6. Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Дробный метод анализа «металлических ядов», его сущность.

2. Методология проведения дробного метода анализа

3. Какие органические реагенты используются в дробном анализе «металлических ядов».

4. Методы количественного определения «металлических» ядов.

Кредит №7

1. Тема 1 – Группа веществ, изолируемых дистилляцией. Общая характеристи­ка группы. Методы изолирования. Методология общего ненаправленного анализа дистиллятов на «летучие яды» (аналитический скрининг).

2. Цель: Ознакомить студентов с методами изолирования и направленным ХТА «летучих ядов», чтобы студенты знали и могли применить их в своей практической деятельности.

3. Тезисы лекции

К группе веществ, изолируемых из биологического материала путем перегонки с водяным паром, относятся отдельные: спирты алифатического ряда, альдегиды, кетоны, органические кислоты, сложные эфиры алифатического ряда, галогенопроизводные углеводородов, фенолы, синильная кислота, белый фосфор, фосфин и др.

Методом перегонки с водяным паром изолируют вещества:

• труднорастворимые или практически нерастворимые в воде,

• а также вещества, имеющие высокие температуры кипения

• или разлагающиеся при собственной температуре кипения.

Смесь начинает кипеть тогда, когда при данной температуре сумма давлений насыщенных паров ее компонентов станет немного больше внешнего (атмосферного) давления. Как вы знаете, при нагревании смеси, состоящей из взаимнонерастворимых веществ, каждый компонент смеси увеличивает упругость своих паров независимо от другого. Поэтому точка кипения смеси не смешивающихся друг с другом жидкостей всегда будет ниже точек кипения обоих ее компонентов, т.к. общее давление паров смеси всегда большее, чем парциальное давление каждой отдельно взятой жидкости.

Различают следующие виды перегонки с водяным паром:

1. простая или дифференциальная перегонка – это такой вид перегонки, когда образовавшийся пар отводится в холодильник и конденсируется. В равновесии с жидкой фазой в перегонном аппарате находится только часть образовавшегося пара.

2. фракционная или дробная перегонка веществ, содержащихся в дистиллятах.

Иногда дистилляты подвергают фракционной перегонке, т.к.

• после простой перегонки с водяным паром концентрация ядовитых веществ в дистиллятах может быть незначительной, находящейся за пределами их обнаружения;

• а также потому, что с водяным паром могут перегоняться летучие примеси, являющиеся продуктами гнилостного разложения биоматериала, которые могут давать некоторые реакции, применяемые для обнаружения «летучих» ядов.

Для фракционной перегонки отбирают и повторно перегоняют отдельные фракции дистиллята и оставшуюся неперегнанную жидкость. С помощью фракционной перегонки можно разделить смеси веществ на отдельные компоненты или на небольшие группы компонентов, имеющие близкие температуры кипения. После фракционной перегонки получают более кон-центрированные растворы соответствующих веществ, чем в дистилляте, подвергающемся этой перегонке. Объединение последовательных испарений и конденсаций в непрерывный процесс называется ректификацией. Проводится она в ректификационной колонке.

В ХТ и судебно-химическом анализах метод фракционной перегонки применяется для:

• выделения из смесей некоторых веществ,

• а так же для очистки

• и концентрирования этих веществ.

3. перегонка в равновесии или азеотропная – когда процесс перегонки проводится без отвода пара при постоянном составе системы.

Состав азеотропной смеси раствора совпадает с составом пара, находящегося с ней в равновесии. Поэтому азеотропные смеси перегоняются при постоянной температуре, а следовательно, они не могут быть разделены на компоненты обычной или фракционной перегонкой.

Разделение азеотропных смесей можно улучшить путем перегонки при пониженном или повышенном давлении.

Например, в случае перегонки этилового спирта с водяным паром. При перегонке этилового спирта при атмосферном давлении образуется азеотропная смесь, кипящая при 78,17 °С, в которой содержится 96% этанола. Если понизить давление до 100 мм, то содержание этанола в азеотропной смеси увеличится до 99,66%, а температура кипения понизится до 34,2 °С.

Азеотропные смеси можно разделить и химическими методами. Например, если к 96% этанолу прибавить металлический натрий, который взаимодействует с водой, содержащейся в указанном этиловом спирте. После перегонки полученной жидкости отгоняется абсолютный этиловый спирт.

При добавлении бензола к азеотропной смеси спирта и воды образуется двухслойная смесь, кипящая при 64,9 °С и атмосферном давлении. При этом отгоняется бензол и вода, а в остатке получается абсолютный этиловый спирт.

Объектами ХТА на наличие «летучих» ядов могут быть:

• органы трупов – желудок с содержимым, кишечник с содержимым и др.

• различные жидкости и эмульсии.

Значительное количество летучих токсикантов легко перегоняются с водяным паром, за исключением веществ, имеющих высокую температуру кипения и не образующих с водой азеотропных смесей: этиленгликоль - Т_кип 197,4 °С; уксусная кислота - Т_кип 118,5 °С, тетра-

этилсвинец — Т_кип 195 °С и другие. Для изолирования летучих токсичных веществ традиционно применяют различные типы дистилляции (перегонки).

• Метод перегонки с водяным паром.

• Микроотгонка — еще один способ подготовки пробы для проведении газохроматографического определения. Количество объекта 5 г. Собирается 2 мл дистиллята.

• Перегонка с водяным паром с одновременной продувкой азотом — частный метод, который используется для изолирования из биообразцов синильной кислоты и ее солей, которые согласно принятой в токсикологической химии классификации относят к группе летучих ядов. Проводится в приборе для перегонки с водяным паром. В пробке, которая закрывает перегонную колбу, делают дополнительное отверстие для подачи тока азота. Дистиллят собирают в приемник, содержащий 5 мл 0,1 н. гидроксида натрия. Указанным способом изо­лируются до 62,90—88,05% синильной кислоты при содержании 50—1000 мкг в 100 г органа. Изолирование можно проводить как из свежего, так и из загнившего трупного материала.

• Дистилляция (простая перегонка) используется для веществ с низкой температурой кипения: ацетона, этанола, метанола и др. Недостатком метода является неполная отгонка анализируемых веществ.

• Азеотропная перегонка. При азеотропной перегонке температура кипения азеотропной смеси ниже, чем температура кипения самого низкокипящего компонента.

• Экстракционный метод применяется при изолировании некоторых высококипящих летучих ядов. Так, при исследовании свежего трупного материала используется экстракция этиленгликоля бензолом из печени и желудка с содержимым.

• Метод микродиффузии. Модифицированные камеры Конвея используют для изолирования синильной кислоты. Дистиллят собирают в 2 мл 0,1 н. гидроксида натрия, который помещают в центральное углубление модифицированной камеры Конвея (внутренняя камера). Диаметр внутренней камеры 3 см, диаметр внешней камеры 6 см. Во внешнюю камеру добавляют 4 мл крови или мочи, 2 мл 10% раствора серной или винной кислоты и тщательно перемешивают. Камеру закрывают завинчивающейся крышкой, помещают на 1 ч в термостат (50 °С). После охлаждения из центрального углубления камеры отбирают 1 мл жидкости для количественного определения синильной кислоты. Оставшуюся жид­ кость исследуют химическим методом. При содержании 50—1000 мкг синильной кислоты в 100 мл крови определяется 86,00—98,10%, в моче - 92,80—99,10%.

Схема скрининга на летучие токсичные вещества, подлежащие судебно-химическому иссле­дованию в лабораториях ЦСМ регламентируется Перечнем (см. выше). При проведении ХТА используют и газохроматографический и химический методы, однако последний малоспеци­фичен и в настоящее время применяется редко.

Скрининг методом газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) проводится на двух колонках с неподвижными жидкими фазами различной полярности по относительному времени удержи­вания или индексам удерживания Ковача. Подтверждающие исследования проводят методом ГХ-МС или используют качественные химические реакции, иногда - дополнительные 1- 2 хроматографические колонки.

Один из первых примеров применения в ХТА газовой хроматографии в России — иденти­фикация и количественное определение спиртов С₁—С₅ (после дериватизации в алкилнитри-ты), дихлороэтана и ацетона на отечественных газовых хроматографах (ХЛ, ЛХМ) с детектором по теплопроводности.

Скрининг летучих токсикантов проводят газохроматографическим методом по унифици­рованной методике, которая основана на применении фазовых равновесий летучих веществ вне хроматографической колонки — анализа равновесной паровой фазы. При исследовании биообразца на содержание многокомпонентных смесей органических растворителей, бензин, керосин проводят идентификацию по их основным компонентам путем наложения (сравне­ния) хроматограмм исследуемых объектов и стандартов.