Для студентов тема МЯ. Метод сухого озоления
 Скачать 1.14 Mb.
|
|
Тема: Группа веществ, изолируемых минерализацией. 1. Минерализация Метод сухого озоления основан на нагревании органических веществ до высокой температуры при доступе воздуха. Сухое озоление производят в фарфоровых, кварцевых или платиновых тиглях. При разрушении органических веществ с помощью этого метода на исследование берут относительно небольшие навески (1 —10 г) исследуемых объектов (пищевые продукты, биологический материал: чаще волосы, ногти, кости, реже - внутренние органы трупа и др.) и нагревают их в тигле до 300—400 °С. Увеличение навесок исследуемых объектов является нежелательным, так как это значительно увеличивает время озоления. Этот метод минерализации имеет ряд недостатков: - улетучивание некоторых металлов или их соединений в процессе нагревания, - взаимодействие отдельных металлов с материалом тиглей - сухое озоление органических веществ должно производиться в вытяжном шкафу с хорошей тягой. Метод применяется тогда, когда имеется специальное задание исследовать объекты биологического происхождения на наличие марганца, меди и некоторых других металлов. В литературе имеются данные, согласно которым этот метод пригоден и при исследовании биологического материала на наличие цинка и висмута. Метод сплавления органических веществ с нитратами в химико-токсикологическом анализе применяется чаще, чем метод сухого озоления. Биологический материал или другие органические вещества нагревают с расплавленными нитратами щелочных металлов. С повышением температуры окислительные свойства нитратов усиливаются. При этом может происходить быстрое окисление органических веществ, сопровождающееся выбрасыванием из тигля мелких частиц сожженной пробы. Отмечены случаи взрыва при нагревании некоторых органических веществ с нитратами. Для предотвращения протекания слишком бурной реакции, которая может сопровождаться взрывом, при сплавлении применяют не нитраты, а их смеси с карбонатами щелочных металлов. Метод применяется при специальных заданиях исследовать соответствующие объекты (пилюли, органические соединения, содержащие металлы, остатки после выпаривания мочи, волосы, ногти и др.) на наличие мышьяка, серебра и некоторых других металлов. Описанный выше метод минерализации непригоден для исследования объектов биологического происхождения на наличие соединений ртути, так как они улетучиваются при нагревании с нитратом и карбонатом натрия. Метод разрушения биологического материала азотной и серной кислотами Меры предосторожности при минерализации. При любом способе минерализации из-за несоблюдения мер предосторожности возможно выбрасывание горячих кислот из колб. В результате этого могут быть поражены глаза, кожа лица и рук или повреждена одежда этими кислотами. Ввиду возможного взрыва при минерализации биологического материала требуется особая предосторожность. 1. Приступать к разрушению биологического материала любым методом можно только после ознакомления со свойствами применяемых кислот. 2. При разрушении биологического материала по соответствующим методикам необходимо пользоваться защитными очками, предохраняющими глаза от попадания горячих кислот и осколков стекла при взрыве содержимого колб. 3. Разрушение биологического материала необходимо производить в вытяжных шкафах с хорошей тягой. 4. Приступая к минерализации биологического материала, необходимо убедиться в том, что кислоты и другие применяемые для этой цели жидкости не содержат примесей соединений металлов, имеющих токсикологическое значение. При использовании любых методов минерализации биологического материала недостаточно чистые кислоты-окислители могут загрязнять минерализаты соединениями металлов, которые отсутствовали в исследуемых объектах и не были причиной отравления. Учитывая то, что для каждого метода разрушения биологического материала применяются большие объемы кислот, общее количество примесей металлов в минерализатах может быть значительным. Эти примеси металлов могут быть обнаружены при исследовании минерализатов с помощью соответствующих реакций и послужить основанием для ошибочного заключения о наличии «металлических ядов» в биологическом материале. Чтобы исключить указанную ошибку при химико-токсикологическом анализе, для минерализации биологического материала необходимо применять кислоты, свободные от примесей соединений металлов, имеющих токсикологическое значение. Если степень чистоты кислот и пергидроля, применяемых для минерализации, неизвестна, то проводят «холостой» опыт. С этой целью кислоты-окислители и другие жидкости (пергидроль и др.) берут в таких количествах, в которых они применяются для минерализации биологического материала, и поступают так, как указано в соответствующих методиках разрушения органических веществ. Только при отрицательных реакциях полученных жидкостей на наличие соединений металлов, имеющих токсикологическое значение, делают вывод о пригодности соответствующих кислот для минерализации биологического материала. В начале минерализации концентрированная серная кислота играет роль водоотнимающего средства. Ее роль как водоотнимающего средства усиливается с повышением температуры. Благодаря водоотнимающему действию концентрированная серная кислота нарушает структуру клеток и тканей биологического материала. При повышении температуры (выше 110°С) и концентрации (до 60—70 %) серной кислоты она проявляет окислительные свойства и разлагается с выделением оксида серы (IV). Азотная кислота, находящаяся в смеси с серной кислотой, вначале минерализации является слабым окислителем. Со временем часть азотной кислоты при окислении биологического материала превращается в оксиды азота и азотистую кислоту, которые являются автокатализаторами дальнейшего более интенсивного процесса окисления органических веществ азотной кислотой. С образованием оксидов азота и азотистой кислоты, а также с повышением температуры азотная кислота проявляет себя как сильный окислитель. В процессе нагревания биологического материала со смесью азотной и серной кислот происходит не только разрушение органических веществ этими кислотами, но и ряд побочных реакций, к числу которых относятся реакции сульфирования и нитрования органических соединений. Нитрованию и сульфированию в основном подвергаются фенильные группы аминокислот, образующихся при гидролизе белковых веществ кислотами. Нитрование и сульфирование органических веществ при разрушении биологического материала смесью азотной и серной кислот является нежелательным, так как нитро- и сульфосоединения довольно трудно разрушаются смесью этих кислот. При разбавлении серной и азотной кислот водой степень нитрования и сульфирования органических соединений этими кислотами значительно уменьшается. Поэтому кислоты частично разбавляют – к объекту добавляют смесь дистиллированной воды, серной и азотной кислот 1:1:1. В процессе разрушения биологического материала смесью азотной и серной кислот образуется некоторое количество нитро-зилсерной кислоты HOSO 2 ONO, которая мешает обнаружению катионов некоторых металлов в минерализатах; она, как и другие соединения азота, удаляется в процессе денитрации минерализата. Денитрация минерализатов формальдегидом. При взаимодействии формальдегида с азотной кислотой, которая почти всегда находится в минерализате, выделяется азот: 4HNO 3 + 5НСНО ---> 2N 2 + 5СО 2 + 7Н 2 О. В результате взаимодействия азотистой кислоты с формальдегидом выделяются азот, оксид азота (II), оксид углерода (IV) и вода: 4HNO 2 + 2НСНО ---> Ν 2 + 2ΝΟ + 2СО 2 + 4Н 2 О. Оксид азота (II) окисляется кислородом воздуха до оксида азота (IV), который при взаимодействии с водой дает азотную и азотистую кислоты: ΝΟ + Ο — ΝΟ 2 2ΝΟ 2 + Н 2 О ---> ΗΝΟ 2 + ΗΝΟ 3 Образовавшиеся при этом азотная и азотистая кислоты реагируют с формальдегидом, как указано выше. Нитрозилсерная кислота при нагревании с водой разлагается. Образовавшаяся при этом азотистая кислота реагирует с формальдегидом, как указано выше. Выполнение минерализации Подготовленный для минерализации объект исследования помещают в колбу Кьельдаля емкостью 500—800 мл и заливают смесью равных объемов дистиллированной воды, концентрированных серной и азотной кислот (75 мл смеси вводят для обработки 100 г биологического материала). Колбу закрепляют в штативе в вертикальном положении так, чтобы дно ее находилось на расстоянии 1—2 см от асбестовой сетки. Над колбой укрепляют делительную воронку с азотной кислотой (1: 1). Когда прибор подготовлен, начинают осторожно нагревать колбу. В процессе разрушения органических веществ обычно наблюдается две стадии. Прежде всего происходит разрушение форменных элементов — деструкция. Эта стадия непродолжительная, всего 15—30—40 минут. В процессе деструкции нагревание не должно быть сильным, иначе возможно обильное пенообразование (при объекте, богатом жиром) и выбрасывание части исследуемого материала из колбы, а также потеря ртути вместе с выделяющимися окислами азота. По окончании деструкции получается прозрачная жидкость, окрашенная в желтый или бурый цвет. Затем колбу с объектом исследования опускают на асбестовую сетку и усиливают нагревание, хотя и здесь, на стадии глубокого жидкофазного окисления органических веществ, необходимо избегать обугливания объекта исследования, особенно жира, во избежание потерь соединений ртути и мышьяка. Стадия разрушения жира протекает при постоянном добавлении (по каплям) азотной кислоты. Нет необходимости допускать большой избыток азотной кислоты, поэтому ее добавляют с таким расчетом, чтобы бурые пары окислов азота, образующиеся в колбе в процессе минерализации, не выходили из колбы и не поступали в воздух лаборатории. Стадия разрушения жира длится 3—4 часа, а при более слабом нагревании и объектах исследования, содержащих много жира, 6—8 часов. Причину длительного разрушения жира, по-видимому, нужно искать в летучести жиров и жирных кислот, их составляющих. Части жира или жирные кислоты возгоняются, конденсируются в менее нагретых частях колбы, затем постепенно стекают в колбу, где медленно разрушаются под влиянием кислот.Прибавление азотной кислоты регулируют так, чтобы из колбы не выделялись бурые пары оксидов азота. Минерализация считается законченной тогда, когда прозрачная жидкость (минерализат) при нагревании без добавления азотной кислоты перестанет темнеть, а над жидкостью будут выделяться белые парысерной кислоты. Полученный минерализат охлаждают, прибавляют 10—15 мл дистиллированной воды и нагревают до 110—130°С, а затем осторожно по каплям (избегая избытка) прибавляют формалин. При этом отмечается обильное выделение бурых (иногда оранжевых) паров. После окончания выделения этих паров жидкость еще нагревают 5—10 мин, а затем 1—2 капли охлажденной жидкости (минерализата) наносят на предметное стекло или на фарфоровую пластинку и прибавляют каплю раствора дифениламина в серной кислоте. Отрицательная реакция минерализата с дифениламином на азотную, азотистую кислоты, а также на оксиды азота указывает на окончание процесса денитрации. При положительной реакции минерализата с дифениламином денитрацию проводят повторно. После разрушения и охлаждения минерализат обычно бесцветен или окрашен в слегка желтый цвет и прозрачен. В присутствии окрашенных ионов (Си2+, Сг3+) минерализат может быть окрашен, а при наличии РЬ2+, Ва2+, Са+ (после разбавления водой) содержать осадок. 2. Дробный метод анализа |