оттитровывают ра­створом цинка хлорида до перехода синей окраски в красно-фиолетовую. Затем добавляют избыток (3—5 мл) раствора цинка хлорида, этанол и избыток хлори­да цинка оттитровывают 0,05 М раствором трилона Б до перехода красно-фио­летовой окраски в синюю. При расчете количества бария учитывают сумму объе­мов растворов трилона Б и цинка хлорида. Граница определения 0,5 мг в 100 г органа.

2) Аргентометрический метод. Метод используется для количественного определения мышьяка при коли­честве его в объекте исследования от 1 до 10 мг. Метод основан на поглощении мышьяковистого водорода тированным раствором нитрата серебра, на отделе­нии образующегося осадка металлического серебра и титровании избыточного количества нитрата серебра. Восстановление мышьяка и поглощение арсина нитратом серебра проходит медленно, в течение 2—4 часов. По окончании ре­акции содержимое приемников объединяют и фильтруют. Фильтрат подкисляют азотной кислотой, и избыток серебра нитрата титруют раствором аммония тиоцианата в присутствии железоаммониевых квасцов до появления розового ок­рашивания. Граница определения — 1 мг в 100 г объекта.

3) Хромато-йодометрический метод. Метод основан на осаждении ионов свинца титрованным раствором калия бихромата в виде свинца хромата с последующим йодометрическим определе­нием избытка бихромата калия. Для количественного определения используют раствор полученный, после обработки осадка горячим раствором ацетата аммо­ния. Граница определения — 2 мг свинца в 100 г объекта.

4) Тиоцианатометрический метод. Титрование минерализата раствором тиоционата аммония используют при резко положительном результате макрореакции на серебро. В качестве индика­тора применяют железоаммониевые квасцы или дитизон. Титрование с дитизоном проводят в присутствии хлороформа или четыреххлористого углерода при периодическом встряхивании до тех пор, пока золотисто-желтый цвет органи­ческого слоя не изменится в зеленый. Граница определения — 2 мг серебра в 100 г объекта.

§ 26. Количественное определение «металлических ядов» в минерализатах

Для количественного определения некоторых «металлических ядов» разработано по несколько методик, которые перечислены ниже.

Гравиметрический метод предложен для количественного определения бария(в виде осадка BaSO4).

Титриметрические методы, предложенные для количественного определения «металлических ядов», отличаются друг от друга применяемыми для этой цели титрованными растворами. Для количественного определения соединенийвисмута,свинца,меди,бария,кадмияицинкарекомендован комплексонометрический метод. Определениесвинцапроизводят с помощью иодометрического метода. Для количественного определениясеребрапредложен роданидометрический метод. Аргентометрический метод предложен для количественного определениямышьяка.

Большинство ионовметаллов, находящихся в минерализате (или в деструктате), определяют фотоколориметрическим методом. С этой целью в качестве реактивов применяютдитизон(для определенияртути,свинца,серебраи таллия), малахитовый илибриллиантовый зеленый(для определениясурьмыи таллия),дифенилкарбазид(для определения хрома), диэтилдитиокарбаматы (для определениямедии мышьяка),тиомочевину(для определения висмута). Фотоколориметрический метод определенияионовмарганцаоснован на переведении этихионоввперманганат.

Визуальные колориметрические методы (методы стандартных серий) рекомендованы для количественного определения ртутиимышьяка.Ртутьопределяют по интенсивности окраскисуспензииCu2[HgI4], амышьяк— по окраске индикаторных бумажек, пропитанных бромидом илихлоридомртути.

§ 27. Количественное определение ртути

Все объявления

низкотемпературные морозильники с температурным режимом -24С, -55С, -85С

Визуальный метод определения ртути, основанный на сравнении интенсивности окраскисуспензииCu2[HgI4] в исследуемой пробе с интенсивностью окраскисуспензиив стандартной серии, имеет ряд недостатков. Наличие частицсуспензиив окрашенныхрастворахмешает сравнению интенсивности их окрасок. Окраска этихрастворовзависит от величины частицсуспензии, скорости их оседания и т. д. Поэтому более точным и надежным является экстракционно-фотоколориметрический метод количественного определенияртути.

В качестве реактива для экстракционно-фотоколоримегрического определения ртути(II) применяютдитизон. В кислой среде при взаимодействииионовртути(II) срастворомдитизоиа вхлороформеили вчетыреххлористом углеродеобразуется однозамещенный дитизонат, имеющий оранжево-желтую окраску (λмакс = 485 нм). Оптическую плотность однозамещенного дигиюнатартути(II), находящегося в фазе органическогорастворителя, измеряют при помощи фотоэлектроколориметра или спектрофотометра.

Дитизонсионамиртути(II) может образовывать и двузамещенный дитизонатртути, имеющий пурпурно-красную окраску (λмакс= 515 нм). Этот дитизонат образуется в щелочной среде, а также при недостаткедитизона.

При фотоколориметрическом определении ртути(II) иионовнекоторых другихметалловиспользуются только однозамещенные дитизонаты с более интенсивной окраской и лучшейрастворимостьюв органическихрастворителях, чем двузамещенные.

В качестве реактива для экстракционно-фотоколориметрического определения ртутиприменяютраствордитизонавчетыреххлористом углеродеили вхлороформе.Растворимостьоднозамещенных дитизонатовметаллов, как и самогодитизона, вхлороформепримерно на порядок выше, чемрастворимостьвчетыреххлористом углероде.

При экстракционно-фотоколориметрическом определении ртути(II) водныйраствор, содержащий этиионы, необходимо несколько раз взбалтывать с новыми порциямирастворадитизонавчетыреххлористом углеродеили вхлороформе, а затем определять оптическую плотность объединенных вытяжек. Объединенные вытяжки дитизонатартути(II) вхлороформеили вчетыреххлористом углеродемогут содержать и некоторое количестводитизона, непрореагировавшего сортутью. Для освобождениярастворадитизонатартути(II) от несвязавшегосядитизонаобъединенные вытяжки взбалтывают со слабымраствором аммиакаили с 0,2 н.растворомгидроксида натрия, а затем сводой. При этом несвязавшийсядитизонпереходит в водную фазу.

Перед определением ртути(II) в соответствующих объектах строят калибровочный график, пользуясь перечисленными ниже реактивами ирастворами.

РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

1. Дитизон. 0,001 %-йрастворвхлороформеили в четыреххлорнстомуглероде(см. Приложение 1, реактив 12).

2. Серная кислота(2 н. раствор).

3. Аммиак. Разбавленныйраствор(к 190 млдистиллированной водыприбавляют 10 мл 25 %-го аммиака).

5. Стандартный растворртути. В мерную колбу вместимостью 1000 мл вносят 0,1080 гоксида ртути(II) (мол. масса 216,61), прибавляют 10 млводын 1 мл концентрированнойазотной кислоты. Послерастворенияоксида ртути(II) в колбу прибавляютдистиллированную водудо метки. В 1 мл полученного стандартногорастворасодержится 100 мкгртути.

Построение калибровочного графика.В ряд делительных воронок вносят по 1 мл 2 н.растворасерной кислотыи по 4 млводы. Затем в каждую делительную воронку прибавляют разные объемы стандартногораствора(0,05; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,0; 1,1 мл) и по 3 млрастворадитизонавхлороформе. Содержимое делительных воронок взбалтывают в течение 2 мин и оставляют делительные воронки на такое же время для разделения фаз. После этого в колбы вместимостью 50 мл отделяют хлороформный слой из каждой делительной воронки. Взбалтывание водной фазы с новыми порциями хлороформногорастворадитизона(по 3 мл) производят до тех пор, пока не перестанет изменяться зеленая окраска прибавленногорастворадитизона. Объединенные хлороформные вытяжки, содержащие дитизонатртути, переносят в делительные воронки, в которые прибавляют по 10 мл разбавленногораствора аммиака, и взбалтывают в течение 3 мин. Затем из каждой делительной воронки отделяют водную фазу, а хлороформный слой взбалтывают с 10 млводыв течение

3 мин. Промытые аммиакомиводойхлороформные вытяжки отделяют от водной фазы и переносят в мерные колбы вместимостью 50 мл. Объемы объединенных хлороформных вытяжек в этих колбах доводятхлороформомдо метки. Оптическую плотность полученных хлороформных вытяжек измеряют фотоэлектроколориметром ФЭК-56М в кювете с толщиной слояжидкости10 мм, пользуясь зеленым светофильтром, эффективная длина волны которого равна 490±10 нм. В качестверастворасравнения применяютхлороформ.

На основании результатов измерений оптической плотности дитизоната ртутистроят калибровочный график. Светопоглощение окрашенныхрастворовподчиняется закону Бера в пределах от 10 до 90 мкгртутив 50 мл конечного объема. Предел определения: 10 мкгртутив указанном конечном объеме.

Определение ртути в деструктате.Определениюртутив деструктате фотоколориметрическим методом, основанным на реакции сдитизоном, могут мешать даже незначительные количестваионовдругихметаллов, которые образовывают окрашенные соединения сдитизоном. Для устранения мешающего влияния этихионовприменяют маскирующие средства. В качестве маскирующих средств используютрастворыгидрохлорида гидроксиламинаилиаскорбиновой кислоты.

Для определения ртутив делительную воронку вносят 10 мл деструктата, прибавляют 1 мл 2 н.растворасерной кислоты, 4 млводы, 5 мл 10 %-горастворааскорбиновой кислотыи 3 мл 0,001 %-го хлороформногорастворадитизона. Содержимое делительной воронки взбалтывают в течение 2 мин и оставляют делительную воронку на такое же время для разделения фаз, а затем в колбу вместимостью 50 мл отделяют фазу органическогорастворителя. Водную фазу, оставшуюся в делительной воронке, взбалтывают с новыми порциями 0,001 %-го хлороформногорастворадитизона(по 3 мл) до тех пор, пока не перестанет изменяться зеленая окраска прибавленного хлороформногорастворадитизона. Объединенные хлороформные вытяжки переносят в делительную воронку, в которую прибавляют 10 мл разбавленногораствора аммиакаи взбалтывают в течение 3 мин, а далее поступают, как указано при описании способа построения калибровочного графика.

Расчет содержания ртутив биологическом материале производят по калибровочному графику, пользуясь формулой

где X — содержание ртутив 100 г биологического материала, мкг; А — количествортути, найденное по калибровочному графику, мкг; Б — объем деструктата, взятый для определенияртути, мл; В — общий объем деструктата, мл; Г — масса биологического материала, взятого на анализ, г.

В тех случаях, когда оптическая плотность окрашенного растворадитизонатартутиво взятой пробе деструктата выходит за пределы калибровочного графика, тогда необходимо повторить опыт, взяв для количественного определения меньший объем деструктата.

Разбавление хлороформомокрашенногораствора, оптическая плотность которого выходит за пределы калибровочного графика, может быть причиной получения неправильного результата количественного определенияртутив деструктате.

Читайте также: